JP2007524027A - ポンプ - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポンプ、例えばベーンポンプ若しくはロール隔室形ポンプ、殊に伝動装置用ポンプに関し、この場合にポンプはダブル行程形のカム面輪郭を備えており、カム面輪郭は少なくとも１つの上昇区分、少なくとも１つの大径円弧区分、少なくとも１つの下降区分、及び少なくとも１つの小径円弧区分を有しており、かつポンプはカム面輪郭内にロータを有しており、ロータは半径方向のスリット内で半径方向移動可能なベーン若しくはロールを備えている。

Description

本発明は、ポンプ、例えばベーンポンプ若しくはロール隔室形ポンプ（ロールセルポンプ）、殊に伝動装置用ポンプであって、ダブル行程形のカム面輪郭（カムリング）を備えており、この場合にカム面輪郭は少なくとも１つの上昇区分、少なくとも１つの大径円弧区分、少なくとも１つの下降区分、及び少なくとも１つの小径円弧区分を有しており、かつポンプはカム面輪郭内に１つのロータを有しており、ロータは半径方向のロータスリット内で半径方向移動可能なベーン若しくはロールを備えている形式のものに関する。
前記形式のポンプは公知である。問題は、伝動装置用ポンプ若しくはギヤ装置用ポンプが気泡の含まれた伝動装置用油を吐出する場合にある。気泡の異なる含有率によって油の弾性特性も異なる。油に気泡を多く含む場合には、油は極めて軟らかく、即ち圧縮されやすくなっている。これによって圧力補償過程は、気泡の含まれない硬い油に比べて長くかかり、従って圧力変換過程のための回転角度は、弾性作用に対応するために長くなる。このような回転角度は、大径円弧区分に設けられ、大径円弧区分の角度はベーン位置間の角度ピッチよりわずかにしか大きくない。大径円弧区分の領域では、隔室容積はほぼ一定であり（ベーン行程の回転角度に依存した半径方向内側へのわずかな減少は別として）、圧力補償ノッチ若しくは中間容積（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００２７９９０Ａ１号明細書、参照）を介して圧力変換制御はわずかな圧力上昇率で行われる。このような処置は、気泡の含まれた伝動装置用油を用いる場合には不十分である。
本発明の課題は、前述の問題の発生しないポンプを提供することである。
前記課題を解決するために本発明では、ポンプ、例えばベーンポンプ若しくはロール隔室形ポンプ、殊にギヤポンプ若しくは伝動装置用ポンプであって、ダブル行程形のカム面輪郭を備えており、この場合にカム面輪郭は少なくとも１つの上昇区分、少なくとも１つの大径円弧区分、少なくとも１つの下降区分、及び少なくとも１つの小径円弧区分を有しており、かつポンプはカム面輪郭内にロータを有しており、ロータは半径方向のロータスリット（ロータ溝）内で半径方向移動可能なベーン若しくはロールを備えている形式のものにおいて、カム面輪郭の大径円弧区分の角度領域は、標準ポンプ（スタンダードポンプ若しくは規格ポンプ）に対して延長されている。
本発明に基づくポンプは、１０ベーン形・ポンプ（１０個のベーン若しくはロールを有するポンプ）の場合に、カム面輪郭の大径円弧区分が、１０ベーン形・標準ポンプのロータ内のベーン位置間の角度ピッチ（３６°）よりも少なくとも１０°乃至１５°、有利には１３°だけ大きくなっており、１２ベーン形・ポンプの場合に、カム面輪郭の大径円弧区分が、１２ベーン形・標準ポンプのロータ内のベーン位置間の角度ピッチ（３０°）よりも少なくとも１６°乃至２５°、有利には２２°だけ大きくなっていることを特徴としている。これによって、標準ポンプに比べて吐出区分若しくは圧縮区分は短くなっており、圧力補償過程（圧力補償ノッチ若しくは中間容積）のために設けられた区分は、有利には所定の角度(Winkel°)にわたって長くなっている。
