(57)【要約】【課題】負圧を発生して内部の潤滑油が混在した状態の圧縮空気を外部へ放出するバキュームポンプ２０を有する負圧発生装置において、バキュームポンプ２０からの圧縮空気の放出に伴う音の発生を抑制または防止する。【解決手段】負圧発生装置は、バキュームポンプ２０の吐出口２３からの圧縮空気の放出に伴う音の発生を抑制または防止する消音手段３０を含む。消音手段３０は、吐出口２３から放出される圧縮空気から油を分離する気液分離部材３２と、吐出口２３および気液分離部材３２を覆うように設けられる消音ケース３１とを含む。消音ケース３１は、前記分離される空気が導かれるとともに空気排出口３５が設けられる第１空間３３と、前記分離される油が導かれるとともに油排出口３６が設けられる第２空間３４とを有する。【選択図】図１
2007138842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧発生に伴い潤滑油混じりの圧縮空気を吐出するバキュームポンプと、バキュームポンプの吐出口からの圧縮空気の放出に伴う音の発生を抑制または防止する消音手段とを含み、
この消音手段は、前記吐出口から放出される圧縮空気から油を分離する気液分離部材と、前記吐出口および気液分離部材を覆うように設けられる消音ケースとを含み、
前記消音ケースは、前記分離される空気が導かれるとともに空気排出口が設けられる第１空間と、前記分離される油が導かれるとともに油排出口が設けられる第２空間とを有することを特徴とする負圧発生装置。
【請求項２】
請求項１において、前記気液分離部材は、前記吐出口に面する位置に、前記消音ケース内を二つの空間に区画するよう配置されており、
前記気液分離部材を境として前記吐出口が存在する側が前記第１空間とされ、その反対側が前記第２空間とされることを特徴とする負圧発生装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記気液分離部材は、スチールウールを素材として油の通過を許容する状態に圧縮成形して製作されたものからなることを特徴とする負圧発生装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかにおいて、前記バキュームポンプは、ベーンタイプとされ、その吐出口には、ポンプケース内の圧縮空気の圧力増減に応じて開閉するバルブが設けられていることを特徴とする負圧発生装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかにおいて、前記消音ケースの各排出口は、前記内燃機関の動弁機構配置空間へ開放されることを特徴とする負圧発生装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかにおいて、前記バキュームポンプは、内燃機関におけるバルブ開閉用のカムシャフトの軸方向一端側に設置されて、当該カムシャフトの回転動力でもって駆動されることを特徴とする負圧発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負圧発生に伴い潤滑油混じりの圧縮空気を吐出するバキュームポンプを含む負圧発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両に備えるブレーキブースタには、負圧を発生させるためのバキュームポンプが用いられる。この種のバキュームポンプとしては、例えばピストンタイプ（例えば特許文献１参照）や、ベーンタイプ（例えば特許文献２参照）が用いられる。
【０００３】
例えばベーンタイプのバキュームポンプでは、内部空間にベーン等の摺接部分を潤滑するための潤滑油が供給される関係より、ポンプケースの吐出口から放出される圧縮空気には前記潤滑油が混在するようになる。
【０００４】
このように、バキュームポンプから放出される圧縮空気に油が混じっているので、従来では、前記油混じりの圧縮空気を内燃機関のクランクケース内に入れるようにしている。
【０００５】
この他、本願出願人は、上述したようにバキュームポンプから放出される圧縮空気に油が混じる点を考慮し、例えばバキュームポンプを内燃機関のバルブ開閉用カムシャフトの軸方向一端側でチェーンカバーの外部に取り付け、前記油混じりの圧縮空気を内燃機関のシリンダヘッドカバー内に入れるようにすることを考えている。なお、バキュームポンプの吐出口には、放出される圧縮空気の圧力増減に応じて開閉するバルブ、例えばリードバルブが設けられる。
【特許文献１】特開平８−１６５９９０号公報
