(57)【要約】【課題】安価なコストでかつ寿命の長いベーンポンプを提供する。【解決手段】径方向に沿ってベーン収容部７が形成された基体部５を有すると共に、回転自在に軸支されたロータ４と、前記ベーン収容部７内にスライド自在に配設されたベーン８と、これらのロータ４及びベーン８を収容するケーシング２とを備え、前記ロータ４の基体部５を外周から囲む位置に前記ケーシング２とは別に構成された円環状の摺動リング４１を配設することにより、前記ロータ４が回転し、ベーン８がベーン収容部７内をスライドして前記摺動リング４１の内周面４１ａに摺接するようにしている。【選択図】図１
2009228456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に沿ってベーン収容部が形成された基体部を有すると共に、回転自在に軸支されたロータと、前記ベーン収容部内にスライド自在に配設されたベーンと、これらのロータ及びベーンを収容するケーシングとを備え、
前記ロータの基体部を外周から囲む位置に前記ケーシングとは別に構成された円環状の摺動部材を配設することにより、前記ロータが回転し、ベーンがベーン収容部内をスライドして前記摺動部材の内周面に摺接するようにしたことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
前記摺動部材は、ケーシングに着脱自在に構成されてい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】
前記摺動部材は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、セラミックス、及びカーボンのいずれかからなることを特徴とする請求項１又は２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、モーターにより駆動され、液体を吸入及び吐出するベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体を給排するベーンポンプとして特許文献１に開示されたものが知られている。このベーンポンプは、ケーシングの内部に回転自在なロータを配置し、該ロータにベーン収容部を形成し、該ベーン収容部にベーンをスライド可能に収容したものである。
【特許文献１】特開昭５５−１４９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来のベーンポンプにおいては、ロータの回転によってベーンが径外方向に突出し、断面円形状のケーシングの内面にベーンの先端面が摺接するため、ケーシングの全体を摺動性の高い摺動部材で構成する必要があり、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、安価なコストでかつ寿命の長いベーンポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係るベーンポンプにおいては、径方向に沿ってベーン収容部が形成された基体部を有すると共に、回転自在に軸支されたロータと、前記ベーン収容部内にスライド自在に配設されたベーンと、これらのロータ及びベーンを収容するケーシングとを備え、前記ロータの基体部を外周から囲む位置に前記ケーシングとは別に構成された円環状の摺動部材を配設することにより、前記ロータが回転し、ベーンがベーン収容部内をスライドして前記摺動部材の内周面に摺接するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係るベーンポンプにおいては、前記摺動部材は、ケーシングに着脱自在に構成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係るベーンポンプにおいては、前記摺動部材は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、セラミックス、及びカーボンのいずれかからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載のベーンポンプによれば、前記ロータの基体部を外周から囲む位置に前記ケーシングとは別に構成された円環状の摺動部材を配設し、摺動性を要する部位に摺動部材をしているため、ベーンポンプの製造コストを安価に抑制することができる。通常は摺動部材は高コストであるため、例えば、ケーシング全体を摺動部材で構成するとベーンポンプ全体のコストが非常に高くなる。しかし、摺動性が必要な部位、即ちロータ回転時にベーンの先端面が摺接する部位をケーシングとは別の摺動部材とすることにより、安価な製造コストに抑えることができる。
【０００９】
請求項２に記載のベーンポンプによれば、前記摺動部材をケーシングに着脱自在に構成したため、摺動部材が摩耗等で使用が困難になった場合等に取り替えることができ、メンテナンス費用を安価に抑えることができる。