本発明に基づくポンプの実施態様では、吸入区分の長さは、標準ポンプとほぼ同じである。このような構成においては利点として、同じ大きさの吸入区分に基づき最大回転数でも損失は生じていない。
本発明に基づくポンプの実施態様では、１２ベーン形・ポンプの場合に、吸入区分から吐出区分へのカム曲線区分の転換点はほぼ、３．５×角度ピッチ（角度ピッチ＝３０°）の距離を有しており、かつ吐出区分から吸入区分への転換点はほぼ、２．５×角度ピッチの距離を有している。このような構成においては利点として、転換点は適切にカム面輪郭の上昇区分と下降区分とのほぼ中間にあり、その結果、移行区分は小さすぎない曲率半径で形成されて、良好な滑りを生ぜしめるようになっている。
本発明に基づくポンプの別の実施態様では、１０ベーン形・ポンプの場合に、カム曲線区分の転換点は１０ベーン形・標準ポンプに対してほぼ３°回転方向に移されている。このような構成においては利点として、上側ベーンポンプと下側ベーンポンプとの容積流脈動は互いにオーバーラップされて互いに最適に相殺される。これと異なる構成では転換点はほぼ、２．５×角度ピッチ（１０ベーン形・ポンプの場合の角度ピッチは３６°である）の距離を有している。
次に本発明を図面に基づき説明する。図面において、
図１は、１０ベーン形・標準ポンプのカム面輪郭を示す図であり、
図２は、本発明に基づく１０ベーン形・ポンプのカム面輪郭を示す図であり、
図３は、本発明に基づく１２ベーン形・ポンプのカム面輪郭を示す図であり、
図４は、本発明に基づく１２ベーン形・ポンプのカム面輪郭のカム面経過を回転角度に関連して示す図であり、
図５は、本発明に基づく１２ベーン形・ポンプのカム面輪郭に沿ったベーン行程の特性を回転角度に関連して示す特性線図であり、
図６は、本発明に基づく１２ベーン形・ポンプのカム面輪郭に沿ったベーン容積内の圧力変化の特性を回転角度に関連して示す特性線図である。
図１には、１０ベーン形・標準ポンプのカム面輪郭を概略的に示してある。カム面輪郭１は図面中央に原理的に示してあり、角度位置に基づき概略的に説明してあり、角度は正確に図示されたものではなく、位置関係を概略的に示してある。角度位置３においてカム面輪郭の説明を角度０°で始めることにし、該角度(Winkel)は小径円弧区分の中間に位置している。小径円弧区分は角度位置５で、即ち１５°で上昇区分（輪郭は半径方向外側へ拡大される）内へ移行し、該上昇区分内では２つのベーン間の行程容積は増大されて、吸入区分（吸入領域）を形成する。上昇区分は角度位置７、即ち角度４５°にカム曲線区分
（角度に依存した半径変化の関数）の転換点を有していて、最終的に６９°、即ち角度位置９で終わっている。カム曲線区分の転換点の位置は、回転角度に依存したカム曲線区分の最大値と最小値とによって（正確に）規定される。角度位置９から、即ち６９°から角度位置１１まで、即ち１１１°までいわゆる大径円弧区分を延在させてあり、該大径円弧区分は、回転角度に依存してベーン行程の半径方向内側へのわずかな減少に基づき、ベーン頭部を常に輪郭（カム面）に圧着させるようになっている。大径円弧区分はさらに、次のように規定されていてよく、即ち大径円弧区分の始端がカム曲線区分の最大値を形成し、終端がカム面輪郭の第１及び／又は第２のカム面区分でもはや接線成分を生ぜしめないようになっていてよい。角度位置１１、即ち１１１°から本来の下降区分を延在させてあり、下降区分は１６５°まで、即ち角度位置１５まで延びていて、ベーンポンプの吐出区分を形成しており、それというのは行程容積は減少されるからである。