JP3986095B2 - 媒体を搬送するためのポンプ - Google Patents

Description

本発明は媒体、特に流体油を搬送する請求項１の前文に記載のポンプに関する。
本書に記載するタイプのポンプが周知である。これらは例えば、パワーステアリングおよび／またはブレーキサーボの系統ならびに液圧サスペンション系統もしくは類似物を目的として自動車中で用いられる。このような場合、内燃エンジンによって直接に駆動され、したがって、回転速度または回転速度によって異なる搬送容量の関数として変化し得る容量を有するポンプが必要となる。ポンプと接続された消費手段が特定の最大容量しか必要としないこれらの場合においては、ポンプによって消費手段に搬送される媒体の流量を制限する流量調節弁が与えられる。ポンプの搬送容量が最大容量を超えると、流量調節弁は排出チャネルを開き、これによって、ポンプによって搬送された媒体はポンプの吸引側に流れて戻ってくる。多くの場合、高速回転でのキャビィテーションによる損傷が発生することがわかっている。その上、ポンプには不規則吸引運転がある。
従って、本発明の目的は、この欠陥を有しない本書に記載するようなタイプのポンプを提供することにある。
この目的を達成するために、請求項１記載の特徴を有するポンプを提供する。このポンプの特徴は、流量調節弁に対面する排出チャネルのオリフィスからある間隔を置いて置かれ、さらに、排出チャネル中に噴出する排出噴流を分割する分流手段が突出する排出チャネルを装備している点にある。このようにして、キャビィテーションによる逆効果を実質的に完全に防止することができる。
分流手段が、入射流突起物を備えたモールディングされた部品という形態で形成されているこのポンプのある実施態様が好ましいものである。流量調節弁によって放出される排出噴流は、前記入射流突起と高速で衝突し、キャビィテーションが実質的に完全に消滅するように偏向することが可能となる。したがって、キャビィテーションによる破損を簡単に防止できる。
このポンプのさらなる実施態様では、分流手段は、排出噴流と衝突するように配置されたピン−円筒形であるのが好ましい−という形態で形成されている。このピンの外部フェースは排出噴流を偏向させる目的で使用される。このようにして、キャビィテーションに起因する欠陥は簡単で安価な方法で防止できる。
さらなる実施態様はその他の請求項に記載されている。
本発明を以下の図面を参照して詳細に説明する。
図１はポンプのある領域の断面図であり；および、
図２は図１を線ＩＩ−ＩＩで切った長手方向断面図である。
図１の断面図は、図１の平面に直角を成すように配置され、ポンプ１のハウジング５の適切なバルブ口径３中に置かれた流量調節バルブを装備したポンプ１の断面を示す。このバルブ口径３は、同様に例えば口径で形成された排出チャネル７と交差している。また、鋳造プロセスでハウジング５を製造するときにこの排出チャネルを製造することも可能である。
ある動作位置では流量調節バルブの流量調節ピストンによって覆われ別の動作位置では解放される排出エッジ１１は、バルブ口径３中への排出チャネル開口部のオリフィス９の領域に形成される。
流量調節バルブの動作は原理としては周知であり、このため、ここでは次の事項だけを注記する。流量調節バルブの流量調節ピストンは、ポンプが停止した状態にあり、さらに、消費手段にとって好ましい流量にまだ達していない第１の動作フェーズにあるときに排出チャネル７を閉じる。流量調節ピストンは、一方ではポンプによって発生した圧力と他方ではバネ力によって発生した圧力によって作用を受ける。希望の流量を上回ると、排出チャネル７または排出エッジ１１が解放され、このため、高圧下にあってポンプによって搬送される媒体が排出チャネル中に噴出するようにバネ力が設定される。
２つの矢印１３と１５は、搬出チャネル７中へのこの排出噴流噴出が２つの部分に分割されることを示す。この分割は、排出チャネル７中に突出し、排出エッジからある距離だけ離れたところに配置されている分流手段１７によってなされる。排出チャネル７中に噴出した排出噴流は分流手段１７の外部フェースに沿って流れ、排出チャネル７から流出し、最後は、ポンプ１の吸引領域（図示せず）に到達する。
この場合、排出チャネル７から流出する噴流の部分は２つのタンク開口部１９および２１、すなわちポンプ１のタンクに接続されているダクト部分のオリフィスを過ぎるように誘導される。この噴流部分は、分流手段１７を過ぎて誘導されると、この噴流部分が分流手段１７を過ぎて誘導された領域より大きな直径を持つダクト部分２３と２５に入る。したがって、ここでインジェクタ効果が発生し、このため、この噴流部分によって、タンク内に存在する媒体がタンク開口部１９と２１から引き出され、このようにして、ポンプ１の吸引領域を最適に満たすようにする。さらなる目的は、タンク開口部１９と２１のちょうど前面にある部分的領域２３’と２５’を狭隘化し、これによって、噴流の部分１３と１５の速度を増加させることにある。このようにして、さらに良好なインジェクタ効果が達成される。
