JP2017514064A - 吐出量を調整可能なベーンポンプ - Google Patents

Abstract

提案されるのは吐出量を調整可能なベーンポンプ（ＶＰ）であって、前記ベーンポンプは、ポンプハウジング（Ｇ）と、前記ポンプハウジング内に配置されるカムリング（ＫＲ）と、前記ポンプハウジング内で回転可能に支承されるロータ（Ｒ）とを有する。前記ベーンポンプ（ＶＰ）は制御機構（ＲＶ）を有し、前記制御機構は移送される圧力媒体（ＤＭ）を貫流させかつ２つの出口（Ａ１、Ａ２）を有する。前記出口はそれぞれ２つの圧力室（ＤＫ１、ＤＫ２）の一方と結合されて、制御可能な割合の前記圧力媒体（ＤＭ）を前記圧力室に付加する。前記ロータ（Ｒ）に対する前記カムリング（ＫＲ）の偏心量を変更するために、前記２つの圧力室（ＤＫ１、ＤＫ２）は前記カムリング（ＫＲ）の外面に作用する。前記ベーンポンプ（ＶＰ）は、交差する２つの制御通路（ＳＴＫ＊、ＳＴＫ＃）を有し、前記制御通路はそれぞれ、前記出口（Ａ１、Ａ２）の一方を前記２つの圧力室（ＤＫ１、ＤＫ２）の一方と結合して、制御可能な割合の前記圧力媒体（ＤＭ）を前記圧力室に付加する。前記交差する制御通路（ＳＴＫ＊、ＳＴＫ＃）は主に前記ポンプハウジングのカバー（Ｄ’）内に、前記制御通路（ＳＴＫ＊、ＳＴＫ＃）が相互に接触することなく交差するように配置されている。この構造によって前記ベーンポンプ（ＶＰ）は、前記ロータの回転方向変更のため簡単に改造することができる。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載したベーンポンプに関する。本発明は特に、パワーステアリングシステムに用いられるベーンポンプに関する。

しばしば可変容量形ポンプとも称される、吐出量を調整可能なベーンポンプは、通常以下の様に構成されている。ポンプハウジング内に実質的にカムリングもしくはハブ輪郭リングと、回転可能に支承されるロータが配置されている。ロータは半径方向スリットを有し、ベーンは半径方向移動可能に、かつスリットによって強制案内されてこれらのスリット内に配置される。ベーンポンプの運転時に、ベーンはそれらの外端をカムリングの内壁に当接させてカムリングに沿って滑動し、これにより圧力媒体（例えば圧油）の吐出を引き起こす。吐出量の一定したポンプ（定容量形ポンプ）とは異なり、吐出量可変ポンプでは圧油過剰生産の発生を避けることができる。この圧油過剰生産は特に高回転数のとき発生し、定容量形ポンプでは、バイパス循環によって部分的に補償しなければならない。それゆえに定容量形ポンプでは、高回転数範囲のとき、このバイパス循環によって機械的に利用できないエネルギーが浪費される。これは無駄な熱損失もしくはエネルギー損失と同じことである。吐出量を制御するために、特に回転数上昇時に吐出量を減らすために、ロータに対するカムリングの偏心量が変更され、特に低減される。このため従来のベーンポンプは２つの出口を備えた制御機構（例えば制御弁）を有する。これらの出口は、制御通路を介して左側もしくは右側圧力室に、その都度の割合の移送される圧力媒体を付加することができる。圧力室は左側もしくは右側からカムリングの外面に作用し、こうしてロータに対するカムリングの偏心量の所望する変更を引き起こす。

冒頭で指摘した種類のベーンポンプは例えば特許文献１により公知である。このような従来の吐出量を調整可能なベーンポンプ（略して可変容量形ポンプ）の構成を図１〜図３に基づいて具体的に示す。

図１〜図３は公知ポンプの構成を横断面図で示す。図２はポンプの立体図である。公知の可変容量形ポンプＶＰは、ポンプハウジングＧとポンプハウジング内に配置される（ハブ輪郭リングとも称される）カムリングＫＲとを有する。ポンプハウジング内で回転可能に支承されるロータＲは複数の半径方向スリットを備え、ベーンＦは半径方向移動可能に強制案内されてこれらのスリット内に配置され、回転時に圧力媒体ＤＭを吸込側ＰＳＳから吐出側ＰＤＳへと吐出する。吐出量を変更するためにロータＲに対するカムリングＫＲの位置は変更することができ、こうして調整可能な偏心量が生じる。このため、ポンプは２つの圧力室ＤＫ１、ＤＫ２を有し、制御可能な割合の圧力媒体ＤＭが圧力室に付加されることによって、これらの圧力室は左側もしくは右側からカムリングＫＲの外面に作用する。この制御は制御機構を介して達成され、この制御機構は通常、制御弁ＲＶとして形成されている。この制御弁は２つの出口Ａ１、Ａ２を有し、これによって制御通路ＳＴＫ１、ＳＴＫ２を介して、特定割合の圧力媒体を圧力室に供給もしくは排出し、圧力室内の圧力の違いがロータＲに対するカムリングＫＲの移動を引き起こし、所望する偏心量、したがって所望する幾何学的吐出量が生じる。

