JP2001514360A - ロータリーポンプの改良 - Google Patents

ロータリーポンプの改良

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JP2001514360A
JP2001514360A JP2000507939A JP2000507939A JP2001514360A JP 2001514360 A JP2001514360 A JP 2001514360A JP 2000507939 A JP2000507939 A JP 2000507939A JP 2000507939 A JP2000507939 A JP 2000507939A JP 2001514360 A JP2001514360 A JP 2001514360A
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テビー，ステファン・ウォーカー
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コンセントリック・ポンプス・リミテッド
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 シールレスポンプの磁気カップリングを改善する。 【解決手段】シールレスクーラントポンプ（１０）はプーリーアセンブリ（１４）とポンプ本体（１２）とを有する。プーリーアセンブリは駆動ベルトＢと相互作用するプーリー及び駆動マグネット部材（２２）を有する。ポンプ本体は従動マグネット部材（３０）に取り付けられた従動ポンプ部材（２６）を収容する。従動マグネット部材はポンプ本体に取り付けられた静止コンテナ（１６）を介して駆動マグネット部材（２２）と相互作用する。この場合において、プーリーアセンブリ及び従動ポンプ部材は共通の軸の回りに回転可能であり、また、プーリー、駆動マグネット部材及び従動マグネット部材は前記共通の軸に対してほぼ半径方向に整列すなわち縦列配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本出願はロータリーポンプ、特に、燃焼エンジン用のクーラントポンプに関す
る。 ロータリーポンプにおいては、通常、ポンプの本体へのドライブシャフトの挿
入部に回転機械シールを設けられる。 ロータリーポンプがエンジンクーラントポンプとして使用されている内燃エン
ジンの分野では、機械シールは決して十分な信頼性を有していとは言えない。シ
ール面には溶液中に含まれる化学物質からの析出物のフィルムが形成されること
がある。これは、この業界においてフィルミングとして知られている現象であり
、シール破壊やクーラントの漏出の原因となる。シャフトの過剰突出によって、
面は早い時期に劣化し、漏出を起こす。また、駆動ベルトの過度の緊張によって
過負荷状態になった不具合のベアリングから伝達される振動に起因して、面は劣
化する。さらに、圧送される媒体に含まれる固い粒子に起因する溝形成作用によ
って、早期に摩耗する。
【０００２】 信頼性の問題とは全く別に、機械シールからの漏出はそのシールが新品の状態
であっても完全には防止できないことが知られている。機械シールは相互に隣接
して延びる二つの研磨された半径方向の面から成る。圧送される媒体のシール部
における圧力はシールの外側の空気の圧力とは異なるので、シール面の両側で圧
力勾配が生じ、その間でゆっくりとした漏出すなわち滲出が発生する傾向にある
。したがって、僅かな滲出を生じる機械シールは必ずしもシールが劣化したこと
を示す証拠とはならない。しかしながら、一般には、滲出の発生はシールの劣化
を示すものとして誤解されている。このため、十分に使用可能クーラントポンプ
アセンブリが不必要に交換されている場合が少なからずある。
【０００３】 しかしながら、磁気カップリングを用いたシールレスポンプを使用することも
知られている。磁気カップリングは静的に密封された容器又は封入シュラウドを
介して相互連結された駆動及び従動磁石部材を有している。したがって、静的容
器によって漏出が防止される。これは静的容器が非動作部材であるためである。
従来の磁気カップリングに伴う欠点は嵩張ることである。エンジンルーム内の内
燃エンジンによって占められる空間を減少させる必要性は常に増加しているため
、プーリすなわちギヤ駆動システムとクーラントポンプとの間に周知の磁気カッ
プリングを適用することは現実的でない。 したがって、本発明は周知の技術における問題を回避又は少なくとも低減する
ことを意図している。本発明の目的は内燃エンジンへの適用に適した磁気カップ
