JPH06317280A - バキュームポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン直付けタイプのバキュームポンプの
必要性能を確保した上でコンパクト化、或いはこれに加
えてシャフトシールの長寿命化を図る。 【構成】 可動ベーン１４付きのロータ１２は、ポンプ
シャフトＳに支持されてシリンダカムリング１６にそっ
て回転することで真空を発生させる。ポンプシャフトＳ
は、駆動源（エンジンのクランクシャフト或いはカムシ
ャフト）側に連結される入力軸１とロータ１２側の出力
軸２とで構成され、この入力軸１，出力軸２がバキュー
ムポンプケースＣの密閉空間部２０に設けた増速機構
（遊星歯車機構）２２を介して接続され、低速側となる
入力軸１側にシャフトシール１８が設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバキュームポンプ、特に
エンジンを駆動源とする車両用として好適なバキューム
ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車のブレーキ倍力装置の負
圧源としてバキュームポンプが用いられている。この種
のバキュームポンプは、一般に特開昭６１−１４５３９
０号公報に開示されるようにオルタネータの端部に設け
て、オルタネータから動力を得ているが、近年、エンジ
ンに直付けしてエンジン側から直接動力を得る方式のも
のが提案されている。例えば、特開昭６３−１０５２９
５号公報に開示されるバキュームポンプは、エンジンに
直付けし、エンジンのクランクシャフトとポンプシャフ
トとを平行に配置して、これらのシャフトをギヤ機構な
どを介して接続している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】エンジン直付けタイプ
のバキュームポンプを使用する場合、エンジンからの駆
動源を利用し必要性能に見合ったポンプ容量を確保しな
ければならず、新たな取付けスペースが必要となる。特
に、エンジン回転数の１／２で回転するカムシャフトを
駆動源とする場合等は、従来のオルタネータ一体型バキ
ュームポンプの２倍程度のポンプ容量、つまり２倍程度
の取付けスペースが必要となる。

【０００４】したがって、必要性能を確保した上で従来
以上にコンパクト化が要求される。

【０００５】しかし、エンジンに直付けでバキュームポ
ンプを駆動するためには、従来は、エンジンのクランク
シャフト或いはカムシャフトからプーリやギアなど、バ
キュームポンプの外部に設けられた変速機構を介して動
力を得るのが一般的だが、前記クランクシャフトやカム
シャフトに平行な位置にバキュームポンプのシャフトを
設置しなければならず、大きな取付けスペースを必要と
するにもかかわらず、実際にはスペースの制約があり、
その結果、増速比も制約されるため、現在のエンジン直
付けタイプでは、取付けスペース上の問題からポンプ容
量を大きくすることは、難しいのが現実である。

【０００６】また、従来のこの種バキュームポンプは、
いずれもバキュームポンプ外部のギヤ機構或いはプーリ
でポンプシャフトを増速しているが、バキュームポンプ
の内外を遮断するために必要なシャフト部のシール（シ
ャフトシール）は、増速されたシャフトに摺接するので
シャフトシールの寿命低下につながる。

【０００７】なお、バキュームポンプ分野外において
は、例えば実開平１−１３４７９２号公報に開示される
多段圧縮機のように、駆動源から増速装置を介して各段
の圧縮機を駆動する機構を利用したものもあるが、この
技術は、多段であるが故に必然的に駆動源側の駆動軸と
各段の圧縮機のロータ軸とを圧縮機ケース内で増速装置
を介して連結する構造を採用しているが、バキュームポ
ンプとは異なる分野の技術しかも多段という大きな容量
確保を前提としていることから、当然ながら上記の車両
用のバキュームポンプの課題（バキュームポンプの性能
向上と車両搭載上のコンパクト化）に応えることができ
ない。

【０００８】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、エンジン直付けタイプのバキュームポンプの必要
性能を確保した上でコンパクト化、或いはコンパクト化
に加えてシャフトシールの長寿命化を図ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ロータが回転することで真空を発生させる
バキュームポンプにおいて、駆動源側に連結される入力
軸と前記ロータ側の出力軸とでポンプシャフトを構成
し、且つバキュームポンプケースの密閉空間部に増速機
構を設け、この増速機構を介して前記入力軸と出力軸と
を接続して成る。

