JP2012255439A - ペンデュラムスライダーポンプおよびペンデュラムスライダーポンプの使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転可能に取り付けられた内側ロータ２を持つペンデュラムスライダーポンプ１を提供する。
【解決手段】内側ロータ２は、ペンデュラム３を介して外側ロータ４と接続される。ペンデュラム３は回転可能に内側ロータ２に取り付けられ、外側ロータ４内で半径方向にガイドされる。ペンデュラムスライダーポンプ１は、外側ロータ４を介して電気モータとして駆動される。これにより全く新規で優位性のあるポンプが提供される。
【選択図】図１

Description

本開示は、ペンデュラムスライダーポンプに関し、特にオイルのような潤滑剤を燃焼エンジンに供給するペンデュラムスライダーポンプに関する。

燃焼エンジンにおける流量制御されたペンデュラムスライダーポンプの使用は、例えば吐出量および圧力を燃焼エンジンの要求値に容易に調整するために、長年、技術の先端であり続けている。このような調整は、燃焼エンジンの主オイルギャラリーから発生するオイル圧力によってペンデュラムスライダーポンプ内のスライダーを装填すること（load）でふつうは行われる。

特許文献１には、潤滑剤、特にオイルを燃焼エンジンに供給する一般的なペンデュラムスライダーポンプが記載されている。ここで内側ロータおよびペンデュラム駆動を介して同じように回転する変位可能な外側ロータが用いられる。内側ロータから偏心して変位可能な外側ロータへと回転駆動するためには、駆動ヘッドを持つただ１つのペンデュラムドライバー、駆動脚およびただ１つのスライディングフランクが常に滑り接触している。吐出量を制御するには外側ロータが変位される。

他のペンデュラムスライダーポンプは例えば特許文献２および特許文献３に記載されている。

独国特許発明第１９５３２７０３号明細書 独国実用新案出願公開第３６３０５１５号明細書 独国実用新案出願公開第３６２４５３２号明細書

ペンデュラムスライダーポンプは、例えばさらに機能を向上することが望まれる。

本発明は、一般的なタイプのペンデュラムスライダーポンプのための、改良された、または少なくとも代替の実施形態を提供し、特に機能を向上することに特徴がある。

本発明によれば、上記課題は、独立請求項の主題によって解決される。優位性を持つ実施形態は例えば従属請求項の主題である。

本発明は、ペンデュラムスライダーポンプの既知の動作原理を維持しつつ、同時に個別のペンデュラムの取り付けを逆にするという全般的な考えに基づく。本発明によるペンデュラムスライダーポンプにおいては、ペンデュラムはもはや外側ロータ上に蝶番式に取り付けられ（hinged）ておらず、むしろ内側ロータ上に蝶番式に取り付けられ、外側ロータ内の関連付けられたペンデュラムガイド内で半径方向にガイドされる。加えて、ペンデュラムスライダーポンプは、２つの異なる吐出圧力を提供することができる。２つの吐出圧力は、それぞれ他の、異なる回路に割り当てられ得る。しかし関連付けられた媒体は、異なる種類であることなく、これはわずかに混ざる量が不可避だからである。ここでペンデュラムスライダー、内側ロータ、および外側ロータは、ペンデュラムスライダーポンプの第１圧力ステージのチャンバを形成し、ペンデュラムスライダーおよび外側ロータは、ペンデュラムスライダーポンプの第２圧力ステージのチャンバを形成する。ここで、第１圧力ステージは低圧ステージとして実現され得て、第２圧力ステージは高圧ステージとして機能し得る。少なくとも２つの異なる圧力レベルを提供または発生することで、１つの同じペンデュラムスライダーポンプによって、異なる用途に対応でき、よって例えば、高圧ステージにおける圧縮されたポンプ媒体は、トランスミッションをシフトするのに用いられ、一方、低圧ステージは単に冷却／潤滑のために用いられ得る。おおまかにはペンデュラムスライダーポンプの機能は、これによって高められるが、これは同時に異なる吐出圧力を提供することができるからである。

ペンデュラムスライダーポンプは、外部モータ、電気モータ、または燃焼エンジンによって駆動され得る。力および回転速度の伝達は、内側ロータを駆動するシャフトを介して、または外部から駆動される外側ロータを介してのいずれかで行われ得る。

