JP2008524486A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

ベーンポンプが、内部にロータ（２０）が配置されたポンプケーシング（１０）を有しており、前記ロータが駆動軸（１２）によって回転駆動され、ロータ（２０）がその全周にわたって配分された複数の溝（２４）を有しており、これらの溝が、ロータ（２０）の回転軸線（１３）に対して少なくともほぼ半径方向で延びており、当該の溝内で、ベーン形の圧送エレメントがそれぞれシフト可能にガイドされている。ロータ（２０）は周壁（１８）によって取り囲まれており、該周壁は、ロータの回転軸線（１３）に対して偏心的に延びており、当該周壁には圧送エレメント（２６）の半径方向外側の端部が当接している。ロータ（２０）には、その回転軸線（１３）の方向で見て、ポンプケーシング（１０）のケーシング端壁（１４，１６）が隣接している。ロータ（２０）の回転運動時に、圧送エレメント（２６）により媒体が、吸込み領域（２８，３０）から該吸込み領域に対してロータの回転方向（２１）でずらされた吐出し領域（３２，３４）へ圧送される。少なくとも一方のケーシング端壁（１４，１６）には、ロータ（２０）の回転軸線（１３）を取り囲む環状溝（３８）が形成されており、該環状溝は、ロータ（２０）の溝（２４）に設けられたベーン（２６）によって制限された内側領域（２５）に対向位置しており且つ吐出し領域（３２，３４）と、ケーシング端壁（１４，１６）に設けられた接続溝（４０）を介して接続されている。環状溝（３８）は、ロータ（２０）の回転軸線（１３）に関して偏心的に延びている。

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載のベーンポンプであって、内部にロータが配置されたポンプケーシングを有しており、前記ロータが駆動軸によって回転駆動され、ロータがその全周にわたって配分された複数の溝を有しており、これらの溝が、ロータの回転軸線に対して少なくともほぼ半径方向で延びており、当該の溝内で、ベーン形の圧送エレメントがそれぞれシフト可能にガイドされており、ロータを取り囲む、該ロータの回転軸線に対して偏心的に延びるポンプケーシングの周壁が設けられており、該周壁に圧送エレメントの半径方向外側の端部が当接しており、ロータに該ロータの回転軸線の方向でそれぞれ隣接する、ポンプケーシングのケーシング端壁が設けられており、ロータの回転運動時に、圧送エレメントによって媒体が吸込み領域から、該吸込み領域に対してロータの回転方向でずらされた吐出し領域へ圧送され、少なくとも一方のケーシング端壁に、ロータの周面の少なくとも一部にわたって延びる環状溝が設けられており、該環状溝が、ロータの溝に設けられた圧送エレメントにより制限された内側領域に対向位置しており、前記環状溝と駆動軸との間にシール領域が形成されている形式のベーンポンプから出発する。

