JP4323807B2

JP4323807B2 - 流体継手

Info

Publication number: JP4323807B2
Application number: JP2002575500A
Authority: JP
Inventors: シュテファン・オプザー; クルト・アドレフ
Original assignee: ヴォイス・ターボ・ゲーエムベーハー・ウント・コ・カーゲー
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: US20030172649A1; WO2002077482A1; EP1287268A1; DE10115561A1; ATE413540T1; DE50212978D1; KR20030025923A; EP1287268B1; US6826907B2; JP2004519633A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は詳細には請求項１に記載の上位概念に由来する特徴を有した流体継手に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
流体継手は多数に及ぶ刊行物からさまざまなタイプのものが公知に属する。代表的なものとしてはボイト出版社刊行物Ｎｏ．ＣＲ２７７ｄ５.００１０００を参照されたい。前記刊行物は給油装置と一体化された流体継手を開示している。この流体継手はポンプホイールとして機能する一次ホイールと、二次ホイールとを含み、一次ホイールには１つのいわゆる殻体が配設され、この殻体は前記一次ホイールと回転確動的に結合されていると同時に前記二次ホイールを軸方向において包囲するとともに該ホイールの半径方向延伸の少なくとも一部を包囲している。この殻体はその外周部、特に半径方向外周部に通過穴を有し、該通過穴は作動流体が前記殻体から該殻体と回転確動的に結合されたさらに別の受容殻体中に移動することを可能とし、作動流体は該受容殻体から動圧ポンプにより流体継手作動中に閉回路循環させられる。流体継手の機能停止には前記殻体に設けられた通過穴の配置により遠心力の作用下でトーラス状作動空間のドレンとともに前記殻体によって形成された中間スペースのドレンが行われる。ただしその際に達成される完全なドレンは必ずしも常に好ましいものではなく、充填とドレンとの頻繁な交替または迅速なトルク伝達を保障するため非常に急速な充填を要する流体継手使用ケースにあってはとりわけそうである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の目的は冒頭に述べたタイプの流体継手を僅かな構造的ならびに製造技術的コストでさらに発展改良し、流体継手作動中の充填状態が給液によって保持される一方で流出はノズルを経て保障され、流体継手作動停止中は部分充填状態が保障されるようにすることである。
【０００４】
前記により
―所望の迅速な作動開始に際する給液充填時間を短縮し、及び/または
―流体継手のあらゆる作動状態において回転子間のトルク伝達を保障することが可能である。
【０００５】
本発明による前記課題の解決は請求項１に記載の特徴によって実現される。従請求項は好ましい実施形態を述べたものである。
【０００６】
本流体継手は互いに相俟って１つのトーラス状作動空間を形成する１つの一次ホイールと１つの二次ホイールとを含んでいる。前記一次ホイールには以下において第一の殻体と称する１つの殻体が回転確動的に結合され、該殻体は中間スペースを形成して前記二次ホイールを軸方向において包囲するとともに該ホイールの半径方向延伸の少なくとも一部を包囲している。前記殻体は少なくとも１つの通過穴を有し、該通過穴は該殻体の半径方向外周部に配置されている。本発明により、前記殻体及び/または前記一次ホイールには第二の中間スペースを形成するもう一つ別の第二の殻体が結合されており、第二の中間スペースは第一の殻体に設けられた前記通過穴を経て第一の中間スペースと連結されている。前記第二の殻体も半径方向外周部に同じく少なくとも１つの通過穴を有し、該通過穴を経て第二の中間スペースは周囲空間またはケーシングによって形成された流体継手内部空間と連結され、あるいは駆動装置が取付けられている場合には該装置のケーシングと連結されている。本発明により、さらに、第一の殻体と第二の殻体とに設けられた前記通過穴は円周方向で見て互いにずらして配置されており、そのため、作動流体は第一の殻体外へ流出した後直ちに周囲に放出されるのではなく、流体継手から完全に脱出する前に第二の殻体内の一定の流れ路を通過しなければならない。
