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，划分出泵室，随着转子的旋转，使设为能够在外周面伸出、缩回的叶片的前端一边与收容空间的内周面滑动接触，一边使泵室的容积变化，从而吸入、排出空气。

背景技术：

作为这种叶片泵，例如，专利文献1中记载了用于向车辆的制动辅助装置供给负压的真空泵。如专利文献1的图2所示，在泵壳体内配设有凸轮环，上述凸轮环的上下两侧面被上板和下板封闭而在内部形成收容空间。在收容空间内的偏心位置配设有圆筒形的转子而划分出呈月牙形的泵室，并且在转子的外周面设有能够伸出、缩回的多个叶片。

在上板的下表面以向泵室开口的方式凹设有吸入端口，上述吸入端口经由形成于凸轮环的吸入路径(如以下的图7所示)与接头连通，并且制动辅助装置经由气动软管与接头连接。

当由电动机驱动转子旋转时，各叶片一边使前端与收容空间的内周面滑动接触，一边使划分成多个的泵室的容积逐渐变化。作为结果，来自制动辅助装置的空气经由气动软管从吸入端口向泵室内吸入，并从泵室内经由排出端口向外部排出。

图7是表示专利文献1的真空泵的吸入端口和叶片的关系的示意图。

上述的吸入路径102的开口形成于凸轮环101的上表面，并且吸入路径102经由形成于上板的下表面的吸入端口103与泵室104连通。

在真空泵的动作期间，通过叶片105的上端面进行泵室104内的吸入端口103的开闭。当叶片105随着箭头方向的转子106的旋转而通过吸入端口103的期间，夹着叶片105的前后的泵室104经由吸入端口103连通，而在叶片105通过后关闭吸入端口103而划分出前后的泵室104。因此，叶片105的前侧的泵室104一边将内部的空气向排出端口排出一边缩小容积，而叶片105的后侧的泵室104一边吸入来自吸入端口103的空气一边扩大容积。作为结果，如上所述，空气从吸入端口103经过泵室104内向排出端口转移。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-20213号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

并且，对于这种叶片泵，根据其用途等存在要求无润滑的动作的情况，对于上述专利文献1的真空泵也采用由碳制作的转子106和叶片105，上述碳具有自身润滑性，即使无润滑也能发挥功能。

然而，碳比铝等金属材料脆弱，尤其是，在呈板状的叶片105在泵室104内受到滑动接触产生的力(以下称为滑动接触阻力)时，容易产生折损等故障。由于叶片105所滑动接触的凸轮环101的内周面、上板的下表面和下板的上表面基本上是平坦的，因此几乎不会产生成为折损等的原因的滑动接触阻力的变动。然而，当叶片105通过吸入端口103、排出端口时，滑动接触阻力突然改变。

其原因在于上板和下板上的吸入端口103、排出端口的开口部(以下称为端口开口部)，尤其是端口开口部的整个周向上的叶片105的前进方向侧的部位(以下，称为叶片前进侧部位，图7中由e表示)。例如，当叶片105开始通过吸入端口103、排出端口时，正因为叶片105的上端面、下端面(详细地，在与叶片前表面之间形成的边缘部分)与端口开口部的叶片105的前进方向相反侧的部位分开，因此滑动接触阻力几乎不变动。

然而，当叶片105通过吸入端口103、排出端口后，叶片105的上端面、下端面与端口开口部的叶片前进侧部位e接触，并且在上述接触的瞬间滑动接触阻力骤增。端口开口部的周围形成为截面呈圆角形，但是仅通过上述对策不足以抑制滑动接触阻力的突然变化。并且，由于当发生叶片105的折损等故障时，泵效率显著降低，因此从以往开始就期望根本性的对策。

本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种叶片泵，即使在使用了由碳等比金属材料脆弱的材料构成的叶片的情况下，也能预先防止其折损等故障从而提高耐久性。

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有转子，使收容空间的两侧面分别与转子的两侧面对应，并且在转子的外周面与收容空间的内周面之间划分出泵室，随着转子的旋转一边使叶片的前端与收容空间的内周面滑动接触，一边使泵室的容积变化，叶片泵将流体从吸入端口向泵室吸入并从排出端口排出，吸入端口和排出端口中的至少一方凹设于收容空间的一侧面并向泵室内开口，并且与形成于收容空间的外周侧的、引导流体的流体通路连通，在凹设于收容空间的一侧面的端口开口部的叶片前进侧部位形成有斜状缓冲部，该斜状缓冲部以规定角度与随着转子的旋转在泵室内前进的叶片的前表面交叉(技术方案1)。