内側ロータ、外側ロータ、ペンデュラム、およびその他の個々の部品の製造方法は、焼結、鋳造、パンチングまたはその他の方法であり得る。選択されるべき製造方法は、ペンデュラムスライダーポンプの予定された構成に依存する。また材料も異なる金属または合金であってもよく、ペンデュラムスライダーポンプの要求に依存してプラスチックであってもよい。

本発明のさらなる優位性のある発展形によって、ペンデュラムスライダーポンプは、例えばベルトまたはチェーン駆動によって外部から機械的に駆動されなくてもよく、電気モータ自身の一部であってもよい。駆動は外部ロータを介して電気モータで行われる。この目的のために、磁石、特に永久磁石が外側ロータの適切な凹部内に配置され、一方、電磁石を持つステータが外側ロータの外に配置される。この場合の磁石および電磁石は、ペンデュラムスライダーポンプを駆動するための電気モータ式駆動の構成要素を成す。例えば外側ロータは、コスト効率のよい、板金部品として形成され得る。この場合、磁石を受け入れるための凹部も同時に形成される。これにより、設計がコンパクトで、コスト効率がよく、外部動力源と独立したペンデュラムスライダーポンプを駆動することが可能になる。

本発明によるペンデュラムスライダーポンプは、例えば、燃焼エンジンに潤滑剤を供給する働き、特にオイルを供給する働きをする。代替として、他の液体の媒体、例えば水、冷却剤、または同様のものを吐出するのも用いられ得る。その利用は、自動車または燃焼エンジンには限定されない。本発明は移動体においても、静止体においても用いられ得る。

本発明によるペンデュラムスライダーポンプは、回転可能に取り付けられた内側ロータを備える。内側ロータは、前述のペンデュラムを介して外側ロータと接続する。外側ロータ上にペンデュラムが蝶番式に取り付けられ、内側ロータ内で半径方向にガイドされる、従来技術から今までに知られているペンデュラムスライダーポンプと比較して、本発明によるペンデュラムスライダーポンプの内側ロータは、大幅に小さく設計できる。このため、大幅に小型化して構成することができ、その結果、過小評価できないパッケージの優位性が得られる。本発明によるペンデュラムスライダーポンプの動作原理は、従来から知られているペンデュラムスライダーポンプと変わらない。本発明によるペンデュラムスライダーポンプの主な優位性は、特に、高素材の省略、内側ロータに対する取り付けスペースの要求、および外側ロータの複雑さの低減である。これは１８０°を超えて囲まれているペンデュラムヘッドが今度は内側ロータ上に配置されていることによる。全く異なる構成の外側ロータを使うことによって、外側ロータを全て他の材料から、また他の製造方法から作ることが加えて可能であり、例えば、磁石のための適切な凹部を持つ簡易な形状の板金部品をこのために用いてもよい。対称的に内側ロータは、例えば焼結部品としてそのままであってもよい。

本発明のさらに重要な特徴および優位性は、サブクレームから、図面から、および図面による関連する図の説明から得られる。

上述の特徴および以下に説明される特徴は、記載されたそれぞれの組み合わせにおいても用いることができるだけでなく、他の組み合わせにおいても、またはそれらだけによっても本発明の範囲から逸脱することなく用いることができる。

本発明の好ましい例示的実施形態は図面に示され、以下の記載においてより詳細に説明される。ここで同じ参照符号は、同一の、または類似の、または機能的に同一の要素を示す。

本発明によるペンデュラムスライダーポンプの第１実施形態における断面図である。 第２実施形態の図である。 本発明によるペンデュラムスライダーポンプの異なる駆動法を示す断面図である。

図１〜図３を参照すれば、燃焼エンジン（不図示）に例えばオイルのような潤滑剤を供給するために特に設計された本発明によるペンデュラムスライダーポンプ１は、回転可能であり、特に内部ロータ２に回転可能に取り付けられる。内部ロータ２は、ペンデュラム３を介して外側ロータ４に接続される。本発明によれば、ペンデュラム３は内部ロータ２上に蝶番式に留められ、外側ロータ４内で半径方向に導かれる。ペンデュラム３は、ペンデュラムヘッド６およびペンデュラム脚１４を含む。ペンデュラムヘッド６は、内側ロータ２上に回転可能に取り付けられ、ペンデュラム脚１４は移動可能に、特に半径方向に変位可能に外側ロータ４上のペンデュラムガイド５内に取り付けられている。