この構造では、ベーンポンプは１つの回転方向用に設計されており、この事例においてロータＲは反時計回りに回転する（左回転）。ポンプの回転方向を変更したい場合（時計回りの右回転）は、ポンプハウジングは制御機構（制御弁）ＲＶの領域で構造変更されなければならないであろう。これはきわめて多くの手間をとることにつながる。加えて、鏡像反映した制御ジオメトリを有する別のエンドプレートを利用しなければならないであろうし、圧力室を半径方向外側で限定するアウタリングは鏡像反転してポンプハウジングに組み込まねばならないであろう。通常、手間も費用もかかるこれらの措置が実行されるこのことから明らかなように、左回転するポンプ用の構造キットは、右回転するポンプ用の構造キットとは、ポンプハウジングを含む多くの部品において異なっている。

ＤＥ１０２００４０６００８２Ａ１Ｃ１

本発明の課題は、冒頭で指摘した種類のベーンポンプを改良することであり、僅かな技術的手間でロータの回転方向を変更できることを可能とする安価な構造でこの改良を達成することである。

この課題は、請求項１の特徴を有するベーンポンプによって解決される。

それにより提案されるのは吐出量を調整可能なベーンポンプであり、このベーンポンプは、ベーンポンプが、交差する２つの制御通路を有し、これらの制御通路はそれぞれ、制御機構（制御弁）の出口の一方を２つの圧力室の一方と結合し、制御可能な割合の圧力媒体を圧力室に付加することを特徴としている。

このようにして、制御機構の出口（制御通路ポート）と圧力室との間に、交差する２つの結合部（制御通路）が作られ、偏心量の制御は正確に逆に作用し、その結果ベーンポンプは本来一般的にかかる手間なくして逆の回転方向に切り替えることができる。制御通路の交差配置は、以下で「クロスオーバ構造」とも称され、その利点は、特に、ポンプがポンプハウジングの変更なしでも若干数の部材交換のみで回転方向切換用に転換できるという点である。交差する制御通路がポンプハウジングのカバー内に設けられている場合、実質的にカバーとエンドプレートのみ交換しなければならないが、回転子セット（ベーンを備えたロータ）は鏡像反転して組み込む必要があるだけである。

本発明は、交差する制御通路を備えたカバーと、交差しない（互いに平行に延びる）制御通路を備えたカバー（別態様）が設けられた構造キットもしくはモジュールシステムとして実現することができる。所望する回転方向に応じて、ポンプの作製時に、適合したカバーが組み込まれる。異なる回転方向について、エンドプレートとカバーに至るまで、いわばすべてのポンプ部材が同一である。両方のカバー態様に関し、これらのカバー態様はダイカストで作製することができ、これにより同じブランク（鋳造品）を用いることができる。その場合、両方の態様において、ブランクの加工のみをそれぞれ別の仕方で行わねばならない。すなわち実質的に、制御通路用の孔あけは、交差しない態様または交差する態様（「クロスオーバ孔あけ」）のいずれかで行わねばならない。左回転する態様と右回転する態様とで、部品リストもしくは部材リストを比較すると、異なる部品は僅か２個であることが明らかとなる。カバーとエンドプレートは部材の方から異なっている。しかし回転子セットは同一であり、垂線を中心に鏡像的に組み込む必要があるだけである。両方の態様のその他のポンプ部品はすべて同じである。

本発明は、吐出量を調整可能なベーンポンプ用の構造キットも開示している。この構造キットは、構造キットが、交差しない２つの制御通路を備えた第１カバーを有し、制御機構出口の一方を２つの圧力室のうちの一方と、交差しない仕方でそれぞれ結合して、制御可能な割合の圧力媒体をこの圧力室に付加する。また、第１カバーを交換するために、構造キットは、交差する２つの制御通路を備えた第２カバーを有し、出口の一方を２つの圧力室の他方と、交差する仕方でそれぞれ結合することを特徴としている。