作为其他的方式，优选的是，所述端口开口部从所述流体通路超过所述收容空间的内周面向所述泵室内隆起，呈向内周侧凸出的山形，在所述山形的区域中，越朝向所述叶片的前进方向侧越向外周侧变位的部位作为所述斜状缓冲部发挥作用(技术方案2)

作为其他的方式，优选的是，所述端口开口部从所述流体通路超过所述收容空间的内周面向所述泵室内隆起，并且一边向内周侧远离该收容空间的内周面一边向叶片前进方向侧延伸设置，在所述端口开口部与该内周面之间保留有所述收容空间的一侧面以作为辅助滑动接触面，在向所述叶片前进方向侧延伸设置的区域中，以所述收容空间的内周面为基点越朝向所述叶片的前进方向侧越向内周侧变位的部位作为所述斜状缓冲部发挥作用(技术方案3)。

作为其他的方式，优选的是，在所述斜状缓冲部形成有平行部，该平行部一边与所述收容空间的内周面保持大致平行一边向所述叶片的前进方向侧连续(技术方案4)。

作为其他的方式，优选的是，所述叶片由具有自身润滑性的材料制作(技术方案5)。

发明效果

根据本发明的叶片泵，即使在使用了由碳等比金属材料脆弱的材料构成的叶片的情况下，也能预先防止其折损等故障从而提高耐久性。

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接部位的图3的iv-iv线剖视图。

图5是表示第一实施方式的真空泵的吸入端口和叶片的关系的示意图。

图6是表示第二实施方式的真空泵的吸入端口和叶片的关系的示意图。

图7是表示专利文献1的真空泵的吸入端口和叶片的关系的示意图。

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结部位的图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。在俯视时，收容空间10呈以前后方向为长轴，以左右方向为短轴的跑道形状。但是，收容空间10的形状不限定于此，也可以是例如俯视时为椭圆形。

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(两个侧面)隔着微小间隙与收容空间10的底壁7(两个侧面)相对，转子18的上表面(两个侧面)隔着微小间隙与上板8的下表面(两个侧面、一个侧面)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)。吸入端口26的形状与本发明的主旨有关，因此在后面详细记述。

第一吸入路径27的开口形成于泵壳体2的内周壁6上，并且上述第一吸入路径27通过泵壳体2内与上述接头25连通。此外，在上板8的下表面以包围收容空间10的方式凹设有环形的第二吸入路径28(流体通路)，并且各吸入端口26分别与上述第二吸入路径28上的180°相对的部位连接。

因此，与第一吸入路径27接近的一方的吸入端口26与第一吸入路径27连通，以在宽度方向上横穿第二吸入路径28，远离第一吸入路径27的另一方的吸入端口26经由第二吸入路径28在周向上与第一吸入路径27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的前后两侧的开口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。冷却风从前侧的开口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，从后侧的开口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。

本实施方式的真空泵1的吸入端口26也与专利文献1的吸入端口同样地，凹设于上板8的下表面。因此，如“发明所要解决的技术问题”中所述，在叶片21通过吸入端口26的开口部(端口开口部)后，叶片21的上端面与端口开口部的叶片21的前进方向侧的部位(叶片前进侧部位)接触。因此，当不采取任何保护叶片的对策时，滑动接触阻力在接触的瞬间骤增，从而导致产生叶片21折损等故障。

而且，尽管吸入端口26本身在泵室20内开口，但是为了将来自包围收容空间10的第二吸入路径28的空气引导至泵室20内，吸入端口26超过收容空间10的内周面而延伸设置到外周侧的第二吸入路径28。换言之，吸入端口26需要形成为必须使一侧与收容空间10的内周面连接的形状，这方面也与图7所示的专利文献1的吸入端口103相同。

因此，正在吸入端口26上前进的叶片21的前端不与上板8的下表面滑动接触而被从转子18侧以悬臂梁的方式支承，从而上述叶片21的支承状态也成为促进与端口开口部的叶片前进侧部位的接触的原因，进而成为促进滑动接触阻力的骤增的原因。

鉴于上述问题，本发明人着眼于发生作为滑动接触阻力的骤增的原因的接触的期间(以下称为接触期间)。当叶片21的上端面和前表面的边缘部分与端口开口部的叶片前进侧部位接触时，发生实质性的滑动接触阻力的骤增。而且，叶片21使长度方向的预定区域位于端口开口部内并沿着转子18的旋转方向前进，并且随着前进，位于端口开口部内的叶片21的长度方向的区域增大或减小。

在叶片21通过端口开口部后，叶片前表面的位于端口开口部的区域逐渐减小，最终地区域消失，并且端口开口部被叶片21关闭(划分出前后的泵室20)。在该区域减少的期间，由于叶片21的上端面与端口开口部的叶片前进侧部位接触而使滑动接触阻力急剧增大，因此可以认为上述期间为接触期间。

