特許 7404926 バキュームポンプ連結構造

(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】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】バキュームポンプ連結構造

(51)【国際特許分類】

   F04C 25/02 20060101AFI20231219BHJP

   F01L 1/46 20060101ALI20231219BHJP

   B60T 17/00 20060101ALI20231219BHJP

   F16N 7/36 20060101ALI20231219BHJP

   F16N 7/38 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

F04C25/02 L

F01L1/46 Z

B60T17/00 C

F16N7/36

F16N7/38 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020029049

(22)【出願日】2020-02-25

(65)【公開番号】P2021134663

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-08-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂口 英司

(72)【発明者】

【氏名】駒井 弘和

(72)【発明者】

【氏名】丸山 伸一

【審査官】田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０８５１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０３２４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５１９０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ ２５／０２

Ｆ０１Ｌ １／４６

Ｂ６０Ｔ １７／００

Ｆ１６Ｎ ７／３６

Ｆ１６Ｎ ７／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンのシリンダヘッドに設けられ吸気弁又は排気弁を作動させるカムシャフトと、
上記カムシャフトの一端に結合され該カムシャフトの位相を変化させる位相可変機構と、
上記カムシャフト又は上記位相可変機構に回転伝達用のカップリングによって連結されたロータリベーンと該ロータリベーンを収容するハウジングとを有する油回転バキュームポンプとを備え、
上記バキュームポンプの上記ハウジングに、該ハウジング内のオイルを上記カップリングに向かって潤滑用オイルとして吐出するオイル吐出口が形成されており、
上記カップリングは、上記バキュームポンプの上記ロータリベーンに結合されたポンプ側継手と、上記カムシャフト又は上記位相可変機構に結合された可変機構側継手とを備えてなり、上記ポンプ側継手と上記可変機構側継手が上記カムシャフトの回転方向において互いに係合しており、
上記ポンプ側継手に、上記オイル吐出口から吐出するオイルを通過させて上記ポンプ側継手と上記可変機構側継手の間に供給するオイル通し孔が設けられていることを特徴とするバキュームポンプ連結構造。

【請求項2】

請求項１において、
上記ポンプ側継手の上記オイル通し孔は、上記ポンプ側継手と上記可変機構側継手が係合する部分よりも上記ポンプ側継手の回転中心寄りに配置されていることを特徴とするバキュームポンプ連結構造。

【請求項3】

請求項１又は請求項２において、
上記ポンプ側継手は上記オイル通し孔を複数備えていることを特徴とするバキュームポンプ連結構造。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記オイル吐出口は上記バキュームポンプの上記ハウジングの下半周側に開口していることを特徴とするバキュームポンプ連結構造。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
上記位相可変機構を覆うように上記エンジンの一端側に設けられたカバーを備え、
上記バキュームポンプが上記カバーの外面側に取り付けられ、
上記カップリングが上記シリンダヘッドと上記カバーの間に配置されていることを特徴とするバキュームポンプ連結構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はバキュームポンプ連結構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、車両のブレーキ装置のマスターバック等で使用する負圧を発生させるために、バキュームポンプ（真空ポンプ）をエンジンで駆動することが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１では、エンジンのフロントカバーの外面に油回転バキュームポンプを取り付けることが記載されている。そのバキュームポンプは、カムシャフトの一端に結合した位相可変機構にオルダムカップリングによって連結されている。位相可変機構及びカップリングはタイミングチェーンと共にエンジンのシリンダヘッドとフロントカバーの間に設けられている。位相可変機構はエンジンのクランクシャフトによってタイミングチェーンを介して回転駆動され、この位相可変機構の回転によりカップリングを介してバキュームポンプのロータリベーンが回転駆動される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－８５１１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バキュームポンプを駆動するためのカップリングには、その摩耗等を防止して性能を維持するために潤滑オイルの供給が必要になる場合がある。カップリングに対応する位置にオイル溜まりを設けてカップリングを潤滑することが考えられるが、レイアウトの都合上そのようなオイル溜まりを設けることができない場合がある。特に、特許文献１のようにカップリングをシリンダヘッドとフロントカバーの間に設ける場合は、オイル溜まりを設けることが難しくなる。

【0006】

本発明は、上記オイル溜まりを設けることができないときのカップリングの潤滑問題を解決する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するために、油回転バキュームポンプのオイルをカップリングの潤滑に利用するようにした。

