JP2015161307A - スクリュー・スピンドル・ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】スピンドルのウォブル運動が起こらないスクリュー・スピンドル・ポンプを提供すること。【解決手段】本発明によれば、互いに内部で係合するプロファイル・アセンブリを有する駆動スピンドル７及び少なくとも１つの作動スピンドル８が受け入れられるハウジング６を有し、駆動スピンドル７の自由端及び作動スピンドル８の端部部分が、ハウジング６内に配置されたプレート１２、２１上で支持され、プレート１２、２１が２つの面１３、１４、２２、２３を有し、それらの面が互いに対して反対方向に傾けられてＶ字形を形成し、スピンドル７、８の１つがそれらの面上でそれぞれ支持される、スクリュー・スピンドル・ポンプ５が提供される。【選択図】図５

Description

本発明は、駆動スピンドル（ｄｒｉｖｅ ｓｐｉｎｄｌｅ）及び少なくとも１つの作動スピンドル（ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｐｉｎｄｌｅ）が受け入れられるハウジングを有するスクリュー・スピンドル・ポンプであって、駆動スピンドル及び少なくとも１つの作動スピンドルが、互いに内部で係合するプロファイル・アセンブリを有し、駆動スピンドルの自由端及び作動スピンドルの端部部分が、ハウジング内で横断方向に配置されたプレート上で支持される、スクリュー・スピンドル・ポンプに関する。

この種のスクリュー・スピンドル・ポンプは、例えば燃料ポンプとして使用される。独国特許出願公開第４１２３３８４号明細書は、電気モータが中に配置されたハウジングを有する燃料送達ユニットを開示している。電気モータの軸体は回転固定された形で駆動スピンドルに接続されているが、モータから駆動スピンドルへの力の伝達は、連結要素によって導入することもできる（独国特許出願公開第４３０８７５５号明細書参照）。モータ又は駆動スピンドルが回転した結果、作動スピンドルが回転する。送達プロファイルとも呼ばれるプロファイル・アセンブリが駆動スピンドル及び（１又は複数の）作動スピンドル上に設けられる結果として、ハウジング容積チャンバ（ｈｏｕｓｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｈａｍｂｅｒ）と共に形成され、送達される流体は、そのチャンバを通して吸込側から圧力側へと軸線方向に送達される。独国特許出願公開第４１２３３８４号明細書によって知られているスクリュー・スピンドル・ポンプでは、駆動スピンドルの自由端及び作動スピンドルの端部部分が、この文献では支承面と呼ばれるプレート上で軸線方向に支持される。送達された流体は、両側で支承面を通して流れる。

この燃料ポンプは数十年前から有利であることが見出されているが、特定の条件下では構成要素の許容差及び圧力関係に応じて、スピンドルの望ましくない動きが起こり得ることが見出されている。この動きは不確定又は不規則であるが、主としてスピンドルの交差を伴う。この交差により、少なくとも２つのスピンドルの長手方向軸線が正確に平行な形で配置されず、その代わりに互いに角度を形成する。したがって、少なくとも２つのスピンドルの長手方向軸線はまた、両方の長手方向軸線が理想的に位置する概念上の平面に対して変位又は交差して、一方のスピンドルが概念上の平面の一方の側から、他方のスピンドルが概念上の平面の反対の側から突出する可能性がある。観察されることがあるこのスピンドルの動きは不利な影響に結び付く。一方で、主にスクリュー・スピンドル・ポンプの吸込側でプロファイル・ギャップが増大し、それによってポンプの漏れが増加する。これは特に上昇した中温で生じ、そのことが熱送達挙動の障害に結び付く。他方で、プロファイル・ギャップの増大は効率の低下にも結び付く。それに加えて、スピンドルの不確定な動きは、やはり望ましくない吸入脈動の増加を引き起こす。２つ以上のスピンドル間で形成されるローリング・ラインは、摩擦作用によって負の影響を受け、それにより、電気モータによって加えられるべき駆動トルクが増加する。更に、スピンドルの望ましくないウォブル運動も磨耗の増加に結び付く。

