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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelpumpe, die als eine Fluid-Druckquelle verwendet wird.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Flügelpumpe wird als eine Hydraulikquelle verwendet, die Betriebsöl für eine Hydraulikvorrichtung, etwa ein Getriebe, eine Servolenkungsvorrichtung und dergleichen liefert, die in einem Fahrzeug montiert ist.
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JP 2001-248569A offenbart eine Flügelpumpe mit mehreren Pumpenkammern, die durch mehrere Flügel bzw. Schaufeln zwischen einem Nockenring und einem Rotor geteilt sind, mit Sauganschlüssen, die das Betriebsöl zu den Pumpenkammern führen, die einen Expansionstakt ausführen, mit Auslassanschlüssen, zu denen das von den Pumpenkammern, die einen Kompressionstakt ausführen, ausgegebene Öl geleitet wird, und rillenartigen bzw. nutenartigen Einkerbungen, die das Betriebsöl, das aus den Pumpenkammern ausgegeben wird, die in der Anfangsphase des Kompressionstakts sind, zu den Auslassanschlüssen führen.
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Die zuvor genannten nutenartigen Einkerbungen erstrecken sich in der Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Rotors von Öffnungsrändern der Auslassanschlüsse. Die Einkerbungen haben jeweils eine Form, in der eine Nutentiefe und eine Öffnungsfläche ausgehend von ihrem abgewandten Endteil in Richtung des nahe gelegenen Endteils graduell zunehmen und haben jeweils einen Teil, an welchem eine Änderungsrate der Nutentiefe von dem abgewandten Endteil in Richtung zu dem nahe gelegenen Eintrittsteil graduell anwächst.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Wenn jedoch für die zuvor genannten Einkerbungen die Länge der Einkerbungen vergrößert wird, nehmen die Tiefe und die Öffnungsfläche der Nuten an den nahe gelegenen Endbereichen der Einkerbungen zu. Daher werden die nahe gelegenen Endbereiche der Einkerbungen größer als der Raum zwischen dem Nockenring und dem Rotor. Da es bei der zuvor genannten Flügelpumpe nicht möglich ist, eine ausreichende Länge der Einkerbungen zu gewährleisten, ergab sich daher ein Problem dahingehend, dass, wie nachfolgend beschrieben ist, abhängig von einer Betriebsbedingung eine Pulsierung des Auslassdruckes des Arbeitsfluids auftritt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Auftreten der Pulsierung des Auslassdrucks einer Flügelpumpe zu unterdrücken.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Flügelpumpe, die als eine Fluid-Druckquelle verwendet wird,: einen Rotor, der durch Antrieb in Drehung versetzbar ist; mehrere Flügel bzw. Schaufel, die in dem Rotor in frei verschiebbar Weise bzw. gleitender Weise eingesetzt sind; einen Nockenring, an welchem vordere Endbereiche der Flügel bei Drehung des Rotors sich gleitend bewegen; eine Pumpenkammer, die zwischen den benachbarten Flügeln ausgebildet ist; einen Sauganschluss, der ausgebildet ist, Arbeitsfluid zu der Pumpenkammer zu führen; einen Auslassanschluss, durch den das aus der Pumpenkammer abgeführte Arbeitsfluid geführt wird; und eine nutenartige Einkerbung, die sich von einem Öffnungsrand des Auslassanschlusses in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Motors erstreckt, wobei die Einkerbung einen Gradientenänderungsbereich aufweist, an welchem sich eine Änderungsrate einer Öffnungsfläche in der Drehrichtung des Motors verringert.
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KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Ansicht einer Flügelpumpe von vorne gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 1.
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3 ist eine Ansicht eines Pumpengehäuses von hinten.
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4 ist eine Ansicht einer Seitenplatte von vorne.
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5A ist eine Schnittansicht einer Einkerbung der Seitenplatte entlang einer Linie VA-VA in 4.
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5B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VB-VB in 5A.
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5C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VC-VC in 5A.
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6A ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge der Einkerbung und der Öffnungsfläche zeigt.
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6B ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge der Einkerbung und der Änderungsrate der Öffnungsfläche zeigt.
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7 ist eine Aufrissansicht der Einkerbung, des Auslassanschlusses usw.
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8 ist eine Aufrissansicht der Einkerbungen, des Auslassanschlusses usw. gemäß einem Vergleichsbeispiel.
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9A ist eine Schnittansicht der Einkerbung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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9B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IXB-IXB in 9A.
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9C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IXC-IXC in 9A.
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10A ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge der Einkerbung und der Öffnungsfläche zeigt.
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10B ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge der Einkerbung und eine Änderungsrate der Öffnungsfläche zeigt.
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11A ist eine Schnittansicht einer Einkerbung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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11B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XIB-XIB in 11A.
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11C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XIC-XIC in 11A.
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11D ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XID-XID in 11A.
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12A ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge der Einkerbung und der Öffnungsfläche zeigt.
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12B ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge der Einkerbung und der Änderungsrate der Öffnungsfläche zeigt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
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Mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen wird nunmehr eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Eine Flügelpumpe 1, die in 1 und 2 gezeigt ist, wird als eine Fluid-Druckquelle verwendet, die einem Fluid-Druck-Zuführungszielobjekt ein Arbeitsfluid zuführt. Das Fluid-Druck-Zuführungszielobjekt ist beispielsweise eine Hydraulikvorrichtung, die in einem Getriebe, einer Servolenkungsvorrichtung oder dergleichen, die in einem Fahrzeug montiert ist, vorgesehen ist. In der Flügelpumpe 1 wird Betriebsöl als das Arbeitsfluid verwendet. In der Flügelpumpe 1 kann ein anderes nicht-komprimierbares Fluid anstelle des Arbeitsfluids als das Arbeitsfluid verwendet werden.
