(57)【要約】【課題】本発明は、ベーンの摩耗が、急激な性能劣化をもたらす摩耗が摩耗限界に近付いたことを予測可能としたベーン機械のベーン摩耗予測構造を提供する。【解決手段】本発明のベーン摩耗予測構造は、ベーン溝２５内に収められたベーン部分の所定位置に、ベーン２３の厚み方向に貫通し、常時はベーン溝の壁面で開口が塞がれる貫通部３０を設け、ベーンの摩耗が所定量、進行すると、貫通部がベーン溝外に現れるようにした。同構成により、ベーン機械１０の運転により、ベーンの摩耗が所定量まで進むと、貫通部がベーン溝から外へ現れる。これにより、ベーンで仕切られるはずのベーン両側のシリンダ室１９は、貫通部を通じて連通する。すると、今までの正規性能を発揮している運転でなく、それよりもかなり性能が劣化した運転に変わる。この意図的に誘発された劣化運転により、ベーンが摩耗限界に近付いた状況であることの予測が行える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形のシリンダ室と、同シリンダ室内に設けられたロータと、前記シリンダ室の内周面および前記ロータの外周面の一方に形成されたベーン溝内に基端側が進退自在に収められ、先端部が他方の周面と接するベーンとを有し、前記ベーンが、先端部での摩耗により前記ベーン溝内から繰り出されるベーン機械において、
前記ベーンの前記ベーン溝内に収められたベーン部分の所定位置に、前記ベーンの厚み方向に貫通し、常時は前記ベーン溝の壁面で開口が塞がれる貫通部を設け、
前記ベーンの摩耗が所定量、進行すると、前記貫通部が前記ベーン溝外に現れるようにした
ことを特徴とするベーン機械のベーン摩耗予測構造。
【請求項２】
前記貫通部は、前記ベーンの摩耗限界の近くに配置されることを特徴とする請求項２に記載のベーン機械のベーン摩耗予測構造。
【請求項３】
前記貫通部は、ベーン先端部からベーン基部へ向かうにしたがい開口面積が徐々に大きく変化する開口形状を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のベーン機械のベーン摩耗予測構造。
【請求項４】
前記貫通部は、孔部や切欠き部で形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載のベーン機械のベーン摩耗予測構造。
【請求項５】
前記ベーンは、カーボン部材で形成されるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のベーン機械のベーン摩耗予測構造。
【請求項６】
前記ベーン機械が、車両のアシストブレーキシステムにおける負圧を供給するバキュームポンプであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載のベーン機械のベーン摩耗予測構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベーン摩耗の予測を劣化運転により可能としたベーン機械のベーン摩耗予測構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池を電力源にモータ走行を行う電気自動車（電動車両）では、アシストブレーキシステムに求められる負圧を確保するために（アシスト力の確保）、ベーン機構で代表される電動式のバキュームポンプが採用されている。
【０００３】
バキュームポンプ（ベーン機構）には、吸入穴、吐出穴を備える円形のシリンダ室、同シリンダ室内に回転自在に収められたロータ、複数枚のベーン（プレート状）を組み合わせた構造が用いられる。多くは、ロータの外周面に放射状に複数のベーン溝を形成し、これらベーン溝内にベーンの基端側を進退自在に収めて、ベーンの先端部をシリンダ室の内周面と接触させる構造（遠心力やばね部材などによる）が用いられ、ロータの回転にしたがいベーンをシリンダ室の内周面に沿って摺動させることで、負圧を発生させる。
【０００４】
こうした負圧の発生の際、ベーンの先端部は、シリンダ室の内周面と摺接するため摩耗する。通常、ベーンは、摩耗が進むにしたがい、ベーン溝内から外へ次第に繰り出されるが、摩耗限界に達するまで、ベーンが繰り出されると、ベーン強度の不足（ベーン全長が短くなるため）から、ベーンが破断するおそれがある。
【０００５】