【特許文献２】特開平８−１４１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来例では、バキュームポンプの吐出口にバルブを設けている関係上、油混じりの圧縮空気が連続的に放出されるのではなく、間欠的に勢いよく放出されるようになっている。
【０００７】
つまり、ポンプケース内の高圧環境から外部の低圧環境へと油混じりの圧縮空気が勢いよく吐出されるので、それに伴い比較的大きな音が発生するおそれがある。
【０００８】
ところで、上述したシリンダヘッドカバーを薄肉、軽量化している場合、前記圧縮空気の間欠放出に伴う圧力脈動によって前記シリンダヘッドカバーが振動しやすくなるので、外部へ前記音が漏洩することが懸念される。
【０００９】
本発明は、負圧を発生して内部の潤滑油が混在した状態の圧縮空気を外部へ放出するバキュームポンプを含む負圧発生装置において、バキュームポンプからの圧縮空気の放出に伴う音の発生を抑制または防止可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る負圧発生装置は、負圧を発生して内部の潤滑油が混在した状態の圧縮空気を外部へ放出するバキュームポンプと、バキュームポンプの吐出口からの圧縮空気の放出に伴う音の発生を抑制または防止する消音手段とを含み、この消音手段は、前記吐出口から放出される圧縮空気から油を分離する気液分離部材と、前記吐出口および気液分離部材を覆うように設けられる消音ケースとを含み、前記消音ケースは、前記分離される空気が導かれるとともに空気排出口が設けられる第１空間と、前記分離される油が導かれるとともに油排出口が設けられる第２空間とを有することを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、バキュームポンプの吐出口から油混じりの圧縮空気が放出されるものの、その放出直後に気液分離部材でもって空気と油とに分離されるとともに、この分離の際に前記圧縮空気の勢いが緩和される。この分離後の空気の圧力は第１空間でさらに減衰されることになる。
【００１２】
しかも、分離された空気と油とを別々の空間に振り分けて専用の排出口から外部へ排出されるようになるので、各排出口において空気と油が混じらない状態で排出されるようになる。
【００１３】
これらのことから、バキュームポンプからの圧縮空気の放出に伴う音の発生が抑制または防止される結果となる。
【００１４】
好ましくは、前記気液分離部材は、前記吐出口に面する位置に、前記消音ケース内を二つの空間に区画するよう配置されており、前記気液分離部材を境として前記吐出口が存在する側が前記第１空間とされ、その反対側が前記第２空間とされる。
【００１５】
この構成によれば、油混じりの圧縮空気が気液分離部材で空気と油とに分離された後、この分離された空気は第１空間から空気排出口を経て外部に、また、前記分離された油は第２空間から空気排出口を経て外部に排出される。
【００１６】
これにより、第２空間の油排出口から排出される油には、前記吐出口から放出される圧縮空気の圧力が作用しにくくなる。これにより、前記分離された油の排出時においても音が発生せずに済むようになる。
【００１７】
好ましくは、前記気液分離部材は、スチールウールを素材として油の通過を許容する状態に圧縮成形して製作されたものからなる。
【００１８】
この構成によれば、気液分離部材が油混じりの圧縮空気から油を分離することによって、油が気液分離部材における第１空間側に付着するが、当該油が気液分離部材内における微細な隙間を通過して第２空間側に導かれるようになり、空気と油とを区画した第１空間と第２空間とに振り分けることが可能になる。これにより、前記分離された空気と油とが混じることなく、別々の排出口から排出されるので、そのときにも音が発生せずに済む。
【００１９】
好ましくは、前記バキュームポンプは、ベーンタイプとされ、その吐出口には、ポンプケース内の圧縮空気の圧力増減に応じて開閉するバルブが設けられている。
【００２０】
この構成では、バキュームポンプとして、バルブによってポンプケース内の気密性ならびに潤滑油の密封性を高めてポンプ駆動トルクを軽減する構成に特定している。このような構成のバキュームポンプでは、バルブの開閉によって圧縮空気が間欠的に勢いよく放出されることになるが、その放出時においても、上述した気液分離部材による圧力緩和機能でもって音の発生が抑制または防止されることになる。
【００２１】
好ましくは、前記消音ケースの各排出口は、前記内燃機関の動弁機構配置空間へ開放される。
【００２２】
このように、消音手段の設置形態を特定すれば、バキュームポンプから放出される油が内燃機関の動弁機構内の潤滑油として有効利用されることになる。