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Die Flügelpumpe 1 umfasst einen Pumpenkörper 10 und eine Pumpenabdeckung 50 als ein Gehäuse. In dem Pumpenkörper 10 ist ein eine Pumpe aufnehmender konkaver Bereich 11 ausgebildet, der durch die Pumpenabdeckung 50 verschlossen ist. In dem konkaven Bereich 11 zur Aufnahme einer Pumpe sind ein Rotor 2, Flügeln 3, ein Nockenring 4, eine Seitenplatte 30 usw. als Pumpenmechanismen enthalten. Die Drehung des Nockenrings 4 und der Seitenplatte 30 relativ zu der Pumpenabdeckung 50 wird durch zwei Stifte 19 blockiert. Die Pumpenabdeckung 50 ist an dem Pumpenkörper 10 mit vier Schrauben (nicht gezeigt) befestigt.
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Die Flügelpumpe 1 ist nicht auf den Aufbau beschränkt, der zuvor genannt ist, und kann einen Aufbau haben, in welchem der Nockenring 4 und die Seitenplatte 30 als Einheit zusammen mit dem Pumpenkörper 10 aufgebaut sind. Ferner kann ein Aufbau angewendet werden, in welchem eine zu der Pumpenabdeckung 50 separat vorgesehene Seitenplatte in der Flügelpumpe 1 vorgesehen ist.
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Der Rotor 2 ist mit einer Antriebswelle 9 verbunden. Die Antriebswelle 9 wird zwischen dem Pumpenkörper 10 und der Pumpenabdeckung 50 so gehalten, dass sie frei drehbar ist. Eine Antriebskraft von einem Motor oder einem Elektromotor (nicht gezeigt) wird auf einen Endbereich der Antriebswelle 9 übertragen. Der Rotor 2 wird in der Richtung in Drehung versetzt, die durch einen in 1 gezeigten Pfeil angegeben ist.
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Mehrere Flügeln bzw. Schaufeln 3 sind zwischen dem Nockenring 4 und dem Rotor 2 angeordnet. In dem Rotor 2 sind mehrere Einschnitte 8 in radial nach außen verlaufendem Muster mit vorbestimmten Abständen ausgebildet. Die Flügel 3 sind so geformt, dass sie die Form einer rechteckigen Platte haben und sind in die Einschnitte 8 so eingeführt, dass sie frei verschiebbar bzw. gleitbar sind.
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An Rückseiten der Einschnitte 8 sind Flügelrückströmdruckkammern 6 durch die nahgelegenen Endbereiche der Flügeln 3 ausgebildet. Wie nachfolgend beschrieben ist, wird ein Pumpenauslassdruck zu den Flügelrückströmdruckkammern 6 geführt. Die Flügel 3 sind in den Richtungen vorgespannt, in denen die Flügel 3 aus den Einschnitten 8 hervorstehen, wobei dies durch den Druck in den Flügelrückströmdruckkammern 6, die die nahe liegenden Endbereiche der Flügel 3 anschieben, und durch die Zentrifugalkraft erfolgt, die durch die Drehung des Motors 2 hervorgerufen wird. Vordere Endbereiche der Flügel 3 werden dabei in Gleitkontakt mit einer inneren Umfangsnockenfläche 5 des Nockenrings 4 gebracht.
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Es sind mehrere Pumpenkammern 7 in dem Nockenring 4 durch die innere Umfangsnockenfläche 5, den Außenumfang des Motors 2 und die benachbarten Flügeln 3 gebildet. Wenn der Rotor 2 sich dreht, werden die Flügel 3, die auf der inneren Umfangsnockenfläche 5 gleiten, hin und her bewegt, so dass sie die Pumpenkammern 7 vergrößern/verkleinern. Dadurch wird, wie durch die Pfeile in 2 gezeigt ist, das Betriebsöl, das aus einem Tank zugeführt wird, zu den Sauganschlüssen 51 und 53 (siehe 2) und Sauganschlüssen 31 und 33 (siehe 4) über einen Saugdurchlass 25 geführt und wird in die Pumpenkammern 7 gesaugt. Wie durch die Pfeile in 2 gezeigt ist, wird das Betriebsöl, das in den Pumpenkammern 7 mit Druck beaufschlagt wird, in Hochdruckkammern 20 aus den Auslassanschlüssen 32 und 34 abgeführt und wird über Auslassdurchgänge (nicht gezeigt) aus den Hochdruckkammern 20 einer Hydraulikvorrichtung zugeführt.
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In dem Pumpenkörper 10 ist ein Strömungssteuerungsventil 40 vorgesehen. Ein Teil des Arbeitsfluids, das aus den Pumpenkammern 7 in den Auslassdurchgang abgeführt wird, wird durch das Strömungssteuerungsventil 40 als überschüssiges Öl zu den Pumpenkammern 7 über den Ansaugdurchlass 25 zurückgeführt. Die Durchflussmenge des Arbeitsfluids, die der Hydraulikvorrichtung zugeführt wird, ist durch die Funktion des Strömungssteuerungsventils 40 gesteuert.
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Der ringförmige Nockenring 4 hat die innere Umfangsnockenfläche 5 mit einer im Wesentlichen ovalen Form. Wenn der Rotor 2 eine vollständige Drehung vollführt, führen jeweilige Flügeln 3, die der inneren Umfangsnockenfläche 5 folgen, zweimal eine Vor- und Zurückbewegung aus.
