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JPS6321839B2 - - Google Patents
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JPS6321839B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6321839B2
JPS6321839B2 JP6499881A JP6499881A JPS6321839B2 JP S6321839 B2 JPS6321839 B2 JP S6321839B2 JP 6499881 A JP6499881 A JP 6499881A JP 6499881 A JP6499881 A JP 6499881A JP S6321839 B2 JPS6321839 B2 JP S6321839B2
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JP
Japan
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vane
groove
length
reference line
rotor
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Application number
JP6499881A
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Japanese (ja)
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JPS57179390A (en
Inventor
Takeyasu Ueno
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanwa Seiki Ltd
Original Assignee
Sanwa Seiki Ltd
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Publication date
Application filed by Sanwa Seiki Ltd filed Critical Sanwa Seiki Ltd
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Publication of JPS57179390A publication Critical patent/JPS57179390A/en
Publication of JPS6321839B2 publication Critical patent/JPS6321839B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08Rotary pistons
    • F01C21/0809Construction of vanes or vane holders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車にとう載する真空ポンプ等と
して使用するベーンポンプ・モータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a vane pump motor used as a vacuum pump mounted on an automobile.

一般に動力を必要とする機械の動力損失を小さ
くすることは常に望まれていることであるが、特
に自動車にとう載する真空ポンプのような機械装
置においては、燃費軽減と軽量化の点から重要な
問題となつている。
In general, it is always desirable to reduce power loss in machines that require power, but this is especially important for mechanical devices such as vacuum pumps installed in automobiles from the standpoint of reducing fuel consumption and weight. It has become a serious problem.

従来、真空ポンプを含めたベーンポンプ・モー
タのベーンにおける回転摺動による発熱は大き
く、特にこれらベーンポンプ・モータを自動車に
とう載する場合は、該回転摺動を潤滑する潤滑油
にエンジンオイルを共用しており、該摺動による
発熱が大き過ぎる場合は、エンジンオイルの冷却
器を通常使用のものと取り換え、更に冷却容量の
大きな冷却器を設ける必要が生ずる。
Conventionally, a large amount of heat is generated due to the rotating and sliding movement of the vanes of vane pumps and motors, including vacuum pumps.Especially when these vane pumps and motors are mounted on automobiles, engine oil is often used as the lubricant for the rotating and sliding movement. If the heat generated by the sliding is too large, it becomes necessary to replace the engine oil cooler with the one normally used and install a cooler with a larger cooling capacity.

しかし、このようなことは製造費、空間利用、
軽量化および燃費軽減の面から望ましくない。
However, this is due to manufacturing costs, space usage,
This is undesirable from the standpoint of weight reduction and fuel consumption reduction.

本発明の目的は、上記のようなベーンにおける
発熱量を削減したベーンポンプ・モータを提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a vane pump motor in which the amount of heat generated in the vane as described above is reduced.

実施例に基づいて本発明を説明すると、第1図
は本発明における一実施例としてのベーンポン
プ・モータを側断面図によつて示したものであ
り、第2および3図は、第1図におけるベーン3
の拡大した側断面図をそれぞれ示したものであ
る。
To explain the present invention based on an embodiment, FIG. 1 shows a side sectional view of a vane pump motor as an embodiment of the present invention, and FIGS. vane 3
FIG.

第1図において、ハウジング1に削設したカム
面1aは中心OからR1の円形状をなし、中心O
から偏心してハウジング1に軸支しているロータ
2は、外径R2の形状をなし、ロータ2の径方向
にして且つロータ2の回転軸方向に形成する仮想
面から平行のオフセツト量eoの位置には、該位
置を中心として溝2aを削設し、溝2aには、該
仮想面と同一径方向への摺動運動を可能とするベ
ーン3が挿嵌しており、ベーン3におけるチツプ
3aの形状は、第1図に示す面内において、点k
を中心とする半径rの円弧をなしている。
In FIG. 1, a cam surface 1a cut into a housing 1 has a circular shape extending from center O to R1.
The rotor 2, which is eccentrically supported in the housing 1, has an outer diameter R2, and is at a position parallel to an imaginary plane formed in the radial direction of the rotor 2 and in the direction of the rotational axis of the rotor 2, by an offset amount eo. A groove 2a is cut around this position, and a vane 3 that enables sliding movement in the same radial direction as the imaginary plane is inserted into the groove 2a. The shape of is located at point k in the plane shown in Figure 1.
It forms an arc with radius r centered at .

カム面1a、ロータ2およびベーン3によつて
形成する押しのけ室4,4は、ロータ2が回転す
ることによつて、それぞれ膨脹し、あるいは圧縮
する工程を繰り返し、その結果、ポンプ作用ある
いはモータ作用を行なう構成となつている。
The displacement chambers 4, 4 formed by the cam surface 1a, the rotor 2, and the vanes 3 repeatedly expand or compress as the rotor 2 rotates, and as a result, a pump action or a motor action is performed. It is configured to do this.