【００１０】

【作用】上記の様な構成にすることで、バキュームポン
プ入力軸の回転数は、エンジンのクランクシャフトから
動力を得る場合には、エンジン回転数と同程度、エンジ
ンカムシャフトから動力を得る場合には、エンジン回転
数の１／２になる。即ち、増速前の回転数で回転する前
記バキュームポンプ入力軸（低速シャフト）側にシャフ
トシール部を設けると、シャフトシール部の摺動特性で
あるＰＶ値は、回転数比で改善される（なお、従来シャ
フトシール部が形成されていたバキュームポンプ入力軸
回転数は、バキュームポンプの外部に設けられた変速機
構を介して増速されていたため、エンジン回転数以上で
あった）。一方、バキュームポンプのロータ軸（出力
軸）は、バキュームポンプケース内の増速機構により増
速されて回転するため、ポンプ容量を小さく出来る。し
たがって、バキュームポンプのコンパクト化を図りつつ
実質的な必要性能を得ることができる。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例に係る可動ベーン
型のバキュームポンプの縦断面図、図２はその潤滑油経
路を示す説明図である。

【００１３】図１において、バキュームポンプケースＣ
は、ケース要素３、シリンダカムリング１６付きサイド
プレート４、サイドプレート１３をボルト締めにより結
合することで構成され、ポンプシャフトＳは、エンジン
の駆動力によって回転する軸（この軸は図示されない
が、駆動源となる軸で、例えばカムシャフト或いはクラ
ンクシャフトである）に継手を介して連結される入力軸
１と、可動ベーン付きロータ１２側の回転軸（出力軸）
２とで構成される。

【００１４】入力軸１は、一端が大気にあって駆動源側
と連結され、他端がケース要素３に設けた軸受５に支持
されてバキュームポンプケースＣ内の密閉空間部２０に
導入される。密閉空間部２０は、ケース要素３，サイド
プレート４とによって囲まれた空間により形成され、ま
た入力軸１とケース要素３との間に設けたシャフトシー
ル１８によりシール性が保たれている。シャフトシール
１８は、ケース要素３に固定され、シャフトシール１８
の内周面に入力軸１が回転自在に接触している。

【００１５】一方、出力軸２はバキュームポンプケース
内に内装され、サイドプレート４の軸受６とサイドプレ
ート１３の軸受２１によって支持され、その一端が密閉
空間部２０に位置する。この入力軸１と出力軸２は同一
軸線上に配置されて、密閉空間部２０に設けた増速機構
（ここでは、遊星歯車機構）２２を介して連結される。
ケース要素３は増速機構２２を収納するケースとして機
能する。

【００１６】エンジンのクランクシャフト或いはカムシ
ャフトの駆動トルクは、入力軸１及び増速機構２２を介
して出力軸２に伝達され、且つ増速機構２２により出力
軸２の回転が入力軸１よりも高速で回転する。増速機構
２２の詳細は後述する。

【００１７】軸受５，６，２１は、入力軸１と出力軸２
のそれぞれのラジアル荷重を支持し、また、それぞれの
軸受間の同軸精度を維持するために、ケース要素３とサ
イドプレート４とが同軸精度を確保した印篭部７を介し
て嵌合されている。

【００１８】本実施例の増速機構２２について図１及び
図４（ａ）により説明する。本実施例は、増速機構２２
に遊星歯車機構を用いている。ここで、入力軸１にプラ
ネット軸８を３軸設け、各プラネット軸８に、プラネッ
トギア９が嵌合される。プラネットギア９と噛み合うイ
ンターナルギア１０は、ケース要素３に回り止め可能に
固定されているが、組立性から考えてサイドプレート４
に回り止め可能に固定されても良く重要なことは、イン
ターナルギア１０は、回転しないことである。