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Die vorgesteuerte Flügelpumpe 1 hat ein erstes Ansauggebiet und ein erstes Auslassgebiet, in welchem die Flügel 3 zum ersten Mal zusammen mit der Drehung des Motors 2 sich vor und zurück bewegen, und ein zweites Ansauggebiet und ein zweites Auslassgebiet, in welchem die Flügel 3 das zweite Mal sich vor und zurück bewegen. In dem ersten Ansauggebiet wird ein erster Ansaugtakt, in welchem das Volumen der Pumpenkammern 7 vergrößert wird, ausgeführt wird. Anschließend wird in dem ersten Auslassgebiet ein erster Auslasstakt ausgeführt, in welchem das Volumen der Pumpenkammern 7 verkleinert wird. Nachfolgend wird in dem zweiten Ansauggebiet ein zweiter Ansaugtakt, in welchem das Volumen der Pumpenkammern 7 vergrößert wird, ausgeführt. Daraufhin wird in dem zweiten Auslassgebiet ein zweiter Auslasstakt, in welchem das Volumen der Pumpenkammern 7 verkleinert wird, ausgeführt. Es sind entsprechend Übergangsgebiete zwischen dem ersten Ansauggebiet, dem ersten Auslassgebiet, dem zweiten Ansauggebiet und dem zweiten Auslassgebiet vorgesehen.
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In der inneren Umfangsnockenfläche 5 des Nockenrings 4 sind ausgebildet: ein erster Ansaugabschnitt 5A, in welchem das Betriebsöl durch den ersten Sauganschluss 31 aus den Pumpenkammern 7, die während des ersten Ansaugtaktes ihr Volumen vergrößern, angesaugt wird, ein Übergangsabschnitt 5B, der in dem Übergangsgebiet angeordnet ist, ein Auslassabschnitt 5C, in welchem das Betriebsöl über den ersten Auslassanschluss 32 aus dem Pumpenkammern 7 abgegeben wird, deren Volumen während des ersten Auslasstaktes kleiner wird, ein Übergangsabschnitt 5D, der in dem Übergangsgebiet vorgesehen ist, ein zweiter Ansaugabschnitt 5G, in welchem das Betriebsöl über den zweiten Sauganschluss 33 aus den Pumpenkammern 7 angesaugt wird, deren Volumen sich während des zweiten Ansaugtakts vergrößert, ein Übergangsabschnitt 5F, der in dem Übergangsgebiet vorgesehen ist, ein zweiter Auslassabschnitt 5G, in welchem das Betriebsöl durch den zweiten Auslassanschluss 34 aus den Pumpenkammern 7 abgeführt wird, deren Volumen sich während des zweiten Auslasstaktes verkleinert, und ein Übergangsabschnitt 5H, der in dem Übergangsgebiet vorgesehen ist.
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3 ist eine Ansicht von hinten, die eine Endfläche 55 der Pumpenabdeckung 50, mit der der Rotor 2 in gleitenden Kontakt tritt, zeigt. Der Rotor 2 dreht sich in der durch einen Pfeil in 3 gezeigten Richtung. Auf der Endfläche 55 der Pumpenabdeckung 50 öffnen sich der Sauganschluss 51 und ein Rückströmdruckanschluss 61 in dem ersten Ansauggebiet, ein Auslassanschluss 52 und ein Rückströmdruckanschluss 62 öffnen sich in dem ersten Auslassgebiet, der Sauganschluss 53 und ein Rückströmdruckanschluss 63 öffnen sich in dem zweiten Ansauggebiet, und ein Auslassanschluss 54 und ein Rückströmdruckanschluss 64 öffnen sich in dem zweiten Auslassgebiet.
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4 ist eine Ansicht von vorne, die eine Endfläche 38 der Seitenplatte 30 zeigt, mit der der Rotor 2 in gleitenden Kontakt tritt. Auf der Endfläche 38 öffnen sich der Sauganschluss 31 und ein Rückströmdruckanschluss 41 in dem ersten Ansauggebiet, der Auslassanschluss 32 und ein Rückströmdruckanschluss 42 öffnen sich in dem ersten Auslassgebiet, der Sauganschluss 33 und ein Rückströmdruckanschluss 43 öffnen sich in dem zweiten Ansauggebiet, und der Auslassanschluss 34 und ein Rückströmdruckanschluss 44 öffnen sich in dem zweiten Auslassgebiet.
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Auf der Seitenplatte 30 sind ausgebildet: eine Auslassdruck-Einführbohrung 45, durch die die Hochdruckkammern 20 und der Rückströmdruckanschluss 41 in dem ersten Ansauggebiet in Verbindung stehen, und eine Auslassdruck-Einführbohrung 46, durch die die Hochdruckkammern 20 und der Rückströmdruckanschluss 43 in dem zweiten Ansauggebiet in Verbindung stehen. Mit einem derartigen Aufbau wird während des Betriebs der Flügelpumpe 1 ein Pumpenauslassdruck, der in den Hochdruckkammern 20 erzeugt wird, zu den Flügelrückströmdruckkammern 6 in dem ersten und dem zweiten Ansauggebiet über die Rückströmdruckanschlüsse 41 und 43 geführt.
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In 4 dreht sich der Rotor 2 in der Richtung, die durch einen Pfeil gezeigt ist. Nutenartige Einkerbungen 70 sind an den Endflächen 38 der Seitenplatte 30 offen derart, dass sie sich von den Öffnungsrändern der Auslassanschlüsse 32 und 34 in der entgegengesetzten Richtung in Bezug zu der Drehrichtung des Motors 2 erstrecken. Vordere Endbereiche 70A der Einkerbungen 70 sind in dem ersten und zweiten Übergangsgebiet angeordnet. Das Betriebsöl wird über die Einkerbungen 70 aus den Pumpenkammern 7, die sich in einer Anfangsphase und einer Zwischenphase des ersten und des zweiten Auslasstakts verkleinern, in dem ersten Auslassanschluss 32 abgegeben.