以上の構成においてその作用を説明すると、エ
ンジンによつてロータ2が矢印5の方向に駆動さ
れると、各ベーン3は遠心力によつてカム面1a
に押圧力を与えながら、矢印5の方向の回転によ
つてカム面1aに案内されながら、溝2a内を径
方向へ摺動運動を繰り返し、そのことによつて、
第1図の下側に位置する押しのけ室4は膨張行程
となつて、図示していない吸入孔から空気を吸入
し、逆に第1図の上側に至つた押しのけ室4は該
吸入した空気を図示していない吐出孔に吐出し、
該ポンプ作用において、ベーンにおけるチツプ3
aとカム面1aとの間、あるいはベーン3と溝2
aとの間の摺動に対しては、図示していない噴出
孔からエンジンオイルを霧状に噴出させて、これ
を潤滑し、潤滑し終えた潤滑油は、エンジンオイ
ルにおける冷却回路において冷却される。
To explain the operation in the above configuration, when the rotor 2 is driven by the engine in the direction of the arrow 5, each vane 3 is moved by the cam surface 1a due to centrifugal force.
While applying a pressing force to the cam surface 1a by rotation in the direction of the arrow 5, the groove 2a repeatedly slides in the radial direction within the groove 2a.
The displacement chamber 4 located on the lower side of FIG. 1 undergoes an expansion stroke and sucks in air from a suction hole (not shown), and conversely, the displacement chamber 4 located on the upper side of FIG. 1 absorbs the sucked air. Discharge to a discharge hole not shown,
In the pumping action, the tip 3 in the vane
a and the cam surface 1a, or between the vane 3 and the groove 2.
For sliding movement between a and a, engine oil is jetted in a mist form from a jet hole (not shown) to lubricate the mist, and the lubricating oil that has been lubricated is cooled in a cooling circuit for the engine oil. Ru.

上記のような作用において、次にベーン3のチ
ツプ3aとカム面1aとの間の回転摺動について
考察する。
In the above-mentioned action, the rotational sliding between the tip 3a of the vane 3 and the cam surface 1a will now be considered.

ベーン3の回転方向(矢印5の方向)における
ベーン3の厚さtは、通常4〜8ミリメータ程度
の薄いものであり、これが数千回転の高速で回転
する遠心力をもつてカム面1aに押圧しているこ
とより、チツプ3aの曲率は出来る限りカム面1
aの曲率に近づけ、且つベーン3における幅tの
全幅を有効に使用して、これをカム面1aに接触
させ、該接触した面における面圧を下げて使用す
ることが、チツプ3aにおける発熱を小さくする
こととなる。
The thickness t of the vane 3 in the direction of rotation of the vane 3 (direction of arrow 5) is normally about 4 to 8 mm, and the centrifugal force of the vane 3 rotating at a high speed of several thousand revolutions is applied to the cam surface 1a. Due to the pressing, the curvature of the tip 3a is as close to the cam surface 1 as possible.
The heat generation in the chip 3a can be reduced by approaching the curvature of the tip 3a and making effective use of the entire width t of the vane 3, bringing it into contact with the cam surface 1a, and lowering the surface pressure on the contact surface. It will be made smaller.

しかし、ベーン3は、第1図の図示から明らか
なように、カム面1aの法線joあるいはmoに対
して、その回転角の移動とともに異なつた傾き角
を有するため、チツプ3aの曲率をカム面1aの
曲率と同一にすることは出来ない。
However, as is clear from the illustration in FIG. 1, the vane 3 has a different inclination angle with respect to the normal jo or mo of the cam surface 1a as its rotation angle changes. The curvature cannot be made the same as the curvature of the surface 1a.

このようなことより、チツプ3aはカム面1a
の曲率半径より小さい範囲の最大限とりうる大き
な曲率半径rによつて設計した形状にした場合、
最も該面圧を小さく出来ることになる。
For this reason, the tip 3a is attached to the cam surface 1a.
When the shape is designed with the largest possible radius of curvature r in a range smaller than the radius of curvature of
This means that the surface pressure can be minimized.

以下、該曲率半径rのとりうる最大値について
論ずる。
The maximum possible value of the radius of curvature r will be discussed below.

上記したように、ベーン3が幅tの全幅を有効
に利用してカム面1aに接触して摺動するために
は、ベーン3がカム面1aの法線に対して最も傾
いた状態において、チツプ3aの端部がカム面1
aに対して滑らかに接する円弧の状態となつてい
なければならない。
As described above, in order for the vane 3 to slide in contact with the cam surface 1a by effectively utilizing the entire width t, the vane 3 must be in the most inclined state with respect to the normal to the cam surface 1a. The end of the tip 3a is the cam surface 1
It must be in the shape of an arc that smoothly touches a.

ここで、ベーン3がカム面1aの法線に対して
最も傾くロータ2の回転角αを検討する。
Here, the rotation angle α of the rotor 2 at which the vane 3 is most inclined with respect to the normal to the cam surface 1a will be considered.

第5図は、第1図においてロータ2の回転角α
が任意の回転角にある場合の第1図上側のベーン
3の近傍を拡大図示したものである。
FIG. 5 shows the rotation angle α of the rotor 2 in FIG.
This is an enlarged view of the vicinity of the vane 3 on the upper side of FIG. 1 when the vane 3 is at an arbitrary rotation angle.

