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Die
Erfindung betrifft eine Innenzahnradrotationspumpe.
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Die
JP-64-32083A zeigt
eine Innenzahnradpumpe der Trochoidart. Eine derartige Trochoidpumpe
hat einen Innenrotor mit Außenverzahnungselementen an seiner
Außenumfangsfläche, einen Außenrotor
mit Innenverzahnungselementen an seiner Innenumfangsfläche
und ein Gehäuse, das den Innenrotor und den Außenrotor
in solch einer Art und Weise unterbringt, dass die äußeren
Zähne in die inneren Zähne eingreifen. Eine Antriebswelle
ist mit dem Innenrotor verbunden.
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Wenn
sich der Innenrotor und der Außenrotor drehen, variieren
eine Vielzahl von Kammern ihre Volumina. Die Kammern werden zwischen
den Innenverzahnungselementen und den Außenverzahnungselementen
definiert. Das Fluid wird durch eine Einlassöffnung in
die Kammer eingeführt und wird durch eine Auslassöffnung
aus der Kammer abgegeben. Ein Differenzdruck wird zwischen der Kammer, die
mit der Einlassöffnung in Verbindung steht, und der Kammer
erzeugt, die mit der Auslassöffnung in Verbindung steht.
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Dieser
Druckunterschied spannt den Außenrotor an das Gehäuse
vor, so dass eine Abweichung in einem Zwischenraum zwischen dem
Außenrotor und dem Innenrotor erzeugt wird. Eine derartige
Abweichung erhöht eine Kontaktlast bei einem Abschnitt
eines Kontaktabschnitts zwischen den Innenverzahnungselementen und
den Außenverzahnungselementen, die Abnutzungen der Innenverzahnung
und der Außenverzahnung und Geräusche hervorruft.
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Bei
der in der
JP-64-32083A gezeigten
Trochoidpumpe ist zumindest eine von der Innenverzahnung und der
Außenverzahnung in einer links-rechts-asymmetrischen Form
ausgebildet. In der Kammer auf der Einlassöffnungsseite
sind Innenverzahnungselemente und Außenverzahnungselemente
miteinander in Kontakt. In der Kammer auf der Auslassöffnungsseite
sind Innenverzahnungselemente und Außenverzahnungselemente
in solch einer Art und Weise angeordnet, dass sie voneinander entfernt
sind, so dass benachbarte Kammern miteinander in Verbindung stehen,
um den Differenzdruck zu reduzieren.
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Die
asymmetrische Innenverzahnung oder Außenverzahnung verschlechtern
ihre Bearbeitbarkeit relativ zu einer symmetrischen Innenverzahnung oder
Außenverzahnung. Des Weiteren ist eine Drehrichtung, in
der der Innenrotor und der Außenrotor die Pumptätigkeit
durchführen können, begrenzt, sodass eine Anbringbarkeit
der Trochoidpumpe verschlechtert ist.
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Gemäß einem
Studium durch die Erfinder der Erfindung ist es, selbst wenn die
Innenverzahnung und die Außenverzahnung in der asymmetrischen
Form ausgebildet sind, schwierig, die Abnutzung und das Geräusch
ausreichend gut zu begrenzen.
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Wenn
der Außenrotor zu dem Gehäuse vorgespannt wird,
wird ein Zwischenraum, der sich wie ein Keil verengt, zwischen einer
Außenumfangsfläche des Außenrotors und
einer Innenumfangsfläche des Gehäuses ausgeformt,
wie es in 5 gezeigt ist.
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5 ist
eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht
des Außenrotors 13 und des Gehäuses 14.
Eine Außenumfangsfläche 13b des Außenrotors 13 und
eine Innenumfangsfläche 14d des Gehäuses 14 definieren
zwischen sich keilförmige Zwischenräume WSC. Um
den keilförmigen Zwischenraum klar darzustellen ist ein
Außendurchmesser des Außenrotors 13 in 5 übertriebener
Maßen kleiner gezeigt, als er es einer in der Praxis ist.
