JP2000512714A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ベーンセルポンプは複数の放射状に可動であるブレードを受け入れる回転体、回転体を囲み、少なくとも１つの吸引域および１つの圧力域を形成する吊り上げリング、および吸引域と圧力域の横方向の区切り面を形成する少なくとも１つの圧力板を有する。ベーンセルポンプが動作中、圧力は、吸引域と圧力域に反対の圧縮板の側面にかけられる。ベーンセルポンプは、回転体（５）の方へ向く圧縮板（１３，１５）の表面（１７，１９）が、ベーンセルポンプ（１）の加圧されていない状態で凹状の形状を有するという点で特徴付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 ベーンポンプ 説明 本発明は、請求項１の前文に従ったベーンポンプに関する。 ここに対象とされるタイプのベーンポンプは既知である。それらは、例えば、 自動車のパワーステアリングシステムに流体を供給するために使用される。それ らはポンプ装置を備え、ポンプ装置は、カムリングおよびそのカムリング内に回 転できるように取り付けられる回転体とを有する。上記回転体には、回転軸に関 して放射状に走るスロットを備え、それらのスロットに沿ってブレードが放射状 の方向に移動できるように取り付けられている。カムリングの内部で回転体が回 転している間、ブレードによって大きくなったり、小さくなったりするパーツ空 間が形成される。そのため、吸引域および圧力域が少なくとも１つずつ作り出さ れる。ポンプ装置の少なくとも１つの側面には吸引域および圧力域の横方向の境 界面を形成する圧力板が備えられる。ポンプが動作しているとき、圧力板は、ポ ンプユニットに向けて押し付けられ、急激に摩耗を増やす。これを打ち消すため に、ポンプが組み立てるとき、カムリングと回転体の間に適切な隙間を形成する ようにしている。その結果、体積測定の効率が、多くの場合、十分ではないこと になる。 米国特許第３，６９５，７９１号明細書はバイメタルから作り出されるドーム 形状の圧力板が使用されるベーンポンプが開示されている。上記圧力板は所定の 間隔が圧力板と回転体の間に残るような偏倚をもって圧力板がハウジングと回転 体の間で平らに固定されるように取り付けられる。密封座金のバイメタル機能は ポンプの動作中、この間隔を維持する。万一、圧力板がポンプの動作中に生じる 圧力を受けて曲げられると、バイメタルは相応じて加熱され、圧力の力によって 引き起こされるたわみを打ち消すため、送達される流体が加熱すると、曲げが相 殺され、その中で圧力板が跳ね返る。既知のポンプの場合には、十分な体積測定 効率があらゆるケースで保証できないことが明らかである。 従って、本発明の目的は上述したような不利な点を持たないベーンポンプを提 供することにある。 この目的を達成するために、請求項１に引用される特徴を有するベーンポンプ が提案される。このポンプは、ポンプ装置の方へ向く圧力板のその表面、すなわ ち回転体、ブレード、カムリング、および吸引域と圧力域の方へ向く圧力板のそ の側面が、ポンプ内に圧力がないときには凹状になるように設計されるという点 で限定される。圧力板が負荷を受けていないとき、すなわち低圧（例えば、直進 前進移動中、ステアリングが実行されていないとき）にあるとき、回転体とブレ ードに関して十分な間隔が提供され、そのため、低圧では、その隙間内の油摩擦 が小さくなり、従って、機械的な損失が低くなる。その場合、ポンプの動作中、 さらに高い圧力が、ポンプ装置から離れた方を向く側面で圧力板に作用すると、 上記圧力板は曲げられ、そのため、ブレード、回転体、および圧力板の間の間隙 が縮少される。従って、この結果、体積測定の効率が非常に高まる。さらに圧力 板はカムリングの横方向の表面に平に保たれ、そのため、高い圧力、縁の押し付 け、および圧力板とカムリングが相応じて高い負荷を受けると、摩耗を引き起こ す上記負荷の発生が回避される。 相応じて凹状になるように設計される圧力板が、回転体の、またはポンプ装置 の各側面上に備えられ、また、圧力板の凹状の側面がポンプ装置へ向かうという 点で規定されたポンプの実施例に優先順位が与えられる。この種の構成の場合、 圧力板の運転圧への最適な適応が、両方の側面で可能である。つまり、ポンプが 高圧を受けて動作しているときに引き起こされる、圧力板の曲げが生じると、ブ レードと２枚の板の間の間隙は最小限に縮少され、そのため、非常に高い体積測 定効率が確立される。と同時に、高い圧力を受けるカムの両方の側面で縁を押し 付け、従って、圧力板に過負荷をかけることが回避される。 さらなる構成は、残りのサブクレームから明らかになる。 