真空ポンプ
【課題】簡単な構成でロータ及びサイドプレートの損傷を抑制して真空ポンプの耐久性の低下を防止すること。
【解決手段】電動モータ１０に取り付けられるケーシング３１と、このケーシング３１に形成されて当該ケーシング３１の両端に開口を有する中空形状のシリンダ室Ｓと、電動モータ１０の出力軸１２に、軸方向に移動自在に設けられ、当該出力軸１２とともにシリンダ室Ｓ内を回転駆動されるロータ２７と、シリンダ室Ｓの開口を塞ぐ一対のサイドプレート２５，２６とを備え、ロータ２７が出力軸１２の先端部１２Ａ側へ移動することを規制するプッシュナット７０を当該出力軸１２に設けた。
【解決手段】電動モータ１０に取り付けられるケーシング３１と、このケーシング３１に形成されて当該ケーシング３１の両端に開口を有する中空形状のシリンダ室Ｓと、電動モータ１０の出力軸１２に、軸方向に移動自在に設けられ、当該出力軸１２とともにシリンダ室Ｓ内を回転駆動されるロータ２７と、シリンダ室Ｓの開口を塞ぐ一対のサイドプレート２５，２６とを備え、ロータ２７が出力軸１２の先端部１２Ａ側へ移動することを規制するプッシュナット７０を当該出力軸１２に設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動機の回転軸に取付けられるロータを有する真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、駆動機に取り付けられるケーシングと、このケーシングに形成されて当該ケーシングの両端に開口を有する中空形状のシリンダ室と、駆動機の回転軸に設けられて当該回転軸とともにシリンダ室内を回転駆動されるロータと、シリンダ室の開口を塞ぐ一対のサイドプレートとを備える真空ポンプが知られている。この種の真空ポンプは、例えば、自動車のブレーキ倍力装置を作動させるための真空を発生させるために使用され、ケーシングのシリンダ室内でロータを電動モータ等の駆動機で駆動することによって真空を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６４９１５０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車のブレーキ倍力装置を作動させるような小型の真空ポンプでは、小型で軽量のロータが使用されているため、ロータは回転軸に対して何ら固定されておらず、回転軸の軸方向に移動自在に設けられていた。さらに、ロータは回転軸の先端部に設けられているため、駆動機を駆動させてロータを回転させた場合、このロータが回転に伴い回転軸の先端側に移動して突出しやすい状況にあった。このため、真空ポンプの運転中に、ロータが前側（回転軸の先端側）のサイドプレートと接触することにより、これらロータ及びサイドプレートが摩耗で損傷し、真空ポンプの耐久性が低下するといった問題が想定された。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でロータ及びサイドプレートの損傷を抑制して真空ポンプの耐久性の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、駆動機に取り付けられるケーシングと、このケーシングに形成されて当該ケーシングの両端に開口を有する中空形状のシリンダ室と、前記駆動機の回転軸に、軸方向に移動自在に設けられ、当該回転軸とともに前記シリンダ室内を回転駆動されるロータと、前記シリンダ室の前記開口を塞ぐ一対のサイドプレートとを備える真空ポンプにおいて、前記ロータが前記回転軸の先端側へ移動することを規制するプッシュナットを当該回転軸に設けたことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、回転軸に設けられたプッシュナットにより、ロータが回転軸の先端側へ移動することが規制されるため、このロータと前側のサイドプレートとの接触が簡単な構成で防止されることにより、当該ロータ及びサイドプレートの摩耗が抑制され、真空ポンプの耐久性を向上させることができる。さらに、プッシュナットは、ボルト等の締結手段と比べて簡単に回転軸に取付けられるため、回転軸の先端側へロータが移動することを簡単、かつ、短時間の作業で防止することができる。
【０００７】
この構成において、本発明は、前記駆動機側に位置する前記サイドプレートに当接するまで前記ロータを前記回転軸に挿し込み、この状態で、前記プッシュナットを所定の基準値を超えるまで前記ロータの端面に押し付けて当該プッシュナットを前記回転軸に係止させたことを特徴とする。この構成によれば、回転軸に対するロータの位置決めを容易に行うことができ、熟練者でなくてもポンプの組み付け作業を短時間で行うことができる。
【０００８】
また、本発明は、前記回転軸は、先端部に前記プッシュナットの複数の爪部が係止される係止部と、この係止部よりも縮径した縮径部とを備え、この縮径部の直径は前記プッシュナットの複数の爪部で囲まれた開口の内径と略同径に形成されていることを特徴とする。この構成によれば、縮径部の直径がプッシュナットの複数の爪部で囲まれた開口の内径と略同径に形成されているため、プッシュナットを縮径部に沿って移動させることで、プッシュナットが回転軸に対して傾くことなく係止部まで案内することができる。このため、係止部に案内されたプッシュナットをそのままロータに押し付けることにより、プッシュナットが傾くことによる当該プッシュナットの装着の失敗を低減することができ、作業手順を簡素化するとともに作業時間の短縮化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明は、前記ロータの前端面には、前記回転軸が挿し込まれる軸孔の周囲に凹部が形成され、この凹部内で前記プッシュナットを前記回転軸に係止したことを特徴とする。この構成によれば、回転軸の先端部をロータの前端面よりも突出させることなく、プッシュナットを回転軸に係止させることができ、真空ポンプの構成の簡素化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転軸に設けられたプッシュナットにより、ロータが回転軸の先端側へ移動することが規制されるため、このロータと前側のサイドプレートとの接触が簡単な構成で防止されることにより、当該ロータ及びサイドプレートの摩耗が抑制され、真空ポンプの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る真空ポンプを使用したブレーキ装置の概要図である。
【図２】真空ポンプの側部部分断面図である。
【図３】真空ポンプをその前側から見た図である。
【図４】ロータと出力軸との連結構造を示す分解斜視図である。
【図５】回転軸の先端部分とプッシュナットとの形状を示す図である。
【図６】ロータの組み付け手順を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る真空ポンプ１を負圧源として使用したブレーキ装置１００の概要図である。ブレーキ装置１００は、例えば、自動車等の車両の左右の前輪に取り付けられたフロントブレーキ２ａ，２ｂ、及び左右の後輪に取り付けられたリアブレーキ３ａ，３ｂを備えている。これらの各ブレーキは、マスターシリンダ４とブレーキ配管９によりそれぞれ接続されており、マスターシリンダ４からブレーキ配管９を介して送られる油圧によって各ブレーキが作動する。
また、ブレーキ装置１００は、ブレーキペダル５と連結されたブレーキブースター（ブレーキ倍力装置）６を備え、このブレーキブースター６には、空気配管８を介して、真空タンク７及び真空ポンプ１が直列に接続されている。ブレーキブースター６は、真空タンク７内の負圧を利用してブレーキペダル５の踏力を倍力するものであり、小さな踏力でマスターシリンダ４のピストン（図示せず）を移動させることにより、十分なブレーキングパワーを引き出せるようになっている。
真空ポンプ１は、車両のエンジンルーム内に配置され、真空タンク７内の空気を車両外部へ排出し、当該真空タンク７内を真空状態とする。なお、自動車等に用いる真空ポンプ１の使用範囲は、例えば、−６０ｋＰａ〜−８０ｋＰａである。
【００１３】
