JP2011501034A - ブレーキ装置用の内接歯車ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、ブレーキ装置用の内接歯車ポンプ（１０）であって、該内接歯車ポンプ（１０）のポンプハウジング（１１）内に、内歯列を備えた内歯車（１２）と、該内歯車（１２）の歯列に噛み合うピニオン（１３）とが、互いに平行な軸線を中心にして回転可能に支承しており、これにより内歯車（１２）とピニオン（１３）との歯列が、ほぼ鎌形に先細になるポンプ室を画成していて、該ポンプ室内に、長さに沿って支持された充填部材（１４）が配置されており、該充填部材（１４）の、内歯車歯列又はピニオン歯列の歯先円にほぼ相応して湾曲された周面が、該周面によって覆われる複数の歯先に密に接触しており、充填部材（１４）の長さ領域にわたって、周面を支持する歯先に対する充填部材（１４）の周面のシール性を改善するための半径方向の支持力が、有効である形式のものに関する。このような形式の内接歯車ポンプにおいて本発明の構成では、充填部材（１４）の周面と、該周面に向かい合っている、内歯車（１２）及びピニオン（１３）の歯先との間において、隙間嵌めが行われており、充填部材（１４）の隙間固着が、互いに間隔をおいて充填部材（１４）に作用しかつ半径方向において互いに逆向きに作用する支持力によって、部分的に消去されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部記載の形式の内接歯車ポンプ、すなわち、ブレーキ装置用の内接歯車ポンプであって、該内接歯車ポンプのポンプハウジング内に、内歯列を備えた内歯車と、該内歯車の歯列に噛み合うピニオンとが、互いに平行な軸線を中心にして回転可能に支承しており、これにより内歯車とピニオンとの歯列が、ほぼ鎌形に先細になるポンプ室を画成していて、該ポンプ室内に、長さに沿って支持された充填部材が配置されており、該充填部材の、内歯車歯列又はピニオン歯列の歯先円にほぼ相応して湾曲された周面が、該周面によって覆われる複数の歯先に密に接触しており、充填部材の長さ領域にわたって、周面を支持する歯先に対する充填部材の周面のシール性を改善するための半径方向の支持力が、有効である形式のものに関する。

このような形式の内接歯車ポンプは、例えばDＥ１９６１３８３３Ｂ４に基づいて既に公知である。流体はこの場合通常の形式で、内接歯車ポンプの吸込み側から圧力側つまり吐出側に圧送され、内歯車とピニオンとの間におけるポンプの鎌形のポンプ室には、圧力側に向かって先細になる充填部材が配置されており、この充填部材は一端で軸方向において、圧力側における流体圧に対して当接面に支持されている。充填部材はその湾曲した内周面もしくは外周面で、半径方向におけるシール作用をもって、ピニオンもしくは内歯車の複数の歯先に接触している。同じ方向で回転する両歯車のシールされた歯溝によって連行された流体容積は、充填部材の先細の端部においてまとめられるので、ポンプのこの領域において所望の高い圧力レベルが生じる。歯先の領域において歯溝の可能な限り有効なシール作用を達成するために、充填部材は、ベース部分を形成するセグメント保持体と該セグメント保持体に可動に支持されたシールセグメントとから成っており、セグメント保持体の周面はピニオンの覆われた歯先に接触し、シールセグメントの反対側に位置する周面は、内歯車の覆われた歯先に接触している。セグメント保持体とシールセグメントとの間にはさらに、３つの板ばねを備えた板ばね装置が支持されており、この板ばね装置によってセグメント保持体とシールセグメントとは互いに離れる方向に押圧され、ひいてはばね負荷を受けて覆われた歯先に接触している。付加的にセグメント保持体とシールセグメントとは相応な運転条件時に、ほぼ半分の運転圧に相当する流体圧を介して互いに離反方向に押圧される。それというのは、エラストマ又はポリマ材料から成る弾性のシールローラによって分断された、セグメント保持体とシールエレメントとの間における中間室は、切欠きによって内歯車の圧力形成領域と接続されているからである。シールローラは、対応する所属の溝に係合していて、シールエレメントの移動中に、３つの板ばねのうちの各１つを用いてシールポジションに保持される。これによって、覆われた歯先と、これらの歯先と共働する、セグメント保持体及びシールエレメントの周面との間におけるシールは、ポンプの圧力レベルの上昇時に圧着力の上昇によって自動的に有効になる。内接歯車ポンプは特に、多くの部材から成る充填部材に基づいて、技術的に極めて面倒であり、内接歯車ポンプの製造は相応に高価である。

