JP5969205B2 - 負圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、負圧ポンプ、例えば車両に備えられる負圧ブースタの負圧室内を負圧にする負圧ポンプに関する。

負圧ポンプの一種として、ベーン付きロータにより負圧を発生させる真空ポンプが提案されている（例えば、特許文献１（第１図）参照。）。

この特許文献１の技術を図面に基づいて以下に説明する。
図１９は従来の真空ポンプ２００の断面図であり、ベーン２０１を回転させると、吸気口２０２から空気がハウジング２０３に吸入され、ベーン２０１で加圧された空気が吐出口２０４を介して消音室２０５に吐出される。消音室２０５は十分な大きさの空間を有し、この大きな空間へ吐出口２０４から圧縮空気が放出され膨張する。空気は急に膨張することで音響エネルギーを消耗する。消音された空気は消音パイプ２０６を介して排出される。

消音室２０５が設けられる消音器２０７は、ガスケット２０８を介してハウジング２０３に接続され、ボルトで固定される。
消音室２０５は、ハウジング２０３と同等の幅とされ、十分に大型である。そのため、真空ポンプ２００は大型になる。
近年、車載部品の小型、軽量化が求められる中、消音室又は消音機能を備える真空ポンプであっても小型化が求められる。

実開昭５９−１３６８５号公報

本発明は、消音室又は消音機能を備える真空ポンプであっても小型化が可能なポンプ構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、基盤としてのボディ部と、このボディ部の一方の側面に取付けられるポンプ部と、このポンプ部を囲う収容室を有し前記ボディ部の一方の側面に取付けられるカバー体とからなり、更に、前記ポンプ部はロータと、このロータを囲うケースと、このケースの開口を塞ぐ蓋体とからなる負圧ポンプにおいて、前記ボディ部と前記カバー体の少なくとも一方に、排気音を減衰させる消音室が、前記収容室とは別に形成され、前記ポンプ部からの排気は、前記収容室、この収容室と前記消音室とを結ぶ連通路、前記消音室の順で流され、排気管を介して外へ排出され、その間に前記消音室で排気音が減衰され、前記消音室は、前記ボディ部と前記カバー体の間に設けられ、前記連通路は、前記ボディ部に設けられていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、基盤としてのボディ部と、このボディ部の一方の側面に取付けられるポンプ部と、このポンプ部を囲う収容室を有し前記ボディ部の一方の側面に取付けられるカバー体とからなり、更に、前記ポンプ部はロータと、このロータを囲うケースと、このケースの開口を塞ぐ蓋体とからなる負圧ポンプにおいて、前記ボディ部と前記カバー体の少なくとも一方に、排気音を減衰させる消音室が、前記収容室とは別に形成され、前記ポンプ部からの排気は、前記収容室、この収容室と前記消音室とを結ぶ連通路、前記消音室の順で流され、排気管を介して外へ排出され、その間に前記消音室で排気音が減衰され、前記排気管に、前記消音室へ延びる延長管部を設け、この延長管部に、微細孔を多数設け、これらの微細孔により排気を共鳴させるようにしたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、カバー体の内部に内壁を設け、内壁とカバー体の外壁との空間を消音室として形成し、連通路は、カバー体の内壁に貫通形成したことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、排気管に、消音室へ延びる延長管部を設け、この延長管部に、微細孔を多数設け、これらの微細孔により排気を共鳴させるようにしたことを特徴とする。
請求項５に係る発明は、蓋体に、ポンプ部内から収容室内へ排気を流入させる排気出口を設け、この排気出口からパイプ状の導出管を収容室内へ延ばし、この導出管から出た排気を収容室内で急膨張させるようにしたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ボディ部とカバー体の少なくとも一方に、排気音を減衰させる消音室が、収容室とは別に形成され、ポンプ部からの排気は、収容室、この収容室と消音室とを結ぶ連通路、消音室の順で流され、排気管を介して外へ排出される。
ボディ部とカバー体の少なくとも一方に消音室を形成したので、消音室を負圧ポンプに内蔵することができ、消音室又は消音機能を備える真空ポンプであっても小型化が可能なポンプ構造にすることができる。