図２は、真空ポンプ１の側部部分断面図であり、図３は、図２の真空ポンプ１をその前側（同図中の右側）から見た図である。ただし、図３は、シリンダ室Ｓの構成を示すべく、ポンプカバー２４，サイドプレート２６等の部材を取り外した状態を図示している。なお、以下では、説明の便宜上、図２および図３の上部にそれぞれ矢印で示す方向が、真空ポンプ１の上下前後左右を示すものとして説明する。また、前後方向については軸方向、左右方向については幅方向ともいう。
【００１４】
図２に示すように、真空ポンプ１は電動モータ（駆動機）１０と、この電動モータ１０を駆動源として作動するポンプ本体２０とを備えており、これら電動モータ１０及びポンプ本体２０が一体に連結された状態で自動車等の車体に固定支持されている。
【００１５】
電動モータ１０は、略円筒形状に形成されたケース１１の一方の端部（前端）の略中心からポンプ本体２０側（前側）に向かって延びる出力軸（回転軸）１２を有している。出力軸１２は、ポンプ本体２０を駆動する駆動軸として機能するものであり、前後方向に延びる回転中心Ｘ１を基準として回転する。出力軸１２の先端部１２Ａはスプライン軸に形成されており、ポンプ本体２０のロータ２７の軸方向に貫通する軸孔２７Ａに係合し、出力軸１２とロータ２７とが一体に回転可能に連結される。なお、出力軸１２とロータ２７とをスプライン結合する構成に代えて、キーを介して結合してもよい。
電動モータ１０は、電源（図示略）の投入により、出力軸１２が、図３中の矢印Ｒ方向（反時計回り）に回転し、これによりロータ２７を、回転中心Ｘ１を中心として同方向（矢印Ｒ方向）に回転させるようになっている。
【００１６】
ケース１１は、有底円筒形状に形成されたケース本体６０と、このケース本体６０の開口を塞ぐカバー体６１とを備え、ケース本体６０は、その周縁部６０Ａが外方に折り曲げて形成されている。カバー体６１は、ケース本体６０の開口と略同径に形成された円板部（壁面）６１Ａと、この円板部６１Ａの周縁に連なり、ケース本体６０の内周面に嵌まる円筒部６１Ｂと、この円筒部６１Ｂの周縁を外方に折り曲げて形成した屈曲部６１Ｃとを備えて一体に形成され、円板部６１Ａ及び円筒部６１Ｂがケース本体６０内に進入し、屈曲部６１Ｃが、ケース本体６０の周縁部６０Ａに当接して固定されている。これにより、電動モータ１０には、ケース１１の一方の端部（前端）が内側に窪み、ポンプ本体２０がインロー嵌合により取り付けられる嵌合穴部６３が形成される。
また、円板部６１Ａの略中央には、出力軸１２が貫通する貫通孔６１Ｄと、この貫通孔６１Ｄの周囲にケース本体６０の内側に延びる円環状のベアリング保持部６１Ｅとが形成され、このベアリング保持部６１Ｅの内周面６１Ｆに、上記出力軸１２を軸支するベアリング６２の外輪が保持される。
【００１７】
ポンプ本体２０は、図２に示すように、電動モータ１０のケース１１の前側に形成された嵌合穴部６３に嵌合されるケーシング本体２２と、このケーシング本体２２内に圧入されてシリンダ室Ｓを形成するシリンダ部２３と、当該ケーシング本体２２を前側から覆うポンプカバー２４とを備えている。本実施形態ではケーシング本体２２、シリンダ部２３及びポンプカバー２４を備えて、真空ポンプ１のケーシング３１を構成している。
【００１８】
ケーシング本体２２は、例えば、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料を用いて、図３に示すように、前側から見た形状が上記した回転中心Ｘ１を略中心とした上下方向に長い略矩形に形成されている。ケーシング本体２２の上部には、このケーシング本体２２に設けられたシリンダ室Ｓ内に連通する連通孔２２Ａが形成され、この連通孔２２Ａには真空吸込ニップル３０が圧入されている。この真空吸込ニップル３０は、図２に示すように、上向きに延びる直管であり、当該真空吸込ニップル３０の一端３０Ａには、外部機器（例えば、真空タンク７（図１参照））から負圧空気を供給するための管またはチューブが接続される。
【００１９】
ケーシング本体２２には、前後方向に延びる軸心Ｘ２を基準とした孔部２２Ｂが形成され、この孔部２２Ｂに円筒状に形成されたシリンダ部２３が圧入されている。軸心Ｘ２は、上述の電動モータ１０の出力軸１２の回転中心Ｘ１に対して平行で、かつ、図２に示すように、回転中心Ｘ１に対して左側斜め上方に偏心している。本構成では、回転中心Ｘ１を中心とするロータ２７の外周面２７Ｂが、軸心Ｘ２を基準に形成されているシリンダ部２３の内周面２３Ａに接するように軸心Ｘ２が偏心されている。
【００２０】
シリンダ部２３は、ロータ２７と同一の金属材料（本実施形態では、鉄）で形成されている。この構成では、シリンダ部２３とロータ２７とは熱膨張係数が同じなので、シリンダ部２３及びロータ２７の温度変化にかかわらず、ロータ２７が回転した際の当該ロータ２７の外周面２７Ｂとシリンダ部２３の内周面２３Ａとの接触を防止できる。なお、シリンダ部２３及びロータ２７は、略同じ程度の熱膨張係数を有する金属材料であれば、異なる材料を用いても構わない。
また、ケーシング本体２２に形成された孔部２２Ｂにシリンダ部２３を圧入することにより、ケーシング本体２２の前後方向の長さ範囲内でシリンダ部２３を収容することができるため、このシリンダ部２３がケーシング本体２２から突出することが防止され、ケーシング本体２２の小型化を図ることができる。
更に、ケーシング本体２２はロータ２７よりも熱伝導性の高い材料で形成されている。これによれば、ロータ２７及びベーン２８が回転駆動した際に発生した熱がケーシング本体２２に速やかに伝達できることにより、ケーシング本体２２から十分に放熱することができる。
【００２１】
シリンダ部２３には、上記したケーシング本体２２の連通孔２２Ａとシリンダ室Ｓ内とを繋ぐ開口２３Ｂが形成されており、真空吸込ニップル３０を通じた空気は、連通孔２２Ａ，開口２３Ｂを通じてシリンダ室Ｓ内に供給される。このため、本実施形態では、真空吸込ニップル３０、ケーシング本体２２の連通孔２２Ａ及びシリンダ部２３の開口２３Ｂを備えて吸気経路３２が形成される。また、ケーシング本体２２及びシリンダ部２３の下部には、これらケーシング本体２２及びシリンダ部２３を貫通し、シリンダ室Ｓで圧縮された空気が吐出される吐出口２２Ｃ，２３Ｃが設けられている。
【００２２】
シリンダ部２３の後端および前端には、それぞれシリンダ室Ｓの開口を塞ぐサイドプレート２５，２６が配設されている。これらサイドプレート２５，２６は、その直径がシリンダ部２３の内周面２３Ａの内径よりも大きく設定されており、シールリング２５Ａ，２６Ａにより付勢されて、シリンダ部２３の前端及び後端にそれぞれ押し付けられている。これにより、シリンダ部２３の内側は、真空吸込ニップル３０に連なる開口２３Ｂ及び吐出口２３Ｃ，２２Ｃを除いて、密閉されたシリンダ室Ｓが形成される。
【００２３】
シリンダ室Ｓには、ロータ２７が配設されている。ロータ２７は、電動モータ１０の回転中心Ｘ１に沿って延びる円柱形状を有し、ポンプ本体２０の駆動軸である出力軸１２が挿通される軸孔２７Ａを有すると共に、この軸孔２７Ａから径方向に離れた位置に、複数のガイド溝２７Ｃが軸孔２７Ａを中心とする等角度間隔で周方向に間隔を空けて設けられる。上記軸孔２７Ａは、出力軸１２の先端部１２Ａに設けられたスプライン軸に係合するスプライン孔に形成され、ロータ２７と出力軸１２とがスプライン連結されるようになっている。
【００２４】
ロータ２７の前後方向の長さは、シリンダ部２３のシリンダ室Ｓの長さ、すなわち、上述の２枚にサイドプレート２５，２６の相互に対向する内面間の距離と略等しく設定され、ロータ２７とサイドプレート２５，２６との間は略閉塞されている。
また、ロータ２７の外径は、図３に示すように、ロータ２７の外周面２７Ｂが、シリンダ部２３の内周面２３Ａのうちの右斜め下方に位置する部分と微小なクリアランスを保つように設定されている。これにより、図３に示すように、ロータ２７の外周面２７Ｂと、シリンダ部２３の内周面２３Ａとの間には、三日月形状の空間が構成される。
【００２５】
ロータ２７には、三日月形状の空間を区画する複数（本例では５枚）のベーン２８が設けられている。ベーン２８は、板状に形成されていて、その前後方向の長さは、ロータ２７と同様、２枚のサイドプレート２５，２６の相互に対向する内面間の距離と略等しくなるように設定されている。これらベーン２８は、ロータ２７に設けられたガイド溝２７Ｃから出没自在に配設されている。各ベーン２８は、ロータ２７の回転に伴い、遠心力によってガイド溝２７Ｃに沿って外側へ突出し、その先端をシリンダ部２３の内周面２３Ａに当接させる。これにより、上述の三日月形状の空間は、相互に隣接する２枚のベーン２８，２８と、ロータ２７の外周面２７Ｂと、シリンダ部２３の内周面２３Ａとによって囲まれる５つの圧縮室Ｐに区画される。これら圧縮室Ｐは、出力軸１２の回転に伴うロータ２７の矢印Ｒ方向の回転に伴い、同方向に回転し、その容積が、開口２３Ｂ近傍で大きく、一方、吐出口２３Ｃで小さくなる。つまり、ロータ２７，ベーン２８の回転により、開口２３Ｂから１つの圧縮室Ｐに吸入された空気は、ロータ２７の回転に伴って回転しつつ圧縮されて、吐出口２３Ｃから吐出される。