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5A ist eine Schnittansicht der Einkerbung 70 entlang einer Linie VA-VA in 4. Wie in dieser Schnittansicht gezeigt ist, hat die Einkerbung 70 den abgewandten Endbereich 70A, der an einer entfernten bzw. abgewandten Position in Bezug auf den Auslassanschluss 32 angeordnet ist, und einen nahe gelegenen Endbereich 70B, der sich an einer Innenwand 32A des Auslassanschlusses 32 öffnet. Die Einkerbung 70 hat einen stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 71, der sich von dem abgewandten Endbereich 70A in der Drehrichtung des Motors 2 erstreckt, einen Gradientenänderungsbereich 72, der an einem stromabwärtsseitigen Ende des stromaufwärtsseitigen Nutenbereichs 71 vorgesehen ist, und einen stromabwärtsseitigen Nutenbereich 73, der sich von dem Gradientenänderungsbereich 72 in der Drehrichtung des Motors 2 erstreckt. Der Gradientenänderungsbereich 72 ist eine Stufe, die zwischen dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 71 und dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 73 ausgebildet ist.
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5B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VB-VB in 5A. Wie in dieser Schnittansicht gezeigt, hat der stromaufwärtsseitige Nutenbereich 71 der Einkerbung 70 eine dreieckige Querschnittsform. Der stromaufwärtsseitige Nutenbereich 71 ist so ausgebildet, dass er eine konische Form hat, in welcher die Öffnungsfläche der Einkerbung 70 ausgehend von den abgewandten Endbereichen 70A in der Drehrichtung des Motors 2 graduell zunimmt (in der Richtung, die zur Annäherung an den Gradientenänderungsbereich 72 führt). Zu beachten ist, dass die Öffnungsfläche der Einkerbung 70 die Querschnittsfläche der Einkerbung 70 senkrecht zu der Mittellinie N der Einkerbung 70 ist (siehe 4).
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5C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VC-VC in 5A. Wie in dieser Schnittansicht gezeigt, hat der stromabwärtsseitige Nutenbereich 73 der Einkerbung 70 eine rechteckige Querschnittsform. Der stromabwärtsseitige Nutenbereich 73 ist so ausgebildet, dass die Öffnungsfläche der Einkerbung 70 unverändert bleibt und von dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 71 in der Drehrichtung des Motors 2 gleich bleibt (in der Richtung, die zur Annäherung an den Auslassanschluss 32 führt).
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6A ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge der Einkerbung 70 in der Umfangsrichtung des Rotors 2 und der Öffnungsfläche der Einkerbung 70 zeigt. Wie in 6A gezeigt ist, nimmt die Öffnungsfläche der Einkerbung 70 graduell von den abgewandten Endbereichen 70A in Richtung zu dem Gradientenänderungsbereich 72 in dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 71 zu, wird abrupt bzw. in einer einzigen Stufe bzw. sprunghaft an dem Gradientenänderungsbereich 72 größer und nimmt an dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 73 einen gleich bleibenden Wert an.
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6B ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge der Einkerbung 70 in der Umfangsrichtung des Motors 2 und der Öffnungsfläche der Einkerbung 70 zeigt. Zu beachten ist, dass die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 70 eine Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 70 in der Drehrichtung des Motors 2 relativ zu der Länge der Mittellinie N der Einkerbung 70 ist (siehe 4). Wie in 6B gezeigt ist, nimmt die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 70 ausgehend von den abgewandten Endbereichen 70A in Richtung zu dem Gradientenänderungsbereich 72 in dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 71 zu, wird abrupt bzw. in einer einzigen Stufe bzw. sprunghaft an dem Gradientenänderungsbereich 72 vergrößert/verkleinert, und wird an dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 73 zu null. Der Gradientenänderungsbereich 72 ist ein Teil, in welchem die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 70 sich diskontinuierlich ändert und von dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 71 in Richtung zu dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 73 verkleinert wird.
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Der Gradientenänderungsbereich 72 ist nicht auf den zuvor genannten Aufbau beschränkt, und er kann durch gekrümmte Oberflächen ausgebildet sein, mit denen die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 70 kontinuierlich geändert und von dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 71 in Richtung zu dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 73 verkleinert wird.
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Als nächstes wird eine Funktionsweise der Flügelpumpe 1 beschrieben.
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Wenn der Rotor 2 mit kleiner Drehzahl läuft, werden das Betriebsöl, das aus dem Auslassanschluss 32 über die Einkerbungen 70 aus den Pumpenkammern 7, die von der Anfangsphase in die Zwischenphase eines Kompressionstaktes übergehen, ausgegeben wird, und das Betriebsöl, das an dem Auslassanschluss 32 aus den Pumpenkammern 7, die eine anschließende Phase des Kompressionspaktes durchlaufen, ausgegeben wird, zusammengeführt und in die Hochdruckkammern 20 ausgegeben. Mit einem derartigen Aufbau ist in der Flügelpumpe 1 die Änderung des Drucks des Betriebsöls aus den Pumpenkammern 7 in den Auslassanschluss 32 aufgrund der Einkerbungen 70 moderat, und es ist möglich, das Auftreten von Schwingungen und Geräuschen zu unterdrücken.
