特許 6166671 ベーンポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6166671

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】ベーンポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04C 29/00 20060101AFI20170710BHJP

【ＦＩ】

   F04C29/00 B

   F04C29/00 S

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-32249(P2014-32249)

(22)【出願日】2014年2月21日

(65)【公開番号】特開2015-158147(P2015-158147A)

(43)【公開日】2015年9月3日

【審査請求日】2016年3月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207791

【氏名又は名称】大豊工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080621

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 寿一郎

(72)【発明者】

【氏名】太田原 清隆

【審査官】 所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２７４１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−２２２９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３００９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−１６９１８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表平１１−５１２５０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンに取り付けられ、内部にポンプ室が形成されるハウジングと、前記ポンプ室内に配置され、回転することで前記ポンプ室を複数の作動空間に区画するベーンと、前記ポンプ室へ気体を吸引するための吸引通路と、を具備するベーンポンプであって、
前記ハウジングを、一端部が開口するとともに他端部が閉塞する有底筒状に形成し、
シール部材を介して前記ハウジングの一端部を前記エンジンに固定して、前記ハウジングの一端部と前記エンジンとを密封し、前記ハウジングの内部空間を前記ポンプ室として形成し、
前記エンジンに回転可能に支持されるカムシャフトの一端部を前記ポンプ室の内側まで伸ばし、
前記カムシャフトの一端部に、前記カムシャフトの径方向に沿って前記ベーンが摺動可能なガイド溝を形成し、
前記ベーンを前記カムシャフトのガイド溝に取り付け、
前記カムシャフトに前記ベーンが直結され、前記ベーンは、前記カムシャフトの回転に伴って一体的に回転する
ベーンポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンに取り付けられるベーンポンプの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ポンプ室内でベーンを回転させることにより、ポンプ室を複数の作動空間に区画するベーンポンプは、自動車用の真空ポンプ等に用いられている。

【0003】

特許文献１に開示される技術では、エンジン本体に固定される第一ハウジングと、第一ハウジングに取り付けられる第二ハウジングとによって囲われる領域に負圧発生室（ポンプ室）を形成する。
特許文献１に開示される技術では、カムシャフトとロータとをカップリングによって連結し、カップリングを介してカムシャフトの動力をロータに伝達し、ロータに取り付けられるベーンを回転させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１８５６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示される技術では、第一ハウジングと第二ハウジングとによって負圧発生室を形成するため、第一ハウジングとエンジン本体とをシールするとともに、第一ハウジングと第二ハウジングとをシールする必要がある。
この場合には、第一ハウジングと第二ハウジングとを取り付けるため多数の連結部材、および複数のシール部材等が必要となってしまう。

【0006】

本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、部品点数を削減できるベーンポンプを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

即ち、請求項１においては、エンジンに取り付けられ、内部にポンプ室が形成されるハウジングと、前記ポンプ室内に配置され、回転することで前記ポンプ室を複数の作動空間に区画するベーンと、前記ポンプ室へ気体を吸引するための吸引通路と、を具備するベーンポンプであって、前記ハウジングを、一端部が開口するとともに他端部が閉塞する有底筒状に形成し、シール部材を介して前記ハウジングの一端部を前記エンジンに固定して、前記ハウジングの一端部と前記エンジンとを密封し、前記ハウジングの内部空間を前記ポンプ室として形成し、前記エンジンに回転可能に支持されるカムシャフトの一端部を前記ポンプ室の内側まで伸ばし、前記カムシャフトの一端部に、前記カムシャフトの径方向に沿って前記ベーンが摺動可能なガイド溝を形成し、前記ベーンを前記カムシャフトのガイド溝に取り付け、前記カムシャフトに前記ベーンが直結され、前記ベーンは、前記カムシャフトの回転に伴って一体的に回転するものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

【0010】

請求項１においては、部品点数を削減できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ベーンポンプの断面図。

【図2】カムシャフトおよびベーンをカムシャフトの軸方向から見た図。

【図3】従来技術におけるカムシャフト、カップリング、ロータ、およびベーンを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下では、本実施形態に係るベーンポンプ１０について説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、図１における紙面の上下方向を基準として上下方向を規定する。また、図１における紙面の左右方向を基準として左右方向を規定する。

