JP4278714B2 - 内接式のオイル用歯車ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、内部ロータを備えたつまり内接式のオイル用歯車ポンプに関する。
内接式の歯車ポンプは、伝動装置又は他のポンプを充填するためや内燃機関を潤滑するために、オイルポンプとして使用される。多くの使用例では特に、脈動のない可能な限り均一な圧送流を生ぜしめること、ポンプにおけるキャビテーションの影響を最小にすること、並びにキャビテーション及び脈動に起因する騒音発生を減じることが望まれている。本発明の課題は、オイル圧送のために用いられる、内接式のオイル用歯車ポンプを、このような要望に合わせて改善することである。
圧送されるオイルは公知のポンプに、ポンプケーシング内を延びる吸込み通路を通して、ほぼ歯係合部の高さでいわゆる腎臓形吸込み室（Saugniere）において内部ロータと外部ロータとの間に可能な限り接線方向で供給され、両方のロータの歯の間で圧送され、いわゆる腎臓形圧送室（Druckniere）を介して可能な限り接線方向に延びる圧送通路を通してケーシングから消費箇所に供給される。公知の構成では吸込み通路及び圧送通路は、もっぱら片側に、多くの場合スペースに基づいて歯車対の設けられたケーシング側に位置しており、これに対して、圧送室を閉鎖するケーシング側、多くの場合カバーは、ポンプ内部に向かって平らなもしくは滑らかな表面を有している。オイル流はこれによって歯車ロータ対の片側において圧送室に流入し、そして同じ側において圧送室から流出する。このような形式のポンプは例えば、ドイツ連邦共和国特許第３４１００１５号明細書又はヨーロッパ特許第０１６１４２１号明細書に開示されている。これらの明細書に開示された形式の内接式のオイル用歯車ポンプは、高回転数時にしばしばキャビテーションの状態になる。ロータ対の歯の間における圧送室は、高速回転時にはもはや完全には満たされないので、負圧の作用下で圧送されるオイルにおける空気が遊離して、オイル蒸気が形成される。ガスは圧力増大時に圧力側において内破（implodieren）し、これによって騒音レベル、圧力脈動及び出力吸収が高まる。特に不都合な場合にはこの内破によってポンプ部分に機械的な作用が加えられて、ポンプ部分の破壊されることがある。このような不都合な現象を抑制する従来の試みは、輪郭特に腎臓形に形成された供給通路の輪郭を変えること、つまり供給通路を延長又は短縮することや、例えば端部領域において２つの腎臓形部分通路に分割することに、制限されていた。このような努力の結果はしかしながらなお不十分であった。そして得られた利点は、他の箇所において欠点を生ぜしめた。
本発明では、ポンプ内において吸込み及び圧送のために利用できる空間に変更が加えられて、流入側及び流出側に向かい合っている側、多くの場合カバーに、付加的な腎臓形室が配置され、これらの腎臓形室は、腎臓形吸込み室及び腎臓形圧送室にほぼ相当しているが、しかしながらこれらの室に対して特にその半径方向における延びにおいて異なっている。
このような構成は原則的には、流入側及び流出側に向かい合って位置する腎臓形室が配置されているという点では、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第２２４９３９５号明細書、ドイツ連邦共和国特許第３５０６９２８号明細書又はドイツ連邦共和国特許出願公開第２９３４００２号明細書に基づいて、同様に既に公知である。しかしながら従来公知のこのような形式の構成すべては、もっぱら、圧送される流体をロータ対の反対側にももたらして、側部においてロータ対に作用する圧力を両側において生ぜしめ、これによってケーシング壁とのロータの接触回転を阻止し、ひいてはこれによって生じる、ポンプの出力や摩耗に関する不都合な結果を回避することを、目的としたものである。流入側及び流出側における腎臓形室と反対側における腎臓形室との構成を異ならせることによって、歯の間における中空室の充填を改善しかつキャビテーションを減じるという課題は、今までに開示されていない課題である。また同様に、これによって派生した異なった腎臓形室構成も新規である。
