ВАКУУМНЫЙ НАСОС ЛОПАСТНОГО ТИПА
VACUUM VANE-TYPE PUMP

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к вакуумному насосу лопастного типа и, более конкретно, оно относится к вакуумному насосу лопастного типа, выполненному с отводящей канавкой, позволяющей отводить смазывающее масло в пространство на задней стороне из пространства на передней стороне лопасти во время обратного вращения лопасти.
Предшествующий уровень техники
Известен вакуумный насос лопастного типа, выполненный с отводящей канавкой, позволяющей отводить смазывающее масло во время обратного вращения лопасти (патентный документ №1).
То есть вакуумный насос лопастного типа включает в себя корпус, содержащий по существу круглую камеру насоса, боковые пластины, герметизирующие противоположные концевые поверхности этого корпуса, ротор, вращающийся в эксцентрическом положении относительно центра упомянутой камеры насоса, лопасть, совершающую возвратно-поступательное движение вдоль канавки, образованной в диаметральном направлении ротора, и вращающуюся, в то же время, разделяя камеру насоса на множество пространств, и отводящую канавку, предусмотренную в окрестности канала впуска воздуха, через который воздух всасывается в упомянутую камеру насоса, и сообщающую пространство на передней стороне и пространство на задней стороне направления вращения лопасти во время обратного вращения лопасти, таким образом, допуская отвод смазывающего масла в пространство на задней стороне из пространства на передней стороне.
Во время обратного вращения, при котором ротор вращается в направлении, противоположном нормальному направлению, в окрестности канала впуска воздуха образуется эффект сжатия. Вакуумный насос лопастного типа, как правило, приводится в действие двигателем автомобиля, и, следовательно, когда двигатель вращается в обратном направлении, ротор и лопасть вакуумного насоса лопастного типа также вращаются в обратном направлении. Более конкретно, действие сжатия происходит в случае, когда автомобиль с механической коробкой переключения передач остановлен на уклоне вверх, и в состоянии, в котором двигатель останавливается, колеса и двигатель соединены через сцепление, и в этом состоянии колеса откатываются назад по уклону.
Теперь, во время остановки двигателя, несмотря на то что остаточное количество масла является разным в зависимости от положения установки вакуумного насоса лопастного типа на транспортном средстве и такого условия, как конфигурация и т.п. подающего канала смазывающего масла к камере насоса, известно, что поскольку внутренняя часть камеры насоса поддерживается в состоянии отрицательного давления, требуемый объем смазывающего масла закачан и сохраняется внутри камеры насоса. Когда лопасть вращается в обратном направлении в этом состоянии, предполагая, что отводящая канавка не предусмотрена, поскольку смазывающее масло является несжимаемой жидкостью, давление в окрестности канала впуска воздуха становится крайне высоким и возникают проблемы, заключающиеся в поломке лопасти или поломке обратного клапана, когда обратный клапан, допускающий поток воздуха в камеру насоса, предусмотрен в середине канала впуска воздуха.
Поскольку отводящая канавка может сообщать пространство на передней стороне и пространство на задней стороне направления вращения лопасти во время обратного вращения лопасти в окрестности канала впуска воздуха, может быть допущен отвод смазывающего масла из пространства на передней стороне в пространство на задней стороне посредством этой отводящей канавки, и это может предотвратить поломку лопасти и обратного клапана.
Патентный Документ №1 - японская выложенная патентная заявка № 2000-205159.
Сущность изобретения
Проблемы, решаемые изобретением
Несмотря на то что отводящая канавка может быть предусмотрена на внутренней периферийной поверхности боковых пластин, когда корпус и одна из боковых пластин отлиты, как единое целое, посредством литья под давлением, отводящая канавка предпочтительно предусмотрена на боковой пластине для облегчения изготовления. Тем не менее, когда отводящая канавка с профилем квадратной формы образована на боковой пластине, было обнаружено, что вакуумный насос лопастного типа подвержен риску повреждения посторонними веществами и порошками трения.