ブレーキシステムに用いられるバキュームポンプは、作動時間に比例してベーンの摩耗が進むため、ベーンが摩耗限界を達すると、急激にバキュームポンプの機能を失陥させ、ブレーキシステムに大きな影響を与えてしまう。特にカーボン部材から形成したベーンを用い、潤滑油を用いずに、ベーン廻りの潤滑を行わせるバキュームポンプは、こうした摩耗の影響を受けやすい。
【０００６】
そのため、バキュームポンプでは、通常の使用期間では十分に耐えるベーンを採用して、ベーンの寿命を延ばし、ポンプ機能が失われないように努めている。それでも、想定以上の使用状況により、ベーンの摩耗が摩耗限界に達することが考えられる。
従来は、引用文献１，２に開示されているようにベーンの側面に溝部を形成して、ベーンの気密性を高めたり、ベーンの潤滑性を高めたりする技術が提案されているだけである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭６２−１０８５８２号公報
【特許文献２】特開平  ２−  １１８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このため、ベーンの摩耗限界に達する前の状況を知る由もなかった。
そこで、本発明の目的は、ベーンの摩耗が、急激な性能劣化をもたらす摩耗が摩耗限界に近付いたことを予測可能としたベーン機械のベーン摩耗予測構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、ベーン溝内に収められたベーン部分の所定位置に、ベーンの厚み方向に貫通し、常時はベーン溝の壁面で開口が塞がれる貫通部を設け、ベーンの摩耗が所定量、進行すると、貫通部がベーン溝外に現れるようにした。
【００１０】
同構成により、ベーン機械の運転により、ベーンの摩耗が所定量まで進むと、貫通部がベーン溝から外へ現れる。これにより、ベーンで仕切られるはずのベーン両側のシリンダ室は、貫通部を通じて連通する。すると、今までの正規性能を発揮している運転でなく、それよりもかなり性能が劣化した運転に変わる。
この意図的に誘発された劣化運転から、現在の状況が、ベーン摩耗が原因で急激に性能劣化が生じるおそれのある状況に近付いたこと、すなわちベーンが摩耗限界に近付いた状況であることの予測が行える。
【００１１】
請求項２の発明は、さらにベーンが摩耗限界に近付いていることの予測が正確に行われるよう、貫通部は、ベーンの摩耗限界から直前の領域に配置されることとした。
請求項３の発明は、さらにベーン機械の性能が急激に劣化しないよう、貫通部は、ベーン先端部からベーン基部へ向かうにしたがい開口面積が徐々に大きく変化する開口形状を有するものとした。
【００１２】
請求項４の発明は、さらに貫通部が簡単な構造ですむよう、貫通部は、孔部や切欠き部で形成されることとした。
請求項５の発明は、さらにベーンの摩耗が顕著に現れやすい、カーボン製のベーンを用いたベーン機械（無潤滑式）で有効に発揮し得るよう、ベーンには、カーボン部材から形成されるものを用いた。
請求項６の発明は、高い安全性、信頼性が求められる車両のアシストブレーキシステムで十分にその予測機能が発揮されるよう、車両のアシストブレーキシステムにおける負圧を供給するバキュームポンプに適用した。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、ベーンに形成した貫通部を用いて、意図的にベーン機械の劣化運転を誘発させることで、ベーン摩耗が原因で急激に性能劣化が生じるおそれのある状況に近付いたこと、すなわちベーンの摩耗が摩耗限界に近付いた状況であることを予測することができる。
つまり、ベーン機構の運転状況の判別から、ベーンが、急激な性能劣化をもたらす摩耗限界に近付いたことを予測することができる。しかも、予測は、ベーンに貫通部を設けるという、簡単な構造ですむ。
【００１４】
請求項２の発明によれば、さらにベーンの摩耗が摩耗限界に近付いていることを正確に予測することができる。
請求項３の発明によれば、ベーン機械の性能を急激に劣化させず、緩やかな運転の劣化で、ベーン機械が、ベーンの摩耗限界直前であることを問題なく予測できる。
請求項４の発明によれば、貫通部は、簡単な構造ですむ。
【００１５】
請求項５の発明によれば、潤滑油を用いず、ベーン自身でベーン廻りの潤滑を施すカーボン製のベーンを用いたベーン機構には有効である。