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Wenn andererseits der Rotor 2 mit hoher Drehzahl läuft in einem Fall, in welchem Luft in das Betriebsöl gemischt wird oder eine Kavitation auftritt, gibt es eine Verzögerung im Druckanstieg in dem Betriebsöl, das in den Pumpenkammern 7, die die Anfangsphase des Kompressionspaktes beginnen, mit Druck beaufschlagt wird. Daher gibt es eine Möglichkeit, das Auftreten des Phänomens der Rückströmung, wonach das Betriebsöl, das aus den Pumpenkammern 7 abgegeben wird, die die Zwischenphase zu der späteren Phase des Kompressionstakes ausführen, abrupt durch die Einkerbungen 70 in die Pumpenkammern 7 strömt, die die Anfangsphase des Kompressionstaktes beginnen.
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7 ist eine Aufrissansicht, die durch Pfeile einen Zustand zeigt, in welchem das Betriebsöl in die Pumpenkammern 7 strömt und daraus herausströmt, die den Kompressionstakt beginnen, wenn der zuvor genannte Rotor 2 eine hohe Drehzahl hat. In dieser Aufrissansicht bewegen sich entsprechende Pumpenkammern 7 in der durch einen Pfeil E angegebenen Richtung. In den Pumpenkammern 7, die die Anfangsphase des Kompressionstakts beginnen, wird der Luft- oder Vakuumanteil, der in dem Betriebsöl enthalten ist, komprimiert, und dadurch wird der Druckanstieg in dem Betriebsöl verzögert. Daher strömt, wie durch die Pfeile K und J gezeigt ist, das Betriebsöl, das aus den Pumpenkammern 7 abgegeben wird, die die Zwischenphase des Kompressionstaktes beginnen, durch die Einkerbungen 70 in die Pumpenkammern 7, die die Anfangsphase des Kompressionstakes beginnen. Dadurch, dass sich der Druck des Betriebsöls durch die Einkerbungen 70 auf diese Weise jeweils zwischen den Pumpenkammern 7 ausbreiten kann, die den Einkerbungen 70 zugewandt sind, wird der Druckanstieg in den Pumpenkammern 7, die die Anfangsphase des Kompressionstakes beginnen, ermöglicht. Wie andererseits durch die Pfeile F, G und H gezeigt ist, ist das Betriebsöl, das in den Pumpenkammern 7 komprimiert wird, die eine spätere Phase des Kompressionstakes beginnen, in den Auslassanschluss 32 abgeführt. Dadurch, dass der Druckanstieg in den Pumpenkammern 7, die die Anfangsphase des Kompressionstakes beginnen, durch die Einkerbungen 70 ermöglicht wird, wie durch einen Pfeil 1 gezeigt ist, wird die Strömung des Arbeitsgerichts, das aus dem Auslassanschluss 32 abgegeben worden ist, in die Einkerbungen 70 unterdrückt. Durch das Unterdrücken der Strömung des Betriebsöls zwischen dem Auslassanschluss 32 und den Einkerbungen 70 auf diese Weise kann das Auftreten einer Pulsierung des Auslassdruckes an dem Auslassanschluss 32 unterdrückt werden.
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8 ist eine Aufrissansicht einer Flügelpumpe eines Vergleichsbeispiels. Bei einer Einkerbung 170 in dieser Flügelpumpe wird die Öffnungsfläche von einem abgewandten Ende 170A zu einem nahe gelegenen Ende 170B graduell vergrößert, und die Änderungsrate der Öffnungsfläche nimmt einen konstanten Wert an oder wird graduell von dem abgewandten Ende 170A zu dem nahe gelegenen Ende 170B vergrößert. Da in diesem Falle die Länge der Einkerbung 170 in der Umfangsrichtung des Rotors 2 nicht gewährleistet werden kann, wie durch einen Pfeil i gezeigt ist, tritt das Phänomen der Rückströmung auf, wonach das Betriebsöl in dem Auslassanschluss 32 durch die Einkerbung 170 abrupt in die Pumpenkammern 7, die die Anfangsphase des Kompressionstakes beginnen, strömt, wodurch die Pulsierung des Auslassdruckes an dem Auslassanschluss 32 hervorgerufen wird.
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Gemäß der zuvor genannten ersten Ausführungsform können Funktionsvorteile, die nachfolgend gezeigt sind, erreicht werden.
- [1] Die Flügelpumpe 1 mit den rillenartigen bzw. nutenartigen Einkerbungen 70, die sich von den Öffnungsrändern der Auslassanschlüsse 32 und 34 in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotors 2 erstrecken, ist so ausgebildet, dass sie Teile (die Gradientenänderungsbereiche 72) hat, an denen sich die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbungen 70 in der Drehrichtung des Rotors 2 verkleinert.
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Da bei der Flügelpumpe 1 die Gradientenänderungsbereiche 72, an denen sich die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbungen 70 in Richtung zu den Auslassanschlüssen 32 und 34 verkleinert, vorgesehen sind, ist es möglich, die Länge der Einkerbungen 70 größer festzulegen, wodurch die Zunahme der Öffnungsbreite der Einkerbungen 70 mit der Zunahme der Länge der Einkerbungen 70 verhindert wird.
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Durch ausreichendes Sicherstellen der Längen der Einkerbungen 70 in der Umfangsrichtung des Rotors 2 ist es möglich, die Länge der Einkerbungen 70 derart festzulegen, dass die mehreren Pumpenkammern 7, die den Kompressionstakt beginnen, mit den Einkerbungen 70 in Verbindung sind. Mit einem derartigen Aufbau wird der Druck des Betriebsöls in den mehreren Pumpenkammern 7, die entlang der Umfangsrichtung des Rotors 2 angeordnet sind, durch die Einkerbungen 70 geführt, das Phänomen der Rückströmung wird unterdrückt, wonach das Betriebsöl, das aus den Pumpenkammern 7 in die Auslassanschlüsse 32 und 34 abgeführt worden ist, abrupt durch die Einkerbungen 70 in die Pumpenkammern 7, die die Anfangsphase des Kompressionstakes beginnen, strömt, und das Auftreten der Pulsierung des Auslassdrucks an den Auslassanschlüssen 32 und 34 wird vermieden.