【0008】

ここに開示するバキュームポンプ連結構造は、
エンジンのシリンダヘッドに設けられ吸気弁又は排気弁を作動させるカムシャフトと、
上記カムシャフトの一端に結合され該カムシャフトの位相を変化させる位相可変機構と、
上記カムシャフト又は上記位相可変機構に回転伝達用のカップリングによって連結されたロータリベーンと該ロータリベーンを収容するハウジングとを有する油回転バキュームポンプとを備え、
上記バキュームポンプの上記ハウジングに、該ハウジング内のオイルを上記カップリングに向かって潤滑用オイルとして吐出するオイル吐出口が形成されていることを特徴とする。

【0009】

これによれば、カムシャフトの回転によってバキュームポンプが駆動されると、ロータリベーンの回転によってハウジング内の加圧されたオイルがオイル吐出口からカップリングに向かって吐出する。これにより、カップリングが潤滑されるため、その性能が維持される。

【0010】

さらに、上記カップリングは、上記バキュームポンプの上記ロータリベーンに結合されたポンプ側継手と、上記カムシャフト又は上記位相可変機構に結合された可変機構側継手とを備えてなり、上記ポンプ側継手と上記可変機構側継手が上記カムシャフトの回転方向において互いに係合しており、
上記ポンプ側継手に、上記オイル吐出口から吐出するオイルを通過させて上記ポンプ側継手と上記可変機構側継手の間に供給するオイル通し孔が設けられている。

【0011】

これによれば、バキュームポンプのオイル吐出口から吐出したオイルが、カップリングのポンプ側継手のオイル通し孔を通ってポンプ側継手と可変機構側継手の間に供給される。従って、このポンプ側継手と可変機構側継手が係合する部分の潤滑に有利になる。

【0012】

一実施形態では、上記ポンプ側継手の上記オイル通し孔は、上記ポンプ側継手と上記可変機構側継手が係合する部分よりも上記ポンプ側継手の回転中心寄りに配置されている。

【0013】

ポンプ側継手のオイル通し孔を通ったオイルにはポンプ側継手の回転によって遠心力が加わるところ、このオイル通し孔は当該係合部分よりもポンプ側継手の回転中心寄りにある。従って、オイル通し孔を通ってオイルが遠心力によって当該径方向の外側に存する係合部分に向かうことになり、この係合部分を効率よく潤滑することができる。

【0014】

一実施形態では、上記ポンプ側継手は上記オイル通し孔を複数備えている。従って、カップリングの確実な潤滑に有利になる。

【0015】

一実施形態では、上記オイル吐出口は上記バキュームポンプの上記ハウジングの下半周側に開口している。従って、バキュームポンプのハウジング内の底部に集まるオイルの吐出に有利になる。

【0016】

一実施形態では、上記位相可変機構を覆うように上記エンジンの一端側に設けられたカバーを備え、上記バキュームポンプが上記カバーの外面側に取り付けられ、上記カップリングが上記シリンダヘッドと上記カバーの間に配置されている。

【0017】

このようなレイアウトの場合、シリンダヘッドにはカップリング潤滑用のオイル溜まりを設けることができないから、上記バキュームポンプからカップリングへのオイルの吐出がカップリングの潤滑に特に有用となる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、バキュームポンプのハウジングに、該ハウジング内のオイルをカップリングに向かって潤滑用オイルとして吐出するオイル吐出口を設けたから、カップリング潤滑用のオイル溜まりを設けることができない場合でも、そのカップリングを潤滑することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】エンジンの斜視図。

【図2】シリンダヘッドカバーを外したエンジンの平面図。

【図3】エンジンのフロント部分の分解斜視図。

【図4】バキュームポンプの位相変更機構に対する連結構造を示す水平断面図。

【図5】バキュームポンプの蓋部材を外して内部を示す斜視図。

【図6】バキュームポンプ及びカップリングのポンプ側継手を示す斜視図。

【図7】カップリングの可変機構側継手を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0021】

図１に示す車両用のエンジン１において、２は複数の気筒を備えたシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はシリンダヘッド３を覆うヘッドカバー、５はエンジン１の前面に設けられたフロントカバー、６はオイルパンである。シリンダヘッド３に吸気マニホールド７が結合されている。フロントカバー５の外面に、車両のブレーキ装置のマスターバック等で使用する負圧を発生させる回転翼形油回転バキュームポンプ（ウェットポンプ）８が取り付けられている。

【0022】

なお、図１において、１１はエンジン１のクランクシャフトに結合されたプーリー、１２はウォータポンプの駆動軸に結合されたプーリーであり、両プーリーに伝動ベルト１３が巻き掛けられている。

【0023】

図２及び図３に示すように、シリンダヘッド３には、吸気弁を作動させる吸気側カムシャフト１４と、排気弁を作動させる排気側カムシャフト１５が気筒列方向に平行に配置されている。吸気側カムシャフト１４の一端（前端）には、該カムシャフト１４の位相を変化させる電動式の位相可変機構１６が結合されている。排気側カムシャフト１５の一端（前端）には、該カムシャフト１５の位相を変化させる油圧式の位相可変装置１７が結合されている。