請求項６の発明によれば、高い安全性、信頼性が求められる車両のアシストブレーキシステムにおいては、十分にその予測機能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動バキュームポンプ（ベーン機構）を、同バキュームポンプを採用した電動車両のアシストブレーキシステムと共に示す一部断面した正面図。
【図２】同電動バキュームポンプのポンプ部における各部の構造を示す分解斜視図。
【図３】ポンプ部のベーンを、ベーンに形成した貫通部と共に示す斜視図。
【図４】同ポンプ部の通常時における運転状態を示すポンプ部の側面図。
【図５】同ポンプ部の摩耗限界直前のときの運転状態を示すポンプ部の側面図。
【図６】本発明の第２の実施形態の要部を示し、（ａ）はベーンの正面図、（ｂ）はベーンの下面図。
【図７】本発明の第３の実施形態の要部を示し、（ａ）はベーンの正面図、（ｂ）はベーンの下面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を図１ないし図５に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
図１は本発明を適用した電動バキュームポンプ（本願のベーン機構に相当）を、同ポンプを組み込んだ電気自動車（電動車両）のアシストブレーキシステムと共に示し、図２，３は電動バキュームポンプの各部の構造を示している。
【００１８】
まず、図１を参照してアシストブレーキシステムａの概略を説明すると、図中１は電気自動車（電動車両）の車室２の内外を仕切るダッシュパネル、４は同ダッシュパネル１の下段側に据付けた負圧式の倍力装置、５は同倍力装置４の出力側に接続された油圧式のマスタシリンダ装置である。このうち倍力装置４から同装置内蔵のダイヤフラムプレート４ａを通じて車室２内へ延びているオペレーティングロッド６の端部には、ブレーキペダル８が設けられている。
【００１９】
またマスタシリンダ装置５の油圧出力部５ａには、油圧配管９を介して、電気自動車の各車輪（前後輪）に制動力を付与するディスク式ブレーキやドラム式ブレーキなどブレーキ装置（図示しない）が接続され、ブレーキペダル８を踏み込むと、倍力装置４、マスタシリンダ装置５を通じて、各輪のブレーキ装置へ油圧を供給できるようにしている（ブレーキ力の付与）。
【００２０】
電気自動車は、エンジン搭載車のような負圧発生源となるエンジンが無いため、倍力装置４の負圧入口部４ｂには、通常、ベーン機械であるところのバキュームポンプ、例えば電動バキュームポンプ１０が接続される。これで、電動バキュームポンプ１０から倍力装置４へ、ブレーキ操作のアシストに求められる負圧が供給されるようにしている。ちなみに電動バキュームポンプ１０と倍力装置４間は、接続ホース１１により接続され、アシストブレーキシステムａの全体を構成している。
【００２１】
電動バキュームポンプ１０は、例えば横向きのモータ部１２の出力軸１２ａ（回転軸）に、ロータリベーン式のポンプ部１４を連結（直結）し、ポンプ部１４の周りを有底筒形のポンプカバー１５で覆う構造が用いられている。
具体的には、図２に示されるようにポンプ部１４は、ポンプリング１６の両側に、それぞれ平板状のポンプカバー１８ａ，１８ｂを据付けて、内部に円形のシリンダ室１９を形成する。このシリンダ室１９内に、モータ部１２の出力軸１２ａと連結した円形のロータ２１が収められる。ロータ２１は、ポンプリング１６（シリンダ室１９）の中心とは偏心した位置に配置され、この偏心した位置を中心に回転駆動される構造となっている。
【００２２】
このロータ２１の外周面に、複数枚のベーン２３が進退可能に据付けられている。具体的には、ロータ２１の外周面には、複数のベーン溝２５が幅方向に渡り形成されている。各ベーン２３には、いずれも潤滑油を用いずに円滑な摺動が行えるよう（無潤滑油式）、カーボン部材でプレート状に形成したベーンが用いられている。各ベーン２３は、ベーン溝２５の幅寸法（ポンプリング幅）に応じた寸法をもつ角形形状に形成されている。これら各ベーン２３の基端側が、各ベーン溝２５内に摺動自在に収められ、各ベーン２３を先端側から周囲へ飛び出し可能（進退可能）としている。つまり、各ベーン２３は、ロータ２３の回転により生ずる遠心力にて、外側へ張り出る。
【００２３】
