JP2013534591A - 定量ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、定量室（６）と、連接棒（１０）を介して直線的に移動可能なディスプレーサ（８）とを有し、圧縮ばね（２０）として形成され、前記連接棒（１０）に一運動方向で力を印加するコイルばね（２０）を備えた定量ポンプ装置であって、前記コイルばね（２０）は、弛緩状態のとき、少なくとも一方の軸端（２４）において、ばね線の端部（２６）が、継合する巻き線（２８）に対して軸方向に突出するよう形成されている、定量ポンプ装置に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前段部分に記載の定量ポンプ装置に関する。

定量室と、この定量室に隣接し例えば膜状のディスプレーサ（Verdrangerkorper）と、を備えた定量ポンプ装置が知られている。このディスプレーサは、連接棒（Pleuel）を介して直線状に動かされる。この種の公知の定量ポンプ装置において、連接棒は、電力で駆動するモータ、特にステッピングモータによって動かされる。連接棒にはさらに、ばね蓄圧器（Federspeicher）としての圧縮ばねが作用する。

公知の定量ポンプ装置においては、連接棒とばねとを組み立てるのが困難である。なぜなら、ばねは、圧縮されると、発生する横力によって、連接棒の傾斜を引き起こし得るためである。これは、他方では膜への横力を引き起こし、その結果、膜は早期に摩耗してしまう。このため公知の構造では、連接棒の方向を修正できるよう、調整ねじが備えられている。しかしながら、これによって、全体の構造及び組立がより複雑なものとなってしまう。

したがって、本発明の課題は、連接棒を介して駆動されるディスプレーサとばね蓄圧器とを備えた改良された定量ポンプ装置であって、簡素化された構成を有し、より容易に組み立てることができ、同時にポンプ装置の長期的な信頼性のある運転を可能とする定量ポンプを提供することである。

この課題は、請求項１に記載された特徴を有する定量ポンプ装置によって解決される。好ましい実施形態は、従属クレーム、以下の説明、及び添付の図面から明らかである。

公知の定量ポンプ装置と同様、本発明による定量ポンプ装置は定量室を備えており、その容積は、この定量室に隣接する又はこの定量室内に配置されたディスプレーサにより変更可能である。このディスプレーサは、例えば定量室の側壁を成す膜であってもよい。ディスプレーサは連接棒を介して直線的に移動可能であり、連接棒自体は、必要に応じて、回転する駆動モータによって歯車装置を介して動かされる。さらに、連接棒及びディスプレーサには、圧縮ばねとして形成されたコイルばねが作用する。このコイルばねは、ばね蓄圧器を形成し、一方のストローク方向でエネルギーを蓄積し、次いでそのエネルギーを他方のストローク方向で再び放出する。したがって、ばねは、例えば吸気ストロークにおいては圧縮され、次いで圧縮ストロークのときには弛緩によってエネルギーを再び放出する。このようにして、コイルばねは、連接棒に、一運動方向、好ましくは圧縮ストロークの運動方向への追加的な力を印加する。

本発明によれば、コイルばねは、弛緩状態のとき、少なくとも一方の軸端において、着設されたばね端を有さないように形成される。すなわち、コイルばねの自由端は、それに続く巻き線に着設されていない。もっと正確に言えば、本発明によれば、弛緩状態のとき、少なくとも一方の軸端において、ばね線の端部は、継合する巻き線に対して軸方向に突出すなわち離隔していることが想定される。従来は、上記の用途のためのコイルばねは、端部において、線の自由端が隣接する巻き線に着設されるように形成するのが通例であった。本発明によれば、この形態とは異なることになる。より正確に言うと、本発明によれば、ばね線は、最後の巻き線もばね線の軸端に至るまでねじ形状に続伸するとともに、軸端においてばね線の端部が、継合する巻き線に対して軸方向に突出するように、少なくとも一方の軸端において切断されている。ただし、ばね長軸に垂直に延出する平らな接触面をもたらすために、ばね線は、軸端に当接して研磨されているのが好ましい。こうして研磨された表面は、ばね長軸に垂直に延出する。このようにして、好ましくはばねの長軸を中心として２００°から３００°の角度範囲すなわち外周範囲にわたって延出した平らな接触面がもたらされる。この、ばね端部の着設しない形態には、ばねを圧縮した際に、連接棒の傾斜と、ひいてはディスプレーサ、特に膜への望ましくない横荷重とを引き起こすであろう横力が、少なく発生するか又は全く発生しないという利点がある。したがって、追加的な調整板を省くことができ、組み立てが大幅に容易化される。同時に、ディスプレーサ、例えば膜への望ましくない横荷重も減少し、それによって膜の寿命が延びる。