【００２３】
好ましくは、前記バキュームポンプは、内燃機関におけるバルブ開閉用のカムシャフトの軸方向一端側に設置されて、当該カムシャフトの回転動力でもって駆動される。
【００２４】
このように、バキュームポンプの駆動源として内燃機関のカムシャフトの回転動力を利用すれば、バキュームポンプ専用の駆動源が不要となり、サイズ的、コスト的に有利となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、バキュームポンプからの圧縮空気の放出に伴う音の発生を抑制または防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の一実施形態を図１から図４に示している。この実施形態では、本発明に係る負圧発生装置を、内燃機関のブレーキブースタの負圧発生源として用いる例を挙げる。内燃機関の構成は特に限定されない。
【００２７】
まず、この実施形態において、本発明に係る負圧発生装置の設置対象の一例とする内燃機関の概略構成を、図４に示している。
【００２８】
図４において、１はシリンダブロック、２はシリンダヘッド、３はシリンダヘッドカバー、４はピストン、５はコネクティングロッド、６はクランクシャフト、７は吸気用カムシャフト、８は排気用カムシャフト、９は吸気バルブ、１０は排気バルブ、１１はクランクシャフトスプロケット、１２はカムスプロケット、１３はタイミングチェーン、１４はカムドライブギア、１５はカムドリブンギアである。
【００２９】
要するに、図４に示す内燃機関は、クランクシャフト６の回転動力が、クランクシャフトスプロケット１１、カムスプロケット１２ならびにタイミングチェーン１３を介して吸気用カムシャフト７に伝達され、この吸気用カムシャフト７から互いに噛合するカムドライブギア１４およびカムドリブンギア１５を介して排気用カムシャフト８に伝達されるようになっている。
【００３０】
図１から図３に本発明の特徴構成を示している。図１は、図４において吸気用カムシャフト７の一端側周辺部分を側面から模式的に示している。
【００３１】
吸気用カムシャフト７は、シリンダヘッド２上の台座２ａとそれにボルト止めされるカムキャップ１６との間に回転自在に支持されている。
【００３２】
この吸気用カムシャフト７の一端側でシリンダヘッド２に付設されるチェーンカバー１７の外部には、バキュームポンプ２０が取り付けられている。
【００３３】
バキュームポンプ２０は、例えば一般的に公知のベーンタイプと呼ばれるものとされ、詳細に図示していないが、ロータ軸２２の円周数ヶ所に、ポンプケース２１の内周面に摺接する複数のベーン（図示省略）を支持させた構成である。
【００３４】
ポンプケース２１の背面には、チェーンカバー１７の貫通孔１７ａに嵌合装着される取付部２１ａが設けられている。その嵌合面には、例えばＯリング等のシール１８が介装されている。
【００３５】
取付部２１ａには、圧縮空気放出用の吐出口２３が設けられている。この吐出口２３は、チェーンカバー１７の貫通孔１７ａからシリンダヘッド２の外壁面とチェーンカバー１７の内壁面との間の空間に露呈する状態になる。
【００３６】
吐出口２３には、バキュームポンプ２０の圧縮室内における圧縮空気の圧力の増減に応じて開閉するバルブ２４が取り付けられている。このバルブ２４は、例えばリードバルブ等のように、付け根側から撓むように開くものが採用される。バルブ２４は、すべての図において吐出口２３を開くように撓んだ状態を示しているが、閉じた状態は吐出口２３を閉じるように真っ直ぐな姿勢になる。
【００３７】
また、ポンプケース２１の上部には、負圧を必要とする機器、例えばブレーキブースタ（図示省略）等に例えばホース等を介して連通連結されるノズル２５が設けられている。
【００３８】
そして、ロータ軸２２は、ポンプケース２１に支持されており、その一端側は取付部２１ａから外部に突出する状態とされている。
【００３９】
このロータ軸２２の外部に突出する部分は、チェーンカバー１７の貫通孔１７ａを通って、吸気用カムシャフト７の一端に、例えばオルダムカップリング式の結合部２２ｂ，７ｂを介して一体回転可能に連結されている。つまり、この実施形態では、吸気用カムシャフト７をバキュームポンプ２０の駆動源として利用するように構成されている。
【００４０】
なお、吸気用カムシャフト７には、例えばそのジャーナル部を支持する部分へ油を供給するための油通路７ａが設けられている。この油通路７ａは、バキュームポンプ２０のロータ軸２２に設けられている油通路２２ａに連通連結されており、これらの油通路７ａ，２２ａから、バキュームポンプ２０内において例えばベーン等の摺接部分へ潤滑油が供給されるようになっている。