リングを有する上記のタイプのシールレスクーラントポンプを開発することであ
る。
【０００４】 本発明の一形態におけるシールレスクーラントポンプは、プーリーアセンブリ
と、ポンプ本体とを有する。プーリーアセンブリは駆動ベルトと相互作用するプ
ーリー及び駆動マグネット部材を有し、ポンプ本体は従動マグネット部材に取り
付けられた従動ポンプ部材を収容している。従動マグネット部材はポンプ本体に
取り付けられた静止コンテナを介して駆動マグネット部材と相互作用する。この
場合において、プーリーアセンブリ及び従動ポンプ部材は共通の軸の回りに回転
可能であり、また、プーリー、駆動マグネット部材及び従動マグネット部材は前
記共通の軸に対してほぼ半径方向に整列すなわち縦列配置されている。利点は、
周知のシールレスクーラントポンプに比べて軸方向の長さが短縮されたポンプを
形成できることである。
【０００５】 駆動マグネット部材は従動マグネット部材の半径方向外側に設けることができ
る。別の形態においては、駆動マグネット部材は従動マグネット部材の半径方向
内側に設けられる。別の形態においては、プーリーアセンブリは駆動マグネット
部材を支持するための環状部材を有する。環状部材は静止コンテナによって支持
されたベアリングの一部と相互作用するためのベアリングの一部を支持している
。好ましくは、静止コンテナはプーリーアセンブリと相互作用するためのベアリ
ングを動作可能に支持する中央突出部を有する。また、従動ポンプ部材は共通の
軸の回りに回転可能なシャフトを有し、このシャフトが静止コンテナの前記中央
突出部内にその軸方向に挿通されている。
【０００６】 本発明の第２の形態におけるシールレスクーラントポンプは、プーリーアセン
ブリと、ポンプ本体とを有する。プーリーアセンブリは駆動ベルトと相互作用す
るプーリー及び駆動マグネット部材を有し、ポンプ本体は従動マグネット部材に
取り付けられた従動ポンプ部材を収容している。従動マグネット部材はポンプ本
体に取り付けられた静止コンテナを介して駆動マグネット部材と相互作用する。
この場合において、駆動マグネット部材及び従動マグネット部材は前記共通の軸
に対してほぼ半径方向に整列され、駆動マグネット部材が従動マグネット部材に
対して半径方向内側である。利点は、この構成によれば、プーリーアセンブリに
静止コンテナ及び従動ポンプ部材に取り付けられたポンプシャフトアセンブリと
相互作用するベアリングを設けることができることである。
【０００７】 本発明の別の形態におけるシールレスクーラントポンプは、ポンプ本体と、プ
ーリーアセンブリとを有する。ポンプ本体は従動マグネット部材及び回転軸の回
りに回転可能なシャフトアセンブリに取り付けられた従動ポンプ部材を収容して
いる。プーリーアセンブリはプーリーと、ポンプ本体に取り付けられた静止コン
テナを介して従動マグネット部材と相互作用する駆動マグネット部材とを有する
。この場合において、駆動マグネット部材及び従動マグネット部材は回転軸に対
してほぼ半径方向に整列されているが、プーリーはそれに対して軸方向に変位さ
れており、プーリーアセンブリがポンプシャフトアセンブリと相互作用するベア
リングを有し、さらに、静止コンテナがシャフトアセンブリ及び従動マグネット
部材の全体を取り囲んでいる。利点は、プーリーをポンプの軸方向の最も外側に
位置させることができることである。
【０００８】 本発明の別の形態は、コンセントリック・ポンプス・リミテッドのヨーロッパ
特許出願明細書EP-A-0331288に開示されたポンプのようなポンプインペラを有す
るシールレスクレームポンプに関する。このシールレスクーラントポンプは、ポ
ンプ本体と、プーリーアセンブリとを有する。ポンプ本体はシャフトアセンブリ
及び従動マグネット部材に取り付けられた従動インペラーポンプ部材を収容して
いる。プーリーアセンブリはポンプ本体に取り付けられた静止コンテナを介して
従動マグネット部材と相互作用する駆動マグネット部材を有する。このポンプは
、さらに、半径方向内側の流体インレット領域及び半径方向外側の流体アウトレ
ット、シャフトアセンブリと相互作用する軸方向ベアリングすなわちスラストベ
アリング、及びアウトレット領域からスラストベアリングの基部近傍の位置へ流
体を連通させるためのダクトを有している。 以下に本発明の実施の形態を、単なる具体例として、添付の図面を参照して説
明する。
【０００９】 図１を参照すると、本発明によるポンプ１０が示されている。ポンプ１０はポ
ンプ本体１２及びプーリーアセンブリ１４を有する。プーリーアセンブリ及びポ