【００２６】
本構成では、シリンダ部２３は、図２に示すように、このシリンダ部２３の軸心Ｘ２が回転中心Ｘ１に対して左側斜め上方に偏心してケーシング本体２２に形成されている。このため、ケーシング本体２２内には、シリンダ部２３が偏心したのと反対の方向に大きなスペースを確保することができ、このスペースにはシリンダ部２３の周縁部に沿って、吐出口２３Ｃ、２２Ｃに連通する膨張室３３が形成されている。
膨張室３３は、シリンダ部２３の下方から出力軸１２の上方に至るまで、当該シリンダ部２３の周縁部に沿った大きな閉空間として形成され、ポンプカバー２４に形成された排気口２４Ａに連通している。この膨張室３３に流入した圧縮空気は、当該膨張室３３内で膨張、分散して当該膨張室３３の隔壁にぶつかって乱反射する。これにより、圧縮空気の音エネルギが減衰されるため、排気する際の騒音及び振動の低減を図ることができる。本実施形態では、ケーシング本体２２及びシリンダ部２３にそれぞれ形成された吐出口２２Ｃ，２３Ｃ、膨張室３３及び排気口２４Ａを備えて排気経路３７を構成する。
【００２７】
本実施形態では、シリンダ部２３をロータ２７の回転中心Ｘ１から偏心して配置することにより、ケーシング本体２２にはシリンダ部２３の上記回転中心Ｘ１側の周縁部に大きなスペースを確保することができる。このため、このスペースに大きな膨張室３３を形成することにより、ケーシング本体２２に膨張室３３を一体に形成することができるため、当該膨張室３３をケーシング本体２２の外部に設ける必要がなく、ケーシング本体２２の小型化を図ることができ、ひいては真空ポンプ１の小型化を図ることができる。
【００２８】
ポンプカバー２４は、前側のサイドプレート２６にシールリング２６Ａを介して配置され、ケーシング本体２２にボルト６６で固定されている。ケーシング本体２２の前面には、図２に示すように、シリンダ部２３や膨張室３３を囲んでシール溝２２Ｄが形成され、このシール溝２２Ｄには環状のシール材６７が配置されている。ポンプカバー２４には、膨張室３３に対応する位置に排気口２４Ａが設けてある。この排気口２４Ａは、膨張室３３に流入した空気を機外（真空ポンプ１の外部）に排出するためのものであり、この排気口２４Ａは、機外からポンプ内への空気の逆流を防止するためのチェックバルブ２９が取り付けられている。
【００２９】
上記したように、真空ポンプ１は、電動モータ１０とポンプ本体２０とを連結して構成されており、電動モータ１０の出力軸１２に連結されたロータ２７及びベーン２８がポンプ本体２０のシリンダ部２３内で摺動する。このため、ポンプ本体２０を電動モータ１０の出力軸１２の回転中心Ｘ１に合わせて組み付けることが重要である。
このため、本実施形態では、電動モータ１０は、ケース１１の一端側に出力軸１２の回転中心Ｘ１を中心とした嵌合穴部６３が形成されている。一方、ケーシング本体２２の背面には、図２に示すように、シリンダ室Ｓの周囲に後方へ突出した円筒状の嵌合部２２Ｆが一体に形成されている。この嵌合部２２Ｆは、電動モータ１０の出力軸１２の回転中心Ｘ１と同心に形成されており、電動モータ１０の嵌合穴部６３にインロー嵌合する外径に形成されている。
このため、本構成では、電動モータ１０の嵌合穴部６３にケーシング本体２２の嵌合部２２Ｆを嵌め込むだけで、簡単に中心位置を合わせることができ、電動モータ１０とポンプ本体２０との組み付け作業を容易に行うことができる。また、ケーシング本体２２の背面には、嵌合部２２Ｆの周囲にシール溝２２Ｅが形成され、このシール溝２２Ｅには環状のシール材３５が配置されている。
【００３０】
ところで、自動車のブレーキ装置に使用されるような小型の真空ポンプでは、一般に、小型で軽量のロータが使用されており、さらに、ポンプの組み付け作業の効率化を図るためにロータは出力軸に対して何ら固定されておらず、出力軸の軸方向に移動自在に設けられていた。これに加えて、ロータは、電動モータの出力軸の先端に、いわゆる片持支持されているため、ロータを回転させた場合、このロータが回転に伴い出力軸の先端側に突出しやすい状況にあった。このため、従来の構成では、真空ポンプの運転中に、ロータが前側のサイドプレートと接触することにより、これらロータ及びサイドプレートが摩耗で損傷し、真空ポンプの耐久性が低下するといった問題が想定される。この問題を解消すべく、本構成では、ロータ２７と出力軸１２との連結構造に特徴を有する。
【００３１】
図４は、ロータ２７と出力軸１２との連結構造を示す分解斜視図である。
ロータ２７は、上述のように、出力軸１２とスプライン連結されるとともに、この出力軸１２に係止されるプッシュナット７０により、当該出力軸１２の先端側への移動が規制されている。
具体的には、ロータ２７の軸孔２７Ａの一部には、図４に示すように、スプライン孔部２７Ｄが形成され、このスプライン孔部２７Ｄには出力軸１２の先端部１２Ａに形成されたスプライン部１２Ｂが係合して、ロータ２７と出力軸１２とがスプライン連結される。このように、ロータ２７と出力軸１２とがスプライン連結された状態では、ロータ２７はスプライン部１２Ｂ上を軸方向に移動自在となっている。
また、ロータ２７の前端面２７Ｅには、軸孔２７Ａの周囲に当該軸孔２７Ａよりも拡径した円柱状の凹部２７Ｆが形成される。この凹部２７Ｆ内には、軸孔２７Ａに挿し込まれた出力軸１２の係止部１２Ｃと縮径部１２Ｄとが延出し、当該凹部２７Ｆ内にて出力軸１２の係止部１２Ｃにプッシュナット７０が係止される。
【００３２】
プッシュナット７０は、図５に示すように、環状且つ板状のフランジ部７１と、このフランジ部７１の内周縁部から平面視において中心方向に突出形成された複数（５つ）の爪部７２とを有して構成される。これら５つの爪部７２は、フランジ部７１の内周縁部に略均等配置されており、これら爪部７２の先端７２Ａで形成された開口７３の内径Ｄ１よりも出力軸１２の係止部１２Ｃの直径Ｄ２は若干大きく形成されている。
これにより、プッシュナット７０は、係止部１２Ｃに嵌め込まれる際に、各爪部７２が変形し、これら爪部７２の復元力により当該爪部７２と係止部１２Ｃの外周面とが係止する。また、プッシュナット７０のフランジ部７１が凹部２７Ｆの底面（端面）２７Ｆ１（図４）に当接することで、ロータ２７の出力軸１２の先端部側への移動が規制される。
従って、プッシュナット７０を出力軸１２に取り付けるといった簡単な構成で、ロータ２７と前側のサイドプレート２６とが接触することを防止できることにより、当該ロータ２７及びサイドプレート２６の摩耗が抑制され、真空ポンプ１の耐久性を向上させることができる。さらに、プッシュナット７０は、ボルト等の締結手段と比べて簡単に出力軸１２の係止部１２Ｃに取付けられるため、出力軸１２の先端部１２Ａ側へロータ２７が移動することを簡単、かつ、短時間の作業で防止することができる。
【００３３】
ここで、ロータ２７を出力軸１２に固定するだけであれば、ボルト等の締結手段を用いることも勿論可能である。しかし、本実施形態のような小型の真空ポンプ１では、ポンプの組み付け作業の高効率化及び時間短縮が求められており、ロータ２７を出力軸１２に固定する場合には、ロータ２７を位置決めして固定する作業を短時間（例えば、１０秒程度）で行う必要がある。
次に、図６を参照して、ロータ２７の組み付け手順を説明する。
この図６では、電動モータ１０のケース１１及びケーシング本体２２などの記載を省略している。
まず、図６Ａに示すように、出力軸１２にロータ２７を挿し込み、出力軸１２のスプライン部１２Ｂとロータ２７のスプライン孔部２７Ｄとをスプライン連結させる。この場合、ロータ２７の長さ寸法は、シリンダ室Ｓ（図２）の長さと略同一に設定されているため、ロータ２７の後端面２７Ｇが後ろ側のサイドプレート２５に当接するまで挿し込むことにより、このロータ２７の前端面２７Ｅとシリンダ室Ｓの開口とが略面一となる。
