JP3877804B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連結器を介して動力車の内燃機関により駆動可能なロータを有し、該ロータを介して羽根をケーシング内で回転させるようにした真空ポンプであって、ロータが連結器と協働する弾性的な駆動要素を有している前記真空ポンプ、特に動力車の制動力増幅装置用の真空ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ここで述べる種類の真空ポンプは、連結器を介して内燃機関により駆動されるロータを有している。ロータは、連結器とは逆の側の端部において、ケーシング内で回転可能な羽根と係合する。駆動によって生じる回転振動が連結器を介してロータに伝えられるので、ロータは高い機械的荷重にさらされる。しかも、駆動軸と連結器との結合部、及び連結器とロータとの結合部に必要な遊隙は、駆動軸の回転角加速度をさらに増幅させる。このためロータが破損したり、或いは高強度の材料の使用を余儀なくされるが、その加工は面倒であり、コストを要するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記欠点を有しないこの種の真空ポンプを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、駆動要素が、連結器を介して調達可能な駆動モーメントを直接羽根に伝えることを特徴とするものである。
【０００５】
真空ポンプのロータが、連結器と協働する弾性的な駆動要素を有しているので、連結器の係合の際に生じるトルクピーク及び回転振動も効果的に減少し、よってロータの破損は確実に回避される。
【０００６】
ロータが長尺の駆動要素を有し、この駆動要素が連結器の係合領域から羽根まで達しているような、真空ポンプの実施例が有利である。従って、連結器のトルクは羽根まで伝達される。この場合、回転振動によっても生じる荷重ピークは効果的に減少する。
【０００７】
さらに、駆動要素が一体に形成されているような、真空ポンプの実施例が有利である。なぜなら、この実施例では製造コストが安く、構成が簡潔なために機能障害が最小に抑えられるからである。
【０００８】
また、駆動要素が、長手方向に可変な幅を有している連結部分を有しているような、真空ポンプの実施例が有利である。この構成により、駆動要素の弾性特性を種々の真空ポンプの作動条件に適合させることが可能である。
【０００９】
本発明による真空ポンプの特に有利な実施例では、ロータは、互いに平行に間隔を持って配置されている二つの羽根領域を備えた羽根部分を有する駆動要素を有している。その結果、真空ポンプの羽根をこれらの羽根領域の間に配置することができる。このようにして、駆動要素に作用するトルクが確実に羽根に伝動するよう保障されている。
【００１０】
最後に、ロータが同一に構成される二つの本体半部分を有し、これらの本体半部分の分離領域に駆動要素が配置されているような、真空ポンプの実施例が有利である。駆動力は直接本体半部分によって受容され、ロータに導入される。その結果、非常に安定な構成が得られる。ロータは、駆動要素をロータの内部で確実に支持する。この場合ロータの製造は非常に簡単であり、よって低コストで実現可能である。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。
図１に図示した真空ポンプ１は、フランジ３と、該フランジ３に固定されているケーシング５とを有している。真空ポンプ１内にはロータ７が設けられており、ロータ７は複数の部分から形成され、本実施例では二つの本体半部分９と１１を有している。ロータ７の外面は筒状に形成されている。本体半部分９と１１は同一の構成である。本体半部分９と１１は、ロータ７の対称面が位置している分割領域に駆動要素１３を有している。
【００１２】
ロータ７の第１の部分１５はフランジ３の内側にあり、そこで適当な態様で支持されている。ロータ７の第２の部分１７はより大きな外径を有し、ケーシング５の内部に配置されている。その内径は、第２の部分１７の内径よりも大きい。
【００１３】