このような形式のベーンポンプは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９５２１６７号明細書に基づき公知である。この公知のベーンポンプは内部にロータが配置されたポンプケーシングを有しており、前記ロータは駆動軸によって回転駆動される。ロータはその全周にわたって配分された複数の溝を有しており、これらの溝は、ロータの回転軸線に対して少なくともほぼ半径方向で延びており、当該の溝内では、ベーン形の圧送エレメントがそれぞれシフト可能にガイドされている。ポンプケーシングはロータを取り囲む、該ロータの回転軸線に対して偏心的な周壁を有しており、この周壁にはベーンがその半径方向外側の端部で以て当接している。ポンプケーシングはロータの回転軸線の方向に、それぞれこのロータに隣接するケーシング端壁を有している。ロータの回転時に、周壁の偏心的な配置形式に基づいて、ベーン間に拡大する室と縮小する室とがそれぞれ形成され、これらの室の間に、圧送しようとする媒体が圧力増大下で、吸込み領域から該吸込み領域に対して周方向でずらされた吐出し領域へ圧送される。この場合、ベーンはロータ回転時の遠心力に基づいて周壁に接触した状態で保持されるが、特にベーンポンプの始動時の低い回転数においては、僅かな遠心力しか作用しないので、ベーンポンプは少量しか圧送しない。公知のベーンポンプでは、当該ベーンポンプと相俟って共通のポンプユニットを形成する別の圧送ポンプによって圧縮された媒体が、ロータの溝に設けられたベーンにより制限された内側領域に供給され、これにより、ベーンは遠心力に加えて付加的に、半径方向外側に向かって周壁に対して押圧されるということが規定されている。この場合、少なくとも一方のケーシング端壁に、ロータの周面の一部にわたって延在する環状溝が設けられており、この環状溝には、別の圧送ポンプにより圧縮された媒体が供給される。前記環状溝は、ロータと隣接するケーシング端壁とが、互いに小さな軸方向間隔をあけて配置されたシール領域によって駆動軸から分離されている。環状溝は、ロータの回転軸線に対して同心的に配置されているので、シール領域は一定の半径方向延在部を有している。この公知のベーンポンプの欠点は、ロータの周面の一部にわたってしか延在していない環状溝に基づき、ロータの溝の内側領域が、ロータの１回転の対応する部分にわたってしか圧力負荷されず、これにより、場合によってはベーンの小さな圧着力しか周壁に生ぜしめられないという点にある。更に、シール領域を介して、圧力下にある媒体の環状溝から駆動軸に対する漏れが生じる恐れがある。

発明の利点
これに対して請求項１の特徴部に記載の構成を有する本発明によるベーンポンプは、ロータの溝の内側領域の圧力負荷が、ロータの全周にわたって延在する環状溝によって強められているという利点を有している。更に、ロータの回転軸線に関する環状溝の偏心に基づき、環状溝と駆動軸との間のシール領域の半径方向延在部が、このシール領域の半径方向延在部の所望の拡大を、ロータの所定の周方向領域内で可能にし、これにより、環状溝からの漏れを減少させることができる。

実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１〜３に示したベーンポンプは、殊に燃料、特にディーゼル燃料の圧送用に規定されている。この場合、このベーンポンプにより、燃料はリザーバタンクから高圧ポンプへ圧送される。ベーンポンプは高圧ポンプから分離されて配置されているか、高圧ポンプに取り付けられているか、又は高圧ポンプに組み込まれていてよい。ベーンポンプは、複数部分から形成されたポンプケーシング１０と、このポンプケーシング１０に突入している駆動軸１２とを有している。ポンプケーシング１０は２つのケーシング端壁１４，１６を有しており、これらのケーシング端壁１４，１６により軸方向で、つまり駆動軸１２の回転軸線１３の方向で、ポンプ室が制限される。このポンプ室は、周方向では周壁１８によって制限され、この周壁１８は、一方のケーシング端壁１４，１６と一体に、又はこれらのケーシング端壁１４，１６とは別個に形成されていてよい。

図１及び図３に示したように、ポンプ室内にはロータ２０が配置されており、このロータ２０は、例えば溝／キー継ぎ手２２を介して駆動軸１２と相対回動不能に結合されている。ロータ２０は、その全周にわたって配分されて配置された、少なくともロータ２０の回転軸線１３に対してほぼ半径方向に延びる複数の溝２４を有している。これらの溝２４は、ロータ２０の外周面から出発して回転軸線１３に向かってロータ２０内へ延びている。例えば４つの溝２４が設けられているが、４つ未満又は４つ以上の溝２４が設けられていてもよい。各溝２４にはそれぞれディスク形の圧送エレメント２６がシフト可能に配置されており、この圧送エレメント２６は以下ベーンと呼ぶ。圧送エレメント２６の半径方向外側の端部域は溝２４から突出している。各ベーン２６により、各溝２４において半径方向内側に位置する内側領域２５が制限される。