【0024】

位相可変機構１６，１７の外周面にはカムスプロケット１８，１９が固定されている。このカムスプロケット１８，１９とクランクシャフトに結合されたスプロケットとにタイミングチェーン２１が巻き掛けられている。カムシャフト１４，１５は、クランクシャフトによりタイミングチェーン２１を介して、位相可変機構１６，１７と共に回転するように駆動される。

【0025】

バキュームポンプ８は、排気側の位相変更機構１７に回転伝達用のカップリング２２によって連結されている。位相変更機構１６，１７及びカップリング２２は、タイミングチェーン２１と共に、シリンダヘッド３とフロントカバー５との間に配置されている。

【0026】

＜バキュームポンプについて＞
図４に断面図で示すように（位相可変機構１７の内部機構は省略している）、バキュームポンプ８は、ハウジング２５内にロータリベーン２６を収容したものである。ロータリベーン２６は、ロータ２６ａと一対のベーン２６ｂとを備えてなる。ハウジング２５は、周壁２５ａと、位相可変機構１７に相対する後面壁２５ｂと、周壁２５ａの前面側開口を塞ぐ蓋２５ｃとを備えてなる。

【0027】

図５に示すように、ハウジング２５の周壁２５ａは円筒状をなし、ロータ２６ａはハウジング２５の中心から偏心させた位置に設けられている。一対のベーン２６ｂはスライド可能に組み合わされていて、スプリング（図示省略）によってハウジング２５の内周面に押しつけられる。

【0028】

ハウジング２５の周壁２５ａには外部の空気をハウジング２５内に吸い込む吸引孔２７ａを有する吸引用接続部２７が設けられている。この接続部２７にブレーキ装置のマスターバックと接続するパイプ（又はホース）が接続される。また、吸引孔２７ａには空気の逆流を防止する逆止弁（図示省略）が設けられる。ハウジング２５の後面壁２５ｂにおける下半周側の最下部近くには、ハウジング２５内のオイルをカップリング潤滑用オイルとして吐出させるためのオイル吐出口２８が後面壁２５ｂを貫通して形成されている。オイル吐出口２８は、ハウジング２５におけるロータ２６ａを間に挟んで吸引口２７ａの反対側（ベーン２６ｂの回転によって空気が圧縮されて内圧が高まる側）に配置されている。オイル吐出口２８は、ハウジング２５内の空気を排出する排出口を兼ねている。

【0029】

図６に示すように、ハウジング２５には、オイル吐出口２８からカップリング２２側へのオイルの吐出及び空気の排出を許容し、逆流を阻止するリードバルブ（ワンウェイバルブ）２９が設けられている。

【0030】

図４に示すように、シリンダヘッド３にはオイルパン６からオイルポンプによってオイルが供給されるＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）３０が設けられている。このＯＣＶ３０から位相可変機構１７にオイルが供給されるとともに、ＯＣＶ３０からシリンダヘッド３及びフロントカバー５に形成されたオイル通路を通してバキュームポンプ８にオイルが供給される。

【0031】

＜カップリングについて＞
図４に示すように、カップリング２２は、バキュームポンプ８側に配置されたポンプ側継手３１と、位相可変機構１７側に配置された可変機構側継手３２とを備えてなる。

【0032】

図６に示すように、ポンプ側継手３１は、円形中央部及び該中央部より各々該中央部の径方向の反対側に突出した突出部を有するベース部３１ａを備えている。ベース部３１ａの中央に結合孔３１ｂが開口している。この結合孔３１ｂにバキュームポンプ８のロータ２６ａより突出した突部２６ｃが嵌められて、ポンプ側継手３１がロータリベーン２６に結合されている。

【0033】

図４及び図６に示すように、ベース部３１ａの両突出部各々の先端には位相可変機構１７側に突出した矩形状の係合凸部３１ｃが設けられている。この両係合凸部３１ｃは、ポンプ側継手３１の回転中心を挟んで該継手３１の径方向に相対している。ベース部３１ａにおける中央の結合孔３１ｂと係合凸部３１ｃの間にはオイル通し孔３１ｄが設けられている。すなわち、係合凸部３１ｃよりもポンプ側継手３１の回転中心寄りにオイル通し孔３１ｄが設けられている。オイル通し孔３１ｄは、バキュームポンプ８のオイル吐出口２８から吐出するオイルを通過させてポンプ側継手３１と可変機構側継手３２の間に供給するための貫通孔である。