第２の部分１７は、本体半部分９と１１の分割面の領域に配置される連続したスリット１９を備えている。スリット１９は羽根２１を収容し、羽根２１の長さは第２の部分１７の直径よりも長い。羽根２１は、スリット１９の内部において径方向に延長可能である。羽根２１はロータ７（その中心はケーシング５の中心の外側に配置されている）によって次のように案内され、即ちほぼ楕円形に形成されるケーシング５の内部空間が二つの部分に分割されるように案内される。これら二つの部分は真空を発生させるために用いる。ここで述べる種類の真空ポンプは知られているので、その機能及び構成に関しこれ以上詳細に言及しない。
【００１４】
駆動要素１３は、フランジ３の領域に配置される連結部分２３を有している。連結部分２３は平面Ｋ内に配置され、この平面Ｋ内をロータ７の回転軸線２５も延びている。
【００１５】
連結部分２３は、ロータ７の連結側の端面２７から突出している。本体半部分９と１１は、端面２７の近くにスリット状凹部２９が形成されるように構成されている。スリット状凹部２９はロータ７の径方向に、本実施例では平面Ｋまたは本体半部分９と１１の分割面の方向に延びている。スリット状凹部２９の、端面２７から測った深さは、変えることができる。これにより、締付け固定されていない自由な連結部分２３の長さも変わる。このようにして、駆動要素１３の弾性特性を種々のタイプの真空ポンプ１に適合させることができる。これに関し、以下で詳細に説明する。
【００１６】
駆動要素１３は羽根部分３１を有している。羽根部分３１は二つの羽根領域３３と３５を有している。羽根領域３３，３５は、互いに平行に且つ間隔を持って配置される平面Ｆ１とＦ２内に延びている。平面Ｆ１とＦ２は、連結部分２３の平面Ｋに平行に延びている。平面Ｋが平面Ｆ１とＦ２の対称面または中心面を形成するのが有利である。
【００１７】
図１からわかるように、駆動要素１３は一体に形成されており、ロータ７の全長にわたって延びている。特に図１から明瞭なことは、羽根領域３３と３５が、少なくも部分的に、スリット１９の少なくとも一つの側面を形成していることである。本実施例では、羽根領域３３と３５はスリット１９の互いに対向する側面に配置されている。羽根領域３３と３５が羽根２１の側面に当接しているので、連結部分２３に作用するトルクは直接羽根２１に伝えられる。
【００１８】
真空ポンプ１と協働する連結器は連結部分２３の自由部分に係合して、ロータ７を回転させる。これにより羽根２１もケーシング５の内部で回転し、公知の態様で負圧が発生する。
【００１９】
以下では、ロータ７の構成を図２の縦断面図を用いてより詳細に説明する。同一の部材には同一の符号を付したので、この限りでは図１の説明を参照されたい。
【００２０】
即ち、ロータ７の同一構成の二つの本体半部分９と１１の間に駆動要素１３が配置され、その駆動部分２３はロータ７の端面２７を越えて突出して、スリット状凹部２９の中に配置されている。駆動要素１３が弾性的にたわみ可能な材料からなっているので、連結部分２３に導入されるトルクは連結部分２３の自由領域にねじれを生じさせる。駆動要素１３が本体半部分９と１１の間で締付け固定され、本体半部分９と１１が例えば駆動要素１３を貫通するねじ３７によって互いに結合されているので、連結部分２３に導入されるトルクはロータ７に伝えられる。
【００２１】
さらに図２からわかるように、駆動要素１３は一体に形成され、ロータ７の全長にわたって延び、特にスリットの端面にも配置されている。このため羽根部分３１は二つの羽根領域３３と３５に二分割されている。
【００２２】
ロータ７またはその本体半部分９はプラスチック、金属、または焼結材料から成ることができる。重要なことは、ここには図示していない連結器からロータ７に作用する駆動力が駆動要素１３またはその連結部分２３によって受容され、羽根部分３１の羽根領域３３と３５が当接している羽根２１に伝えられることである。ロータ７の本体半部分９と１１は駆動要素１３の支持に用いられるが、一方駆動要素１３は駆動力の大部分を捕獲し、その結果ロータ７に対する強度条件を著しく緩和させることができる。さらに本体半部分９と１１は、ポンプ内部の密封機能の用を成す。この密封機能により、本体半部分にたいして特別な強度条件を課さないようなポンプ機能が達成可能になる。したがって、安価な部品（材料の選択、製造方法）を使用することができる。
【００２３】
駆動要素１３の構成は、連結部分２３と羽根部分３１を図示した図３の平面図から明らかである。連結部分２３はほぼ長方形に形成されている。破線は、互いにほぼ平行に延びている縦ダクト３９と４１が、連結部分２３の長手方向に見て、互いに可変な間隔を有することができるということ、即ち連結部分２３の幅は異なっていてもよいことを示している。同様に破線で示すように、連結部分２３は中央に凹状に形成させた縦エッジ領域４３と４５を有することができ、その結果連結部分２３の強度はその長手方向において異なっていてもよい。