【０００７】
特に好ましい実施形態において、第一の殻体に設けられた前記通過穴は第二の殻体に設けられた前記通過穴に対して円周方向において互いに１８０度ずらされている。その際、前記２つの通過穴は半径方向において回転軸を基準にして等しい半径上に位置しているか、または第二の殻体に設けられた前記通過穴は第一の殻体に設けられた前記通過穴よりも大きな半径上に位置している。前記殻体相互の空間的配置からして第一の殻体を内側殻体、第二の殻体を外側殻体と称してもよい。
【０００８】
本発明による解決方法により、流体継手の作動停止中にもドレン時にも第二の、すなわち外側殻体内における有用な強制誘導に基づき流出に至るまで常に一定の充填量が流体継手内に残存することとなる。作動停止状態におけるこの部分充填により、流体継手の再起動時に充填時の時間的遅れを招来し得る作動流体給液システムによる供給を必要としない一定量の作動流体が既に所与であるという利点が得られる。この点でとりわけ流体継手の起動と停止との急速な交替を特徴とする使用ケースにとって前記解決方法は作動流体の残存によって生ずる起動抗力は無視し得るほど小さいという大きな利点を供する。この場合、特に高度な送出能力を有した特別な充填ポンプは不要とすることができる。
【０００９】
第二の殻体すなわち外側殻体の具体的な実施形態とともに第一の殻体すなわち内側殻体ないし内側殻体によって形成される第一の中間スペースに対する第二の中間スペースの配置に関しては複数の可能性が存在する。この場合、利用可能な取付け空間の所与条件に応じて以下の方法が可能である。
ａ）第二の殻体ないし外側殻体によって形成される第二の中間スペースを軸方向において第一の殻体ないし内側殻体によって形成される第一の中間スペースに隣接して配置する方法、または
ｂ）第二の外側中間スペースを半径方向において外側に、すなわち第一の中間スペースを半径方向において包囲するように配置する方法。
この場合、最初に挙げたケースでは、第二の中間スペースは半径方向において第一の中間スペースの半径方向端縁領域まで達しているのが好ましく、換言すれば、隣接して配置された第一と第二の殻体間に段差がないのが好ましい。二番目に挙げたケースでは、第二の中間スペースの軸方向の延伸は第一の中間スペースの軸方向の最大延伸に一致する程度にするのが好ましい。これら２つの配置方法により、生じ得る回転損失の点で最適な形態の流体継手をつくり出すことができる。ただし前記２つの配置方法を組み合わせて実現することも考えることができる。すなわち、第二の外側中間スペースは第一の中間スペースをいわば軸方向においても半径方向においても包囲し、両者は第一の内側殻体の壁面によって分離されるように構成することが可能である。
【００１０】
前記通過穴は最も単純なケースでは通し孔として形成されている。ただしこれらの穴は所望の補助的効果に応じて断面形状を変化させることも可能である。これは前記通過穴の配向についても当てはまる。これらの穴は半径方向に配向されているかまたは回転軸に引いた垂線に対して一定の角度で配向されていてよい。
【００１１】
具体的な構造的実施形態、特に第一の内側継手殻体ないし一次ホイールに対する第二の外側継手殻体の結合方法については当該専門家の通常の活動範囲内に多数の可能性が存在している。この場合、外側の第二の中間スペースは第二の殻体の実施形態に応じ環状空間または環状路として形成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による解決方法を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の構成による流体継手１の軸方向断面を非常に単純化して示した図である。これは作動中にポンプホイールとして機能する１つの一次ホイール２と、タービンホイールとして機能する１つの二次ホイール３とを含み、両者は互いに相俟って１本のトーラス状の作動空間４を形成する。一次ホイール２には殻体５が配設され、該殻体は一次ホイール２と回転確動的に結合されていると同時に第一の中間スペース６を形成して二次ホイール３を軸方向において包囲するとともに該ホイールの半径方向延伸の少なくとも一部を包囲している。