То есть, как описано выше, поскольку отводящая канавка предусмотрена в окрестности канала впуска воздуха, когда лопасть вращается нормально, не образуется большая разность давления между пространством на передней стороне и пространством на задней стороне направления нормального вращения лопасти, и, следовательно, это затрудняет перемещение воздуха и смазывающего масла внутри отводящей канавки. С другой стороны, смазывающее масло, подаваемое в вакуумный насос, иногда смешивается с посторонними веществами и порошками трения, и такие посторонние вещества и порошки трения захватываются внутри отводящей канавки, когда лопасть перемещается поперек отводящей канавки, особенно посредством поверхности стенки отводящей канавки, которая становится передней стороной направления нормального вращения лопасти, и остаются в угловой части между поверхностью стенки и дном на передней стороне. Как описано выше, когда лопасть вращается нормально, это затрудняет перемещение воздуха и смазывающего масла внутри отводящей канавки и постепенно увеличивает количество посторонних веществ и порошков трения, остающихся в угловой части между поверхностью стенки и дном на передней стороне отводящей канавки.
Во время обратного вращения лопасти, несмотря на то что допускается отвод смазывающего масла из пространства на передней стороне в пространство на задней стороне направления обратного вращения лопасти посредством отводящей канавки, когда поперечный профиль отводящей канавки образован с квадратным контуром, посторонние вещества и порошки трения, остающиеся в угловой части между поверхностью стенки и дном, не могут быть эффективно удалены, и несмотря на обратное вращение, лопасти посторонние вещества и порошки трения были склонны оставаться захваченными внутри отводящей канавки.
В результате этого количество посторонних веществ и порошков трения, захваченных внутри отводящей канавки, становится относительно большим, особенно во время вращения с высокой скоростью, когда большое количество посторонних веществ и порошков трения по некоторым причинам выпускается в камеру насоса из внутренней части отводящей канавки, они улавливаются скользящей поверхностью между лопастью и корпусом и скользящей поверхностью между лопастью и боковой пластиной, таким образом, существует риск повреждения скользящих поверхностей.
Средство для решения проблем
Ввиду описанных выше обстоятельств целью настоящего изобретения является разработка вакуумного насоса лопастного типа, выполненного с возможностью эффективного удаления посторонних веществ и порошков трения из отводящей канавки во время обратного вращения лопасти и предотвращения настолько, насколько возможно, сохранения в отводящей канавке большого количества посторонних веществ и порошков трения.
То есть настоящее изобретение представляет собой вакуумный насос лопастного типа, включающий в себя корпус, содержащий по существу круглую камеру насоса, боковые пластины, герметизирующие противоположные концевые поверхности этого корпуса, ротор, вращающийся в эксцентрическом положении относительно центра упомянутой камеры насоса, лопасть, совершающую возвратно-поступательное движение вдоль канавки, образованной в диаметральном направлении ротора, и вращающуюся, в то же время разделяя камеру насоса на множество пространств, и отводящую канавку, предусмотренную в окрестности канала впуска воздуха, через который воздух всасывается в упомянутую камеру насоса, и сообщающую пространство на передней стороне и пространство на задней стороне направления вращения лопасти во время обратного вращения лопасти, таким образом допуская отвод смазывающего масла в пространство на задней стороне из пространства на передней стороне, при этом упомянутая отводящая канавка предусмотрена в боковой пластине и, более того, поверхность стенки упомянутой отводящей канавки, которая находится на задней стороне направления вращения лопасти во время обратного вращения лопасти, выполнена в форме наклонной поверхности, открывающаяся сторона которой более расширена, чем дно отводящей канавки.
Эффект изобретения
Согласно описанной выше конфигурации, во время обратного вращения лопасти посредством отводящей канавки может быть допущен отвод смазывающего масла из пространства на передней стороне в пространство на задней стороне направления обратного вращения лопасти. Тем не менее, поверхность стенки отводящей канавки, которая становится задней стороной направления вращения лопасти во время обратного вращения лопасти, выполнена в форме наклонной поверхности, открывающаяся сторона которой более расширена, чем дно отводящей канавки, и, следовательно, посторонние вещества и порошки трения, сохраняющиеся поперек поверхности стенки и дна, легко выталкиваются вдоль наклонной поверхности потоком смазывающего масла.