図１は、従来のスクリュー・スピンドル・ポンプのプレート１を示す。プレート１は、フェザー・キー（滑りキー）の形態であり、平面の上側部２を有する。２つの矢印３、４は、駆動スピンドル及び作動スピンドルの長手方向軸線を象徴的に表している。図１では、２つのスピンドルが上側部２でウォブル運動を行っていることが分かり、つまり、スピンドルの端部が「移動」し、それによって、図２及び３で特に良く分かる傾斜位置がもたらされている。図２では、スクリュー・スピンドル・ポンプの吸込側における平行な開始位置から始まるスピンドルが、プレート１の上側部２において離れていっていることが分かる。図３は、図２を９０°回転させた図であり、スピンドルはまた、平行なスピンドルの軸線が理想的に位置する概念上の平面であって、スピンドル４がこの概念上の平面の前方に位置し、他方のスピンドル３がこの概念上の平面の後方に位置する平面に対して、不均一な形で移動していることが分かる。

独国特許出願公開第４１２３３８４号明細書 独国特許出願公開第４３０８７５５号明細書

したがって、本発明の１つの目的は、スピンドルのウォブル運動が起こらないスクリュー・スピンドル・ポンプを提供することである。

この目的を達成するために、導入部で言及したタイプのスクリュー・スピンドル・ポンプにおいて、互いに対して反対方向に傾けられ、Ｖ字形を形成し、スピンドルの１つがそれぞれ支持される２つの面を有するようにして、本発明にしたがってプレートが提供される。

本発明にしたがって提供される平面の傾斜は、スピンドルの交差を妨げる。その結果、スピンドルの非常に正確に平行な配向が担保され、それによって、記載した問題が回避される。傾斜面によって、少なくとも２つのスピンドルの端部部分が常に、他方に対して向けられる力を受けることになり、それによって従来のスクリュー・スピンドル・ポンプで起こるウォブル運動を防いでいる。したがってスピンドルの端部部分では、少なくとも小さい力が横断方向に作用し、それによってスピンドルが理想の位置で保定される。

本発明によるスクリュー・スピンドル・ポンプでは、スクリュー・スピンドル・ポンプの動作中はスピンドルが互いに平行に配置されるように、面の傾斜を選択することが特に好ましい。この平行な位置決めの結果として、スピンドル間に最適なローリング・ラインが生じ、それによって必要な駆動トルクが低減される。

本発明の特に有利な実施例は、傾斜面とプレートとの間の傾斜角を２°〜３０°にしており、２°〜１２°の範囲が好ましい。上述したように、スピンドルが、スピンドルを互いに対して押圧するか又は移動させる力成分を受けるような形で、面が互いに対して傾けられる。互いに対して反対方向で傾けられた２つの面を有するプレートを横から見た場合、Ｖ字形を有する。

本発明によれば、傾けられた面の両方が同じ傾斜角を有することが特に好ましい。傾斜角は、この例では、動作中のスピンドルが互いに平行に、且つプレートに対して垂直に位置決めされるように、送達される媒体と、圧力、回転速度、及び粘度などの他のパラメータとを考慮に入れて決定される。

それにより、本発明によるスクリュー・スピンドル・ポンプに対する一連の有益な作用全体が生じる。駆動スピンドル及び作動スピンドルの最適な配向は、漏れの低減に結び付く。従来のスクリュー・スピンドル・ポンプに比べて効率が向上する。更に、望ましくない吸入脈動が減少する。別の有益な作用は、ポンプの熱送達挙動が改善されることである。

本発明によるスクリュー・スピンドル・ポンプでは、両方の傾斜面が同じ傾斜角を有することが好ましい。

第１の傾斜面がプレートの縦方向側部（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｉｄｅ）に対して傾けられ、第２の傾斜面がプレートの反対の縦方向側部に対して傾けられることが、特に極めて有利であることが見出されている。したがって、各面は二回傾けられ、一方で、２つの面は互いに対して反対方向に傾けられてＶ字形が生じ、それに加えて、各面はプレートの縦方向側部に関して傾けられ、２つの面は反対方向に傾けられる。これは、スピンドルがプレートの上側部上で移動できるので、それらの端部が２つの自由度を有することを考慮しているためである。本発明にしたがって提供されるように、２つの面が二重に傾斜している結果、そうでなければ起こるであろうスピンドルのウォブル運動又は交差を事実上完全に防ぐことができる。

プレートの縦方向側部に対する言及した傾斜は、２°〜３０°であってもよく、好ましくは２°〜１２°である。本発明によるスクリュー・スピンドル・ポンプでは、Ｖ字形を形成する面の傾斜は、縦方向側部に対する２つの面の傾斜と同じ大きさであることが好ましい。しかし、Ｖ字形の傾斜が縦方向側部に対する傾斜とは異なる傾斜角を有する実施例も想到される。