加えて、請求項１に係る発明では、消音室は、ボディ部とカバー体の間に設けられ、連通路は、ボディ部に設けられている。
消音室は別に部品を用いることなくボディ部とカバー体の間に設け、連通路はボディ部を穴加工するだけで形成されるので、部品点数を増やすことなく消音効果を得られる消音室を設けることができ、部品コストの低減を図ることができる。
請求項２に係る発明では、排気管に、消音室へ延びる延長管部を設け、この延長管部に、微細孔を多数設けた。
延長管部に微細孔を多数設けたので、これらの微細孔により排気を共鳴させることができ、より消音効果を高くすることができる。

請求項３に係る発明では、カバー体の内部に内壁を設け、内壁とカバー体の外壁との空間を消音室として形成し、連通路は、カバー体の内壁に貫通形成した。カバー体に消音室を形成し、カバー体の内壁だけに連通路を貫通形成するので、カバー体だけの加工で済み、よりコストの低減を図ることができる。

請求項４に係る発明では、排気管に、消音室へ延びる延長管部を設け、この延長管部に、微細孔を多数設けた。
延長管部に微細孔を多数設けたので、これらの微細孔により排気を共鳴させることができ、より消音効果を高くすることができる。
請求項５に係る発明では、蓋体に、ポンプ部内から収容室内へ排気を流入させる排気出口を設け、この排気出口からパイプ状の導出管を収容室内へ延ばした。
蓋体にパイプ状の導出管を設けたので、この導出管から出た排気を収容室内で急膨張させることができ、収容室でも消音効果を得ることができる。

本発明に係る負圧ポンプの配置例を示す図である。 負圧ポンプの斜視図である。 負圧ポンプの部分断面図である。 負圧ポンプの分解斜視図である。 ポンプ部の分解斜視図である。 負圧ポンプの正面図である。 図６の７−７線断面図である。 図７の８−８線断面図である。 図７の９−９線断面図である。 図８の１０−１０線断面図である。 図１０の１１−１１線断面図である。 接続管からポンプ部までの吸気の流れを説明する図である。 ポンプ部から排気管までの排気の流れを説明する図である。 結露により発生した水の排出を説明する図である。 呼吸穴への空気の流れを説明する図である。 図１０の別態様を説明する図である。 図７の別態様を説明する図である。 図１１の別態様を説明する図である。 従来の負圧ポンプの原理図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

先ず、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の負圧ポンプ１０は、車両に備えられる負圧ブースタ１１の負圧室１２内を、負圧にする真空ポンプの一種である。
負圧ポンプ１０を作動させると、負圧管１３、負圧室１２内及び変圧室１４内が負圧になっている。この状態でブレーキペダル１６を踏むと負圧室１２と変圧室１４とが遮断され、変圧室１４に空気が導入され、負圧室１２と変圧室１４との差圧により、ダイヤフラム１７がリターンばね１８を圧縮させる側へ変形し、プッシュロッド１９を押し出す。結果、小さな踏力で大きな制動力が得られる。

負圧ポンプ１０の内部構造は後述の図７で説明する。図２では負圧ポンプ１０の外観を説明する。
図２に示すように、基盤としてのボディ部３０と、このボディ部３０の上面にカバー体５０が取付けられ、ボディ部３０の下面にモータ７０が取付けられる。ボディ部３０の幅狭の面３１に吸気用の接続管２１がビス２２により取付けられ、ボディ部３０から複数（この例では３個）の腕部３２が延ばされ、腕部３２にブッシュ３３が嵌められる。このブッシュ３３は車両に取付ける際、ラバーマウントの役割を果たす。

次に負圧ポンプ１０の内部について説明する。
図３に示すように、ボディ部３０の上面に負圧を発生するポンプ部８０が取付けられる。このポンプ部８０は、カバー体５０に設けられた収容室５１に囲われる。カバー体５０の内部に内壁６３を設け、内壁６３とカバー体の外壁５２との空間を消音室５３として形成する。