【0034】

図４及び図７に示すように、可変機構側継手３２は、中央筒部３２ａ及び中央筒部３２ａの一端（バキュームポンプ８側）より外側に張り出した円盤部３２ｂを備えている。中央筒部３２ａの一端は開口し、他端はボルト孔を有する取付部で閉じられている。このボルト孔に締結ボルト３３が通され、位相可変機構１７が結合されたカムシャフト１５に螺合されている。これにより、可変機構側継手３２がカムシャフト１５に結合されている。

【0035】

可変機構側継手３２の円盤部３２ｂには、ポンプ側継手３１の２つの係合凸部３１ｃ各々が嵌まる一対の係合孔３２ｃが形成されている。この両係合孔３２ｃは、可変機構側継手３２の回転中心を挟んで該継手３２の径方向に相対している。係合孔３２ｃは係合凸部３１ｃがスライドし得るように上記径方向に延びている。係合凸部３１ｃと係合孔３２ｃが、ポンプ側継手３１と可変機構側継手３２をカムシャフト１５の回転方向において互いに係合させる係合部を構成しており、当該カップリング２２はオルダムカップリングである。円盤部３２ｂには軽量化のための貫通孔３２ｄが形成されている。

【0036】

＜バキュームポンプの作動・カップリングの潤滑＞
上記構造において、クランクシャフトの回転がタイミングチェーン２１によって位相可変機構１６，１７に伝わり、カムシャフト１４，１５が位相可変機構１６，１７と共に回転する。また、位相可変機構１７にカップリング２２によって連結されたバキュームポンプ８のロータリベーン２６が回転する。

【0037】

図５に示すように、ベーン２６ｂがハウジング２５内を空間Ｒ１と空間Ｒ２に２分した状態から鎖線で示すように時計回りに回転していくと、空間Ｒ２は容積が減少して空気が圧縮される。一方、空間Ｒ１は容積が増大して負圧が大きくなっていき、また、ロータ２６ａの左側（鎖線で示すベーン２６ｂの下側）に新たな空間Ｒ３を生じてその容積が増大していく。従って、ベーン２６ａが実線で示す略垂直の状態になるまでは、ハウジング２５内は鎖線のベーン２６ｂより上側の空間Ｒ１と、鎖線のベーン２６ｂより下側の、ロータ２６ａによって左右に分割された空間Ｒ２，Ｒ３の３つの空間に分割された状態になる。

【0038】

上述の如く、空間Ｒ２が減小し、空間Ｒ２の空気が圧縮されて内圧が高まることにより、その空気がハウジング２５内の下半周側（底部側）のオイルと共に、図５における右側（吸引孔２７ａとは反対側）のオイル吐出口２８からカップリング２２に向かって噴出する。一方、空間Ｒ１が増大し、空間Ｒ１の負圧が大きくなっていくことにより、さらに、鎖線で示すベーン２６ｂの回転によって空間Ｒ３が吸引孔２７ａに連通して容積が増大していくことにより、吸引孔２７ａから空気が吸引されて、マスターバックに負圧が作用する。

【0039】

オイル吐出口２８からカップリング２２に向かって噴出したオイルは、その一部が図４及び図６に示すポンプ側継手３１のオイル通し孔３１ｄを通ってポンプ側継手３１と可変機構側継手３２の間に供給される。オイル通し孔３１ｄは、ポンプ側継手３１の係合凸部３１ｃと可変機構側継手３２の係合孔３２ｃが係合する部分よりもポンプ側継手３１の回転中心寄りに配置されている。従って、オイル通し孔３１ｄを通ってポンプ側継手３１と可変機構側継手３２の間に出たオイルは、遠心力によって係合凸部３１ｃと係合孔３２ｃが係合する部分に向かうことになる。よって、当該係合部分が効率よく潤滑される。

【0040】

なお、上記実施形態のカップリング２２では、可変機構側継手３２に係合孔３２ｃを設けたが、可変機構側継手３２の係合部は貫通孔である必要はなく、係合溝（凹部）であってもよい。

【0041】

また、ポンプ側継手３１に係合凸部を設け、可変機構側継手３２に係合孔又は係合溝（凹部）を設けてもよい。

【符号の説明】

【0042】

１ エンジン
３ シリンダヘッド
５ フロントカバー
８ バキュームポンプ
１５ カムシャフト
１７ 位相可変機構
２２ カップリング
２５ ハウジング
２６ ロータリベーン
２６ａ ロータ
２６ｂ ベーン
２８ オイル吐出口
３１ ポンプ側継手
３１ｃ 係合凸部
３１ｄ オイル通し孔
３２ 可変機構側継手
３２ｃ 係合孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】