JP4457196B2 - ローラ・ベーンポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は自動車用オートマチック・トランスミッションを運転するため、特に連続的に可変のトランスミッション中のオートマチック・トランスミッション流体をポンプ輸送するためのローラ・ベーンポンプに関する。ポンプはポンプハウジングと、ポンプハウジング中に配置され、駆動シャフトにより回転自在のロータと、前記ロータのまわりに配置されたカムリングと、ロータの周囲のスロット中に或るトレランスで摺動自在に収容されたローラ部材とを備えている。ロータの回転の際に、ローラ部材はカムリングの表面とシーリング様式で相互作用する。カムリング、ロータ、ローラ部材およびポンプハウジングが幾つかのポンプチャンバを形成し、これらがポンプチャンバへの、またポンプチャンバからの流体の流れを可能にするためのポンプハウジング中の油圧チャネルと連通して到達し得る。流体はポンプチャンバへの流体の主として軸方向の流れを可能にするための一つ以上の吸引口により、またはポンプチャンバからの流体の主として軸方向の流れを可能にするための一つ以上の排出口により油圧チャネルとポンプチャンバの間で連通される。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
このようなローラ・ベーンポンプは欧州特許第０，５５５，９０９号により知られており、特に油圧により調節され、連続運転される自動車用可変トランスミッション中で高圧を維持しつつ、大体積の流体、特にオートマチック・トランスミッション流体をポンプ輸送するのに適している。ベルト・プーリ型の連続的に可変のトランスミッションでは、低速エンジンでさえもトランスミッション比およびベルトピンチング力を調節するのに高圧の多量の流体が必要とされる。ポンプはエンジンシャフトに誘導連結されたシャフトにより駆動されるので、ポンプはエンジンの最低回転速度においても所望のポンプ歩留りを与えることができるように設計される。
【０００３】
ポンプが運転される時、ロータが回転し、低圧または吸引圧力がポンプチャンバ中でもたらされる。吸引圧力のために、流体が油圧チャネルから一つ以上の吸引口を通ってポンプチャンバ内に取り出される。流体の流れは前記吸引圧力および一つ以上の吸引口の表面積に依存する。ポンプチャンバ内で、流体が圧縮され、続いて排出口を通って油圧チャネルに排出される。
【０００４】
既知のポンプはそれ自体で満足に作用するが、それは或る種の欠点を有する。ポンプ部品の磨耗の量およびポンプにより生じるノイズのレベルの両方が最適ではない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的はポンプ部品の磨耗およびポンプにより生じるノイズの少なくとも一つを低減することにより既知のポンプを最適化することである。この目的は、本発明の基礎をなす識見によれば、改良されたロータおよび／またはカムリングを用意することで達成され、その改良は吸引圧力の増加および／または圧力勾配の減少に影響を与えるようなものである。ロータの縁部のスロット中に配置されたローラ部材が排出口を丁度通過した時には、ローラ部材の前方部分のポンプチャンバ中の流体圧力が高い排出圧力からそれよりずっと低い吸引圧力に変化する。二つの圧力の差は、前記圧力変化に伴う圧力勾配と同様に比較的大きい。前記圧力差のため、またローラ部材がある余地を持ってスロットの内側に適合されているので、ローラ部材はロータの回転方向で見て、スロットの前方に移動して、ロータと衝突してノイズを生じ、かつその部材およびロータの磨耗を生じる。さらに、既知のポンプ内では、吸引圧力は一般的に生じるポンプパラメーターにおいても、キャビテーションが起こるのに充分に低くなる。キャビテーションは、普通知られているように、ポンプ部品の磨耗およびポンプにより発生されるノイズの両方を引き起こす。本発明のポンプは改良された機能性を有する。何となれば、その機能寿命が延長され、運転中にポンプにより発生されるノイズが低減される。本発明に係るロータおよびカムリングは両方同時におよび別々に採用し得る。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明による解決の第一実施態様において、カムリングがポンプチャンバへの流体の主として半径方向の流れを可能にするための吸引口を構成するリセスを備えている。リセスは流体の主として軸方向の流れを可能にするための現状技術の吸引口により油圧チャネルと連通していてもよい。この場合、前記現状技術の吸引口は半径方向に外向きに延長される。その解決の更なる発展によれば、リセスは付加的な吸引口により油圧チャネルと連通している。前記付加的な吸引口はリセスへの流体の主として軸方向または主として半径方向の流れを可能にし得る。後者の場合、流体はカムリングの外側に半径方向に配置された油圧チャネルからの付加的な吸引口を通ってリセスに与えられる。ローラ部材はカムリングにより支持されるので、軸方向に見られるリセスの深さは制限される。
【０００７】
ポンプチャンバへの流体の主として半径方向の流れを可能にするための吸引口は流体がポンプチャンバに取り出される表面積を増大し、それにより吸引圧力を増大する。それ故、キャビテーションの発生は高いポンプ歩留りおよび／または運転温度に向かってシフトされ、ポンピング中の圧力勾配が減少される。ポンプ部品の磨耗およびポンプにより生じるノイズが減少される。