殻体６の外周７の領域には少なくとも１つの通過穴８が設けられており、該通過穴は第一の中間スペース６内の作動流体が殻体５から流出することを可能とする。この場合、通過穴８は殻体５の半径方向外周９の領域に配置されている。殻体５によって形成される第一の中間スペース６は半径方向にも軸方向にも延伸している。本発明により、もう一つ別の第二の殻体１０が設けられ、該殻体は第一の殻体５に配設されてもう一つ別の第二の中間スペース１１を形成している。この場合、第二の殻体１０は直接第一の殻体５と回転確動的に結合されているかまたは一次ホイール２と間接的に回転確動結合されている。図１に示した実施例において第二の殻体１０は軸方向において第一の殻体５に配設されている結果、第二の中間スペース１１は軸方向にも半径方向にも延伸している。この場合、図１に示したように、第二の殻体１０は第一の殻体５の横に隣接配置され、第一の殻体５に設けられた通過穴８は第一の中間スペース６を第二の中間スペース１１と連結している。本発明により、さらに、第二の殻体１０から作動流体が流出するために該殻体の外周１２の領域に少なくとも１つの通過穴１３が設けられており、その際、第二の殻体１０に配置された通過穴１３は回転軸Ｒを基準とした円周方向で見て第一の殻体に設けられた通過穴８からずらして配置されている。前記配置は回転軸を鏡軸として見て第一の殻体５に設けられた通過穴８に直接対向した位置に行われるのが好ましく、すなわち約１８０度ずらして配置するのが好ましい。通過穴１３の配置は第二の殻体１０の半径方向外周領域１４に行われる。図１に示した実施例において２つの中間スペース――第一の中間スペース６と第二の中間スペース１１――は軸方向において隣接配置されており、両者の分離は第一の殻体５の壁面によって行われる。
【００１４】
図２は互いに相俟って１つのトーラス状作動空間４.２を形成する１つの一次ホイール２.２と１つの二次ホイール３.２とを有した本発明の構成による流体継手１.２のさらに別の実施例を示したものである。この実施例の場合にも一次ホイール２.２は第一の中間スペース６.２を形成する殻体５.２と回転確動結合されている。この場合、第一の中間スペースはトーラス状の作動空間４.２を基準とした半径方向にも、回転軸Ｒを基準とした軸方向にも延伸している。この実施例にあっても殻体５.２の外周７.２の領域、特に半径方向外周領域９.２に１つの通過穴８.２が設けられている。前記通過穴は第一の中間スペース６.２を第二の殻体１０.２によって包囲されたもう一つ別の中間スペース１１.２と連結する。この場合、第二の中間スペース１１.２は第二の殻体１０.２によって限界付けられ、該殻体は回転軸Ｒを基準とした半径方向において第一の殻体５.２を包囲し、こうして環状の中間スペースである中間スペース１１.２を形成している。したがって前記２つの中間スペース――第一の中間スペース６.２と第二の中間スペース１１.２――は半径方向において隣接配置されている。第二の中間スペース１１.２から周囲空間への作動流体の流出は第二の殻体１０.２の外周１２.２の領域に設けられた少なくとも１つの通過穴１３.２を経て可能である。この場合、外周１２.２は半径方向外周領域１４.２に相当している。この実施例でも通過穴８.２と通過穴１３.２とは円周方向で見て互いにずらして配置されており、好ましくは互いに１８０度ずらして配置されている。
【００１５】
図３は本発明の構成による流体継手１.３のさらに別の実施例を示したものであり、この実施例において第二の中間スペース１１.３は軸方向においても半径方向においても第一の中間スペース６.２に隣接し及び包囲しながら延伸している。この場合にも第一の殻体５.２は二次ホイール３.３を軸方向ならびに半径方向において包囲して一次ホイール２.３と回転確動的に結合されている。その際、第二の中間スペース１１.３は第二の殻体１０.３によって形成され、該殻体は第一の殻体５.３を少なくとも部分的に軸方向においても半径方向においても包囲するようにして一次ホイール２.３ないし第一の殻体５.３と回転確動的に結合されている。このことは第二の殻体１１.３の壁面が軸方向において第一の殻体５.３に隣接して延伸し、半径方向において第一の殻体５.３の外周寸法を超えて延伸していることを意味している。この場合にも、通過穴８.３ないし１３.３の配置は好ましくはそれぞれ半径方向外周領域に行われることから、遠心力の作用下でドレンが所望される作動流体の最適にして迅速な搬送を実現することができる。
【００１６】
