JP2014500439A - アキシャルディスクおよびアキシャルディスクを有するギヤポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、液圧式車両ブレーキ装置のための内接型ギヤポンプ（１）に関する。
本発明の提案によれば、側方をシールするために、外側が圧力負荷されることによって内接型ギヤポンプ（１）の歯車（２，４）に押しつけられるアキシャルディスク（１７）が設けられており、該アキシャルディスク（１７）の内側に複数の溝（２３）が設けられており、これらの溝（２３）を通して、歯車（２，４）は回転駆動時にブレーキ液を搬送し、このブレーキ液が、潤滑のためにアキシャルディスク（１７）と内接型ギヤポンプ（１）の歯車（２，４）との間に達するようになっている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、請求項１の前文の特徴を有するギヤポンプ特に内接型ギヤポンプのためのアキシャルディスク、およびこのようなアキシャルディスクを有する、請求項９の前文の特徴を有するギヤポンプに関する。

本発明は、以下に、ギヤポンプにおいて基本的に一般的である内接型ギヤポンプを用いて説明されるが、外接型ギヤポンプにも応用することができる。内接型ギヤポンプは、外歯列を備えた歯車（以下では分かりやすくするためにピニオンと称呼される）と、内歯列を備えたいわゆるリングギヤとを有しており、この場合、ピニオンはリングギヤ内に偏心的に配置されていて、２つの歯車つまりピニオンとリングギヤとが一方の周方向区分内において互いに噛み合うようになっている。他方の周方向区分には、２つの歯車間に鎌形のフリースペースが形成されていて、このフリースペースは、内側がピニオンによって仕切られていて、外側がリングギヤによって仕切られている。フリースペースは、ポンプスペースまたは押し退け室とも称呼される。２つの歯車が回転駆動されることによって、つまり、通常はピニオンがポンプ軸に相対回動不能に固定されていて、ポンプ軸が回転駆動され、ピニオンを介してリングギヤも回転駆動することによって、流体は吸入領域から、歯車の回転方向で見て吸入領域の後ろに位置する、ポンプスペースの吐出領域に圧送される。吸入領域内にポンプ入口が開口していて、吐出領域からポンプ出口が導出している。
側方つまり歯車の端面側では側壁がポンプスペースを仕切っている。側壁は、端壁、蓋等とも称呼される。このような内接型ギヤポンプの１例は、特許文献１に開示されている。歯車の端面側においてポンプスペースをシールするために、公知の内接型ギヤポンプはアキシャルディスクと称呼されたディスクを有しており、このディスクは回動不能であって、このディスクの、歯車に面した内側が歯車に当接している。アキシャルディスクの外側に圧力域が設けられており、この圧力域は、内接型ギヤポンプの吐出領域からの流体によって負荷される。圧力域は、フラットな凹部であって、この凹部は、ポンプスペースの略全体またはポンプスペースの一部に亘って鎌形に延在している。圧力域は、アキシャルディスクの外側、および／または内接型ギヤポンプの側壁の、アキシャルディスクに面した内側に形成されていてよい。アキシャルディスクは回動不能に保持されている。ポンプスペースをシールするために、圧送された流体の圧力が、アキシャルディスクを内接型ギヤポンプの歯車の端面側に押しつけるようになっている。この場合、気密なシールが得られるのではなく、僅かな漏れおよび良好な潤滑と、回転する歯車と定置のアキシャルディスクとの間の僅かな摩擦との良好な妥協、並びに低い摩擦が得られる。

内接型ギヤポンプの歯車の端面側と、内接型ギヤポンプに当接しかつ外側から圧力負荷されるアキシャルディスクとの間の潤滑は、アキシャルディスクと歯車の端面側との間で歯車によって圧送される、歯車の端面側に付着する流体による流体力学的な潤滑のように行われる。

ドイツ連邦共和国特許公告第１９６１３８３３号明細書

本発明の目的は、アキシャルディスクとギヤポンプの歯車との間の潤滑を改善することである。

請求項１の特徴を有する本発明によるアキシャルディスクは、その内側に表面構造部を有しており、この表面構造部は、ギヤポンプの駆動時に回転する歯車と協働して、ギヤポンプにより圧送される流体が、歯車の端面と、歯車に当接するアキシャルディスクとの間に達するように、配慮する。アキシャルディスクの内側は、歯車の端面側に当接する、ギヤポンプの歯車に面した側である。本発明は、単数または複数の固定されたアキシャルディスクとギヤポンプの歯車との間の潤滑を改善し、摩擦および摩耗は減少される。従属請求項には、請求項１に記載した本発明の好適な実施態様および変化実施例が記載されている。

