JP2020506333A - ベーン式ガスポンプ - Google Patents

Abstract

本発明はベーン式ガスポンプ（１０）に関し、ベーン式ガスポンプ（１０）はポンプハウジング（２０）を有し、ポンプハウジング（２０）はポンプチャンバ（２２）を形成し、ポンプチャンバ（２２）内には、少なくとも１つの変位可能な摺動要素（３２、３４、３６、３８、４０）を有するポンプロータ（３０）が回転するようにマウントされており、少なくとも１つの流体入口開口部（６０）及び少なくとも１つの流体出口開口部（５２）がポンプチャンバ（２２）に割り当てられており、ポンプハウジング（２０）は、覆い隠されたリフティングリング（７２）と、独立した第１のストッパディスク（７６）と、独立した第２のストッパディスク（７２）とを含み、リフティングリング（７４）は、少なくとも１つのリフティングリング調節手段（１００、１０２）によって第１のストッパディスク（７６）に直接、軸方向にクランプされ、第１のストッパディスク（７６）とリフティングリング（７４）と第２のストッパディスク（７２）とが、少なくとも１つの独立したハウジングクランプ手段（１１０、１１２）によって一緒に軸方向にクランプされる。ポンプロータ（３０）とリフティングリング（７４）との間のギャップは、この種のベーン式ガスポンプ（１０）において容易に、且つ高い費用効率で調節可能である。

Description

本発明はベーン式ガスポンプに関する。

そのようなベーン式ガスポンプは、当技術分野の最先端において周知であり、自動車において、いわゆる真空ポンプとして、通常はブレーキ出力装置と組み合わせて使用される。ベーン式ポンプは、ブレーキ出力装置を動作させる為に必要となる負圧を供給し、この負圧は通常、絶対圧力で１００ｍｂａｒ以下である。

当技術分野の最先端において周知であるベーン式ガスポンプは、通常、ポンプチャンバを取り囲むポンプハウジングを含み、ポンプチャンバ内にはポンプロータが配置されている。ポンプロータは、電気モータによって動作するか、燃焼機関によって機械的に動作し、幾つかの、半径方向に摺動可能な摺動要素を含む。隣接する２つの摺動要素が、ポンプロータ及びポンプハウジングとともに、それぞれ１つの回転ポンプコンパートメントの範囲を定める。ポンプロータが回転すると、摺動要素は、摺動要素に作用する遠心力によって変位し、それぞれのヘッドがそれぞれ１つの、ポンプチャンバの円周壁に当接する。ポンプハウジングには流体入口開口部と少なくとも１つの流体出口開口部とが備えられ、流体入口開口部及び流体出口開口部はポンプチャンバ専用である。

そのようなベーン式ガスポンプが欧州特許第２５６８１８０Ａ１号に開示されている。このベーン式ガスポンプはポンプハウジングを含み、ポンプハウジングは、ストロークリング、第１の独立したスラストワッシャ、及び第２の独立したスラストワッシャを含み、第１のスラストワッシャはストロークリングの第１の前側に配置され、第２のスラストワッシャはストロークリングの第２の前側に配置される。ストロークリングは、センタリングピンによって、第１のスラストワッシャに対して半径方向にマウント及び位置合わせされる。ストロークリングを半径方向に位置合わせすることにより、ストロークリングの内周面とポンプロータの外周面との間に発生する封止ギャップが調節され、流体入口開口部と流体出口開口部との間のガス流がほぼ阻止される。スラストワッシャ及びストロークリングの最終的なマウントはハウジングスクリューによって実施され、これによって、第１のスラストワッシャと第２のスラストワッシャとストロークリングとが一緒にサンドイッチ状に、軸方向にクランプされる。

欧州特許第２５６８１８０Ａ１号で開示された実施形態の一不利点は、ストロークリングの半径方向の位置決めが、センタリングピンによってのみ行われることである。その為、比較的小さい封止ギャップの調節が、センタリングピン、ストロークリングのセンタリングピンボア、及びポンプロータの製造公差の影響を受け、それによって、封止ギャップの厳密な調節が困難になる。この封止ギャップの厳密な調節の手順は複雑であり、誤りが発生しやすい。