第5図において、 or:ロータ2の回転中心、 k点:ベーン3におけるチツプ3aの曲率半径
中心、 k〜a:ベーン溝2aへ平行に設けた補助線、 o〜k:カム面1aの法線(すなわちo点はカ
ム面1aの曲率中心)、 d:ベーン溝2aおよびk〜aと平行であつ
て、且つロータ2の回転中心orを通るロータ2の
回転角αを示す基準線、 E:カム面1aの中心oに対するロータ2の偏
心量、 B:基準線dと補助線a〜kとの間の距離、 となつている。
In Fig. 5, or: center of rotation of rotor 2, point k: center of radius of curvature of tip 3a in vane 3, k to a: auxiliary line provided parallel to vane groove 2a, o to k: direction of cam surface 1a line (i.e. point o is the center of curvature of the cam surface 1a), d: reference line parallel to the vane grooves 2a and k to a and indicating the rotation angle α of the rotor 2 passing through the rotation center or of the rotor 2, E : Eccentricity of the rotor 2 with respect to the center o of the cam surface 1a, B: Distance between the reference line d and the auxiliary lines a to k.

偏心方向基準線2b上のo点から補助線a〜k
および基準線d上に垂線を降ろし、その降ろした
点をb点およびc点とすると、 o〜c=E×sinα (A1) となり、 o〜b=(o〜c)−B (A2) ゆえ、(A1)および(A2)式より、 o〜b=(E×sinα)−B (A3) となる。
Auxiliary lines a to k from point o on the eccentric direction reference line 2b
And if we drop a perpendicular line on the reference line d and let the dropped points be points b and c, then o~c=E×sinα (A1), and o~b=(o~c)−B (A2) Therefore, , (A1) and (A2), ob~b=(E×sinα)−B (A3).

又、o〜kの長さをAとし、カム面1aの法線
o〜kに対するベーン3の傾き角θについて、 sinθ=(o〜b)/A (A4) となり、(A4)式に(A3)式を代入すると、 sinθ= (1/A)((E×sinα)−B)) (A5) となる。
Also, let the length of o to k be A, and regarding the inclination angle θ of the vane 3 with respect to the normal line o to k of the cam surface 1a, sinθ=(o to b)/A (A4), and the formula (A4) is written as (A4). Substituting the formula A3), we get sinθ= (1/A) ((E×sinα)-B)) (A5).

(A5)式の結果をグラフによつて示すと、第
6図のようになる。なお、上記(A5)式におけ
るA、BおよびEは設計上定まる一定の値であ
る。
The result of equation (A5) is shown graphically in Figure 6. Note that A, B, and E in the above formula (A5) are constant values determined by design.

第6図から明らかなように、第1図あるいは第
6図におけるロータ2が1回転する間、すなわち
0<α<360度において、sinθの絶対値は、α=
90度とα=270度の回転位置において最大となつ
ている。
As is clear from FIG. 6, during one rotation of the rotor 2 in FIG. 1 or FIG. 6, that is, at 0<α<360 degrees, the absolute value of sin θ is α=
It is maximum at rotational positions of 90 degrees and α = 270 degrees.

この場合において、θの最大値を検討すると、
b点の位置は、設計上、必ずk点の移動軌跡であ
る円3bの内側に存在する。
In this case, considering the maximum value of θ, we get
By design, the position of point b is always located inside the circle 3b, which is the movement locus of point k.

このことは、 o〜b<o〜k あるいは、 o〜b<A の関係にあり、したがつて sinθ=(o〜b)/A<A/A=1 あるいは sinθ<1 (A6) の関係にある。このことは、 θ<90度 (A7) であることを意味しており、且つこのことは、0
<θ<90度において、θが増大するにつれsinθも
増大する関係にあるから、逆にこのことは、
(A7)式の条件において、sinθが最大となつたと
き、θが最大となることを意味している。
This means that there is a relationship of o~b<o~k or o~b<A, so the relationship of sinθ=(o~b)/A<A/A=1 or sinθ<1 (A6) It is in. This means that θ<90 degrees (A7), and this means that 0
When <θ<90 degrees, as θ increases, sin θ also increases, so conversely, this means that
Under the condition of equation (A7), when sin θ becomes maximum, it means that θ becomes maximum.

このことは、第6図に示すように、0<α<
180度(偏心方向基準線2bの上側)においては、
sinθが最大となつているα=90度の位置におい
て、θが最大となり、180度<α<360度(偏心方
向基準線2bの下側)においては、α=270度に
おいてθが最大になることを示している。
This means that 0<α<
At 180 degrees (above the eccentric direction reference line 2b),
At the position of α = 90 degrees where sin θ is maximum, θ is maximum, and at 180 degrees < α < 360 degrees (below the eccentric direction reference line 2b), θ is maximum at α = 270 degrees. It is shown that.

すなわち、ベーン3がカム面1aの法線o〜k
に対して最も傾いた位置は、ベーン3が偏心方向
基準線2bに対して垂直となつた位置となる。
That is, the vane 3 is aligned with the normal ok of the cam surface 1a.
The position where the vane 3 is most inclined to the eccentric direction reference line 2b is the position where the vane 3 is perpendicular to the eccentric direction reference line 2b.