請求項２によれば、アキシャルディスクの内側に、少なくとも１つ好適には複数の溝が表面構造部として設けられている。好適には、少なくとも１つの溝は周方向に延在していて、追加的に半径方向の構成要素を有しており、したがって、ギヤポンプの歯車の回転によって、流体は溝を通って圧送され、これらの溝が流体を外方または内方へ変向させるので、流体は歯車とアキシャルディスクとの間に達し、歯車の端面側の、実質的に半径方向高さ全体を濡らすようになっている。

請求項３によれば、少なくとも１つの溝が、ギヤポンプのポンプスペースからアキシャルディスクとギヤポンプの一方の歯車との間に通じている。好適には、少なくとも１つの第２の溝が、ポンプスペースから、アキシャルディスクとギヤポンプの他方の歯車との間に通じている。ギヤポンプの各歯車のための複数の溝が設けられていてよい。

本発明の実施態様によれば、アキシャルディスクの内側に粗い表面が設けられている。この粗い表面は、レーザ加工、浸食、ホーニング、研削、ブラスト例えば鋼ブラストまたは球ブラスト（ショットピーニング）、冷間圧造等による表面加工法によって製造可能である。このような加工法は挙げればきりがない。粗い表面のその他の本発明による可能性は、表面コーティング、例えばアキシャルディスクの内側に化学的に析出された、特殊な電流プロフィール（Ｓｔｒｏｍｐｒｏｆｉｌ）によって例えば球状の粗い表面構造部を与えられた金属被覆である。別の可能性は、いわゆるＤＬＣ薄膜（Ｄｉａｍｏｎｄ ｌｉｋｅ Ｃｏａｔｉｎｇ；ダイヤモンド状薄膜）、つまり良好な乾燥潤滑特性を有する非晶質の炭素を備えた薄膜である。これについても挙げればきりがない。アキシャルディスクの内側の粗い表面は、上記溝と比較可能であり、ギヤポンプの回転する歯車によって歯車の端面側とアキシャルディスクの内側との間における流体の搬送、および歯車の端面側を介して流体の分配が得られるかまたは改善されるように作用し、かつ／または粗い表面は、アキシャルディスクの内側と歯車の端面側との間に潤滑膜を得るために、アキシャルディスクの内側の流体の付着に用いることができる。アキシャルディスクの内側と歯車の端面側との間の潤滑膜は、特に停止状態からギヤポンプを始動させる際の乾燥摩擦または混合摩擦に抗する作用を有している。

粗い表面はアキシャルディスクの内側の面全体に必要とされているものではなく、アキシャルディスクがギヤポンプの歯車の端面側に当接する領域に粗い表面を設ければ十分である。これは請求項７に記載されている。

請求項８によれば、アキシャルディスクが、該アキシャルディスクの外側に圧力域を有している。

請求項９によれば、ギヤポンプの歯車の端面側に前記形式のアキシャルディスクを備えたギヤポンプにおいて、好適には、ギヤポンプが、歯車の両側においてアキシャルディスクを有している。請求項１０は、１つまたは好適な２つの前記のようなアキシャルディスクを備えた内接型ギヤポンプに関するものである。

本発明によるギヤポンプは、特に、液圧式の、スキッドコントロールされたブレーキ装置および／または動力ブレーキ装置のための液圧ポンプとして設けられている。このような液圧ポンプは、必ずしも適切ではないが、しばしばリターンポンプと称呼される。本発明によるギヤポンプのその他の使用法によれば、内燃機関のためのコモンレール式燃料噴射装置に特にフィードポンプとして使用される。

以下に本発明による解決策の実施例を添付の概略図を用いて詳しく説明する。

本発明による内接型ギヤポンプの、ハウジングなしの端面図である。 図１に示した内接型ギヤポンプのII−II線に沿った断面図である。 図１および図２に示した本発明による内接型ギヤポンプのアキシャルディスクの内側を示す図である。 図１および図２に示した本発明による内接型ギヤポンプのアキシャルディスクの変化実施形態の、図３に対応する図である。

