JPH08159069A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】吐出口からポンプ内へのオイルの逆流を低減可
能な真空ポンプを提供する。 【構成】ベーン式の真空ポンプの吐出口５は車両用エン
ジンのギヤボックスなどのオイルが内部に滞留するオイ
ル収容空間Ｓに連通しているので、吐出口５を通じてこ
のオイル収容空間Ｓに連通する部分空間Ｐは連通初期に
おいてオイル収容空間Ｓからオイルを吸い込むが、吸い
込まれたオイルは連通終期における部分空間Ｐの容積縮
小にともなって吐出口５から再度オイル収容空間Ｓへ吐
出される。各ベーン４の前方側に近接してロータ２の外
周部に吐出ガス案内用の案内溝６が凹設される。案内溝
６は、吐出工程の最終段階において吐出口５と軸方向に
重なって吐出口５の入口開口近傍の空間を拡大し、吐出
口５へ流入するまでの吐出ガスの圧力損失（流体抵抗）
を低減するとともに、部分空間Ｐのオイルの排出を促進
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はベーン式の真空ポンプに
関する。

【０００２】

【従来技術】本出願人の出願になる特願平５−３１３７
００号公報及び特願平６−２８２８号公報は、車両用ブ
レーキ倍力装置の負圧発生用のベーン式真空ポンプを開
示している。このベーン式の真空ポンプは、円筒状の周
壁部及び一対の端壁部に囲まれたガス圧縮空間を有する
ケーシングと、ケーシングの内周面より径小な外周面を
有してケーシングの内周面に内接しつつ両端壁部に回転
自在に支持されるロータと、互いに所定角度離れてロー
タの外周面に軸方向に延設された複数の条溝内に個別に
収容されるとともに外端がケーシングの内周面に摺接し
てガス圧縮空間を複数の部分空間に区分する複数のベー
ンと、周壁部の内周面への前記ロータの外周面の近接に
より前記ロータの外周面及び前記周壁部の内周面の間の
間隔が消滅しつつある角度位置にてケーシングに貫設さ
れてガス圧縮空間を外部のオイル収容空間（すなわちギ
ヤボックスの内部空間）に連通する吐出口とを備えてい
る。

【０００３】これらの従来のベーン式真空ポンプは、そ
れを駆動するドライブギヤなどの各種ギヤとともにギヤ
ボックス内に収容され、上記ギヤを通じてエンジンによ
り駆動される。これらのギヤはオイルポンプにより圧送
されるオイルにより潤滑され、そのため、ギヤボックス
内には常にオイルが滞留している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たベーン式の真空ポンプは、その圧縮原理上、一つのベ
ーンが吐出口を通過して、次の部分空間が吐出口に連通
した初期には外部のオイル収容空間（すなわちギヤボッ
クスの内部空間）よりも負圧となって、ギヤボックスの
内部空間から真空ポンプ内部のこの部分空間へ空気やオ
イルが逆流する場合がある。そして、その後の吐出工程
の進行すなわち吐出口に連通する上記部分空間の体積減
少とともに、逆流した前記オイルは空気とともに再びギ
ヤボックス側へ吐出される。

【０００５】ここで、吐出中の部分空間に逆流したオイ
ルが多いと、吐出工程（吐出中の部分空間の容積減少工
程）の終期において、気液二相圧縮によるオイル圧縮が
生じてしまい、気液二相圧縮に伴う良く知られた問題す
なわち、動力、異音、振動の増加が生じる可能性が考え
られる。なお、吐出口の吐出側開口近傍にオイル逆流を
規制するカバー等を設けることも考えられるが、このカ
バー内にオイルが滞留した場合、問題は却って深刻化し
てしまう。その他、吐出口に逆止弁を設けることも考え
られるが、それによる構成及び圧力損失の増大が実用化
に際して重大な苦痛となる。

【０００６】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、構成及び圧力損失の増大を回避しつつ、吐出口か
らポンプ内へのオイルの逆流を低減可能な真空ポンプを
提供することを、その目的としている。また、上記した
逆流減少は、たとえ逆流ガスがオイルを随伴しない場合
でも、ポンプ動力を増大させる不具合を生じる。

