JP2009510311A

JP2009510311A - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP2009510311A
Application number: JP2008532710A
Authority: JP
Inventors: ランゲンバッハクリスティアン; ローレンツアルノ; グァリーノロッコ; スピネッリヴィトー
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2009-03-12
Also published as: CN101273200B; US7845922B2; US20080253913A1; WO2007039405A1; DE102005047175A1; EP1934479A1; CN101273200A

Abstract

ベーンポンプはポンプケーシング（１０）を有しており、このポンプケーシングにはロータ（２０）が配置されており、該ロータは駆動軸（１２）により回転駆動されるようになっており、しかも、ロータ（２０）はその周面にわたって配分された複数の溝（２４）を有しており、これらの溝は、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に延びており且つ当該溝内では各１つの羽根状の圧送部材（２６）が摺動可能に案内されている。ロータ（２０）には、該ロータの回転軸線（１３）の方向でポンプケーシング（１０）のケーシング端壁（１４，１６）が隣接している。ロータ（２０）の端面（２０１，２０２）のうちの少なくとも一方に、ロータの回転軸線（１３）を取り囲む少なくとも１つの環状溝（３８）が形成されており、該環状溝は、羽根（２６）によりロータ（２０）の溝（２４）内で制限される内部領域（２５）と、吐出し領域（３２，３４）とに接続されている。少なくとも１つの環状溝（３８）はロータ（２０）に、有利には最初から成形されることによって設けられている。

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式のベーンポンプ、即ち、ベーンポンプであって、ポンプケーシングを備えており、該ポンプケーシング内にロータが配置されており、該ロータが駆動軸により回転駆動されるようになっており、ロータがその周面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に延びており且つ当該溝内で各１つの羽根状の圧送部材が摺動可能に案内されており、該圧送部材が、ロータの溝において半径方向内側に位置する内側領域を制限しており、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、圧送部材の半径方向外側の端部が接触しており、ロータの回転軸線の方向でロータに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部材により媒体が吸込み領域から、この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るようになっており、ロータの周面の少なくとも一部にわたって延びる少なくとも１つの環状溝が設けられており、該環状溝が、ロータの少なくとも２つの溝の内部領域に接続されている形式のものから出発する。

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ポンプケーシングを有しており、このポンプケーシングには、駆動軸によって回転駆動されるロータが配置されている。このロータは、その周面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に延びており且つ溝内では各１つの羽根状の圧送部材が摺動可能に案内されている。ポンプケーシングは、ロータを取り囲む、この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、前記羽根の半径方向外側の端部が接触する。ポンプケーシングは、ロータの回転軸線の方向で見てこのロータに隣接するケーシング端壁を有している。前記周壁の偏心的な配置形式に基づき、ロータの回転時に拡大する室と縮小する室とが羽根間に形成され、これらの室間で、圧送しようとする媒体は増圧下で吸込み領域から、この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、羽根はロータ回転時の遠心力に基づき周壁に接触した状態に保たれるが、特にベーンポンプの始動時の回転数が低い状態では小さ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の場合は、このベーンポンプと共に１つの共通のポンプ装置を形成する別の圧送ポンプにより圧縮された媒体が、ロータの溝に設けられた羽根により制限された内部領域に供給され、これにより、羽根は遠心力に加えて付加的に、半径方向外側の周壁に向かっ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１つのケーシング端壁には、ロータの周面の一部にわたって延び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。この場合、ケーシング端壁における環状溝の製作は手間がかかり、一般には例えばフライス切削加工等の切削加工法を用いて行う必要がある。

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、即ち、少なくとも１つの環状溝が、ケーシング端壁のうちの一方に対向位置するロータの少なくとも１つの端面に形成されており、更に、前記の少なくとも１つの環状溝が、吐出し領域に接続されている構成を有する本発明によるベーンポンプは、製作が簡略化されているという利点を有している。それというのも、少なくとも１つの環状溝をロータに設けることは、ケーシング端壁に設けるよりも簡単に可能だからである。

従属請求項には、本発明によるベーンポンプの有利な構成及び改良が記載されている。請求項２記載の構成は、ロータの両側の圧力負荷を可能にするので、ロータには軸方向力が少なくともほぼ全く作用せず、ロータ及びケーシング端壁の摩耗が少なく保持され得る。請求項３記載の構成は、ロータに対する軸方向力の回避を少なくともほぼ可能にすると同時に、ロータの両端面における環状溝の制限された延在をも可能にする。１つの環状溝によって、ロータに設けられた連続する各２つの溝だけが互いに接続されることに基づき、請求項４記載の構成は特に有利である。それというのも、この場合は生じ得る漏れ損失が少なく保持され得るからである。