下降区分は角度位置１３に、即ち１３５°に同じくカム面区分の転換点を有している。角度位置７、即ち上昇区分の転換点と角度位置１３、即ち下降区分の転換点とはほぼ９０°にわたって互いに離間されている。１０ベーン形・ポンプは３６°の角度ピッチ（ベーン位置間角度）を有しているので、前記離間は角度ピッチの２．５倍に相当する。即ち、１つの上昇区分の転換点と次の上昇区分の転換点とも、角度ピッチの２．５倍にわたって互いに離間されている。さらに転換点の位置は、カム面輪郭の主軸線に対して対称である。１６５°、即ち角度位置１５から１８０°まで、即ち角度位置１７まで、次の小径円弧区分の半分が延びている。１８０°から３６０°まで、即ち角度位置１７から始めの角度位置３まで、カム面輪郭は前述のカム面輪郭半部に対して対称的に繰り返される。
図２に、ギヤポンプへの使用に適した本発明に基づくカム面輪郭を示してあり、該新規なカム面輪郭は延長された大径円弧区分を有している。カム面輪郭１の説明は、同じく小径円弧区分の中間の角度位置３、即ち０°から始めることにする。角度位置５、即ち１５°から、カム面輪郭の上昇区分は始まっていて、かつ角度位置９、即ち同じく６９°で終わっている。上昇区分のカム行程関数の転換点は図１に対して４５°から４７．７°、即ちほぼ４８°に移され（シフトされ）、換言すれば回転方向に３°移されて、従って新規な角度位置２０にある。新規なカム面輪郭の大径円弧区分は、角度位置９、即ち６９°から角度位置２２、即ち１１８°まで延びており、このことは大径円弧区分が図１の大径円弧区分に対してほぼ７°にわたって延長されていることを意味しており、該延長部は長い圧力補償過程のために用いられて、油内の溶解していない空気を圧縮するために役立つ。カム面輪郭の下降区分は、１１８°の角度位置２２から始まって、かつ１６５°の角度位置１５で終わっており、このことは吐出区分が図１の吐出区分に対して相応に７°短くなっていることを意味している。重要なことは、角度位置５から角度位置９までの吸入区分の長さは維持されていることであり、このことは最大回転数にとって有利である。下降区分の転換点２４は１３７．７°、即ちほぼ１３８°にあり、図１の転換点に対して回転方向に３°移されており、このことは、両方の転換点が互いに９０°の間隔、即ち２．５×１０ベーン形・ポンプの角度ピッチ（３６°）の間隔を維持していることを意味している。角度位置１７の１８０°からは、本発明に基づく新規なカム面輪郭は、前述の上側の半分のカム面輪郭に対して対称的に繰り返される。
図３には、１２ベーン形・ポンプの本発明に基づくカム面輪郭を示してある。カム面輪郭１の説明は、角度位置３の０度から始めることにする。しかしながら１２ベーン形・ポンプは３６°の代わりに３０°の角度ピッチを有しているので、１０ベーン形・ポンプでは３０°である小径円弧区分は、２４°に６°だけ縮小されており、これによってカム面輪郭の上昇区分は、半分の小径円弧区分に続いて１２°の角度位置３０で始まっている。カム面輪郭の上昇区分、即ち吸入区分は図１及び図２のカム面輪郭と同じく５４°を維持していて、従って６６°の角度位置３２で終わり、即ち１０ベーン形・ポンプの場合よりも３°短くなっている。図１及び図２のカム面輪郭に対して同じ大きさの吸入区分を維持することによって、吸入区分の長さは最大回転数に際して有利に作用している。上昇区分のカム面の転換点は有利には上昇区分の中間に規定され、従って角度位置３４のほぼ３７．５°に配置してある。