そこで、本発明の目的は、マウントが簡略化されたベーン式ガスポンプを作成することである。

本発明の目的は、主クレームの特徴を有するベーン式ガスポンプによって達成される。

ガスポンプは、ポンプチャンバを形成するポンプハウジングを含む。ポンプロータは、ポンプチャンバ内に配置され、電気モータによって電気的に動作するか、燃焼機関によって機械的に動作する。ポンプロータは、ポンプチャンバ内に偏心配置され、ポンプチャンバの円周壁とともに、封止セクタを画定する封止ギャップを形成し、これによって、封止セクタの外側に三日月形のワーキングチャンバが画定される。

ポンプハウジングは、第１のスラストワッシャと、独立した第２のスラストワッシャと、独立したストロークリングとを含む。ストロークリングは、少なくとも１つのストロークリング調節手段によって第１のスラストワッシャに軸方向にクランプされる。第２のスラストワッシャは、少なくとも１つの独立したハウジングクランプ手段によって第１のスラストワッシャに接続され、第１のスラストワッシャと、２つのスラストワッシャの間に軸方向に配置されたストロークリングと、第２のスラストワッシャとが、少なくとも１つの独立したハウジングクランプ手段によって、一緒にサンドイッチ状にクランプされる。

ポンプロータ内には少なくとも１つの摺動可能な摺動要素が配置される。少なくとも１つの摺動要素をマウントする為に、ポンプロータは少なくとも１つの摺動スロットを含み、摺動スロット内には少なくとも１つの摺動要素が変位可能に配置される。ポンプロータが回転すると、少なくとも１つの摺動要素は、摺動要素に作用する遠心力によって変位し、それによって、摺動要素は常に、そのヘッドがポンプチャンバの円周壁に当接し、ポンプチャンバに追従する。更に、少なくとも１つの摺動要素は、低回転時であっても、少なくとも１つの摺動要素のヘッドが遠心力によってポンプチャンバの円周壁に当接するようにばね装荷されてよい。

ポンプチャンバは、その機能に応じて、入口セクタ、出口セクタ、及び封止セクタに分かれている。入口セクタには流体入口開口部が配置されており、これは、マウントされると、例えば、ブレーキ出力装置の低圧チャンバと流体連通し、その低圧チャンバを評価する。出口セクタには流体出口開口部が配置されており、ポンプチャンバは、流体出口開口部によって大気環境と流体連通する。ロータの回転方向の流体出口開口部と流体入口開口部との間に封止セクタが配置されており、その中で、流体入口開口部と流体出口開口部との間のガス流がほぼ阻止される。その為に、円形ポンプロータの外周面とストロークリングの内周面との間の封止セクタにおいて、狭い封止ギャップが１０分の１ミリメートルレンジで適合されている。

マウント工程では、最初に第１のスラストワッシャとストロークリングとが一緒にマウントされる。まず、ストロークリングが第１のスラストワッシャ上に配置され、ストロークリングが軸方向に固定されるように、しかしながら、ある程度の静止摩擦に打ち勝つことによって半径方向に変位させることが可能なように、少なくとも１つのストロークリング調節手段（例えば、ねじ付きスクリュー）によって弱く取り付けられる。次に、ポンプロータゲージ、例えば、調節用ポンプロータがマウントされ、これは、実際に稼働するポンプロータに比べると、円の外径が若干大きく、例えば、半径が０．１ｍｍ大きい。このように、マウントされた調節用ポンプロータは、稼働するポンプロータとストロークリングとの間の最終ギャップサイズを画定する。ストロークリングは、調節用ポンプロータに当接するように半径方向に動かされる。ストロークリングは、この位置で、第１のスラストワッシャ上で最終的に固定される。これは、ストロークリングの半径方向の位置がそれ以上変化しえないようにストロークリング調節手段によってストロークリングを最終的に固定することによって行われる。

ストロークリング調節手段は、ストロークリングが、第１のスラストワッシャに当接する前側の摩擦と、ストロークリング調節手段のヘッド摩擦とによってのみ固定されるように、ストロークリングをクランプする。次のステップで調節用ポンプロータが取り外され、稼働するポンプロータが摺動要素とともにマウントされる。次に第２のスラストワッシャが、独立したハウジングクランプ手段によってマウントされ、第１のスラストワッシャと、２つのスラストワッシャの間に軸方向に配置されたストロークリングと、第２のスラストワッシャとが、ハウジングクランプ手段によって一緒にサンドイッチ状にクランプされる。２つのスラストワッシャだけが、ハウジングクランプ手段によって、一緒に直接クランプされる。