ンプ本体は静止コンテナ１６によって分離されている。静止コンテナはポンプ本
体を密封シールし、この領域における流体の損失すなわち漏出を防止している。
コンテナ１６は環状リングをコンテナ１６及び本体１２に対してクランプするボ
ルトによって本体１２に取り付けられている。
【００１０】 プーリーアセンブリ１４はプーリーすなわちプーリーリング１８を有する。使
用時においては、プーリー１８にはそのプーリーを駆動させるベルトＢが係合さ
れている。このアセンブリは環状フランジ２０をさらに有する。環状フランジ２
０によって、プーリー１８の半径方向内側に環状のボアが形成される。フランジ
２０には駆動マグネット部材２２が支持されている。この駆動マグネット部材は
環状に離間配置された棒状マグネットである。プーリーのボアにはベアリング２
４が係合されている。このベアリングは、例えば、二重アンギュラコンタクトタ
イプのボールベアリングである。プーリーアセンブリ１４をコンテナ１６及びポ
ンプ本体１２に対して位置決めするために、スペーサ２５が使用されている。
【００１１】 ポンプ本体１２はインペラーブレード２８を有する従動部材２６を収容してい
る。従動部材は従動マグネット部材３０を支持している。従動マグネット部材も
環状に離間配置された棒状マグネットである。好ましくは、従動及び駆動マグネ
ット部材の棒状マグネットの間には５０％の重なりがある。従動マグネット部材
３０は軸方向の延出部３２に保持されている。この延出部には半径方向に一連の
孔が形成されており、ポンプ本体の回りに潤滑のために流体を供給できるように
なっている。従動部材２６はシャフトアセンブリ３４に取り付けられている。こ
のシャフトアセンブリは第１及び第２の軸端部３６，３８を有する中空のシャフ
ト３５を有する。第１の軸端部３６にはベアリング４０が軸支されている。この
ベアリングは軸方向のスペーサ４２に当接されている。第２の軸端部３８にはベ
アリング４４が軸支されている。このベアリングは軸端部３８といっしょに軸方
向のベアリング４６に当接されている。ベアリング４６は中空のシャフト３５に
対するスラストベアリングとして作用する。ポンプ本体１２は、また、流体イン
レット領域４８及び流体アウトプット領域５０を限定している。
【００１２】 使用に際しては、ベルトＢが回転軸Ａの回りにプーリーアセンブリ１４を駆動
させる。それによって、駆動マグネット部材２２も回転する。この駆動マグネッ
ト部材は従動マグネット部材３０と磁気連結されているため、運動エネルギーが
従動ポンプ部材２６に伝達される。その結果、ブレード２８が回転され、流体が
インレット領域４８からアウトレット領域５０へと誘導され、それによって、こ
れらの領域の間に圧力差が形成される。流体はポンプ１０からアウトレット（図
示せず）を通って流れ、例えば、内燃エンジンへと流れる。流体はそのような内
燃エンジンを備えた車両内のラジエタからインレット（図示せず）へと供給する
ことも可能である。
【００１３】 利点を述べると、ポンプ１０は周知のシールレスクーラントポンプに比べて軸
方向の長さが短縮されている。これは、プーリーの半径方向に直列にマグネット
部材２２，３０が配置されているためである。また、基本的には、ベアリング２
４によって動力学的に安定したシステムが得られる。理由は、このベアリングが
コンテナ１６をベアリング４０に対して押圧しているからである。好ましくは、
ベアリング４０は圧縮に強い炭化珪素等のセラミック材である。 別の形態においては、従動マグネット部材３０は所望のマトリックス内に適宜
埋設された半径方向に環状に配置された銅の棒より成る誘導磁気駆動カップリン
グである。
【００１４】 図２を参照すると、本発明によるポンプ１１０が示されている。なお、ここに
おいては、各部材には百番台の数字を付し、図１に示された部材と共通の部材に
ついては、下二桁の数字を一致させている。この実施の形態においては、静的密
封シールがコンテナ１１６によって形成されている。このコンテナは、例えば、
非磁性ステンレス鋼で形成されている。コンテナは図１に示されるような一連の
折り曲げ領域を有する。しかしながら、この実施の形態においては、駆動マグネ
ット部材１２２は回転軸Ａに対して従動マグネット部材１３０の半径方向外側に
位置している。ベアリング１２４は、ハウジング１１６及び延出部１３２と相互
作用するために、アンギュラーフランジ１２０の半径方向外側の面に支持されて
いる。
【００１５】 図３を参照すると、本発明による第３の実施の形態におけるポンプ２１０が示
されている。なお、ここにおいては、各部材には二百番台の数字を付し、前記二