ここに示すポンプの実施態様では、このタイプのインジェクタ効果は矢印１３と１５が示す排出噴流の２つの部分と関連しているが、その理由は、この２つの噴流部分が、より大きな流れ断面を持つダクト部分２３と２５中を誘導されるからである。
図１にハッチングで、分流手段１７は、この場合、バルブ口径３の想像中央軸２７に平行に伸長する中央軸を持つ円筒形ピンという形態で構成可能であることを示す。しかしながら、また、このピンすなわち分流手段１７が中央軸２７に対してある角度を成して伸長することも可能である。本質的なことは、分流手段１７は、排出エッジ１１から間隔を置いて排出チャネル７中に配置し、これによって、排出噴流が、矢印１３と１５で示す２つの部分に分割するようにしていることである。
図１に破線で、分流手段１７はまた、円筒形ピンとは異なり、排出エッジ１１からある距離を置いて配置された入射流突起物２９を有する形状を持つモールディングされた部品という形態で構成することも可能であることを示す。このタイプのモールディング部品は、近似させれば放物線の外表フェースを有し、当該モールディング部品は、これによって、矢印１３と１５で示す排出ジェットの部分が想像中央軸３１から偏向し、この結果、排出噴流が分割される。排出エッジ１１の下流側に置かれて分流手段１７に隣接し、さらに、噴流の部分を偏向させてダクト部分２３と２５と境を接する壁領域ＷとＷ’は、噴流部分にキャビィテーションが生じないように偏向するように湾曲している。このようにして、分流手段は、噴流部分を偏向させるバッフル表面Ｌの１部分である。したがって、バッフル表面Ｌは壁領域ＷおよびＷ’ならびに、この２つの壁領域ＷとＷ’をそのまま互いに接合する分流手段１７のフェースを包含している。分流手段は、ピン１７’という形態で構成されると、その外部表面の１部分がバッフル表面Ｌの１部分を形成する。分流手段１７が入射流突起物２９を持つモールディング部品という形態で構成されると、前記入射流突起物２９は同様に、２つの壁領域ＷとＷ’を互いに接合するバッフル表面Ｌの１部分を形成する。
２つの矢印１３と１５で示すように、流量調節バルブによって解放される排出噴流が分割されて偏向されるように、分流手段１７を排出エッジ１１の近傍の流れダクト内に配置されることが図１から明らかであるが、この場合、分流手段１７の外部フェースによって、キャビィテーションが実質的に消去されるように噴流の部分が中央線３１から外側に偏向される。すでに述べたように、分流手段１７の特に単純な実施態様は、硬質の金属から成るのが好ましい円筒形ピンであると考えられる。また、流れダクト中にさらに伸長し、その結果、噴流の部分が同時に偏向される入射流突起物２９を持つモールディング部品を使用することが可能である。
また一方、図２はポンプの切り取り図である。同じ部品には同じ参照符号が付され、これによって、この点に関しては、図１に関する説明に対して参照がなされるようになっている。図２においては、図１に再現されている断面平面を示す線Ｉ−Ｉが図示されている。
排出チャネル７中に噴出する排出噴流は矢印３３で示されている。この場合は円筒形ピンという形態で構成され、その中央軸３５がバルブ内径３の中央軸２７に平行に伸長している分流手段１７が明瞭に認識される。この図から、分流手段すなわち円筒形ピンもまた、中央ピン２７に対してある角度を成すことがあり得る。本質的なことは、分流手段１７は排出エッジ１１からある距離をおいて排出チャネル７内に配置され、したがって、排出噴流が最適な方法で分割される。
この排出噴流の分割によって、均一に誘導される噴流の部分によってキャビィテーションの発生が防止される。その上、矢印１３と１５で示す噴流の部分は、インジェクタ効果が発生し、この結果、ポンプによって搬送される媒体がタンク開口部１９と２１に接続されているタンクから引き出されるように、２つのタンク開口部１９と２１を過ぎて誘導することができる。これによって、ポンプ１の吸引領域が充填され、このため、ここでもキャビィテーションによる損傷が実質的に消滅する。
分流手段１７によって排出噴流が均一に分布する、すなわちオイルの流量が調整され、このようにして、ポンプのインジェクタ効果が支援される。これによって、ポンプの最大回転速度を、周知のポンプ（１〜２バーで９０００ｒｐｍ）で達成され得る回転速度を上回ることが知覚され得るほどに増大させることが可能となる。
同時に、また、分流手段１７は単純でしたがって安価に生産できることがわかった。また、図１と２から分かるように、排出チャネル内の分流手段を排出エッジの近傍に配置し、これによって、壁領域ＷとＷ’が比較的長い偏向通路を形成することを可能にし、偏向通路の内部で噴流の一部を偏向させることが出来る。
