JPH0442547Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ベーンポンプに関し、特に、ベーン
とポンプ室との摩耗についての改良に係り、例え
ば、流体を送給するポンプに利用して有効なもの
に関する。 〔従来の技術〕 流体を送給するポンプに使用されるベーンポン
プとして、ローラからなるベーンがロータに開設
された複数の溝に進退自在にそれぞれ嵌挿されて
おり、このベーンがロータの回転時に受ける遠心
力により溝から突出してポンプケーシングの内周
面に押接することにより、ベーンが構成する隣り
合う圧力室相互の気密を維持するように構成され
ているとともに、圧力室が圧縮行程から吸入行程
に移行する時にシール行程を経由するように構成
されているものがある。 〔考案が解決しようとする課題〕 このようなベーンポンプにおいて、ポンプの性
能低下に最も影響を与えるのは、ベーンおよびポ
ンプ室壁面（カムリング内周面）の摩耗である
が、従来のベーンポンプでは、高吐出圧、低潤滑
条件下においてその摩耗量が増大するという不具
合がある。この摩耗の原因の１つとしては、ベー
ンとポンプ室壁面との間に作用する接触力があ
る。この接触力はロータの遠心力の他、ポンプの
吸込圧と吐出圧の差等、ベーン前後の差圧によつ
て生じ、ベーンがポンプ室壁面に押し付けられる
ことになる。そして、これらの接触力は吸込口お
よび吐出口の位置により変化し、次に接触力が作
用する範囲のポンプ室壁面およびベーンの摩耗が
多くなる。 すなわち、従来のベーンポンプにおいては、第
６図に示されているように、吸込口５０と吐出口
５１との間隔がベーン５２とベーン５２の１ピツ
チ以下であるため、ベーン５２が吸込口５０から
吐出口５１側へ移動する間に、吐出圧と吸込圧と
の差圧による接触力が生じ、この接触力によりベ
ーン５２がカムリング５３のポンプ室５４壁面に
押し付けられる。この状態は次のベーン５２が吸
込口５０を通過するまで継続し、ポンプ室５４の
壁面およびベーンが摩耗する。 また、第７図に示されているように、強い接触
力はトツプクリアランス５５近傍でも作用する。
これは、吐出口５１側から高圧が発生するのに対
して、ベーン５２がトツプクリアランス５５を通
過した後は体積膨張による負圧が生じるためであ
る。この状態は前のベーン５２が吸込口５０に達
するまで継続され、ポンプ室５４の壁面に摩耗領
域５６，５７が形成される。 また、第８図に示されているように、吐出口５
１の半径方向の輻がベーン５２の半径よりも広い
ため、ロータ５８の回転に伴つてベーン５２が回
転すると、吐出口５１内にベーン５２の一端が落
ち込み、ベーン５２が傾斜しながら回転するの
で、吐出口５１の縁が摩耗し、かつ、ベーン５２
も摩耗しポンプ性能の低下につながる。 本考案の目的は、ロータの回転に伴う摩耗を抑
制することができるベーンポンプを提供すること
にある。 〔課題を解決するための手段〕 本考案に係るベーンポンプは、ポンプ室１５
と、ポンプ室１５に偏心されて回転自在に配設さ
れているロータ１６と、ロータ１６の外周に開設
されている複数のベーン溝１７と、これらベーン
溝１７に進退自在にそれぞれ嵌挿されているロー
ラベーン１８と、隣り合うローラベーン１８，１
８間、ポンプ室１５およびロータ１６によつて形
成され、ロータ１６の回転に伴つてその容積を増
減変化する圧力室１９と、容積が漸増して行く吸
込行程の圧力室１９に連通されている吸込口２４
と、容積が縮小して行く圧縮行程の圧力室１９に
連通されている吐出口とを備えており、ローラベ
ーン１８の数をｎとして、各ローラベーン１８間
のピツチが角度（360／ｎ）度に設定されている
ベーンポンプにおいて、 前記吐出口が、前記ロータ１６の回転方向前側
に位置する第１吐出口２１と、同方向後側に位置
する第２吐出口２２とを備えており、第１吐出口
２１が前記圧縮行程にあるベーン溝１７の底部に
前記ローラベーン１８に背圧を作用させるように
連通されており、 また、この第１吐出口２１における前記回転方
向の始端２１ａがロータ１６の回転角度で、前記
ポンプ室１５のトツプクリアランス３１の位置か
ら（180＋180／ｎ）度だけ離れた位置に配されて
おり、 他方、前記吸込口２４におけるロータ１６の回