根据图7所示的专利文献1的吸入端口103的形状，可以判断出，在叶片105从实线前进到假想线的期间，叶片的前表面的位于端口开口部的长度方向的区域x0减少、消失，上述期间的以转子106的轴线为中心的叶片移动距离y0非常短。这是因为端口开口部的叶片前进侧部位e呈沿着叶片前表面的形状(几乎不交叉的形状)。

因此，滑动接触阻力在非常短的接触期间内集中而骤增，并且滑动接触阻力的峰值变得非常高。其结果是，在接触期间的前后作用于叶片105的滑动接触阻力突然改变而成为叶片折损等的原因。

根据以上观点，得出了下述见解：若延长接触期间(＝叶片移动距离y0)，则在接触期间内产生的滑动接触阻力的骤增被分散且滑动接触阻力的峰值降低，作为结果，能够避免叶片折损等故障，下面作为第一实施方式和第二实施方式依次进行说明。

[第一实施方式]

图5是表示本实施方式的真空泵1的吸入端口26与叶片21的关系的示意图，放大表示了图3中的a区域。在下面的说明中，对接近第一吸入路径27的一方的吸入端口26的形状进行描述，而另一方的远离第一吸入路径27的吸入端口26的形状也完全相同，其作用效果也没有差异。

如上所述，为了导入来自第二吸入路径28的空气，吸入端口26需要形成一侧与收容空间10的内周面连接的形状，在上述要件的基础上设定吸入端口26的形状。

吸入端口26在沿着收容空间10的内周面的周向上的一定程度长度的区域与第二吸入路径28连接，并且超过收容空间10的内周面向泵室20内隆起，将该部位称为端口外周部41。端口外周部41的叶片前进方向侧的大约一半的区域进一步向内周侧隆起，将该部位称为端口内周部42。吸入端口26由上述端口外周部41和端口内周部42构成。

作为整体，端口内周部42呈向内周侧凸出的山形。即，以与端口外周部41相接的叶片前进方向相反侧为起点，以越朝叶片前进方向侧越靠近内周侧(远离收容空间10的内周面)的方式大致直线状地变位，并且在经过了山形的顶点后，以越朝叶片前进方向侧越靠近外周侧(接近内周面)的方式大致直线状地变位，并与收容空间10的外周侧的第二吸入路径28连接。将上述越朝向叶片前进方向侧越向外周侧变位的大致直线状的部位称为斜状缓冲部42a。

在真空泵1的动作期间，通过叶片21的上端面进行泵室20内的吸入端口26的开闭。当叶片21随着转子18的旋转而通过吸入端口26的期间，夹着叶片21的前后的泵室20经由吸入端口26连通，而在叶片21通过吸入端口26后划分出前后的泵室20。因此，叶片21的前侧的泵室20一边将内部的空气向排出端口排出一边缩小容积，而叶片21的后侧的泵室20一边吸入来自吸入端口26的空气一边扩大容积。作为结果，如上所述，空气从吸入端口26经过泵室20内向排出端口转移。

根据本实施方式的吸入端口26的形状，由于在叶片21从图5中的实线前进到假想线的期间，叶片前表面的位于端口开口部的长度方向的区域x1减小、消失，因此可以将上述期间看作接触期间。而且，由于接触期间内的叶片21在端口内周部42的斜状缓冲部42a上前进，因此，上述斜状缓冲部42a也是专利文献1的叶片前进侧部位e，但是如下所述，能利用其形状发挥抑制滑动接触阻力的骤增的作用。

即，如上所述，斜状缓冲部42a呈越朝向叶片前进方向侧越向外周侧变位的大致直线状，作为结果，斜状缓冲部42a以较大的角度与叶片前表面交叉。因此，在叶片21在斜状缓冲部42a上从实线前进到假想线的期间，以轴线l为中心的叶片移动距离y1比专利文献1长很多，从而必然也延长了接触期间。因此，使接触期间内产生的滑动接触阻力的骤增分散，从而使滑动接触阻力的峰值下降，并且抑制了在接触期间前后作用于叶片21的滑动接触阻力的突然变化。

因此，根据本实施方式的真空泵1，虽然使用了由比金属材料脆弱的碳制作的叶片21，但是能预先防止其折损等故障并提高耐久性。

[第二实施方式]

图6是表示本实施方式的真空泵1的吸入端口26与叶片21的关系的示意图。与第一实施方式相同地，对接近第一吸入路径27的一方的吸入端口26的形状进行了记述，而另一方的吸入端口26的形状和作用效果也完全相同。