本発明は、図面に関してさらに詳細に以下に説明される。 図１は、低圧を受けるベーンポンプを通したパーツ断面を示す図。 図２は、運転圧（ステアリングが起動されているときには高圧）を受ける図１ に示されるベーンポンプを通したパーツの断面図である。 ここに取り扱われる種類のベーンポンプは、原則的には既知であり、その構造 および機能は詳説されないだろう。この実施例ではパワーステアリングシステム 用ポンプの例として述べられる。 図１に再現された、ベーンポンプ１を通るパーツの断面図は、回転体５および これを取り囲むカムリング７を備えるポンプ装置３を示す。回転体５はその中に 放射状の方向で移動することができるブレード１１が差し込まれるように放射状 の方向で動作するスロット９が機械加工される。カムリング７の内側輪郭は円形 ではないが、ほぼ楕円形に形成されており、その結果、ブレード１１は回転体の 回転中において内方または外方へ移動されるようになっている。その過程では、 回転体の回転中に大きさが増減するパーツ空間が形成され、その結果、少なくと も１つの吸引域と１つの圧力域が作り出される。第１圧力板１３はポンプ装置３ の一方の側面に備えられる。もう一方の側面では、ポンプ装置は、平らなハウジ ング面にもたれかかることがある。図１に図示される例示的な実施例の場合には 第２圧力板１５が備えられる。ポンプ装置３へ向く第１圧力板１３のその表面は ポンプ装置３へ向く第２圧力板１５のその表面１９のように、凹状になるように 設計される。図１に再現される動作状態では、圧力板１３と圧力板１５は、事実 上、その外側縁を介してだけ、カムリング７の横方向の境界面にもたれる状態に なる。回転体５から離れた方へ向く、圧力板１３，１５のそれらの側面で提供さ れる圧力は低い（例えば「アイドリング圧力」）か、ゼロであり、その結果、圧 力板の外側縁に対する負荷は低い。 原則的にはポンプ装置３へ向くその表面１７と表面１９だけが半円形の設計と なるように、圧力板１３と圧力板１５を設計することが可能である。しかし、図 １では圧力板１３と圧力板１５の内側表面および外側表面が互いに平行に走る実 施例を示す。従って、第１圧力板１３の外側表面２１は第２圧力板１５の外側表 面２３のように、ここで示される動作状態では凸面状になるように設計される。 上記ベーンポンプ１の動作中、ステアリングの作動中に生じるような高圧の力 が、圧力板１３の外側表面２１と圧力板１５の外側表面２３に作用する。この力 は、図２の矢印によって示される。 図２に示される動作状態では、圧力板１３と１５は指定された圧力の力を受け て曲げられ、そのため、ポンプ装置３へ向くその表面１７と１９がポンプ装置３ の側面表面に平行に走り、ポンプ装置３の吸引域と圧力域に横方向境界表面を形 成する。 図１中と同じパーツに同じ参照番号が付けられる図２から、運転圧を受けて、 圧力板１３と１５が、ポンプ装置３に対して、つまり特にカムリング７の横方向 の境界表面に平らにもたれかかることが分かる。圧力板１３，１５は、表面圧力 のために、比較的に小さい力だけで負荷がかけられる。 ここで、カムリング７の幅は、回転体５の幅に略一致するが、通常、カムリン グ７は、回転体５よりも１５〜３０μｍ幅が広い。一方、ブレード１１は、回転 体５とカムリング７よりやや狭い。圧力板１３と１５が圧力を受けているときに はそれがポンプ装置３に平らに保たれるという事実のため、ブレード１１の領域 ではきわめて狭い間隙だけが生じ、その結果、高圧を受けて非常に高い体積測定 効率が得られる。つまり、ブレード１１によって分割されるパーツ空間は互いに 最適な状態で密封され、そのため、ベーンポンプによって送達される媒体はきわ めて小さい範囲だけで、圧力域から吸引域に戻ることができる。図１で仮定され たように、低圧では、つまり、例えばアイドリング圧力を受けると、比較的不十 分な体積測定効率となる。この動作状態で次に重要なのは次の点である。ポンプ に結合される負荷、つまりパワーステアリングシステムには操作状態（ステアリ ング移動のない直進前進移動）でアクティブがはなく、ブレードと圧力板の間は 隙間なので、回転体、ブレード、および圧力板の間での粘性摩擦がさらに低くな る。つまり、駆動装置が失う摩擦力がさらに低くなる。 図１と２の圧力板１３と１５の表面１７と１９の配置を比較することによって ブレード１１の横方向の縁に関して、加圧されていない状態で表面１７と１９の 間に形成される間隙が、ベーンポンプの動作中、最少まで小さくなり、圧力板１ ３と１５が、動作状態で、カムリング７の外部に平らにもたれることが直ちに明 らかになる。つまり、圧力板１３と１５の表面１７と１９は、運転圧を受けて、 これらが、ポンプ装置３の横方向の表面に平行に走る平面を形成するように構成 される。 