本発明の構成では、腎臓形吸込み室はロータ対の両側において実質的に同一に形成されており、流出側とは反対の側における腎臓形圧送室はしかしながら、圧送方向における腎臓形吸込み室の終端部に対して後退させられている。有利にはこの場合流入側／流出側における間隔は、ロータ対の１つの歯が腎臓形室なしに覆われるような大きさであり、これに対して反対側における間隔はロータ対の歯の１．５〜２つ分である。このように構成されていると、圧送室に流入するオイルは、吐出圧の逓増に連れて部分的に付加的な腎臓形室内に進入し、これによって、逆方向に作用して、腎臓形圧送室が片側にしか設けられていない領域においても歯の間の中間室を完全に充填することができる。流入側／流出側に向かい合って位置する側におけるカバーの寸法は、この場合有利には、ポンプが運転される回転数に関連して、大きく又は小さく選択される。そして驚いたことに、両側に異なった大きさの腎臓形室を備えたポンプケーシングの比較的簡単な付加的な構成によって、キャビテーションひいてはこれに基づく騒音及び脈動の著しい減少を達成できるということが判明した。
流入側／流出側に向かい合って位置する側に配置された腎臓形室は、流入通路もしくは流出通路への直接的な接続部を有していないので、流入側／流出側に向かい合って位置する側がポンプのカバー側であっても、腎臓形室を配置することができる（ポンプカバーはつまりポンプの種々様々な配置形式においてしばしば制限された利用空間しか存在しないことに基づいて、拡大することができず、ゆえに流入通路又は流出通路の配置は不可能である）。したがって本発明によるポンプは、ポンプの周囲においてなんら変更を加える必要なしに、既に存在するポンプ構成に対する補充品もしくは代用品としても使用することができる。このことは、例えば自動車における内燃機関のための潤滑オイルポンプとしてポンプを使用する場合に特に意味がある。それというのは、このような場合、これに関連した高コストに基づいて内燃機関における構造変更は禁止されているからである。
低回転数で運転されるポンプのために適している簡単化された構成では、腎臓形吸込み室をダブルに配置することを省くことができる。
次に図面第１図〜第５図を参照しながら本発明の実施例について記載する。
第１図及び第２図は、腎臓形拡張室を備えていないポンプのケーシング及びカバーを示す平面図であり、第３図及び第４図は、本発明によるポンプ構成を示す平面図であり、第５図は第３図及び第４図の平面Ａ−Ａにおいて断面して本発明によるポンプを示す図である。
第１図には、固定ねじ２のための孔と駆動軸３のための中央孔とを備えたポンプケーシング１が平面図で示されている。ケーシング内には、腎臓形吸込み室４と、該吸込み室に対してほぼ半径方向で向かい合って位置している腎臓形圧送室５とが配置されている。圧送方向における腎臓形吸込み室の終端部と、該終端部に向かい合って位置する、腎臓形圧送室７の始端部との間の間隔は、ポンプ内に配置された内部ロータ・歯車セット（図示せず）の歯ピッチ１つ分である。
先行技術による構成では、第２図に示されたポンプのカバー８は単に、ケーシングに対応する固定ねじ及び駆動軸のための孔を有しているだけであり、圧送されるオイルを収容するための腎臓形の室を有していない。
第３図から分かるように、ポンプのケーシング領域には本発明の構成においてもなんら変更は不要である。ポンプケーシングの構成は先行技術と同一である。腎臓形吸込み室の終端部と腎臓形圧送室の始端部との間における間隔は、ここでも内部ロータ・歯車セットの歯ピッチ１つ分である。
第４図に示されたカバー８の本発明による構成では、腎臓形吸込み室４に対向して「盲の」腎臓形吸込み拡張室９が位置し、かつ腎臓形圧送室５に対向して同様に「盲の」腎臓形圧送拡張室１０が位置している。腎臓形吸込み拡張室９はその輪郭において実質的に、向かい合って位置する腎臓形吸込み室４に相当し、この腎臓形吸込み室４に対しては供給通路に対する開口が存在しない点だけしか異なっておらず、これに対して腎臓形圧送拡張室１０は内部ロータ・歯車セットの歯の領域に制限されている。回転方向における腎臓形圧送拡張室１０の始端部１１は腎臓形圧送室５の始端部７（第３図参照）に対して、内部ロータ・歯車セットの歯ピッチの０．５〜１ピッチ分だけ後退させられているので、その結果腎臓形圧送拡張室の始端部１１と腎臓形吸込み拡張室の終端部１２との間の間隔は、歯ピッチの１．５〜２ピッチ分である。両制限ラインの間における間隔の正確な寸法は、圧送される流体及びポンプの運転条件に関連して、キャビテーションひいては騒音レベル、圧力脈動及び出力吸収もしくは出力損失が最小になるように、決定される。