- [2] Die Einkerbungen 70 sind so ausgebildet, dass sie den stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 71, an welchem die Öffnungsfläche ausgehend von den abgewandten Endbereichen 70A in der Drehrichtung des Rotors 2 graduell zunimmt, und den stromabwärtsseitigen Nutenbereich 73 haben, an welchem die Öffnungsfläche der Einkerbungen 70 von dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 71 in der Drehrichtung des Rotors 2 gleich bleibt.
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Da gemäß dem zuvor genannten Aufbau die stromabwärtsseitigen Nutenbereiche 73, die die gleich bleibende Öffnungsfläche haben, vorgesehen sind, werden die Öffnungsflächen der Einkerbungen 70 in ausreichender Weise bereitgestellt, und gleichzeitig wird die Länge der Einkerbungen 70 in der Umfangsrichtung des Rotors 2 in ausreichendem Maße bereitgestellt. Mit einem derartigen Aufbau kann die Unterdrückung des Phänomens der Rückströmung, wonach das Betriebsöl abrupt durch die Einkerbungen 70 von den Auslassanschlüssen 32 und 34 in die Pumpenkammern 7 strömt, wenn der Rotor 2 mit hoher Drehzahl läuft, und auch eine störungsfreie Einführung der Strömung des Betriebsöls aus den Pumpenkammern 7 in die Auslassanschlüsse 32 und 34 über die Einkerbungen 70 bei geringer Drehzahl des Rotors 2 erreicht werden.
- [3] Die Einkerbungen 70 sind so ausgebildet, dass die Öffnungsfläche auf Seite der Auslassanschlüsse 32 und 34 der Gradientenänderungsbereiche 72 gröer ist als die Öffnungsfläche auf Seite der abgewandten Endbereiche 70A der Gradientenänderungsbereiche 72.
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Wenn gemäß dem zuvor genannten Aufbau der Rotor 2 mit hoher Drehzahl läuft, wird die abrupte Strömung des Betriebsöls aus den Auslassanschlüssen 32 und 34 über die Einkerbungen 70 zu den Pumpenkammern 7 an den Gradientenänderungsbereichen 72 beschränkt, und somit wird das Phänomen der Rückströmung des Betriebsöls in den Einkerbungen 70 wirksam unterdrückt.
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(Zweite Ausführungsform)
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Im Folgenden wird mit Bezug zu 9A bis 9C, 10A und 10B eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede in Bezug zu der zuvor genannten ersten Ausführungsform beschrieben, und Komponenten, die gleich zu der zuvor dargestellten ersten Ausführungsform sind, haben die gleichen Bezugszeichen und ihre Beschreibung wird weggelassen.
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Die Einkerbung 70 gemäß der zuvor genannten ersten Ausführungsform ist so ausgebildet, dass sie den stromabwärtsseitigen Nutenbereich 73 aufweist, in welchem die Öffnungsfläche der Einkerbungen 70 so festgelegt ist, dass sie gleich bleibend ist. Im Gegensatz dazu ist eine Einkerbung 80 gemäß der zweiten Ausführungsform so aufgebaut, dass die Öffnungsfläche der Einkerbung 80 in der Drehrichtung des Rotors 2 graduell abnimmt.
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Wie in 9A gezeigt ist, hat die Einkerbung 80 einen abgewandten bzw. entfernt liegenden Endbereich 80A, der an einer abgewandten Position in Bezug zu dem Auslassanschluss 32 angeordnet ist, und einen nahe gelegenen Endbereich 8B, der sich an der Innenwand 32A des Auslassanschlusses 32 öffnet. Die Einkerbung 80 hat einen stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 81, der sich von dem abgewandten Endbereich 80A in der Drehrichtung des Rotors 2 erstreckt, einen Gradientenänderungsbereich 82, der an einem stromabwärtsseitigen Ende des stromaufwärtsseitigen Nutenbereichs 81 vorgesehen ist, und einen stromabwärtsseitigen Nutenbereich 83, der sich von dem Gradientenänderungsbereich 82 in der Drehrichtung des Rotors 2 erstreckt. Der Gradientenänderungsbereich 82 ist eine Stufe, die zwischen dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 81 und dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 83 ausgebildet ist.
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9B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IXB-IXB in 9A. Wie in dieser Schnittansicht gezeigt ist, hat der stromaufwärtsseitige Nutenbereich 81 der Einkerbung 80 eine dreieckige Querschnittsform. Der stromaufwärtsseitige Nutenbereich 81 ist so gestaltet, dass die Öffnungsfläche der Einkerbung 80 von dem abgewandten Endbereich 80A in der Drehrichtung des Rotors 2 graduell anwächst (in der Richtung, die zur Annäherung an den Gradientenänderungsbereich 82 führt).
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9C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IXC-IXC in 9A. Wie in dieser Schnittansicht gezeigt ist, hat der stromaufwärtsseitige Nutenbereich 83 der Einkerbung 80 eine rechteckige Querschnittsform. Der stromaufwärtsseitige Nutenbereich 83 ist so ausgebildet, dass die Öffnungsfläche der Einkerbung 80 von dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 81 in der Drehrichtung des Rotors 2 graduell abnimmt (in der Richtung, die zur Annäherung an den Auslassanschluss 32 führt).
