JPH0615868B2 - ロ−リングピストン式回転機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はローリングピストン式回転機械に関するもの
で、例えばディーゼルエンジン車に用いられる負圧源、
あるいはブレーキブースターに負圧を供給する負圧源と
しての負圧ポンプとして用いて有効である。

（従来の技術） 従来のローリングピストン式回転機械では第８図に示す
様に吸入口９′と吐出口１０′はベーン４′を間に挟ん
で両側に設けられている。この場合、第８図に示すよう
にロータ３′が図中最上位置に来た場合、吸入口９′と
吐出口１０′がロータ３′の図中下方側を介して連通し
てしまう。ロータ３′が高速回転した場合、チェックバ
ルブ８′がその回転に追従できなくなることがあり、吐
出口１０′の閉鎖が不十分となってチェックバルブ８′
及び吐出口１０′を通して吸入室９′ａに大気の逆流が
起こる。その結果、騒音の発生、駆動トルクの増大、真
空度の悪化という問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上述したように吐出チェックバルブの追従不可
能による吐出口と吸入口の連通という問題点を解決する
ものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の問題点を解決するため、 筒状内周面を有するシリンダと、 前記シリンダの内周面に沿って転動するよう前記シリン
ダの軸心に対して所定の偏心量をもって前記シリンダ内
に配置されたロータと、 前記ロータの外周面に摺接し、かつ前記ロータの軸直角
方向に往復動しながら前記シリンダと前記ロータとの間
の空間を吸入室と吐出室とに区画、形成するベーンと、 前記シリンダに形成され前記ベーンを収納するベーン室
と、 前記吸入室内に流体を吸入する吸入口と、 前記ベーンの上下端部間と前記ベーン室の壁部との間に
形成され、かつ前記ベーン室と前記吐出室との間を連通
して前記ベーン室内に前記吐出室内の流体を導く吐出通
路と、 前記吐出室内の流体を外部へ吐出するよう、前記ベーン
室内に所定形状にて前記吐出通路と重合しない位置にて
開口し、前記ベーンの往復動に応じて前記ベーンの上端
壁部によってその開口面積が増減されるとともに、該開
口面積の増加初期におけるその増加変化が徐々に行われ
る吐出口と、を備えるという技術的手段を採用したもの
である。

（実施例） 次に本発明をブレーキブースタ用バキュームポンプとし
て用いた場合の実施例について説明する。

第１図及び第２図において、主軸２は玉軸受１７を介し
てフロントハウジング６、リヤハウジング７に軸支され
ている。この主軸２の中央部には、主軸２の回転を滑ら
かにするためのバランサー１３が設けられ、このバラン
サー１３の両側には軸心より所定量偏心とした偏心軸１
４が形成されている。そして、この偏心軸１４には玉軸
受１５を介して円筒状のロータ３が軸支されている。

前記フロントハウジング６及びリヤハウジング７の間に
は、円筒状内面１ａを有するケーシング１が挟持されて
おり、この円筒状内面１ａの中心と前記ロータ３の中心
とは所定量偏心している。さらに、ロータ３の側面には
前記フロントハウジング６及びリヤハウジング７の各々
の間に側板５ａ、５ｂが配されており、前記ケーシング
１、側板５ａ、５ｂによってシリンダが形成されてい
る。

前記ケーシング１には軸方向に開口するベーン室１１が
形成されており、このベーン室１１内には板状のベーン
４が挿入されている。このベーン４にはスプリング受け
穴４ａが形成されており、このスプリング受け穴４ａと
前記ベーン室の床面との間にはスプリング１２が配され
ている。そして、このスプリング１２の付勢力によって
ベーン４は常に前記ロータ３の外周面に当接しており、
ロータ３がシリンダ内を偏心運動すると、このロータ３
の運動に伴ってベーン４はベーン室１１内を往復運動す
る。また、このベーン４は前記シリンダ内面と前記ロー
タ３の外周面とによって形成されるシリンダ室を吸入室
９ａと吐出室１０ａとに区画している。そして、前記ケ
ーシング１には、前記吸入室９ａに空気を導く吸入口９
が形成され、吐出室１０ａ内の空気を吐出するための略
円形形状の吐出口１０が前記ベーン室１１に開口して設
けられている。また、吐出口１０には吐出口１０から外
部に向かう空気のみを通過させるチェックバルブ８がバ
ルブ受け１９によって設けられている。尚、前記側板５
ａ、５ｂはピン１６によってフロントハウジング６及び
リヤハウジング７に位置決めされており、フロントハウ
ジング６、ケーシング１、リヤハウジング７は互いにボ
ルト１８によって締結されている。