発明の開示
請求項１の特徴部に記載された本発明による内接歯車ポンプ、つまり、充填部材の周面と、該周面に向かい合っている、内歯車及びピニオンの歯先との間において、隙間嵌めが行われており、充填部材の隙間固着（Spielbehaftung）が、互いに間隔をおいて充填部材に作用しかつ半径方向において互いに逆向きに作用する支持力によって、部分的に消去されていることを特徴とする、本発明による内接歯車ポンプは、従来技術に比べて、技術的に簡単に構成することができ、かつこれにより安価に製造することができる、という利点を有している。充填部材の寸法安定性に対する要求は、本発明による内接歯車ポンプでは既に次のことによって、すなわち歯車ポンプにおいて望まれている、内歯車とピニオンとの間における鎌形のポンプ室への、形状接続式でひいてはシール作用のある充填部材の嵌合部が、設けられておらず、対応する歯列の歯先円に対して充填部材が所望のようにある程度の周方向遊びもしくは隙間を有していることによって、僅かである。このような「隙間嵌め（Spielpassung）」に基づいて、充填部材では大きな許容誤差範囲を選択することができ、このことは、充填部材の製造コストに関して有利な作用を及ぼす。内接歯車ポンプの圧力低下の原因となる漏れ損失を減じるために必要な、可能な限り遊びのない、充填部材の周面と内歯車もしくはピニオンの覆われる歯先との接触は、長手方向間隔をおいて充填部材に互いに逆向きの半径方向で作用する支持力によって、得られる。また、充填部材周面の遊びなしに接触する領域は比較的短い。原則的に、遊びを生ぜしめないためには、例えば２つのばね力が互いに反対側の周面において相応に充填部材に作用して、充填部材を一方では内歯車の歯列に、かつ他方ではピニオンの歯列に押さえ付けるようになっていればよい。

従属請求項に記載された構成によって、請求項１記載の内接歯車ポンプのさらなる改善が可能である。

本発明の特に有利な構成では、充填部材が、中央領域においてシーソ状に支承された２腕状のレバーとして構成されており、該レバーの端部領域が、充填部材の旋回移動によって、内歯車の歯先とピニオンの歯先とに遊びなしに接触させられるようになっている。充填部材の中間支承によって、互いに長手方向間隔をおいて充填部材に作用する支持力は、中央で２腕状のレバーに導入され、レバーの端部領域は、対応配置された歯列に押し付けられることができる。その結果、旋回支承のための支持負荷を生ぜしめるためには、例えば１つの負荷ばねのようなただ１つのエレメントしか必要ない。

充填部材の旋回移動のためには、旋回軸を用いた回転支承装置が技術的に特に有利である。それというのは、これによって、充填部材の運動制御を、高い精度をもって再現可能に規定されたように実施できるからである。さらに、十分に正確な回転支承装置は、軸ピン又はこれに類したものを介して形成された旋回軸によって、技術的に簡単に生ぜしめることができ、同時に、鎌形のポンプ室の長手方向において充填部材を支持するためにも役立つ。回転支承装置のこのような２つの機能によって、内接歯車ポンプの構造を全体として単純化することができる。

所属の歯先における充填部材端部の圧着力が互いに逆向きに等しい大きさであることが望まれている場合には、充填部材が鏡面対称的に形成されていると有利であり、この場合対称軸線は回転軸線と合致している。このように構成されていると、さらに、方向を逆転可能なポンプ運転のための内接歯車ポンプの特性が改善される。このような特性のために有利な構成では、充填部材の旋回軸が、中央において、つまり最大偏心率を有する領域において、内接歯車ポンプのポンプ室内に配置されている。