Следовательно, в сравнении со случаем, в котором поперечный профиль отводящей канавки образован с квадратным контуром, посторонние вещества и порошки трения плавно отводятся и могут быть удалены из внутренней части отводящей канавки, таким образом предотвращая настолько, насколько возможно, выпуск относительно большого количества посторонних веществ и порошков трения в камеру насоса во время нормального вращения лопасти, и уменьшая риск того, что большое количество посторонних веществ и порошков трения повредит поверхность скольжения между лопастью и корпусом и поверхность скольжения между лопастью и боковой пластиной.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид спереди лопастного насоса 1 в первом варианте осуществления.
Фиг.2 - изображение в увеличенном разрезе отводящей канавки 21 с фиг.1, по которой взят разрез.
Фиг.3 - изображение в разрезе обычной отводящей канавки.
Фиг.4 - вид спереди лопастного насоса 1 во втором варианте осуществления.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
В дальнейшем в этом документе приводится описание настоящего изобретения со ссылкой на иллюстрированный вариант осуществления. Как показано на фиг.1, вакуумный насос 1 лопастного типа прикреплен к боковой поверхности двигателя автомобиля, который не изображен, таким образом, чтобы создавать отрицательное давление для усилителя тормозной системы, которая не изображена.
Этот вакуумный насос 1 лопастного типа включает в себя корпус 3, образующий по существу круглую камеру 2 насоса, боковые пластины 4 (изображена только одна боковая пластина), герметизирующие противоположные концевые поверхности этого корпуса 3, ротор 5, приводимый во вращение движущей силой двигателя, в эксцентрическом положении относительно центра камеры 2 насоса, и лопасть 6, приводимую во вращение ротором 5 и всегда разделяющую камеру 2 насоса на множество пространств. Ротор 5 и лопасть 6 в нормальном состоянии приводятся во вращение в направлении против часовой стрелки, показанном стрелкой.
Корпус 3 образован с каналом 11 впуска воздуха над камерой 2 насоса, сообщающимся с усилителем тормоза и всасывающим воздух внутри усилителя, и боковые пластины 4 оснащены выпускным каналом 12 для выпуска воздуха, высасываемого из усилителя, и смазывающего масла, подаваемого из подающего канала под камерой 2 насоса, который не изображен. Канал 11 впуска воздуха оснащен обратным клапаном 13 для сохранения отрицательного давления усилителя, в частности, при выключенном двигателе.
В камеру 2 насоса подается смазывающее масло через подающий канал, который не изображен, и соединительное отверстие подающего канала образовано у передней стороны направления вращения лопасти 6, а те у положения образования выпускного канала 12. Следовательно, лопасть 6 после прохождения через выпускной канал 12 проходит через подающий канал, и смазывающее масло, подаваемое из подающего канала, не выпускается в данной ситуации из выпускного канала 12.
Ротор 5 включает в себя цилиндрическую часть 5А ротора, вращающуюся внутри камеры 2 насоса, и опорную часть 5В, поддерживаемую с возможностью вращения боковыми пластинами 4. Внешняя периферия части 5А ротора соприкасается с внутренней периферийной поверхностью корпуса 3, и затем канал 11 впуска воздуха и выпускной канал 12 выполнены посредством образования многослойной структуры, в которой средним слоем является ось L, соединяющая центр части 5А ротора и центр камеры 2 насоса.
Центр части 5А ротора образован с пустотелой частью 5а и в то же время образован с канавкой 14 в диаметральном направлении, и вдоль внутренней части канавки 14 лопасть 6 может осуществлять скользящее перемещение в направлении, ортогональном к осевому направлению ротора 5.
Лопасть 6 включает в себя плоское основное тело 6А, удерживаемое с возможностью скольжения канавкой 14, и покрывающие части 6В полуцилиндрической формы, выполненные с возможностью свободно выдаваться и втягиваться соответственно у противоположных концевых частей этого основного тела 6А. Поверхности противоположных сторон лопасти 6 находятся в соприкосновении с возможностью скольжения с боковыми пластинами 4, соответственно, таким образом герметизируя соприкасающиеся части, и в то же время верхняя концевая часть каждой покрывающей части 6В находится в соприкосновении с возможностью скольжения с внутренней периферийной поверхностью корпуса 3, таким образом герметизируя соприкасающуюся часть. В результате этого лопасть 6 может вращаться, в то же время разделяя камеру 2 насоса на множество пространств (два пространства в изображенном варианте осуществления).