ストロークリングをそのようにマウントすることにより、ストロークリングとポンプロータとの間の封止セクタのギャップサイズを、シンプル且つ費用効率の高い方法で確実に調節することが可能になり、部品の製造公差が調節済みギャップサイズに及ぼす影響が著しく小さくなる。

少なくとも１つのストロークリング調節手段は、ねじ付きスクリュー、又は、ねじ付きナットを有するねじ付きボルトであることが好ましい。第１のスラストワッシャは、内部ねじを有するボアを含み、このボアには、ねじ付きスクリュー又はねじ付きボルトがねじ込まれるか、既にねじ込まれている。ねじ付きボルトは軸方向の両端にねじがあり、ねじ付きボルトは、一方のねじで第１のスラストワッシャにねじ込まれ、他方のねじはねじ付きナット用として設けられていて、このナットにより、ストロークリングは第１のスラストワッシャに直接、軸方向にクランプされる。ねじ付きスクリューのスクリューヘッド、又はねじ付きナットは、第１のスラストワッシャの反対側を向く前側に当接する。

好ましい実施形態では、ストロークリングは、厳密に２つのストロークリング調節手段によって第１のスラストワッシャに軸方向にクランプされ、これによって、ストロークリングの前側と第１のスラストワッシャとの間では比較的均一な表面圧力が広がっている。

好ましくは、少なくとも１つのストロークリング調節手段は、ストロークリングに形成されたスルーボアを貫通するように配置され、スルーボアの径は、ストロークリング調節手段の径より、例えば、数ミリメートル大きい。従って、取り付けられたストロークリングは半径方向に変位可能であり、封止セクタの半径方向のギャップサイズは調節可能である。ストロークリングは、スルーボアの代わりに、半径方向に開いた溝を含んでもよい。

好ましい実施形態では、第２のスラストワッシャは、少なくとも１つのストロークリング調節手段の領域に凹部を含み、これによって、第２のスラストワッシャが容易にマウント可能である。ストロークリング調節手段をストロークリング内に完全に沈み込ませることは必須ではない。第２のスラストワッシャは、ストロークリング調節手段と同軸のボアを含んでよく、それによって、既に全てのハウジング部品が組み立てられた時点でもギャップサイズを調節することが可能であり、再調節する為には、全てのストロークリング調節手段及び全てのハウジングクランプ手段を部分的にゆるめなければならない。

好ましくは、ベーン式ガスポンプは、ポンプチャンバに潤滑油が導入されない、乾式動作のベーン式ガスポンプである。乾式動作のガスポンプは、潤滑油接続を含まない。油潤滑式ガスポンプでは、潤滑油は、例えば、封止セクタ内の封止ギャップを封止する為に使用される。潤滑油を省くと前記封止は得られなくなる為、乾式動作のガスポンプにおいて良好な空気圧効率を達成する為には、非常に狭い封止ギャップを厳密に調節することが特に重要である。ギャップサイズは、好ましくは、最大０.２ｍｍでなければならない。特に好ましい実施形態では、ギャップサイズは０.１ｍｍである。

好ましい実施形態では、円周方向に見た場合、１つのストロークリング調節手段と１つのハウジングクランプ手段とがそれぞれ互いに隣接して配置される。

ストロークリングを第１のスラストワッシャに軸方向にクランプすることは、直接又は間接的な接続により達成可能である。ストロークリング調節手段は、例えば、ストロークリングに形成されたスルーボアを貫通するように配置されてよく、第１のスラストワッシャに形成されたスルーボアを貫通するように配置されてよく、ハウジング又はフランジに形成されたねじにねじ込まれてよく、それによって、第１のスラストワッシャがストロークリングとフランジ又はハウジングとの間にクランプされる。好ましくは、ストロークリングは、少なくとも１つのストロークリング調節手段によって第１のスラストワッシャに直接ねじ留めされ、ストロークリング調節手段は、ストロークリングに形成されたスルーボアを貫通するように配置され、ストロークリング調節手段は、第１のスラストワッシャに形成されたねじにねじ込まれる。