つの実施の形態の部材と共通の部材については、下二桁の数字を一致させている
。この実施の形態においては、プーリー２１８は環状フランジ２２０を有する。
この環状フランジは軸Ａに対して半径方向のほぼ同一の位置に、したがって、プ
ーリー２１８に対して軸方向に軸方向に変位して位置している。プーリー２１８
の半径方向内側にはベアリング２２４が配置されている。このベアリングはハウ
ジング２１６及びシャフトアセンブリ２３４の第１の軸端部２３６の基部近傍に
設けられたベアリングと相互作用する。プーリー２１８から軸方向に変位した位
置には駆動マグネット部材２２２が設けられている。この駆動マグネット部材は
シャフトアセンブリ２３４に取り付けられた延出部２３２に支持された従動マグ
ネット部材２３０と相互作用する。
【００１６】 利点は、ハウジング２１６がポンプの作動する従動部材を取り囲んでおり、こ
の実施の形態においては、シャフト２３４が相互に作用するマグネット部材を通
って延び、プーリー２１８をハウジング２１６に係合させると共に一連のベアリ
ングを介してシャフト２３５に係合させていることによって、動力学的に安定な
ポンプが形成されている。このポンプにおいては、半径方向の駆動力はベルトＢ
によってプーリー２１８に付与される。また、他の実施の形態に比べて小さいプ
ーリーを使用することのできる極めてコンパクトなポンプが形成される。
【００１７】 本発明のさらに別の実施の形態においては、ポンプ３１０はポンプ１０に関連
して図１に示されている特徴と共通の多くの特徴を有する。各部材には三百番台
の数字を付し、ポンプ１０との部材と共通の部材については、下二桁の数字を一
致させている。 この実施の形態においては、ポンプ３１０はダクト３５２をさらに有する。こ
のダクトは、アウトレット領域３５０とスラストベアリング４６の基部近傍の位
置との間において、ポンプ本体３１２を通っている。本体３１２はまた端部プレ
ート３５４を有する。この端部プレートはスラストベアリング３４６をシャフト
３３５の端部に支持している。ダクト３５２は本体３１２に形成されたボアであ
ってもよいし、プレート３５４から突出して再度プレートに戻るチューブでもよ
い。また、シャフト３３５はその中心にボア３５６を有する。このボアはシャフ
トの端部３３６から従動部材３２６を僅かに越えた点まで延びているだけでる。
この点においては、ボア３５６に交差するクロスボア３５８が形成されており、
潤滑媒体が領域３４８に流入できるようになっている。スラストベアリング３４
６に供給される潤滑剤がこれによってダクト３５２から引き出されるという利点
がある。したがって、流体がアウトレット領域３５０の比較的高圧の領域からア
センブリシャフト３３４の基部の比較的低圧の領域へと流れるため、軸端部３３
８とスラストベアリング３４６との間の接点が潤滑されるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるポンプの側断面図である。
【図２】 本発明によるポンプの第２の実施の形態の側断面図である。
【図３】 本発明によるポンプの第３の実施の形態の側断面図である。
【図４】 本発明によるポンプの第４の実施の形態の側断面図である。
【符号の説明】
１２ ポンプ本体 １４ プーリーアセンブリ １６ 静止コンテナ １８ プーリー ２２ 駆動マグネット部材 ２４ ベアリング ２６ 従動ポンプ部材 ３０ 従動マグネット部材 ３２ 延出部 ３４ シャフトアセンブリ
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月２３日（２０００．２．２３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シールレスクーラントポンプであって、 プーリーアセンブリと、 ポンプ本体と、 を有し、プーリーアセンブリは駆動ベルトと相互作用するプーリー及び駆動マ
    グネット部材を有し、ポンプ本体は従動マグネット部材に取り付けられた従動ポ
    ンプ部材を収容し、従動マグネット部材はポンプ本体に取り付けられた静止コン
    テナを介して駆動マグネット部材と相互作用し、この場合において、プーリーア
    センブリ及び従動ポンプ部材は共通の軸の回りに回転可能であり、また、プーリ
    ー、駆動マグネット部材及び従動マグネット部材は前記共通の軸に対してほぼ半
    径方向に整列すなわち縦列配置されているポンプ。
  2. 【請求項２】 駆動マグネット部材が従動マグネット部材の半径方向外側であ