本発明によるペンデュラムスライダーポンプ１では、内側ロータ２は、省略される半径方向ガイド（radial guides）のために、大幅にコンパクトかつ簡単に構成され得る。ペンデュラム３の半径方向のガイドのために設けられるペンデュラムガイド５は、外側ロータ４に設けられる。その結果、外側ロータ４は、従来から知られている外側ロータよりも大きな半径方向の拡がり（radial extension）を有する。これにもかかわらず、内側ロータ２の明らかによりコンパクトな設計によって得られる、取り付けスペースの優位性が勝るので、特により大きい吐出量も可能となる。

同時に、本発明によるペンデュラムスライダーポンプ１は、２つの異なる圧力レベルを発生するのにも用いられ得る。これは、ペンデュラム３、内側ロータ２、および外側ロータ４が第１圧力ステージであるチャンバ８を形成し、ペンデュラムガイド５内のペンデュラム３および外側ロータ４が第２圧力ステージであるチャンバ９を形成するからである。ここで第１圧力ステージは、例えば低圧ステージとして実現でき、一方、第２圧力ステージは高圧ステージとして用いられる。したがってチャンバ９においては、チャンバ８とは異なる圧力レベルが、特により高い圧力レベルが存在する。低圧ステージは、例えばプリステージの意味で高圧ステージと直列に接続されてもよい。

本発明によるペンデュラムスライダーポンプ１の吐出量（rate of delivery）を制御するために、内側ロータ２および外側ロータ４は、調整可能なスライダー１５内に受け入れられることができる。調整可能なスライダー１５は、調整によって外側ロータ４に対する内側ロータ２の偏心（eccentricity）を変えることで、吐出量を制御することができる。この偏心は内側ロータ２に比較して外側ロータ４を変位させることによって達成され得る一方で、逆に外側ロータ４に対して内側ロータ２を偏心させることによっても達成され得る。ロータ２，４のうちのどちらが調整されるかは、ペンデュラムスライダーポンプ１の駆動概念に依存する。シャフト１６を介して外部駆動されるとき、外側ロータ４は外側スライダー１５によって実際に動かすことができる。外側ロータ４は、好ましくは低摩擦で接触領域１７において外側スライダー１５に回転可能に取り付けられている。代替として、外側ロータ４を介してペンデュラムスライダーポンプ１を駆動するときは、内側ロータ２はシャフト１６によって変位させられる。これは、例えば図３に示されるようにペンデュラムスライダーポンプ１自身が電気モータの一部を形成するときに実用的である。

有利には、ペンデュラムスライダーポンプ１は、外側ロータ４を介して電気モータによって駆動され得る。その目的のために、磁石１１が外側ロータ４において適切な凹部１０内に配置され、外側ロータ４の外側には例えばコイルのような電磁石１３を持つステータ１２が配置される。この場合の磁石１１および電磁石１３は、ペンデュラムスライダーポンプ１を駆動するための電気モータ駆動部の一部を形成する。電気モータ駆動によって、本発明のペンデュラムスライダーポンプ１は、例えばチェーンやベルトドライブを介した従来からの機械的駆動には依存しない。この場合、内側ロータ２は、シャフト１６上に回転可能に取り付けられ、外部駆動は適用しなくてもよい。もちろんペンデュラムスライダーポンプ１の外部駆動はシャフト１６を介して実現することができ、その場合は内側ロータ２はシャフト１６に対して回転しないよう固定した状態でシャフト１６に接続される。

図３に示されるＳおよびＮの文字は、この位置に取り付けられた永久磁石を表し、常にＮ極およびＳ極を有する。ただしこれは磁石の好ましい交互の配置を例示するに過ぎない。

一般的に、本発明によるペンデュラムスライダーポンプ１を持つ外側ロータ４は、コスト効率がよい形状の板金部品として設計され得るが、これは従来配置されていた個々のペンデュラム３のペンデュラムヘッド６を取り付けるためのペンデュラムヘッド取り付け具（pendulum head mountings）はもはや必要とされないからである。個々のペンデュラムガイド５の間の円周方向において、磁石１１はさらに適切な凹部１０に設けられ得る。その結果、外側ロータ４の電気的駆動が可能となる。図１および図２を参照すると、示されるそれぞれのペンデュラムスライダーポンプ１は任意の個数のペンデュラムスライダー３を有する。