続いて、出力軸１２の係止部１２Ｃにプッシュナット７０を係止させる。ロータ２７をサイドプレート２５に当接するまで、ロータ２７を出力軸１２に挿し込むと、図６Ｂに示すように、出力軸１２の係止部１２Ｃがロータ２７に形成された凹部２７Ｆ内に延出される。
【００３４】
本実施形態では、図５に示すように、出力軸１２は係止部１２Ｃと、この係止部１２Ｃよりも縮径した縮径部１２Ｄとを備え、この縮径部１２Ｄの直径Ｄ１はプッシュナット７０の複数の爪部７２の先端７２Ａで囲まれた開口７３の内径Ｄ１と略同径に形成されている。このため、プッシュナット７０を縮径部１２Ｄに嵌め、この縮径部１２Ｄに沿って移動させることで、出力軸１２に対して傾くことなくプッシュナット７０を係止部１２Ｃまで案内することができる。さらに、縮径部１２Ｄの角部１２Ｅには面取加工が施されており、プッシュナット７０を縮径部１２Ｄに簡単に嵌めることができる。
【００３５】
続いて、図６Ｃに示すように、プッシュナット７０がロータ２７の凹部２７Ｆの底面２７Ｆ１に当接するまで、このプッシュナット７０を押し込んで当該プッシュナット７０を出力軸１２の係止部１２Ｃに係止させる。
この場合、プッシュナット７０は、押付荷重を計測できる専用の治具（図示略）を用いて出力軸１２に取り付けられる。この押付荷重Ｆが所定の閾値（例えば１００Ｎ）を超えるまで押付けることにより、ロータ２７は後ろ側のサイドプレート２５とプッシュナット７０とで挟まれることで位置決めされる。このため、ロータ２７をサイドプレート２５に当接するまで出力軸１２に挿し込むといった簡単な作業で、出力軸１２に対するロータ２７の位置決めを容易に行うことができ、さらに、プッシュナット７０を所定の基準値を超えるまでロータ２７の凹部２７Ｆの底面２７Ｆ１に押し付けることにより、この基準値を超えたか否かでロータ２７の位置決めが完了したことを容易に判断することができ、熟練者でなくてもポンプの組み付け作業を短時間で行うことができる。
この状態では、ロータ２７を後側のサイドプレート２５に接触させて位置決めしているため、真空ポンプ１の初動時には、ロータ２７とサイドプレート２５とが摺動することにより、ロータ２７及びサイドプレート２５には初期摩耗が生じる。しかしながら、真空ポンプ１の運転時には、ロータ２７をプッシュナット７０側へ押し付けようとする力が生じるため、ロータ２７とサイドプレート２５との接触が防止され、その後のロータ２７及びサイドプレート２５の摩耗が防止される。
【００３６】
以上、説明したように、本実施形態によれば、電動モータ１０に取り付けられるケーシング３１と、このケーシング３１に形成されて当該ケーシング３１の両端に開口を有する中空形状のシリンダ室Ｓと、電動モータ１０の出力軸１２に、軸方向に移動自在に設けられ、当該出力軸１２とともにシリンダ室Ｓ内を回転駆動されるロータ２７と、シリンダ室Ｓの開口を塞ぐ一対のサイドプレート２５，２６とを備え、ロータ２７が出力軸１２の先端部１２Ａ側へ移動することを規制するプッシュナット７０を当該出力軸１２に設けたため、このロータ２７と前側のサイドプレート２６との接触が簡単な構成で防止されることにより、当該ロータ２７及びサイドプレート２６の摩耗が抑制され、真空ポンプ１の耐久性を向上させることができる。さらに、プッシュナット７０は、ボルト等の締結手段と比べて簡単に出力軸１２に取付けられるため、出力軸１２の先端部１２Ａ側へロータ２７が移動することを簡単、かつ、短時間の作業で防止することができる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、電動モータ側に位置する後側のサイドプレート２５に当接するまでロータ２７を出力軸１２に挿し込み、この状態で、プッシュナット７０を所定の基準値を超えるまでロータ２７の端面に押し付けて当該プッシュナット７０を出力軸１２に係止させたため、ロータ２７をサイドプレート２５に当接するまで出力軸１２に挿し込むといった簡単な作業で、出力軸１２に対するロータ２７の位置決めを容易に行うことができる。さらに、プッシュナット７０を所定の基準値を超えるまでロータ２７の端面に押し付けることにより、この基準値を超えたか否かでロータ２７の位置決めが完了したことを容易に判断することができ、熟練者でなくてもポンプの組み付け作業を短時間で行うことができる。
この場合、ロータ２７は、後側のサイドプレート２５に接触した状態で位置決めされるため、真空ポンプ１の初動時には、ロータ２７とサイドプレート２５とが摺動することにより、ロータ２７及びサイドプレート２５には初期摩耗が生じる。しかしながら、真空ポンプ１の運転時には、ロータ２７をプッシュナット７０側へ押し付けようとする力が生じるため、ロータ２７とサイドプレート２５との接触が防止され、その後のロータ２７及びサイドプレート２５の摩耗が防止される。
【００３８】
また、本実施形態によれば、出力軸１２は、先端部１２Ａにプッシュナット７０の複数の爪部７２が係止される係止部１２Ｃと、この係止部１２Ｃよりも縮径した縮径部１２Ｄとを備え、この縮径部１２Ｄの直径はプッシュナット７０の複数の爪部７２の先端７２Ａで囲まれた開口７３の内径と略同径に形成されているため、プッシュナット７０を縮径部１２Ｄに沿って移動させることで、出力軸１２に対して傾くことなくプッシュナット７０を係止部１２Ｃまで案内することができる。このため、係止部１２Ｃに案内されたプッシュナット７０をそのままロータ２７に押し付けることにより、プッシュナット７０が傾くことによる当該プッシュナット７０の装着の失敗を低減することができ、作業手順を簡素化するとともに作業時間の短縮化を図ることができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、ロータ２７の前端面２７Ｅには、出力軸１２が挿し込まれる軸孔２７Ａの周囲に凹部２７Ｆが形成され、この凹部２７Ｆ内でプッシュナット７０を出力軸１２の係止部１２Ｃに係止させたため、出力軸１２の先端部１２Ａをロータ２７の前端面２７Ｅよりも突出させることなく、プッシュナット７０を出力軸１２に係止させることができ、真空ポンプ１の構成の簡素化を図ることができる。
【００４０】
以上、本発明を実施するための最良の実施の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 真空ポンプ
６ ブレーキブースター（ブレーキ倍力装置）
７ 真空タンク
９ ブレーキ配管
１０ 電動モータ（駆動機）
１１ ケース
１２ 出力軸（回転軸）
１２Ａ 先端部
１２Ｂ スプライン部
１２Ｃ 係止部
１２Ｄ 縮径部
２０ ポンプ本体
２２ ケーシング本体
２３ シリンダ部
２５ サイドプレート
２６ サイドプレート
２７ ロータ
２７Ａ 軸孔
２７Ｄ スプライン孔部
２７Ｅ 前端面
２７Ｆ 凹部
２７Ｆ１ 底面（端面）
２７Ｇ 後端面
２８ ベーン
７０ プッシュナット
７１ フランジ部
７２ 爪部
７２Ａ 先端
７３ 開口
１００ ブレーキ装置
Ｆ 押付荷重
Ｐ 圧縮室
Ｒ 矢印
Ｓ シリンダ室
Ｘ１ 回転中心
Ｘ２ 軸心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動機の回転軸に取付けられるロータを有する真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、駆動機に取り付けられるケーシングと、このケーシングに形成されて当該ケーシングの両端に開口を有する中空形状のシリンダ室と、駆動機の回転軸に設けられて当該回転軸とともにシリンダ室内を回転駆動されるロータと、シリンダ室の開口を塞ぐ一対のサイドプレートとを備える真空ポンプが知られている。この種の真空ポンプは、例えば、自動車のブレーキ倍力装置を作動させるための真空を発生させるために使用され、ケーシングのシリンダ室内でロータを電動モータ等の駆動機で駆動することによって真空を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６４９１５０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車のブレーキ倍力装置を作動させるような小型の真空ポンプでは、小型で軽量のロータが使用されているため、ロータは回転軸に対して何ら固定されておらず、回転軸の軸方向に移動自在に設けられていた。さらに、ロータは回転軸の先端部に設けられているため、駆動機を駆動させてロータを回転させた場合、このロータが回転に伴い回転軸の先端側に移動して突出しやすい状況にあった。