【０００７】本発明の他の目的は、ポンプ動力の低減が
可能なベーン式の真空ポンプを提供することを、その目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
円筒状の周壁部及び一対の端壁部に囲まれたガス圧縮空
間を有するケーシングと、前記ケーシングの内周面より
径小な外周面を有して前記ケーシングの内周面に内接し
つつ前記両端壁部に回転自在に支持されるロータと、互
いに所定角度離れて前記ロータの外周面に軸方向に延設
された複数の条溝内に個別に収容されるとともに外端が
前記ケーシングの内周面に摺接して前記ガス圧縮空間を
複数の部分空間に区分する複数のベーンと、前記周壁部
の内周面への前記ロータの外周面の近接により前記ロー
タの外周面及び前記周壁部の内周面の間の間隔が消滅し
つつある角度位置にて前記ケーシングに貫設されて前記
ガス圧縮空間を外部のオイル収容空間に連通する吐出口
とを備える真空ポンプにおいて、前記吐出口の吐出方向
の流体抵抗は、前記吐出口の反吐出方向の流体抵抗より
小さいことを特徴とする真空ポンプである。

【０００９】本発明の第２の構成は、円筒状の周壁部及
び一対の端壁部に囲まれたガス圧縮空間を有するケーシ
ングと、前記ケーシングの内周面より径小な外周面を有
して前記ケーシングの内周面に内接しつつ前記両端壁部
に回転自在に支持されるロータと、互いに所定角度離れ
て前記ロータの外周面に軸方向に延設された複数の条溝
内に個別に収容されるとともに外端が前記ケーシングの
内周面に摺接して前記ガス圧縮空間を複数の部分空間に
区分する複数のベーンと、前記周壁部の内周面への前記
ロータの外周面の近接により前記ロータの外周面及び前
記周壁部の内周面の間の間隔が消滅しつつある角度位置
にて前記ケーシングに貫設されて前記ガス圧縮空間を外
部空間に連通する吐出口とを備える真空ポンプにおい
て、前記各ベーンの前方側に近接して前記ロータの外周
部に凹設されるとともに吐出工程の後半にて前記吐出口
と軸方向に重なって前記吐出口の入口開口近傍の空間を
拡大する吐出ガス案内用の案内溝を有することを特徴と
する真空ポンプである。

【００１０】本発明の第３の構成は、上記第２の構成に
おいて更に、前記外部空間が、オイルが貯溜するオイル
収容空間であることを特徴としている。本発明の第４の
構成は、上記第２又は第３の構成において更に、前記吐
出口の入口開口は、前記ロータの軸心を中心として前記
ロータの外径に略等しい円弧状に配設された径大な大円
弧状辺部を有することを特徴としている。なお、ここで
略等しいとは、大円弧状辺部の径がロータの外径の０．
９５〜１０５％の範囲となっているものとする。

【００１１】本発明の第５の構成は、上記第２又は第３
の構成において更に、前記吐出口の入口開口及び前記案
内溝の出口開口が、前記ロータの軸心を中心として円弧
状に配設された径小な小円弧状辺部をそれぞれを有し、
前記両小円弧状辺部は略一致して配設されることを特徴
としている。

【００１２】

【作用及び発明の効果】本発明のベーン式の真空ポンプ
の吐出口は、例えば車両用エンジンのギヤボックスなど
のオイルが内部に滞留するオイル収容空間に連通してい
るので、吐出口を通じてこのオイル収容空間に連通する
部分空間は連通初期においてオイル収容空間からオイル
を吸い込む可能性があり、吸い込まれたオイルは連通終
期における部分空間の容積縮小にともなって吐出口から
再度オイル収容空間へ吐出される。