本発明はさらに、このような「クロスオーバ構造」を有するベーンポンプを装備したパワーステアリングシステムも含む。このパワーステアリングシステムもしくはポンプは好ましくは商用車の分野で利用される。

本発明の特別有利な諸構成は従属請求項から明らかとなる。

それによれば有利には、２つの制御通路の少なくとも一方はポンプハウジング内またはハウジングのカバー内に、制御通路が相互に接触することなく交差するように配置されている。その際両方の制御通路は、互いに接触するのでなく交差するだけの孔の態様でポンプハウジングまたはカバーの材料内に実現しておくこともできる。好ましくは制御通路がカバー内に実現され、これによりポンプハウジング自体は変更もしくは適合する必要がない。特に、制御機構用組込み領域と、制御機構自体の構造は、両方の態様（右回転または左回転するポンプ）でそのまま維持することができる。

選択的に、または上記詳述と組み合わせて、２つの制御通路の少なくとも一方はポンプハウジング上（外面）に、またはハウジングのカバー上（外面）に、制御通路が相互に接触することなく交差するように配置しておくこともできる。交差する制御通路が十分にハウジングおよび／またはカバーの材料内に実現できるのでなく、ハウジングもしくはカバーに固着される外部管路として実現できることが、状況によっては有利なことがある。この解決は場合によっては一層安価な解決であることがある。

一般にベーンポンプは主に次のように構成されている。２つの出口のうち第１出口は、第２出口よりも、２つの圧力室の第１圧力室に一層近接して配置されており、２つの交差する制御通路は、２つの制御通路の一方が、第１出口を第２圧力室と結合させ、かつ制御通路の他方が第２出口を第１圧力室と結合させるように配置されている。主に、第１出口と第１圧力室はベーンポンプの吐出側に配置され、第２出口と第２圧力室はベーンポンプの吸込側に配置されている。

有利には、交差する２つの制御通路はポンプハウジング内またはハウジングのカバー内の孔によって作られ、必要でない孔開口部は閉鎖要素で、特に栓で閉鎖されている。こうして、単純な直線的孔によって、交差する制御通路をハウジングおよび／またはカバーの材料内に実現することもできる。

好ましくは、ハウジングのカバーは左回転または右回転するロータ用の後側ベーンジオメトリを有し、この後側ベーンジオメトリは右回転もしくは左回転するロータ用の後側ベーンジオメトリに対して鏡像対称に形成されている。

主に、ベーンポンプは左回転または右回転するロータ用の制御ジオメトリを備えたエンドプレートを有し、このエンドプレートが右回転もしくは左回転するロータ用の制御ジオメトリに対して鏡像対称に形成されているように、ベーンポンプはエンドプレートに関して形成されている。

以下、添付図面を参考に１実施例に基づいて本発明を詳しく述べる。

冒頭で既に述べた図１〜図３は従来構造のベーンポンプＶＰを示しており、これらの図は本発明用にも用いることができる。というのも、本発明に係るベーンポンプでは大部分の部材がそのまま維持され、ポンプの回転方向を変更するのに若干の設計措置と改造を行わねばならないだけだからである。

それゆえに以下では本発明と従来構成との差異を説明し、下記の図を示す図４ａと図４ｂも参照するように指示する。

従来構造のベーンポンプＶＰを示す。 従来構造のベーンポンプＶＰを示す。 従来構造のベーンポンプＶＰを示す。 直線的制御通路孔を備えた第１カバーを示す。 交差する制御通路孔を備えた第２カバーを示す。

図１〜図３を前提に本発明に係るベーンポンプＶＰもポンプハウジングＧを有し、ポンプハウジング内でロータＲがカムリングＫＲの内部に配置され、カムリングは、やはり圧力室ＤＫ１、ＤＫ２を介して、所望する吐出量に必要な、ロータＲに対するカムリングＫＲの偏心量が生じるように移動することができる。

左回転するポンプ構成用には図１〜図３に示す構造が適している。ところで本発明に係る構造キットに関連して、図４ａに示すカバーＤが用いられ、このカバーは平行に延びる２つの制御通路ＳＴＫ１、ＳＴＫ２を有し、ここでは、圧力室はなお通例のように、制御機構（図１〜図３の弁ＲＶ）と結合されている。ポンプを右回転式に改造するために、カバーＤは図４ｂに示すカバーＤ’に取り替えられる。このカバーＤ’は当該孔によって実現される、交差する２つの制御通路ＳＴＫ^＊、ＳＴＫ＃を有し、必要でない開口部は栓ＴＮで閉鎖される。つまり制御通路は主に、交差するが直接交わるのではない孔によって実現される。