【0014】

本実施形態に係るベーンポンプ１０が取り付けられるエンジン１００は、図示しないヘッドカバー、図示しないシリンダヘッドを具備し、ヘッドカバーとシリンダヘッドとの間に図示しないカムキャリアを具備する。

【0015】

本実施形態に係るベーンポンプ１０は、エンジン１００の左側面に取り付けられる。より具体的には、ベーンポンプ１０は、カムキャリアの左側面に取り付けられる。
なお、ベーンポンプ１０の取付場所は、これに限定されるものではなく、ヘッドカバーやシリンダヘッドに取り付けられても構わない。また、エンジンは、カムキャリアを備えない構成のものであっても構わない。

【0016】

エンジン１００の左側面において、ベーンポンプ１０が取り付けられる部分は、平らな形状に形成される。

【0017】

ベーンポンプ１０は、ハウジング２０と、カムシャフト３０と、ベーン４０と、吸引通路５０と、排出通路６０と、潤滑通路７０とを具備する。

【0018】

ハウジング２０は、右端部、すなわち、エンジン１００側の端部が開口するとともに、左端部、すなわち、エンジン１００とは反対側の端部が閉塞する有底筒状の部材である。ハウジング２０は、軸方向から見たときに略円状に形成される。

【0019】

なお、ハウジングは、軸方向から見たときに略楕円形状に形成される有底略筒状の部材であっても構わない。

【0020】

ハウジング２０の外径は、右端部より左端部に向かうにつれて段階的に小さくなる。

【0021】

ハウジング２０の最も外径が大きい部分、すなわち、右端部は、大径部２１として形成される。
大径部２１の右側面、すなわち、エンジン１００と対向する面には、略円状のリング溝２１ａが形成され、当該リング溝２１ａにシール部材２１ｂが取り付けられる。

【0022】

外径が大径部２１より一段階小さくなる部分、すなわち、ハウジング２０の左右中途部は、中径部２２として形成される。
大径部２１と中径部２２とは、互いに略同一の内径、すなわち、内周面が面一となっている。

【0023】

外径が中径部２２より一段階小さくなる部分、すなわち、ハウジング２０の左端部は、小径部２３として形成される。
中径部２２と小径部２３との段差部は、中径部２２よりも内径が小さい略円状の空間が形成される。ハウジング２０は、中径部２２と小径部２３との段差部で、カムシャフト３０を回転可能に支持する。
従って、小径部２３は、カムシャフト３０と対向して配置される。

【0024】

このようなハウジング２０は、例えば、溶融したアルミニウムを金型に高圧で注入することで成形されるダイカスト加工によって製造される。

【0025】

ハウジング２０は、大径部２１およびエンジン１００にボルト２１ｃが締結されることで、エンジン１００に取り付けられる。
ハウジング２０とエンジン１００とは、シール部材２１ｂによってシールされる。

【0026】

これにより、ハウジング２０の内部（大径部２１および中径部２２の内部）には、ポンプ室２０Ａが形成される。

【0027】

カムシャフト３０は、左右方向を軸方向として、左端部がポンプ室２０Ａの内側まで伸びた状態で、ハウジング２０の左端部（より詳細には、中径部２２と小径部２３との段差部）およびエンジン１００に回転可能に支持される。つまり、カムシャフト３０の左端部は、ハウジング２０およびエンジン１００に両持ちで支持される。カムシャフト３０は、ポンプ室２０Ａの軸心に対してその軸心が偏心して配置される（図２参照）。
カムシャフト３０には、第一の孔部３１、第二の孔部３２、およびガイド溝３３が形成される。

【0028】

第一の孔部３１は、カムシャフト３０の軸方向に沿って伸びる孔である。第一の孔部３１の左端部は、カムシャフト３０のエンジン１００に支持される部分まで伸びる。
第一の孔部３１の右端部は、カムシャフト３０のジャーナルに潤滑油を供給するためにカムシャフト３０内に形成される図示しない孔部と連通している。

【0029】

第二の孔部３２は、カムシャフト３０の径方向（カムシャフト３０の軸方向と直交する方向、図１では上下方向）に沿って伸びる孔であり、中央部（上下中央部）が第一の孔部３１の左端部と連通する。第二の孔部３２は、カムシャフト３０の外周面まで伸びる。
つまり、カムシャフト３０は、エンジン１００に支持される部分において、外部に開口する。