図１および図２に示した、本発明による内接型ギヤポンプ１は、以下ではピニオン２と称呼される外歯列を備えた歯車を有しており、このピニオン２はポンプ軸３に相対回動不能に結合されている。ピニオン２は、内歯列を備えたリングギヤ４内に配置されており、このリングギヤ４は軸受リング５内に回転可能に滑り軸受けされている。共通して歯車２，４とも称呼されているピニオン２とリングギヤ４とは、同じ幅を有していて、互いに平行にずらして配置された回転軸線を有しており、したがってピニオン２とリングギヤ４とは、周方向区分において互いに噛み合っている。ピニオン２は、ポンプ軸３の回転駆動によって回転駆動され、ピニオン２自体はリングギヤ４を軸受リング５内において回転駆動する。２つの歯車２，４が互いに噛み合う周方向区分の外において、２つの歯車２，４は、周方向に延在する鎌状のポンプスペース６を画成している。

ポンプスペース６の一方の端部の近傍において、一方側からポンプスペース６内に入口孔７が開口しており、この入口孔７は、ポンプスペース６の吸入領域８を規定している。入口孔７から周方向にずらして、円弧状のスリット９がポンプスペース６内に開口しており、このスリット９は、鎌状のポンプスペース６の他方の端部の近傍まで延在している。スリット９は、ポンプ出口の一部であって、ポンプスペース６の吐出領域１０を規定している。

以下では鎌形部材１１とも称呼される鎌状の部材は、ポンプスペース６内でピニオン２とリングギヤ４との間に配置されていて、吸入領域８を吐出領域１０から分離している。図示の実施例では、鎌形部材１１は２分割されていて、鎌状の外側部分１２と鎌状の内側部分１３とを有しており、鎌状の外側部分１２の外側にリングギヤ４の歯列の歯先が当接して、内接型ギヤポンプ１の作動中に、外側部分１２の外側に沿って滑動し、また鎌状の内側部分１３の内側にピニオン２の歯列の歯先が当接して、内接型ギヤポンプ１の作動中に内側部分１３の内側に沿って滑動する。鎌形部材１１の外側部分１２と内側部分１３とは、吸入領域側の端部においてヒンジ結合されていて、外側部分１２と内側部分１３との間に配置されたねじりばね１４が外側部分１２を外方へ押圧し、内側部分１３を歯車２，４の歯列の歯先に向かって内方へ押圧している。さらに、鎌形部分１１の外側部分１２と内側部分１３との間の中間スペース１５は吐出領域１０に向かって開放しているので、外側部分１２と内側部分１３とは圧力により負荷されて互いに離れる方向に、しかも歯車２，３の歯列の歯先に向かって押しつけられ、それによって歯車２，４の歯列の歯先において良好なシール作用が得られる。外側部分１２と内側部分１３とは、吸入領域側の端部において、ピン１６に支えられており、このピン１６は、ポンプスペース６を横切って、つまり歯車２，４に対して軸平行に貫通している。ピニオン２およびリングギヤ４の中間スペース内に流体体積が閉じ込められており、この流体体積は、歯車２，４が矢印Ｐ方向で回転駆動される際に吸入領域８から吐出領域１０へ圧送される。

歯車２，４の端面側に、図示の実施例ではアキシャルディスク１７として構成されたプレート状の部材が当接しており、このアキシャルディスク１７はポンプスペース６の側方を仕切っている。図３は、２つのアキシャルディスク１７のうちの一方の内側を示しており、この場合、内側とは、歯車２，４の端面側に当接する、歯車２，４に面した側の面のことである。アキシャルディスク１７は、ポンプ軸３の周囲を巡って延在する、半円面よりも大きい円セグメントの形状を有している。アキシャルディスク１７の曲率半径は、リングギヤ４の曲率半径よりもやや小さいが、もちろんアキシャルディスク１７は、リングギヤ４の歯の間の歯間スペースを、歯底を越えるまで外側に向かってカバーする程度に大きい。弓の弦の方向に延在する縁部１８の一端部において、アキシャルディスク１７は傾斜段部１９の形をした切欠を有している。

アキシャルディスク１７は、弓の弦の方向に延在する縁部１８の近傍において、ポンプ軸３を貫通させるための孔２０と、ピン１６を貫通させるための孔２１とを有している。アキシャルディスク１７は、ポンプスペース６の吐出領域１０を完全にカバーしており、弦の方向に延在する、アキシャルディスク１７の縁部１８は、ポンプスペース６の吸入領域８内に位置している。図１ではアキシャルディスク１７の周方向縁部が歯車２，４によって覆われているので、アキシャルディスク１７の周方向縁部は破線で示されている。