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〜図４に示したベーンポンプは、有利には燃料、特にディーゼル燃料を圧送するために規定されている。この場合、このベーンポンプによって燃料がリザーバタンクから高圧ポンプに圧送される。ベーンポンプは、高圧ポンプとは別個に配置されているか、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。当該ベーンポンプは、複数部材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により制限され、この周壁１８は、ケーシング端壁１４，１６のうちの一方と一体に形成されているか、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。ロータ２０は、ケーシング端壁１４，１６に面した端面２０１，２０２を有している。

ポンプ室には、図１、図３及び図４に示したようにロータ２０が配置されており、このロータ２０は駆動軸１２と相対回動不能に、例えば溝／キー継ぎ手２２を介して結合されている。ロータ２０は、その全周にわたって配分されて配置された、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内に突入して延在している。例えば４つの溝２４が設けられているが、４つよりも少ない又は多い溝２４が設けられていてもよい。各溝２４には、以下羽根と呼ぶディスク状の圧送部材２６がシフト可能に配置されており、この圧送部材２６の半径方向外側の端部領域は、溝２４から突出している。各羽根２６により、各溝２４内で半径方向内側に位置する内部領域２５が制限される。

ポンプケーシング１０の周壁１８の内面は、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で形成されている。少なくとも１つのケーシング端壁１４，１６には、図２に示したように、少なくとも１つの吸込み開口２８が開口する吸込み領域が設けられている。この吸込み領域内で、有利には少なくとも１つのケーシング端壁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に前記吸込み開口２８が開口している。この吸込み開口２８は、吸込み溝３０の、有利にはロータ２０の回転方向２１とは逆を向いた端部領域に開口している。吸込み開口２８は、リザーバタンクから通じている供給部に接続されている。少なくとも１つのケーシング端壁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。吐出し領域内で、有利には少なくとも１つのケーシング端壁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の、有利にはロータ２０の回転方向２１に向いた端部領域に開口している。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の内面付近に配置されている。羽根２６は、その半径方向外側の端部で以て周壁１８の内面に接触しており且つロータ２０の回転運動時には前記内面に沿って回転方向２１で滑動する。ロータ２０の回転軸線１３に関して周壁１８の内面が偏心的に形成されていることに基づいて、羽根２６間にはそれぞれ可変の容積を有する室３６が形成される。吸込み溝３０及び吸込み開口２８は、ロータ２０が回転方向２１で回転運動する際に室３６の容積が拡大し、これにより、当該の室が燃料で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が回転方向２１で回転運動する際に室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に押し退けられ且つこの吐出し溝３４から吐出し開口３２に押し退けられる周方向領域に配置されている。

図２に示した第１実施例では、ロータ２０の少なくとも１つの端壁２０１，２０２に、ロータ２０の全周にわたって延びる環状の溝３８が設けられており、この環状の溝３８は、各溝２４内の各羽根２６によって制限された内部領域２５に接続されている。以下、前記環状の溝３８は環状溝３８と呼ぶ。環状溝３８は、例えばその半径方向内側の縁部が、ロータ２０に設けられた溝２４の半径方向内側の縁部と少なくともほぼ同じ半径方向間隔を、ロータ２０の回転軸線１３からあけて延びているように延在していてよく、この場合、当該環状溝３８は、前記溝２４にほぼ接線方向で開口している。環状溝３８の半径方向内側の縁部が、溝２４の半径方向内側縁部よりも小さな半径方向間隔を回転軸線１３からあけて延在しており、この場合、環状溝３８は例えばほぼ半径方向で溝２４に開口するということが規定されていてもよい。環状溝３８は、溝２４の半径方向内側縁部よりも小さな半径方向間隔を回転軸線１３からあけて延び且つロータ２０に設けられた別の溝を介して、溝２４の内側領域２５に接続されていてもよい。環状溝３８は、溝２４の半径方向内側の縁部よりも大きな半径方向間隔を回転軸線１３からあけて延びていてもよいが、羽根２６の半径方向内側の端部よりも小さな半径方向間隔を回転軸線１３からあけて延びていることが望ましい。溝２４によって、環状溝３８は複数の環状溝区分に分割される。ロータ２０の両端面２０１，２０２に各１つの環状溝３８が設けられているということが規定されていてよいか、又は択一的に、ロータ２０の一方の端面２０１又は２０２にだけ、環状溝３８が設けられているということが規定されていてもよい。吐出し溝３４からは、環状溝３８が配置されたロータの端面２０１，２０２に面したケーシング端壁１４，１６内を内側に向かって接続溝４０が導出されており、この接続溝４０は、ほぼ環状溝３８の回転軸線１３からの間隔をあけて終わっており、従って、当該接続溝４０を介して、環状溝３８は吐出し溝３４延いては吐出し領域に接続されている。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内では、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を取り囲む領域では、低い圧力だけが支配しているので、環状溝３８と当該の駆動軸１２を取り囲む領域との間には圧力勾配が生じる。