【0030】

図１および図２に示すように、ガイド溝３３は、カムシャフト３０の径方向（図２では上下方向）に沿って伸びる溝であり、カムシャフト３０の左側面に形成される。

【0031】

ベーン４０は、長手方向（図１および図２では上下方向）に沿った図示しない穴部が形成される略板状の部材である。ベーン４０は、カムシャフト３０の径方向に沿って摺動可能にカムシャフト３０のガイド溝３３に取り付けられ、ポンプ室２０Ａ内に配置される。ベーン４０は、カムシャフト３０が回転したときに一体的に回転する。
このようなベーン４０の先端部（長手方向両端部）には、キャップ４１が取り付けられる。

【0032】

両キャップ４１は、前記ベーン４０の長手方向に沿った穴部に嵌め込まれる。両キャップ４１は、図２に示す矢印方向にベーン４０が回転することで、ハウジング２０の内周面と気密を保持して摺動する。
これにより、ベーン４０は、ポンプ室２０Ａを拡縮可能な複数の作動空間として区画する。

【0033】

このように、本実施形態に係るベーンポンプ１０は、従来技術のように、カムシャフトとロータとをカップリングを介して連結し、ロータにベーンを取り付けてベーンを回転させるのではなく、カムシャフト３０にベーン４０を直結してベーン４０を回転させる構造となっている（図１および図３参照）。
つまり、本実施形態に係るカムシャフト３０の左端部は、図３に示すようなカムシャフトとロータとカップリングとを一体化したような形状に形成されている。

【0034】

これにより、ベーンポンプ１０は、カップリングおよびロータを削減できる。つまり、ベーンポンプ１０は、部品点数を削減できる。

【0035】

このように、ベーンポンプ１０は、カムシャフト３０の左端部（一端部）をポンプ室２０Ａの内側まで伸ばし、カムシャフト３０の左端部にガイド溝３３を形成し、ベーン４０をカムシャフト３０のガイド溝３３に取り付ける。

【0036】

図１に示すように、吸引通路５０は、ポンプ室２０Ａとブレーキ倍力装置とを連通し、ポンプ室２０Ａへ気体（空気）を吸引するための通路である。
吸引通路５０は、ハウジング２０に形成される孔部２２ａと、パイプ５１と、逆止弁５２とにより構成される。

【0037】

孔部２２ａは、中径部２２の下側に形成される。孔部２２ａは、中径部２２を左右方向に貫通する。

【0038】

パイプ５１は、両端部が中径部２２の孔部２２ａおよびブレーキ倍力装置に連結され、中径部２２の孔部２２ａとブレーキ倍力装置とを連通する。

【0039】

逆止弁５２は、パイプ５１のハウジング２０側の端部に設けられる。
逆止弁５２は、ベーンポンプ１０が駆動したときに開いて、ポンプ室２０Ａとブレーキ倍力装置とを連通する。
逆止弁５２は、エンジン１００が停止したときに閉じて、ブレーキ倍力装置の負圧状態を保持する。また、逆止弁５２は、ベーンポンプ１０が停止したときに閉じて、潤滑通路７０よりポンプ室２０Ａに供給される潤滑油が、ブレーキ倍力装置に流入することを防止する。

【0040】

排出通路６０は、ポンプ室２０Ａと外部空間とを連通し、ポンプ室２０Ａの気体および潤滑油を外部に排出するための通路である。
排出通路６０は、エンジン１００に形成される孔部１０１と、逆止弁６１とにより構成される。

【0041】

孔部１０１は、エンジン１００のカムシャフト３０を支持する部分の上方に形成される。孔部１０１は、エンジン１００を左右方向に貫通する。

【0042】

逆止弁６１は、エンジン１００の孔部１０１の右端部に設けられる。
逆止弁６１は、ベーンポンプ１０が駆動したときに開いて、ポンプ室２０Ａと外部空間とを連通する。
逆止弁６１は、ベーンポンプ１０が停止したときに閉じて、ポンプ室２０Ａの負圧状態を保持する。