このため、真空ポンプの運転中に、ロータが前側（回転軸の先端側）のサイドプレートと接触することにより、これらロータ及びサイドプレートが摩耗で損傷し、真空ポンプの耐久性が低下するといった問題が想定された。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でロータ及びサイドプレートの損傷を抑制して真空ポンプの耐久性の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、駆動機に取り付けられるケーシングと、このケーシングに形成されて当該ケーシングの両端に開口を有する中空形状のシリンダ室と、前記駆動機の回転軸に、軸方向に移動自在に設けられ、当該回転軸とともに前記シリンダ室内を回転駆動されるロータと、前記シリンダ室の前記開口を塞ぐ一対のサイドプレートとを備える真空ポンプにおいて、前記ロータが前記回転軸の先端側へ移動することを規制するプッシュナットを当該回転軸に設けたことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、回転軸に設けられたプッシュナットにより、ロータが回転軸の先端側へ移動することが規制されるため、このロータと前側のサイドプレートとの接触が簡単な構成で防止されることにより、当該ロータ及びサイドプレートの摩耗が抑制され、真空ポンプの耐久性を向上させることができる。さらに、プッシュナットは、ボルト等の締結手段と比べて簡単に回転軸に取付けられるため、回転軸の先端側へロータが移動することを簡単、かつ、短時間の作業で防止することができる。
【０００７】
この構成において、本発明は、前記駆動機側に位置する前記サイドプレートに当接するまで前記ロータを前記回転軸に挿し込み、この状態で、前記プッシュナットを所定の基準値を超えるまで前記ロータの端面に押し付けて当該プッシュナットを前記回転軸に係止させたことを特徴とする。この構成によれば、回転軸に対するロータの位置決めを容易に行うことができ、熟練者でなくてもポンプの組み付け作業を短時間で行うことができる。
【０００８】
また、本発明は、前記回転軸は、先端部に前記プッシュナットの複数の爪部が係止される係止部と、この係止部よりも縮径した縮径部とを備え、この縮径部の直径は前記プッシュナットの複数の爪部で囲まれた開口の内径と略同径に形成されていることを特徴とする。この構成によれば、縮径部の直径がプッシュナットの複数の爪部で囲まれた開口の内径と略同径に形成されているため、プッシュナットを縮径部に沿って移動させることで、プッシュナットが回転軸に対して傾くことなく係止部まで案内することができる。このため、係止部に案内されたプッシュナットをそのままロータに押し付けることにより、プッシュナットが傾くことによる当該プッシュナットの装着の失敗を低減することができ、作業手順を簡素化するとともに作業時間の短縮化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明は、前記ロータの前端面には、前記回転軸が挿し込まれる軸孔の周囲に凹部が形成され、この凹部内で前記プッシュナットを前記回転軸に係止したことを特徴とする。この構成によれば、回転軸の先端部をロータの前端面よりも突出させることなく、プッシュナットを回転軸に係止させることができ、真空ポンプの構成の簡素化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転軸に設けられたプッシュナットにより、ロータが回転軸の先端側へ移動することが規制されるため、このロータと前側のサイドプレートとの接触が簡単な構成で防止されることにより、当該ロータ及びサイドプレートの摩耗が抑制され、真空ポンプの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る真空ポンプを使用したブレーキ装置の概要図である。
【図２】真空ポンプの側部部分断面図である。
【図３】真空ポンプをその前側から見た図である。
【図４】ロータと出力軸との連結構造を示す分解斜視図である。
【図５】回転軸の先端部分とプッシュナットとの形状を示す図である。
【図６】ロータの組み付け手順を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る真空ポンプ１を負圧源として使用したブレーキ装置１００の概要図である。ブレーキ装置１００は、例えば、自動車等の車両の左右の前輪に取り付けられたフロントブレーキ２ａ，２ｂ、及び左右の後輪に取り付けられたリアブレーキ３ａ，３ｂを備えている。これらの各ブレーキは、マスターシリンダ４とブレーキ配管９によりそれぞれ接続されており、マスターシリンダ４からブレーキ配管９を介して送られる油圧によって各ブレーキが作動する。
また、ブレーキ装置１００は、ブレーキペダル５と連結されたブレーキブースター（ブレーキ倍力装置）６を備え、このブレーキブースター６には、空気配管８を介して、真空タンク７及び真空ポンプ１が直列に接続されている。ブレーキブースター６は、真空タンク７内の負圧を利用してブレーキペダル５の踏力を倍力するものであり、小さな踏力でマスターシリンダ４のピストン（図示せず）を移動させることにより、十分なブレーキングパワーを引き出せるようになっている。
真空ポンプ１は、車両のエンジンルーム内に配置され、真空タンク７内の空気を車両外部へ排出し、当該真空タンク７内を真空状態とする。なお、自動車等に用いる真空ポンプ１の使用範囲は、例えば、−６０ｋＰａ〜−８０ｋＰａである。
【００１３】
図２は、真空ポンプ１の側部部分断面図であり、図３は、図２の真空ポンプ１をその前側（同図中の右側）から見た図である。ただし、図３は、シリンダ室Ｓの構成を示すべく、ポンプカバー２４，サイドプレート２６等の部材を取り外した状態を図示している。なお、以下では、説明の便宜上、図２および図３の上部にそれぞれ矢印で示す方向が、真空ポンプ１の上下前後左右を示すものとして説明する。また、前後方向については軸方向、左右方向については幅方向ともいう。
【００１４】
図２に示すように、真空ポンプ１は電動モータ（駆動機）１０と、この電動モータ１０を駆動源として作動するポンプ本体２０とを備えており、これら電動モータ１０及びポンプ本体２０が一体に連結された状態で自動車等の車体に固定支持されている。
【００１５】
電動モータ１０は、略円筒形状に形成されたケース１１の一方の端部（前端）の略中心からポンプ本体２０側（前側）に向かって延びる出力軸（回転軸）１２を有している。出力軸１２は、ポンプ本体２０を駆動する駆動軸として機能するものであり、前後方向に延びる回転中心Ｘ１を基準として回転する。出力軸１２の先端部１２Ａはスプライン軸に形成されており、ポンプ本体２０のロータ２７の軸方向に貫通する軸孔２７Ａに係合し、出力軸１２とロータ２７とが一体に回転可能に連結される。なお、出力軸１２とロータ２７とをスプライン結合する構成に代えて、キーを介して結合してもよい。
電動モータ１０は、電源（図示略）の投入により、出力軸１２が、図３中の矢印Ｒ方向（反時計回り）に回転し、これによりロータ２７を、回転中心Ｘ１を中心として同方向（矢印Ｒ方向）に回転させるようになっている。
【００１６】
ケース１１は、有底円筒形状に形成されたケース本体６０と、このケース本体６０の開口を塞ぐカバー体６１とを備え、ケース本体６０は、その周縁部６０Ａが外方に折り曲げて形成されている。カバー体６１は、ケース本体６０の開口と略同径に形成された円板部（壁面）６１Ａと、この円板部６１Ａの周縁に連なり、ケース本体６０の内周面に嵌まる円筒部６１Ｂと、この円筒部６１Ｂの周縁を外方に折り曲げて形成した屈曲部６１Ｃとを備えて一体に形成され、円板部６１Ａ及び円筒部６１Ｂがケース本体６０内に進入し、屈曲部６１Ｃが、ケース本体６０の周縁部６０Ａに当接して固定されている。これにより、電動モータ１０には、ケース１１の一方の端部（前端）が内側に窪み、ポンプ本体２０がインロー嵌合により取り付けられる嵌合穴部６３が形成される。
また、円板部６１Ａの略中央には、出力軸１２が貫通する貫通孔６１Ｄと、この貫通孔６１Ｄの周囲にケース本体６０の内側に延びる円環状のベアリング保持部６１Ｅとが形成され、このベアリング保持部６１Ｅの内周面６１Ｆに、上記出力軸１２を軸支するベアリング６２の外輪が保持される。
【００１７】