圧力板１３、１５の曲げは、連続的、つまり、均一に起こり、上昇する圧力は 回転体５から離れた側の、圧力板の表面に加わる。圧力板１３、１５は、それら が自由に偏向なく移動することができるように取り付けられるので、突然の曲げ は回避される。また、圧力板１３、１５が、送達される流体の高い圧力で、表面 圧力を負荷され、流体の低い圧力で縁圧力を負荷されることは特に有利である。 両方の場合とも、圧力板に作用する力は、比較的に低い。 いわばレンズの形状で表面１７と１９を単純に研磨できるようにするために、 圧力板１３と１５は、研磨に続き、図２に従った断面図のまっすぐな曲げ線に一 致する、平坦な表面が圧力を受けて生じるように幾何学的に整形される。 また、まず最初に、その後で一様に削除される、凸面状の輪郭が生じるように 表面１７と１９の機械加工中、圧力板１３と１５に負荷をかけることも可能であ る。それから、表面１７と１９の作成の間に、圧力板１３と１５に負荷がかけら れるときに、まっすぐな曲げ線が生じる。 従って、全般的には、圧力板は作成中負荷がかけられないままとなるが、凹状 の表面が機械加工されるか、あるいは限定された与荷重力を受けて平坦な表面を 機械加工するために事前に湾曲することができ、この表面が負荷がかけられてい ない状態で凹状の湾曲を想定することが理解できる。 運転圧を受けている圧力板１３と１５の変形は圧力板用の材料の選択によって およびある特定の板圧を事前に定義することによって定義することができる。従 って、動作状態で圧力板の定義された動作を事前に定義することが可能である。 表面１７と１９の湾曲は、負荷を受けていない状態では、圧力板１３と１５の もっとも深い点が、想像上の平面に関して、１０μｍから４０μｍ、好ましくは １５μｍから３０μｍ後退させられるように、選択することができる。 言われたことすべてに従うと、圧力板１３と１５の特定の動作が、簡単に設定 できることが明らかになる。ポンプ装置３（図１）から離れて向く、圧力板１３ と１５のその外側表面２１と２３に対する低い圧力がある場合、回転体／ブレー ドと圧力板の間の大きな隙間のために、回転体５と表面１７および１９の間の、 いわゆる飛沫同伴される油の流れの結果として、低い摩擦だけが生じる。外側表 面２１と２３（図２）に作用する高い圧力がある場合、圧力板１３、１５は、図 ２に関して説明されるように変形し、そのため、高い体積測定効率、つまりそれ ぞれ低い漏れが確立される。この場合、圧力板１３と１５の表面１７と１９は、 連続的かつ均一に、およびますます平らにカムリング７の外側表面にもたれ、高 い縁圧力が、円滑な接触のために回避される。従って、圧力板とカムリングの間 の接触面積は、外部圧力の増加に伴い拡大する。従って、表面負荷はほぼ一定に 保つことができる。従って、ベーンポンプ１での摩耗および負荷を最小限に削減 することが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニート―メンニンガー・トマス ドイツ連邦共和国、61250 ウズィンゲン、 ランドラット―ベックマン―シュトラーセ 41

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．放射状の方向で移動可能に複数のブレードを収容する回転体と、この回転 体を取り囲み、少なくとも１つの吸引域と１つの圧力域を形成するカムリングと 、上記吸引域と圧力域の横方向の境界表面を形成し、ベーンポンプが動作してい るときに、吸引域と圧力域から離れた、側面上に圧力負荷が加えられる少なくと も１つの圧力板とを有するベーンポンプであって、回転体（５）に向く、上記圧 力板（１３，１５）の表面（１７，１９）が−ベーンポンプ（１）内に圧力がな いときに−凹状になるように設計されるベーンポンプ。 ２．圧力板（１３，１５）が、回転体（５）およびカムリング（７）の各側部 に備えられると共に、回転体（５）、ブレード（１１）、カムリング（７）およ び吸引域と圧力域へ向く第２圧力板（１５）の表面（１９）が、−ベーンポンプ （１）内に圧力がないときに−凹状になるように設計される、請求項１に記載さ れるベーンポンプ。 ３．上記圧力板（複数ある場合を含む）（１３，１５）の凹状の表面（１７， １９）の湾曲が−動作圧を受けて、−この表面（１７，１９）が事実上平坦にな るように選択される、請求項１または請求項２に記載されるベーンポンプ。 ４．圧力板（複数の場合を含む）（１３，１５）の横方向の表面が、略互いに 平行に走る、上記各請求項のうちの１つに記載されるベーンポンプ。 ５．上記カムリング（７）および回転体（３）が、等しく幅広くなるように設 計される、上記各請求項のうちの１つに記載されるベーンポンプ。