【００１９】一方、出力軸２には、プラネットギア９と
噛み合うサンギア１１が形成されており、前記インター
ナルギア１０とサンギア１１の歯車の歯数比で入力軸１
に対する出力軸２の増速比が決まる構造になっている。
本実施例では、増速比が３〜８程度にしている。

【００２０】このようにして回転する出力軸２には、ロ
ータ１２が圧入等で軸方向に固定されており、出力軸２
に作用する軸方向のスラスト荷重は、ロータ１２とサイ
ドプレート１３、サイドプレート４で支持する構造にな
っている。

【００２１】ロータ１２は、シリンダカムリング１６に
対して偏心した位置で回転する可動ベーン付きのロータ
で、ロータ１２にベーン１４が回転しながらロータの径
方向に往復動出来るようにベーン溝１５が配設され、ロ
ータ１２が回転すると遠心力の作用によりベーン１４が
ベーン溝１５から飛び出し、シリンダカムリング１６に
接触しシリンダカムリング曲線に従って回転する。

【００２２】バキュームポンプ室は、シリンダカムリン
グ１６に接触できる各々のベーン１４，シリンダカムリ
ング１６と一体で構成されているサイドプレート４，ロ
ータ１２，サイドプレート１３，更にシリンダカムリン
グ１６により形成される。

【００２３】なお、本実施例では、サイドプレート４が
シリンダカムリング１６と一体構造になっているが、こ
れに代えて、もう一つのサイドプレート１３とシリンダ
カムリング１６を一体構造にしてサイドプレート４を別
体構造にしたり、サイドプレート４、シリンダカムリン
グ１６、サイドプレート１３の各々を別体構造にしても
よい。

【００２４】この様にして形成されるバキュームポンプ
室の体積が、出力軸２の回転によって変化するように、
ロータ１２は、シリンダカムリング１６に対し偏心させ
た位置関係にしてあり、この偏心量とロータ１２の長さ
によってポンプの容量は変わるが、シリンダカムリング
１６に接触しながら回転するベーン１４のストローク変
化が、実質的に正弦波で変化する様にシリンダカムリン
グ１６の曲線を形成させている。

【００２５】次に本実施例の各摺動部の潤滑について図
２により説明する。バキュームポンプケースＣには、ロ
ータ１２の摺動部、軸受部２１，６，５、増速機構２２
を外部の潤滑油供給源（エンジン）より導入した同一潤
滑油で潤滑する潤滑経路が設けてある。具体的には、エ
ンジン各部を循環した油が、サイドプレート１３に設け
た通路１９より導入されて出力軸２側の軸受２１から、
ロータ１２サイドのフロント，リア両側に導きポンプ室
の摺動部を潤滑すると共にシールも兼ねるようにし、ま
た導入された潤滑油がベーン背圧通路１７を経由して、
サイドプレート４に設けた軸受６と出力軸２との隙間を
通り増速機構２２にも導かれて、その遊星ギア駆動部の
潤滑にも利用され、さらに軸受５と入力軸１との間に供
給される。更に増速機構２２室（密閉空間２０）に連続
的に導入するために、サイドプレート４に、増速機構室
とポンプ室の低圧室側とを連通する通路Ａを設けること
により増速機構室の潤滑油は循環する。

【００２６】その結果、ギア部及びプラネット軸受部に
グリス等新たに潤滑剤を添付する必要がなく効果的に潤
滑が可能になる。

【００２７】こうしてポンプ室に導入された潤滑油は、
吐き出し空気と共にポンプ外に排出され、エンジン内に
戻される構成となっている。

【００２８】本実施例によれば、次のような効果を奏す
る。

【００２９】図３を用いて本実施例の効果を従来例と比
較して説明する。本実施例のように、増速前の回転数で
回転するバキュームポンプ入力軸１側にシャフトシール
部１８を設けることで、シャフトシール部の摺動特性で
あるＰＶ値は、回転数比で改善される（従来のシャフト
シール部が形成されていたバキュームポンプ入力軸回転
数は、バキュームポンプの外部に設けられた変速機構を
介して増速されていたため、エンジン回転数以上であっ
た）。