第2図は、上記のように、ベーン3が該垂直と
なつた状態にして、且つロータの溝2aにおける
短摺動面2cの側が中心Oに近い側に位置する状
態を拡大図示したものであり、ベーン3の溝2a
内における傾きが、左側の押しのけ室4を大きく
する方向に傾斜している場合を示している。
FIG. 2 is an enlarged view of the state in which the vane 3 is in the vertical state and the short sliding surface 2c side of the groove 2a of the rotor is located on the side closer to the center O, as described above. Yes, groove 2a of vane 3
A case is shown in which the inclination in the left side is inclined in a direction to enlarge the displacement chamber 4 on the left side.

これに対して、本ベーンポンプ・モータはその
作動によつては、ベーン3の溝2aに対する傾斜
が第2図と逆向きになることも存在するが、該逆
向きの場合は、第1図の傾きに対してチツプ3a
の半径rを大とする方向となるため、作動として
は楽な場合に相当する。
On the other hand, depending on the operation of this vane pump motor, the slope of the vane 3 with respect to the groove 2a may be in the opposite direction to that shown in FIG. 2. Tip 3a for tilt
This corresponds to a case where the operation is easy because the direction increases the radius r.

よつて、チツプ3aの形状は、第2図の厳しい
状態におけるベーン3の傾き方向の場合について
半径rを決定すればよいことになる。
Therefore, the shape of the tip 3a can be determined by determining the radius r for the direction of inclination of the vane 3 in the severe condition shown in FIG.

なお、上記短摺動面2cの語は、ベーン3が溝
2a内に案内されている長さが、第2図の構成か
ら明らかなように、溝2aの2c側において短か
く、2dの側が長い構成となるため、該短かい側
を「短摺動面」と名付け、該長い側の2dを「長
摺動面」と名付けている。
In addition, the term "short sliding surface 2c" means that the length of the vane 3 guided in the groove 2a is short on the 2c side of the groove 2a and on the 2d side, as is clear from the configuration of FIG. Since it has a long configuration, the short side is named the "short sliding surface", and the long side 2d is named the "long sliding surface".

第2図の状態において、カム面1aに対する法
線o〜jに対して、ベーン3は傾斜し、カム面1
aと接する角点jにおけるチツプ3aの形状は、
上記の理想を達成するため、カム面1aに接する
円弧をなしている必要があり、そのためには、該
円弧の中心kが法線o〜j上に存在しなければな
らない。
In the state shown in FIG. 2, the vane 3 is inclined with respect to the normal line o to j to the cam surface 1a, and
The shape of the chip 3a at the corner point j in contact with a is
In order to achieve the above-mentioned ideal, it is necessary to form a circular arc that is in contact with the cam surface 1a, and for this purpose, the center k of the circular arc must lie on the normal lines o to j.

以下、中心kの位置について論ずる。 The location of center k will be discussed below.

第2図において、法線o〜j、偏心方向基準線
2bおよびベーン3における側面の延長線j〜f
とより形成する三角形に着目し、該三角形jfoに
おいて、中心kを通り且つ偏心方向基準線2bに
平行なる直線h〜kを設けると、三角形jofと三
角形jkhは相似となる。よつて、 jk/jo=hk/of (1) ここでjk=r、jo=R1、hk=t2およびof=x1
であるため、(1)式を整理すると r=R1×t2/x1 (2) となる。
In FIG. 2, normal lines o to j, eccentric direction reference line 2b, and side extension lines j to f of the vane 3
Focusing on the triangle formed by the triangle jfo, if straight lines h to k passing through the center k and parallel to the eccentric direction reference line 2b are provided in the triangle jfo, the triangle jof and the triangle jkh become similar. Therefore, jk/jo=hk/of (1) where jk=r, jo=R1, hk=t2 and of=x1
Therefore, rearranging equation (1) results in r=R1×t2/x1 (2).

また、(2)式におけるx1は第1図から明らかな
ように未知数c3を含んでいるため、以下c3を求め
る。
Furthermore, since x1 in equation (2) includes an unknown quantity c3 as is clear from FIG. 1, c3 will be found below.

三角形abcと三角形cdeとは相似であり、c〜
bの長さは、近似的に、溝2aとベーン3との両
者におけるロータ回転方向における長さの差to−
t=c1とみなすことが出来る。よつて、 d1/c1=(to−c1)/c2 あるいは c2=(to−c1)×c1/d1 (3) となり、また三角形abcと三角形egfとは相似ゆ
え、 d1/c1=(d2+c2)/c3 よつて c3=(d2+c2)×c1/d1 (4) となり、(4)式に(3)式を代入すると c3=(c1/d1)2×(to−c1) +(c1/d1)×d2 (5) となる。
Triangle abc and triangle cde are similar, and c~
The length b is approximately equal to the difference in length between the groove 2a and the vane 3 in the rotor rotation direction.
It can be regarded as t=c1. Therefore, d1/c1=(to-c1)/c2 or c2=(to-c1)×c1/d1 (3) Also, since triangle abc and triangle egf are similar, d1/c1=(d2+c2)/ c3 Therefore, c3=(d2+c2)×c1/d1 (4), and substituting equation (3) into equation (4), c3=(c1/d1) 2 ×(to−c1)+(c1/d1)× d2 (5).