    る請求項１に記載のポンプ。
  3. 【請求項３】 駆動マグネット部材が従動マグネット部材の半径方向内側であ
    る請求項１に記載のポンプ。
  4. 【請求項４】 プーリーアセンブリが駆動マグネット部材を支持するために環
    状部材を有する先行する請求項のいずれか一項に記載のポンプ。
  5. 【請求項５】 環状部材はまた静止コンテナによって支持されたベアリングの
    一部と相互作用するためのベアリングの一部を支持している請求項４に記載のポ
    ンプ。
  6. 【請求項６】 静止コンテナがプーリーアセンブリと相互作用するためのベア
    リングを動作可能に支持する中央突出部を有する請求項５に記載のポンプ。
  7. 【請求項７】 従動ポンプ部材が共通の軸の回りに回転可能なシャフトを有し
    、このシャフトは静止コンテナの前記中央突出部内にその軸方向に挿通されてい
    る請求項６に記載のポンプ。
  8. 【請求項８】 シールレスクーラントポンプであって、 プーリーアセンブリと、 ポンプ本体と、 を有し、プーリーアセンブリは駆動ベルトと相互作用するプーリー及び駆動マ
    グネット部材を有し、ポンプ本体は従動マグネット部材に取り付けられた従動ポ
    ンプ部材を収容し、従動マグネット部材はポンプ本体に取り付けられた静止コン
    テナを介して駆動マグネット部材と相互作用し、この場合において、駆動マグネ
    ット部材及び従動マグネット部材は前記共通の軸に対してほぼ半径方向に整列さ
    れ、駆動マグネット部材が従動マグネット部材に対して半径方向内側である請求
    項１に記載の又はそれに従属しないポンプ。
  9. 【請求項９】 プーリーアセンブリが静止コンテナ及び従動ポンプ部材に取り
    付けられたポンプシャフトアセンブリと相互作用するベアリングを有する請求項
    ２に記載のポンプ。
  10. 【請求項１０】 シールレスクーラントポンプであって、 ポンプ本体と、 プーリーアセンブリと、 を有し、ポンプ本体は従動マグネット部材及び回転軸の回りに回転可能なシャ
    フトアセンブリに取り付けられた従動ポンプ部材を収容し、プーリーアセンブリ
    はプーリーと、ポンプ本体に取り付けられた静止コンテナを介して従動マグネッ
    ト部材と相互作用する駆動マグネット部材とを有し、この場合において、駆動マ
    グネット部材及び従動マグネット部材は回転軸に対してほぼ半径方向に整列され
    ているが、プーリーはそれに対して軸方向に変位されており、プーリーアセンブ
    リがポンプシャフトアセンブリと相互作用するベアリングを有し、さらに、静止
    コンテナがシャフトアセンブリ及び従動マグネット部材の全体を取り囲んでいる
    ポンプ。
  11. 【請求項１１】 プーリーがポンプの軸方向の最も外側に位置している請求項
    １０に記載のポンプ。
  12. 【請求項１２】 シールレスクーラントポンプであって、 ポンプ本体と、 プーリーアセンブリと、 を有し、ポンプ本体はシャフトアセンブリ及び従動マグネット部材に取り付け
    られた従動インペラーポンプ部材を収容し、プーリーアセンブリはポンプ本体に
    取り付けられた静止コンテナを介して従動マグネット部材と相互作用する駆動マ
    グネット部材を有し、さらに、 半径方向内側の流体インレット領域及び半径方向外側の流体アウトレット、シ
    ャフトアセンブリと相互作用する軸方向ベアリングすなわちスラストベアリング
    、及びアウトレット領域からスラストベアリングの基部近傍の位置へ流体を連通
    させるためのダクトを有している先行するいずれかの請求項に記載の又はそれに
    従属しないポンプ。
JP2000507939A 1997-08-23 1998-08-20 ロータリーポンプの改良 Pending JP2001514360A (ja)

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GB9717866.9 1997-08-23
GBGB9717866.9A GB9717866D0 (en) 1997-08-23 1997-08-23 Improvements to rotary pumps
PCT/GB1998/002500 WO1999010655A1 (en) 1997-08-23 1998-08-20 Improvements to rotary pumps

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