(57)【要約】【課題】ベーン式気体ポンプにおける振動や騒音、駆動トルクの増大による動力損失およびこれに伴う耐久性の低下を防止する。【解決手段】ポンプハウジング１０の内周のカム面１０ａの一部に形成される当接部１０ａ１に、ロータ１６の外周面を円周方向摺動自在に当接させ、このロータに径方向出入り可能に案内支持したベーン１９の先端部をカム面１０ａに摺動自在に当接させて、当接部の一側には吸入側ポンプ作動室Ｒ１を、他側には吐出側ポンプ作動室Ｒ２を形成する。ロータの一部には、ベーンが当接部に接近して吐出側ポンプ作動室と吐出ポート１４の連通を遮断した後に、吐出側ポンプ作動室を吸入側ポンプ作動室に連通する逃げ通路１７を形成する切欠き１７ａを形成する。切欠きは、ロータの外周面と端面の間に形成した面取りとするのがよい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側が閉じられた筒状のポンプハウジングと、このポンプハウジングの内周のカム面の一部に形成される当接部において外周面の一部が円周方向摺動自在に当接されるように偏心して回転自在に支持されて回転駆動される円形のロータと、このロータに径方向出入り可能に案内支持され両側部が前記ポンプハウジングの両内側面と摺動自在に当接されるとともに先端部が前記カム面に摺動自在に当接されるベーンと、前記当接部よりも前記ロータの回転方向で前側となる前記ポンプハウジングのカム面と前記ロータの外周面と前記ベーンの間に形成される吸入側ポンプ作動室と、前記当接部よりも前記ロータの回転方向で後側となる前記ポンプハウジングのカム面と前記ロータの外周面と前記ベーンの間に形成される吐出側ポンプ作動室と、前記吸入側ポンプ作動室側で前記当接部に接近した前記ポンプハウジングの一部の内面に開口された吸入ポートと、前記吐出側ポンプ作動室側で前記当接部に接近した前記ポンプハウジングの一部の内面に開口された吐出ポートよりなるベーン式気体ポンプにおいて、前記ベーンが前記当接部に接近して、前記吐出側ポンプ作動室と前記吐出ポートの連通を遮断した後に前記吐出側ポンプ作動室を前記吸入側ポンプ作動室に連通する逃げ通路を形成する切欠きを前記ロータの一部に形成したことを特徴とするベーン式気体ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のベーン式気体ポンプにおいて、前記切欠きは前記ロータの外周面と端面の間に形成した面取りとしたことを特徴とするベーン式気体ポンプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のベーン式気体ポンプにおいて、前記吐出ポートは前記ポンプハウジングの内側面に形成したことを特徴とするベーン式気体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のブースタブレーキの真空源のためのバキュームポンプなどとして使用するのに適したベーン式気体ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のベーン式気体ポンプとしては、ポンプケーシング内にロータを偏心して回転可能に支承し、このロータに直径方向に形成したスリット（案内溝）に重なり合う２つのベーンを直径方向摺動可能に支持し、各ベーンの先端をポンプケーシング内周のカム面に摺動可能に当接したものがある。（例えば、特許文献１参照）。また図５はこのようなベーン式気体ポンプのさらに具体的な一例を示したものであり、筒状のポンプハウジング１０内に偏心して回転自在に支持したロータ１６の直径方向に延びる案内溝１６ａには互いに重ね合わせた１対の半部１９ａ，１９ｂよりなるベーン１９を径方向出入り可能に案内支持して、各半部１９ａ，１９ｂの先端をポンプハウジング１０のカム面１０ａに当接させており、またロータ１６の外周面はポンプハウジング１０内周のカム面１０ａの一部に形成される円弧状の当接部１０ａ１に円周方向摺動自在に当接させて、この当接部１０ａ１の両側に吸入側ポンプ作動室Ｒ１と吐出側ポンプ作動室Ｒ２を形成している。
【０００３】