次に負圧ポンプ１０の構造を詳しく述べる。
図４に示すように、負圧ポンプ１０は、基盤としてのボディ部３０と、ボディ部３０の上面３４（本発明における一方の側面３４）に設けられている複数（この例では４個）の雌ねじ穴３５に長いボルト８１をねじ込むことで取付けられるポンプ部８０と、吸入ポート（詳細後述）に接続される接続管２１と、ポンプ部８０を覆うと共に、ボディ部３０の上面３４（本発明における一方の側面３４）に設けられている複数（この例では４個）の雌ねじ穴３６にビス５４をねじ込むことで取付けられるカバー体５０と、このボディ部３０の下面３７（他方の側面３７）に複数（この例では２本）のビス７１で取付けられ、モータ軸７２がインボリュートスプライン軸であるモータ７０とからなる。

モータ７０の側部に、モータ７０へ給電する中間コネクタ（図７、符号７３）が設けられる。
ボディ部３０は、モータ７０をマウントするため及び車両に接続するための基盤であるため、厚くて剛性に富む、例えば鋳物などの金属製とすることが望まれる。ボディ部３０の中心部にモータ軸７２が挿入される軸穴３８が設けられる。

ボディ部３０の一部は、カバー体５０の消音室５３と一体となる消音室５３が形成される。ボディ部３０のうちポンプ部８０が取付けられる側面を、上面３４とする。この上面３４の外周及び消音室５３の外周に沿ってシール材４１が嵌められる。

また、上面３４に、軸穴３８の上方から下方にかけて、軸穴３８を中心とする半円形の吸気溝４２が設けられており、この吸気溝４２を囲うようにＯリングなどのシール材４３が上面３４に嵌められる。

カバー体５０は、有底円筒の一部に傾斜部５５が設けられた形状を呈し、ボディ部３０の上面３４に対向する底部５６と、この底部５６から上面３４に向けて延びる筒部５７と、この筒部５７の端部に鍔状に形成されるフランジ部５８とからなる。

図５はポンプ部８０の分解斜視図であり、ポンプ部８０は、非円断面のロータ室８２及び複数（この例では４個）のボルト穴８３が設けられるケース８４と、複数のベーン溝８５が放射状に設けられ、中心にインボリュートスプライン穴８６が設けられ、非円断面のロータ室８２に回転自在に収納されるロータ８７と、複数のベーン溝８５に各々移動自在に収納されるベーン８８と、複数（この例では４個）のボルト穴９１及び上下２個の吸気孔９２、９３を有する吸気プレート９４と、複数（この例では４個）のボルト穴９６及び上下２個の排気出口９７、９８を有する蓋体１０１と、ボルト穴９６、８３、９１に通される複数（この例では４本）の長いボルト８１とからなる。

図６は負圧ポンプ１０の正面図であり、負圧ポンプ１０は、ボディ部３０の上面３４に設けられ負圧を生成するポンプ部（図４、符号８０）と、ボディ部３０の上面３４に設けられポンプ部８０を囲うカバー体５０と、ボディ部３０の下面３７に設けられポンプ部８０を駆動するモータ７０とからなる、縦型の負圧ポンプである。詳細は後述するが、接続管２１から吸引された空気は、負圧ポンプ１０内部を通り、ボディ部３０から下方に延びる排気管１１１から排出される。

負圧ポンプの内部構造を図７〜図８に基づいて、さらに詳細に説明する。
図７は、図４及び図５に基づいて組立てられた負圧ポンプ１０の断面図である。
図７に示すように、軸穴３８に転がり軸受１０２が設けられており、この軸受１０２にモータ軸７２が支持される。モータ軸７２の先端部は、ロータ８７のインボリュートスプライン穴８６に嵌り、先端が蓋体１０１の近傍まで達する。

カバー体５０のフランジ部５８はシール材４１の全周に接しており、このシール材４１によってカバー体５０内の気密性が確保される。
一方、シール材４３の全周に吸気プレート９４の表面が接しており、このシール材４３と吸気プレート９４で吸気溝４２の開口が塞がれ、吸気通路１０３が形成される。結果、接続管２１、吸入ポート２４、吸気通路１０３及び２個の吸気孔（図５、符号９２、９３）からなる吸気経路が形成される。

他方、ポンプ部８０の排気出口９７、９８からの排気は、収容室５１に放出される。収容室５１とポンプ部８０との間の空間は、排気経路１０４の一部を形成する。この排気経路１０４は図８にも現れる。

