叶片泵的制作方法

本发明涉及一种叶片泵，更详细地，涉及如下这样的叶片泵：在泵壳体的收容空间内配设转子而划分出一对泵室，随着转子的旋转，一边使设为能够在外周面伸出、缩回的叶片的前端与收容空间的内周面滑动接触，一边使各泵室的容积变化，从而吸入、排出空气。

背景技术：

在这种叶片泵中存在泵室的划分状态不同的各种形式。例如，在专利文献1的图4所记载的叶片泵中，凸轮环的两侧面被板封闭而划分出呈圆筒状的收容空间，在其内部的偏心位置配置圆筒状的转子。作为结果，在收容空间内划分出呈月牙形的单一泵室，随着转子的旋转，通过叶片使该泵室的容积发生变化，从而吸入、排出流体。

叶片泵的容量(流体的排出量)取决于泵室的容积变化，但是以增加容量为目的的收容空间的大型化直接导致叶片泵自身的大型化，进而导致向车辆等的装设性的恶化。

因此，例如在专利文献2的图2所记载的叶片泵中，通过在凸轮环内划分出呈椭圆形的收容空间，在其内部的椭圆中心配置圆筒状的转子，从而在转子的两侧划分出呈月牙形的一对泵室。因此，随着转子的旋转，通过叶片使各泵室的容积发生变化，从而不使收容空间那么大型化就实现了泵容量的增加。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013-60841号公报

专利文献2：日本专利特开2005-351117号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

如上所述，专利文献2的叶片泵与专利文献1的结构相比，能够在相同的占有空间下增加泵容量。然而，仅采用专利文献2的结构，为了进一步增加泵室的容积进而实现泵容量的增加，只能使收容空间大型化，在这方面存在界限。

本发明是为了解决上述的问题而作出的，其目的在于提供一种叶片泵，能够在抑制大型化从而确保了良好的装设性的基础上，进一步实现泵容量的增加。

解决技术问题所使用的技术方案

为了实现上述目的，本发明的叶片泵中，在设于泵壳体的收容空间内配设圆筒状的转子，在转子的两侧分别划分出泵室，并且使与泵室的并列设置方向正交的转子的外周面的两侧分别经由微小间隙而与收容空间的内周面相对，随着转子的旋转，一边使设为能够在该转子的外周面伸出、缩回的叶片的前端与收容空间的内周面滑动接触，一边使各泵室的容积发生变化，从而吸入、排出流体，收容空间的截面形成为跑道形状，该跑道形状是通过将一对半圆弧面的彼此的端部用一对相对面连接而构成的(技术方案1)。

作为其他的方式，优选的是，一对相对面的间隔设定为比转子的直径窄，在收容空间的内周面形成有与转子的外周面相对应的截面呈圆弧形的一对密封面，转子的外周面经由微小间隙而与各密封面的区域相对(技术方案2)。

作为其他的方式，优选的是，在收容空间的一对密封面的至少转子的旋转方向侧的端部分别形成有缓冲面，该缓冲面的截面呈在收容空间的外部具有中心的圆弧状(技术方案3)。

作为其他的方式，优选的是，缓冲面的曲率设定为：当与缓冲面滑动接触的所述叶片的位置跟随缓冲面的曲率而向突出方向变位时，成为能通过作用于叶片的离心力和朝向外周方向的流体压力来维持与缓冲面的滑动接触的朝向突出方向的加速度(技术方案4)。