このベーン式気体ポンプでは、ロータ１６が半時計回転方向に回転するにつれてベーン１９は二点鎖線の位置から実線の位置に移動するので、吸入側ポンプ作動室Ｒ１の容積は増大し、吐出側ポンプ作動室Ｒ２の容積は減少し、真空源などに連通された吸入通路１３ａ内の空気はポンプハウジング１０の内側面１０ｂに開口した吸入ポート１３から吸入側ポンプ作動室Ｒ１内に吸入され、また吐出側ポンプ作動室Ｒ２内の空気は内側面１０ｂに開口した吐出ポート１４から、出口側にリーフ弁（図示省略）を設けた吐出穴１４ａを通って外部に吐出される。吐出側ポンプ作動室Ｒ２から吸入側ポンプ作動室Ｒ１への気体の漏れは、当接部１０ａ１により防止される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１４９２８２号公報（段落〔００１３〕、図３）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す従来技術では、吐出側ポンプ作動室Ｒ２を形成するベーン１９の先端部が二点鎖線の位置から当接部１０ａ１に接近して実線の位置に達すれば、吐出ポート１４が閉じられて吐出側ポンプ作動室Ｒ２と吐出穴１４ａの連通が遮断されるので、吐出側ポンプ作動室Ｒ２内の空気は閉じ込められる。このように空気が閉じ込められた後も吐出側ポンプ作動室Ｒ２の容積は引き続き減少するので、吐出側ポンプ作動室Ｒ２内の圧力は上昇し、これにより周期的にベーン１９を押し戻す力が生じるので振動や騒音が発生し、またポンプの駆動トルクが増大するので動力損失も生じる。さらにこの状態が続くとベーンなどに摩耗が生じてベーン式気体ポンプの耐久性が低下し、場合によっては局部的な破損を生じるおそれもある。この問題はロータ１６の回転速度が速くなれば大となり、またポンプハウジング１０内に入るベーン式気体ポンプの潤滑油は非圧縮性であるので、そのような潤滑油の存在もこの問題を悪化させる。
【０００６】
この問題は、ポンプハウジング１０の内側面１０ｂに形成する吐出ポート１４を、カム面１０ａの一部である当接部１０ａ１の開始位置まで延長することにより避けることができるはずである。しかし、吐出ポート１４は鋳抜きなどにより形成されるので、加工誤差を考慮すればこのような方法によりこの問題を解決することは事実上きわめて困難である。
【０００７】
本発明は、ポンプハウジングとロータの間の当接部にベーンが接近して、吐出側ポンプ作動室と吐出ポートの連通を遮断した後に、吐出側ポンプ作動室を吸入側ポンプ作動室に連通する逃げ通路を形成する切欠きをロータの一部に形成して、このような各問題を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このために、本発明によるベーン式気体ポンプは、両側が閉じられた筒状のポンプハウジングと、このポンプハウジングの内周のカム面の一部に形成される当接部において外周面の一部が円周方向摺動自在に当接されるように偏心して回転自在に支持されて回転駆動される円形のロータと、このロータに径方向出入り可能に案内支持され両側部がポンプハウジングの両内側面と摺動自在に当接されるとともに先端部がカム面に摺動自在に当接されるベーンと、当接部よりもロータの回転方向で前側となるポンプハウジングのカム面とロータの外周面とベーンの間に形成される吸入側ポンプ作動室と、当接部よりもロータの回転方向で後側となるポンプハウジングのカム面とロータの外周面とベーンの間に形成される吐出側ポンプ作動室と、吸入側ポンプ作動室側で当接部に接近したポンプハウジングの一部の内面に開口された吸入ポートと、吐出側ポンプ作動室側で当接部に接近したポンプハウジングの一部の内面に開口された吐出ポートよりなるベーン式気体ポンプにおいて、ベーンが当接部に接近して、吐出側ポンプ作動室と吐出ポートの連通を遮断した後に吐出側ポンプ作動室を吸入側ポンプ作動室に連通する逃げ通路を形成する切欠きをロータの一部に形成したことを特徴とする
ものである。
【０００９】
前項に記載のベーン式気体ポンプの切欠きは、ロータの外周面と端面の間に形成した面取りとすることが好ましい。
【００１０】
前２項に記載のベーン式気体ポンプの吐出ポートは、ポンプハウジングの内側面に形成することが好ましい。
【００１１】
【発明の作用および効果】