ポンプ本体２０は、図２に示すように、電動モータ１０のケース１１の前側に形成された嵌合穴部６３に嵌合されるケーシング本体２２と、このケーシング本体２２内に圧入されてシリンダ室Ｓを形成するシリンダ部２３と、当該ケーシング本体２２を前側から覆うポンプカバー２４とを備えている。本実施形態ではケーシング本体２２、シリンダ部２３及びポンプカバー２４を備えて、真空ポンプ１のケーシング３１を構成している。
【００１８】
ケーシング本体２２は、例えば、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料を用いて、図３に示すように、前側から見た形状が上記した回転中心Ｘ１を略中心とした上下方向に長い略矩形に形成されている。ケーシング本体２２の上部には、このケーシング本体２２に設けられたシリンダ室Ｓ内に連通する連通孔２２Ａが形成され、この連通孔２２Ａには真空吸込ニップル３０が圧入されている。この真空吸込ニップル３０は、図２に示すように、上向きに延びる直管であり、当該真空吸込ニップル３０の一端３０Ａには、外部機器（例えば、真空タンク７（図１参照））から負圧空気を供給するための管またはチューブが接続される。
【００１９】
ケーシング本体２２には、前後方向に延びる軸心Ｘ２を基準とした孔部２２Ｂが形成され、この孔部２２Ｂに円筒状に形成されたシリンダ部２３が圧入されている。軸心Ｘ２は、上述の電動モータ１０の出力軸１２の回転中心Ｘ１に対して平行で、かつ、図２に示すように、回転中心Ｘ１に対して左側斜め上方に偏心している。本構成では、回転中心Ｘ１を中心とするロータ２７の外周面２７Ｂが、軸心Ｘ２を基準に形成されているシリンダ部２３の内周面２３Ａに接するように軸心Ｘ２が偏心されている。
【００２０】
シリンダ部２３は、ロータ２７と同一の金属材料（本実施形態では、鉄）で形成されている。この構成では、シリンダ部２３とロータ２７とは熱膨張係数が同じなので、シリンダ部２３及びロータ２７の温度変化にかかわらず、ロータ２７が回転した際の当該ロータ２７の外周面２７Ｂとシリンダ部２３の内周面２３Ａとの接触を防止できる。なお、シリンダ部２３及びロータ２７は、略同じ程度の熱膨張係数を有する金属材料であれば、異なる材料を用いても構わない。
また、ケーシング本体２２に形成された孔部２２Ｂにシリンダ部２３を圧入することにより、ケーシング本体２２の前後方向の長さ範囲内でシリンダ部２３を収容することができるため、このシリンダ部２３がケーシング本体２２から突出することが防止され、ケーシング本体２２の小型化を図ることができる。
更に、ケーシング本体２２はロータ２７よりも熱伝導性の高い材料で形成されている。これによれば、ロータ２７及びベーン２８が回転駆動した際に発生した熱がケーシング本体２２に速やかに伝達できることにより、ケーシング本体２２から十分に放熱することができる。
【００２１】
シリンダ部２３には、上記したケーシング本体２２の連通孔２２Ａとシリンダ室Ｓ内とを繋ぐ開口２３Ｂが形成されており、真空吸込ニップル３０を通じた空気は、連通孔２２Ａ，開口２３Ｂを通じてシリンダ室Ｓ内に供給される。このため、本実施形態では、真空吸込ニップル３０、ケーシング本体２２の連通孔２２Ａ及びシリンダ部２３の開口２３Ｂを備えて吸気経路３２が形成される。また、ケーシング本体２２及びシリンダ部２３の下部には、これらケーシング本体２２及びシリンダ部２３を貫通し、シリンダ室Ｓで圧縮された空気が吐出される吐出口２２Ｃ，２３Ｃが設けられている。
【００２２】
シリンダ部２３の後端および前端には、それぞれシリンダ室Ｓの開口を塞ぐサイドプレート２５，２６が配設されている。これらサイドプレート２５，２６は、その直径がシリンダ部２３の内周面２３Ａの内径よりも大きく設定されており、シールリング２５Ａ，２６Ａにより付勢されて、シリンダ部２３の前端及び後端にそれぞれ押し付けられている。これにより、シリンダ部２３の内側は、真空吸込ニップル３０に連なる開口２３Ｂ及び吐出口２３Ｃ，２２Ｃを除いて、密閉されたシリンダ室Ｓが形成される。
【００２３】
シリンダ室Ｓには、ロータ２７が配設されている。ロータ２７は、電動モータ１０の回転中心Ｘ１に沿って延びる円柱形状を有し、ポンプ本体２０の駆動軸である出力軸１２が挿通される軸孔２７Ａを有すると共に、この軸孔２７Ａから径方向に離れた位置に、複数のガイド溝２７Ｃが軸孔２７Ａを中心とする等角度間隔で周方向に間隔を空けて設けられる。上記軸孔２７Ａは、出力軸１２の先端部１２Ａに設けられたスプライン軸に係合するスプライン孔に形成され、ロータ２７と出力軸１２とがスプライン連結されるようになっている。
【００２４】
ロータ２７の前後方向の長さは、シリンダ部２３のシリンダ室Ｓの長さ、すなわち、上述の２枚にサイドプレート２５，２６の相互に対向する内面間の距離と略等しく設定され、ロータ２７とサイドプレート２５，２６との間は略閉塞されている。
また、ロータ２７の外径は、図３に示すように、ロータ２７の外周面２７Ｂが、シリンダ部２３の内周面２３Ａのうちの右斜め下方に位置する部分と微小なクリアランスを保つように設定されている。これにより、図３に示すように、ロータ２７の外周面２７Ｂと、シリンダ部２３の内周面２３Ａとの間には、三日月形状の空間が構成される。
【００２５】
ロータ２７には、三日月形状の空間を区画する複数（本例では５枚）のベーン２８が設けられている。ベーン２８は、板状に形成されていて、その前後方向の長さは、ロータ２７と同様、２枚のサイドプレート２５，２６の相互に対向する内面間の距離と略等しくなるように設定されている。これらベーン２８は、ロータ２７に設けられたガイド溝２７Ｃから出没自在に配設されている。各ベーン２８は、ロータ２７の回転に伴い、遠心力によってガイド溝２７Ｃに沿って外側へ突出し、その先端をシリンダ部２３の内周面２３Ａに当接させる。これにより、上述の三日月形状の空間は、相互に隣接する２枚のベーン２８，２８と、ロータ２７の外周面２７Ｂと、シリンダ部２３の内周面２３Ａとによって囲まれる５つの圧縮室Ｐに区画される。これら圧縮室Ｐは、出力軸１２の回転に伴うロータ２７の矢印Ｒ方向の回転に伴い、同方向に回転し、その容積が、開口２３Ｂ近傍で大きく、一方、吐出口２３Ｃで小さくなる。つまり、ロータ２７，ベーン２８の回転により、開口２３Ｂから１つの圧縮室Ｐに吸入された空気は、ロータ２７の回転に伴って回転しつつ圧縮されて、吐出口２３Ｃから吐出される。
【００２６】
本構成では、シリンダ部２３は、図２に示すように、このシリンダ部２３の軸心Ｘ２が回転中心Ｘ１に対して左側斜め上方に偏心してケーシング本体２２に形成されている。このため、ケーシング本体２２内には、シリンダ部２３が偏心したのと反対の方向に大きなスペースを確保することができ、このスペースにはシリンダ部２３の周縁部に沿って、吐出口２３Ｃ、２２Ｃに連通する膨張室３３が形成されている。
膨張室３３は、シリンダ部２３の下方から出力軸１２の上方に至るまで、当該シリンダ部２３の周縁部に沿った大きな閉空間として形成され、ポンプカバー２４に形成された排気口２４Ａに連通している。この膨張室３３に流入した圧縮空気は、当該膨張室３３内で膨張、分散して当該膨張室３３の隔壁にぶつかって乱反射する。これにより、圧縮空気の音エネルギが減衰されるため、排気する際の騒音及び振動の低減を図ることができる。本実施形態では、ケーシング本体２２及びシリンダ部２３にそれぞれ形成された吐出口２２Ｃ，２３Ｃ、膨張室３３及び排気口２４Ａを備えて排気経路３７を構成する。
【００２７】
本実施形態では、シリンダ部２３をロータ２７の回転中心Ｘ１から偏心して配置することにより、ケーシング本体２２にはシリンダ部２３の上記回転中心Ｘ１側の周縁部に大きなスペースを確保することができる。このため、このスペースに大きな膨張室３３を形成することにより、ケーシング本体２２に膨張室３３を一体に形成することができるため、当該膨張室３３をケーシング本体２２の外部に設ける必要がなく、ケーシング本体２２の小型化を図ることができ、ひいては真空ポンプ１の小型化を図ることができる。
【００２８】
ポンプカバー２４は、前側のサイドプレート２６にシールリング２６Ａを介して配置され、ケーシング本体２２にボルト６６で固定されている。ケーシング本体２２の前面には、図２に示すように、シリンダ部２３や膨張室３３を囲んでシール溝２２Ｄが形成され、このシール溝２２Ｄには環状のシール材６７が配置されている。ポンプカバー２４には、膨張室３３に対応する位置に排気口２４Ａが設けてある。この排気口２４Ａは、膨張室３３に流入した空気を機外（真空ポンプ１の外部）に排出するためのものであり、この排気口２４Ａは、機外からポンプ内への空気の逆流を防止するためのチェックバルブ２９が取り付けられている。