发明效果

根据本发明的叶片泵，在抑制大型化从而确保了良好的装设性的基础上，还能进一步实现泵容量的增加。

附图说明

图1是表示实施方式的真空泵的立体图。

图2是表示真空泵的分解立体图。

图3是表示收容空间内的转子和叶片的图1的iii-iii线剖视图。

图4是表示转子和电动机的输出轴的连结部位的图3的iv-iv线剖视图。

图5是以第一实施方式和专利文献2对收容空间的俯视的形状进行比较的示意图。

图6是表示第二实施方式的收容空间的俯视的形状的示意图。

图7是表示第二实施方式的其他示例的收容空间的俯视的形状的示意图。

图8是表示在第二实施方式中产生的叶片的分开的图6中的x区域的局部放大图。

图9是表示第三实施方式的收容空间的缓冲面的周边的与图8对应的局部放大图。

图10是表示第三实施方式的其他示例的收容空间的缓冲面的周边的与图8对应的局部放大图。

具体实施方式

以下，对将本发明具体化为叶片型真空泵的一实施方式进行说明。

图1是表示本实施方式的真空泵的立体图，图2是表示真空泵的分解立体图，图3是表示收容空间内的转子和叶片的图1的iii-iii线剖视图，图4是表示转子和电动机的输出轴的连接部位的图3的iv-iv线剖视图。

本实施方式的真空泵1装设于车辆，以产生向车辆的制动辅助装置供给的负压。在各图中，真空泵1以设置于车辆时的姿势表示，并且在下面的说明中，以车辆为主体来表示前后、左右、上下方向。

作为整体，真空泵1构成为以泵壳体2为中心，在其下侧固定电动机3，在其上侧固定消音壳体4。

泵壳体2通过铝压铸件成型制作，呈在上下方向上延伸的圆筒状，并且以相对于其外周壁5为内外双重的位置关系的方式形成有内周壁6。内周壁6的下部与底壁7一体地形成而封闭，在内周壁6的朝向上方的开口部通过小螺钉9固定有上板8，并且通过上述内周壁6、底壁7和上板8来划分出收容空间10。收容空间10在俯视时呈跑道形状，并且由于其形状与本发明的主旨有关，因此在后面对其详细描述。

在泵壳体2的下表面通过小螺钉12固定有电动机3，在电动机3内沿着在上下方向上延伸的轴线l配设有输出轴13，并且通过上下一对的轴承14(图4中表示了上侧的轴承14)支承为可旋转。在电动机3的上部以输出轴13为中心、朝向上方地突出设置有凸台部15，并且在泵壳体2的底壁7的下表面朝向下方地突出设置有圆筒状的筒部16。筒部16夹着o型圈17外嵌于凸台部15，由此泵壳体2和电动机3在轴线l上被定位。

电动机3的输出轴13从凸台部15的轴孔15a向上方突出，并且通过泵壳体2的筒部16内和底壁7的轴孔7a而使上部位于收容空间10内。详细地，输出轴13的上部在俯视时位于收容空间10的跑道中心(前后和左右方向上均为中心)。

在收容空间10内配设有以轴线l为中心的呈圆筒状的转子18，并且转子18中沿轴线l从下方穿设有轴孔18a，以供输出轴13的上部插入。通过配设于轴孔18a内的防旋转构件19对输出轴13和转子18的相对旋转进行限制，通过电动机3驱动转子18向规定方向(图3的箭头所示的俯视时的逆时针方向)旋转。

转子18的下表面隔着微小间隙与收容空间10的底壁7相对，转子18的上表面隔着微小间隙与上板8相对。其结果是，在收容空间10内的转子18的前后两侧分别划分出了俯视呈月牙形的泵室20。

在转子18的外周面上等分的六个部位，遍及转子18的整个上下宽度地凹设有叶片槽18b，并且板状的叶片21在各叶片槽18b内分别配设为能够在以轴线l为中心的内外方向上伸出、缩回。各叶片21的上下宽度与转子18的上下宽度大概一致，并且采用使其前端(外周端)相对于其基端(内周端)向转子18的旋转方向倾斜的姿势。

如下所述，在真空泵1的动作期间，转子18和叶片21在收容空间10内无润滑地滑动接触，因此，上述转子18和叶片21由具有自身润滑性的碳制成。

在泵壳体2的上表面通过小螺钉22固定有消音壳体4，虽然未图示但是在消音壳体4内形成有扩张室和共鸣室，用于缓和从真空泵1排出的空气的脉动。

如图3所示，在泵壳体2的外周壁5的前侧设有用于向电动机3供电的连接器24、以及经由未图示的气动软管而与制动辅助装置连接的接头25。在上板8的下表面凹设有一对吸入端口26，各吸入端口26分别向泵室20内开口(如图3中的假想线所示)。一方的吸入端口26经由形成于泵壳体2的第一吸入路径27与上述接头25连通，并且经由以包围收容空间10的方式凹设于上板8的下表面的环状的第二吸入路径28与另一方的吸入端口26连通。