図１及び２に示した実施例において、第二の中間スペース１１ないし１１.２の延伸はそれぞれ第一の中間スペース６ないし６.２の延伸に適合されている。このことは、図１において、半径方向の延伸は第一の中間スペース６の延伸に一致し、他方、図２において、第二の中間スペース１１.２の軸方向延伸は第一の中間スペース６.２の軸方向延伸を越えることがないことを意味している。この場合、流体継手１の外側輪郭形状に段差が生ずることによる不要な損失を避けるため、常に、段差すなわち直径の激しい飛躍的変化を回避するようにしてそれぞれの中間スペースの適合化ないし設計を行うのが好ましい。
【００１７】
図４は流体継手１.４の軸方向断面に対して垂直な断面で見た、それぞれの殻体５.４と１０.４とに設けられた通過穴８.４ないし１３.４の配置を非常に単純化して示した図である。同図から２つの通過穴８.４と１３.４とは円周方向において互いに一定角度、好ましくは１８０度だけずらして配置されていることが判明する。この場合、作動停止状態において最小充填状態――この液位は図中に符号１５で表わされている――を達成するために、穴を適切に配置することが必要である。回転軸Ｒを中心にして回転が行われるとトーラス状の作動空間４.４を作動流体が貫流し、作動流体は遠心力の作用下で第一の殻体５.４の周辺域に達し、同所から同じく遠心力の作用下で通過穴８.４を経て第二の中間スペース１１.４に達し、同所から再び遠心力の作用下で通過穴１３.４を経て周囲空間ないしケーシング内に放出される。この場合、双方の通過穴は等しい半径上に配置されているかまたは第二の殻体に設けられた通過穴は第一の殻体に設けられた通過穴よりも大きな半径上に配置されているのが好ましい。作動停止状態において即座に完全なドレンを行うのではなく、第一の殻体のポジションとともに第二の殻体のポジションとも無関係に部分充填状態を実現するため、作動流体は第一の殻体５.４から脱出した後、周囲空間ないしケーシング内に放出されるに至る前にさらに別の中間スペース１１.４内を通過させられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸方向に隣接配置された中間スペースを有した本発明の構成による流体継手の第一の実施例を非常に単純化して示した図である。
【図２】半径方向に重畳配置された中間スペースを有した本発明の構成による流体継手の第一の実施例を非常に単純化して示した図である。
【図３】第二の中間スペースを軸方向と半径方向とに延ばした実施例を示した図である。
【図４】軸方向断面に対して垂直な断面で見た各通過穴の配置を非常に単純化して示した図である。
【符号の説明】
１;１.２;１.３流体継手
２;２.２;２.３一次ホイール
３;３.２;３.３二次ホイール
４;４.２;４.３トーラス状作動空間
５;５.２;５.３殻体
６;６.２;６.３第一の中間スペース
７;７.２;７.３第一の殻体の外周
８;８.２;８.３通過穴
９;９.２;９.３半径方向外周領域
１０;１０.２;１０.３第二の殻体
１１;１１.２;１１.３第二の中間スペース
１２;１２.２;１２.３外周
１３;１３.２;１３.３通過穴
１４;１４.２;１４.３半径方向外周領域
１５;１５.２;１５.３液位
Ｒ回転軸

Claims

流体継手（１；１．２；１．３）であって、
互いに相俟って１つのトーラス状作動空間（４；４．２；４．３）を形成する１つの一次ホイール（２；２．２；２．３）及び１つの二次ホイール（３；３．２；３．３）と、
一次ホイール（２；２．２；２．３）と共に回転及び停止し、かつ相対的に互いに回転不可能に結合され、１つの中間スペース（６；６．２；６．３）を形成して二次ホイール（３；３．２；３．３）を軸方向において包囲するとともに少なくとも部分的に半径方向において包囲する１つの殻体（５；５．２；５．３）と、
殻体（５；５．２；５．３）の半径方向外周領域（９；９．２；９．３）に配置された少なくとも１つの通過穴（８；８．２；８．３）と、を有する流体継手において、
もう一つ別の第二の中間スペース（１１；１１．２；１１．３）を形成して殻体（５；５．２；５．３）または一次ホイール（２；２．２；２．３）、あるいは殻体（５；５．２；５．３）及び一次ホイール（２；２．２；２．３）と共に回転及び停止し、かつ相対的に互いに回転不可能に結合されたもう一つ別の第二の殻体（１０；１０．２；１０．３）を有し、