第５図には、第３図及び第４図の平面Ａ−Ａにおける本発明によるポンプ構成の断面図において、ポンプのカバー８における腎臓形吸込み拡張室９及び腎臓形圧送拡張室１０の配置形式が示されている。第５図から同様に分かるように、腎臓形圧送拡張室は流出領域において、内部ロータ・歯車セットの歯の間における吐出室の一部しか覆っておらず、しかも腎臓形吸込み拡張室９及び腎臓形圧送拡張室１０は、腎臓形吸込み室４及び腎臓形圧送室５に比べて、比較的小さな深さしか有していない。この深さは、ポンプの運転特性に関連して、同様に最適化を目的として変化させることができる。
既に述べたように、腎臓形吸込み拡張室９を配置することは、相応なポンプを使用するすべての場合において必要なことではない。低回転数で運転されるポンプでは、腎臓形吸込み拡張室を省くことができる。

Claims (4)

1. 流体、有利には伝動装置、ポンプ又は内燃機関におけるオイルを圧送する、内接式の歯車ポンプであって、ポンプケーシング（１）内に配置されていて中央の軸によって駆動される内部ロータ・歯車セットが設けられており、ポンプケーシング（１）が、該ポンプケーシングと内部ロータ・歯車セットとに接触するカバー（８）によって閉鎖されており、ポンプケーシング内を延びていて端部領域において内部ロータ・歯車セットの歯を完全に又は部分的に覆う、少なくとも各１つの腎臓形吸込み室（４）及び腎臓形圧送室（５）が設けられており、該腎臓形吸込み室（４）が消費機からの流出部と接続され、かつ腎臓形圧送室（５）が消費機への流入部と接続されており、
   カバー（８）に、腎臓形吸込み室（４）に向かい合って腎臓形吸込み拡張室（９）が位置しており、該腎臓形吸込み拡張室（９）が消費機からの流出部に、内部ロータ・歯車セットの歯の間における中間室と腎臓形吸込み室（４）とを介して間接的に接続されており、
   さらにカバー（８）に、腎臓形圧送室（５）に向かい合って腎臓形圧送拡張室（１０）が位置しており、該腎臓形圧送拡張室（１０）が消費機への流入部に、内部ロータ・歯車セットの歯の間における中間室と腎臓形圧送室（５）とを介して間接的に接続されている形式のものにおいて、
   腎臓形圧送拡張室（１０）の始端部（１１）が腎臓形吸込み拡張室（９）の終端部（１２）に対して圧送方向において後退させられていて、腎臓形圧送室（５）の始端部（７）に対しては圧送方向において、内部ロータ・歯車セットの歯ピッチの０．５〜１ピッチ分だけ後退させられており、これによって腎臓形圧送拡張室（１０）が内部ロータ・歯車セットの歯の領域を圧送方向において、向かい合って位置する腎臓形圧送室（５）よりも小さな領域で覆っていることを特徴とする、内接式の歯車ポンプ。
2. 腎臓形圧送拡張室（１０）が圧送方向において次第に細くなるように構成されている、請求項１記載の歯車ポンプ。
3. 圧送方向における腎臓形吸込み拡張室の終端部（１２）と腎臓形圧送拡張室の始端部（１１）との間における間隔が、圧送方向における腎臓形吸込み室の終端部（６）と腎臓形圧送室の始端部（７）との間における間隔よりも、ロータ・歯車セットの歯ピッチの０．５〜１倍だけ大きく設定されている、請求項１記載の歯車ポンプ。
4. 腎臓形吸込み室（４）及び腎臓形圧送室（５）と腎臓形吸込み室（４）への流入通路及び腎臓形圧送室（５）からの流出通路とがポンプのカバー（８）に配置されていて、腎臓形吸込み拡張室（９）及び腎臓形圧送拡張室（１０）がポンプケーシング（１）に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の歯車ロータ。

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