図８に示すように、排気出口９７、９８からの排気を通す排気経路１０４は、収容室５１のうちカバー体５０とポンプ部８０との間の空間と、収容室５１と消音室５３とを結ぶ連通路１０５と、消音室５３と、消音室５３の底５９に設けられる凹部６１と、この凹部６１に接続される排気管６２とからなる。連通路１０５はボディ部３０に設けられる。

次にボディ部３０の一方の側面３４について説明する。
図９に示すように、ボディ部３０の一方の側面３４には、排気経路１０４から離れた位置に、モータ軸７２近傍からモータ（図７、符号７０）へ空気を供給する呼吸穴１２１が設けられる。呼吸穴１２１は、モータ７０へ空気を供給してモータ７０内が真空になることを防止するために設けられる。

また、一方の側面３４に、排気経路１０４から呼吸穴１２１へ空気を導く連絡経路１２２が設けられる。連絡経路１２２は、底面部１２３と、この底面部１２３より一段高い障壁１２４と、この障壁１２４より一段高く吸気プレート（図７、符号９４）に密着する上面部１２５とからなる。さらに、連絡経路１２２は、ポンプ部（図７、符号８０）側から見て、蛇行した形状を呈する。

次に排気経路１０４を連通路１０５の軸に沿って切った断面図に基づいて説明する。
図１０に示すように、ボディ部３０は、収容室５１を形成する上面３４に下方に窪む収容室側凹部１２６が設けられる。この収容室側凹部１２６の最も低い位置に連通路１０５が設けられる。連通路１０５は、収容室側凹部１２６と消音室５３とを結び、図左から右へ下方に傾斜される。なお、連通路１０５は、ボディ部３０の幅狭の面３１に穴加工することで形成され、開口部は鋼球１２７で塞がれる。

次に消音室５３について説明する。
図１１に示すように、消音室５３に、連通路１０５が設けられる。消音室５３は、カバー体５０と、ボディ部３０に設けられる消音室の底５９とに囲まれる空間である。消音室の底５９に、下方へ窪む凹部６１が設けられ、この凹部６１の排気管６２が接続される。消音部の底５９は連通路１０５の連通部から図右に向かって下方に傾斜される。即ち、消音部の底５９の最も低い位置に凹部６１が設けられ、凹部６１から下方に延びる排気管６２が設けられる。

次に、負圧ポンプ１０の消音作用を説明する。
図１２に示すように、モータ（図７、符号７０）が作動すると、ポンプ部８０の吸引作用により、外気が接続管２１内に吸入される。この吸気は、吸入ポート２４に吸入される（矢印（１））。

吸入ポート２４に入った吸気は、吸気孔９２からポンプ部８０に入り、加圧されて排気出口９７から排出される（矢印（２））、又は、吸気通路１０３を通って吸気孔９３からポンプ部８０に入り、加圧されて排気出口９８から排出される（矢印（３））。上下の排気出口９７、９８から排出された排気は、収容室５１に流入する。

図１３に示すように、ポンプ部８０で圧縮された空気は、収容室５１に吐出される。この排気は、連通路１０５へ導かれ、連通路１０５を通って消音室５３に放出され急激に膨張する（矢印（４）、（５）、（６））。空気は急に膨張することで音響エネルギーを消耗する。消音された排気は、排気管６２から下方の大気中に放出される（矢印（７））。

次に負圧ポンプ１０の排水作用を説明する。
図１４（ａ）に示すように、負圧ポンプ１０内に結露により生じた水は、上面３４に落ちる。上面３４に落ちた水は、収容室側凹部１２６から連通路１０５を通って消音室５３に流れる（矢印（８））。（ｂ）に示すように、連通路１０５を通り抜けた水は、消音室の底５９を流れ（矢印（９））、凹部６１に集められ、排気管６２から下方に排出される（矢印（１０））。