ここで、x1=c3+xoゆえ、これに(5)式を代入
し、 x1=(c1/d1)2×(to−c1)+ ((c1/d1)×d2)+xo (6) を得る。
Here, since x1=c3+xo, by substituting equation (5) into this, we obtain x1=(c1/d1) 2 ×(to−c1)+((c1/d1)×d2)+xo (6).

以上の(2)式に(6)式を代入すると、(2)式はrおよ
びt2の2個の未知数を含んでいるため、更に該
rおよびt2の新たな関係式を以下に求める。
When formula (6) is substituted into formula (2) above, since formula (2) includes two unknowns, r and t2, a new relational expression between r and t2 is determined below.

ベーンのチツプ3aにおける曲率半径は一定値
rに設定し、且つチツプ3aは常にカム面1aに
接して摺動回転を行なうため、該曲率の中心k
は、第1図に示すように、中心oを中心とした周
円3b上を移動することとなる。
The radius of curvature at the tip 3a of the vane is set to a constant value r, and since the tip 3a always slides and rotates in contact with the cam surface 1a, the center of curvature k
will move on a circumferential circle 3b centered on the center o, as shown in FIG.

ベーン3が偏心方向基準線2bに対して垂直に
して、且つベーン溝2aにおける短摺動面2cが
中心oより遠い側に位置(第1図の下側における
ベーン3の位置)する状態のとき、ベーン3はカ
ム面1aに対して最も傾いた他方の状態となるた
め、このときチツプ3aにおける角点mがカム面
1aに接するものでなければならず、該接する部
分のチツプ3a側曲率は、上述のように半径rで
なければならない。また、このときも半径rの中
心kは周円3b上に存在することとなる。
When the vane 3 is perpendicular to the eccentric direction reference line 2b, and the short sliding surface 2c in the vane groove 2a is located on the far side from the center o (position of the vane 3 on the lower side of FIG. 1) , since the vane 3 is in the other state where it is most inclined with respect to the cam surface 1a, the corner point m of the tip 3a must be in contact with the cam surface 1a at this time, and the curvature of the side of the tip 3a at the contacting portion is as follows. , must be radius r as described above. Moreover, at this time as well, the center k of the radius r exists on the circumferential circle 3b.

第3図は、上述の第1図における下側に位置す
るベーン3の拡大図を示したものであり、第3図
から明らかなように、前述の理想を達成するため
に角点mについても半径rの中心kはカム面1a
における角点mからの法線m〜oと周円3bとの
交点に位置しなければならない。
FIG. 3 shows an enlarged view of the vane 3 located on the lower side in FIG. 1, and as is clear from FIG. 3, corner point m is also The center k of the radius r is the cam surface 1a
It must be located at the intersection of the normal line mo from the corner point m and the circumferential circle 3b.

ここで、偏心方向基準線2bに対して平行にn
〜kを設けると、第2図におけると同様に、三角
形msoと三角形mnkとは相似となる。
Here, n is parallel to the eccentric direction reference line 2b.
When ~k is provided, triangle mso and triangle mnk become similar, as in FIG.

よつて、 y1/om=t3/km (7) となり、ここでom=R1およびkm=rゆえ、(7)
式を整理すると r=R1×t3/y1 (8) となる。
Therefore, y1/om=t3/km (7) where om=R1 and km=r, (7)
Rearranging the equation, it becomes r=R1×t3/y1 (8).

ここで y1=yo−c4 (9) であり、c4は未知数ゆえ、以下未知数c4を第3図
から求めると、三角形auvと三角形aqsは相似形
ゆえ、 c1/d3=c4/(d3+d4) あるいは c4=c1×(d3+d4)/d3 (10) となる。よつて、(9)および(10)式より y1=yo−(c1/d3)×(d3+d4) (11) を得る。
Here, y1=yo−c4 (9), and since c4 is an unknown number, the following unknown number c4 is found from Figure 3. Since triangle auv and triangle aqs are similar, c1/d3=c4/(d3+d4) or c4 = c1×(d3+d4)/d3 (10). Therefore, from equations (9) and (10), we obtain y1=yo−(c1/d3)×(d3+d4) (11).

また、(8)式におけるt3について検討する。 Also, consider t3 in equation (8).

中心kからベーン3の側面へ立てた法線kiの長
さは、第2図に示すようにt2oと仮定している
ため、法線k〜iから延長したkpの長さはt−
t2oであり、三角形knpと三角形khiとは相似形ゆ
え、 t2o/t2=(t−t2o)/t3 あるいは t3=(t2/t2o)(t−t2o) (12) となり、また第1図から明らかなように、 t2≒t2o (13) ゆえ、(12)式は t3≒t−t2o (14) と置くことが出来る。
Since the length of the normal ki extending from the center k to the side surface of the vane 3 is assumed to be t2o as shown in Fig. 2, the length of kp extended from the normal ki to i is t-
Since triangle knp and triangle khi are similar, t2o/t2=(t-t2o)/t3 or t3=(t2/t2o)(t-t2o) (12), and it is clear from Fig. As such, t2≒t2o (13) Therefore, equation (12) can be written as t3≒t−t2o (14).