【００１３】本発明の第１の構成では、吐出口の吐出方
向の流体抵抗は、吐出口の反吐出方向の流体抵抗より小
さくされる。このようにすれば、吐出口を通じてのオイ
ルの逆流が阻害され、かつ、吐出口を通じてのオイルの
排出は促進されるので、簡単な構成によりオイル圧縮を
低減することができる。本発明の第２の構成では、各ベ
ーンの前方側に近接して前記ロータの外周部に吐出ガス
案内用の案内溝が凹設される。この案内溝は、吐出工程
の後半好ましくはその最終段階において、吐出口と軸方
向に重なって吐出口の入口開口近傍の空間を拡大し、吐
出口へ流入するまでの吐出ガスの圧力損失（流体抵抗）
を低減する。

【００１４】このようにすれば、ベーンが吐出口を通過
した直後で部分空間が外部のオイル収容空間より負圧と
なる可能性がある吐出工程初期には吐出口の部分空間側
の吐出開口近傍の空間部分における流体抵抗は低下させ
ず、吐出中の部分空間の容積縮小により部分空間がオイ
ル収容空間より正圧となる吐出工程の後半好ましくはそ
の最終段階において、上記理由により吐出ガスの圧力損
失（流体抵抗）を低減して部分空間内のガス（及びオイ
ル）の吐出を促進するので、吐出工程の後半におけるオ
イル圧縮を抑止することができる。また、逆流が生じる
吐出工程の前半での流体抵抗が高いので逆流ガス量が少
なく、ガスを外部に吐出する吐出工程の後半部では流体
抵抗が小さいので、逆流ガス量の抑止によりポンプ動力
を低減することができる。

【００１５】本発明の第３の構成では、上記第２の構成
において更に、前記外部空間が、オイルが貯溜するオイ
ル収容空間であるので上記オイルの逆流抑止効果及び逆
流時の排出促進効果が一層向上する。本発明の第４の構
成では、上記第２又は第３の構成において更に、吐出口
の入口開口は、前記ロータの軸心を中心として前記ロー
タの外径に略等しい円弧状に配設された径大な大円弧状
辺部を有するので、ガス又はオイルの逆流をほとんど阻
止し、ポンプ動力を節減することができる。なお、吐出
口は、吐出工程の開始すなわち一つのベーンが吐出口を
通過した後、ロータが所定角度回動後（好ましくはその
後、吐出されるべきガスを保持する部分空間のガスが外
部空間の圧力に等しくなった時点）後、案内溝に重なる
ものとする。

【００１６】すなわち、上記重なりが生じない吐出工程
の前半では、外部空間からオイルやガスが吐出口を通じ
て部分空間内に逆流することが無いか又は非常に少なく
することができる。本発明の第５の構成では、上記第２
又は第３の構成において更に、吐出口の出口開口及び案
内溝の入口開口が、前記ロータの軸心を中心として円弧
状に配設された径小な小円弧状辺部をそれぞれを有し、
前記両小円弧状辺部は略一致して配設されるので、吐出
ガスの排出時の流体抵抗が小さくなる。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）本発明の真空ポンプの一実施例を図１〜図
３に基づいて説明する。図１はこの真空ポンプの吐出口
を含む軸方向断面図であり、図２は吐出工程初期のロー
タ回転位置を示すその径方向断面図であり、図３は吐出
工程終期のロータ回転位置を示すその径方向断面図であ
る。

【００１８】この真空ポンプは、車両用ブレーキ倍力装
置の負圧発生用のベーン式真空ポンプであって、内周面
が円筒面となっている有底円筒形状の筒部１１と、筒部
１１の開口端に固定されて筒部１１の開口を閉鎖する蓋
部１２とからなり、内部にガス圧縮空間を有するケーシ
ング１を有している。筒部１１の底部には、円筒状のボ
ス部１１ａが突設されており、ボス部１１ａは、ギヤボ
ックス１２の壁部１２ａの取り付け孔１２ｂに嵌合され
てボルト（図示せず）により固定され、ボス部１２ａの
先端部はギヤボックス１２内部のギヤ室（本発明でいう
オイル収容空間）Ｓ内に突入している。蓋部１２には、
ケーシング１内のガス圧縮空間に潤滑オイルを導く給油
口１５が設けられるとともに、ブレーキ倍力装置に負圧
を供給する真空タンク（図示しない）と上記ガス圧縮空
間とを連通する吸入口１６を有する吸入筒部１６ａが取
り付けられ、吸入口１６にはチェックバルブ１７が内設
されている。