ロータ２０の一方の端面２０１若しくは２０２に設けられた環状溝３８が、ロータ２０の全周にわたって延びるのではなく、周面の一部にわたってのみ延びているということが規定されていてもよく、この場合、周方向で互いにずらされた複数の環状溝３８が設けられていてもよい。例えば、ロータ２０の２つの連続する溝２４の内部領域２５だけをそれぞれ互いに接続する、複数の環状溝３８が設けられていてよい。このことは、図２に示した構成において環状溝３８の２つの区分３８１，３８２が省かれるということを意味している。ロータ２０における環状溝３８の両側及び対称配置形式は、生じる力がロータ２０に対して回転軸線１３の方向では少なくともほぼ全く作用せず、回転軸線１３に対して垂直な傾動モーメントも作用しないので、ロータ２０は両ケーシング端壁１４，１６間の少なくともほぼ真ん中で、これらのケーシング端壁１４，１６に接触することなく回転するという利点を提供する。ロータ２０の両端面２０１，２０２に、ロータ２０の全周にわたっては延在していない環状溝３８の各区分が設けられていると、漏れはシール領域３８によって少なく保持され得る。

接続溝４０は、例えば半径方向で、又は回転軸線１３に関する１放射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。当該の接続溝４０は特に、この接続溝４０がロータ２０の回転方向２１で環状溝３８に近づくように延びていてよい。更に、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とは逆を向いた吐出し溝３４の端部領域に開口している。環状溝３８が吐出し溝３４と接続されることにより、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の内部領域２５内は、周壁１８の内面における羽根２６の接触力を強める増大された圧力が支配するので、これにより、ベーンポンプの圧送性能が改善される。

少なくとも１つの環状溝３８は、有利にはロータ２０に最初から成形される（Ｕｒｆｏｒｍｅｎ）ものであって、切削加工法により設けられるのではない。ロータ２０は、例えばプレス過程又は鍛造過程を介して製作可能であり、この場合、プレス工具又は鍛造工具の適当な形状に基づき、環状溝３８はロータ２０の製作時に、このロータ２０に成形される。ロータ２０の十分な強度及び耐摩耗性を保証するためには、当該のロータ２０は特に焼結金属から成っていてよい。

一方のケーシング端壁１４又は１６にだけ、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てよいか、又は両ケーシング端壁１４，１６にそれぞれ少なくとも１つの接続溝４０が配置されていてよく、この場合、これらの接続溝４０は、有利には互いに鏡像対称的に、それぞれケーシング端壁１４，１６に配置されている。更に、一方のケーシング端壁１４又は１６にだけ、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、他方のケーシング端壁１６若しくは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及び／又は吐出し溝３４は、有利には互いに鏡像対称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又は１６にしか設けられておらず、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が鏡像対称的に配置されると、ロータ２０と羽根２６とが軸方向で見て両側から少なくともほぼ同様に負荷されているので、生じる力は回転軸線１３の方向でロータ２０及び羽根２６に対して全く又は僅かにしか作用しないということが達成される。ロータ２０の少なくとも１つの環状溝３８及びケーシング端壁１４，１６の接続溝４０の深さは、例えば０．１〜２ｍｍであり、当該の両溝３８，４０の幅は、有利にはその深さよりも大である。