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Allgemein
wird bei einem Fall, dass sich ein Zwischenraum zwischen zwei Objekten,
die eine relative Bewegung durchführen, in einer Bewegungsrichtung
verengt wie ein Keil, eine Keilwirkung erzeugt, so dass ein Fluid
aufgrund dessen Viskosität in den Keilabschnitt gezogen
wird. Der Außenrotor wird durch eine andere Fluidkraft
als dem vorstehend beschriebenen Differenzdruck in den Innenrotor
gedrückt.
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Diese
Fluidkraft bewirkt eine Abnutzung der Innen- und Außenverzahnung
und ein Geräusch. Bei einem Fall, das Luft in den Zwischenraum
gemischt ist, schwankt die Fluidkraft und eine Stoßbelastung wird
bei einem Berührungsabschnitt der Innenverzahnung und der
Außenverzahnung erzeugt. Die Innenverzahnung und die Außenverzahnung
werden beschädigt und ein Stoßklopfgeräusch
wird erzeugt.
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Die
Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Tatsachen gemacht
und es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Rotationspumpe vorzusehen, die
eine hohe Dauerhaltbarkeit ohne einem Verschlechtern einer Bearbeitbarkeit
und Anbringbarkeit hat.
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Erfindungsgemäß hat
eine Rotationspumpe einen Innenrotor mit einer Außenverzahnung
an seiner Außenumfangsfläche, einen Außenrotor
mit einer Innenverzahnung, die mit der Außenverzahnung
in Eingriff ist, an seiner Innenumfangsfläche, und ein Gehäuse,
dass den Innenrotor und den Außenrotor drehbar aufnimmt.
Der Innenrotor und der Außenrotor drehen sich so, dass
ein Volumen einer Kammer geändert wird, die zwischen Außenverzahnungselementen
und Innenverzahnungselementen ausgebildet wird, um ein Fluid anzusaugen
und abzugeben. Eine Außenumfangsfläche des Außenrotors
ist gleitbar in Kontakt mit einer Innenumfangsfläche des
Gehäuses. Zumindest eine von der Außenumfangsfläche
und der Innenumfangsfläche ist mit einem konkaven Abschnitt
versehen, um einen Raum dazwischen auszubilden.
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Mit
diesem Aufbau, selbst wenn der Differenzdruck den Außenrotor
in Richtung Gehäuse vorspannt, was eine Abweichung in einem
Zwischenraum dazwischen erzeugt, reduziert der konkave Abschnitt
einen Zwischenraumbereich, der keilförmig ist. Dadurch,
da die Fluidkraft begrenzt wird, können eine Abnutzung
und eine Beschädigung der Außenverzahnung und
der Innenverzahnung begrenzt werden, und ein Klopfgeräusch
zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung kann
begrenzt werden. Eine Dauerhaltbarkeit der Rotationspumpe kann verbessert
werden.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung ersichtlicher werden, die unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wird, in denen:
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1 ist
eine Querschnittansicht einer Ölpumpe gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2A ist
eine Querschnittansicht entlang einer Linie II-II in 1 und 2B ist
eine Seitenansicht eines Außenrotors,
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3A ist
eine Querschnittansicht einer Ölpumpe gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel und 3B ist
eine Seitenansicht eines Außenrotors,
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4A ist
eine Querschnittansicht einer Ölpumpe gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel und 4B ist
eine Seitenansicht eines Außenrotors, und
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5 ist
eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen
keilförmigen Zwischenraum zeigt.
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[Erstes Ausführungsbeispiel]
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Bezugnehmend
auf die 1 und 2 wird nachstehend
ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung bei einer Ölpumpe 10 angewandt,
die ein Schmiermittel zu Gleitabschnitten einer Brennkraftmaschine
für ein Automobil zuführt. Die Ölpumpe 10 ist
an einer Seitenfläche eines Zylinderblocks der Maschine
angebracht.
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Die Ölpumpe 10 ist
eine Innenzahnradpumpe der Trochoidart. Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die Ölpumpe 10 mit
einer Antriebswelle 11, einem Innenrotor 12, einem
Außenrotor 13 und einem Gehäuse 14 versehen.
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1 ist
eine axiale Querschnittansicht der Ölpumpe 10, 2A ist
eine Querschnittansicht entlang Linie II-II in 1 und 2B ist
eine Seitenansicht des Außenrotors 13.