理想的には、充填部材は、場合によっては充填部材を支承する旋回軸を除いて、一体成形されており、この場合付加的に必要とあれば、充填部材を旋回駆動するための負荷ばねが設けられていてもよい。しかしながら、内接歯車ポンプのポンプ室における充填部材の、技術的に有利な配置形式及び構成によって、充填部材の内周部と外周部との間における流体の圧力差だけで十分に、充填部材に対する必要な旋回力を得ることができる。このようになっていると、ポンプの構造をさらに著しく簡単化することができる。

充填部材における旋回力を得るための圧力差の獲得を容易にするために、本発明の別の有利な構成では、充填部材の、内接歯車ポンプの圧力領域に位置する端部が、ほぼ半径方向に延びる端面を備えている。

本発明による内接歯車ポンプの機能原理のために、充填部材の遊びのない接触は、比較的短い周囲区分に制限されている。特に高い運転圧で働くポンプでは従って、内歯車の歯列において、急な圧力降下を回避するために、十分な数の歯先が充填部材の外周部によって覆われることが、重要である。このことは、充填部材の外周部が、ピニオンと係合していない内歯車の歯先のほぼ半分を覆っていることによって、問題なく可能になる。

特に内接歯車ポンプの鏡面対称的な構成では、内接歯車ポンプの吐出方向を、駆動モータひいてはピニオンの回転方向逆転によって簡単に逆転することができる。この場合ポンプ出力は、少なくとも内接歯車ポンプの流入開口と流出開口とが等しい大きさの通流横断面を有している場合には、内接歯車ポンプにおける構造変化なしに等しいままにすることができる。

次に図面を参照しながら本発明の有利な実施形態を説明する。

所属の充填部材装置を備えた本発明による内接歯車ポンプの内部を示す図である。

本発明の実施形態
図１には、ブレーキ装置の液圧系のための内接歯車ポンプ１０が示されており、この内接歯車ポンプ１０は、主構成部分として、ポンプハウジング１１の滑り軸受内に回転可能に支承されていて内歯列を備えた内歯車１２を有しており、この内歯車１２の内歯列には、内歯車１２に対して偏心的にポンプハウジング１１内に回転可能に支承されたピニオン１３の対応歯列が噛み合う。内歯車１２の内歯列は、図示の実施例では１９の歯を有していて、ピニオン１３の外歯列は１３の歯を有している。ピニオン１３の有する歯のうち約４つの歯が、内歯車１２の上側の歯列領域の対応する歯溝に係合している。それというのは、ピニオン１３と内歯車１２の回転軸線は共に内接歯車ポンプ１０の垂直な平面に位置しているからである。ピニオン１３の係合領域に続いて、内歯車１２及びピニオン１３の歯先円は鎌形のポンプ室を画成しており、このポンプ室の下側半部には、このポンプ室の周囲輪郭にほぼ適合している鎌形の充填部材１４が配置されている。この充填部材１４は、該充填部材１４によって覆われていて、軸方向で両側をポンプハウジング１１の端面もしくは該ポンプハウジング１１に配置された押圧プレートによってシールされている歯溝を、歯先における接触によって歯先円の領域においてシールする、という課題を有している。充填部材１４は、軸ピンによって形成された旋回軸１７を介して中心で鎌形のポンプ室において回転可能に支承されており、この場合旋回軸１７の幾何学的な回転軸線も同様に、ピニオン１３及び内歯車１２の回転軸線の垂直な平面に配置されていて、充填部材１４はこの垂直な平面に対して鏡面対称的に構成されている。上側の周面もしくは内周面で充填部材１４は、ピニオン１３の歯先円に沿って延びており、かつここでは同時にピニオン歯列の最大で５つの歯先及び４つの歯溝を覆っている。充填部材１４の下側もしくは外側の周面は、これに対して内歯車１２の歯列の歯先円に沿って延びており、この場合最大で内歯車歯列の８つの歯先と８つの歯溝が覆われる。充填部材１４の両端部は、直線的に切断されていて、先細の端部領域における横断面に相当する平らな端面を形成しており、両端面はそれぞれ、ピニオン１３の回転軸線に対して半径方向に延びている。