これら各ベーン２３の先端部は、ポンプリング１６の内周面と接触して、シリンダ室１９を仕切り、各ベーン２３が、ロータ２１の回転にしたがいシリンダ室１９の内周面と接しながら移動することにより（摺動）、例えばポンプカバー１８ａに形成してある吸入穴２７から、例えばポンプリング１６に設けた負圧出口部１６ａ（図１に図示）、同負圧出口部１６ａとつながる接続ホース１１を通じて、倍力装置４内の空気が掻き出されるようにしている。つまり、掻き出した空気は、例えばポンプカバー１８ａに形成された吐出穴２８から外部（外気）へ吐出され、電動バキュームポンプ１０で発生させた負圧が、ダイヤフラムプレート４ａで仕切られた負圧室４ｃへ供給される。これで、電動バキュームポンプ１０で発生させた負圧が、ブレーキ操作をアシスト力として、倍力装置４へ供給されるようにしている。
【００２４】
ここで、各ベーン２３は、通常の想定し得る使用期間では十分に耐える性能を有するベーンが採用されている。つまり、各ベーン２３は、寿命を延ばし、想定し得る使用状況では破断が生じないように努めている。それでも、想定以上の使用状況により、各ベーン２３の摩耗が摩耗限界に達して破断を招くことが考えられる。無潤滑式は、カーボン製ベーンを潤滑材として用いるために、その傾向が高い。
【００２５】
そこで、各ベーン２３には、図３に示されるようにベーン２３の摩耗限界に近付いたことを予測可能にするベーン摩耗予測構造が設けられている、同構造は、ベーン２３に貫通部３０を設けて、ベーン２３の摩耗が摩耗限界に近付くと、電動バキュームポンプ１０を、意図的に、通常の正規性能を発揮する運転でなく、それよりもかなり性能が劣化した運転にさせるものである。ベーン摩耗予測構造は、各ベーン２３共、同じである。
【００２６】
ベーン摩耗予測構造を説明すると、図３（ａ），（ｂ）に示されるように貫通部３０は、ベーン２３のうちのベーン溝２５内に収められるベーン部分の所定位置に、厚み方向を貫通するように設けて構成される。ここでは、貫通部２３には、例えばベーン２３の幅方向中央に設けた円形の孔部３０ａと、ベーン２３の幅方向両端部に形成した角形の切欠き部３０ｂとの組み合わせた構造が用いられている。この貫通部３０は、孔部３０ａだけでも、切欠き部３０ｂだけでもよく、また他の貫通構造でも構わない。
【００２７】
貫通部３０は、ベーン２３の先端から所定寸法Ｌ１、離れたプレート部分までの位置を摩耗限界（ベーン摩耗を原因として急激なポンプ機能の失陥が生じるとされる部位）の地点αとしたとき、その摩耗限界から手前の地点に設けられている。例えば貫通部３０は、摩耗限界の直前位置に設けられ、ベーン２３の摩耗限界付近がシリンダ室１９の内周面に到達すると、吸入初期の時期に、貫通部３０の開口がシリンダ室１９に対し露出し始める構造にしている。
【００２８】
これにより、ベーン２３の摩耗が摩耗限界に近付くにしたがい、貫通部３０（孔部３０ａ，切欠き部３０ｂ）が、ベーン溝２５内から外、すなわちシリンダ室１９内に現れ、ベーン２３で仕切られるはずのベーン両側の室を、貫通部２３で連通させ、意図的にポンプ性能を劣化させた運転に変える構造にしている。
【００２９】
同構造により、ベーン２３の摩耗が摩耗限界に近付いていることが予測される。
すなわち、図４に示されるように電動バキュームポンプ１０は、モータ部１２によりロータ２２が駆動（回転）されるにしたがい、外周面上の各ベーン２３が、遠心力により外側へ張り出て、先端部をシリンダ室１９の内周面に押し付ける。
【００３０】
すると、各ベーン２３は、シリンダ室１９の内周面と接触しながら移動する。このときの各ベーン２３で仕切られた室の空間容積の変化（小）により、吸入穴２７から空気を掻き出し、吐出穴２８から大気へ排気する。これにより、電動バキュームポンプ１０で発生した負圧が倍力装置４へ与えられる。
【００３１】
こうした電動バキュームポンプ１０の作動により（通常運転）、各ベーン２３の先端部における摩耗は次第に進行する。
このとき、ベーン先端部が、想定を越えるポンプ機能の稼働などから、摩耗限界（急激にポンプ性能の失陥が生じるとされる）に近付くまで摩耗が進行したとする（ブレード全長：小）。
すると、図５に示されるようにベーン溝２５内に配置されていた孔部３０ａ，３０ｂ（貫通部３０）は、上記ベーン２３の摩耗の進行具合にしたがい、ベーン溝２５から外部へ現れ出てくる（初期時）。
【００３２】
これにより、図５に示されるようにベーン２３で仕切られるはずの初期段階の室は、シリンダ室１９内に現れ出る孔部３０ａや切欠き部３０ｂを通じて、隣室と連通し始める。すると、室１９ａ内に閉じ込められるはずの空気（図４中のＡ１の状態）は、孔部３０ａや切欠き部３０ｂを通じて、隣室に漏れ出す（図５中のＡ２の状態）。この漏れの発生により、電動バキュームポンプ１０は、それまでの正規のポンプ性能を発揮する運転でなく、空気を掻き出す性能が劣る、かなり劣化したポンプ運転となる。