吸入端口26由端口外周部51和端口内周部52构成。端口外周部51呈与第一实施方式的端口外周部分41相同的形状，与第二吸入路径28连接，并且超过收容空间10的内周面而向泵室20内隆起。

端口外周部41的叶片前进方向侧的大约一半的区域进一步向内周侧隆起而作为端口内周部52发挥作用，这方面也与第一实施方式相同，但是端口内周部52的形状不同。

本实施方式的端口内周部52一边相对于收容空间10的内周面向内周侧远离，一边向叶片前进方向侧延伸设置。作为结果，在收容空间10的内周面与端口内周部52之间保留有上板8的下表面(一个侧面)，将该区域称为辅助滑动接触面53。

而且，这样一来，从收容空间10的内周面延伸出的端口内周部52由基端侧的斜状缓冲部52a和前端侧的平行部52b构成。斜状缓冲部52a呈以下形状：以收容空间10的内周面为基点，以越朝向叶片前进方向侧越靠近内周侧(远离内周面)的方式大致直线状地变位(相当于图6中的y2)。与第一实施方式相同地，斜状缓冲部52a也是专利文献1的叶片前进侧部位e，但是能发挥抑制滑动接触阻力的骤增的作用。

此外，从斜状缓冲部52a连续的平行部52b一边与收容空间10的内周面保持大致平行一边向叶片前进方向侧延伸设置，其端部呈半圆形(以下称为半圆形端部52c)。

在真空泵1的动作期间，根据本实施方式的吸入端口26的形状，由于在叶片21从图6中的实线前进到假想线的期间，叶片前表面的位于端口开口部的长度方向的区域从x2减少至x2’，因此可以将该期间看作接触期间(以下，称为第一接触期间)。而且，在第一接触期间中，叶片21在端口内周部52的斜状缓冲部52a上前进，上述斜状缓冲部52a呈越朝向叶片前进方向侧越向内周侧变位的大致直线状，因此，以较大的角度与叶片前表面交叉。

因此，在叶片21在斜状缓冲部52a上从实线前进到假想线的期间，以轴线l为中心的叶片移动距离y2较长，从而必然也延长了第一接触期间。因此，使第一接触期间内产生的滑动接触阻力的骤增分散而使滑动接触阻力的峰值下降，抑制了在第一接触期间前后作用于叶片21的滑动接触阻力的突然变化，从而防止叶片21的折损等。

这样，在经过了第一接触期间后，叶片21在平行部52b上前进并到达半圆形端部52c。由于在半圆形端部52c的前进过程中，叶片前表面的位于端口开口部的长度方向的区域也减少、消失，因此，可以将该期间看作接触期间(以下称为第二接触期间)。而且，由于上述半圆形端部52c不具有斜状缓冲部52a那样的功能，因此，与专利文献1的叶片前进侧部位e相同，会成为使滑动接触阻力骤增的原因。

然而，叶片21的上端面在通过斜状缓冲部52a时开始与辅助滑动接触面53滑动接触，并且在随后的平行部52b中，叶片21的上端面与辅助滑动接触面53的滑动接触稳定化。即，在从斜状缓冲部52a向平行部52b前进的过程中，叶片21的前端被辅助滑动接触面53支承，从而解除了悬臂梁式的支承。

因此，在通过随后的半圆形端部52c的过程中，叶片21也使夹着半圆形端部52的内周侧和外周侧一起与上板8的下表面滑动接触，一边被双支承梁地支承一边前进。当然，也能防止叶片21的上端面与半圆形端部52c接触的情况，并抑制滑动接触阻力的骤增。因此，在第二接触期间的前后，也能抑制作用于叶片21上的滑动接触阻力的突然变化并防止叶片21的折损等。

并且，尽管通过斜状缓冲部52a时的叶片21由于接触期间的延长而抑制了滑动接触阻力的骤增，但是由于是悬臂梁式的支承，无法避免滑动接触阻力的稍微增加。与此相对，在通过半圆形端部52c时，叶片21被双臂支承，因此滑动接触阻力几乎不增加。

因此，与第一实施方式相比，能够进一步减小总共作用于叶片21的滑动接触阻力，由此能防止折损等故障，进而能提高真空泵1的耐久性。

但是，不一定必须形成端口内周部52的平行部52b，也可以仅形成基端侧的斜状缓冲部52a，将其叶片前进方向侧的端部作为半圆形端部52c。

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，在上述各实施方式中，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，在上述各实施方式中，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，应用于吸入端口26的形状，但是除此之外还可以应用于排出端口，或者应用于两者的端口。

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

26吸入端口

28第二吸入路径(流体通路)

42a、52a斜状缓冲部

52b平行部

53辅助滑动接触面。