ピニオン１３が、歯溝がシールされている場合に、例えば電動機を用いて矢印で示されているように逆時計回り方向で回転させられると、内歯車１２は歯列の係合によって同じ方向に回転させられる。この場合内接歯車ポンプ１０内における液圧媒体は、内歯車１２及びピニオン１３の歯溝において、内接歯車ポンプ１０の吸込み領域１５から圧力領域１６に搬送される。吸込み領域１５は従って、図示の回転方向ではポンプハウジング１１の左半部に位置し、圧力領域１６はポンプハウジング１１の右半部に位置している。液圧媒体における圧力上昇は、内歯車１２とピニオン１３とが一緒に回転した場合に、内歯車１２及びピニオン１３の歯列によって歯溝内において連行される液体量が、圧力領域１６における充填部材１４の先細の端部において１つになることによって、しかも充填部材１４を用いて内接歯車ポンプ１０の吸込み領域１５と圧力領域１６との間におけるオーバフローが阻止されていることによって、発生する。従って充填部材１４と、この充填部材１４によって覆われた歯先との間におけるシールは、液圧系において内接歯車ポンプ１０によって形成される液体の圧力レベルにとって、大きな意味がある。

図面からは単に間接的にしか分からないが、充填部材１４の周面は、内歯車の歯列もしくはピニオンの歯列の覆われたすべての歯先に接触しているのではなく、充填部材１４は僅かな周方向遊びをもって鎌形のポンプ室内に挿入されている。充填部材１４の周方向遊びは、旋回軸線１７を中心にした逆時計回り方向における充填部材１４の回転負荷によって、所望のように接触領域１９では内周面において、かつ接触領域１９では外周面において、消滅させられる。両接触領域１８，１９は、充填部材１４の互いに反対側の端部領域に位置している。それというのは、充填部材１４は回転負荷に基づいて、内歯車１２の歯列もしくはピニオン１３の歯列の間で押圧されるもしくは旋回するからである。

充填部材１４の隙間固着（Spielbehaftung）と寸法設定と配置形式とが例えば図示のように互いに合わせられると、充填部材１４の周方向遊びを消滅させるもしくは消去するのに必要な回転力は、内接歯車ポンプ１０の内室における圧力状態から生ぜしめられる。つまりこの場合、内接歯車ポンプ１０の運転時に充填部材１４の外周面とこれに向かい合って位置する内歯車１２の歯列との間には、圧力場ＤＨが作用し、かつ同時に充填部材１４の内周面とピニオン１３の歯列との間には、圧力場ＤＲが作用する。

図示された圧力場ＤＨにおいて分かるように、変化する矢印長さによって示された、圧力領域１６と吸込み領域１５との間における圧力経過は、初めに充填部材１４の旋回軸１７に到るまではほぼ一定であり、その後で吸込み領域１５における充填部材１４の端部に向かって急激に降下している。この圧力経過は、隙間固着が時計回り方向で減少するが、歯先に対するシールは、充填部材１４の左半部において初めて十分に有効になることによって、生ぜしめられるものであり、これによって漏れ損失を最小に制限することができる。この圧力経過に基づいて、充填部材１４は大きな力で、旋回軸１７を中心にして逆時計回り方向において回転を負荷され、これにより充填部材１４の内周面は接触領域１８において大きな力でピニオン１３の対応する歯先に押圧される。

この圧着力には、ピニオン１３の歯列と充填部材１４との間において形成される圧力場ＤＲが対向して作用する。大きな圧着力に基づいて、充填部材１４とピニオン歯列との間におけるシール作用は、圧力領域１６の直ぐ近くで十分に有効になり、これによって漏れ損失を最小に制限することができる。これにより、圧力場DＲにおいては始めから急な圧力降下が発生し、この圧力降下は、充填部材１４の中央領域においてほぼ吸込み領域１５の圧力レベルに減じられている。