【0043】

潤滑通路７０は、ポンプ室２０Ａ等に潤滑油を供給するための通路である。
潤滑通路７０は、カムシャフト３０の第一の孔部３１と、第二の孔部３２と、エンジン１００に形成される軸方向溝１０２とにより形成される。

【0044】

軸方向溝１０２は、エンジン１００のカムシャフト３０を支持する部分における左端部から左右中途部、より詳細には、第二の孔部３２よりも右方まで、左右方向に沿って伸びる溝である。
カムシャフト３０が回転するとき、カムシャフト３０の第二の孔部３２とエンジン１００の軸方向溝１０２とは、間欠的に連通する。

【0045】

前述のように、第一の孔部３１の右端部は、カムシャフト３０のジャーナルに潤滑油を供給するためにカムシャフト３０内に形成される孔部と連通している。従って、第一の孔部３１には、カムシャフト３０のジャーナルを潤滑するための潤滑油が供給される。
このような第一の孔部３１に供給される潤滑油は、第二の孔部３２に供給され、第二の孔部３２と軸方向溝１０２とが間欠的に連通したときに、エンジン１００のカムシャフト３０を支持する部分に供給される。
そして、潤滑油は、軸方向溝１０２を通ってポンプ室２０Ａにも供給される。

【0046】

このようなベーンポンプ１０のカムシャフト３０は、エンジン１００の組付工程で左端部がエンジン１００より突出した状態で、エンジン１００に支持される。
ベーン４０は、カムシャフト３０のガイド溝３３に取り付けられるとともに、先端部に両キャップ４１が取り付けられる。
ベーン４０がカムシャフト３０に取り付けられた後で、ハウジング２０は、左端部がカムシャフト３０の左端部に嵌め込まれる。

【0047】

このように、ハウジング２０の左端部をカムシャフト３０の左端部に嵌め込むことにより、ベーンポンプ１０は、ハウジング２０をエンジン１００に取り付けるときに、カムシャフト３０に対してハウジング２０の位置を簡単に合わせることができる。

【0048】

つまり、ベーンポンプ１０は、ハウジング２０およびエンジン１００によってカムシャフト３０を両持ちで支持する構造とすることで、ハウジング２０をエンジン１００に取り付ける工程を簡素化できる。

【0049】

また、ベーンポンプ１０は、ハウジング２０およびエンジン１００によってカムシャフト３０を両持ちで支持することにより、ベーン４０を安定して回転させることができる。
つまり、ベーンポンプ１０は、その動作を安定させることができる。

【0050】

ハウジング２０の左端部がカムシャフト３０に嵌め込まれた後で、ハウジング２０は、エンジン１００とボルト２１ｃで締結される。
これにより、ハウジング２０は、シール部材２１ｂを介してエンジン１００に取り付けられる。

【0051】

つまり、本実施形態に係るベーンポンプ１０は、エンジン１００にハウジング２０を取り付けるだけでポンプ室２０Ａを形成できる。
従って、ベーンポンプ１０は、ハウジング２０、ハウジング２０とエンジン１００とをシールするための一つのシール部材２１ｂ、およびエンジン１００とハウジング２０とを連結するボルト２１ｃだけで、ポンプ室２０Ａを形成できる。

【0052】

これによれば、ベーンポンプ１０は、少ない部品でポンプ室２０Ａを形成できるため、部品点数を削減できる。

【0053】

このように、本実施形態に係るベーンポンプ１０は、ハウジング２０を、右端部（一端部）が開口するとともに左端部（他端部）が閉塞する有底筒状に形成する。
また、ベーンポンプ１０は、シール部材２１ｂを介してハウジング２０の右端部をエンジン１００に固定して、ハウジング２０の右端部とエンジン１００とを密封し、ハウジング２０の内部空間をポンプ室２０Ａとして形成する。

【0054】

ここで、ハウジングをエンジンに取り付けてポンプ室を形成するベーンポンプの構造としては、例えば、エンジンにハウジング側（またはハウジングとは反対側）に向けて突出する突出部を形成し、当該突出部に平らなカバーを取り付けてポンプ室を形成するような構造が考えられる。
この場合には、形状が大きなエンジンに対して前記突出部を形成するための加工を施す必要がある。