転方向の始端２４ａが、ポンプ室１５のトツプク
リアランス３１の位置からロータ１６の回転角度
で、（360／ｎ）度以下であつて、前記第１吐出口
２１の始端２１ａから（360／ｎ）度以上の位置
に配され、かつ、前記吸込口２４の同終端２４ｂ
が、トツプクリアランス３１の位置からロータ１
６の回転角度で、（180−180／ｎ）度だけ離れた
位置に配されており、 さらに、前記吸込口２４の終端２４ｂと前記第
１吐出口２１の始端２１ａとの間隔がベーン１ピ
ツチ以上に設定されていることを特徴とする。 〔作用〕 前記した手段によれば、ロータが回転される
と、ベーンが遠心力を受けるとともに、ベーン溝
に対して進退しながらポンプ室の内壁面に対する
押接を維持しつつ公転して行くことになる。この
ベーンの公転に伴つて、隣合うベーンが画成する
各圧力室の容積が拡大および縮小されると、燃料
が吸込口から吸込まれるともに、吐出口から吐出
される。このとき、ベーンがポンプ室壁面に押接
するが、吸込口と吐出口との間隔がベーン１ピツ
チ以上に設定されているので、吐出口と吸込圧と
の差圧による接触力を小さく抑制することができ
る。 〔実施例〕 第１図は本考案の一実施例であるベーンポンプ
を示す模式図、第２図はベーンポンプの分解斜視
図、第３図はベーンポンプの圧力分布状態を示す
分布図、第４図は本考案の他の実施例であるベー
ンポンプを示す模式図、第５図は本考案のさらに
他の実施例であるベーンポンプを示す模式図であ
る。 本実施例において、ベーンポンプはポンププレ
ート１２と、ポンプリング１３と、ポンプヘツド
１４とを備えており、これらは順にケーシング
（図示せず）内部に固定的に組み込まれている。
ポンプリング１３にはポンプ室１５が円形形状に
大きく開設されており、ポンプリング１３はポン
プ室１５がモータ（図示せず）の支軸に対して偏
心するように配設されている。ポンプ室１５内に
は略円盤形状に形成されたロータ１６が支軸と同
心に配されて支軸およびポンプリング１３に対し
て回転自在に収容されており、ロータ１６は回転
駆動手段としてのモータの回転軸にカツプリング
を介して連結されることにより回転駆動されるよ
うに構成されている。ロータ１６の外周には複数
のベーン溝１７が周方向に略等間隔に配されて、
放射状に切設されており、各溝１７内にはベーン
としてのローラ１８が径方向に進退自在に嵌入さ
れている。そして、隣り合うローラ１８，１８ポ
ンプケーシング１１と協働して圧力室１９をそれ
ぞれ構成し、ロータ１６の回転に伴つてその容積
を変化することにより、吸入行程、圧縮行程、シ
ール行程を経由するようになつている。 ポンプヘツド１４は略円盤形状に形成されてお
り、このヘツド１４の中央にはそれぞれ略眉形形
状の第１吐出口２１および第２吐出口２２が、隣
り合うローラ１８，１８が構成する圧力室１９の
容積が縮小して行く位置に配されてその圧力室１
９に連通するように開設されている。また、第１
吐出口２１は他方において、圧縮行程に位置する
ベーン溝１７に連通するように形成されており、
この部分は圧縮行程側の高圧導入部２６を実質的
に構成するようになつている。 ポンププレート１２は略八角形の平盤形状に形
成されており、このプレート１２には円弧形状の
吸込口２４が吸込行程に位置する圧力室１９に連
通するように開設されている。この吸込口２４は
ケーシングに形成されているインレツトパイプ
（図示せず）に連通するように構成されており、
インレツトパイプは供給タンク等に連通されるよ
うになつている。 そして、吸込口２４は、ベーンとしてのローラ
１８の数をｎとして、ポンプ回転方向における一
端（始端）２４ａが、ポンプ室１５のトツプクリ
アランス３１の位置からポンプ回転方向で角度
（360／ｎ）度以下で吐出口の終端から（360／ｎ）
度以上の位置に設定されており、吸込口２４の他
端（終端）２４ｂがトツプクリアランス位置から
角度略（180−180／ｎ）度の位置に設定されてい
る。また、第１吐出口２１の一端（始端）２１ａ
が同じくトツプクリアランス３１の位置から角度
略（180＋180／ｎ）度の位置に設定されている。
さらに、吸込口２４の始端２４ａと第２吐出口２
２の終端２２ｂとの角度は（360／ｎ＋θ）度に
設定されている。すなわち、吸込口２４と両吐出
口２１，２２との間隔がそれぞれベーン１ピツチ