【００１０】
請求項３に記載のベーンポンプによれば、ポリテトラフルオロエチレンやポリフェニレンサルファイドなどから摺動部材を形成したため、ベーンとの摺動抵抗が低減され、摺動部材の寿命が長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態によるベーンポンプの回転軸と直交する横断面での断面図である。
【００１３】
ベーンポンプ１を構成する第１のケーシング１０（ケーシング２）の内方には、ロータ４が回転自在に軸支されている。該ロータ４には基体部５が設けられ、ロータ４は基体部５と共に回転軸Ａｘを中心に回転する。基体部５の外周面５ａには、径外方向に沿って放射状に複数の羽根部５ｂが突設されており、回転軸Ａｘから径外方向に４つのベーン収容部７が形成されている。これらのベーン収容部７は、周方向に沿って等間隔に、即ち９０°の中心角をもって配置されている。ベーン収容部７の底面には、連通孔１７ａがそれぞれ穿設され、該連通孔１７ａを介して作動流体となる液体が下方に流れる。また、ベーン収容部７には、角筒状のベーン８がスライド自在に収容配置されており、ロータ４の回転によってベーン８が径方向に移動する。
【００１４】
また、ケーシング２の一つである第１のケーシング１０には、吸入パイプ１３と吐出パイプ１５が一体形成されており、吸入パイプ１３の内部には吸入通路１４が形成され、吐出パイプ１５の内部には吐出通路１６が形成されている。
【００１５】
そして、第１のケーシング１０の裏面側には、円環状に形成された摺動リング（摺動部材）４１が圧入されている。この摺動リング４１は、後述する図２に示すように、内周面４１ａ及び外周面４１ｂが平面視で円形状に形成され、上面４１ｃが第１のケーシング１０の裏面側に形成された溝部（図示せず）の底面に圧入されて当接している。
【００１６】
本実施形態では、摺動リング４１の内周面４１ａの中心Ｃと回転軸Ａｘとを平行にずらして、摺動リング４１の内周面４１ａとロータ４の基体部５とを偏心させてある。また、ロータ４の基体部５の外周面５ａと摺動リング４１の内周面４１ａとの間にポンプ室９が画成されており、該ポンプ室９の容積は、周方向に沿って見ると図１における右端部が最も小さく、左側に向かうにつれて徐々に大きくなり、左端部で最も大きく設定されている。なお、第１のケーシング１０の角部には、ボルト２６（図２参照）を通すための貫通孔１０ａが４箇所穿設されている。
【００１７】
図２は本発明の実施形態によるベーンポンプの分解斜視図である。
【００１８】
本実施形態に係るベーンポンプ１の各部の構成を詳細に説明する。
【００１９】
ロータ４の基体部５に形成されたベーン収容部７は、軸方向他方側となる下側において底壁部１７によって塞がれており、ベーン８は、ベーン収容部７内を往復動する。なお、底壁部１７には、ベーン収容部７の径内側に連通する連通孔１７ａが形成されており、この連通孔１７ａを介してベーン収容部７内に、底壁部１７の裏側（軸方向他方側）から作動流体の与圧が導入されるようになっている。この与圧は、吐出圧と吸入圧の中間の圧力となっている。
【００２０】
底壁部１７は、回転軸Ａｘを中心とし当該回転軸Ａｘと直交する円板状に形成されており、基体部５の外周面５ａより外側までフランジ状に張り出している。そして、この底壁部１７の外周縁に、略円筒状のスカート部１８が突設されている。スカート部１８は、回転軸Ａｘと同心となっており、基体部５から離間する側（軸方向他方側）に向けて略一定の厚みで突出している。
【００２１】
このスカート部１８は、ロータ４を駆動するモータ１９の回転子として機能するものであり、コイルの巻回されたステータコア２０のティース２０ａに対応して周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁された着磁部１８ａを含んでいる。スカート部１８のうち少なくとも着磁部１８ａとして機能する部分は、磁性材料によって構成される。この場合、スカート部１８のうちティース２０ａに対向する部分のみを磁性材料（例えばフェライト磁石やサマリウムコバルト磁石等の硬磁性材料）によって構成してもよいし、スカート部１８全体を磁性材料によって構成しても良いし、ロータ４全体を磁性材料によって構成してもよい。この場合、樹脂材料に磁性材料からなる粉状や粒状の磁性フィラーを混合して、ロータ４やスカート部１８を成形することも可能である。
【００２２】
また、基体部５の外周面５ａは一定のピッチで径内方向に凹設され、これにより羽根部５ｂが形成されている。この羽根部５ｂは、ロータ４の基体部５とともに回転し、吸入開口１１と対峙するときにはポンプ室９への作動流体の吸入性能を高めるとともに、吐出開口１２と対峙するときにはポンプ室９からの作動流体の排出性能を高めている。そして、ロータ４は、ケーシング２によって形成される内部空間内で回転軸Ａｘ回りに回転するように構成されている。