【００４１】
このようなバキュームポンプ２０からの圧縮空気の放出に伴う音の発生を抑制または防止できるように工夫しているので、以下で詳細に説明する。
【００４２】
バキュームポンプ２０の圧縮空気吐出側には、消音手段３０が設けられている。バキュームポンプ２０と消音手段３０とが本発明に係る負圧発生装置を構成しており、それらはチェーンケース１７の内外に別々に設置されている。
【００４３】
消音手段３０は、圧縮空気の放出に伴う音の発生を抑制または防止するもので、例えば拡張室タイプのレゾネータからなる。
【００４４】
この消音手段３０は、一面が開口された箱形の消音ケース３１と、この消音ケース３１の凹状部内に設けられる気液分離部材３２とを有する。
【００４５】
消音ケース３１は、その凹状部の開口側が、ポンプケース２１の吐出口２３を覆うとともにポンプケース２１の取付部２１ａの外面およびチェーンケース１７の壁部内面との間で所定容量の密閉空間を形成する状態で、チェーンカバー１７の壁部にボルト等で取り付けられている。
【００４６】
気液分離部材３２は、吐出口２３から放出される圧縮空気から油を分離するもので、消音ケース３１の凹状部内において、吐出口２３に面する位置でかつ前記凹状部を上下二つの空間３３，３４に区画するように取り付けられている。
【００４７】
この気液分離部材３２の上側つまり吐出口２３が存在する側が第１空間３３とされ、気液分離部材３２より下側が第２空間３４とされる。
【００４８】
第１空間３３は、バキュームポンプ２０における負圧発生に伴い放出される圧縮空気の圧力脈動を減衰するのに必要な容量に設定され、気液分離部材３２で分離される空気が導かれる。第２空間３４は、気液分離部材３２で分離される油が導かれる。
【００４９】
ところで、気液分離部材３２は、例えば図３に示すように背面（あるいは正面）から見て略Ｖ字形の板状部材からなり、その板厚方向に油の通過を許容するものからなる。
【００５０】
具体的に、気液分離部材３２は、例えばスチールウールを素材として内部に適宜の隙間を有する状態に圧縮成形して製作される。
【００５１】
前記スチールウールとは、一般的に公知のように、繊維状の金属を寄せ集めたようなもののことであり、例えば金属材料を旋削加工する際に発生する削りくずのようなものを流用できる。なお、気液分離部材３２は、焼結金属等で形成することも可能である。
【００５２】
消音ケース３１の天井には、第１空間３３内の空気を外部へ排出するための空気排出口３５が設けられており、消音ケース３１の底壁には、第２空間３４内の油を外部へ排出するための油排出口３６が設けられている。
【００５３】
これら両排出口３５，３６は、消音ケース３１の壁部に一体成形される長孔からなり、それらの外側開口は、シリンダヘッドカバー３内において動弁機構が配置される空間と連通連結している。
【００５４】
次に、動作を説明する。
【００５５】
例えば吸気用カムシャフト７が回転すると、バキュームポンプ２０のロータ軸２２が回転駆動されて、このバキュームポンプ２０が負圧を発生する。この負圧は、例えばブレーキブースタ（図示省略）等に利用される。
【００５６】
このバキュームポンプ２０による負圧発生に伴いバキュームポンプ２０の圧縮室内の内圧が上昇して所定の圧力に到達すると、バルブ２４が開放されて吐出口２３から油混じりの圧縮空気が放出される。この圧縮空気の放出は、バルブ２４の開閉に伴い間欠的に行われることになる。
【００５７】
この圧縮空気は、消音手段３０の消音ケース３１内に放出されて、気液分離部材３２に衝突されることになる。この衝突により、油混じりの圧縮空気は、空気と油とに分離されるとともに、この分離の際に前記圧縮空気の勢いが緩和される。これにより、間欠的に放出される圧縮空気による圧力脈動が減衰される。
【００５８】
そして、分離後の空気の圧力は、第１空間３３でさらに減衰されてから、空気排出口３５からシリンダヘッドカバー３内に排出されることになる。このとき、空気排出口３５から空気のみが排出されるので、音の発生が抑制または防止されることになる。
【００５９】
一方、分離後の油は、気液分離部材３２の上面つまり第１空間３３側に付着するが、この油は気液分離部材３２の内部に無数の存在する隙間を通って気液分離部材３２の下面側つまり第２空間３４側に染み出し、自重にて消音ケース３１床面に落下することになる。この後、第２空間３４内の油は、油排出口３６からシリンダヘッドカバー３内に排出される。このとき、第１空間３３内に放出される圧縮空気の圧力が第２空間３４側に作用することが気液分離部材３２で遮断されるので、油排出口３６から排出される油に圧縮空気の圧力が作用せずに済み、この油排出時に音が発生することが防止される。