第３図は前記ベーン４の斜視図である。この図からわか
るようにベーン４は板状をなしており、その表面には前
記吐出室１０ａと前記ベーン室１１を連通させるための
吐出通路４１が形成されている。吐出通路４１は第３図
のごとく溝状であってベーン４の上下端部が開放された
形状であり、また第１図から理解されるように吐出口１
０に対して重合しない位置に形成されている。

前記吐出口１０はベーン４がベーン室１１より最大突出
しているときは全開しており、ベーン４がベーン室１１
内に収納されるにつれて、第１図および第２図に示すご
とく、ベーン４の上端壁部によって徐々に塞がれ開口面
積を減少させられる。

次に各構成部品の材質について述べる。ケーシング１及
び偏心ロータ３は、たとえば鉄にテフロンコーティング
したもの、あるいは鉄にモリブデン、アルミナ等をプラ
ズマ溶射したもの、あるいは炭素繊維、ＳｉＣ、Ｓｉ_３
Ｎ_４ウィスカー等を混合したアルミニウム複合材料（Ｆ
ＲＭ）など、玉軸受１５と同等の熱膨張係数を持つ材料
からなる。ベーン４は、樹脂含浸の焼結カーボン、側板
５は金属含浸の焼結カーボンあるいは鉄にモリブデン、
アルミナ等をプラズマ溶射したものから成る。

次に、本実施例の作動について説明する。

原動機（図示せず）により駆動される主軸２の回転に伴
い偏心軸１４は主軸２の周囲を偏心回転する。この時、
偏心ロータは、玉軸受１５を介して偏心軸１４に対し回
転自在に支承されているため、ケーシング１内部で第２
図中矢印Ｒ方向に回転揺動運動を行う。この時、ベーン
４は圧縮スプリング１２の付勢力により、偏心ロータ３
の外周部に当接し、偏心ロータ３の回転揺動運動に伴い
ベーン室１１内を往復動を行う。これにより、吸入室９
ａ及び吐出室１０ａは拡大、縮小を繰り返し、ポンプ作
用を行う。すなわち、主軸２の回転に伴い、吸入室９ａ
が最大となるまではブレーキブースタの真空タンク（図
示せず）内の空気を吸入口９を通じて吸入室９ａに吸入
する。その後、吸入させた空気は吐出室１０ａの縮小に
より吐出口１０を通り大気に放出される。

ここで、ベーン室１１に開口している吐出口１０は、前
記ベーン４の往復動に従い、吐出口１０の開口部面積は
第４図に示すごとく主軸２の回転角度に対応して変化す
る。すなわち、第４図に示すごとく、回転角度０゜近傍
（ロータ３が第２図中最下位位置）では吐出室１０ａの
体積変化率が最大（吐出流量の最大時）であり、吐出口
１０の開口率は１００％となる。その後、開口率は徐々
に減少し、回転角度１８０゜近傍（ロータ３が第２図中
最上位位置）では吐出口１０の開口率はほぼ０となる。
この吐出工程終了時における吐出口１０の開口面積の減
少は第４図に示すごとく吐出室１０ａの体積変化率の変
化即ち、吐出流量の変化に応じたものであり、該開口面
積の減少が吐出に際して排気抵抗となることはない。

そして、ロータ３が更に回転し、次の吐出工程が開始
し、スプリング１２の付勢力およびベーン室１１内の吐
出圧の両作用により、ロータ３の回転に伴ってベーン４
が下がり始める。このベーン４の降下によりベーン室１
１に開口する吐出口１０の開口面積は第４図に示すごと
く徐々に増大を始める。即ち、吐出口１０と吐出室１０
ａの連通口の面積は徐々に広がることとなり、吐出口１
０から吐出室１０ａへの圧力差に応じた逆流は徐々に変
化し、瞬間的な逆流発生が防止される。従って、チェッ
クバルブ８の応答遅れが生じたとしても、大気が吐出口
１０から吸入室９ａ内に逆流することはない。また、騒
音、駆動トルクも第５図の様に低減している。

以上説明した本実施例を用いれば、偏心ロータ３の最上
位位置に存在するベーン４に吐出通路４１を設けた構成
としているため、従来のごとく偏心ロータ３′の最上位
位置手前におけるケーシング１′の内周面に吐出口１
０′を設けたポンプに比し、吐出室１０ａの体積が最大
限縮小するまで上記吐出通路４１を経て流体を吐出でき
るので、体積効率を向上させることができる。