カム面輪郭の大径円弧区分は、角度位置３２の６６°から角度位置３６の１１８°まで延びていて、即ち図２のカム面輪郭に対して３°、若しくは図１のカム面輪郭に対して１０°にわたって延長されおり、これによって、気泡の含まれた油の圧送の際の圧力補償過程をさらに改善している。カム面輪郭の下降区分、即ち吐出区分は角度位置３６の１１８°から角度位置３８の１６８°まで延びており、該角度位置でカム面輪郭は次の小径円弧区分へ移行している。下降区分のカム面の転換点は角度位置４０の１４１．７°に配置されていて、従って角度位置３４の転換点から１０４°にわたって、即ち１２ベーン形・ポンプの３０°の角度ピッチのほぼ３．５倍にわたって離間されている。下降区分、即ち吐出区分の転換点４０は回転方向で次の転換点の角度位置４２に対して３０°の角度ピッチのほぼ２．５倍にわたって離間されている。
１２ベーン形・ポンプの３０°の小さい角度ピッチに基づき、例えば角度ピッチに対する大径円弧区分長さの差は、１０ベーン形・標準ポンプの６°並びに図２の改善された１０ベーン形・ポンプの１３°に対してここでは２２°である。吐出区分（圧縮区分）は、図２の短くされた吐出区分に対して３°延長されていてよい。従ってカム面輪郭の移行区分の転換点は角度ピッチのｘ．５倍の距離を有しており、これは下側ベーン・圧力脈動と上側ベーン・圧力脈動との良好な相殺のための基準をなすものである。本発明の目的は、大径円弧区分の有効な角度をできるだけ大きくすることであり、それというのは気泡の含まれたギア装置用油の圧送の際の騒音は、おもに圧力補償過程に依存していて、幾何学形状に起因する容積流脈動に依存するのではないからである。
図４には、図３の１２ベーン形・ポンプのカム面輪郭を回転角に関連して展開して示してある。点５０（図３の角度位置３０に相当する）からカム面上昇は始まって、点５４まで続いている。点５４（図３の角度位置３２）のほぼ６６°から始まる大径円弧区分５６は、ベーン行程を一定の量で減少させて点５８（図３の角度位置３６）まで延びており、該点からカム面下降６０を開始してあり、該カム面下降は点６２（図３の角度位置３８）まで続いている。点６２から始まる小径円弧区分６４は点６６まで延びている。次いでカム面上昇を、点５０からと同じ形式で開始するようになっている。該カム面輪郭の展開図から明らかであるように、大径円弧区分５６は、１２ベーン形・ポンプの場合にここでは３０°マイナス６°の区間にわたって延びる小径円弧区分に比べて明確に延長されている。
図５には、図３に基づくカム面輪郭の回転角度に関連してベーン行程の経過特性値若しくは関数を示してある。点７０（図３の角度位置３０）でカム面上昇を、ベーン行程の累進的増加量で開始しており、ベーン行程の累進的増加量は点７２（図３の角度位置３４）で最大であり、続いてベーン行程の増加量は再び所定の回転角度にわたって点７４（図３の角度位置３２）まで連続的に減少している。点７４でカム面輪郭は大径円弧区分に移行しており、大径円弧区分のカム面の推移若しくは経過は線７６によって示してある。大径円弧区分７６は点７８（図３の角度位置３６）で小径円弧区分へ向かうカム面区分に移行しており、該カム面区分でのベーン行程の行程量は、所定の回転角度にわたって特性線８０に沿って最小値８２（図３の角度位置４０）まで規定され、次いで所定の回転角度にわたって特性線８４に沿って規定されている。点８６（図３の角度位置３８）で小径円弧区分９０に到達し、該小径円弧区分は点９２まで延びている。点９２からは、点７０からの前述の経過を繰り返すようになっている。該特性線図から明らかなように、最大値７２と最小値８２との間（カム面区分の転換点間）の間隔は、角度ピッチの３．５倍であるのに対して、最小値８２から次の最大値９４までの間隔は角度ピッチのほぼ２．５倍である。このような転換点間の間隔は、下側ベーン・圧力脈動と上側ベーン・圧力脈動との良好な相殺のための基準をなすものである。