よつて、(8)式および(14)式より r=R1×(t−t2o)/y1 (15) を得、また(2)および(13)式より r=R1×t2o/x1 (16) となり、最終的に(15)および(16)式より、 t2o=x1×t/(x1+y1) (17) および r=R1×t/(x1+y1) (18) となり、(17)および(18)式中、x1およびy1は
(6)および(11)式から求めることが出来る。
Therefore, from equations (8) and (14) we get r=R1×(t-t2o)/y1 (15), and from equations (2) and (13) we get r=R1×t2o/x1 (16) Finally, from equations (15) and (16), t2o=x1×t/(x1+y1) (17) and r=R1×t/(x1+y1) (18), and equations (17) and (18) Inside, x1 and y1 are
It can be obtained from equations (6) and (11).

以上の計算結果より、ベーンのチツプ3aにお
ける曲率半径rの中心kは(17)および(18)式
より求めることが可能となり、チツプ3aの形状
を実際に設計する場合は、(18)式によつて求め
た半径rの値をもつて、チツプ3aにおける角点
jを中心として円弧を描き、次に(17)式から求
めたt2oの寸法をもつて、角点jの側における
ベーン3の側面から平行線を設け、該平行線と該
円弧との交点が求める中心kとなる。
From the above calculation results, the center k of the radius of curvature r at the tip 3a of the vane can be found from equations (17) and (18), and when actually designing the shape of the tip 3a, use equation (18). Using the value of the radius r obtained above, draw an arc centered on the corner point j on the chip 3a, and then draw the arc of the vane 3 on the side of the corner point j using the dimension t2o obtained from equation (17). A parallel line is provided from the side, and the intersection of the parallel line and the arc becomes the center k to be determined.

なお、上記説明においては簡単のため、(12)式に
おいて(13)式のような近似を行なつているが、
厳密に(12)式中のt2をt2oによつて表わすこと
も出来る。それは、第2図において三角形kihと
三角形abcは相似形であるため、 t2/t2o=√12+12/d1 あるいは t2=t2o×√12+12/d1 (17) となり、(17)式を(12)式に代入すれば、(12)式にお
けるこの場合のt3は、t2oの関数としての厳
密解となる。また、その後の計算は上記の近似計
算の過程と同じに行なえばよい。
In the above explanation, for simplicity, equation (12) is approximated as in equation (13), but
Strictly speaking, t2 in equation (12) can also be expressed by t2o. This is because triangle kih and triangle abc are similar in Figure 2, so t2/t2o=√1 2 +1 2 /d1 or t2=t2o×√1 2 +1 2 /d1 (17), and Equation (17) By substituting t3 into equation (12), t3 in this case in equation (12) becomes an exact solution as a function of t2o. Further, the subsequent calculations may be performed in the same manner as the above-mentioned approximate calculation process.

しかし、ここで念のため上記近似解の誤差につ
いて論じて置く。
However, just to be sure, I will discuss the error in the above approximate solution.

すなわち、(17)式を整理すると t2=t2o×√(11)2+1 (18) となり、(18)式中において実用されているc1/
d1の値は平均的に0.016程度である。
In other words, if we rearrange equation (17), we get t2=t2o×√(11) 2 + 1 (18), and c1/
The average value of d1 is about 0.016.

よつて、実用の該c1/d1を(18)式に代入す
ると t2=1.00013×t2O となり、上述のrおよびt2oの算出は、実質上
上記(17)および(18)式を使用したもので十分
である。
Therefore, by substituting the practical c1/d1 into equation (18), we get t2=1.00013×t2O, and the above calculation of r and t2o using the above equations (17) and (18) is sufficient. It is.

また該rおよびt2Oの加工精度および総組付
誤差を考えると、(18)式の右辺には1.0〜0.8の
定数Cを乗じて、安全側において使用することが
望ましい。
Also, considering the machining accuracy and total assembly error of r and t2O, it is desirable to use the right side of equation (18) on the safe side by multiplying it by a constant C of 1.0 to 0.8.

第4図は、2種類の真空ポンプ11および21
に、従来のベーンをそれぞれ装着した場合の真空
ポンプ全体の発熱量比(最大発熱量に対する比)
Qの実験値を示し、同図中、12および22は上
記真空ポンプ11および21に、それぞれ本発明
によるベーン3を装着した場合の発熱量比Qの実
験値を示している。
FIG. 4 shows two types of vacuum pumps 11 and 21.
Calorific value ratio of the entire vacuum pump when conventional vanes are installed (ratio to maximum calorific value)
In the figure, 12 and 22 indicate the experimental values of the calorific value ratio Q when the vane 3 according to the present invention is attached to the vacuum pumps 11 and 21, respectively.

すなわち、11に対しては12の改良となり、
21に対して22の改良となつている。その結果
第4図から、本発明におけるベーン3は、従来の
ベーンを使用したものに対して、真空ポンプ全体
の発熱量を20%程度改善したことになる。
In other words, it is an improvement of 12 compared to 11,
This is an improvement of 22 compared to 21. As a result, from FIG. 4, it can be seen that the vane 3 of the present invention improves the heat generation amount of the entire vacuum pump by about 20% compared to that using the conventional vane.

なお、上記第4図に使用した従来のベーンにお
けるrは6ミリメータであり、本発明のベーンは
(5)式にC=0.8を乗じた結果の半径rとしたもの
である。
Note that r in the conventional vane used in FIG. 4 above is 6 mm, and the vane of the present invention is
The radius r is the result of multiplying equation (5) by C=0.8.