アキシャルディスク１７は、歯車２，４とは反対側の外側においてそれぞれ１つの圧力域２２を有している。この圧力域２２は図３では破線で示されている。圧力域２２は、アキシャルディスク１７の外側に設けられた鎌形のフラットな凹部であり、このフラットな凹部は、ポンプスペース６の吐出領域１０および鎌型部材１１の一部に亘って延在している。圧力域２２は、アキシャルディスク１７を貫通しかつ圧力域２２内に位置している円弧状のスリット９を通じて吐出領域１０と連通しており、したがって、アキシャルディスク１７は、その外側が圧力により負荷されていて、歯車２，４の端面側に押しつけられ、この端面側において良好なシールが得られるようになっている。

アキシャルディスク１７の内側には複数の溝２３が設けられており、これらの溝２３は、弧状（必ずしも円弧状でなくてもよい）であり周方向に延在していて、半径方向の構成要素を有している。これらの溝２３は、リングギヤ４の範囲内およびピニオン２の範囲内に位置している。これらの溝２３は、歯車２，４の歯の間の中間スペース若しくはポンプスペース６から、歯車２，４とアキシャルディスク１７との間に通じるように、構成されている。回転駆動時に歯車２，４は、溝２３を通して歯車２，４の端面側とアキシャルディスク１７との間で流体の流れを生ぜしめ、これによって、外側からの圧力負荷によって歯車２，４に押しつけられる相対回動不能なアキシャルディスク１７と歯車２，４との間において良好な潤滑が得られる。

内接型ギヤポンプ１は、円板状のハウジングカバー２５によって閉鎖されているポンプハウジング２４の円柱形の座ぐり穴内に収容されている。リングギヤ４の軸受リング５は、ポンプハウジング４の前記座ぐり穴内に押し込まれていて、一方のアキシャルディスク１７は、ポンプハウジング２４の前記座ぐり穴の底部２６に当接している。他方のアキシャルディスク１７は、ハウジングカバー２５に当接しており、アキシャルディスク１７の、図２には示されていない圧力域２２は、アキシャルディスク１７とポンプハウジング２４若しくはハウジングカバー２５の前記座ぐり穴の底部２６との間に位置している。内接型ギヤポンプ１は、図示していない液圧式の車両ブレーキ装置においてブレーキ液を圧送するために設けられており、ポンプハウジング２４はいわゆる液圧ブロックの一部であってよく、この液圧ブロック内に図示していない液圧式の複数の構成要素、例えば車両ブレーキ装置のスキッドコントロールの電磁弁が収容されていて、液圧式に互いに接続されている。ポンプ軸３は、ポンプハウジング２４内およびハウジングカバー２５内で軸受ブシュ２７で以って滑り軸受けされている。

図４は、内接型ギヤポンプ１のアキシャルディスク１７の変化実施形態を示す。複数の溝２３の代わりに、内接型ギヤポンプ１の歯車２，４に面し、かつ歯車２，４の端面側に当接する、図４に示すアキシャルディスク１７の内側が粗い表面２８を有している。図示の実施例において、粗い表面２８は、ポンプ軸３を貫通させるための孔２０を包囲する円環状の領域、および円セグメント状のアキシャルディスク１７の外周部の円弧状の領域に限定されている。言い換えれば、粗い表面２８は、内接型ギヤポンプ１の歯車２，４の領域内に位置している。粗い表面２８は、アキシャルディスク１７と、これらのアキシャルディスク１７が端面側に当接する、内接型ギヤポンプ１の歯車２，４との間の潤滑を改善する。このような潤滑作用は、内接型ギヤポンプ１によって圧送される流体が粗い表面２８に付着することに起因すると推測される。またこのような潤滑作用は、粗い表面２８がアキシャルディスク１７の内側に複数の通路を形成し、これらの通路を通して、内接型ギヤポンプ１の歯車２，４が回転駆動時に内接型ギヤポンプ１によって圧送された流体を搬送し、それによって流体がアキシャルディスク１７と歯車２，４の端面との間に達することにも基づいている。