【００２４】
連結部分２３をこのように構成することにより、連結部分２３の弾性を真空ポンプ１の所望の作動態様に同調させることができる。従って、ポンプの作動時に圧力脈動を発生させるトルクピーク及び回転振動を、駆動要素１３の弾性を目的に適うように制御することにより特に好適に抑えることができる。
【００２５】
さらに、駆動要素１３のばね弾性特性は、連結部分２３の幅を可変にすることによってばかりでなく、スリット状凹部２９の深さによっても可変にすることができる。連結部分２３の自由領域が長ければ長いほど、駆動要素１３のこの領域はたわみやすい。
【００２６】
駆動要素１３のばね弾性を制御するため、連結部分２３を、少なくとも、端面２７を越えて突出し及び（または）スリット状凹部２９内に配置されている突出自由領域において、波形状に形成してもよい。また、連結部分２３に、中心軸線４７にたいして横に、またはこれに沿って延びる部分を設けて、駆動モーメントまたは回転振動をより柔軟に捕獲するようにしてもよい。
【００２７】
図３からわかるように、羽根部分３１は対称に形成された二つの羽根領域３３と３５を有している。羽根領域３３と３５は、ロータ７の回転軸線２５と一致する中心軸線４７に関して対称に配置されている。両羽根領域３３と３５は、長尺のスリット４９によって互いに分離されている。スリット４９は、羽根領域３３，３５の全長にわたって延びており、連結部分２３のなかへいくぶん突出している。これにより、破線の湾曲線５１と５３によって示すように、羽根領域３３と３５を連結部分２３の平面Ｋから回動させることができる。例えば羽根領域３３は連結部分２３にたいして下方へ曲げられて、一方羽根領域３５は連結部分２３にたいして上方へ曲げられる。この場合両羽根領域３３と３５は間隔を持って平行に延在し、連結部分２３の平面Ｋがその中心を延びる平面Ｆ１とＦ２内に配置される。駆動要素１３は弾性材料から製造されており、有利には金属から製造されている。駆動要素１３は押し抜き過程により簡単に製造できるので、製造コストは最小である。
【００２８】
ロータ７の第２の部分１７のより大きな外径に対応して、羽根部分３１の全幅は連結部分２３の幅よりも大きい。駆動要素１３の個々の領域の長さと幅は、ロータ７のサイズに適合される。
【００２９】
駆動要素１３がトルクを連結器から羽根２１へ伝達させることができるので、本体半部分９と１１を実質的に補助体と呼んでもよい。即ちロータ７を真空ポンプ１のフランジ３で支持すると共に、他方で、羽根２１をケーシング５内で保持し且つ回転させる用を成す補助体と呼ぶこともできる。この場合スリット１９の側面が羽根２１の側壁に当接して半径方向の密封が保証され、且つケーシング５の内部に形成される二つのチャンバーが互いに分離されていなければならない。
【００３０】
駆動要素１３が連結器と係合し且つ羽根２１に接していることにより、トルクを確実に伝達させることができる。さらに図３の平面図からわかるように、湾曲線５１と５３を備えた領域は弾性要素として用いられ、駆動力ばかりでなく押圧力も弾性によりたわんで捕獲する。即ち、駆動要素１３の弾性特性を真空ポンプ１の特定の作動条件に適合させるために、湾曲線５１と５３を備えた領域の幅を変えることができる。
【００３１】
駆動要素１３は、有利には焼結方法で製造される連結器（図示せず）の長穴に係合している。連結器を製造する際の工具の十分な強度のためには、長穴は少なくとも約６ｍｍの幅を有していなければならない。駆動要素１３は薄板部材から有利に押しぬかれるので、連結器の長穴に係合する連結部分２３の厚さは６ｍｍよりも薄い。
【００３２】
連結器と連結部分２３との間でのトルクの伝達を確実にするため、図４ないし図７に示すように、連結部分２３が特殊な構成を持っていてもよい。
図４によれば、連結部分２３はそのエッジ領域が異なる平面Ｅ１とＥ２内に配置されているように変形していてもよい。両平面Ｅ１とＥ２の間隔は、破線で示した連結器の長穴５５の幅よりもいくぶん大きいのが有利である。連結部分２３は、長穴５５への挿入の際いくぶん圧縮され、その後駆動要素１３の材料の弾性特性により連結器内で遊隙なしに保持される。
【００３３】
