(57)【要約】【課題】ベーン自身の強度を高めたり、ベーンのロータのラジアル方向における移動を安定させたりでき、加えてベーンの先端部をロータ室の内周面にぴったりと密着して摺接させて、ポンプ効率を向上できるベーンポンプを提供する。【解決手段】ロータ室２に収納したロータ３を備える。ロータ３に設けられて先端がロータ室２の内周面に摺接される複数のベーン４を備える。ロータ室２の内面とロータ３の外周面とベーン４とで囲まれてロータ３の回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室５を備える。作動室５に作動流体を流入させる吸入口６を備える。作動室５から作動流体を排出させる吐出口７を備える。ベーン４の先端部においてロータ３の回転方向における前側又は後側のうち少なくともいずれか一方側に切欠部２７を形成する。ベーン４の先端部の幅をこれよりも基端側の幅よりも狭くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ室と、ロータ室に収納したロータと、ロータに設けられて先端がロータ室の内周面に摺接される複数のベーンと、ロータ室の内面とロータの外周面とベーンとで囲まれてロータの回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室と、容積拡大過程の作動室に作動流体を流入させる吸入口と、容積縮小過程の作動室から作動流体を排出させる吐出口とを備え、前記ベーンの先端部においてロータの回転方向における前側又は後側のうち少なくともいずれか一方側に切欠部を形成して、該ベーンの先端部の幅をこれよりも基端側の幅よりも狭くして成ることを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
前記ベーンの先端部のロータの回転方向における後側に切欠部を形成して成ることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項３】
前記ベーンの先端部のロータの回転方向における前側の面又は後側の面うち少なくともいずれか一方側の面を、ロータのスラスト方向から見てベーンの基端側に向かってベーンの幅方向の外側に位置するように傾斜した直線状の面又は滑らかな曲線状の面として、前記切欠部を形成して成ることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項４】
前記ベーンの先端部のロータの回転方向における前側の面又は後側の面うち少なくともいずれか一方側の面をベーンの基先方向に並ぶ複数の小傾斜面で構成して前記切欠部を形成し、各小傾斜面をロータのスラスト方向から見てベーンの基端側に向かってベーンの幅方向の外側に位置するように傾斜した面とし、各小傾斜面のベーンの基先方向に対する傾斜角度がよりベーンの先端側に位置する小傾斜面の方が段階的に大きくなるものであることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項５】
前記ベーンの先端部のロータの回転方向における後側にのみ切欠部を形成して成ることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
【請求項６】
前記ベーンの先端のロータの回転方向における前側の角部を面取りして面取部を形成して成ることを特徴とする請求項５に記載のベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的なベーンポンプとしては例えば図８に示すものが知られている。このベーンポンプ１は、ロータ室２にロータ３を偏心させて収納している。ロータ３には複数状のベーン溝１９を放射状に形成してあり、各ベーン溝１９にはベーン４を摺動自在に収納している。各ベーン４はロータ３のラジアル方向に移動自在となっている。ロータ３を回転駆動すると、各ベーン４の先端部はロータ室２の内周面２ａに摺接し、これによりロータ室２の内面とロータ３の外周面３ａとベーン４とで囲まれた作動室５の容積が大小変化し、この作動室５を介して吸入口６からの作動流体を吐出口７から排出する。例えば特許文献１には図８と同様のベーンポンプが開示されている。
【０００３】