分流手段１７は、前記ポンプ１の製造中にポンプ１中に鋳造することができる。しかしながら、また、分流手段１７を分離した構成部品として製造し、これによって、ポンプの製造が簡単にすることができれば好ましい。このようにして、分流手段１７の製造はまた、単純で安価である。さらに、既存のポンプに本書に記載するようなタイプの分流手段を再装備する、すなわち、既存のポンプのハウジングに口径３７を形成して、その中に、分流手段１７として作用する円筒形ピンを挿入することさえ可能である。この場合、モールディング部品という形態で構成された分流手段を既存のポンプ中に続いて挿入することも可能である。
図１と２に関する注においては、ポンプは媒体を搬送する目的で使用されるものと一般に仮定されている。このポンプの用途は、適切なリザーバまたはタンク内に存在し、タンク開口部１９と２１を介してポンプ１の吸引領域中に引き込むことが可能な流体油を搬送するという点では特に成功であることが分かっている。排出噴流は分流手段１７によってタンク開口部１９と２１を越えて誘導されるので、それぞれリザーバまたはタンク内に存在する媒体は採取されてポンプの吸引領域に供給される。すでに述べたように、噴流の各々の部分がそれぞれの場合においてそれぞれのタンク開口部を過ぎて移動し、これによって、どちらの側でも単純にポンプが均一に満たされるようにできれば本発明の利点が特に生かされる。
排出チャネル７と横方向に境を接する誘導翼３９と４１をさらに図１に示す。誘導翼３９と４１は排出エッジ１１およびオリフィス９からそれぞれ個別のダクト部分２３と２５中に伸長している。排出エッジ１１から始めて、排出チャネル７に対面する誘導翼３９と４１の壁部分３９’と４１’は最初は中央線３１に実質的に平行に伸長し、壁部分は、それぞれ分流手段１７と入射流突起物２９と実質的に同じ高さで外側に伸長している。ある好ましい実施態様では、実質的に垂直に伸長する壁部分に続く壁部分は実質的に放物線という形態であり、このため、くびれ４３と４５が、各々の場合においてそれぞれ誘導翼３９と４１とこれに結合しているそれぞれ壁領域ＷとＷ’の間のそれぞれのダクト部分２３と２５内に形成される。排出噴流の部分の速度はくびれ４３と４５によって増加するが、この場合、再度広がるそれぞれのダクト部分２３と２５によって、噴流の部分の速度は再度減少する。インジェクタ効果は噴流の部分が加速されることによって向上し、このため、タンク開口部１９および２１での吸引効果が増す。その結果、タンクから外にオイルを吸引する効率が向上する。
誘導翼３９と４１はタンク開口部１９と２１の輪郭に至るその外部に適合されるが、この場合、タンク開口部１９と２１は円形でもよい。
誘導翼３９と４１は二重の機能を実行する：一方では、バッフル表面Ｌの壁領域ＷとＷ’と一緒になって、上記のくびれ４３と４５をそれぞれ形成し、これによってインジェクタ効果を増大させ；他方では、排出チャネル７中に噴出する排出噴流に対するバリヤを形成し、これによって前記排出噴流すなわち噴流の部分が直接にタンク開口部１９と２１から入れるようにする。このようにしてオイルが吸引接続点に噴射することが防がれる。したがって、ある好ましい実施態様では、誘導翼３９と４１が、結合しているダクト部分２３と２５中にまでそれぞれ伸長し、またはこれに対応するタンク開口部１９と２１をそれぞれその最下点Ｐの水準まで取り囲むほどの高さに伸長するようにしている。もちろん、誘導翼が点Ｐの直前または直後で終端するようにもできる。
排出噴流または噴流の部分をそれぞれ誘導翼３９と４１および分流手段１７もしくはバッフル表面Ｌによってそれぞれ誘導されるので、流量損失はほとんど発生しない。その結果、ポンプの消費電力も減少する。その上、雑音もその分だけ発生しない。すでに述べたように、ポンプ１は周知のポンプの場合より高い回転速度（約９０００ｒｐｍ）で操作可能である。
排出チャネル７を図２の側面図に示す。排出チャネルが中央軸３５に対して角度α−これは特に３０度および６０度であってもよく４５度になるのが好ましい−で伸長することが明らかである。排出噴流は、後部に対して斜めに伸長する排出チャネル７によってタンク開口部１９と２１に向かう方向に逆転して偏向され、このため、インジェクタ効果が正にタンク開口部１９と２１のところで発生する。排出噴流がタンク開口部１９と２１の中に入り、後部に対して斜めに伸長する排出チャネル７を通って噴出することがないようにするために、誘導翼３９と４１が装備されている。したがって、インジェクタ効果を後部に対してαという角度を成して斜めに伸長する排出チャネル７によってさらに向上させることが可能であることが明らかである。
誘導翼３９と４１は深さ方向に伸長する、すなわち図１の図の平面を通って、関連のタンク開口部１９と２１のところにまで伸長する。ある好ましい実施態様では、誘導翼は前方方向に伸長する、すなわち、図の平面の外部に、流れダクトの深さを実質的に３／４だけ越えて、すなわち図２に示すように、中央軸３５が直角を成して貫通する平面Ｅにまで伸長する。しかしながら、また、誘導翼３９と４１が排出チャネル７の全体深さを上回ることもあり得る。したがって、誘導翼３９と４１の端部または端部フェースは、誘導翼３９と４１の深さによって、それぞれ平面Ｅと一致したりこの平面の左側もしくは右側（図２）に位置したりすることがあり得る。しかしながら、また、前記端部フェースが平面Ｅに対してある角度を成して伸長することもあり得る。