次に負圧ポンプ１０の摩耗粉の除去作用を説明する。
図１５に示すように、ポンプ部（図５、符号８０）には回転体（ベーン８８やロータ８７）が内蔵され、この回転体が壁に摺接するため、僅かであるが摩耗粉が発生する。この摩耗粉が排気に混じって排気経路１０４に流れ、さらに連絡通路１２２に流入する。摩耗粉は、障壁１２４及び上面部１２５により、連絡通路１２２の奥に流れることが阻まれる（矢印（１１））。連絡通路１２２の入口近傍の障壁１２４を乗り越えた摩耗粉は、連絡経路１２２が蛇行しているので、途中の障壁１２４及び上面部１２５により、奥に流入することが抑制される（矢印（１２）、（１３））。摩耗粉が除去された空気は、呼吸穴１２１からモータ軸７２近傍に流れ（矢印（１４））、モータ（図７、符号７０）内に供給される。排気経路１０４からモータの呼吸穴１２１へ連通する間に、連絡経路１２２が設けられ、呼吸穴１２１が連絡経路１２２内で最も高い位置である。呼吸穴１２１が連絡経路１２２内で最も高い位置にあるので、モータ７０内への水の浸入を防ぐことができる。

次に図１０の別態様について説明する。なお、図１０と共通する部分については、符号を流用して説明を省略する。
図１６に示すように、カバー体５０の内部に内壁６３を設け、内壁６３とカバー体５０の外壁５２との空間を消音室５３として形成する。連通路１３１は、カバー体５０の内壁６３に貫通形成される。カバー体５０に連通路１３１を設けることで、ボディ部３０の加工を少なくし、ボディ部３０の加工費の低減を図ることができる。

次に図７の別態様について説明する。なお、図７と共通する部分については、符号を流用して説明を省略する。
図１７に示すように、蓋体１０１にポンプ部８０内から収容室５１へ排気を流入させる排気出口９７、９８が設けられる。これらの排気出口９７、９８からパイプ状の導出管１３２、１３３が収容室５１内へ延ばされる。ポンプ部８０で圧縮された空気は、導出管１３２、１３３から排出され、収容室５１で急膨張されることで音響エネルギーを消耗する。結果、収容室５１でも消音効果の向上を図ることができる。

次に図１１の別態様について説明する。なお、図１１と共通する部位については、符号を流用して説明を省略する。
図１８に示すように、ボディ部３０にて、排気管６２に消音室５３に延びる延長管部１３４が設けられる。この延長管部１３４に複数の微細孔１３５が設けられる。微細孔１３５により排気を共鳴させ、消音効果を向上させることができる。

以上のように作用する負圧ポンプによれば、次に述べる効果が得られる。
図１３に示すように、ボディ部３０とカバー体５０の少なくとも一方に、排気音を減衰させる消音室５３が、収容室５１とは別に形成され、ポンプ部８０からの排気は、収容室５１、この収容室５１と消音室５３とを結ぶ連通路１０５、消音室５３の順で流され、排気管６２を介して外へ排出される。
この構成によれば、ボディ部３０とカバー体５０の少なくとも一方に消音室５３を形成したので、消音室５３を負圧ポンプ１０に内蔵することができ、消音室５３又は消音機能を備える真空ポンプ１０であっても小型化が可能なポンプ構造にすることができる。

図１０に示すように消音室は、ボディ部３０とカバー体５０の間に設けられ、連通路１０５は、ボディ部３０に設けられている。
この構成によれば、消音室５３は別に部品を用いることなくボディ部３０とカバー体５０の間に設け、連通路１０５はボディ部５０を穴加工するだけで形成されるので、部品点数を増やすことなく消音効果を得られる消音室５３を設けることができ、部品コストの低減を図ることができる。

図１６に示すように、カバー体５０の内部に内壁６３を設け、内壁６３とカバー体５０の外壁５２との空間を消音室５３として形成し、連通路１３１は、カバー体の内壁６３に貫通形成した。カバー体５０に消音室５３を形成し、カバー体５０の内壁６３だけに連通路１３１を貫通形成するので、カバー体５０だけの加工で済み、よりコストの低減を図ることができる。

図１７に示すように、蓋体１０１に、ポンプ部８０内から収容室５１内へ排気を流入させる排気出口９７、９８を設け、この排気出口９７、９８からパイプ状の導出管１３２、１３３を収容室５１内へ延ばした。
この構成により、蓋体１０１にパイプ状の導出管１３２、１３３を設けたので、この導出管１３２、１３３から出た排気を収容室５１内で急膨張させることができ、収容室５１でも消音効果を得ることができる。