ここで上記各ベーン４の幅寸法（ロータ３のスラスト方向から見てベーン４の基先方向と直交する方向における寸法）は、ベーン４自身の強度を高めたり、ベーン４とベーン溝１９の寸法誤差の影響を受け難くしてベーン４のロータ３のラジアル方向における移動を安定させるために、比較的長めの寸法とする必要がある。しかし上記各ベーン４の幅寸法はベーン４の基先方向において一定であるため、上記のようにベーン４の幅を広くすると、ベーン４の先端部を断面円形のロータ室２の内周面にぴったりと密着して摺接させ難くなって、ロータ室２の内周面とベーン４の先端部との間の隙間から作動流体が漏れ出しやすくなり、この結果、ポンプ効率が低下するという問題が生じる。
【特許文献１】特開昭６２−２９１４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、ベーン自身の強度を高めたり、ベーンのロータのラジアル方向における移動を安定させたりできるのは勿論、加えてベーンの先端部をロータ室の内周面にぴったりと密着して摺接させて、ポンプ効率を向上できるベーンポンプを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明に係るベーンポンプは、ロータ室２と、ロータ室２に収納したロータ３と、ロータ３に設けられて先端がロータ室２の内周面に摺接される複数のベーン４と、ロータ室２の内面とロータ３の外周面とベーン４とで囲まれてロータ３の回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室５と、容積拡大過程の作動室５に作動流体を流入させる吸入口６と、容積縮小過程の作動室５から作動流体を排出させる吐出口７とを備え、前記ベーン４の先端部においてロータ３の回転方向における前側又は後側のうち少なくともいずれか一方側に切欠部２７を形成して、該ベーン４の先端部の幅をこれよりも基端側の幅よりも狭くして成ることを特徴とする。
【０００６】
また請求項２は請求項１において、前記ベーン４の先端部のロータ３の回転方向における後側に切欠部２７を形成して成ることを特徴とする。
【０００７】
また請求項３は請求項１において、前記ベーン４の先端部のロータ３の回転方向における前側の面又は後側の面うち少なくともいずれか一方側の面を、ロータ３のスラスト方向から見てベーン４の基端側に向かってベーン４の幅方向の外側に位置するように傾斜した直線状の面２７ａ又は滑らかな曲線状の面として、前記切欠部２７を形成して成ることを特徴とする。
【０００８】
また請求項４は請求項１において、前記ベーン４の先端部のロータ３の回転方向における前側の面又は後側の面うち少なくともいずれか一方側の面をベーン４の基先方向に並ぶ複数の小傾斜面２７ｂで構成して前記切欠部２７を形成し、各小傾斜面２７ｂをロータ３のスラスト方向から見てベーン４の基端側に向かってベーン４の幅方向の外側に位置するように傾斜した面とし、各小傾斜面２７ｂのベーン４の基先方向に対する傾斜角度がよりベーン４の先端側に位置する小傾斜面２７ｂの方が段階的に大きくなるものであることを特徴とする。
【０００９】
また請求項５は請求項２乃至請求項４のいずれか１項において、前記ベーン４の先端部のロータ３の回転方向における後側にのみ切欠部２７を形成して成ることを特徴とする。
【００１０】
また請求項６は請求項５において、前記ベーン４の先端のロータ３の回転方向における前側の角部を面取りして面取部２８を形成して成ることを特徴とする。
【００１１】
上記請求項１乃至６に示すベーンポンプ１にあっては、ベーン４の先端部においてロータ３の回転方向における前側又は後側のうち少なくともいずれか一方側に切欠部２７を形成して、該ベーン４の先端部の幅をこれよりも基端側の幅よりも狭くしているので、ベーン４の基端側の部分の幅を広くでき、これによりベーン４自身の強度を高めたり、ベーン４とベーン溝１９の寸法誤差の影響を受け難くしてベーン４のロータ３のラジアル方向における移動を安定させたりできる。また幅の狭いベーン４の先端部を断面円形のロータ室２の内周面にぴったりと密着して摺接させることができ、ポンプ効率を向上できる。