ポンプケーシング１０の周壁１８の内側は、ロータ２０の回転軸線１３に対して偏心的に、例えば円形又は別の形状に形成されている。図２に示したように、少なくとも一方のケーシング端壁１４，１６には吸込み領域が設けられており、この吸込み領域には少なくとも１つの吸込み開口２８が開口している。吸込み領域において、有利には少なくとも一方のケーシング端壁１４，１６に、ロータ２０の周方向で長く延びた、例えば腎臓形に湾曲された吸込み溝３０が形成されており、この吸込み溝３０に吸込み開口２８が開口している。この吸込み開口２８は吸込み溝３０に、有利には該吸込み溝３０の、ロータ２０の回転方向とは逆向きの端部域に開口している。吸込み開口２８は、リザーバタンクから通じる供給部と接続されている。少なくとも一方のケーシング端壁１４，１６には更に吐出し領域が設けられており、この吐出し領域には少なくとも１つの吐出し開口３２が開口している。吐出し領域では、有利には少なくとも一方のケーシング端壁１４，１６に、ロータ２０の周方向で長く延びた、例えば腎臓形に湾曲された吐出し溝３４が形成されており、この吐出し溝３４に吐出し開口３２が開口している。この吐出し開口３２は吐出し溝３４に、有利には該吐出し溝３４の、ロータ２０の回転方向２１を向いた端部域に開口している。吐出し開口３２は、高圧ポンプに通じる流出部と接続されている。吸込み開口２８、吸込み溝３０、吐出し開口３２及び吐出し溝３４は、ロータ２０の回転軸線１３から半径方向で間隔をあけて、周壁１８の内側付近に配置されている。ベーン２６は、それぞれその半径方向外側の端部で以て周壁１８の内側に接しており、ロータ２０が回転方向２１で回転運動すると、周壁１８に沿って滑動する。ロータ２０の回転軸線１３に関して周壁１８の内側が偏心的に形成されていることに基づき、ベーン２６間にはそれぞれ可変の容積を有する室３６が生ぜしめられる。吸込み溝３０及び吸込み開口２８は、ロータ２０の回転方向２１での回転運動時に室３６の容積が拡大し、これにより当該の室３６に燃料が満たされる周方向領域に配置されている。吐出し溝３４及び吐出し開口３２は、ロータ２０の回転方向２１での回転運動時に室３６の容積が減少し、これにより当該の室３６から燃料が吐出し溝３４へ押し退けられ、更に、この吐出し溝３４から吐出し開口３２へ押し退けられる周方向領域に配置されている。

図２に示したように、少なくとも一方のケーシング端壁１４，１６には、ロータ２０の全周にわたって延在する環状溝３８が設けられており、この環状溝３８は、接続溝４０を介して吐出し溝３４と接続されている。接続溝４０の代わりに接続孔が設けられていてもよい。環状溝３８と駆動軸１２との間にはシール領域３９が形成されており、このシール領域３９では、ロータ２０と隣接するケーシング端壁１４，１６との間に僅かな軸方向間隔しか存在していない。駆動軸１２の周辺領域内では小さな圧力しか支配していないので、環状溝３８と駆動軸１２の周辺領域との間には圧力差が生じる。環状溝３８は、ロータ２０の回転軸線１３に対して偏心的に延在しているので、シール領域３９の半径方向の延在部ｓは、環状溝３８の全周にわたって可変である。環状溝３８は、例えば少なくともほぼ円形に延びており、この場合、当該環状溝３８は、ロータ２０の回転軸線１３に関して、偏心を形成する間隔ｅだけずらされて配置された中心点Ｍを有している。有利には、環状溝３８の偏心率ｅは、ポンプケーシング１０の周壁１８の内側の偏心率と少なくともほぼ同じ大きさであり且つ同じ向きである。有利には、環状溝３８の中心点Ｍは、ロータ２０の回転方向２１で見て吸込み溝３０と吐出し溝３４との間に位置する周壁１８の領域に向かって、回転軸線１３に関してずらされて配置されている。環状溝３８のこの偏心的な構成により、当該環状溝３８の内側のシール領域３９の半径方向の延在部ｓ１は駆動軸１２に対して、前記中心点Ｍが回転軸線１３に関してずらされている側で拡大されている一方で、対向位置する側のシール領域３９の半径方向の延在部ｓ２は減少されている。環状溝３８は円形に形成されているのではなく、回転軸線１３に関して偏心的な延在部を有しているということが規定されていてもよい。この場合、シール領域３９の半径方向延在部ｓ１は、ロータ２０の回転方向２１で見て吸込み溝３０と吐出し溝３４との間の領域において、対向位置する領域におけるシール領域３９の半径方向延在部ｓ２よりも大である。