【００３０】加えて、増速される側の出力軸２をポンプ
機構の駆動源にするため、ポンプ容量を小さく出来る。
したがって、増速機構部の大きさを考慮してもバキュー
ムポンプとしては、コンパクトな大きさで実質的な必要
性能を得ることができる。例えば、図３に示すよう、容
量を従来例の１／２、入力軸側の回転数を従来例の１／
２にすると、従来例と同等の必要性能得るには、増速比
を４にする必要がある。上記数値にて比較する場合、容
量は従来例の１／２となるため、バキュームポンプをエ
ンジン直付けとした場合の取付けスペースも小さくな
る。更に、入力軸側の回転数が従来例の１／２になるた
め、シャフトシール部のＰＶ値も１／２に低下し、シャ
フトシール部の信頼性も向上する。

【００３１】また、増速機構のギア部及びプラネット軸
受部にグリス等新たに潤滑剤を添付する必要がなく効果
的な潤滑が可能になる。

【００３２】なお、増速機構２２を構成する遊星歯車機
構の態様については、上記実施例に代えて次のようにす
ることもできる。

【００３３】すなわち、図４（ｂ）に示すように、入力
軸１側にインターナルギア１０を固定し、ケース要素３
に３本のプラネット軸８を固定配置し、各プラネット軸
８にそれぞれプラネットギア９を回転可能に嵌合し、こ
のプラネットギア９を出力軸２側に固定されたサンギア
１１と噛み合わせても上記実施例同様の効果を得ること
ができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、バキュー
ムポンプに増速機構を設けることで、エンジン直付けタ
イプのバキュームポンプの必要性能を確保した上でコン
パクト化を図り、さらに入力軸側にシャフトシールを設
けた場合にはシャフトシールの長寿命化も図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す可動ベーン型バキュー
ムポンプの縦断面図

【図２】上記実施例のバキュームポンプの潤滑部構造を
示す説明図

【図３】本発明の効果を説明するシャフトシール部のＰ
Ｖ値、及びポンプ機構部回転数と必要性能の関係図

【図４】上記実施例に用いる増速機構の各例を示す説明
図

【符号の説明】

１…入力軸、２…出力軸、３…ケース要素、８…プラネ
ット軸、９…プラネットギア、１０…インターナルギ
ア、１１…サンギア、１２…ロータ、１４…ベーン、１
６…シリンダカムリング、１８…シャフトシール、２０
…密閉空間部、２２…増速機構（遊星歯車機構）、Ｃ…
バキュームポンプケース、Ｓ…ポンプシャフト

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータが回転することで真空を発生させ
   るバキュームポンプにおいて、駆動源側に連結される入
   力軸と前記ロータ側の出力軸とでポンプシャフトを構成
   し、且つバキュームポンプケースの密閉空間部に増速機
   構を設け、この増速機構を介して前記入力軸と出力軸と
   を接続して成ることを特徴とするバキュームポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記増速機構は遊星
   歯車機構より成り、この遊星歯車機構を介して前記入力
   軸と前記出力軸とが同一軸線上に配置されて接続して成
   ることを特徴とするバキュームポンプ。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、前記入
   力軸は車両用エンジンのクランクシャフト或いはカムシ
   ャフトに連結されていることを特徴とするバキュームポ
   ンプ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
   において、前記ロータがシリンダカムリングに対して偏
   心した位置で回転する可動ベーン付きのロータであるこ
   とを特徴とするバキュームポンプ。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
   において、前記入力軸と前記バキュームポンプケースの
   間に該バキュームポンプケース内外を密閉するためのシ
   ャフトシールが設けてあることを特徴とするバキューム
   ポンプ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
   において、前記バキュームポンプケースには、該ポンプ
   ケース外部の潤滑油供給源からの潤滑油を前記ロータの
   摺動部、軸受部、前記増速機構に潤滑供給する潤滑経路
   が設けてあることを特徴とするバキュームポンプ。