技術的な生産上の理由で、２つの傾斜面の間に溝が設けられてもよい。この溝を設けた結果として、フライス加工方法を用いて各傾斜面を生産することができるため、傾斜面を有するプレートの生産が単純化される。

また、駆動スピンドルの自由端及び／又は作動スピンドルの端部部分がテーパを付された先端を有し、そのテーパ角が傾斜面とプレートとの間の傾斜角よりも小さいことも、本発明の文脈内にある。それにより、スピンドルの端部が常にプレート上で移動できることが担保される。

本発明の文脈では、プレートはフェザー・キーとして構築されてもよい。任意に、標準的なフェザー・キーは、フライス加工方法による傾斜面を有して提供されてもよい。

本発明によるスクリュー・スピンドル・ポンプはまた、駆動スピンドル、及び反対側に配置された２つの作動スピンドルを有するような形で構築されてもよい。かかる構成では、対応する傾斜面が少なくとも２つの作動スピンドルに設けられる。

本発明の他の利点及び詳細について、実施例を参照して、また図面を参照して以下に説明する。図面は概略図である。

従来のスクリュー・スピンドル・ポンプのプレートを示す斜視図である。 図１のプレートの側面図である。 図１に示されるプレートの正面図である。 本発明によるスクリュー・スピンドル・ポンプの横断面図である。 図４に示されるスクリュー・スピンドル・ポンプのプレートを示す図である。 図５に示されるプレートの側面図である。 図５に示されるプレートの正面図である。 本発明によるスクリュー・スピンドル・ポンプ用のプレートを示す別の実施例の図である。 駆動スピンドル及び２つの作動スピンドルを備えた本発明によるスクリュー・スピンドル・ポンプ用のプレートを示す図である。

図４は、駆動スピンドル７及び作動スピンドル８が受け入れられるハウジング６を備える、スクリュー・スピンドル・ポンプ５の重要な構成要素を示している。スピンドルは両方とも、互いと噛合するプロファイル・アセンブリを有する。電気モータ９は駆動スピンドル７を駆動し、２つのスピンドル７、８の反対方向の回転を用いて、流体が、例えば内燃機関の燃料が、吸込ノズル１０を通して引き込まれる。流体は電気モータ９を通って流れ、出口１１を介してハウジング６を出る。

駆動スピンドル７の自由端及び作動スピンドル８の端部部分は、スピンドルに対して横断方向でハウジング６内に配置されるプレート１２上で支持される。プレート１２の両面には、ハウジング６によって区切られた自由空間が設けられ、これらの自由空間を通って流体が流入することができる。

図５はプレート１２の斜視図である。プレート１２は、図１に示されるプレートに対応する形で、フェザー・キーの基本形状を有し、図１のプレートとは対照的に、プレート１２はその上側部に、互いに対して反対方向で傾けられると共にそれぞれの場合においてスピンドルの一方がその上で支持される、２つの面１３、１４を有する。矢印７、８は、作動スピンドル及び駆動スピンドルの長手方向軸線を象徴的に表している。２つの面１３、１４の傾斜は、図６の側面図で最も良く分かるように、（概念上の）線に沿って交差するような形で選択される。２つの面１３、１４は、少なくともわずかなＶ字形を形成するようにして、互いに対して傾けられる。技術的な生産上の理由で、横断方向に延在する溝１５が２つの面１３、１４の間に設けられる。図６で見えている２つの面１３、１４の傾斜は、記載したスピンドルの交差を相殺するので、平行な形で配置されるような理想の位置でスピンドルが保定される。

図７は、図６の図を９０°回転させた図であり、駆動スピンドル７及び作動スピンドル８の軸線がこの面内でも正確に平行であることを、２つの矢印によって象徴的に示している。同時に、駆動スピンドル７及び作動スピンドル８は、例えばプレート１２の下面１６に対応する横断方向に対して正確に垂直に配置される。

図５では、２つの傾斜面１３、１４が更に、プレート１２の縦方向側部に関して反対方向で傾けられていることが分かる。面１３は、図５の図では前方向に傾いており、面１４は対照的に逆方向に傾いている。二回傾けられた、つまり２つの回転軸を中心にして傾けられた面１３、１４の組み合わせにより、スピンドル７、８の交差が起こらないこと、また、所望の理想位置で正確に平行な形で保定されることが担保される。２つのスピンドル７、８の端部部分はそれぞれ、傾斜角よりも小さいテーパ角を有する。