本発明の詳細説明は、図面とともに行われる。各図面は以下を示す。

乾式動作のベーン式ガスポンプの分解図である。 図１の乾式動作のベーン式ガスポンプの断面図である。

図１及び図２は、いわゆる真空ポンプとして形成されたベーン式ガスポンプ１０を示しており、これは、例えば、自動車において使用されるように設計され、１００ｍｂａｒ以上の絶対圧力を生成することが可能である。乾式潤滑ベーン式ガスポンプ１０は、ポンプチャンバ２２を取り囲む金属ポンプハウジング２０を含む。ポンプハウジング２０は、実質的には、ストロークリング７４、独立した第１のスラストワッシャ７６、及び独立した第２のスラストワッシャ７２を含む。ポンプチャンバ２２内には、円形ポンプロータ３０が、ポンプチャンバ２２の重心に対して偏心して、回転可能に配置されており、電気モータ９０に対しては駆動シャフト１４０によって回転不能に接続されている。

ポンプロータは５つの摺動スロット３２１、３４１、３６１、３８１、４０１を含んでおり、それらの中には、それぞれ１つの摺動要素３２、３４、３６、３８、４０が変位可能にマウントされている。５つの摺動要素３２、３４、３６、３８、４０は、厳密に半径方向を向いているわけではなく、傾いており、ポンプチャンバ２２を５つの回転ポンプコンパートメントに分割しており、各コンパートメントはポンプコンパートメント角度が同じであり、それは約７０°である。ポンプロータ３０は、電気モータ９０によって駆動される。

ポンプチャンバ２２は幾つかのセクタに分かれてよく、具体的には、流体入口開口部６０を有する入口セクタ４２と、第１の流体出口開口部５２及び第２の流体出口開口部５４を有する出口セクタ４４と、封止セクタ４６とに分かれてよい。封止セクタ４６は、回転方向に見て出口セクタ４４と入口セクタ４２との間に配置されていて、流体出口開口部５２、５４から流体入口開口部６０にガスが流れるのを防ぐ。

流体入口開口部６０は、第１のスラストワッシャ７６に形成されている。２つの流体出口開口部５２、５４は、第２のスラストワッシャ７２に形成されている。第１の流体出口開口部５２は、ポンプロータ３０の回転方向に、第２の流体出口開口部５４の前に配置されている。逆止め弁７０が第１の流体出口開口部５２の専用として流路に設けられており、逆止め弁７０は、リード弁であり、弁リード８０及び経路デリミタ８２を含み、これらは両方とも、第２のスラストワッシャ７２上に固定的に配置されている。

ガスポンプ１０のマウント工程では、最初にポンプロータ３０及びストロークリング７４がスラストワッシャ７６にマウントされ、ストロークリング７４はポンプロータ３０に、半径方向に当接し、封止セクタ４６の、ポンプロータ３０とストロークリング７４との間のギャップサイズ１３０が調節され、ストロークリング７４は、最終的には、その調節された位置で、２つのストロークリング調節手段１００、１０２によってクランプされる。ギャップサイズ１３０は、例えば、スプリングゲージで調節されてよい。ストロークリング調節手段１００、１０２として、ねじ付きスクリュー１００’、１０２’が使用されており、これらは、各ストロークリング７４に形成されたスルーボア１０６を貫通するように配置されてよく、それぞれが、第１のスラストワッシャ７６に形成された１つの内部ねじ山１０４にねじ込まれてよい。スルーボア１０６の径は、ストロークリング調節手段１００、１０２の径より数ミリメートル大きく、これは、ストロークリング７４が半径方向に摺動可能であるようにする為であり、これによって、封止セクタ４６の、ポンプロータ３０とストロークリング７４との間のギャップサイズが調節可能である。或いは、ギャップサイズ１３０を調節する為にダミーロータが使用されてよい。

ストロークリング調節手段１００、１０２は、ストロークリング７４が、第１のスラストワッシャ７６に当接する前側の摩擦と、ストロークリング調節手段１００、１０２のヘッド摩擦とによってのみ固定されるように、ストロークリング７４をクランプする。第２のスラストワッシャ７２は２つの凹部１２０、１２２を含み、凹部１２０、１２２は、それぞれストロークリング調節手段１００’、１０２’の専用である。

その後のステップで、第２のスラストワッシャ７２は、３つの独立したハウジングクランプ手段１１０、１１２、１１４によってマウントされ、各ハウジングクランプ手段１１０、１１２、１１４は、それぞれが、第２のスラストワッシャ７２に形成された１つのスルーボア１１８を貫通するように配置され、それぞれが、ストロークリング７４に形成された１つの大きなスルーボア１１９を貫通するように配置され、それぞれが、第１のスラストワッシャ７６に形成された１つの内部ねじ山１１６にねじ込まれる。