以上に設定されている。 吸込口２４の終端２４ｂは理論行程容積が最大
となる位置と一致するように設定されており、第
１吐出口２１は、角度（180＋180／ｎ）度以上で
あり、第２吐出口２２はローラ１８のとじ込みの
起こらない任意の角度に設定されている。 ポンプヘツド１４には凹部２６が前記圧縮行程
側の高圧導入部としての第１吐出口２１に対して
小さめに略相似する形状に形成されて圧縮行程に
位置するベーン溝１７に連通するように没設され
ており、つまり、凹部２６は前記第１吐出口２１
にベーン溝１７を介して連通されている。 次に作用を説明する。 モータの回転軸によりベーンポンプにおけるロ
ータ１６が第１図に実線矢印Ａで示されている方
向に回転されると、ベーン溝１７に嵌入されてい
るローラ１８は、遠心力を受けるとともに、ポン
プ室１５とロータ１６とが偏心されているため、
ベーン溝１７に対して進退しながらポンプ室１５
の内周面に対する押接を維持しつつ公転して行く
ことになる。このローラ１８の公転に伴つて、隣
り合うローラ１８，１８が画成する各圧力室１９
の容積が拡大および縮小されるため、圧送すべき
液体が吸込口２４から吸い込まれるとともに、吐
出口２１，２２から吐き出され、送出口９から所
望の需要箇所へと送り出されることになる。 一方、吐出口２１，２２から吐き出された高圧
の液体の一部はベーン溝１７の底部に導入され
る。すなわち、圧縮行程に位置するベーン溝１７
の底部に連通されているため、この行程にあるロ
ーラ１８は背圧を受けてポンプ室１５の内周面に
強く押接されることになる。したがつて、ローラ
１８によつて画成されている隣り合う圧力室１
９，１９相互のシール性は良好に保たれることに
なる。 また、第１吐出口２１から圧縮行程に位置する
ベーン溝１７の底部に導入された高圧の液体の一
部は、そのベーン溝１７の底部に反対側において
連通されているポンプヘツド１４の凹部２６に流
れ込む。さらに、この液体は凹部２６を経由して
吸込行程側のベーン溝１７の底部に導入される。
すなわち、この凹部２６は吸込行程に位置するベ
ーン溝１７の底部に連通されているため、この行
程にあるローラ１８は背圧を受けてポンプ室１５
の内周面に強く押接されることになる。したがつ
て、ローラ１８によつて画成されている隣り合う
圧力室１９，１９相互のシール性は良好に維持さ
れることになる。 ところで、第１図に示されているように、ロー
タ１６の回転に伴つて、ローラ１８がポンプ室１
５の壁面を押接しながら移動するが、吸込口２４
と吐出口２１とがベーン１ピツチ以上離れている
ため、吸込口２４と吐出口２１との間でのローラ
１８に作用する差圧が抑制され、接触力を小さく
することができる。これにより、ポンプ室１５の
壁面とローラ１８の外周面の摩耗を低減すること
ができる。しかし、吸込口２４と吐出口２１との
間隔が大きすぎると、圧縮率が大きくなり、吐出
圧よりポンプ内部圧力が高くなり、ポンプ室１５
の壁面およびローラ１８の摩耗が増大することに
なる。 さらに、本実施例においては、トツプクリアラ
ンス３１付近においても、トツプクリアランス３
１の位置から吸込口２４の始端２４ａまでの間隔
がベーン１ピツチであるため、従来のように、体
積膨張による負圧が発生することはなく、接触力
を小さくすることができるとともに、接触力の作
用領域も短くすることができる。すなわち、第３
図に示されているように、本実施例においては、
吐出口２１，２２の接触力が作用する領域を従来
のものよりも狭くすることができる。なお、トツ
プクリアランス３１と吸込口２４の始端２４ａと
の間隔が小さいと、トツプクリアランス３１にお
けるシール性が低下し、ポンプの効率が低下する
ことになる。 さらに、吸込口２４の終端２４ｂが理論行程容
積が最大となる位置に設定されているとともに、
第１吐出口２１までの間隔がベーン１ピツチ以上
となつているため、燃料の逆流が発生するのを抑
制することができ、ポンプの効率の低下を抑制す
ることができる。 ここで、本実施例に係るベーンホンプと、従来
のベーンホンプとを、試験条件として、試験液メ
タノール、吐出圧40Kg／cm²、時間４時間55分で試
験を行つたところ、本明細書の末尾に掲載されて
いるような試験結果が得られた。 第１表から、ローラ１８およびポンプ室１５壁