図１〜図３の概要で図４ｂが示すように、カバーＤ’に制御通路の取替えが生じると、ポンプは直ちに右回転用に整えることができる。カバーＤ’は、このためには、鏡像反映した後側ベーンジオメトリを有しなければならないだけである。さらになお、鏡像反映した制御ジオメトリを有する別のエンドプレートを利用しなければならない。その他では措置を講じる必要がない。特に、ハウジングＧは構造変更する必要がなく、制御弁ＲＶも同様である。

本実施例においてベーンポンプは単行程式に形成されており、このため２つの制御通路を有する。ポンプは多行程（例えばダブル行程）式に形成され、それに応じて多くの制御通路を有することもできる。

本発明はあらゆる種類のベーンポンプ用に作られているが、特に、パワーステアリングの内部に組み込むためのステアリングポンプとして適している。

ＶＰ： 調整可能なカムリングを有するベーンポンプ（可変容量形ポンプ）
Ｇ： ポンプハウジング
Ｒ： ロータ（回転子）
Ｆ： ベーン
ＫＲ： カムリング（ハブ輪郭リング）
Ｄ： ハウジングのカバー
ＰＤＳ： 吐出側（ポンプ吐出側）
ＰＳＳ： 吸込側（ポンプ吸込側）
ＤＫ１： 第１圧力室（調整圧力室）
ＤＫ２： 第２圧力室（調整圧力室）
ＳＴＫ１： 第１制御通路
ＳＴＫ２： 第２制御通路
ＲＶ： 圧力媒体を貫流させる制御機構（制御弁）
Ａ１： 接続された圧力室に至る第１出口
Ａ２： 接続された圧力室に至る第２出口
ＳＴＫ^＊、ＳＴＫ＃： 交差する制御通路

Claims (10)