粗い表面２８は、レーザ加工、浸食、冷間圧造、ホーニング、研削、球ブラスト若しくはショットピーニング（Ｋｕｇｅｌｓｔｒａｈｌｅｎ）等による表面加工法によって製造可能である。また粗い表面２８は、コーティング、例えば金属の電気化学的な析出によっても得られる。この場合、析出のために、粗い表面２８を生ぜしめる特殊な電流プロフィール（Ｓｔｒｏｍｐｒｏｆｉｌ）が選択される。例えば、電流プロフィールは、金属の析出時に、アキシャルディスク１７の内側に球状の被覆部、つまり同一または異なる大きさで均一または不均一な、表面に亘って分配配置された微視的な複数の球の形の析出を生ぜしめる。別の可能性は、いわゆるＤＬＣ薄膜（Ｄｉａｍｏｎｄ ｌｉｋｅ Ｃｏａｔｉｎｇ）、つまりアキシャルディスク１７の内側を非晶質の炭素によりコーティングすることである。炭素は、良好な乾燥潤滑特性を有している。しかも炭素は、多孔性であり、内接型ギヤポンプ１によって圧送された潤滑材としての流体を蓄えている。

また、図４に示したアキシャルディスク１７は、図３に示したアキシャルディスク１７と同様に構成されている。繰り返しを避けるために、図４の説明のために補足的に図３の実施例が参照され、同じ部材は図４において図３と同じ符号が付けられている。

１ 内接型ギヤポンプ
２ ピニオン（歯車）
３ ポンプ軸
４ リングギヤ（歯車）
５ 軸受リング
６ ポンプスペース
７ 入口孔
８ 吸入領域
９ スリット
１０ 吐出領域
１１ 鎌形部材
１２ 外側部分
１３ 内側部分
１４ ねじりばね
１５ 中間スペース
１６ ピン
１７ アキシャルディスク
１８ 縁部
１９ 傾斜段部
２２ 圧力域
２３ 溝
２４ ポンプハウジング
２５ ハウジングカバー
２６ 座ぐり穴の底部
２８ 粗い表面

Claims (10)

1. ギヤポンプ（１）のためのアキシャルディスクにおいて、前記アキシャルディスク（１７）が、前記ギヤポンプ（１）の歯車（２，４）に面した内側に表面構造部を有しており、該表面構造部が、前記ギヤポンプ（１）によって圧送された流体を前記歯車（２，４）と前記アキシャルディスク（１７）との間に導くことを特徴とする、ギヤポンプ（１）のためのアキシャルディスク。
2. 前記アキシャルディスク（１７）が少なくとも１つの溝（２３）を有していることを特徴とする、請求項１記載のアキシャルディスク。
3. 少なくとも１つの前記溝（２３）が、前記ギヤポンプ（１）のポンプスペース（６）から前記アキシャルディスク（１７）と前記ギヤポンプ（１）の前記歯車（２，４）との間に通じていることを特徴とする、請求項２記載のアキシャルディスク。
4. 前記アキシャルディスク（１７）の内側が、粗い表面（２８）を有していることを特徴とする、請求項１記載のアキシャルディスク。
5. 前記アキシャルディスク（１７）の内側が、ブラストされた表面を有していることを特徴とする、請求項４記載のアキシャルディスク。
6. 前記アキシャルディスク（１７）の内側が、粗い表面コーティングを有していることを特徴とする、請求項４記載のアキシャルディスク。
7. 前記アキシャルディスク（１７）の内側が、前記ギヤポンプ（１）の少なくとも１つの歯車（２，４）に当接する領域に、前記粗い表面（２８）を有していることを特徴とする、請求項４記載のアキシャルディスク。
8. 前記アキシャルディスク（１７）が、該アキシャルディスク（１７）の外側に圧力域（２２）を有していることを特徴とする、請求項１記載のアキシャルディスク。
9. ギヤポンプであって、互いに噛み合う２つの歯車（２，４）と、これらの歯車（２，４）の一方側に設けられたアキシャルディスク（１７）とを有しており、該アキシャルディスク（１７）は、前記歯車（２，４）とは反対側の外側が圧力により負荷されていて、それによって前記歯車（２，４）に押しつけられるようになっている形式のものにおいて、
   前記アキシャルディスク（１７）が、前記歯車（２，４）に面した内側に表面構造部を有しており、該表面構造部が、前記ギヤポンプ（１）によって圧送された流体を前記歯車（２，４）と前記アキシャルディスク（１７）との間に導くことを特徴とする、ギヤポンプ。
10. 前記ギヤポンプ（１）が内接型ギヤポンプであることを特徴とする、請求項９記載のギヤポンプ。

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