【００１９】ケーシング１の上記ガス圧縮空間内には、
ケーシング１の内周面より径小なロータ２が収容されて
おり、その外周面はケーシング１の内周面に内接してい
る。ロータ２は回転軸３にスプライン嵌着されており、
その両端部は軸受け３１、３２を介して筒部１１の底板
部及び蓋部１２に回転自在に支承されている。ボス部１
１ａの中央孔に回転自在に嵌入されてギヤ室Ｓ内に達し
た回転軸３の一端部にはドライブギヤ１１ｂが固定され
ており、ドライブギヤ１１ｂはギヤ室Ｓ内に収容された
不図示のアイドルギヤおよびタイミングギヤを介してエ
ンジン（図示せず）のクランク軸より駆動される構成と
なっている。

【００２０】ロータ２の外周面には図２に示すように互
いに１２０度隔てて軸方向及び求心方向に条溝２０が凹
設されている。条溝２０には、それぞれ板状のベーン４
が径方向変位自在に収容されており、ベーン４の外端は
回転時の遠心力によりケーシング１の内周面に摺接して
ガス圧縮空間を複数の部分空間Ｐに区分している。各部
分空間Ｐの容積は、ロータ２がケーシング１の内周面の
軸心に対して偏心した位置で回転することから、ロータ
２の回転に伴って連続的に変化しつつ回動する。すなわ
ち、各部分空間Ｐの容積は吸入口１６と連通する角度位
置にて拡大し、後述する吐出口５と連通する位置にて縮
小する。

【００２１】ボス部１１ａには、ケーシング１内のガス
圧縮空間と外部のギヤ室（本発明でいうオイル収容空
間）Ｓとを連通する吐出口５が貫設されている。吐出口
５は、ボス部１１ａの外周部に沿って一定の幅で円弧状
に設けられている。更に詳しく説明すると、図２におい
てロータ２は時計方向に回転するようになっており、吐
出口５は、筒部１１の内周面とロータ２の外周面とが接
する部位よりも回転方向手前側、すなわち、ロータ２の
外周面及び筒部１１の内周面の間の間隔が消滅しつつあ
る角度位置にて軸方向に貫設されている。

【００２２】上記説明からわかるように、ロータ２の回
転により、空気は吸入口１６を通じて拡大する部分空間
Ｐに吸引される一方、吐出口５に連通する部分空間Ｐは
縮小して内部の空気を吐出口５を通じてギヤボックス１
２内のギヤ室Ｓに吐出される。また上述したように、吐
出口５との連通初期ではギヤ室Ｓから吐出口５を通じて
部分空間Ｐへの空気やオイルの逆流が生じる。

【００２３】以下、本実施例の特徴部分を説明する。こ
の実施例では、図２に示すように各ベーン４の前方側に
近接してロータ２の吐出口側の端壁部の外周部（端壁部
の肩部）に案内溝６が凹設されている。案内溝６は、図
２に示すように吐出工程の前半では何ら吐出口５の入口
開口と干渉することは無いが、図３に示すように吐出工
程の後半特にその終期には吐出口５と軸方向に重なって
吐出口５の入口開口近傍の空間を実質的に拡大し、吐出
空気が吐出口５に流入する際の流体損失を大幅に低減す
る。すなわち、この案内溝６が無い吐出工程前半（図
２）において、上記したオイルの逆流は、ロータ２の外
周面及び筒部１１の内周面の間の狭い間隔（隙間）を通
じて吐出中の部分空間Ｐに導入されざるを得ないので、
吐出口５の入口開口までの流体抵抗が増大する分だけオ
イル及び空気の逆流を有効に抑止することができる。一
方、吐出工程の終期には吐出中の部分空間Ｐは正圧とな
り吐出口５から吐出口されるが、吐出口５と案内溝６と
の重なりにより吐出空気が円滑に吐出口５に導かれるの
で、その流体抵抗は上記逆流時に比べて格段に低減され
る。