第１のスラストワッシャ７６と、２つのスラストワッシャ７２、７６の間に軸方向に配置されたストロークリング７４と、第２のスラストワッシャ７２とが、一緒にサンドイッチ状に、軸方向にクランプされる。

ストロークリングをそのようにマウントすることにより、ストロークリング７４とポンプロータ３０との間の封止セクタ４６のギャップサイズ１３０を、シンプル且つ費用効率の高い方法で調節することが可能になり、部品の製造公差が調節済みギャップサイズ１３０に及ぼす影響が著しく小さくなる。

当然のことながら、保護の範囲から逸脱しない限り、記載の実施形態に匹敵する、乾式動作のガスポンプの他の構造的実施形態が可能である。例えば、摺動要素の数が異なってよく、或いは、流体入口開口部及び／又は流体出口開口部が他のハウジング部品上に形成されてよい。

Claims (10)

1. ポンプハウジング（２０）を含み、前記ポンプハウジング（２０）はポンプチャンバ（２２）を形成し、前記ポンプチャンバ（２２）内には、少なくとも１つの摺動可能な摺動要素（３２、３４、３６、３８、４０）を有するポンプロータ（３０）が回転可能にマウントされており、少なくとも１つの流体入口開口部（６０）及び少なくとも１つの流体出口開口部（５２）が前記ポンプチャンバ（２２）の専用であり、
   前記ポンプハウジング（２０）は、閉じたストロークリング（７４）と、独立した第１のスラストワッシャ（７６）と、独立した第２のスラストワッシャ（７２）とを含み、前記ストロークリング（７４）は、少なくとも１つのストロークリング調節手段（１００、１０２）によって前記第１のスラストワッシャ（７６）に直接、軸方向にクランプされ、前記第１のスラストワッシャ（７６）と前記ストロークリング（７４）と前記第２のスラストワッシャ（７２）とが、少なくとも１つの独立したハウジングクランプ手段（１１０、１１２、１１４）によって一緒に軸方向にクランプされる、
   ベーン式ガスポンプ（１０）。
2. 前記少なくとも１つのストロークリング調節手段（１００）は、ねじ付きスクリュー（１００’）、又は、ねじ付きナットを有するねじ付きボルトである
   ことを特徴とする、
   請求項１に記載のベーン式ガスポンプ（１０）。
3. 前記ストロークリング（７２）は、厳密に２つのストロークリング調節手段（１００、１０２）によって前記第１のスラストワッシャ（７６）にクランプされる
   ことを特徴とする、
   請求項１又は２に記載のベーン式ガスポンプ（１０）。
4. 前記少なくとも１つのストロークリング調節手段（１００、１０２）は、前記ストロークリング（７４）に形成されたスルーボア（１０６）を貫通するように配置され、前記スルーボア（１０６）の径は、前記ストロークリング（７４）が前記第１のスラストワッシャ（７６）に対して調節可能であるように、前記ストロークリング調節手段（１００、１０２）の径より大きい
   ことを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のベーン式ガスポンプ（１０）。
5. 前記第２のスラストワッシャ（７２）は、前記少なくとも１つのストロークリング調節手段（１００、１０２）の領域に凹部（１２０、１２２）を含む
   ことを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のベーン式ガスポンプ（１０）。
6. 前記ベーン式ガスポンプ（１０）は乾式動作である
   ことを特徴とする、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のベーン式ガスポンプ（１０）。
7. 前記ストロークリング（７４）と前記ポンプロータ（３０）との間のギャップサイズは最大０.２ｍｍである
   ことを特徴とする、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のベーン式ガスポンプ（１０）。
8. 前記ストロークリング（７４）と前記ポンプロータ（３０）との間のギャップサイズは０.１ｍｍである
   ことを特徴とする、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載のベーン式ガスポンプ（１０）。
9. １つのストロークリング調節手段（１００、１０２）と１つのハウジングクランプ手段（１１０、１１２）とがそれぞれ互いに隣接して配置される
   ことを特徴とする、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載のベーン式ガスポンプ（１０）。
10. 前記ストロークリング（７４）は、前記少なくとも１つのストロークリング調節手段（１００、１０２）によって前記第１のスラストワッシャ（７６）に直接ねじ留めされる
    ことを特徴とする、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のベーン式ガスポンプ（１０）。

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