また請求項６に示すベーンポンプ１にあっては、ベーン４の先端のロータ３の回転方向における前側の角部を面取りして面取部を形成したことで、ベーン４の先端部を断面円形のロータ室２の内周面により一層ぴったりと密着して摺接させることができ、またベーン４の摺動抵抗も低減できる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１乃至請求項６に係る発明では、ベーンの先端部においてロータの回転方向における前側又は後側のいずれかに切欠部を形成して、該ベーンの先端部の幅をこれよりも基端側の幅よりも狭くしているので、ベーンの基端側の部分の幅を広くでき、ベーン自身の強度を高めたり、ベーンとベーン溝の寸法誤差の影響を受け難くしてベーンのロータのラジアル方向における移動を安定させたりでき、尚且つ幅の狭いベーンの先端部を断面円形のロータ室の内周面にぴったりと密着して摺接させて、ポンプ効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１乃至図３に示すベーンポンプ１は、ケーシング１０内に設けたロータ室２にロータ３を偏心させて収納し、先端がロータ室２の内周面２ａに摺接される複数のベーン４をロータ３に設け、ケーシング１０に吸入口６及び吐出口７をロータ室２に至るように設け、ロータ３を回転駆動させることでロータ室２の内面とロータ３の外周面３ａとベーン４とで囲まれた作動室５の容積を大小変化させて、作動室５を介して吸入口６からの作動流体を吐出口７から排出する構成を有する。以下詳述する。
【００１５】
本例のロータ３はスラスト方向を上下方向とするものであり、これを収納するケーシング１０はロータ３の上方に位置する上ケース１１とロータ３の下方に位置する下ケース１２とをパッキン１３を介して合わせることで形成されている。なお図１の１４は上ケース１１と下ケース１２を締結させる締結具用の孔である。上ケース１１には下ケース１２との合わせ面から上方に凹没した上凹所１５が形成され、下ケース１２には上ケース１１との合わせ面から下方に凹没した下凹所１６が形成され、この上凹所１５と下凹所１６を合わせることでロータ室２が形成される。
【００１６】
上凹所１５にはロータ３の上部が位置し、下凹所１６にはロータ３の下部が位置するのであり、上凹所１５はロータ３の外径よりも大きな内径形状を有し、下凹所１６はロータ３の外径と略同様の内径を有する。つまり下凹所１６は上凹所１５よりも小さい内径に形成してあり、上ケース１１と下ケース１２とを合わせた際には下凹所１６はロータ３と同様に上凹所１５の偏心位置に位置される。上凹所１５の周縁部分にはリング材１７が嵌合されてリング材１７の内周面がロータ室２の内周面２ａを構成する。ロータ室２はロータ３のスラスト方向から見た断面が円形であるが、リング材１７の内周形状を変化させることで容易に平面視楕円形等の任意形状にできる。また、上ケース１１には作動流体を作動室５に引き込む吸入口６と作動流体を作動室５から排出する吐出口７とが形成されており、リング材１７の貫通孔１７ａを介して作動室５となるロータ室２にそれぞれ連通されている。また、下ケース１２の下方には下凹所１６の内底面に隣接するようにステータ２３が配置されている。
【００１７】
ロータ３は中央に軸受部１８を備えて平面視円形に形成されている。ロータ３の上部には複数条（本例では４つ）のベーン溝１９を放射状に形成してあり、ロータ３の下部にはマグネットから成る磁性体２２が一体に装着されている。またロータ３のスラスト面（ロータ３の上面３ｂ）の外周端部にはベーン溝１９を除く周方向の全長に亘って摺接用突条部８を突設してある。
【００１８】
ロータ３は、軸受部１８がロータ室２を上下に貫く回転軸２０に回転自在に挿通されることで、外周面３ａがロータ室２の内周面２ａに対向すると共にスラスト面（上面３ｂ）が上凹所１５の底面が構成するロータ室２の内底面２ｂに対向するようにしてロータ室２に回転自在に配置される。回転軸２０は対向するロータ室２の内底面２ｂの偏心位置と下凹所１６の内底面の中央部とに設けた軸着部２１に回転不能状態で支持されている。
【００１９】
ロータ３の各ベーン溝１９にはベーン４をロータ３のラジアル方向に摺動自在に収納してあり、これにより各ベーン４はロータ３の外周面３ａから出没自在にされている。各ベーン４の先端部の上面には、ベーン４の先端から基端側に向けたロータ３の外周面３ａからの最大突出長さよりも長い範囲で、上面がロータ室２の内底面２ｂに接触させる摺接用突部２４を上方に突設させている。