図５に図示した連結部分２３の実施例は図４に図示した実施例に対応しているが、図５の実施例では、平面Ｅ１とＥ２内に配置される連結部分２３のエッジ領域５７と５９は直角に折り曲げられており、この場合折り曲げられた部分６１と６３の長さはほぼ長穴５５の幅に対応している。この構成によっても、連結部分２３（その材料の厚さは、連結器の長穴５５の幅よりも著しく小さい）は連結器内で遊隙なしに保持される。
【００３４】
連結部分２３の他の実施例は、図６と図７に図示されている。この実施例では連結部分はＵ字状に折り曲げられており、この場合折り曲げ部の屈曲線は、図３に図示した中心軸線４７にたいして垂直に延びている。連結部分２３のＵ字状に折り曲げられた領域の両アーム部分は、平面Ｅ３とＥ４内にある。平面Ｅ３とＥ４の間隔は、連結部分２３のＵ字状に折り曲げられた領域が遊隙なしに、有利にはある程度の予緊張力の元に、連結器の長穴５５に配置されるように選定されている。
【００３５】
図７は、連結部分２３の折り曲げ領域の側面図である。この場合駆動要素１３は、図２に図示した位置に対応する位置で図示されている。この図では、駆動要素１３の羽根領域３３と３５がはっきり見て取れる。図７では、連結器６５とその長穴５５を破線で示した。
【００３６】
連結部２３の構成は、例示したものに限定されるものではない。連結部２３のエッジ領域に、内側へ中心軸線４７の方向に折り曲げられる羽根部分を備えさせてもよい。その結果、図４ないし図７を用いて説明したように、長穴５５の幅に対応する間隔で互いに配置される面内に存在するような材料領域が得られる。
【００３７】
いずれにしても、駆動要素１３が比較的薄い薄板から製造可能で、それにもかかわらず連結器の長穴５５で確実に保持されることが保証されている。長穴５５の幅は、特別な製造方法により、即ち焼結方法により、ある程度の最小量を下回らない。それにもかかわらず、どのような場合も駆動要素１３は遊隙なしに連結器と連結され、その結果前述したような利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による真空ポンプの部分断面側面図である。
【図２】真空ポンプのロータの縦断面図である。
【図３】図１の真空ポンプの駆動要素の平面図である。
【図４】駆動要素の変形実施例である。
【図５】駆動要素の変形実施例である。
【図６】駆動要素の変形実施例である。
【図７】駆動要素の変形実施例である。
【符号の説明】
１ 真空ポンプ ７ ロータ
１３ 駆動要素 １９ スリット
２１ 羽根 ２３ 連結部分
１９ スリット状凹部 ３１ 羽根部分
３３，３５ 羽根領域 ３９，４１ 縦ダクト

Claims (28)

1. 連結器を介して動力車の内燃機関により駆動可能なロータを有し、該ロータを介して羽根をケーシング内で回転させるようにした真空ポンプであって、ロータ（７）が連結器と協働する弾性的な駆動要素（１３）を有している前記真空ポンプにおいて、
   駆動要素（１３）が、連結器を介して調達可能な駆動モーメントを直接羽根（２１）に伝えることを特徴とする真空ポンプ。
2. 駆動要素（１３）が、ロータ（７）の長手方向に延びていることを特徴とする、請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 駆動要素（１３）が、連結器とロータとの係合領域から羽根（２１）まで延びていることを特徴とする、請求項１または２に記載の真空ポンプ。
4. 駆動要素（１３）が一体に形成されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
5. 駆動要素（１３）が押し抜き部品として形成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
6. 押し抜き部品が金属薄板であることを特徴とする、請求項５に記載の真空ポンプ。
7. 駆動要素（１３）が連結部分（２３）を有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１つに記載の真空ポンプ。
8. 連結部分（２３）が、ほぼ長方形に形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の真空ポンプ。
9. 連結部分（２３）が、その長手方向において幅を可変であることを特徴とする、請求項７または８に記載の真空ポンプ。
10. 連結部分（２３）の縦エッジ（３９，４１）が凹状にへこんでいることを特徴とする、請求項７から９までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