【0055】

一方、本実施形態に係るベーンポンプ１０は、有底筒状のハウジング２０をエンジン１００の平らな面に取り付ける構造である。
この場合、ベーンポンプ１０は、エンジン１００に孔を開ける加工等を施すだけで、エンジン１００に対してベーンポンプ１０を取付可能な形状に形成できる。また、ハウジング２０は、ダイカスト加工等で容易に形成できる。

【0056】

つまり、本実施形態に係るベーンポンプ１０は、前記エンジンより突出する突出部突出部に平らなカバーを取り付ける場合と比較して、簡単な加工でハウジング２０およびエンジン１００を形成できる。

【0057】

また、前記エンジンより突出する突出部に平らなカバーを取り付ける場合には、組付作業の都合等により、エンジンに孔部を形成して、当該孔部にパイプを連結して吸引通路を構成する必要がある。
この場合には、吸引通路を構成するパイプの配置位置に制約が生じてしまい、その結果、吸引通路を構成することが困難となってしまう可能性がある。

【0058】

一方、本実施形態に係るベーンポンプ１０は、有底筒状にハウジング２０を形成することにより、ハウジング２０にパイプ５１を取り付けるだけで、すなわち、エンジン１００にパイプ５１を取り付けることなく吸引通路５０を構成できる。

【0059】

これによれば、ベーンポンプ１０は、パイプ５１の配置位置に制約が生じることなく、吸引通路５０を容易に構成できる。

【0060】

次に、ベーンポンプ１０の動作について説明する。

【0061】

カムシャフト３０は、エンジン１００が駆動することで回転する。ベーン４０は、カムシャフト３０の回転に伴って一体的に回転する。
このとき、ベーン４０は、カムシャフト３０のガイド溝３３を往復移動しながら回転する。

【0062】

これにより、ベーンポンプ１０は、ベーン４０によって区画された作動室の容積を変化させる。
このとき、ベーンポンプ１０は、吸引通路５０の逆止弁５２を開いて吸引通路５０よりブレーキ倍力装置の気体を吸引するとともに、排出通路６０の逆止弁６１を開いて排出通路６０よりポンプ室２０Ａ内の気体を排出する。

【0063】

エンジン１００が駆動するとき、すなわち、ベーンポンプ１０が駆動するとき、カムシャフト３０のジャーナルには、カムシャフト３０の内部に形成される孔部より潤滑油が供給される。
カムシャフト３０の第一の孔部３１には、ベーンポンプ１０が駆動するときに、このようなジャーナルに供給される潤滑油が供給される。

【0064】

第一の孔部３１に供給される潤滑油は、第二の孔部３２に供給され、第二の孔部３２が軸方向溝１０２と間欠的に連通したときに、エンジン１００のカムシャフト３０を支持する部分およびポンプ室２０Ａに供給される。
ポンプ室２０Ａに供給される潤滑油は、排出通路６０を介して外部に排出される。

【0065】

このように、本実施形態に係る潤滑通路７０は、カムシャフト３０のジャーナルに供給される潤滑油の経路を利用して、ポンプ室２０Ａに潤滑油を供給する構造となっている。

【0066】

これによれば、ベーンポンプ１０は、ポンプ室２０Ａに潤滑油を供給するためのパイプおよびパイプに取り付けられるシール部材等を削減できる（図３参照）。
つまり、ベーンポンプ１０は、カムシャフト３０にベーン４０を直結するとともに、カムシャフト３０のジャーナルに供給される潤滑油の経路を利用することで、潤滑通路７０を形成するために必要な部品を削減できるため、部品点数をより削減できる。

【0067】

また、ベーンポンプ１０は、カップリングとロータとを廃止できるため、回転変動時に発生するカップリングとロータとの打音の発生を防止できる。従って、ベーンポンプ１０は、作動音を低減できる。

【0068】

なお、ハウジングとエンジンとは、ボルトで連結される必要はなく、リベットをかしめること等で連結されても構わない。

【符号の説明】

【0069】

１０ ベーンポンプ
２０ ハウジング
２０Ａ ポンプ室
３０ カムシャフト
４０ ベーン
５０ 吸引通路
１００ エンジン

【図1】

【図2】

【図3】