【００２０】
上記ロータ３をロータ室２に配置した際には磁性体２２とステータ２３とが隣接して配置されるのであるが、この隣接する磁性体２２とステータ２３とはロータ３を図１の矢印ａに示す一方向に回転駆動させる駆動部を構成する。つまり、この駆動部は、図示しない電源部からステータ２３に電流を入力することで、ステータ２３と磁性体２２との間の磁気作用によって磁性体２２に回転トルクを発生させるものであり、この回転トルクにより磁性体２２、ひいてはロータ３が回転駆動されるようになっている。
【００２１】
またロータ３をロータ室２に配置した状態では、ロータ３の摺接用突条部８の突端面及び摺接用突部２４の突端面がロータ３の上面３ｂが対向するロータ室２の内底面２ｂに摺接するようにしてあり、これにより作動室５内の作動流体がロータ３のスラスト面とロータ室２の内底面２ｂの間から漏れることを防止している。
【００２２】
ロータ室２に収納したロータ３を駆動部にて回転駆動させた際には、各ベーン４はロータ３が回転することによる遠心力を受けてロータ３の外周面３ａから外方へ突出させてその先端をロータ室２の内周面２ａに摺接させるのであり、ロータ室２の内面（内周面２ａや内底面２ｂ等）とロータ３の外周面３ａとベーン４とで囲まれた複数の作動室５をロータ室２に形成させる。ロータ３はロータ室２の偏心位置にあるから、ロータ室２の内周面２ａとロータ３の外周面３ａとの距離はロータ３の回転位置に応じて異なると共にベーン４のロータ３からの突出量もロータ３の回転位置に応じて異なるのであり、つまりロータ３を回転駆動させることで各作動室５はロータ３の回転方向に移動しながらその容積を大小に変化させる。すなわち、各作動室５は吸入口６に連通する位置にある時にはロータ３の回転に伴い容積が増大し、吐出口７に連通する位置にある時にはロータ３の回転に伴い容積が減少するようにされ、従ってロータ３を回転駆動すれば、作動流体が吸入口６からこれに連通する作動室５内に流入し、この作動室５内で圧縮された後に吐出口７から吐出されるのであり、これによりポンプとして機能する。
【００２３】
ここで本例のベーンポンプ１にあっては、図４に示すように上記各ベーン４の先端部においてロータ３の回転方向における前側（図１で矢印ａに示す方向）又は後側（図１で矢印ｂに示す方向）のうち後側にのみ切欠部２７を形成し、これにより各ベーン４の先端部の幅をこれよりも基端側の幅よりも狭くしている。切欠部２７はベーン４の先端部の切欠部２７を形成する側の面となるロータ３の回転方向における後側の面を傾斜面としてこれを切欠部２７の縁を構成する面とするものであり、即ち図示例ではベーン４の先端部のロータ３の回転方向における後側の面を、ロータ３のスラスト方向から見てベーン４の基端側に向かってベーン４の幅方向（ロータ３のスラスト方向から見てベーン４の基先方向に直交する方向）の外側に位置するように傾斜した直線状の面２７ａとすることで、切欠部２７を形成している。なおベーン４の先端面のロータ３の回転方向における前側の半部はベーン４の基先方向に対して垂直な面となり、またベーン４のロータ３の回転方向における前側の面はベーン４の幅方向に対して垂直な面となっている。
【００２４】
このように各ベーン４の先端部に切欠部２７を形成してベーン４の先端部の幅をこれよりも基端側の幅よりも狭くすることで、ベーン４のベーン溝１９内に摺動自在に収納される基端側部分の幅を広くでき、これによりベーン４自身の強度を高めたり、ベーン４とベーン溝１９の寸法誤差の影響を受け難くしてベーン４のロータ３のラジアル方向における移動を安定させることができ、且つ幅の狭いベーン４の先端部を断面円形のロータ室２の内周面にぴったりと密着して摺接させることができ、ポンプ効率を向上できる。
【００２５】
なお上記実施形態の一例では切欠部２７をベーン４の先端部のロータ３の回転方向における後側にのみ設けたが、ロータ３の回転方向における前側にのみ設けても良いし、ロータ３の回転方向における前側及び後側の両方に設けても良い。
【００２６】
また図４ではベーン４の先端部の切欠部２７を形成する側の面を傾斜した直線状の面２７ａとすることで各ベーン４の切欠部２７を形成したが、ベーン４の先端部の切欠部２７を形成する側の面をロータ３のスラスト方向から見てベーン４の基端側に向かってベーン４の幅方向の外側に位置するように傾斜した滑らかな曲線状の面（図示せず）とすることで、切欠部２７を形成しても良い。