此外，未图示的排出端口分别在各泵室20内开口，上述排出端口从排出路径29经由消音壳体4内的扩张室和共鸣室与外部连通。

因此，当通过电动机3驱动转子18在收容空间10内旋转时，各叶片21一边使其前端与收容空间10的内周面滑动接触，一边逐渐改变被划分成多个的泵室20的容积。由此，来自制动辅助装置的空气从一方的吸入端口26经由气动软管、接头25和第一吸入路径27向一方的泵室20内吸入，并且从另一方的吸入端口26经由第二吸入路径28向另一方的泵室20内吸入。

在各泵室20内，空气通过叶片21从吸入端口26侧向排出端口侧转移，从各自的排出端口经由排出路径29流入消音壳体4内。空气的脉动在流过扩张室和共鸣室的过程中缓和，之后空气向外部排出。

在泵壳体2的内周壁6与外周壁5之间形成有环状空间30，上述环状空间30分别经由形成于外周壁5的前后两侧的狭缝31与外部连通。虽然未图示，但是在真空泵1的前方配设有发动机冷却用风扇，冷却风的一部分向真空泵1吹送。冷却风从前侧的狭缝31流入环状空间30内并向左右分支，流过内周壁6的左右两侧后合流，从后侧的狭缝31向外部排出。通过上述冷却风的流通能抑制真空泵1的温度上升。

另一方面，在泵壳体2的左右两侧一体地形成有包括缓冲构件32的安装凸缘33，真空泵1经由上述安装凸缘33固定于车体。

如在“发明所要解决的技术问题”中所述，在与本实施方式同样地在转子的两侧划分出泵室的专利文献2的叶片泵中，为了进一步增加泵容量只能使收容空间大型化，必然会存在由于叶片泵自身的大型化而导致向车辆的装设性变差的问题。

鉴于以上问题，本发明人着眼于收容空间的形状。专利文献2的叶片泵的收容空间在俯视时呈椭圆形。详细地，在x轴和y轴的平面上呈由下式(1)表示的形状。

x²/a²+y²/b²＝1……(1)

在此，a/b是椭圆的长径与短径的比率。

上述收容空间的形状设定的目的在于尽可能抑制叶片向突出方向的加速度变化。

即，在叶片泵的动作期间，各叶片受到离心力和向外周方向的气动(作用于基端的气动-作用于前端的气动，相当于本发明的流体压力)。通过上述的力将各叶片向外周方向施力，使前端一边与收容空间的内周面滑动接触，一边沿着内周面的形状在叶片槽内反复伸出、缩回。

图5是以第一实施方式(实线)和专利文献2(假想线)对收容空间10的俯视的形状进行比较的示意图。

例如，经由点a向一方的泵室20内侵入时，叶片21的位置向突出方向变位，此时向突出方向的加速度变化取决于收容空间10的内周面的形状。当加速度急剧变化时，尽管受到上述的离心力和气动，但叶片21的前端仍与内周面分开，由于空气泄漏而导致泵效率降低。因此，优先考虑尽可能抑制叶片21向突出方向的加速度变化的形状是专利文献2的收容空间(图5中用10'表示)。

然而，只要能够维持叶片21与内周面的滑动接触，不一定需要采用专利文献2的收容空间10'的形状，还可以采用进一步有助于泵室20的容积增加的形状。根据该观点设定本实施方式的收容空间10，作为第一～第三实施方式，以下依次对其形状进行说明。

[第一实施方式]

如图5的实线所示，本实施方式的真空泵1的收容空间10在俯视时呈跑道形状。在本发明中，将通过一对直线将具有恒定半径rp的一对半圆的彼此的端部连接的形状定义为跑道形状。