また、上記実施例においては自動車に使用する
真空ポンプを例にとつて説明したが、第1図の構
成はそのまま、通常のポンプあるいはモータとし
て使用出来るものであることは容易に理解されよ
う。
Further, although the above embodiment has been explained by taking a vacuum pump used in an automobile as an example, it will be easily understood that the structure shown in FIG. 1 can be used as it is as a normal pump or motor.

以上の説明から明らかなように、本発明におけ
るベーンポンプ・モータは、ベーンのチツプ3a
を、その幅tの全幅が有効にカム面1aに接触し
て使用されるようにしたことにより、ベーンチツ
プにおける発熱量を大幅に減少させることを可能
とし、そのことによつて作動効率が上昇し、使用
動力を小さくすることが可能となつたものであ
る。
As is clear from the above description, the vane pump motor according to the present invention has a vane tip 3a.
By using the entire width t of the vane tip in effective contact with the cam surface 1a, it is possible to significantly reduce the amount of heat generated in the vane tip, thereby increasing the operating efficiency. , it became possible to reduce the power used.

特に、本発明のベーンポンプ・モータを自動車
に装着して、その潤滑に従来のエンジンオイルを
共用するときは、該エンジンオイルの冷却器を特
に過大にすることなく使用出来るため、限られた
エンジン・ルームの空間利用の点から、また冷却
器の重量および製造価格の点から秀れたものとな
り、該重量の軽減は自動車の燃費軽減に貢献する
ものである。
In particular, when the vane pump motor of the present invention is installed in an automobile and conventional engine oil is used for lubrication, the cooler for the engine oil can be used without making it particularly large. This is excellent in terms of room space utilization, as well as in terms of the weight and manufacturing cost of the cooler, and the reduction in weight contributes to reducing the fuel consumption of automobiles.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明における一実施例としてのベ
ーンポンプ・モータを側断面図によつて示し、第
2および3図は、それぞれ第1図におけるベーン
3近傍の拡大した図を側断面図によつて示し、第
4図は、従来における真空ポンプと、本発明にお
けるベーンポンプ・モータを真空ポンプとして使
用した場合の発生熱量比Qの特性を示し、第5図
は、第1図におけるベーン3のカム面1aに対す
る傾き角の、該ベーン3部分の説明図であり、第
6図は、ロータ2の回転角αとベーン3の傾き角
θとの関係を示したグラフを示したものである。
実施例に使用した符号は下記のとおりである。 1:ハウジング、1a:カム面、1b:基準
線、2:ロータ、2a:溝、2b:偏心方向基準
線、2c:短摺動面、2d:長摺動面、3:ベー
ン、3a:チツプ、3b:周円、3c:底部、
4:押しのけ室、5:矢印、R1:カム面1aの
曲率半径、R2:ロータ2の外径(半径)、eo:
ベーン3のオフセツト量、r:チツプ3aの曲率
半径、xo:基準線1bから長摺動面2dまでの
寸法、yo:基準線1bから短摺動面2cまでの
寸法、oおよびk:中心、t:ベーン3の回転方
向5の厚み、to:ベーン溝2aの回転方向5の厚
み、t2o:中心kからベーン3の側面に下した
垂線の長さ、a,b,c,d,e,f,g,h,
i,j,m,n,p,q,s,uおよびv:点、
d1およびd3:ベーン3の溝2a内に案内され
ている長さ、d2およびd4:ベーン3の底部3
cから偏心方向基準線2bまでの長さ。
FIG. 1 shows a vane pump/motor as an embodiment of the present invention in a side sectional view, and FIGS. 2 and 3 each show an enlarged view of the vicinity of the vane 3 in FIG. 1 in side sectional views. 4 shows the characteristics of the heat generation ratio Q when a conventional vacuum pump and the vane pump motor of the present invention are used as a vacuum pump, and FIG. 5 shows the characteristics of the cam of the vane 3 in FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram of the inclination angle of the vane 3 with respect to the surface 1a, and FIG. 6 is a graph showing the relationship between the rotation angle α of the rotor 2 and the inclination angle θ of the vane 3.
The symbols used in the examples are as follows. 1: Housing, 1a: Cam surface, 1b: Reference line, 2: Rotor, 2a: Groove, 2b: Eccentric direction reference line, 2c: Short sliding surface, 2d: Long sliding surface, 3: Vane, 3a: Chip , 3b: circumference, 3c: bottom,
4: Displacement chamber, 5: Arrow, R1: Radius of curvature of cam surface 1a, R2: Outer diameter (radius) of rotor 2, eo:
Offset amount of vane 3, r: radius of curvature of chip 3a, xo: dimension from reference line 1b to long sliding surface 2d, yo: dimension from reference line 1b to short sliding surface 2c, o and k: center, t: Thickness of the vane 3 in the rotational direction 5, to: Thickness of the vane groove 2a in the rotational direction 5, t2o: Length of a perpendicular line drawn from the center k to the side surface of the vane 3, a, b, c, d, e, f, g, h,
i, j, m, n, p, q, s, u and v: points,
d1 and d3: length guided in the groove 2a of the vane 3, d2 and d4: bottom 3 of the vane 3
Length from c to eccentric direction reference line 2b.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ロータの回転中心から径方向に仮想した駆動