【００２３】
摺動リング４１は、周方向に沿って同一高さに形成された円環状の摺動部材であり、内周面４１ａにベーン８の先端面が摺接しながらロータ４が回転する。この摺動リング４１は、種々の材質、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、セラミックス、及びカーボンなどからなる。
【００２４】
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ） は、テトラフルオロエチレンの重合体であり、フッ素原子と炭素原子のみからなるフッ素樹脂である。フッ素樹脂は化学的に安定で耐熱性、耐薬品性に優れている。
【００２５】
ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）は、結晶性のスーパーエンジニアリングプラスチックであり、優れた耐熱性を有し、高温度雰囲気中で長時間使用しても物質劣化ははとんどない。
【００２６】
ポリアセタール（ＰＯＭ）は、非晶部分と結晶部分が混在するために、強度、弾性率、耐衝撃性に優れたエンジニアリングプラスチックである。また摺動特性に優れている為、軸受け部品としても利用されている。
【００２７】
ポリエチレン (ＰＥ) は、エチレンが重合した構造を持つ高分子である。最も単純な構造をもつ高分子であり、容器や包装用フィルムをはじめ、様々な用途に利用されている。一般に酸やアルカリに安定である。
【００２８】
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）は、エーテル・エーテル・ケトンの順に結合を配置した熱可塑性樹脂である。非常に高い耐熱性を有し、耐磨耗性に優れる。
【００２９】
セラミックスは、基本成分が金属酸化物で、高温での熱処理によって焼き固めた焼結体である。常温で固体であり、硬度は高い。
【００３０】
前記摺動リング４１は、第１のケーシング１０の裏面側に形成された溝部に圧入されている。
【００３１】
第２のケーシング２３には、略円環状の凹部２３ｂと、ロータ４の軸受部のうち第２のケーシング２３側（軸方向他方側）に突出する部分を収容する凹部２３ｃとが形成されている。
【００３２】
凹部２３ｂの外周にある環状壁部２３ａより径外側の領域は、第１のケーシング１０との当接面となる。この当接面には、Ｏリング部材３４用の溝部２３ｄを略円環状に形成し、この溝部２３ｄ内に装着したＯリング部材３４によって、第１のケーシング１０と第２のケーシング２３との境界部分でのシールを確保してある。なお、この境界部分以外の部材同士の境界部分（例えばリング部材３のフランジ部３ｃと第１のケーシング１０との間の境界面等）にも適宜にシール部材（例えばガスケットやＯリング等）を介在させ、各境界部分のシール性能を向上させるようにしてもよい。
【００３３】
シャフト２１は、ロータ４の中心に設けた軸受部２２を貫通し、該軸受部２２に回転自在に支持されている。
【００３４】
また、凹部２３ｂと凹部２３ｃとの間には、ロータ４の反対側（軸方向他方側）からロータ４側に向けて突設された環状の突起部２３ｆが形成されており、この突起部２３ｆの裏側となる環状の凹部内にモータ１９を構成するステータコア２０が収容されている。
【００３５】
ステータコア２０は、基板２４の表面２４ａの中央に取り付けられており、回転軸Ａｘと同心で中央に位置する円筒部２０ｂと、円筒部２０ｂから放射状に伸びてコイルが巻回された複数のティース２０ａとを備えている。
【００３６】
そして、基板２４のステータコア２０を設けた表面２４ａに対して反対側となる裏面２４ｂには、各種電子部品が実装され、モータの駆動回路やその他の回路が形成されている。本実施形態では、基板２４に形成された駆動回路によって各ティース２０ａに巻回されたコイルの通電状態を適宜に切り替えてティース２０ａの外周部分における極性を切り替え、これにより、ティース２０ａに対して径外方向に対向する着磁部に周方向の推力を与え、以て、ロータ４を回転させるようになっている。よって、第２のケーシング２３のうち、少なくとも、ステータコア２０（ティース２０ａ）の外周部とスカート部との間に介在する隔壁部２３ｇは、透磁性を有するものとする必要がある。このため、隔壁部２３ｇあるいは第２のケーシング２３の全体が、透磁性を有する材料（例えば、ステンレススチールや、樹脂材料等）で形成される。
【００３７】
基板２４は、凹部２３ｃをロータ４の反対側（軸方向他方側）から塞ぐようにして取り付けられており、さらに、基板２４を、基板カバー２５によって、ロータ４の反対側（軸方向他方側）から覆ってある。基板カバー２５には、基板２４との間に電子部品を配置する間隔を確保するため、突条２５ａを設けてある。
【００３８】