【００６０】
以上、要するに、バキュームポンプ２０から放出された圧縮空気は、空気と油とに分離されてから上下に区画された第１空間３３と第２空間３４とに振り分けられて空気と油が混じらない状態で、別々の排出口３５，３６からシリンダヘッドカバー３内へ排出されるようになっている。
【００６１】
これらのことから、バキュームポンプ２０からの圧縮空気の放出に伴う音の発生が抑制または防止される結果となる。したがって、仮にシリンダヘッドカバー３を薄肉、軽量化しているような場合でも、バキュームポンプ２０が原因となる音の発生が回避される。そのため、シリンダヘッドカバー３の薄肉、軽量化を妨げることがなくなる等、内燃機関の開発自由度を拡大することが可能になり、好ましい。
【００６２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜の応用例や変形例が考えられる。
【００６３】
（１）上記実施形態では、バキュームポンプ２０と消音手段３０とをチェーンケース１７の内外に別々に設置した例を挙げているが、バキュームポンプ２０に消音手段３０を直接取り付けるようにしたり、あるいは一体構造物として製作したりすることも可能であり、それらの形態も本発明に含まれる。その場合には、ポンプケース２１と消音ケース３１とを一体に形成することも可能である。
【００６４】
（２）上記実施形態において、気液分離部材３２の設置形態は特に限定されるものではなく、例えば図５に示すように、側面から見た状態で「ノ」の字形状の姿勢として、消音ケース３１とチェーンケース１７との対向空間を側面から見て左右二つに区画するようにしてもよい。
【００６５】
この場合も、上記実施形態と同様に、圧縮空気を気液分離部材３２で空気と油とに分離した後、それらを第１空間３３と第２空間３４とに振り分けるようにすることが可能になり、バキュームポンプ２０からの圧縮空気放出に伴う音の発生を抑制または防止できる。
【００６６】
（３）上記実施形態では、バキュームポンプ２０の駆動源として吸気側カムシャフト７を利用しているが、排気側カムシャフト８を利用することも可能であり、また、それらとは別の駆動源を利用するように構成してもよいし、あるいはバキュームポンプ２０自身に駆動源を装備する構成としてもよい。
【００６７】
（４）上記実施形態では、バキュームポンプ２０の設置場所を内燃機関のチェーンケース１７の外部とし、消音手段３０の各排出口３５，３６をシリンダヘッドカバー３内に開放させるようにした例を挙げているが、消音手段３０の各排出口３５，３６を例えばクランクケース内に開放させるような形態で設置することも可能である。
【００６８】
（５）本発明に係る負圧発生装置の使用対象は、車両のブレーキブースタのみに限定されず、負圧が必要となる適宜の機械等とすることができる。
【００６９】
（６）本発明に係る負圧発生装置において、バキュームポンプ２０は、負圧発生に伴い油混じりの圧縮空気を放出するタイプであれば、ベーンタイプのみに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る負圧発生装置の一実施形態の使用状態を示しており、図４の吸気用カムシャフト一端側の概略構成を示す一部断面の側面図である。
【図２】図１に示す部分を分解した状態の斜視図である。
【図３】図１および図２の消音手段を背面から見た図である。
【図４】本発明に係る負圧発生装置の設置対象となる内燃機関の概略構成を示す図である。
【図５】本発明に係る負圧発生装置の他の実施形態で、図１に対応する図である。
【符号の説明】
【００７１】
２      シリンダヘッド
３      シリンダヘッドカバー
５      吸気バルブ
６      排気バルブ
７      吸気用カムシャフト
１７      チェーンケース
２０      バキュームポンプ
２１      ポンプケース
２２      ロータ軸
２３      吐出口
２４      バルブ
３０      消音手段
３１      消音ケース
３２      気液分離部材
３３      第１空間
３４      第２空間
３５      空気排出口
３６      油排出口
【図１】
2007138842.tif 000003
【図２】
2007138842.tif 000004
【図３】
2007138842.tif 000005
【図４】
2007138842.tif 000006
【図５】
2007138842.tif 000007