図４に示した第２実施例に基づくベーンポンプでは、本質的な構成は第１実施例の場合と同じである。ロータ２０の両端面２０１，２０２には、それぞれ少なくとも１つの環状溝３８が設けられており、この場合、一方の端面２０１の環状溝３８は、他方の端面２０２の環状溝３８とは異なるロータ２０の周面域にわたって延びている。図示の実施例では、ロータ２０は４つの溝２４を有しており、この場合、一方の端面２０１の２つの環状溝３８３はそれぞれ約９０°にわたって、連続する各２つの溝２４の間に延びており且つ互いに正反対の方向で対向位置している。他方の端面２０２の２つの環状溝２８４も、やはりほぼ９０°にわたって延びているが、前記端面２０１の溝３８３に対して９０°だけずらされて配置されており、これにより、これらの環状溝３８３，３８４は重ならずに、連続する各２つの溝２４の間に延在している。端面２０２の環状溝３８４は、図４では破線で描かれている。それというのも、これらの環状溝３８４は対向位置するロータ２０の端面２０２に配置されており、これにより、図４では本来は見えないからである。図４に示した構成は、偶数の数の溝２４が設けられたロータ２０の別の構成に転用することもできる。この場合、ロータ２０の各端面２０１，２０２において環状溝３８は、それぞれ２つの連続した溝２４の間にしか延在しておらず、両端面２０１，２０２の環状溝３８は、それぞれ周方向で互いにずらされて配置されているので、当該環状溝３８が重なり合うことはない。環状溝３８のこの配置形式に基づいて、ロータ２０を一方のケーシング端壁１４，１６に向かって押圧し延いては摩耗の増大を惹起する恐れのある、ロータ２０に対する回転軸線１３の方向の軸方向力は少なくともほぼ全く生ぜしめられない。更に、漏れはシール領域３９によって少なく保持され得る。

ベーンポンプを図３に示したＩ−Ｉ線に沿って横断して示した概略図である。第１実施例によるベーンポンプを図３に示したＩＩ−ＩＩ線に沿って横断して示した図である。ベーンポンプを図１に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って縦断して示した図である。第２実施例によるベーンポンプを図３に示したＩＩ−ＩＩ線に沿って横断して示した図である。

Claims

ベーンポンプであって、ポンプケーシング（１０）を備えており、該ポンプケーシング内にロータ（２０）が配置されており、該ロータが駆動軸（１２）により回転駆動されるようになっており、ロータ（２０）がその周面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に延びており且つ当該溝内で各１つの羽根状の圧送部材（２６）が摺動可能に案内されており、該圧送部材（２６）が、ロータ（２０）の溝（２４）において半径方向内側に位置する内側領域（２５）を制限しており、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、圧送部材（２６）の半径方向外側の端部が接触しており、ロータの回転軸線（１３）の方向でロータ（２０）に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部材（２６）により媒体が吸込み領域（２８，３０）から、この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）へ圧送されるようになっており、ロータ（２０）の周面の少なくとも一部にわたって延びる少なくとも１つの環状溝（３８；３８１，３８２；３８３，３８４）が設けられており、該環状溝が、ロータ（２０）の少なくとも２つの溝（２４）の内部領域（２５）に接続されている形式のものにおいて、
少なくとも１つの環状溝（３８；３８１，３８２；３８３，３８４）が、ケーシング端壁（１４，１６）のうちの一方に対向位置するロータ（２０）の少なくとも１つの端面（２０１，２０２）に形成されており、更に、前記の少なくとも１つの環状溝（３８；３８１，３８２；３８３，３８４）が、吐出し領域（３２，３４）に接続されていることを特徴とする、ベーンポンプ。
ロータ（２０）の両端面（２０１，２０２）に、それぞれ少なくとも１つの環状溝（３８；３８１，３８２；３８３，３８４）が設けられており、これらの環状溝のうちの少なくとも１つが吐出し領域（３２，３４）と接続されている、請求項１記載のベーンポンプ。
ロータ（２０）の一方の端面（２０１）に設けられた少なくとも１つの環状溝（３８３）が、ロータ（２０）の他方の端面（２０２）に設けられた少なくとも１つの環状溝（３８４）とは異なるロータ（２０）の周面域にわたって延びている、請求項２記載のベーンポンプ。
偶数の数の溝（２４）がロータ（２０）に設けられており、ロータ（２０）の異なる端面（２０１，２０２）に配置された環状溝（３８３，３８４）によって、それぞれ連続する２つの溝（２４）の内部領域（２５）だけが互いに接続されている、請求項３記載のベーンポンプ。
少なくとも１つの環状溝（３８；３８１，３８２；３８３，３８４）が、ロータ（２０）に最初から成形によって設けられている、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。
ロータ（２０）が、プレス過程、鍛造過程又は焼結過程に基づき製作されており且つ特に焼結金属から成っている、請求項５記載のベーンポンプ。
ロータ（２０）の少なくとも１つの環状溝（３８；３８１，３８２；３８３，３８４）が、一方のケーシング端壁（１４，１６）に形成された少なくとも１つの接続溝（４０）又は接続孔を介して吐出し領域（３２，３４）と接続されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のベーンポンプ。