上述のように、本発明によれば、吐出側ポンプ作動室を形成するベーンの先端部が当接部に接近して吐出側ポンプ作動室と吐出ポートの連通が遮断された後は、吐出側ポンプ作動室は逃げ通路を介して吸入側ポンプ作動室に連通されるので、引き続き容積が減少される吐出側ポンプ作動室内に気体が閉じこめられて圧力が上昇されることはなくなる。従って、周期的にベーンを押し戻す力が生じることはないのでベーン式気体ポンプに振動や騒音が発生したり、駆動トルクが増大して動力損失が生じたり、あるいはベーンに摩耗が生じるなどの問題が生じることはなくなる。また吐出側ポンプ作動室と吐出ポートの連通が遮断されるまでは、逃げ通路により吐出側ポンプ作動室が吸入側ポンプ作動室に連通されることはないので、吐出側ポンプ作動室と吐出ポートの連通が遮断される前に吐出側ポンプ作動室内の気体が吸入側ポンプ作動室側に洩れてベーン式気体ポンプの容積効率が低下することはない。
【００１２】
請求項２に記載のベーン式気体ポンプによれば、逃げ通路を形成する切欠きはロータの外周面と端面の間の角部の一部に形成した面取りであり、その形成はきわめて簡単であるので、本発明の実施に要するコストアップは僅かである。
【００１３】
ベーン式気体ポンプの容積効率を向上させるには吐出ポートの面積を増大させる必要があるが、作動中にベーンの遠心力が加わらないポンプハウジングの内側面に吐出ポートを形成した請求項３に記載のベーン式気体ポンプによれば、吐出ポートを形成したことによるベーンとの当接面積の減少により吐出ポート付近に生じるポンプハウジング内面の摩耗が減少するので、ベーン式気体ポンプの耐久性を増大させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図４に示す実施の形態により、本発明によるベーン式気体ポンプの説明をする。この実施の形態は、自動車のブースタブレーキの真空源として使用するバキュームポンプに本発明を適用したもので、内周にカム面１０ａが形成されたポンプハウジング１０と、このポンプハウジング１０内で偏心して回転されるロータ１６と、このロータ１６に直径方向摺動可能に支持されるベーン１９により、主として構成されている。
【００１５】
ポンプハウジング１０は、図１〜図３に示すように、有底筒状のハウジング本体１１と、これにねじ止めされるカバー１２よりなるものである。ハウジング本体１１の底部の外側には、ボス部１１ａが偏心して一体的に形成され、このボス部１１ａにはロータ１６を軸承する支持孔１１ｂが同軸的に形成されている。ハウジング本体１１の内周に形成されるカム面１０ａは、支持孔１１ｂの中心線を通る直径がほゞ一定となる形状であり、このカム面１０ａの円周方向の一部には支持孔１１ｂの中心線を中心とする円弧状の当接部１０ａ１が形成されている。ハウジング本体１１の開口側にはカバー１２がねじ止めされて覆われ、ハウジング本体１１の内底面とカバー１２の内面により、ポンプハウジング１０の互いに平行な内側面１０ｂ，１０ｃが形成される。ハウジング本体１１のボス部１１ａに形成された支持孔１１ｂの内周には、両端が閉じられた第１潤滑溝１５ａと、一端が内側面１０ｂに解放された第２潤滑溝１５ｂが互いに独立して形成されている。
【００１６】
ハウジング本体１１の内側面１０ｂには、カム面１０ａの当接部１０ａ１よりもロータ１６の回転方向において前側で当接部１０ａ１に接近した位置に、カム面１０ａに沿った円弧状の吸入ポート１３が形成され、この吸入ポート１３には吸入通路１３ａが連通されている。またこの内側面１０ｂには、カム面１０ａの当接部１０ａ１よりもロータ１６の回転方向において後側で当接部１０ａ１に接近した位置に、カム面１０ａに沿った円弧状部と当接部１０ａ１側となる大きな頭部からなる巴状の吐出ポート１４が形成され、この吐出ポート１４の頭部は吐出穴１４ａが連通されている。
【００１７】
図１〜図３に示すように、ロータ１６は厚肉の有底円筒状で、その底面側に同軸的に一体形成された軸部１６ｂがハウジング本体１１の支持孔１１ｂに嵌合されて回転自在に支持されている。このロータ１６は、外周面がポンプハウジング１０の内周の当接部１０ａ１と円周方向摺動自在に当接され、両側面がポンプハウジング１０の両内側面１０ｂ，１０ｃと摺動自在に当接され、また軸線方向の厚さ全体にわたり直径方向に延びる案内溝１６ａが形成されている。
【００１８】
ベーン１９は、厚板部とその半分の厚さの薄板部よりなる１対の同一形状の半部１９ａ，１９ｂを、一方の半部１９ａ，１９ｂの厚板部の上面が他方の半部１９ａ，１９ｂ薄板部の底面の延長上となるように、それぞれの薄板部を摺動自在に重ねたものであり、各厚板部が半径方向外向きに出入り可能となるように、ロータ１６の案内溝１６ａ内に摺動自在に案内支持されている。ロータ１６の回転に伴う遠心力により、ポンプハウジング１０のカム面１０ａに押し付けられて摺動自在に当接される各半部１９ａ，１９ｂの厚板部の先端縁は円弧状に面取りがなされ、また各半部１９ａ，１９ｂの両側縁はポンプハウジング１０の両内側面１０ｂ，１０ｃと摺動自在に当接されている。