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Eine
Antriebskraft wird durch die Antriebswelle 11 von der Maschine
zu dem Innenrotor 12 übertragen. Ein Ende der
Antriebswelle 11 ist in eine Verbindungsöffnung 12b des
Innenrotors 12 eingeführt. Insbesondere ist die
Antriebswelle 11 mit einer Passfedernut 11a versehen
und ist die Verbindungsöffnung 12b mit einer Passfedernut 12c versehen. Eine
Passfeder 15 ist zwischen die Passfedernuten 11a und 12c eingesetzt,
um die Antriebswelle 11 mit dem Innenrotor 12 zu
verbinden.
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Eine
Vielzahl von Außenverzahnungselementen 12a ist
an einem Außenumfang des Innenrotors 12 ausgeformt
und eine Vielzahl von Innenverzahnungselementen 13a ist
an einem Innenumfang des Außenrotors 13 ausgeformt.
Der Innenrotor 12 und der Außenrotor 13 sind
in einem Gehäuse 14 untergebracht, wobei Außenverzahnungselemente 12a und
Innenverzahnungselemente 13a miteinander in Eingriff stehen.
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel sind sechs Außenverzahnungselemente 12a vorgesehen
und sieben Innenverzahnungselemente 13a vorgesehen. Die
Anzahl der Außenverzahnungselemente 12a und der
Innenverzahnungselemente 13a kann entsprechend einer erforderlichen
Ausstoßmenge der Pumpe 10 geändert werden.
In jedem Fall ist die Anzahl der Innenverzahnungselemente 13a um
eins größer als diejenige der Außenverzahnungselemente 12a.
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Wenn
Außenverzahnungselemente 12a und Innenverzahnungselemente 13 miteinander
in Eingriff sind, wird eine Vielzahl von Kammern B dazwischen definiert.
Jede der Kammern B ist jeweils unabhängig durch den Innenrotor 12,
den Außenrotor 13 und das Gehäuse 14 definiert.
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Der
Innenrotor 12 und der Außenrotor 13 sind
in solch einer Art und Weise angeordnet, das ein Rotationsmittelpunkt
X des Innenrotors 12 von einem Rotationsmittelpunkt Y des
Außenrotors 13 um einen vorbestimmten Abstand
abweicht. Wenn sich der Innenrotor 12 und der Außenrotor 13 drehen,
indem sie eine Antriebskraft von der Antriebswelle 11 aufnehmen,
wird eine Eingriffsanzahl der Außenverzahnungselemente 12a und
der Innenverzahnungselemente 13a fortlaufend geändert,
sodass ein Volumen der Kammer B fortlaufend geändert wird.
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Eine
Nut 13c ist an einer gesamten Außenumfangsfläche 13b des
Außenrotors 13 ausgeformt. Die Nut 13c entspricht
einem konkaven Abschnitt.
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Das
Gehäuse 14 hat eine obere Platte 14a und
eine untere Platte 14b, die an beiden Seiten des Innenrotors 12 und
des Außenrotors 13 in einer axialen Richtung angeordnet
sind. Das Gehäuse 14 hat ferner eine Mittelplatte 14c,
die sich radial außerhalb des Außenrotors 13 und
des Innenrotors 12 befindet.
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Die
obere Platte 14a, die untere Platte 14b und die
Mittelplatte 14c sind durch Schrauben befestigt, um einen Unterbringungsraum
auszubilden, um den Innenrotor 12 und den Außenrotor 13 drehbar aufzunehmen.
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Die
Mittelplatte 14c hat eine Innenumfangsfläche 14d,
auf der die Außenumfangsfläche 13b des Außenrotors 13 gleitet.
Zwischen der Außenumfangsfläche 13b und
der Mittelplatte 14c bildet die Nut 13c einen
Raum, um die vorstehende Fluidkraft zu begrenzen.
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Die
untere Platte 14b ist mit einer Einlassöffnung 14e zum
Ansaugen des Öls und mit einer Auslassöffnung 14f zum
Abgeben des Öls versehen. Die Einlassöffnung 14e ist
Bogenförmig, um mit der Kammer B in Verbindung zu stehen,
wobei ihr Volumen mit einer Drehung der Antriebswelle 11 in
einer Richtung zunimmt, die durch einen Pfeil „C" gezeigt
ist. Die Auslassöffnung 14f ist ebenfalls bogenförmig,
um mit der Kammer B in Verbindung zu stehen, wobei ihr Volumen mit
der Drehung der Antriebswelle 11 abnimmt.