内接歯車ポンプ１０はその垂直な中心平面を挟んで鏡面対称的に形成されているので、ポンプ方向つまり圧送方向は構造上の変化なしに、駆動モータの回転方向を切り換えることによって逆転することができる。この場合には、時計回り方向における充填部材１４の回転負荷と、充填部材１４の周面の反対側の端部領域への遊びのない接触領域１８，１９の移動とに関連して、圧力場ＤＲとＤＨとが相応に交換される。接触領域１８，１９において高い摩擦力に基づいて過剰な摩耗が生じた場合に、これによって内接歯車ポンプ１０は回転方向の変化後に部材の交換なしに問題なくさらに運転することができる。

上に述べた内接歯車ポンプ１０は僅かな部材と単純な充填部材１４とを有しているので、全体として単純でかつ頑丈な構造形式の点で傑出している。従って、本発明による内接歯車ポンプ１０は安価に製造することができ、かつ良好なポンプ特性値を維持したまま、長い耐用寿命を期待することができる。

Claims (10)

1. ブレーキ装置用の内接歯車ポンプ（１０）であって、該内接歯車ポンプ（１０）のポンプハウジング（１１）内に、内歯列を備えた内歯車（１２）と、該内歯車（１２）の歯列に噛み合うピニオン（１３）とが、互いに平行な軸線を中心にして回転可能に支承しており、これにより内歯車（１２）とピニオン（１３）との歯列が、ほぼ鎌形に先細になるポンプ室を画成していて、該ポンプ室内に、長さに沿って支持された充填部材（１４）が配置されており、該充填部材（１４）の、内歯車歯列又はピニオン歯列の歯先円にほぼ相応して湾曲された周面が、該周面によって覆われる複数の歯先に密に接触しており、充填部材（１４）の長さ領域にわたって、周面を支持する歯先に対する充填部材（１４）の周面のシール性を改善するための半径方向の支持力が、有効である形式のものにおいて、充填部材（１４）の周面と、該周面に向かい合っている、内歯車（１２）及びピニオン（１３）の歯先との間において、隙間嵌めが行われており、充填部材（１４）の隙間固着が、互いに間隔をおいて充填部材（１４）に作用しかつ半径方向において互いに逆向きに作用する支持力によって、部分的に消去されていることを特徴とする、ブレーキ装置用の内接歯車ポンプ。
2. 充填部材（１４）が、中央領域においてシーソ状に支承された２腕状のレバーであり、該レバーの端部領域が、充填部材（１４）の旋回移動によって、内歯車（１２）の歯先とピニオン（１３）の歯先とに接触させられる、請求項１記載の内接歯車ポンプ。
3. 充填部材（１４）が旋回軸（１７）を中心にして回転運動可能にポンプハウジング（１１）内に支承されている、請求項２記載の内接歯車ポンプ。
4. 充填部材（１４）が、その旋回軸（１７）を挟んで鏡面対称的に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の内接歯車ポンプ。
5. 充填部材（１４）の旋回軸（１７）が、内歯車（１２）とピニオン（１３）との間における鎌形のポンプ室内において中央に配置されている、請求項３記載の内接歯車ポンプ。
6. 充填部材（１４）が一体成形されている、請求項３記載の内接歯車ポンプ。
7. 充填部材（１４）の旋回負荷のために、充填部材（１４）の、圧力領域（１６）に向けられたレバーアームの周面の間における圧力差が利用されている、請求項３記載の内接歯車ポンプ。
8. 充填部材（１４）の、内接歯車ポンプ（１０）の圧力領域（１６）に向けられた端部が、ほぼ半径方向に延びる端面を有している、請求項１記載の内接歯車ポンプ。
9. 充填部材（１４）が、内接歯車ポンプ（１０）の鎌形の中間室のほぼ半分の長さにわたって延びている、請求項１記載の内接歯車ポンプ。
10. 内接歯車ポンプ（１０）が方向を逆転可能に駆動されている、請求項１記載の内接歯車ポンプ。

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