11. 駆動要素（１３）が羽根部分（３１）を有していることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
12. 羽根部分（３１）が二つの部分から形成されて二つの羽根領域（３３，３５）を有しており、これらの羽根領域（３３，３５）が、スリット（４９）により互いに分離されていることを特徴とする、請求項１１に記載の真空ポンプ。
13. 羽根領域（３３，３５）が、スリット（４９）に関して対称に形成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の真空ポンプ。
14. 羽根領域（３３，３５）が連結部分（２３）にたいしてずれており、且つ互いに平行に間隔を持って配置されていることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の真空ポンプ。
15. 連結部分（２３）が、羽根領域（３３，３５）の平面（Ｆ１，Ｆ２）に平行に位置する平面（Ｋ）内に配置されていることを特徴とする、請求項１２から１４までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
16. 連結部分（２３）の平面（Ｋ）が、羽根領域（３３，３５）の平面（Ｆ１，Ｆ２）の間のほぼ中央に配置されていることを特徴とする、請求項１５に記載の真空ポンプ。
17. 羽根部分（３１）が連結部分（２３）よりも幅広であることを特徴とする、請求項１１から１６までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
18. 連結部分（２３）が、駆動要素（１３）の中心軸線（４７）に関して対称に形成されていることを特徴とする、請求項７から１７までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
19. 連結部分（２３）の対称軸線の延長線が、羽根領域（３３，３５）の間にあるスリット（４９）と一致していることを特徴とする、請求項１２から１８までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
20. ロータ（７）が複数の部分から形成されていることを特徴とする、請求項１から１９までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
21. ロータ（７）が二つの部分から形成されていることを特徴とする、請求項２０に記載の真空ポンプ。
22. ロータ（７）が二つの本体半部分（９，１１）を有し、これら本体半部分（９，１１）の分離領域に駆動要素（１３）が配置されていることを特徴とする、請求項１から２１までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
23. 前記二つの本体半部分（９，１１）が同一に構成されていることを特徴とする、請求項２２に記載の真空ポンプ。
24. ロータ（７）が、駆動要素（１３）の連結部分（２３）の領域にスリット状凹部（２９）を有していることを特徴とする、請求項７から２３までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
25. ロータ（７）が、駆動要素（１３）の羽根部分（３１）の領域に、羽根（２１）を収容するスリット（１９）を有していることを特徴とする、請求項１１から２４までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
26. スリット（１９）の少なくとも一つの側面が、少なくとも部分的に、駆動要素（１３）の羽根部分（３１）及び（または）羽根領域（３，３５）により形成されることを特徴とする、請求項２５に記載の真空ポンプ。
27. ロータ（７）の本体半部分（９，１１）が互いに固定結合され、駆動要素（１３）が両本体半部分（９，１１）により固持されることを特徴とする、請求項２２から２６までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。
28. ロータ（７）がプラスチック、金属または焼結材料から成っていることを特徴とする、請求項１から２７までのいずれか１つに記載の真空ポンプ。

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