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Der
Innenrotor 12, der Außenrotor 13 und das
Gehäuse 14 sind aus einem Material hergestellt, wie
beispielsweise gesintertes Metall aus Eisen, das eine hohe Abnutzungsbeständigkeit
aufweist. Die Gleitfläche des Gehäuses 14,
des Außenrotors 13 und des Innenrotors 12 kann
mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet sein, um einen Gleitwiderstand
zu reduzieren.
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Ein
Betrieb des Ausführungsbeispiels wird beschrieben. Die
Antriebskraft der Maschine wird durch die Antriebswelle 11 zu
dem Innenrotor 12 übertragen, die sich in der
Richtung dreht, die durch den Pfeil „C" angezeigt ist.
Die Drehung des Innenrotors 12 bewirkt eine Drehung des
Außenrotors 13 in der Richtung, die durch den
Pfeil „C" angezeigt ist, während Außenverzahnungselemente 12a und
Innenverzahnungselemente 13 miteinander in Eingriff stehen.
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Das
Volumen der Kammer B nimmt zu und ab, während der Innenrotor 12 und
der Außenrotor 13 eine Umdrehung ausführen.
Das Öl wird in die Kammer B eingeführt, deren
Volumen sich durch die Einlassöffnung 14e vergrößert,
und das Öl wird aus der Kammer B ausgelassen, deren Volumen
sich durch die Auslassöffnung 14f verkleinert.
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Hier,
während die Ölpumpe 10 betrieben wird,
wirkt ein Ölansaugdruck auf die Kammer B, die mit der Einlassöffnung 14e in
Verbindung steht, und wirkt ein Ölausstoßdruck
auf die Kammer B, die mit der Auslassöffnung 14f in
Verbindung steht. Daher gibt es einen Differenzdruck zwischen der
Kammer B, die mit der Einlassöffnung 14e in Verbindung
steht, und der Kammer B die mit der Auslassöffnung 14f in Verbindung
steht.
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Dieser
Druckunterschied spannt den Außenrotor 13 in Richtung
Gehäuse 14 vor, was eine Abweichung in einem Zwischenraum
dazwischen erzeugt. Ein Zwischenraum in der Nähe eines
Kontaktpunkts des Außenrotors 13 und des Gehäuses 14 wird
eng wie ein Keil. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
reduziert die Nut 13c den Bereich, der keilförmig ist.
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Dadurch,
da die Fluidkraft begrenzt ist, können eine Abnutzung und
eine Beschädigung der Außenverzahnungselemente 12a und
der Innenverzahnungselemente 13a begrenzt werden, und ein
Klopfgeräusch zwischen den Außenverzahnungselementen 12a und
den Innenverzahnungselementen 13a kann begrenzt werden.
Eine Haltbarkeit der Rotationspumpe 10 kann verbessert
werden.
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[Zweites Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel ist die Außenumfangsfläche 13b des
Außenrotors 13 mit einer Vielzahl von Nuten 13d versehen,
die dem konkaven Abschnitt entsprechen.
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3A ist
eine Querschnittansicht entsprechend 2A und 3B ist
eine Seitenansicht des Außenrotors 13. Wie es
in den 3A und 3B gezeigt
ist, erstrecken sich die Nuten 13d in einer axialen Richtung
des Außenrotors 13 und befinden sich in der Umfangsrichtung
bei regelmäßigen Abständen.
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Gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel können die Nuten 13d den
Bereich reduzieren, der Keilförmig ist, sodass der gleiche
Vorteil des ersten Ausführungsbeispiels erhalten werden
kann.
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[Drittes Ausführungsbeispiel]
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4A ist
eine Querschnittansicht entsprechend 2A und 4B ist
eine Seitenansicht des Außenrotors 13.