【００２４】このようにすれば、空気の吐出を阻害する
ことなく、空気及びオイルの逆流を阻止することができ
るという優れた作用効果を奏することができる。また、
吐出工程の前半にて吐出中の部分空間Ｐに逆流したオイ
ルも、吐出工程の終期にて再度吐出口に流入し易くなっ
ているため、オイル圧縮（気液二相圧縮）が生じにくい
という効果も奏することができる。

【００２５】なお、本実施例は、吐出口５が、ギヤ室
（オイル収容空間）Ｓ以外の任意の空間に連通する場合
にも、上記した空気の逆流抑止による圧縮動力の節減と
いう効果を奏することができる。実施例１の案内溝の各
種形状を図４（ｂ）〜（ｈ）に示し、それらとの比較の
ために、案内溝６を有しない従来のロータ２を図４
（ａ）に示す。当然、各図の図中、上側が吐出口側であ
る。

【００２６】（実施例２）本発明の真空ポンプの他の実
施例を図５を参照して説明する。この実施例において、
吐出口５以外の構成は実施例１と同じであるので説明は
省略される。この実施例の吐出口５は、ケーシング１の
部分空間Ｐ側の入口開口Ａ１は大面積とされ、ギヤ室Ｓ
側の出口開口Ａ２は小面積とされ、吐出口５の内部は入
口開口から出口開口へ向けてテーパ状に形成されてい
る。このようにすれば、通常の吐出方向においては、吐
出口５はガス流体（圧縮性流体）に対するノズルとなっ
てそれほど流体抵抗（圧力損失）は大きくならない。し
かし、上記逆流時には、吐出口５はガス流体（圧縮性流
体）に対するディフューザとなってその流体抵抗（圧力
損失）は格段に増大する。このましくは図５における先
細角Θは１０度以上、更に好ましくは２０度以上とされ
る。

【００２７】（実施例３）本発明の真空ポンプの他の実
施例を図６を参照して説明する。この実施例は、等径の
吐出口５に先細テーパ孔５０を有する筒状のカラー５１
を嵌入して実施例１と同じ作用効果を奏するものであ
る。このようにすれば、吐出口５の作製が容易となる。

【００２８】図７（ａ）〜（ｄ）は、図６のカラーカラ
ー５１の変形例を示すもので、（ａ）は段差形状、
（ｂ）は鋸歯状断面形状、（ｃ）は外付け構造、（ｄ）
は三角断面形状のカラー５１を用いるものである。これ
らの形状のカラー５１を用いても図６のカラー５１と同
じく、実施例２と同じ効果を奏することは明白である。
以上の構成により、オイルが逆流する時よりも逆流した
オイルを排出する時の吐出口１３の流体抵抗を小さくで
き、内部の圧力上昇を押さえることができる。

【００２９】（実施例４）本発明の真空ポンプの他の実
施例を図８及び図９を参照して説明する。この実施例
は、実施例１における吐出口５の入口開口５ａ及び案内
溝６の出口開口６ａの形状を工夫したものであって、吐
出口５の入口開口５ａは、ロータ２の軸心を中心として
ロータ２の外径に等しい円弧状に配設された径大な大円
弧状辺部５ａを有する。また、吐出口５の入口開口５ａ
及び案内溝６の出口開口６ａが、ロータ２の軸心を中心
として円弧状に配設された径小な小円弧状辺部５ｃ，６
ｃをを有し、両小円弧状辺部は５ｃ，６ｃは等径であ
る。すなわち、本実施例では、吐出口５の入口開口５ａ
が、ケーシング１の内周面に沿ってでは無く、ロータ２
の外周面からその径方向内側に形成されているので、吐
出工程の前半においてガス又はオイルの逆流はほとんど
阻止され、ポンプ動力も節減される。そして、吐出口５
は、吐出工程の開始すなわち一つのベーン４が吐出口５
を通過した後、ロータ２が所定角度回動後（好ましくは
その後、吐出されるべきガスを保持する部分空間Ｐのガ
スがオイル収容空間Ｓの圧力に等しくなった時点）後、
案内溝６に重なるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の真空ポンプの吐出口を含む軸方向断
面図である。