図８は、スクリュー・スピンドル・ポンプ用のプレートの別の実施例を示す。プレート２１は２つの面２２、２３を有し、それらは互いに対して反対方向で傾けられ、Ｖ字形を形成し、それぞれの場合においてスピンドル７、８の一方がその上で支持される。図５〜７に示される実施例とは対照的に、プレート２１は溝を有さない。傾斜面２２、２３は、対称的な形で構築され、プレート２１の中心面から更に外側に位置する隆起位置まで延在し、それによってＶ字形が形成される。面２２、２３は１つの軸線のみに関して傾けられる。技術的な生産上の理由で、図８に示されるプレート２１は他の実施例よりも好ましい。

図９は、別の実施例であり、駆動スピンドル及び２つの案内スピンドル（ｌｅａｄｉｎｇ ｓｐｉｎｄｌｅ）を有するスクリュー・スピンドル・ポンプ用に提供されるプレート１７を示す。２つの案内スピンドルは駆動スピンドルの両側に位置する。プレート１７は２つの面１８、１９を備え、それらは互いに対して反対方向で傾けられ、案内スピンドルがその上で支持される。それらの間には平面２０があり、その上で駆動スピンドルが軸線方向で支持される。２つの作動スピンドルは、傾斜面１８、１９がある結果として、駆動スピンドルの方向付けをし、プレート１２の面１３、１４に類似した方法で、概念上の接続ラインに関して互いに対してやはり反対方向で傾けられる。

１ プレート
２ 上側
３、４ スピンドル
５ スクリュー・スピンドル・ポンプ
６ ハウジング
７ 駆動スピンドル
８ 作動スピンドル
９ 電気モータ
１０ 吸込ノズル
１１ 出口
１２ プレート
１３、１４ 面
１５ 溝
１６ 下面
１７ プレート
１８、１９ 面
２０ 平面
２１ プレート
２２、２３ 面

Claims (10)

1. 駆動スピンドル（７）及び少なくとも１つの作動スピンドル（８）が受け入れられるハウジング（６）を有するスクリュー・スピンドル・ポンプ（５）であって、前記駆動スピンドル（７）及び前記少なくとも１つの作動スピンドル（８）が、互いに内部で係合するプロファイル・アセンブリを有し、前記駆動スピンドル（７）の自由端及び前記作動スピンドル（８）の端部部分が、前記ハウジング（６）内に配置されたプレート（１２、２１）上で支持されるスクリュー・スピンドル・ポンプ（５）において、
   前記プレート（１２、２１）が、互いに対して反対方向に傾けられた、Ｖ字形を形成する２つの面（１３、１４、２２、２３）を有し、前記スピンドル（７、８）の１つが前記面上でそれぞれ支持されることを特徴とする、スクリュー・スピンドル・ポンプ（５）。
2. 前記スクリュー・スピンドル・ポンプ（５）の動作中に前記スピンドル（７、８）が互いに平行に配置されるように、前記面（１３、１４、２２、２３）の傾斜が選択されることを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー・スピンドル・ポンプ。
3. 前記面（１３、１４、２２、２３）と前記プレート（１２）との間の傾斜角が２°から３０°、好ましくは２°から１２°であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のスクリュー・スピンドル・ポンプ。
4. 両方の面（１３、１４、２２、２３）が同じ傾斜角を有することを特徴とする、請求項３に記載のスクリュー・スピンドル・ポンプ。
5. 前記第１の傾斜面（１３）が前記プレート（１２）の縦方向側部に対して傾けられ、前記第２の傾斜面（１４）が前記プレート（１２）の反対側の縦方向側部に対して傾けられることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載のスクリュー・スピンドル・ポンプ。
6. 前記第１及び第２の面（１３、１４）の横方向の傾斜がそれぞれ２°から３０°、好ましくは２°から１２°であることを特徴とする、請求項５に記載のスクリュー・スピンドル・ポンプ。
7. ２つの傾斜面（１３、１４）が溝によって互いから離間していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載のスクリュー・スピンドル・ポンプ。
8. 前記駆動スピンドル（７）の前記自由端及び／又は前記作動スピンドル（８）の前記端部部分がテーパの付いた先端を有し、そのテーパ角が前記傾斜面（１３、１４、２２、２３）と前記プレート（１２、２１）の間の傾斜角よりも小さいことを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載のスクリュー・スピンドル・ポンプ。
9. 前記プレート（１２、２１）がフェザー・キーとして構築されることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載のスクリュー・スピンドル・ポンプ。
10. 駆動スピンドル、及び反対側に配置された２つの作動スピンドルを有することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載のスクリュー・スピンドル・ポンプ。