誘導翼３９と４１の深さは実質的にそれぞれ平面Ｅからタンク開口部１９と２１にまで伸長するので、分流手段１７に対面するオリフィス領域４７からそれぞれタンク開口部１９と２１中にオイルが直接に進入することは不可能であり、このため、インジェクタ効果によって発生する吸引効果が減ずることはない。誘導翼３９と４１の深さの寸法はもちろん、これら誘導翼がオリフィス領域４７だけを覆うように合わせることが可能である。
もちろん、唯一の吸引・圧縮ポケットを有する単一工程翼セルポンプの場合は特に、ポンプ１にたった１つの開口部１９または２１を備えることが可能である。したがって、たった１つの誘導翼３９または４１をまた装備することが好ましい。しかしながら、ある好ましい実施態様では、２つのタンク開口部１９と２１が装備されているが、これによってこの場合、誘導翼３９と４１の内の１つがそれぞれの場合で関連することになる。

Claims (12)

1. 媒体、特に流体油を、ポンプによって搬送される媒体の流量を調節する流量調節バルブおよび前記流量調節バルブによって解放可能な排出チャネルによって搬送するポンプにおいて、前記排出チャネル（７）中に噴出する排出噴流を分割する機能を有する分流手段（１７）が、前記排出チャネル（７）中に伸長し、かつ前記流量調節バルブに対面する前記排出チャネル（７）の前記オリフィス（９）からある距離（ａ）を置いて配置されているポンプにおいて、
   前記排出チャネル（７）が、前記排出チャネル（７）の排出エッジ（１１）またはオリフィス（９）から前記排出チャネル中に伸長する少なくとも１つの誘導翼（３９；４１）を備え、
   前記分流手段（１７）が円筒形ピンという形態で構成されることを特徴とするポンプ。
2. 前記分流手段（１７）が、モールディングされた部品であり、この部品が、入射流突起物（２９）を具備することを特徴とする請求項１記載のポンプ。
3. 前記ピンの長手方向側面が排出噴流に対面していることを特徴とする請求項１記載のポンプ。
4. 前記分流手段（１７）が分離した構成部品という形態で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポンプ。
5. 前記分流手段（１７）の外部フェースが、排出噴流を誘導するバッフル表面（Ｌ）の一部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のポンプ。
6. 搬送された媒体のためのリザーバに接続されたダクト（タンク開口部１９；２１）が、排出チャネルの少なくとも一方の一部、好ましくは双方の一部の領域に対して開口していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のポンプ。
7. 前記排出チャネル（７）に対面する前記誘導翼（３８；４１）の壁部分（３９’４１’）が垂直下流方向または中央線（３１）に平行に伸長し、これによって、前記中央線（３１）から離れる方向に、それぞれ、実質的に前記排出チャネル（７）のオリフィス領域４７の頂部および前記分流手段（１７）の頂部から伸長することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のポンプ。
8. 前記バッフル表面（Ｌ）の壁（Ｗ；Ｗ’）と一緒になって、前記誘導翼（３９；４１）が前記排出チャネル（７）のダクト部分（２３；２５）にくびれ（４３；４５）を形成することを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載のポンプ。
9. 前記ダクト部分（２３；２５）が下流方向に見て前記くびれ（４３；４５）を越えると再度拡大することを特徴とする請求項８記載のポンプ。
10. 前記誘導翼（３９；４１）がタンク開口部（１９；２１）から垂直方向に、実質的に平面（Ｅ）のところまで伸長することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のポンプ。
11. 前記誘導翼（３９；４１）の端部または端部フェースは前記平面（Ｅ）に対して平行にまたはある角度を成して伸長することを特徴とする請求項１０記載のポンプ。
12. タンク開口部（１９；２１）の各々が、当該タンク開口部（１９；２１）と関連する誘導翼（３９；４１）を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のポンプ。

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