Затем внутренняя поверхность одной из боковых пластин 4, то есть поверхность, с которой соприкасается с возможностью скольжения лопасть 6, образована с отводящей канавкой 21, сообщающей пространство А на передней стороне и пространство В на задней стороне направления вращения лопасти 6 во время обратного вращения лопасти 6 (во время вращения в направлении по часовой стрелке на фиг.1) в окрестности канала 11 впуска воздуха и допускающей отвод смазывающего масла из пространства А на передней стороне в пространство В на задней стороне.
Эта отводящая канавка 21, когда лопасть 6 совмещается с отводящей канавкой 21, может сообщать пространство А и пространство В через отводящую канавку 21.
Верхняя концевая часть 21а отводящей канавки 21, то есть верхняя концевая часть 21а, совмещающаяся с отводящей канавкой 21 в первую очередь, когда лопасть 6 вращается в обратном направлении, образована в положении, обеспечивающем возможность начала сообщения с пространством А на передней части и пространством В на задней части направления вращения, когда объем пространства А на передней части направления вращения лопасти 6 во время обратного вращения лопасти 6 достигает определенной величины. Это является следствием того, что пространство А на передней части направления вращения во время обратного вращения лопасти 6 работает в направлении сжатия смазывающего масла, и, следовательно, пока не обеспечен отвод смазывающего масла из пространства А в пространство В на задней части через отводящую канавку 21 в момент, когда пространство А сжато до определенной величины, предполагая, что смазывающее масло в определенном количестве присутствует внутри пространства А, смазывающее масло, несжимаемое внутри пространства А, становится сжатым, и давление внутри пространства А становится крайне высоким, таким образом, существует риск повреждения лопасти 6 и обратного клапана 13.
Определенная величина может быть установлена посредством экспериментального достижения максимального количества смазывающего масла, текущего в камеру 2 насоса из подающего канала во время остановки двигателя и, следовательно, во время остановки вакуумного насоса 1.
С другой стороны, задняя концевая часть 21b отводящей канавки 21, то есть задняя концевая часть 21b, выходящая из совмещения с лопастью 6 в последнюю очередь, когда лопасть 6 вращается в обратном направлении, образована с возможностью блокирования сообщения с пространством А на передней части и пространством В на задней части направления вращения между положением, при котором лопасть 6 проходит через канал 11 впуска воздуха во время обратного вращения лопасти 6, и положением, при котором сжатие в пространстве А на передней стороне направления вращения, по существу, завершено.
В это время, несмотря на то что сжатие смазывающего масла внутри пространства А продолжается между положением, при котором лопасть 6 проходит через канал 11, и положением, при котором сжатие, по существу, завершено, по причине тех фактов, что поток смазывающего масла в канал 11 впуска воздуха остановлен вследствие обратного вращения, допускается отвод большинства смазывающего масла в пространство В на задней стороне из отводящей канавки 21, и величина его давления является малой, верхняя концевая часть лопасти 6 практически утоплена вовнутрь ротора 5, и ее жесткость увеличена, и смазывающее масло может отводиться из пространства А через зазор каждой детали, даже когда задняя концевая часть 21b отводящей канавки 21 образована между положением, при котором лопасть 6 проходит через канал 11 впуска воздуха, и положением, при котором сжатие в пространстве А, по существу, завершено, при этом никаких проблем не происходит.
Верхняя концевая часть 21а и задняя концевая часть 21b отводящей канавки 21 образованы в положении, близком к внутренней периферической поверхности корпуса 3, и в то же время противоположные концевые части 21а и 21b образованы на прямой линии, так же как в случае, когда концевая часть 21 образована в форме круглой дуги с центром вращения ротора 5 в качестве центра, прохождение над отводящей канавкой 21 в одном и том же месте боковой поверхности лопасти 6 предотвращается настолько, насколько возможно, таким образом, может быть предотвращен ненормальный износ, вызванный приведением отводящей канавки 21 в скользящее соприкосновение с лопастью 6 в одном и том же месте.
Фиг.2 представляет собой разрез отводящей канавки 12, сделанный в направлении, ортогональном к ее продольному направлению, на котором поперечный профиль отводящей канавки 21 образован с трапециевидным контуром, открывающаяся сторона которого расширена.