【００２７】
また図５に示すようにベーン４の先端部の切欠部２７を形成する側の面をベーン４の基先方向に並ぶ複数の小傾斜面２７ｂで構成し、これにより前記切欠部２７を形成し、各小傾斜面２７ｂをロータ３のスラスト方向から見てベーン４の基端側に向かってベーン４の幅方向の外側に位置するように傾斜した面とし、各小傾斜面２７ｂのベーン４の基先方向に対する傾斜角度がよりベーン４の先端側に位置する小傾斜面２７ｂの方が大きくなるようにしても良い。
【００２８】
また図４や図５のように切欠部２７をベーン４の先端部のロータ３の回転方向における後側にのみ設ける場合にあっては、図６に示すようにベーン４の先端のロータ３の回転方向における前側の角部を面取りして面取部２８を形成することが好ましく、図示例の面取部２８は切欠部２７のベーン４の基端側の端よりもベーン４の先端側に位置している。なお面取部２８も切欠部２７の縁を構成する面と同様に、直線状の傾斜面であっても良いし、曲線状の面であっても良い。このようにベーン４の先端のロータ３の回転方向における前側の角部を面取りして面取部２８を形成することで、ベーン４の先端部の幅をさらに狭くでき、これにより、ベーン４の先端部を断面円形のロータ室２の内周面により一層ぴったりと密着して摺接させることができ、またベーン４の摺動抵抗も低減できる。
【００２９】
なお、上記各例では、ベーン４をロータ３の回転駆動時の遠心力で外方へ突出するようにしたが、ベーン溝１９にベーン４を外方へ付勢するようなバネ材２６（図８参照）を介装してロータ３の回転スピードによらずにベーン４の先端をロータ室２の内周面２ａに確実に摺接するようにしてもよい。また上記各例ではロータ３のスラスト面の外周端部に突設した摺接用突条部８の突端面をロータ室２の平坦な内底面２ｂに摺接したが、ロータ３のスラスト面とロータ室２の内底面２ｂを摺接させる手段としてはこれに限定されるものではなく、例えば図７に示すようにロータ３のスラスト面及び各ベーン４の上面を平坦な面とし、ロータ室２の内底面２ｂにおいてロータ３のスラスト面の外周端部の軌跡に合わせて摺接用突状部８を突設し、該摺接用突状部８の突端面をロータ３のスラスト面の外周端部に摺接するなどしても良い。また、上記実施形態ではロータ３を回転駆動させる駆動部は磁気作用を発生させるステータ２３と磁性体２２とで構成しているが、駆動部としてはロータ３に固定した軸をモータにて回動駆動させる構造を採用してもよい。また上記切欠部２７は、ベーン４がロータ３の外周面から最も突出した状態で該切欠部２７の基端側の端部がロータ３の外周面よりもロータ３の中心軸側に位置するものであっても良いし、また同じくベーン４がロータ３の外周面から最も突出した状態で切欠部２７の全部がロータ３の外周面よりもロータ３の径方向外側に位置するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態における一例のベーンポンプの水平断面図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】同上のベーンポンプの分解斜視図である。
【図４】同上の要部拡大水平断面図である。
【図５】他例のベーンポンプの要部拡大水平断面図である。
【図６】更に他例のベーンポンプの要部拡大水平断面図である。
【図７】更に他例のベーンポンプを示し、（ａ）は図１の例におけるＡ−Ａ断面に対応する部分を示した断面図であり、（ｂ）は図１の例におけるＢ−Ｂ断面に対応する部分を示した断面図である。
【図８】従来のベーンポンプの断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ベーンポンプ
２  ロータ室
３  ロータ
４  ベーン
５  作動室
６  吸入口
７  吐出口
２７  切欠部
２７ｂ  小傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008128116.tif 000008
【図７】
2008128116.tif 000009
【図８】
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