接続溝４０は、例えば回転軸線１３に関して半径方向で、又は半径線に対して傾斜して、吐出し溝３４から内側に向かって延びていてよい。接続溝４０は特に、ロータ２０の回転方向２１で環状溝３８に接近するように延びていてよい。更に、接続溝４０は渦巻き状に湾曲されて延びていてよい。接続溝４０は、有利には一方では少なくともほぼ接線方向で吐出し溝３４に開口しており且つ／又は他方では少なくともほぼ接線方向で環状溝３８に開口している。有利には、接続溝４０はロータ２０の回転方向２１とは反対の方向を向いた、吐出し溝３４の端部域に開口している。環状溝３８と吐出し溝３４とを接続することにより、環状溝３８内延いてはこの環状溝３８と接続状態にあるロータ２０の溝２４の内側の端部域内を高められた圧力が支配しており、この高められた圧力によって、周壁１８の内側に対するベーン２６の当付け力が強められ、これにより、ベーンポンプの圧送性能が改良される。更に、接続溝４０の湾曲された延在部に基づいて、ロータ２０の回転運動時に当該接続溝４０内に、環状溝３８延いては溝２４における更なる圧力増大を生ぜしめる牽引流が発生し、これにより、周壁１８に対するベーン２６の圧着力が更に高められる。特に、前記牽引流に基づいて、既にベーンポンプの始動時に環状溝３８内で増圧が行われるので、ベーンポンプにより、既に始動時に十分な量の燃料が圧送される。更に、接続溝４０の湾曲された延在部に基づいて、ロータ２０の回転運動時にベーン２６がほぼ接線方向で接続溝４０にわたって運動し、これにより、ベーン２６とケーシング端壁１４，１６との摩耗が少なく保持されるということが保証されている。

一方のケーシング端壁１４；１６にのみ、環状溝３８及びこの環状溝３８を吐出し溝３４に接続する接続溝４０が配置されているということが規定されているか、又は両ケーシング端壁１４，１６に、それぞれ環状溝３８と接続溝４０とが配置されていてよい。この場合、環状溝３８と接続溝４０とは互いに鏡像的に、ケーシング端壁１４，１６に配置されている。両ケーシング端壁１４，１６に各１つの環状溝３８が配置されているが、接続溝４０は一方のケーシング部分１４；１６にしか配置されていないということが規定されていてもよい。更に、一方のケーシング端壁１４；１６にのみ、吸込み溝３０及び／又は吐出し溝３４が形成されており、他方のケーシング端壁１６；１４は平滑に形成されているか、又は両ケーシング端壁１４，１６に各１つの吸込み溝３０及び／又は吐出し溝３４が形成されており、この場合、これらの吸込み溝３０と吐出し溝３４とは有利には互いに鏡像的に、ケーシング端壁１４，１６に配置されているということが規定されていてよい。但しこの場合、吸込み開口２８及び吐出し開口３２は一方のケーシング端壁１４；１６にしか設けられておらず、この場合、一方のケーシング端壁１４には吸込み開口２８が設けられており且つ他方のケーシング端壁１６には吐出し開口３２が設けられている。両ケーシング端壁１４，１６において、吸込み溝３０及び吐出し溝３４、並びに環状溝３８及び接続溝４０を鏡像的に配置した場合、ロータ２０とベーン２６とは、軸方向で見て両側が少なくともほぼ等しく負荷されているので、その結果、回転軸線１３の方向でロータ２０及びベーン２６に対しては力が全く働かないか、又は僅かな力が働くに過ぎない。ケーシング端壁１４，１６における環状溝３８及び接続溝４０の深さは、例えば０．１〜２ｍｍであり、この場合、有利には溝３８，４０の幅は、その深さよりも大である。