また、本実施例は吐出室１０ａとベーン４の上部のベー
ン室１１を導通させ、圧力導入を行っているため、吐出
圧に応じた押付け力をベーン４に与えることができるの
で、スプリング１２を大型化して該スプリング１２自体
の付勢力を強める必要がなく、該スプリング１２の体格
を小さくすることが可能となる。

本実施例ではベーン４に吐出通路４１を設けたが、第６
図に示すごとくベーン室１１の壁部つまりケーシング１
の内周に溝を設けて、該壁部とベーン４の上下端部との
間に吐出通路１０１を設けてもよく、あるいはケーシン
グ１、ベーン４の両側に吐出通路１０１、４１を設けて
も同様の効果を得ることができる。

また、本発明ではベーン室１１からケーシング１を通し
て吐出口１０を貫通させたが、第７図に示すごとくケー
シング１の両側あるいは片側の側板５ａ、５ｂに吐出口
１０を設けても同様の効果を得ることができる。また、
吐出口１０の形状も開口面積の増加初期におけるその増
加変化が徐々に行われる形状であれば、略円形に限らな
い。

また、チェックバルブは傘形としたが、ポペットあるい
はリードバルブとしても良い。

ケーシング１、側板５、フロントハウジング６及びリヤ
ハウジング７は一体固定としたが、各々べつに固定して
も差しつかえない。

駆動源は原動機としたが、プーリ等の回転伝達手段によ
り駆動しても良い。

偏心ロータ３は玉軸受１５を介して偏心軸１４に支承し
たが、ニードル軸受あるいは自己潤滑性のあるブッシュ
等を介して支承しても良い。

（発明の効果） 本発明によれば吐出室内の流体を外部へ吐出する吐出口
が、ベーンとその吐出通路との関係において、ベーン室
内に所定形状にて開口するものの、吐出通路に対して重
合しない（重ならない）位置に開口するように設定し、
かつその吐出口の開口面積を、ベーンの往復動に応じて
該ベーンの上端壁部によって増減する構成であるから、
吐出通路を介しての吐出口と吐出室との急激な連通が抑
制されることになり、そのため吐出室内への逆流は少し
ずつとなって瞬間的な逆流が防止される。

従って、逆流に基づく騒音およびベーンの駆動トルクが
低減される。

また、上記吐出通路は、ベーンの上下端部間とベーン室
の壁部との間に形成されているため、ベーン室に対して
は常時開口した態様となり、多少の逆流によって吐出室
内に取り残された流体が存在してもその吐出通路を通し
てベーン室内に流入させることができ、該ベーン室をダ
ンパとして利用でき、吐出室内での圧力上昇を抑制する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の縦断面図、第２図は第１図のII−
II断面図、第３図はベーンの斜視図、第４図は作動を示
すに供する図、第５図は実施例の効果を示す図、第６図
は他の実施例を示す部分斜視図、第７図は他の実施例を
示す縦断面図、第８図は従来例を示す横断面図。 ３……ロータ，４……ベーン，９……吸入口，９ａ……
吸入室，１０……吐出口，１０ａ……吐出室，１１……
ベーン室，４１……吐出通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 義之 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 実公 昭26−7164（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状内周面を有するシリンダと、 前記シリンダの内周面に沿って転動するよう前記シリン
   ダの軸心に対して所定の偏心量をもって前記シリンダ内
   に配置されたロータと、 前記ロータの外周面に摺接し、かつ前記ロータの軸直角
   方向に往復動しながら前記シリンダと前記ロータとの間
   の空間を吸入室と吐出室とに区画、形成するベーンと、 前記シリンダに形成され前記ベーンを収納するベーン室
   と、 前記吸入室内に流体を吸入する吸入口と、 前記ベーンの上下端部間と前記ベーン室の壁部との間に
   形成され、かつ前記ベーン室と前記吐出室との間を連通
   して前記ベーン室内に前記吐出室内の流体を導く吐出通
   路と、 前記吐出室内の流体を外部へ吐出するよう、前記ベーン
   室内に所定形状にて前記吐出通路と重合しない位置にて
   開口し、前記ベーンの往復動に応じて前記ベーンの上端
   壁部によってその開口面積が増減されるとともに、該開
   口面積の増加初期におけるその増加変化が徐々に行われ
   る吐出口と、を備えることを特徴とするローリングピス
   トン式回転機械。