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10A ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge der Einkerbung 80 in der Umfangsrichtung des Rotors 2 und der Öffnungsfläche der Einkerbung 80 zeigt. Wie in diesem Graph gezeigt ist, nimmt die Größe der Öffnungsfläche der Einkerbung 80 von dem abgewandten Endbereich 80A in Richtung zu dem Gradientenänderungsbereich 82 an dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 81 graduell zu, wird abrupt bzw. in einer einzigen Stufe bzw. sprunghaft an dem Gradientenänderungsbereich 82 größer und nimmt graduell von dem Gradientenänderungsbereich 82 in Richtung zu dem nahe gelegenen Endbereich 80B in dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 83 ab.
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10B ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge der Einkerbung 80 in der Umfangsrichtung des Rotors 2 und der Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 80 zeigt. Wie in diesem Graphen gezeigt ist, nimmt die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 80 von dem abgewandten Endbereich 80A in Richtung zu dem Gradientenänderungsbereich 82 an dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 81 graduell zu, wird abrupt bzw. in einer einzigen Stufe bzw. sprunghaft an dem Gradientenänderungsbereich 82 vergrößert/verkleinert und wird zu einem negativen konstanten Wert an dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 83. Der Gradientenänderungsbereich 82 ist ein Teil, an welchem die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 80 sich diskontinuierlich ändert und von dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 81 in Richtung zu dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 83 abnimmt.
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Der Gradientenänderungsbereich 82 ist nicht auf den zuvor beschriebenen Aufbau beschränkt, und er kann durch gekrümmte Oberflächen gebildet sein, mit denen die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 80 kontinuierlich geändert wird und diese von dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 81 in Richtung zu dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 83 abnimmt.
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Gemäß der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform können die nachfolgend gezeigten Funktionsvorteile erhalten werden.
- [4] Die Einkerbung 80 hat den stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 81, in welchem sich die Öffnungsfläche der Einkerbung 80 ausgehend von dem abgewandten Endbereich 80A in der Drehrichtung des Rotors 2 graduell vergrößert, und hat den stromabwärtsseitigen Nutenbereich 83, in welchem sich die Öffnungsfläche der Einkerbung 80 ausgehend von dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 81 in der Drehrichtung des Rotors 2 graduell verringert.
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Entsprechend dem zuvor genannten Aufbau wird mit dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 83, dessen Öffnungsfläche sich allmählich verringert, das Strömen des Betriebsöls von den Pumpenkammern 7, die die Zwischenphase des Kompressionstakes beginnen, zu den Pumpenkammern 7, die die Anfangsphase des Kompressionstakes beginnen, ermöglicht, und gleichzeitig wird die Strömung des Betriebsöls aus den Auslassanschlüssen 32 und 34 bei Beginn der späteren Phase des Kompressionstakes zu der Einkerbung 80 unterdrückt. Die Ausbreitung des Druckes des Betriebsöls durch die Einkerbung 80 zwischen den Pumpenkammern 7, die der Einkerbung 80 zugewandt sind, ist auf diese Weise möglich, und wenn daher der Rotor 2 bei hoher Drehzahl läuft, wird das Auftreten der Pulsierung des Auslassdrucks an den Auslassanschlüsse 32 und 34 unterdrückt.
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(Dritte Ausführungsform)
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Mit Bezug zu 11A ist 11B, 12A und 12B wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nunmehr beschrieben. Im Folgenden sind hauptsächlich Unterschiede zu der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben, und Komponenten, die gleich zu der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform sind, haben die gleichen Bezugszeichen und ihre Beschreibung wird weggelassen.
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Eine Einkerbung 90 gemäß der dritten Ausführungsform ist so gestaltet, dass sie einen Widerstandsbereich 95 hat, der an dem Auslassanschluss 32 derart vorgesehen ist, dass die Öffnungsfläche der Einkerbung 90 lokal verkleinert wird.
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Wie in 11A gezeigt ist, hat die Einkerbung 90 einen abgewandten Endbereich 90A, der an einer abgewandten Position in Bezug zu dem Auslassanschluss 32 angeordnet ist, und einen nahe gelegenen Endbereich 90b, der sich an der Innenwand 32A des Auslassanschlusses 32 öffnet. Die Einkerbung 90 hat einen stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 91, der sich von dem abgewandten Endbereich 90A in der Drehrichtung des Rotors 2 erstreckt, einen Gradientenänderungsbereich 92, der an einem stromabwärtsseitigen Ende des stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 91 vorgesehen ist, einen stromabwärtsseitigen Nutenbereich 93, der sich von dem Gradientenänderungsbereich 92 in der Drehrichtung des Rotors 2 erstreckt, einen Stufenbereich 94, der an einem stromabwärtsseitigen Ende des stromabwärtsseitigen Nutenbereichs 93 vorgesehen ist, und den Widerstandsbereich 95, der an dem Auslassanschluss 32 derart vorgesehen ist, dass die Öffnungsfläche der Einkerbung 90 lokal verkleinert wird. Der Gradientenänderungsbereich 92 ist eine Stufe, die zwischen dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 91 und dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 93 ausgebildet ist. Der Stufenbereich 94 ist eine Stufe, die zwischen dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 93 und dem Widerstandsbereich 95 ausgebildet ist.
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11B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XIB-XIB in 11A. Wie in dieser Schnittansicht gezeigt ist, hat der stromaufwärtsseitige Nutenbereich 91 der Einkerbung 90 eine dreieckige Querschnittsform. Der stromaufwärtsseitige Nutenbereich 91 ist so ausgebildet, dass die Öffnungsfläche der Einkerbung 90 von dem abgewandten Endbereich 90A in der Drehrichtung des Rotors 2 graduell zunimmt (in der Richtung, die zur Annäherung an den Gradientenänderungsbereich 92 führt).