【図２】図１の真空ポンプの吐出工程初期のロータ回転
位置を示す径方向断面図である。

【図３】図１の真空ポンプの吐出工程終期のロータ回転
位置を示す径方向断面図である。

【図４】実施例１のロータ２の各種変形例及び従来のロ
ータ２を示す斜視図であり、（ａ）は従来のロータ２の
斜視図であり、（ｂ）〜（ｈ）はそれぞれ異なる案内溝
６を有する本実施例のロータ２の斜視図である。

【図５】実施例２の真空ポンプの吐出口を含む軸方向断
面図及びその吐出口５近傍の拡大断面図である。

【図６】実施例３の真空ポンプの吐出口を含む軸方向断
面図及びその吐出口５近傍の拡大断面図である。

【図７】実施例３のカラー５１の各種変形例を示す斜視
図である。

【図８】実施例４の真空ポンプの吐出口近傍の径方向拡
大断面図である。

【図９】実施例４の真空ポンプの吐出口近傍の軸方向拡
大断面図である。

【符号の説明】

１はケーシング、２はロータ、４はベーン、５は吐出
口、６は案内溝、２０は条溝、Ｐは部分空間、Ｓはギヤ
室（オイル収容空間）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状の周壁部及び一対の端壁部に囲まれ
   たガス圧縮空間を有するケーシングと、前記ケーシング
   の内周面より径小な外周面を有して前記ケーシングの内
   周面に内接しつつ前記両端壁部に回転自在に支持される
   ロータと、互いに所定角度離れて前記ロータの外周面に
   軸方向に延設された複数の条溝内に個別に収容されると
   ともに外端が前記ケーシングの内周面に摺接して前記ガ
   ス圧縮空間を複数の部分空間に区分する複数のベーン
   と、前記周壁部の内周面への前記ロータの外周面の近接
   により前記ロータの外周面及び前記周壁部の内周面の間
   の間隔が消滅しつつある角度位置にて前記ケーシングに
   貫設されて前記ガス圧縮空間を外部のオイル収容空間に
   連通する吐出口とを備える真空ポンプにおいて、 前記吐出口の吐出方向の流体抵抗は、前記吐出口の反吐
   出方向の流体抵抗より小さいことを特徴とする真空ポン
   プ。
2. 【請求項２】円筒状の周壁部及び一対の端壁部に囲まれ
   たガス圧縮空間を有するケーシングと、前記ケーシング
   の内周面より径小な外周面を有して前記ケーシングの内
   周面に内接しつつ前記両端壁部に回転自在に支持される
   ロータと、互いに所定角度離れて前記ロータの外周面に
   軸方向に延設された複数の条溝内に個別に収容されると
   ともに外端が前記ケーシングの内周面に摺接して前記ガ
   ス圧縮空間を複数の部分空間に区分する複数のベーン
   と、前記周壁部の内周面への前記ロータの外周面の近接
   により前記ロータの外周面及び前記周壁部の内周面の間
   の間隔が消滅しつつある角度位置にて前記ケーシングに
   貫設されて前記ガス圧縮空間を外部空間に連通する吐出
   口とを備える真空ポンプにおいて、 前記各ベーンの前方側に近接して前記ロータの外周部に
   凹設されるとともに吐出工程の後半にて前記吐出口と軸
   方向に重なって前記吐出口の入口開口近傍の空間を拡大
   する吐出ガス案内用の案内溝を有することを特徴とする
   真空ポンプ。
3. 【請求項３】前記外部空間は、オイルが貯溜するオイル
   収容空間である請求項２記載の真空ポンプ。
4. 【請求項４】前記吐出口の入口開口は、前記ロータの軸
   心を中心として前記ロータの外径に略等しい円弧状に配
   設された径大な大円弧状辺部を有する請求項２又は３記
   載の真空ポンプ。
5. 【請求項５】前記吐出口の入口開口及び前記案内溝の出
   口開口は、前記ロータの軸心を中心として円弧状に配設
   された径小な小円弧状辺部をそれぞれを有し、前記両小
   円弧状辺部は略一致して配設される請求項２又は３記載
   の真空ポンプ。