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Wie
es in den 4A und 4B gezeigt ist,
ist die Außenumfangsfläche 13b des Außenrotors 13 mit
einer Vielzahl von ebenen Flächen 13e versehen,
die dem konkaven Abschnitt entsprechen. Die ebenen Flächen
befinden sich bei regelmäßigen Abständen
in der Umfangsrichtung.
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Gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel können die ebenen
Flächen 13e den Bereich reduzieren, der keilförmig
ist, so dass der gleiche Vorteil des ersten Ausführungsbeispiels
erhalten werden kann.
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(Andere Ausführungsbeispiele)
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Die
Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele
begrenzt und kann bei verschiedenen Ausführungsbeispielen
angewandt werden.
- (1) Bei den ersten bis dritten
Ausführungsbeispielen sind die Nut 13c, 14d und
die ebenen Flächen 13e an der Außenumfangsfläche 13b des
Außenrotors 13 ausgeformt. Alternativ kann der
konkave Abschnitt an einer Innenumfangsfläche 14d der Mittelplatte 14c des
Gehäuses 14 ausgeformt sein. Alternativ kann der
konkave Abschnitt an der Außenumfangsfläche 13b des
Außenrotors 13 und der Innenumfangsfläche 14d der
Mittelplatte 14c ausgeformt sein.
Die Vorspannkraft,
die basierend auf dem Differenzdruck auf den Außenrotor 13 aufgebracht wird,
wirkt von der Kammer B, die ihr Volumen verkleinert, zu der Kammer
B, die ihr Volumen vergrößert. Daher kann der
Abschnitt identifiziert werden, bei dem der Außenrotor 13 in
Kontakt mit dem Gehäuse 14 ist. Bei einem Fall,
dass der konkave Abschnitt an der Innenumfangsfläche 14d der
Mitteplatte 14c ausgeformt ist, kann der konkave Abschnitt
nur an dem Abschnitt ausgeformt sein, bei dem sich der Außenrotor 13 in
Kontakt mit dem Gehäuse 14 befindet.
- (2) Die Rotationspumpe des Ausführungsbeispiels kann
bei einer Kraftstoffpumpe angewandt werden, die Kraftstoff von dem
Kraftstofftank zu der Maschine zuführt, oder bei einer
Bremsfluidpumpe, die verwendet wird, um einen Bremsfluiddruck in
einem Antiblockiersystem für ein Automobil zu steuern.
- (3) Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erstrecken
sich die Nuten 13d axial von einer Seitenfläche
zu der anderen Seitenfläche des Außenrotors 13.
Die Nuten können sich nicht von der einen Seitenfläche
zu der anderen Seitenfläche erstrecken. Die Nuten 13d können
bezüglich der axialen Richtung des Rotors 13 geneigt
sein.
- (4) Die obere Platte 14a und die Mittelplatte 14c oder
die Mittelplatte 14c und die untere Platte 14b können
in einer einzelnen Einheit ausgeformt sein. Die obere Platte 14a und
die mittlere Platte 14c können in einem Körper
der Kraftstoffpumpe ausgeformt sein.
- (5) Die Antriebskraft kann von der Antriebswelle 11 zu
dem Innenrotor 13 durch eine Oldham Kupplung oder eine
Keilverzahnung übertragen werden.
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Zumindest
eine von einer Außenumfangsfläche (13b)
eines Außenrotors (13) und einer Innenumfangsfläche
(14d) eines Gehäuses (14) ist mit einer Nut
(13c) versehen, um einen Raum dazwischen auszubilden. Ein
Differenzdruck spannt den Außenrotor (13) in Richtung
Gehäuse (14) vor, wodurch eine Abweichung in einem
Zwischenraum dazwischen erzeugt wird. Der Zwischenraum in der Nähe eines
Kontaktpunkts des Außenrotors (13) und des Gehäuses
(14) verengt sich wie ein Keil. Die Nut (13c)
reduziert den keilförmigen Bereich. Da eine Fluidkraft
durch eine Keilwirkung begrenzt wird, kann eine Abnutzung und eine
Beschädigung der Außenverzahnung (12a)
und der Innenverzahnung (13a) begrenzt werden und kann
ein Klopfgeräusch dazwischen begrenzt werden. Eine Haltbarkeit
der Rotationspumpe (10) kann verbessert werden.
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Zitierte Patentliteratur
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A [0002, 0005]