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11C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XIC-XIC in 11A. Wie in dieser Schnittansicht gezeigt ist, hat der stromabwärtsseitige Nutenbereich 93 der Einkerbung 90 eine rechteckige Querschnittsform. Der stromaufwärtsseitige Nutenbereich 93 ist so ausgebildet, dass die Öffnungsfläche der Einkerbung 90 unverändert bleibt und von dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 91 in der Drehrichtung des Rotors 2 gleich bleibt (in der Richtung, zur Annäherung an den Auslassanschluss 32 führt).
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11D ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XID-XID in 11A. Wie in dieser Schnittansicht gezeigt ist, hat der Widerstandsbereich 95 der Einkerbung 90 eine rechteckige Querschnittsform, die kleiner ist als der stromabwärtsseitige Nutenbereich 93. Der Widerstandsbereich 95 ist so ausgebildet, dass die Öffnungsfläche der Einkerbung 90 unverändert bleibt und von dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 93 in der Drehrichtung des Rotors 2 gleich bleibt (in der Richtung, die zur Annäherung an den Auslassanschluss 32 führt).
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12A ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge in der Umfangsrichtung des Rotors 2 und der Öffnungsfläche in der Einkerbung 90 zeigt. Wie in diesem Graphen gezeigt ist, nimmt die Öffnungsfläche der Einkerbung 90 von dem abgewandten Endbereich 90A in Richtung zu dem Gradientenänderungsbereich 92 an dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 91 graduell zu, wird an dem Gradientenänderungsbereich 92 abrupt bzw. in einer einzigen Stufe bzw. sprunghaft größer, nimmt an dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 93 einen gleich bleibenden Wert an, nimmt an dem Stufenbereich 94 abrupt bzw. in einer einzigen Stufe bzw. sprunghaft ab und nimmt an dem Widerstandsbereich 95 einen konstanten Wert an.
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12B ist ein Graph, der eine Abhängigkeit zwischen der Länge in der Umfangsrichtung des Rotors 2 und der Änderungsrate der Öffnungsfläche in der Einkerbung 90 zeigt. Wie in diesem Graphen dargestellt ist, nimmt die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 90 von dem abgewandten Endbereich 90A in Richtung zu dem Gradientenänderungsbereich 92 in dem stromaufwärtsseitigen Nutenbereich 91 graduell zu, wird abrupt bzw. in einer einzigen Stufe bzw. sprunghaft an dem Gradientenänderungsbereich 92 größer/kleiner, nimmt den Wert Null an dem stromabwärtsseitigen Nutenbereich 93 an, wird abrupt bzw. in einer einzigen Stufe bzw. sprunghaft an dem Stufenbereich 94 größer/kleiner und nimmt den Wert Null an dem Widerstandsbereich 95 an. Der Gradientenänderungsbereich 92 ist ein Teil, an welchem die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 90 sich diskontinuierlich ändert und kleiner wird.
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Der Gradientenänderungsbereich 92 und der Stufenbereich 94 sind nicht auf den zuvor beschriebenen Aufbau beschränkt, und sie können durch gekrümmte Oberflächen gebildet sein, mit denen die Änderungsrate der Öffnungsfläche der Einkerbung 90 kontinuierlich geändert wird.
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Gemäß der zuvor genannten dritten Ausführungsform können die nachfolgend gezeigten Funktionsvorteile erhalten werden.
- [5] Die Einkerbung 90 hat den Widerstandsbereich 95, der an dem Auslassanschluss 32 derart vorgesehen ist, dass sich die Öffnungsfläche der Einkerbung 90 lokal verkleinert.
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Gemäß dem zuvor beschriebenen Aufbau wird mit dem Widerstandsbereich 94, mit welchem die Öffnungsfläche lokal verkleinert wird, die Strömung des Arbeitsfluids aus dem Auslassanschlusses 32 und 34 bei Beginn der späten Phase des Kompressionstakes in die Einkerbung 90 unterdrückt. Wenn mit einem derartigen Aufbau der Rotor 2 mit hoher Drehzahl läuft, wird das Auftreten der Pulsierung des Auslassdruckes an den Auslassanschlüssen 32 und 34 unterdrückt.
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Es sind zuvor Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben, aber die vorhergehenden Ausführungsformen sind lediglich Beispiele für Anwendungen dieser Erfindung und der technische Schutzbereich dieser Erfindung ist nicht auf die spezielle Gestaltung der vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt.
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Obwohl die Einkerbung gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen einen stromabwärtsseitigen Nutenbereich hat, an welchem die Öffnungsfläche gleich bleibt oder kleiner wird, ist beispielsweise der Aufbau nicht darauf beschränkt, und es kann ein Aufbau eingesetzt werden, wonach die Einkerbung einen stromabwärtsseitigen Nutenbereich hat, an welchem die Öffnungsfläche graduell zunimmt, und die Änderungsrate der Öffnungsfläche dieses stromabwärtsseitigen Nutenbereichs ist kleiner als die Änderungsrate der Öffnungsfläche des stromaufwärtsseitigen Nutenbereichs.
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Ferner kann die vorliegende Erfindung nicht nur auf eine Flügelpumpe, in der die Ausgabekapazität (Pumpenhub) konstant ist, angewendet werden, sondern auch auf eine Flügelpumpe, in der die Abgabekapazität durch Verschieben des Nockenrings geändert werden kann.
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität auf der Grundlage der
japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2014-12054 , die am 27. Januar 2014 im japanischen Patentamt eingereicht wurde, deren gesamter Inhalt einen Bestandteil dieser Beschreibung bildet.