То есть во время обратного вращения лопасть 6 вращается и перемещается таким образом, чтобы пройти поперек отводящей канавки 21 слева направо на фиг.2, и, следовательно, допускается отвод смазывающего масла из пространства А на передней стороне в пространство В на задней стороне направления вращения через отводящую канавку 21. В настоящем варианте осуществления поверхность 21А стенки отводящей канавки 21, которая становится задней стороной направления вращения лопасти 6 во время обратного вращения лопасти 6, образована на наклоненной поверхности, открывающаяся сторона которой более расширена, чем дно 21В отводящей канавки 21, таким образом, посторонние вещества и порошки трения 22, захваченные внутри отводящей канавки 21, плавно выпускаются изнутри отводящей канавки 21 посредством потока смазывающего масла.
С другой стороны, поверхность 21С стенки отводящей канавки, которая становится передней стороной направления вращения лопасти 6 во время обратного вращения лопасти 6, также образована на наклоненной поверхности, открывающаяся сторона которой более расширена, чем дно 21В отводящей канавки 21, и посредством образования поперечного профиля отводящей канавки 21 с трапециевидным контуром смазывающее масло плавно течет от одной поверхности 21С стенки ко дну 21В и к другой поверхности 21А стенки отводящей канавки 21 вдоль этих поверхностей, таким образом, посторонние вещества и порошки трения 22, захваченные внутри отводящей канавки 21, более надежно отводятся и могут быть выпущены из отводящей канавки 21 в камеру 2 насоса. Более того, даже в свете облегчения изготовления посредством литья под давлением, открывающаяся сторона, в отличие от дна 21В отводящей канавки 21, предпочтительно образована в форме увеличенной наклоненной поверхности.
То есть, в общем, несмотря на то что одна из боковых пластин 4 изготовлена, как единое целое, с корпусом 3 посредством литья под давлением, корпус 3 образован с каналом 11 впуска воздуха, и боковая пластина 4 образована с выпускным каналом 12, и, следовательно, обрезной штамп устройства литья под давлением становится сложной структурой. В это же время, когда отводящая канавка 21, образованная на боковой пластине 4, образована в трапециевидной форме, как описано выше, извлечение изделия из устройства литья под давлением становится простым, и, следовательно, изготовление становится простым.
В описанной выше конфигурации, когда ротор 5 положительно вращается в нормальном направлении посредством работы двигателя, лопасть 6 становится вращаемой, в это же время совершая возвратно-поступательное движение внутри канавки 14 ротора 5. Когда одна из покрывающих частей 6В лопасти 6 проходит через канал 11 впуска воздуха, объем пространства на задней стороне направления вращения увеличивается покрывающей частью 6В, таким образом, воздух внутри усилителя всасывается в камеру 2 насоса через обратный клапан 13 и канал 11 впуска воздуха.
Когда другая из покрывающих частей 6В проходит через канал 11 впуска воздуха, пространство изолируется от сообщения с каналом 11 впуска воздуха, и воздух внутри пространства выпускается наружу через выпускной канал 12, в это же время будучи сжатым посредством непрерывного вращения лопасти 6.
Когда лопасть 6 проходит в окрестности канала 11 впуска воздуха, несмотря на то что лопасть 6 совмещена с отводящей канавкой 21, в этом состоянии пространства перед лопастью 6 и за лопастью 6 не образуются с большой разностью давлений, и, следовательно, воздух и смазывающее масло не будут течь в отводящую канавку 21 с большой силой.
Часть посторонних веществ и порошков трения 22, содержащихся в смазывающем масле, текущем в камеру 2 насоса из описанного выше подающего канала, прилипает к лопасти 6 и перемещается как единое целое с ней, и когда лопасть 6 поперечно перемещается над отводящей канавкой 21, эта часть отскабливается от лопасти 6 отводящей канавкой 21, конкретно, угловой частью открывающейся стороны поверхности 21А стенки отводящей канавки 21, которая становится передней стороной (левой стороной на фиг.2) нормального направления вращения лопасти 6, и захватывается внутри отводящей канавки 21.