図３に示したベーンポンプのＩ−Ｉ線に沿った概略的な横断面図である。 図３に示したベーンポンプのＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。 図１に示したベーンポンプのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った縦断面図である。

Claims (5)

1. ベーンポンプであって、内部にロータ（２０）が配置されたポンプケーシング（１０）を有しており、前記ロータが駆動軸（１２）によって回転駆動され、ロータ（２０）がその全周にわたって配分された複数の溝（２４）を有しており、これらの溝が、ロータ（２０）の回転軸線（１３）に対して少なくともほぼ半径方向で延びており、当該の溝内で、ベーン形の圧送エレメントがそれぞれシフト可能にガイドされており、ロータ（２０）を取り囲む、該ロータの回転軸線（１３）に対して偏心的に延びるポンプケーシング（１０）の周壁（１８）が設けられており、該周壁に圧送エレメント（２６）の半径方向外側の端部が当接しており、ロータ（２０）に該ロータの回転軸線（１３）の方向でそれぞれ隣接する、ポンプケーシング（１０）のケーシング端壁（１４，１６）が設けられており、ロータ（２０）の回転運動時に、圧送エレメント（２６）によって媒体が吸込み領域（２８，３０）から、該吸込み領域に対してロータ（２０）の回転方向（２１）でずらされた吐出し領域（３２，３４）へ圧送され、少なくとも一方のケーシング端壁（１４，１６）に、ロータ（２０）の周面の少なくとも一部にわたって延びる環状溝（３８）が設けられており、該環状溝が、ロータ（２０）の溝（２４）に設けられた圧送エレメント（２６）により制限された内側領域（２５）に対向位置しており、前記環状溝と駆動軸（１２）との間にシール領域（３９）が形成されている形式のものにおいて、
   環状溝が、ロータ（２０）の全周にわたって延びる環状溝（３８）として形成されており、該環状溝（３８）が吐出し領域（３２，３４）に、ケーシング端壁（１４，１６）に設けられた接続溝（４０）を介して接続されており、環状溝（３８）が、ロータ（２０）の回転軸線（１３）に関して偏心的に形成されていることを特徴とする、ベーンポンプ。
2. 環状溝（３８）が少なくともほぼ円形に延びており、当該環状溝（３８）の中心点（Ｍ）がロータ（２０）の回転軸線（１３）に関して、ポンプケーシング（１０）の周壁（１８）の、ロータ（２０）の回転方向（２１）で見て吸込み領域（２８，３０）と吐出し領域（３２，３４）との間に位置する領域に向かってずらされて配置されている、請求項１記載のベーンポンプ。
3. 環状溝（３８）が、ロータ（２０）の回転方向（２１）で見て吸込み領域（２８，３０）と吐出し領域（３２，３４）との間に位置する周方向領域において、対向位置する周方向領域におけるよりも大きな、ロータ（２０）の回転軸線（１３）からの半径方向間隔をあけて延びている、請求項１記載のベーンポンプ。
4. 環状溝（３８）がロータ（２０）の回転運動時に、該ロータの溝（２４）に設けられたベーン（２６）の行程に少なくともほぼ追従するように延在している、請求項１記載のベーンポンプ。
5. 環状溝（３８）の偏心（ｅ）が、ポンプケーシング（１０）の周壁（１８）の偏心と少なくともほぼ等しい大きさ及び方向である、請求項１から４までのいずれか１項記載のベーンポンプ。

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