第二の中間スペース（１１；１１．２；１１．３）は単数もしくは複数の通過穴（８；８．２；８．３）を経て第一の中間スペース（６；６．２；６．３）と連結され、
第二の殻体（１０；１０．２；１０．３）の半径方向外周領域（１４；１４．２；１４．３）に少なくとも１つの通過穴（１３；１３．２；１３．３）が設けられ、第一の殻体（５；５．２；５．３）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（８；８．２；８．３）と第二の殻体（１０；１０．２；１０．３）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（１３；１３．２；１３．３）とは円周方向で見て互いにずらして配置されていることを特徴とする流体継手。
第一の殻体（５；５．２；５．３）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（８；８．２；８．３）と第二の殻体（１０；１０．２；１０．３）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（１３；１３．２；１３．３）とは円周方向で見て互いに１８０度だけずらして配置されていることを特徴とする請求項１に記載の流体継手（１；１．２；１．３）。
第二の中間スペース（１１）は軸方向において第一の中間スペース（６）に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体継手（１）。
第二の中間スペース（１１）は半径方向に延伸し、該延伸は第一の中間スペース（６）の半径方向延伸に等しいかまたはそれより小さいことを特徴とする請求項３に記載の流体継手（１）。
第一の殻体（５）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（８）と第二の殻体（１０）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（１３）とは回転軸Ｒを基準としてそれぞれ等しい寸法の半径上または直径上に配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の流体継手（１）。
第二の中間スペース（１０．２）は半径方向において第一の中間スペース（６．２）を包囲していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体継手（１．２）。
第二の中間スペース（１１．２）の軸方向延伸は第一の中間スペース（６．２）の軸方向延伸に等しいかまたはそれより小さいことを特徴とする請求項６に記載の流体継手（１．２）。
第二の殻体（１０．２）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（１３．２）は第一の殻体（５．２）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（８．２）よりも大きな直径上に配置されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の流体継手（１．２）。
第二の中間スペース（１１．３）は第一の中間スペース（６．３）を軸方向においても半径方向においても包囲しまたは第一の中間スペース（６．３）を少なくともそれぞれ部分的に包囲し、第二の殻体（１０．３）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（１３．３）は第一の殻体（５．３）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（８．３）が配置された直径と等しいかまたはそれより大きな直径上に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体継手（１．３）。
第一の殻体（５；５．２；５．３）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（８：８．２；８．３）と第二の殻体（１０；１０．２；１０．３）に設けられた単数もしくは複数の通過穴（１３；１３．２；１３．３）とは円周方向で見て互いに９０°から２７０°の範囲の角度だけずらして配置されていることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の流体継手。