图5中的a表示半圆的区域(以下描述的半圆弧面a)，b表示直线的区域(以下描述的平行面b)，包括直线区域b以及包括恒定半径rp的半圆区域a是跑道形状的特征。由于收容空间10在上下方向上具有宽度，因此本实施方式的收容空间10可以表现为通过左右一对平行面b(相对面)将前后一对半圆弧面a的彼此的端部连接而成的截面跑道形状。

而且，通过配设于收容空间10内的圆筒状的转子18，与前后的半圆弧面a对应地分别划分出月牙形的泵室20，并且转子18的外周面的左右两侧(与泵室20的并列设置方向正交的两侧)经由微小间隙与左右的平行面b相对，并经由上述微小间隙划分出前后的泵室20。

当然，在上述跑道形状的收容空间10中，也通过作用于叶片21的离心力和气动来使叶片21的前端始终与收容空间10的内周面持续滑动接触。因此，可靠地防止了空气泄漏，并且能获得不逊色于专利文献2的椭圆形的收容空间10'的泵效率。

另外，在本实施方式中，使形成跑道形状的一对半圆弧面的半径rp均和转子18的半径rr一致(rp＝rr)。但是，并不一定需要使一对半圆弧面的半径rp相同，本发明的跑道形状还包含使半径不同(一方的rp＞rr＞另一方rp)的情况。

对于上述本实施方式的收容空间10，由上式(1)表示的专利文献2的收容空间10'为椭圆形。与跑道形状的主要区别在于，不包括直线区域以及没有跑道形状那样的恒定半径rp的区域，不基于式(1)来确定半径。而且，由于上述差异，与专利文献2的泵室相比，本实施方式的泵室20的容积增加了与图5中的四个部位的区域c相对应的量。

以下，在将影响真空泵的占有空间的收容空间10、10'的长轴l1和短轴l2设定为相同的基础上，对由跑道形状的收容空间10和椭圆形的收容空间10'确保的泵室20的容积进行比较。

在以长轴l1＝51mm、短轴l2＝40mm分别形成了跑道形状的收容空间10和椭圆形的收容空间10'的情况下，椭圆形的收容空间10'中一对泵室的总面积为292mm²，跑道形状的收容空间10中一对泵室20的总面积为382mm²，可以实现大约31％的增加。作为结果，由于泵室20的容积也增加相应的量，因此，根据本实施方式，能够在抑制真空泵1的大型化并确保向车辆的良好的装设性的基础上，进一步增加泵容量。

如基于图5进行说明的那样，呈圆筒状的转子18的外周面仅在左右两侧的两点处与形成收容空间10的一对平行面b局部相对。因此，对前后的泵室20进行划分的前后方向的密封长度(形成有微小间隙的区域)非常短，即仅仅是线接触。

此外，由于划分出收容空间10的铝制作的泵壳体2和碳制作的转子18的线膨胀系数差异较大，因此即使将收容空间10的内周面和转子18的外周面的间隙调节得较小，在高温时间隙也会增加。作为结果，与上述的密封长度较短一起，尤其在高温时会产生空气泄漏，存在泵效率降低的担忧。

因此，以下，对以本实施方式的结构(跑道形状的收容空间10)为基础，增加了延长密封长度的对策的第二实施方式进行说明。

[第二实施方式]

图6是表示第二实施方式中的收容空间10的俯视的形状的示意图。

本实施方式的收容空间10的形状呈与第一实施方式相同的跑道形状，在其前后一对的半圆弧面a设定为相同的半径rp这方面也相同。但是，在本实施方式中，将半圆弧面a的半径rp设定为比转子18的半径rr稍小。因此，将连接半圆弧a的彼此的端部的一对平行面b的间隔设定为比转子18的直径稍窄。作为结果，在各平行面b的区域内形成与转子18的外周面对应的截面呈圆弧形的密封面d，并且转子18的外周面在上述密封面d的整个区域经由微小间隙相对。

即，在本实施方式中，作为划分出前后的泵室20的前后方向的密封长度，确保了相当于密封面d的非常长的区域，相对于第一实施方式的线接触，可以说能够表现为面接触。因此，当空气泄漏时，需要通过微小间隙较长的路径(密封长度)，因此，即使由于真空泵1的温度上升而导致间隙增加，也能与第一实施方式的结构相比显著减少空气的泄漏量。