После этого посторонние вещества и порошки трения 22, захваченные внутри отводящей канавки 21, быстро выпускаются изнутри отводящей канавки 21 и иногда выводятся из камеры 2 насоса. Тем не менее, как описано выше, когда лопасть 6 вращается положительно, поскольку перемещение воздуха и смазывающего масла внутри отводящей канавки 21 незначительно, посторонние вещества и порошки трения 22, захваченные внутри отводящей канавки 21, склонны оставаться внутри отводящей канавки 21, результатом чего является то, что посторонние вещества и порошки трения 22 постепенно накапливаются, и, в основном, сохраняются, и прилипают к угловой части между поверхностью 21А стенки и дном 21В передней стороны отводящей канавки 21.
С другой стороны, когда лопасть 6 вращается в обратном направлении в окрестности канала 11 впуска воздуха, пространство на передней стороне направления обратного вращения лопасти 6 становится сжатым. Тем не менее, перед тем, как смазывающее масло, остающееся в пространстве на передней стороне, становится сжатым, пространства перед лопастью 6 и за лопастью 6 сообщаются через отводящую канавку 21, и, следовательно, как изображено на фиг.2, смазывающее масло внутри пространства А на передней стороне выпускается в пространство В на задней стороне через отводящую канавку 21.
В настоящем варианте осуществления, поскольку поперечный профиль отводящей канавки 21 образован с трапециевидным контуром, смазывающее масло плавно течет от одной поверхности 21С ко дну 21В и к другой поверхности 21А стенки отводящей канавки 21 вдоль этих поверхностей, таким образом, посторонние вещества и порошки трения 22, захваченные внутри отводящей канавки 21, более надежно отводятся и могут быть выпущены из отводящей канавки 21 в камеру 2 насоса. Посторонние вещества и порошки трения 22, выпущенные в камеру 2 насоса, выпускаются наружу изнутри камеры 2 насоса при следующем нормальном вращении лопасти 6.
В отличие от этого, подобно обычному примеру, изображенному на фиг.3, когда поперечный профиль отводящей канавки 21 образован с квадратным контуром, смазывающее масло через силу течет в угловую часть поверхностей 21А и 21С стенки и дна 21В отводящей канавки 21, и посторонние вещества и порошки трения 22 склонны оставаться приклеенными к этой части, и очень возможен риск возникновения проблем.
На фиг.4 изображен вариант осуществления вакуумного насоса 1, в котором максимальное количество смазывающего масла, остающегося внутри камеры 2 насоса во время остановки работы, является меньшим, чем в случае первого варианта осуществления.
В настоящем варианте осуществления положение верхней концевой части 21а отводящей канавки 21 приведено ближе к стороне канала 11 впуска воздуха, чем в случае первого варианта осуществления, таким образом, когда объем пространства А на передней стороне направления обратного вращения лопасти 6 становится меньше, чем в случае первого варианта осуществления, верхняя концевая часть образована в положении, обеспечивающем возможность начала сообщения с пространством А на передней стороне и пространством В на задней стороне направления обратного вращения.
С другой стороны, задняя концевая часть 21b отводящей канавки 21, подобно случаю первого варианта осуществления, образована в положении, в котором сообщение с пространством А на передней части и пространством В на задней части направления вращения блокируется между положением, при котором лопасть 6 проходит через канал 11 впуска воздуха во время обратного вращения, и положением, при котором сжатие в пространстве А на передней стороне направления вращения завершено.
Также в настоящем варианте осуществления будет очевидно, что может быть достигнут такой же результат работы, как в первом варианте осуществления.
В каждом из описанных выше вариантов осуществления, несмотря на то что описание было сделано посредством использования лопастного насоса 1, предусмотренного с одной деталью лопасти 6, к настоящему изобретению может быть применен даже лопастной насос, предусмотренный с множеством лопастей, известный прежде.
Описание обозначений
1 Вакуумный насос
2 Камера насоса
3 Корпус
4 Боковая пластина
5 Ротор
6 Лопасть
11 Канал впуска воздуха
12 Выпускной канал
13 Обратный клапан
14 Канавка
21 Отводящая канавка
21А, 21С Поверхность стенки
21В Дно
22 Посторонние вещества и порошки трения
А Пространство на передней стороне направления обратного вращения
В Пространство на задней стороне направления обратного вращения