軸方向面に対して、平行にオフセツト量eoの距
離を置いて削設した溝には、前記径方向への摺動
を可能にベーンを挿嵌し、 前記ベーンのチツプが接触しながら回転摺動を
行なつているカム面の形状は、半径R1の円形状
をなし、 前記径方向において、前記ロータの、前記カム
面における前記R1の中心から偏心している偏心
量Eは、該ロータの該径方向における外径の半径
をR2として、E=R1−R2の関係となつている、 以上の構成において、 t:前記ベーンの前記回転方向の厚み、 d1:前記ロータの偏心方向基準線に対して、
前記溝が垂直に位置し、且つ前記ロータの前記溝
における短摺動面が前記カム面の円形状中心に近
い側に位置するとき、前記ベーンが前記短摺動面
に案内されている長さ、 d2:前記ベーンが前記d1の寸法を示す位置の
状態にあるとき、前記ベーンの底部から前記偏心
方向基準線までの長さ、 xo:前記ベーンが前記d1の寸法を示す状態の
位置にあるとき、前記偏心方向基準線に対して垂
直にして且つ前記円形状中心を通る基準線(垂直
基準線1b)から前記ベーン溝における長摺動面
までの間の長さ、 d3:前記偏心方向基準線に対して、前記溝が
垂直に位置し、且つ前記短摺動面が前記円形状中
心から遠い側に位置するとき、前記ベーンが前記
短摺動面に案内されている長さ、 d4:前記ベーンが前記d3の寸法を示す位置の
状態にあるとき、前記ベーンの底部から前記偏心
方向基準線までの長さ、 yo:前記ベーンが前記d3の寸法を示す状態の
位置にあるとき、前記垂直基準線から前記短摺動
面までの長さ、 to:前記ベーン溝の前記回転方向の溝幅、 c1:to−t、 r:前記回転方向面において、前記径方向に凸
となる、前記ベーンのチツプにおける曲率半径、 t2o:前記ベーンにおける長摺動面の側におけ
る側面から、前記rの曲率中心に至るまでの長
さ、 c:0.8〜1.0の定数、 として r=c×R1×t/(x1+y1) t2o=x1×t/(x1+y1) ただし x1=(c1/d1)2(to−c1)+ (c1/d1)d2+xo y1=yo−(c1/d3)(d3+d4) の関係にある前記ベーンのチツプ形状を有してい
ることを特徴とするベーンポンプ・モータ。 2 ロータは、自動車のエンジンによつて駆動さ
れているものである特許請求の範囲第1項記載の
ベーンポンプ・モータ。 3 ベーンの摺動を潤滑している潤滑油は、エン
ジンの回転摺動部分を潤滑している潤滑油を共有
しているものである特許請求の範囲第2項記載の
ベーンポンプ・モータ。
[Claims] 1. A groove cut parallel to a drive shaft direction plane radially from the rotation center of the rotor at a distance of an offset amount eo has a groove that prevents sliding in the radial direction. The shape of the cam surface into which the vane can be inserted and which rotates and slides while being in contact with the tip of the vane is circular with a radius R1, and in the radial direction, the cam surface of the rotor The amount of eccentricity E that is eccentric from the center of R1 in is in the relationship E = R1 - R2, where R2 is the radius of the outer diameter of the rotor in the radial direction. In the above configuration, t: the vane Thickness in the rotational direction, d1: With respect to the eccentric direction reference line of the rotor,
When the groove is vertically located and the short sliding surface of the groove of the rotor is located on the side closer to the circular center of the cam surface, the length of the vane guided by the short sliding surface. , d2: the length from the bottom of the vane to the eccentric reference line when the vane is in the position showing the dimension d1, xo: the vane is in the position showing the dimension d1 where, the length from a reference line (vertical reference line 1b) perpendicular to the eccentric direction reference line and passing through the center of the circular shape to the long sliding surface in the vane groove, d3: the eccentric direction reference When the groove is perpendicular to the line and the short sliding surface is located on the side far from the center of the circular shape, the length that the vane is guided by the short sliding surface, d4: When the vane is in the position showing the dimension d3, the length from the bottom of the vane to the eccentric reference line, yo: When the vane is in the position showing the dimension d3, the length yo: the length from the vertical reference line to the short sliding surface; to: groove width of the vane groove in the rotational direction; c1: to-t; r: the groove convex in the radial direction on the rotational direction surface; Radius of curvature at the tip of the vane, t2o: Length from the side surface of the vane on the long sliding surface side to the center of curvature at r, c: Constant from 0.8 to 1.0, as r=c×R1×t /(x1+y1) t2o=x1×t/(x1+y1) However, x1=(c1/d1) 2 (to-c1)+ (c1/d1)d2+xo y1=yo-(c1/d3)(d3+d4) A vane pump motor characterized in that the vane has a tip shape. 2. The vane pump motor according to claim 1, wherein the rotor is driven by an automobile engine. 3. The vane pump motor according to claim 2, wherein the lubricating oil that lubricates the sliding movement of the vane shares the lubricating oil that lubricates the rotating and sliding parts of the engine.
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