図１８に示すように、排気管６２に、消音室５３へ延びる延長管部１３４を設け、この延長管部１３４に、微細孔１３５を多数設けた。
この構成により、延長管部１３４に微細孔１３５を多数設けたので、これらの微細孔１３５により排気を共鳴させることができ、より消音効果を高くすることができる。

尚、実施の形態では負圧ポンプとしてベーンポンプを説明したが、負圧ポンプはベーンポンプに限られるものではない。
さらには、本発明の負圧ポンプは、車両に備えられる負圧ブースタの負圧室内を、負圧にするための車両用の負圧ポンプに好適であるが、用途を格別に限定するものではなく、一般機械用、汎用機械用、一般設備用に適用することは差し支えない。

本発明の負圧ポンプは、車両に備えられる負圧ブースタの負圧室内を、負圧にするための車両用の負圧ポンプに好適である。

１０…負圧ポンプ、３０…ボディ部、３４…一方の側面（上面）、５０…カバー体、５１…収容室、５２…外壁、５３…消音室、６２…排気管、６３…内壁、８０…ポンプ部、８４…ケース、８７…ロータ、９７、９８…排気出口、１０１…蓋体、１０５、１３１…連通路、１３２、１３３…導出管、１３４…延長管部、１３５…微細孔。

Claims (5)

1. 基盤としてのボディ部と、このボディ部の一方の側面に取付けられるポンプ部と、このポンプ部を囲う収容室を有し前記ボディ部の一方の側面に取付けられるカバー体とからなり、更に、前記ポンプ部はロータと、このロータを囲うケースと、このケースの開口を塞ぐ蓋体とからなる負圧ポンプにおいて、
   前記ボディ部と前記カバー体の少なくとも一方に、排気音を減衰させる消音室が、前記収容室とは別に形成され、
   前記ポンプ部からの排気は、前記収容室、この収容室と前記消音室とを結ぶ連通路、前記消音室の順で流され、排気管を介して外へ排出され、その間に前記消音室で排気音が減衰され、
   前記消音室は、前記ボディ部と前記カバー体の間に設けられ、前記連通路は、前記ボディ部に設けられていることを特徴とする負圧ポンプ。
2. 基盤としてのボディ部と、このボディ部の一方の側面に取付けられるポンプ部と、このポンプ部を囲う収容室を有し前記ボディ部の一方の側面に取付けられるカバー体とからなり、更に、前記ポンプ部はロータと、このロータを囲うケースと、このケースの開口を塞ぐ蓋体とからなる負圧ポンプにおいて、
   前記ボディ部と前記カバー体の少なくとも一方に、排気音を減衰させる消音室が、前記収容室とは別に形成され、
   前記ポンプ部からの排気は、前記収容室、この収容室と前記消音室とを結ぶ連通路、前記消音室の順で流され、排気管を介して外へ排出され、その間に前記消音室で排気音が減衰され、
   前記排気管に、前記消音室へ延びる延長管部を設け、この延長管部に、微細孔を多数設け、これらの微細孔により排気を共鳴させるようにしたことを特徴とする負圧ポンプ。
3. 請求項２記載の負圧ポンプにおいて、
   前記カバー体の内部に内壁を設け、前記内壁と前記カバー体の外壁との空間を前記消音室として形成し、前記連通路は、前記カバー体の内壁に貫通形成したことを特徴とする負圧ポンプ。
4. 請求項１記載の負圧ポンプにおいて、
   前記排気管に、前記消音室へ延びる延長管部を設け、この延長管部に、微細孔を多数設け、これらの微細孔により排気を共鳴させるようにしたことを特徴とする負圧ポンプ。
5. 請求項１〜４のいずれか１記載の負圧ポンプにおいて、
   前記蓋体に、前記ポンプ部内から前記収容室内へ排気を流入させる排気出口を設け、この排気出口からパイプ状の導出管を前記収容室内へ延ばし、この導出管から出た前記排気を前記収容室内で急膨張させるようにしたことを特徴とする負圧ポンプ。

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