コイルばねは、互いに反対の両軸端において、上記した手法により、換言すれば、弛緩状態において、ばね線の端部が継合する巻き線に対して軸方向に突出するように、すなわち密接しないように形成されるのが好ましい。これにより、両軸端では、ばね長軸に垂直な望ましくない横力すなわちせん断力が回避される。前述の研磨された接触面も、両軸端に形成されるのが好ましい。

別の好ましい一実施形態によれば、ばね線の両端部は、コイルばねの両軸端において、コイルばねの長軸に対して同一の角度位置にある。換言すれば、両端部の軸端は、同一の直線上すなわちばね長軸に平行な想像軸上にある。これにより、ばね線の両軸端、好ましくは隣接する巻き線に対して軸方向に突出する端部は、同一の外周位置に位置する。こうした形態によっても、望ましくない横力すなわちせん断力なしに、最適化された力の伝達が達成される。

好ましい別の一実施形態によれば、コイルばねは、少なくとも一方の軸端に、ばね線の長さを短くすることのみによって生み出される端部構成を備える。換言すれば、ここでは、さらなる特別な成型を行うことなく、ばね線が単に切断される。もっとも、好ましいのは、ばね線の端部に直接隣接する領域を、上述のように例えば研磨により加工して、そこにばね長軸に対して横向きすなわち直角に、平らな接触面を形成することである。このとき、ばね線は、圧縮ばねの弛緩状態において、ばね長軸に対して横向きすなわち実質的に垂直に延出し、ばね長軸に対して外周の４分の１よりも広く、好ましくは５０％から９０％にわたって、さらに好ましくは５５％から８５％にわたって広がる、平らな接触面がもたらされるように研磨される。

本発明による定量ポンプ装置の全体断面図。 この定量ポンプ装置において、ばね蓄圧器として用いられる圧縮ばねの概略図。

以下、本発明を、添付の図面を用いて例示的に説明する。

本発明による定量ポンプ装置は、公知の方法で、後で詳述する駆動機構を内部に配置した駆動ハウジング２を備えており、駆動ハウジング２の片側にはポンプヘッド４が配設されている。ポンプヘッド４には定量室６が設けられており、その一側面は、ディスプレーサとして機能する膜８によって画成される。膜８は、連接棒１０を介して駆動、すなわち運動軸Ｘに沿って直線的に往復運動される。このために、電動の駆動モータ１２が備えられていて、これは例えばステッピングモータとして形成されてもよい。回転する駆動モータ１２は、歯車機構１４及び偏心器１６を介して、連接棒１０を所望の直線的な振動方向に動かす。連接棒の前端部、すなわち連接棒の膜８に対向する端部と、駆動ハウジングに連結された軸受１８との間には、ばね蓄圧器として、圧縮ばね２０が配置される。圧縮ばね２０はコイルばねとして形成されており、膜８とは逆側の端部では軸受１８の接触面に支持されるとともに、その反対側の端部では連接棒１０と連結された接触板２２に支持される。これにより、圧縮ばね２０は、吸気ストロークにおいて、すなわち連接棒１０が引っ張られて定量室６から離れるときには圧縮され、それに続く圧縮ストロークにおいて、連接棒１０が定量室６に向かって動き、定量室６内で膜８が押されるときには、弛緩されるように配置される。こうして、圧縮ばね２０は、吸気ストロークでエネルギーを吸収し、その後そのエネルギーを、圧縮ストロークにおいて、追加的なポンプエネルギーとして連接棒１０を介して膜８に放出する。