第１のケーシング１０および第２のケーシング２３は、いずれも回転軸Ａｘに沿う軸方向視で略正方形状の外形状を呈している。そして、これらケーシング１０，２３の四隅に、これらを締結するねじ２６の貫通孔１０ａ，２３ｊを形成してある。これら貫通孔１０ａ，２３ｊおよび基板カバー２５の四隅に形成された貫通孔２５ｂにねじ２６を挿通して、ナット２７を螺結することで、ベーンポンプ１が組み立てられる。
【００３９】
なお、ベーンポンプ１をなす前記各構成部品の材料や製造方法は、前述した着磁性や透磁性の他、耐摩耗性、耐食性、耐膨潤性、成形性、部品精度等を考慮して適宜に選択される。また、符号３０はワッシャである。
【００４０】
第１実施形態による作用効果を説明する。
【００４１】
第１のケーシング１０の全体を摺動性を有する摺動部材で形成すると、コストが高くなってしまうため、摺動性が必要な部位、即ちロータ４の回転時にベーン８の先端面が摺接する部位のみを第１のケーシング１０とは別の摺動リング４１とすることにより、製造コストを安価に抑えることができる。
【００４２】
また、ポリテトラフルオロエチレンやポリフェニレンサルファイドなどから摺動リング４１を形成したため、ベーン８との摺動抵抗が低減され、摺動リング４１の寿命が長くなる。
【００４３】
［第２の実施形態］
次いで、本発明の第２の実施形態について説明するが、前述した第１の実施形態と同一構造については同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図３は、本発明の第２実施形態によるベーンポンプの回転軸と直交する横断面での断面図である。
【００４５】
本実施形態では、摺動リング４２を第１のケーシング１０（ケーシング２）に対して脱着自在に構成している。ベーン８の先端面が摺動リング４２の内周面４２ａに摺接しながら、ロータ４が回転する。上面４２ｃは、第１のケーシング１０の裏面側に形成された溝部に嵌合されている。そして、外周面４２ｂからは径外方向に平面視略矩形状の舌片部４２ｄが４箇所延設されている。これらの舌片部４２ｄは、周方向に沿って等間隔に４箇所形成されており、中央部に穿設されたボルト孔にボルト４３が挿入されている。このボルト４３を介して摺動リング４２が第１のケーシング１０に着脱自在に取り付けられている。
【００４６】
本実施形態によれば、摺動リング４２を第１のケーシング１０に着脱自在に取り付けているため、ベーンポンプ１を所定期間使用した後に摺動リング４２を取り外して周方向に回転させてから、再度取り付けることによって、摺動リング４２の寿命を長くすることができる。
【００４７】
つまり、ベーンポンプ１を使用していると、ロータ４の回転に伴ってベーン８の先端面が摺動リング４２の内周面４２ａに摺接するため、摺動リング４２の所定位置のみにおける摩耗が進行することが考えられる。この場合、摺動リング４２を外して摩耗度合いが小さい部位を、摩耗が進行しやすい箇所に位置されるように摺動リング４２を回転させて第１のケーシング１０に取り付けることによって、摺動リング４２の全体の摩耗度合いを平均化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態によるベーンポンプの回転軸と直交する横断面での断面図である。
【図２】図１のベーンポンプの分解斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるベーンポンプの回転軸と直交する横断面での断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ａｘ…回転軸
Ｃ…中心
１…ベーンポンプ
２…ケーシング
３…リング部材
３ｃ…フランジ部
４…ロータ
５…基体部
５ａ…外周面
５ｂ…羽根部
７…ベーン収容部
８…ベーン
９…ポンプ室
１０…第１のケーシング（ケーシング）
１０ａ…貫通孔
１０ａ，２３ｊ…貫通孔
１１…吸入開口
１２…吐出開口
１３…吸入パイプ
１４…吸入通路
１５…吐出パイプ
１６…吐出通路
１７…底壁部
１７ａ…連通孔
１８…スカート部
１８ａ…着磁部
１９…モータ
２０…ステータコア
２０ａ…ティース
２０ｂ…円筒部
２１…シャフト
２２…軸受部
２３…第２のケーシング（ケーシング）
２３ａ…環状壁部
２３ｂ…凹部
２３ｃ…凹部
２３ｄ…溝部
２３ｆ…突起部
２３ｇ…隔壁部
２４…基板
２４ａ…表面
２４ｂ…裏面
２５…基板カバー
２５ａ…突条
２５ｂ…貫通孔
２６…ボルト
２７…ナット
３４…Ｏリング部材
４１…摺動リング（摺動部材）
４１ａ…内周面
４１ｂ…外周面
４１ｃ…上面
４２…摺動リング（摺動部材）
４２ａ…内周面
４２ｂ…外周面
４２ｃ…上面
４２ｄ…舌片部
４３…ボルト
【図１】
2009228456.tif 000003
【図２】
2009228456.tif 000004
【図３】
2009228456.tif 000005