面の摩耗を低減させることができるとともに、ポ
ンプの耐久性の向上に寄与することができる。さ
らに、高吐出圧、低潤滑条件下にも対応すること
が可能となる。 第４図に示されているように、両吐出口２１，
２２のうち、ローラ１８の傾斜領域に対応する部
位の第１吐出口２１を複数の吐出口２１Ａ，２１
Ｂとに分割したところ、ローラ１８が第１吐出口
２１内に落ち込んで傾くのが防止され、第１吐出
口２１Ａ，２１Ｂおよびローラの摩耗を低減する
ことができた。 さらに、第５図に示されているように、その半
径方向の輻がローラ１８の直径の略1/2以下にな
るように小さくした第１吐出口２１Ｃにおいて
は、ローラ１８がこの吐出口２１Ｃ内に落ち込ん
で傾くのが防止されるため、第１吐出口２１Ｃお
よびローラの縁が摩耗するのを抑制することがで
きる。 〔考案の効果〕 以上説明したように、本考案によれば、吸込口
と吐出口との間隔をベーン１ピツチ以上に設定し
たため、吐出圧と吸込圧との差圧による接触力を
小さくし、ロータの回転に伴うポンプ室壁面およ
びベーンの摩耗を抑制することができる。 さらに、各ベーンの傾斜領域に対応する部位の
吐出口を複数個に分割し、または、吐出口の半径
方向の幅をベーンの直径の1/2以下に設定するこ
とにより、ベーンが吐出口に落ち込むのを防止す
ることができるため、吐出口およびベーンの摩耗
を一層低減することができる。 【表】

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ポンプ室１５と、ポンプ室１５に偏心されて
   回転自在に配設されているロータ１６と、ロー
   タ１６の外周に開設されている複数のベーン溝
   １７と、これらベーン溝１７に進退自在にそれ
   ぞれ嵌挿されているローラベーン１８と、隣り
   合うローラベーン１８，１８間、ポンプ室１５
   およびロータ１６によつて形成され、ロータ１
   ６の回転に伴つてその容積を増減変化する圧力
   室１９と、容積が漸増して行く吸込行程の圧力
   室１９に連通されている吸込口２４と、容積が
   縮小して行く圧縮行程の圧力室１９に連通され
   ている吐出口とを備えており、ローラベーン１
   ８の数をｎとして、各ローラベーン１８間のピ
   ツチが角度（360／ｎ）度に設定されているベ
   ーンポンプにおいて、 前記吐出口が、前記ロータ１６の回転方向前
   側に位置する第１吐出口２１と、同方向後側に
   位置する第２吐出口２２とを備えており、第１
   吐出口２１が前記圧縮行程にあるベーン溝１７
   の底部に前記ローラベーン１８に背圧を作用さ
   せるように連通されており、 また、この第１吐出口２１における前記回転
   方向の始端２１ａがロータ１６の回転角度で、
   前記ポンプ室１５のトツプクリアランス３１の
   位置から（180＋180／ｎ）度だけ離れた位置に
   配されており、 他方、前記吸込口２４におけるロータ１６の
   回転方向の始端２４ａが、ポンプ室１５のトツ
   プクリアランス３１の位置からロータ１６の回
   転角度で、（360／ｎ）度以下であつて、前記第
   １吐出口２１の始端２１ａから（360／ｎ）度
   以上の位置に配され、かつ、前記吸込口２４の
   同終端２４ｂが、トツプクリアランス３１の位
   置からロータ１６の回転角度で、（180−180／
   ｎ）度だけ離れた位置に配されており、 さらに、前記吸込口２４の終端２４ｂと前記
   第１吐出口２１の始端２１ａとの間隔がベーン
   １ピツチ以上に設定されていることを特徴とす
   るベーンポンプ。 ２ 前記第１吐出口２１が、前記ロータ１６の回
   転方向に複数個に分割されており、各分割吐出
   口２１Ａ，２１Ｂが前記ロータ１６の回転方向
   に互いに離間されて配設されていることを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項記載のベ
   ーンポンプ。 ３ 前記第１吐出口２１Ｃはその半径方向の幅
   が、前記ローラベーン１８の直径の半分以下に
   設定されていることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項記載のベーンポンプ。