【００１９】
図１および図２に示すように、当接部１０ａ１よりもロータ１６の回転方向で前側となるポンプハウジング１０のカム面１０ａとロータ１６の外周面とベーン１９の間には吸入側ポンプ作動室Ｒ１が形成され、当接部１０ａ１よりもロータ１６の回転方向で後側となるカム面１０ａとロータ１６の外周面とベーン１９の間には吐出側ポンプ作動室Ｒ２が形成され、当接部１０ａ１と反対側となるカム面１０ａとロータ１６の外周面とベーン１９の間には第３のポンプ作動室Ｒ３が形成される。カム面１０ａに当接されるベーン１９の各先端縁と当接部１０ａ１の間の距離が所定値より小さい場合を除き、吸入側ポンプ作動室Ｒ１には吸入ポート１３が連通され、吐出側ポンプ作動室Ｒ２には吐出ポート１４が連通されている。
【００２０】
図１〜図３に示すように、ロータ１６の外周面と両端面の間の角部には、ベーン１９を案内支持する案内溝１６ａからロータ１６の回転方向で前側となる所定範囲にわたり、面取り（切欠き）１７ａが形成されている。この面取り１７ａは、ポンプハウジング１０のカム面１０ａの当接部１０ａ１と内側面１０ｂ，１０ｃの隅角部との間に、逃げ通路１７を形成するためのものであり、その長さは次のようになっている。すなわち、図１に示すように、カム面１０ａに当接されて吐出側ポンプ作動室Ｒ２を形成するベーン１９の先端縁と当接部１０ａ１の間の距離が所定値より大きくて吐出側ポンプ作動室Ｒ２には吐出ポート１４が連通されている状態では、面取り１７ａの先端はカム面１０ａの当接部１０ａ１の範囲Ａ内にあって面取り１７ａにより形成される逃げ通路１７は吸入側ポンプ作動室Ｒ１に連通されない。しかし図２に示すように、カム面１０ａに当接されるベーン１９の先端縁と当接部１０ａ１の間の距離が所定値となって吐出側ポンプ作動室Ｒ２が吐出ポート１４から遮断された時点では面取り１７ａの先端はカム面１０ａの当接部１０ａ１の範囲Ａの終端に達し、それ時点以後で吐出側ポンプ作動室Ｒ２が吐出ポート１４から遮断されている状態では面取り１７ａの先端はカム面１０ａの当接部１０ａ１の範囲Ａを過ぎて吐出側ポンプ作動室Ｒ２は逃げ通路１７により吸入側ポンプ作動室Ｒ１に連通される。
【００２１】
図３および図４に示すように、ロータ１６の軸部１６ｂには、案内溝１６ａに達しない挿入孔１８が外端部から同軸的に形成され、ハウジング本体１１のボス部１１ａより突出する軸部１６ｂの先端部には軸部１６ｂの回転軸線を中心とする互いに平行な二面取り部１６ｃが形成されている。この二面取り部１６ｃと係合される長穴２０ａが形成された円形のカップリング２０は、直径方向に互いに離れた位置で軸線方向に突出する１対の突起２０ｂを介して内燃機関のカム軸などにより回転され、軸部１６ｂを介してロータ１６を回転駆動するものである。中心に給油孔２１ａが形成されたジョイント２１は、先端側の環状溝にＯリング２３を嵌装し、中間部の環状溝２１ｂにスナップリング２２を嵌装して図示のように挿入孔１８内に挿入され、この状態ではスナップリング２２は挿入孔１８からのジョイント２１の離脱および軸部１６ｂからのカップリング２０の離脱を同時に防止するようになっている。ロータ１６の軸部１６ｂにはその外周面から挿入孔１８先端の小径部に達する絞り孔１８ａが形成され、給油孔２１ａから供給された潤滑油は、軸部１６ｂの回転に伴い、絞り孔１８ａから第１潤滑溝１５ａと第２潤滑溝１５ｂに交互に供給され、第１潤滑溝１５ａに供給された潤滑油は支持孔１１ｂと軸部１６ｂの間の軸受面を潤滑し、第２潤滑溝１５ｂに供給された潤滑油はポンプハウジング１０内に供給されてロータ１６およびベーン１９を潤滑する。
【００２２】