【００３３】
この貫通部３０により意図的に誘発された電動バキュームポンプ２０の劣化運転から、現在の電動バキュームポンプ２０の運転状況が、ベーン摩耗が原因でポンプ機能の失陥するおそれのある状況（急激に性能劣化が生じる状況）に近付いていることと認識できる。つまり、貫通部３０がもたらす電動バキュームポンプ２０の運転状況の変化から、ベーン２３が摩耗限界に近付いているとの判別、すなわち予測ができる。
【００３４】
それ故、この予測から、電動バキュームポンプ１０（ベーン機械）における不測の事態の発生を未然に回避することができる。しかも、ベーン２３の交換時期も知ることができ、安全性や信頼性の向上を図ることができる。しかも、ベーン摩耗予測構造は、ベーン２３に、孔部３０ａや切欠き部３０ｂなどの貫通部３０を設けるだけでよく、簡単な構造ですむ。カーボン製のベーン２３を用いて、潤滑油を不要（無潤滑油式）とした電動バキュームポンプ１０（ベーン機械）には有効である。
【００３５】
特に、ベーン２３の摩耗限界の近くに貫通部３０を形成したことにより、ベーン２３が摩耗限界の直前の状況であることを、正確に予測することができる。
そのうえ、電動バキュームポンプ２０を用いたアシストブレーキシステムａは、この予測により、たとえ電動バキュームポンプ２０が想定を越える稼働をしていても、アシスト機能が損傷する事態を未然に回避することができ、高い安全性、信頼性をもたらせることができる。
【００３６】
図６は、本発明の第２の実施形態の要部を示す。
本実施形態は、貫通部３０として三角形状、例えば二等辺三角形状の孔部３０ｃを用いたものである。詳しくは三角形状の孔部３０ｃは、頂角部をベーン先端に向け、底辺となる辺部をベーン基端に向けて配置して、ベーン先端部からベーン基部へ向かうにしたがい開口面積が徐々に大きく変化する開口形状とし、ベーン２３が摩耗限界に近付くにしたがい、開口面積が小さな側から徐々にシリンダ室に現れるようにしたものである。
【００３７】
このようにすると、ベーン２３が摩耗限界に近付いたことを知らせるために行う、電動バキュームポンプの劣化運転は、急激に行われず、徐々に性能が劣化、すなわち緩やかに劣化が進む運転となる。これにより、電動バキュームポンプや、同電動バキュームポンプを用いたアシストブレーキシステムの機能は、急激に変化せずにすみ、電動バキュームポンプやアシストブレーキに与える影響をできるだけ回避することができ、問題なく、ベーン２３の摩耗限界直前であることを予測することができる。
【００３８】
図７は、本発明の第３の実施形態の要部を示す。
本実施形態は、第２の実施形態の変形例で、三角形状の孔部でなく、長軸方向をベーン２３の全長方向に向けて配置した楕円形状の孔部３０ｄから形成したものである。
このような開口形状でも第２の実施形態と同様の効果を奏する。
但し、図６，７において、上述した第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略した。
【００３９】
むろん、本発明のベーン摩耗予測構造は、上記した第１〜３の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば第１〜３の実施形態では、本発明を車両ブレーキ用の電動バキュームポンプに適用したが、これに限らず、他のベーンを用いたベーン機械に本発明を適用してもよい。むろん、ロータにベーンを設けたのではなく、シリンダ室にベーンを設けて、ベーン先端部をロータの外周面に接しさせるベーン式コンプレッサなどのベーン機械などに本発明を適用しても構わない。
【符号の説明】
【００４０】
１０  電動バキュームポンプ（ベーン機械）
１９  シリンダ室
２２  ロータ
２３  ベーン
２５  ベーン溝
２７  吸入穴
２８  吐出穴
３０  貫通部
ａ  アシストブレーキシステム
【図１】
2013155660.tif 000003
【図２】
2013155660.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013155660.tif 000007
【図６】
2013155660.tif 000008
【図７】
2013155660.tif 000009