1. 吐出量を調整可能なベーンポンプ（ＶＰ）であって、
   前記ベーンポンプが、
   ポンプハウジング（Ｇ）と、
   前記ポンプハウジング内に配置されるカムリング（ＫＲ）と、
   半径方向スリットを備えて前記ポンプハウジング内で回転可能に支承されるロータ（Ｒ）と、を有し、
   ベーン（Ｆ）が半径方向移動可能に強制案内されて前記スリット内に配置され、
   圧力媒体（ＤＭ）を前記ベーンポンプによって吐出するために前記ベーンがその外端を前記カムリング（ＫＲ）の内壁に当接させて前記カムリングに沿って滑動し、
   前記ベーンポンプが制御機構（ＲＶ）を有し、
   前記制御機構が前記圧力媒体（ＤＭ）を貫流させ、かつ２つの出口（Ａ１、Ａ２）を有し、
   前記出口がそれぞれ、２つの圧力室（ＤＫ１、ＤＫ２）の一方と結合されて、制御可能な割合の前記圧力媒体（ＤＭ）を前記圧力室に付加し、
   前記ロータ（Ｒ）に対する前記カムリング（ＫＲ）の偏心量を変更するために、前記２つの圧力室（ＤＫ１、ＤＫ２）が前記カムリング（ＫＲ）の外面に作用するベーンポンプにおいて、
   前記ベーンポンプ（ＶＰ）が、交差する２つの制御通路（ＳＴＫ^＊、ＳＴＫ＃）を有し、
   前記制御通路がそれぞれ、前記出口（Ａ１、Ａ２）の一方を前記２つの圧力室（ＤＫ１、ＤＫ２）の一方と結合して、制御可能な割合の前記圧力媒体（ＤＭ）を前記圧力室に付加することを特徴とするベーンポンプ。
2. 請求項１記載のベーンポンプ（ＶＰ）において、
   前記２つの制御通路（ＳＴＫ^＊、ＳＴＫ＃）の少なくとも一方が前記ポンプハウジング（Ｇ）内に、または前記ポンプハウジングのカバー（Ｄ’）内に、前記制御通路（ＳＴＫ^＊、ＳＴＫ＃）が相互に接触することなく交差するように配置されていることを特徴とするベーンポンプ。
3. 請求項１または２記載のベーンポンプにおいて、
   前記２つの制御通路の少なくとも一方が前記ポンプハウジング（Ｇ）上に、または前記ポンプハウジングの前記カバー（Ｄ’）上に、前記制御通路が相互に接触することなく交差するように配置されていることを特徴とするベーンポンプ。
4. 請求項２または３記載のベーンポンプ（ＶＰ）において
   前記２つの出口のうちの第１出口（Ａ１）は、前記２つの出口のうちの第２出口（Ａ２）よりも、前記２つの圧力室のうちの第１圧力室（ＤＫ１）により近接して配置され、
   前記交差する２つの制御通路（ＳＴＫ^＊、ＳＴＫ＃）は、前記２つの制御通路のうちの一方（ＳＴＫ^＊）が、前記第１出口（Ａ１）を前記第２圧力室（ＤＫ２）と結合させるように配置され、かつ、前記制御通路のうちの他方（ＳＴＫ＃）が、前記第２出口（Ａ２）を前記第１圧力室（ＤＫ１）と結合させるように配置されることを特徴とするベーンポンプ。
5. 請求項４記載のベーンポンプ（ＶＰ）において、
   前記第１出口（Ａ１）と前記第１圧力室（ＤＫ１）は前記ベーンポンプ（ＶＰ）の吐出側（ＰＤＳ）に配置され、前記第２出口（Ａ２）と前記第２圧力室（ＤＫ２）は前記ベーンポンプ（ＶＰ）の吸込側（ＰＤＳ）に配置されていることを特徴とするベーンポンプ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載のベーンポンプ（ＶＰ）において、
   前記交差する２つの制御通路（ＳＴＫ^＊、ＳＴＫ＃）は、前記ポンプハウジング（Ｇ）内または前記ポンプハウジングの前記カバー（Ｄ’）内の孔によって作られ、
   必要でない孔開口部は閉鎖要素によって、特に栓（ＴＮ）によって、閉鎖されていることを特徴とするベーンポンプ。
7. 請求項２〜６のいずれか１項記載のベーンポンプ（ＶＰ）において、
   前記ポンプハウジングの前記カバー（Ｄ’）は左回転または右回転するロータ用の後側ベーンジオメトリを有し、
   前記後側ベーンジオメトリは右回転もしくは左回転するロータ用の後側ベーンジオメトリに対して鏡像対称に形成されていることを特徴とするベーンポンプ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項記載のベーンポンプ（ＶＰ）において、
   前記ベーンポンプ（ＶＰ）は左回転または右回転するロータ用の制御ジオメトリを備えたエンドプレートを有し、
   前記エンドプレートは右回転もしくは左回転するロータ用の制御ジオメトリに対して鏡像対称に形成されていることを特徴とするベーンポンプ。
9. 吐出量を調整可能なベーンポンプ（ＶＰ）用の構造キットであって、
   前記ベーンポンプが、
   ポンプハウジング（Ｇ）と、
   前記ポンプハウジング内に配置されるカムリング（ＫＲ）と、
   半径方向スリットを備えて前記ポンプハウジング内で回転可能に支承されるロータ（Ｒ）と、を有し、
   ベーン（Ｆ）が半径方向移動可能に強制案内されて前記スリット内に配置され、
   圧力媒体（ＤＭ）を前記ベーンポンプによって吐出するために前記ベーンがその外端を前記カムリング（ＫＲ）の内壁に当接させ前記カムリングに沿って滑動し、
   前記ベーンポンプが制御機構（ＲＶ）を有し、
   前記制御機構が前記圧力媒体（ＤＭ）を貫流させ、かつ２つの出口（Ａ１、Ａ２）を有し、
   前記出口がそれぞれ、２つの圧力室（ＤＫ１、ＤＫ２）の一方と結合されて、制御可能な割合の前記圧力媒体（ＤＭ）を前記圧力室に付加し、
   前記ロータ（Ｒ）に対する前記カムリング（ＫＲ）の偏心量を変更するために、前記２つの圧力室（ＤＫ１、ＤＫ２）が前記カムリング（ＫＲ）の外面に作用するベーンポンプにおいて、
   前記ポンプハウジング（Ｇ）用の前記構造キットは、交差しない２つの制御通路（ＳＴＫ１、ＳＴＫ２）を備えた第１カバー（Ｄ）を有し、前記出口（Ａ１、Ａ２）の一方を前記２つの圧力室（ＤＫ１、ＤＫ２）の一方と、交差しない仕方でそれぞれ結合して、これらのことによって、制御可能な割合の前記圧力媒体（ＤＭ）を前記圧力室に付加し、
   前記第１カバー（Ｄ）を交換するために前記構造キットは、交差する２つの制御通路（ＳＴＫ^＊、ＳＴＫ＃）を備えた第２カバー（Ｄ’）を有し、前記出口（Ａ１、Ａ２）の他方を前記２つの圧力室（ＤＫ１、ＤＫ２）の他方と、交差する仕方でそれぞれ結合することを特徴とする構造キット。
10. 請求項１〜８のいずれか１項記載のベーンポンプ（ＶＰ）を備えたパワーステアリングシステム。

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