次に上述した実施の形態の作動の説明をする。カップリング２０を介してロータ１６が駆動されて、図１および図２において反時計回転方向に回転されれば、図５に示す従来技術の場合と同様、真空源などに連通された吸入通路１３ａ内の空気はポンプハウジング１０の内側面１０ｂに開口した吸入ポート１３から吸入側ポンプ作動室Ｒ１内に吸入され、また吐出側ポンプ作動室Ｒ２内の空気は内側面１０ｂに開口した吐出ポート１４から、出口側にリーフ弁（図示省略）を設けた吐出穴１４ａを通って外部に吐出される。ベーン１９が図２の位置に達し吐出ポート１４が閉じられて吐出側ポンプ作動室Ｒ２と吐出ポート１４の連通が遮断された時点以後は、前述のように吐出側ポンプ作動室Ｒ２は面取り１７ａにより形成される逃げ通路１７を介して吸入側ポンプ作動室Ｒ１に連通されるので、引き続き容積が減少される吐出側ポンプ作動室Ｒ２内に空気が閉じこめられて圧力が上昇されることはなくなる。従って、周期的にベーン１９を押し戻す力が生じることはないのでベーン式気体ポンプに振動や騒音が発生したり、駆動トルクが増大して動力損失が生じたり、あるいはベーンに摩耗が生じるなどの問題を生じることはない。また吐出側ポンプ作動室Ｒ２と吐出ポート１４の連通が遮断されるまでは吐出側ポンプ作動室Ｒ２が逃げ通路１７により吸入側ポンプ作動室Ｒ１に連通されることはないので、ベーン式気体ポンプの容積効率が低下することはない。
【００２３】
上述した実施の形態では、ロータ１６の外周面と端面の間の角部の一部に設けた面取り１７ａとポンプハウジング１０の内面の隅角部により逃げ通路１７を形成しており、このような面取り１７ａは形成がきわめて容易であるので、実施に要するコストアップは僅かである。しかし本発明はこれに限られるものではなく、本実施の形態のような直線的な面取り１７ａに限らずＲ状面取りや、矩形の切欠きを採用することができる。また、ロータ１６の外周面の一部に形成した溝（図３の二点鎖線１７ａ１参照）とポンプハウジング１０のカム面１０ａの当接部１０ａ１により逃げ通路１７を形成するようにして実施したり、あるいはロータ１６内に設けた孔（図３の二点鎖線１７ａ２参照）によりに逃げ通路１７を形成するようにして実施することも可能である。
【００２４】
また上述した実施の形態では、ポンプハウジング１０の内側面１０ｂに吐出ポート１４を形成しており、このようにすれば吐出ポート１４を形成した内側面１０ｂと、これに当接して摺動するベーン１９の側面の間に加わる力はロータ１６の回転速度が高くなっても増大することがないので摩耗が増大することはなく、高速で作動されるベーン式気体ポンプにも適用することができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、ポンプハウジング１０のカム面１０ａに吐出ポートを形成したベーン式気体ポンプに適用することも可能である。
【００２５】
また上述した実施の形態では、ロータ１６に半径方向に出入り可能に設けるベーン１９は、１対の半部１９ａ，１９ｂを重ねて、それぞれの厚板部の先端縁が遠心力によりカム面１０ａに当接されるようにしているが、このベーンは、１枚の厚板よりなるベーン本体の両先端縁に外向きに設けたＵ字溝にシール条片（またはローラ）を設けたものとしてもよい。また上述した実施の形態のベーン式気体ポンプは、ロータを直径方向に貫通するように設けたベーンの両先端縁をポンプハウジングのカム面に当接するようにしているが、本発明は、ロータにそれぞれ独立して半径方向に出入り可能に設けたベーンの先端縁をポンプハウジングのカム面に当接するようにしたベーン式気体ポンプに適用することも可能である
なお上述した実施の形態では、本発明を自動車のブースタブレーキの真空源として使用するバキュームポンプに適用した場合につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、気体を給排するベーン式気体ポンプに広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるベーン式気体ポンプの一実施形態の或る時点における断面図である。
【図２】図１に示す実施形態の、吐出側ポンプ作動室が吐出ポートから遮断された時点における断面図である。
【図３】図２の３−３断面図である。
【図４】図３の４−４断面図である。
【図５】従来技術によるベーン式気体ポンプの一例の図２に相当する断面図である。
【符号の説明】
１０…ポンプハウジング、１０ａ…カム面、１０ａ１…当接部、１０ｂ，１０ｃ…内側面、１３…吸入ポート、１４…吐出ポート、１６…ロータ、１７…逃げ通路、１７ａ…切欠き（面取り）、１９…ベーン、Ｒ１…吸入側ポンプ作動室、Ｒ２…吐出側ポンプ作動室。
【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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