図６には、図３に基づくカム面輪郭の回転角度に関連してベーンポンプ容積内の圧力変化の特性値若しくは関数を示してある。点１００までの累進的な増加及び続く点１０２までの累減的な増加は吸入過程を表している。次いで大径円弧区分で容積は連続的にわずかに減少され、次いで点１０４からの本来の吐出過程（圧縮過程）は、点１０６までの累進的な容積減少と点１０８までの累減的な容積減少で行われる。次いで小径円弧区分を通過して再び点１１０までの累進的な増加を行うようになっており、この場合にプロセス、即ち吸入過程及び吐出過程は前述のように繰り返される。カム面輪郭の回転角度に関連して示す該特性線図からも明らかなように、点１００と点１０６との間、即ちカム曲線区分の転換点間の間隔は角度ピッチの３．５倍であり、点１０６から点１１０までの距離は角度ピッチの２．５倍である。
１０ベーン形・標準ポンプのカム面輪郭を示す図 本発明に基づく１０ベーン形・ポンプのカム面輪郭を示す図 本発明に基づく１２ベーン形・ポンプのカム面輪郭を示す図 図３の１２ベーン形・ポンプのカム面輪郭のカム面経過を回転角度に関連して示す図 図３の１２ベーン形・ポンプのカム面輪郭に沿ったベーン行程の特性を回転角度に関連して示す特性線図 図３の１２ベーン形・ポンプのカム面輪郭に沿ったベーン容積内の圧力変化の特性を回転角度に関連して示す特性線図
符号の説明
３，７，９，１１，１３，１５，１７，２０，２２，２４，３０，３２，３４，３６，３８，４０，４２ 角度位置、 ５０，５４ 点、 ５６ 大径円弧区分、 ５８ 点、 ６０ カム面下降、 ６２ 点、 ６４ 小径円弧区分、 ６６，７０，７２，７４ 点、 ７６ 線、 ７８ 点、 ８０ 特性線、 ８２ 最小値、 ８４ 特性線、 ８６ 点、 ９０ 小径円弧区分、 ９２ 点

Claims (4)

  1. ポンプ、例えばベーンポンプ若しくはロール隔室形ポンプ、殊に伝動装置用ポンプであって、ダブル行程形のカム面輪郭を備えており、この場合にカム面輪郭は少なくとも１つの上昇区分、少なくとも１つの大径円弧区分、少なくとも１つの下降区分、及び少なくとも１つの小径円弧区分を有しており、かつポンプはカム面輪郭内にロータを有しており、ロータは半径方向のスリット内で半径方向移動可能なベーン若しくはロールを備えている形式のものにおいて、カム面輪郭の大径円弧区分の角度領域は、標準ポンプに対して延長してあり、殊に１０ベーン形・ポンプの場合に、カム面輪郭の大径円弧区分は、１０ベーン形・標準ポンプのロータ内のベーン位置間の角度ピッチ（３６°）よりも少なくとも１０°乃至１５°、有利には１３°大きくなっており、１２ベーン形・ポンプの場合に、カム面輪郭の大径円弧区分は、１２ベーン形・標準ポンプのロータ内のベーン位置間の角度ピッチ（３０°）よりも少なくとも１６°乃至２５°、有利には２２°大きくなっていることを特徴とする、ポンプ。
  2. 吸入区分の長さは、標準ポンプとほぼ同じである請求項１に記載のポンプ。
  3. １２ベーン形・ポンプの場合に、吸入区分から吐出区分へのカム面区分の転換点はほぼ、３．５×角度ピッチ（角度ピッチ＝３０°）の距離を有しており、かつ吐出区分から吸入区分へのカム面区分の転換点はほぼ、２．５×角度ピッチの距離を有している請求項１又は２に記載のポンプ。
  4. １０ベーン形・ポンプの場合に、カム曲線区分の転換点は１０ベーン形・標準ポンプに対してほぼ３°回転方向にシフトされている請求項１又は２に記載のポンプ。
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