圧縮ばね２０の形態を、図２を参照してより詳細に説明する。図２には、弛緩状態の圧縮ばね２０が拡大されて示されている。両軸端２４において、ばね線の端部２６が、軸方向Ｘに、継合する巻き線２８を超えて突出するように形成されているのが見て取れる。換言すると、ばね端、すなわちばね線の両端部２６は、最後の巻き線２８に着設されていない。より正確に言えば、ばね線の両端部２６は、ばねの軸端の特段のさらなる変形を行うことなく、本質的に単にばね線の長さが短くされている。巻き線２８の、ばね線の端部２６に隣接する部分３０のみが、長軸Ｘに垂直に延出する平らな接触面がもたらされるように、加工すなわち研磨される。もっとも、この部分３０は長軸Ｘに対し外周全域にわたって延出するのではなく、外周の５０％から９０％の外周部分にわたってのみ、好ましくは２００°から３００°の角度領域にわたってのみ延出する。

さらに、ばね線の両端部２６は、同一の外周範囲において、長軸Ｘに対して同一の角度に、換言すれば、一直線上すなわち長軸Ｘに平行な１本の想像軸上に位置する。両端部２６のこの位置取り、及び継合する巻き線２８からの両端部２６の距離３２によって、圧縮ばね２０を図１に示す定量ポンプ装置に取り付けるにあたり、圧縮ばね２０の圧縮の際に、連接棒の側方への変位及びそれによる膜の横向き荷重を引き起こすであろう、望ましくない横力すなわちせん断力が発生しないようにすることができる。

２ 駆動ハウジング
４ ポンプヘッド
６ 定量室
８ 膜
１０ 連接棒
１２ 駆動モータ
１４ 歯車機構
１６ 偏心器
１８ 軸受
２０ 圧縮ばね
２２ 接触板
２４ 軸端
２６ ばね線の端部
２８ 最後の巻き線
３０ 部分
３２ 間隔
Ｘ 運動軸、ばね長軸

Claims (7)

1. 定量室（６）と、連接棒（１０）を介して直線的に移動可能なディスプレーサ（８）とを有し、圧縮ばね（２０）として形成され、前記連接棒（１０）に一運動方向で力を印加するコイルばね（２０）を備えた定量ポンプ装置であって、
   前記コイルばね（２０）は、弛緩状態のとき、少なくとも一方の軸端（２４）において、ばね線の端部（２６）が、継合する巻き線（２８）に対して軸方向に突出するよう形成されていることを特徴とする、定量ポンプ装置。
2. 前記コイルばね（２０）は、弛緩状態のとき、互いに反対の両軸端（２４）において、前記ばね線の前記端部（２６）が、継合する巻き線（２８）に対して軸方向に突出するよう形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の定量ポンプ装置。
3. 前記ばね線の両端部（２６）は、前記コイルばね（２０）の両軸端（２４）において、前記コイルばね（２０）の長軸（Ｘ）に対して同一の角度位置に位置していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の定量ポンプ装置。
4. 前記コイルばね（２０）は、少なくとも一方の軸端（２４）において、前記ばね線の切断のみによって作られる端部構成を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の定量ポンプ装置。
5. 前記コイルばね（２０）は、少なくとも一方の軸端（２４）において、前記軸端に当接する研磨された接触面を有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の定量ポンプ装置。
6. 前記研磨された接触面は、前記コイルばね（２０）の弛緩状態において、前記コイルばね（２０）の長軸に垂直に延出することを特徴とする、請求項５に記載の定量ポンプ装置。
7. 前記研磨された接触面は、前記コイルばね（２０）の長軸に対して、外周の２００°乃至３００°の角度領域にわたって延出することを特徴とする、請求項５又は６に記載の定量ポンプ装置。