因此，根据本实施方式，能够预先防止高温时的泄漏引起的泵效率的降低，并且与通过采用跑道形状的收容空间10而产生的泵容量的增加一起，能够大幅提高真空泵的性能。

此外，上述对空气的泄漏有利的特征意味着：即使将收容空间10的内周面与转子18的外周面的间隙设定得稍大，也能够实现与第一实施方式相同的泵效率。因此，还能获得如下这样其他的优点：能够使真空泵1的组装变得容易而提高生产率，并且能够避免间隙过小时产生的转子18的急剧的磨损，从而提高真空泵1的耐久性。

与转子18的半径rr相比，半圆弧面a的半径rp越大幅缩小(与转子18的直径相比，平行面b的间隔越大幅缩小)，则密封面d的前后长度越增加，当该前后长度超过平行面b的前后长度时，平行面b置换为密封面d。本发明也包括这种密封面d的设定，以下，作为第二实施方式的其他示例进行说明。

图7是表示第二实施方式的其他示例的收容空间10的俯视的形状的示意图。

如图所示，在上述其他示例中，密封面d的前后两侧没有平行面b，并且密封面d的前后两端直接与半圆弧面a的端部连接。在这样构成的其他示例中，确保了比第二实施方式更长的密封长度。因此，能够进一步减少高温时的空气的泄漏量，从而更可靠地防止泵效率的降低。

另一方面，如第二实施方式及其他示例那样，在收容空间10的内周面形成有密封面d的情况下，伴随转子18的旋转，产生了各叶片21的伸出缩回方向的加速度变得不连续这样的若干弊病。

即，如基于图5进行说明的那样，当叶片21向突出方向的加速度急剧变化时，叶片21的前端瞬间与收容空间10的内周面分开，由于空气泄漏导致泵效率降低。此外，由于叶片21的瞬间分开还可能导致产生异常声音，因此期望抑制叶片21的加速度变化。

然而，在第二实施方式和其他示例中，在形成于收容空间10的内周面的密封面d的部位，起伏不连续，必然地，叶片21向突出方向的加速度变化也不连续。

图8是表示在第二实施方式中产生的叶片21的分开的图6中的x区域的局部放大图。当叶片21随着转子18的旋转而从密封面d向平行面b转移时(图8中的点b)，由于叶片21向突出方向的加速度骤增，因此会成为由于叶片前端的分开而导致瞬间产生泄漏的原因(转子1每旋转一圈产生两次)。

此外，尽管未图示，但是在其他示例中，当叶片21从密封面d向半圆弧面a转移时，也会产生相同的现象。因此，在第二实施方式和其他示例中，与第一实施方式相比能够通过增加密封长度来抑制高温时的泄漏，但是存在发生与转子18的旋转同步的瞬间泄漏而使优点减半的担忧。

因此，以下，对以本实施方式和其他示例的结构(跑道形状的收容空间10+密封面d)为基础，增加了抑制瞬间泄漏的对策的第三实施方式和其他示例进行说明。

[第三实施方式]

图9是表示第三实施方式的收容空间10的缓冲面的周边的与图8对应的局部放大图。

如上所述，在第二实施方式中，当叶片21从密封面d向平行面b转移时，由于叶片21向突出方向的加速度骤增，因此上述发生点是相当于各密封面d的转子旋转方向侧(叶片21的前进方向侧)的端部的两个部位(图6和图7中用点b表示)。

因此，在本实施方式中，在各密封面d的转子旋转方向侧的端部和平行面b的端部的连接部位(点b)分别形成缓冲面e。上述缓冲面e呈在收容空间10的外部具有中心p的半径rb的截面圆弧状，并且密封面d和平行面b经由上述缓冲面e连接。通过如上所述的中心位置的设定，缓冲面e向与半圆弧面a和密封面d的弯曲形状(从收容空间10内观察时为凹陷)相反的方向弯曲(从收容空间10内观察时为凸出)。