全ての図に示されるペンデュラムスライダー３および凹部１０は、限定的に理解されるべきではなく、むしろ本発明によるペンデュラムスライダーポンプ１の基本構成を例示的に示す働きをするに過ぎない。ペンデュラム３の個数は、偶数でもよく、または非偶数でもよい。凹部１０の個数は必ずしもペンデュラム３の個数と関連していなくてもよい。

図２にはペンデュラムスライダーポンプ１が示され、 ここでそれぞれのペンデュラム３は、関連付けられたピストン７にさらに蝶番式に留められる。ピストン７は外側ロータ４内の半径方向ペンデュラムガイド５内に導かれる。図１によるペンデュラムスライダーポンプ１との類似によって、そのようなピストン７は、ペンデュラム３と一体化して（unitarily with）実現される。ペンデュラムスライダー３上のピストン７によって、異なる圧力ステージの２つのチャンバ８および９の間の漏れの量（leakage rate）は最小化される。これにより、非常に異なる圧力レベルがより簡単に実現され得る。

本発明によるペンデュラムスライダーポンプ１によれば、外側ロータ４についての他の材料／製造方法の使用も実現可能であり、特に後者は、例えば、磁石１１のための適切な凹部１０を持つ、コスト効率がよい形状の板金（sheet metal）部品として生産され得る。外側ロータ４内に半径方向のペンデュラムガイド５を設けることによって、従来必要とされたペンデュラムヘッド取り付け具は省くことが可能である。その結果、外側ロータ４の複雑さを減らし得る。本発明によるペンデュラムスライダーポンプ１によるペンデュラムヘッド取り付け具は、焼結された部品として設計された内側ロータ２によって提供され、例えばコスト効率がよいことがあり得る。

１ ペンデュラムスライダーポンプ
２ 内側ロータ
３ ペンデュラム
４ 外側ロータ
５ 半径方向のペンデュラムガイド
６ ペンデュラムヘッド
８，９ チャンバ
１０ 凹部
１４ ペンデュラム脚
１５ 外側スライダー
１６ シャフト

Claims (9)

1. ペンデュラム（３）を介して外側ロータ（４）と接続された回転可能な内側ロータ（２）を持つ、ペンデュラムスライダーポンプ（１）であって、
   ペンデュラム（３）は、内側ロータ（２）に蝶番式に留められ、外側ロータ（４）内で半径方向にガイドされ、
   ペンデュラム（３）、内側ロータ（２）および外側ロータ（４）は、ペンデュラムスライダーポンプ（１）の第１圧力ステージのチャンバ（８）を形成し、ペンデュラム（３）および外側ロータ（４）は、ペンデュラムスライダーポンプ（１）の第２圧力ステージのチャンバ（９）を形成する
   ペンデュラムスライダーポンプ。
2. 前記第１圧力ステージは低圧ステージとして設計され、前記第２圧力ステージは高圧ステージとして設計される、
   請求項１に記載のペンデュラムスライダーポンプ。
3. 前記低圧ステージは前記高圧ステージと直列に接続される
   請求項２に記載のペンデュラムスライダーポンプ。
4. 前記外側ロータ（４）において、磁石（１１）が凹部（１０）内に配置され、
   前記外側ロータ（４）の外において、電磁石（１３）を持つステータ（１２）が配置され、
   前記磁石（１１）および前記電磁石（１３）は前記ペンデュラムスライダーポンプ（１）を駆動する電気モータ駆動力の一部をなす
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のペンデュラムスライダーポンプ。
5. それぞれのペンデュラム（３）は関連付けられたピストン（７）に蝶番式に留められ、
   前記ピストンは、前記外側ロータ（４）において半径方向のペンデュラムガイド（５）内をガイドされる
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のペンデュラムスライダーポンプ。
6. 前記内側ロータ（２）または前記外側ロータ（４）は、調整可能なスライダー内で受け入れられ、前記調整可能なスライダーを介して前記ペンデュラムスライダーポンプ（１）の吐出量が制御される
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のペンデュラムスライダーポンプ。
7. 前記第１および第２チャンバ（８，９）において、異なる圧力を持つ同様または同一のポンプ媒体が提供される
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のペンデュラムスライダーポンプ。
8. 前記外側ロータ（４）は、形状が付けられた板金部品として設計される
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のペンデュラムスライダーポンプ。
9. 燃焼エンジンまたはハイブリッド駆動または電気駆動を用いる自動車における請求項１〜８のいずれか１項に記載のペンデュラムスライダーポンプの使用方法。

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