【００２９】
上記したように、真空ポンプ１は、電動モータ１０とポンプ本体２０とを連結して構成されており、電動モータ１０の出力軸１２に連結されたロータ２７及びベーン２８がポンプ本体２０のシリンダ部２３内で摺動する。このため、ポンプ本体２０を電動モータ１０の出力軸１２の回転中心Ｘ１に合わせて組み付けることが重要である。
このため、本実施形態では、電動モータ１０は、ケース１１の一端側に出力軸１２の回転中心Ｘ１を中心とした嵌合穴部６３が形成されている。一方、ケーシング本体２２の背面には、図２に示すように、シリンダ室Ｓの周囲に後方へ突出した円筒状の嵌合部２２Ｆが一体に形成されている。この嵌合部２２Ｆは、電動モータ１０の出力軸１２の回転中心Ｘ１と同心に形成されており、電動モータ１０の嵌合穴部６３にインロー嵌合する外径に形成されている。
このため、本構成では、電動モータ１０の嵌合穴部６３にケーシング本体２２の嵌合部２２Ｆを嵌め込むだけで、簡単に中心位置を合わせることができ、電動モータ１０とポンプ本体２０との組み付け作業を容易に行うことができる。また、ケーシング本体２２の背面には、嵌合部２２Ｆの周囲にシール溝２２Ｅが形成され、このシール溝２２Ｅには環状のシール材３５が配置されている。
【００３０】
ところで、自動車のブレーキ装置に使用されるような小型の真空ポンプでは、一般に、小型で軽量のロータが使用されており、さらに、ポンプの組み付け作業の効率化を図るためにロータは出力軸に対して何ら固定されておらず、出力軸の軸方向に移動自在に設けられていた。これに加えて、ロータは、電動モータの出力軸の先端に、いわゆる片持支持されているため、ロータを回転させた場合、このロータが回転に伴い出力軸の先端側に突出しやすい状況にあった。このため、従来の構成では、真空ポンプの運転中に、ロータが前側のサイドプレートと接触することにより、これらロータ及びサイドプレートが摩耗で損傷し、真空ポンプの耐久性が低下するといった問題が想定される。この問題を解消すべく、本構成では、ロータ２７と出力軸１２との連結構造に特徴を有する。
【００３１】
図４は、ロータ２７と出力軸１２との連結構造を示す分解斜視図である。
ロータ２７は、上述のように、出力軸１２とスプライン連結されるとともに、この出力軸１２に係止されるプッシュナット７０により、当該出力軸１２の先端側への移動が規制されている。
具体的には、ロータ２７の軸孔２７Ａの一部には、図４に示すように、スプライン孔部２７Ｄが形成され、このスプライン孔部２７Ｄには出力軸１２の先端部１２Ａに形成されたスプライン部１２Ｂが係合して、ロータ２７と出力軸１２とがスプライン連結される。このように、ロータ２７と出力軸１２とがスプライン連結された状態では、ロータ２７はスプライン部１２Ｂ上を軸方向に移動自在となっている。
また、ロータ２７の前端面２７Ｅには、軸孔２７Ａの周囲に当該軸孔２７Ａよりも拡径した円柱状の凹部２７Ｆが形成される。この凹部２７Ｆ内には、軸孔２７Ａに挿し込まれた出力軸１２の係止部１２Ｃと縮径部１２Ｄとが延出し、当該凹部２７Ｆ内にて出力軸１２の係止部１２Ｃにプッシュナット７０が係止される。
【００３２】
プッシュナット７０は、図５に示すように、環状且つ板状のフランジ部７１と、このフランジ部７１の内周縁部から平面視において中心方向に突出形成された複数（５つ）の爪部７２とを有して構成される。これら５つの爪部７２は、フランジ部７１の内周縁部に略均等配置されており、これら爪部７２の先端７２Ａで形成された開口７３の内径Ｄ１よりも出力軸１２の係止部１２Ｃの直径Ｄ２は若干大きく形成されている。
これにより、プッシュナット７０は、係止部１２Ｃに嵌め込まれる際に、各爪部７２が変形し、これら爪部７２の復元力により当該爪部７２と係止部１２Ｃの外周面とが係止する。また、プッシュナット７０のフランジ部７１が凹部２７Ｆの底面（端面）２７Ｆ１（図４）に当接することで、ロータ２７の出力軸１２の先端部側への移動が規制される。
従って、プッシュナット７０を出力軸１２に取り付けるといった簡単な構成で、ロータ２７と前側のサイドプレート２６とが接触することを防止できることにより、当該ロータ２７及びサイドプレート２６の摩耗が抑制され、真空ポンプ１の耐久性を向上させることができる。さらに、プッシュナット７０は、ボルト等の締結手段と比べて簡単に出力軸１２の係止部１２Ｃに取付けられるため、出力軸１２の先端部１２Ａ側へロータ２７が移動することを簡単、かつ、短時間の作業で防止することができる。
【００３３】
ここで、ロータ２７を出力軸１２に固定するだけであれば、ボルト等の締結手段を用いることも勿論可能である。しかし、本実施形態のような小型の真空ポンプ１では、ポンプの組み付け作業の高効率化及び時間短縮が求められており、ロータ２７を出力軸１２に固定する場合には、ロータ２７を位置決めして固定する作業を短時間（例えば、１０秒程度）で行う必要がある。
次に、図６を参照して、ロータ２７の組み付け手順を説明する。
この図６では、電動モータ１０のケース１１及びケーシング本体２２などの記載を省略している。
まず、図６Ａに示すように、出力軸１２にロータ２７を挿し込み、出力軸１２のスプライン部１２Ｂとロータ２７のスプライン孔部２７Ｄとをスプライン連結させる。この場合、ロータ２７の長さ寸法は、シリンダ室Ｓ（図２）の長さと略同一に設定されているため、ロータ２７の後端面２７Ｇが後ろ側のサイドプレート２５に当接するまで挿し込むことにより、このロータ２７の前端面２７Ｅとシリンダ室Ｓの開口とが略面一となる。
続いて、出力軸１２の係止部１２Ｃにプッシュナット７０を係止させる。ロータ２７をサイドプレート２５に当接するまで、ロータ２７を出力軸１２に挿し込むと、図６Ｂに示すように、出力軸１２の係止部１２Ｃがロータ２７に形成された凹部２７Ｆ内に延出される。
【００３４】
本実施形態では、図５に示すように、出力軸１２は係止部１２Ｃと、この係止部１２Ｃよりも縮径した縮径部１２Ｄとを備え、この縮径部１２Ｄの直径Ｄ１はプッシュナット７０の複数の爪部７２の先端７２Ａで囲まれた開口７３の内径Ｄ１と略同径に形成されている。このため、プッシュナット７０を縮径部１２Ｄに嵌め、この縮径部１２Ｄに沿って移動させることで、出力軸１２に対して傾くことなくプッシュナット７０を係止部１２Ｃまで案内することができる。さらに、縮径部１２Ｄの角部１２Ｅには面取加工が施されており、プッシュナット７０を縮径部１２Ｄに簡単に嵌めることができる。
【００３５】
続いて、図６Ｃに示すように、プッシュナット７０がロータ２７の凹部２７Ｆの底面２７Ｆ１に当接するまで、このプッシュナット７０を押し込んで当該プッシュナット７０を出力軸１２の係止部１２Ｃに係止させる。
この場合、プッシュナット７０は、押付荷重を計測できる専用の治具（図示略）を用いて出力軸１２に取り付けられる。この押付荷重Ｆが所定の閾値（例えば１００Ｎ）を超えるまで押付けることにより、ロータ２７は後ろ側のサイドプレート２５とプッシュナット７０とで挟まれることで位置決めされる。このため、ロータ２７をサイドプレート２５に当接するまで出力軸１２に挿し込むといった簡単な作業で、出力軸１２に対するロータ２７の位置決めを容易に行うことができ、さらに、プッシュナット７０を所定の基準値を超えるまでロータ２７の凹部２７Ｆの底面２７Ｆ１に押し付けることにより、この基準値を超えたか否かでロータ２７の位置決めが完了したことを容易に判断することができ、熟練者でなくてもポンプの組み付け作業を短時間で行うことができる。
この状態では、ロータ２７を後側のサイドプレート２５に接触させて位置決めしているため、真空ポンプ１の初動時には、ロータ２７とサイドプレート２５とが摺動することにより、ロータ２７及びサイドプレート２５には初期摩耗が生じる。しかしながら、真空ポンプ１の運転時には、ロータ２７をプッシュナット７０側へ押し付けようとする力が生じるため、ロータ２７とサイドプレート２５との接触が防止され、その後のロータ２７及びサイドプレート２５の摩耗が防止される。
【００３６】