因此，在真空泵1的动作期间，随着转子18的旋转，叶片21从密封d经由缓冲面e向平行面b转移。而且，通过使前端与缓冲面e滑动接触，叶片21跟随缓冲面e的曲率，使向突出方向的加速度平缓地增加。作为结果，抑制了在图6中的点b处、从密封面d直接向平行面d转移时产生的向突出方向的加速度的骤增，并且使叶片21的前端不与收容空间10的内周面分开而维持滑动接触，因此，预先避免了瞬间的空气泄漏。

因此，根据本实施方式，在能够通过第二实施方式的密封长度的增加抑制高温时的泄漏的基础上，还能抑制与转子18的旋转同步的瞬间泄漏，作为结果，能够进一步可靠地防止空气泄漏导致的泵效率的降低。此外，还能抑制叶片21的分开引起的异常声音。

起到上述作用的缓冲面e的半径rb设定为满足以下要件。

如上所述，与缓冲面e滑动接触时的叶片21的向突出方向的加速度取决于由缓冲面e的半径rb确定的曲率。另一方面，与缓冲面e滑动接触时的叶片21受到以轴线l为中心的离心力，并受到向外周方向的气动而被向外周侧施力。当叶片21的位置以超过上述施力的加速度向突出方向变位时，不能维持与缓冲面e的滑动接触，从而前端分开。

因此，以如下方式确定缓冲面e的曲率，进一步确定半径rb:受到了施力的叶片21的位置以比能够维持与缓冲面e的滑动接触的最大加速度稍小的加速度向突出方向变位。通过如上所述地设定缓冲面e的半径rb，能够可靠地获得与上述瞬间的空气泄漏相关的作用效果。

另一方面，如上所述的缓冲面e还可以应用于第二实施方式的其他示例，在图10中示出了其局部放大图。

如图中所示，与第三实施方式相同的其他示例的缓冲面e呈在收容空间10的外部具有中心p的截面圆弧状，并且形成于密封面d的转子旋转方向侧的端部和半圆弧面a的端部的连接部位(点b)。由于缓冲面e的作用与上述第三实施方式相同，因此省略重复的说明，但是，能够使与缓冲面e滑动接触时的叶片21向突出方向的加速度的增加变得平缓，从而抑制与转子18的旋转同步的瞬间的泄漏。

另外，在以上的第三实施方式和其他示例中，基于单一的中心p和半径rb形成了缓冲面e，但是不限定于此。例如，也可以通过组合中心和半径不同的多个圆弧来形成缓冲面e的截面形状。

此外在第三实施方式和其他示例中，在各密封面d的转子旋转方向侧的端部(图6、图7的点b)形成有缓冲面e，但是除此之外还可以在转子旋转方向相反侧的端部(图6、图7中用点c表示)也形成缓冲面e。

以上结束了实施方式的说明，但本发明的方式并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，虽然应用于吸入、排出作为流体的空气而产生负压的真空泵1，但是叶片泵的种类不限定于此。例如，还可以具体化为将排出的空气向致动器供给而使其动作的气泵，还可以具体化为吸入、排出油、燃料等液体的泵。

此外，在上述实施方式中，泵壳体2由铝压铸件制作，转子18和叶片21由碳制作，但不限定于上述材料。由于对于泵壳体2只要是热传导良好的材料即可，因此还可以由例如不锈钢或铸铁制作。此外，对于转子18和叶片21，并不一定必须是具有自身润滑性的材料，例如，还可以例如以油的润滑为前提由铝制作，或者即使无润滑的情况下也无需限定于碳，还可以由其他具有自身润滑性的材料，例如树脂制作。

此外，在上述实施方式中，将泵壳体2的外周壁5、内周壁6以及底壁7一体地形成，但是不限定于此，例如，还可以将内周壁6设为分体构件的凸轮环，将底壁7设为分体构件的下板，将它们组装于泵壳体2。

(符号说明)

1真空泵(叶片泵)

2泵壳体

10收容空间

18转子

20泵室

21叶片

a半圆弧面

b平行面(相对面)

d密封面

e缓冲面。