以上、説明したように、本実施形態によれば、電動モータ１０に取り付けられるケーシング３１と、このケーシング３１に形成されて当該ケーシング３１の両端に開口を有する中空形状のシリンダ室Ｓと、電動モータ１０の出力軸１２に、軸方向に移動自在に設けられ、当該出力軸１２とともにシリンダ室Ｓ内を回転駆動されるロータ２７と、シリンダ室Ｓの開口を塞ぐ一対のサイドプレート２５，２６とを備え、ロータ２７が出力軸１２の先端部１２Ａ側へ移動することを規制するプッシュナット７０を当該出力軸１２に設けたため、このロータ２７と前側のサイドプレート２６との接触が簡単な構成で防止されることにより、当該ロータ２７及びサイドプレート２６の摩耗が抑制され、真空ポンプ１の耐久性を向上させることができる。さらに、プッシュナット７０は、ボルト等の締結手段と比べて簡単に出力軸１２に取付けられるため、出力軸１２の先端部１２Ａ側へロータ２７が移動することを簡単、かつ、短時間の作業で防止することができる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、電動モータ側に位置する後側のサイドプレート２５に当接するまでロータ２７を出力軸１２に挿し込み、この状態で、プッシュナット７０を所定の基準値を超えるまでロータ２７の端面に押し付けて当該プッシュナット７０を出力軸１２に係止させたため、ロータ２７をサイドプレート２５に当接するまで出力軸１２に挿し込むといった簡単な作業で、出力軸１２に対するロータ２７の位置決めを容易に行うことができる。さらに、プッシュナット７０を所定の基準値を超えるまでロータ２７の端面に押し付けることにより、この基準値を超えたか否かでロータ２７の位置決めが完了したことを容易に判断することができ、熟練者でなくてもポンプの組み付け作業を短時間で行うことができる。
この場合、ロータ２７は、後側のサイドプレート２５に接触した状態で位置決めされるため、真空ポンプ１の初動時には、ロータ２７とサイドプレート２５とが摺動することにより、ロータ２７及びサイドプレート２５には初期摩耗が生じる。しかしながら、真空ポンプ１の運転時には、ロータ２７をプッシュナット７０側へ押し付けようとする力が生じるため、ロータ２７とサイドプレート２５との接触が防止され、その後のロータ２７及びサイドプレート２５の摩耗が防止される。
【００３８】
また、本実施形態によれば、出力軸１２は、先端部１２Ａにプッシュナット７０の複数の爪部７２が係止される係止部１２Ｃと、この係止部１２Ｃよりも縮径した縮径部１２Ｄとを備え、この縮径部１２Ｄの直径はプッシュナット７０の複数の爪部７２の先端７２Ａで囲まれた開口７３の内径と略同径に形成されているため、プッシュナット７０を縮径部１２Ｄに沿って移動させることで、出力軸１２に対して傾くことなくプッシュナット７０を係止部１２Ｃまで案内することができる。このため、係止部１２Ｃに案内されたプッシュナット７０をそのままロータ２７に押し付けることにより、プッシュナット７０が傾くことによる当該プッシュナット７０の装着の失敗を低減することができ、作業手順を簡素化するとともに作業時間の短縮化を図ることができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、ロータ２７の前端面２７Ｅには、出力軸１２が挿し込まれる軸孔２７Ａの周囲に凹部２７Ｆが形成され、この凹部２７Ｆ内でプッシュナット７０を出力軸１２の係止部１２Ｃに係止させたため、出力軸１２の先端部１２Ａをロータ２７の前端面２７Ｅよりも突出させることなく、プッシュナット７０を出力軸１２に係止させることができ、真空ポンプ１の構成の簡素化を図ることができる。
【００４０】
以上、本発明を実施するための最良の実施の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 真空ポンプ
６ ブレーキブースター（ブレーキ倍力装置）
７ 真空タンク
９ ブレーキ配管
１０ 電動モータ（駆動機）
１１ ケース
１２ 出力軸（回転軸）
１２Ａ 先端部
１２Ｂ スプライン部
１２Ｃ 係止部
１２Ｄ 縮径部
２０ ポンプ本体
２２ ケーシング本体
２３ シリンダ部
２５ サイドプレート
２６ サイドプレート
２７ ロータ
２７Ａ 軸孔
２７Ｄ スプライン孔部
２７Ｅ 前端面
２７Ｆ 凹部
２７Ｆ１ 底面（端面）
２７Ｇ 後端面
２８ ベーン
７０ プッシュナット
７１ フランジ部
７２ 爪部
７２Ａ 先端
７３ 開口
１００ ブレーキ装置
Ｆ 押付荷重
Ｐ 圧縮室
Ｒ 矢印
Ｓ シリンダ室
Ｘ１ 回転中心
Ｘ２ 軸心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機に取り付けられるケーシングと、このケーシングに形成されて当該ケーシングの両端に開口を有する中空形状のシリンダ室と、前記駆動機の回転軸に、軸方向に移動自在に設けられ、当該回転軸とともに前記シリンダ室内を回転駆動されるロータと、前記シリンダ室の前記開口を塞ぐ一対のサイドプレートとを備える真空ポンプにおいて、
前記ロータが前記回転軸の先端側へ移動することを規制するプッシュナットを当該回転軸に設けたことを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
前記駆動機側に位置する前記サイドプレートに当接するまで前記ロータを前記回転軸に挿し込み、この状態で、前記プッシュナットを所定の基準値を超えるまで前記ロータの端面に押し付けて当該プッシュナットを前記回転軸に係止させたことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記回転軸は、先端部に前記プッシュナットの複数の爪部が係止される係止部と、この係止部よりも縮径した縮径部とを備え、この縮径部の直径は前記プッシュナットの複数の爪部で囲まれた開口の内径と略同径に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記ロータの前端面には、前記回転軸が挿し込まれる軸孔の周囲に凹部が形成され、この凹部内で前記プッシュナットを前記回転軸に係止したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項１】
駆動機に取り付けられるケーシングと、このケーシングに形成されて当該ケーシングの両端に開口を有する中空形状のシリンダ室と、前記駆動機の回転軸に、軸方向に移動自在に設けられ、当該回転軸とともに前記シリンダ室内を回転駆動されるロータと、前記シリンダ室の前記開口を塞ぐ一対のサイドプレートとを備える真空ポンプにおいて、
前記ロータが前記回転軸の先端側へ移動することを規制するプッシュナットを当該回転軸に設けたことを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
前記駆動機側に位置する前記サイドプレートに当接するまで前記ロータを前記回転軸に挿し込み、この状態で、前記プッシュナットを所定の基準値を超えるまで前記ロータの端面に押し付けて当該プッシュナットを前記回転軸に係止させたことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記回転軸は、先端部に前記プッシュナットの複数の爪部が係止される係止部と、この係止部よりも縮径した縮径部とを備え、この縮径部の直径は前記プッシュナットの複数の爪部で囲まれた開口の内径と略同径に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記ロータの前端面には、前記回転軸が挿し込まれる軸孔の周囲に凹部が形成され、この凹部内で前記プッシュナットを前記回転軸に係止したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１１７４３７（Ｐ２０１２−１１７４３７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６７３５１（Ｐ２０１０−２６７３５１）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（５１００６３５０２）ナブテスコオートモーティブ株式会社 (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（５１００６３５０２）ナブテスコオートモーティブ株式会社 (34)
【Ｆターム（参考）】
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