【０００８】
ポンプチャンバに流体の主として半径方向の流れを与えるための吸引口を備えているが、異なる構成を有する燃料ポンプがドイツ特許出願第３，０１４，１４７Ａ号により知られていることは注目に値する。本発明の分野とは反対に、燃料ポンプは燃料のポンピングに特に適している。この型の使用法は低圧を維持しつつ、粘稠ではない媒体の少ない流れを必要とする。さらに、燃料ポンプは所望の流れに応じてロータの一定かつ自由に調節可能な回転速度で運転できるように通常電気で駆動される。さらに、ドイツ特許出願第３，０１４，１４７Ａ号に開示された吸引口はカムリング中の孔により構成される。この型の口はカムリングの製造方法のコストを増大する。何となれば、前記孔がカムリングの鋳造または焼結中に孔開けまたはコアーによりカムリングに導入され、それがその方法の複雑さおよびコストを増大するからである。本発明に係る吸引口はカムリング金型の成形により簡単に導入し得る。
【０００９】
本発明による解決の別の実施態様において、軸方向に見られる、二つの連続のスロットの間におけるロータの周囲セグメントが凸形から少なくとも部分的にそれており、その結果、軸方向に見られるポンプチャンバの表面積が拡大される。本発明に係るロータの簡単な構造において、前記周囲セグメントは実質的に真っ直ぐである。本発明によれば、スロットの前の半径寸法はスロットの背部の寸法よりも小さいかもしれない。何となれば、ローラ部材は、それが前記スロットの底部に近い時にスロットの前のみと相互作用するからである。別の実施態様において、前記周囲セグメントは少なくとも部分的に凹形である。この様式において、広い付加的な軸方向の表面積が生じられ、同時にスロットの前および背部の両方の半径寸法に影響しないかもしれない。軸方向の表面積を更に増大するために、前記周囲ライン直線は逆回転方向にむかって半径方向内向きに少なくとも部分的に配向される。
【００１０】
本発明に係るロータは、流体がポンプチャンバに取り出される表面積を増大して、それにより吸引圧力を増大する。それ故、ポンピング中の圧力勾配が減少され、キャビテーションの発生が高いポンプ歩留りおよび／または運転温度に向かってシフトされる。ポンプ部品の磨耗およびポンプにより生じるノイズが減少される。
【００１１】
本発明による解決の更に別の実施態様によれば、軸方向から見てスロットの周囲が、少なくとも部分的に、湾曲部分の曲面がスロット内に配置されるローラ部材の曲面と実質的に適合するように、湾曲されている。この形態により、ローラ部材とロータの間は線接触に代わり表面接触となる。前記湾曲部分がロータの回転方向で見てスロット周囲の前方部分の一部である場合、油流はローラ部材とロータの間から絞り出されるため、スロットの前方部分に向かってのローラ部材の前述の急激な移動が減衰される。それ故、ローラ部材とロータの衝突の力が減少される。最適の結果を得るためには、前記湾曲部分は、前記ローラ部材がスロットの前方部分と相互作用し始める瞬間の時点における、前記ローラ部材（７）の軸方向中心線（３５）の半径方向の位置、から実質的に始まり、半径方向内側に続く。この時点は、ローラ部材の前のポンプチャンバ中の流体圧力が排出圧力から吸引圧力に低下した直後に起こる。機能および製造上の両側面を考慮して、湾曲部分の曲面は３０〜９０°の角度を有することが好ましい。９０°を越える値は製造上の問題を呈し、ローラ部材の半径方向および／または接線方向の移動を阻害し、一方、３０°を下回る値は減衰効果を僅かなものにする。この解決法の更なる発展形態によれば、スロット周囲の前方部分は、少なくとも湾曲部分および湾曲部分に隣接する一つ以上の直線部分からなり、ローラ部材を支持し、かつ／またはポンプチャンバの体積および流体がポンプチャンバに供給・排出され得る表面積を増大する。この効果は、前記スロット周囲の背面部分が前方部分と実質的に等しい半径方向高さまで達する場合は、更に増進される。背面部分は前方部分の直線部分に実質的に平行であることが好ましい。
【００１２】
本発明のスロットを有するロータはポンピング中の圧力勾配を減少し、ポンプにより生じられるノイズが減少される。
【００１３】
本発明が図面に示された実施態様の非限定例を参考にして更に詳しく説明される。図１および２に係る回転ポンプは三つのポンプハウジング部分１、８および９を含むポンプハウジング１２を備えている。中央ポンプハウジング部分１はカム表面２ａを有するカムリング２および複数スロット６を有するロータ４を含み、夫々のスロットはローラが半径方向に摺動し得るようにローラ部材７を収容する。カムリング２、ロータ４およびローラ部材７は、軸方向において外部ポンプハウジング部分９および８夫々の内表面１４および２３により境界を画された幾つかのポンプチャンバ１３を形成し、これらはポンプチャンバへの流体の流れおよびポンプチャンバからの流体の流れを可能にするためにポンプハウジング中の油圧チャネル２４と連通して到達し得る。ポンプはポンプチャンバ１３と外部ポンプハウジング部分９中の油圧チャネル２４との間の流体の主として軸方向の流れを可能にするために幾つかの吸引口１１および１６および／または排出口１７および１８を備えている。ポンプハウジング１２内に回転自在に取り付けられたロータ４がウェッジ３により駆動シャフト５に連結される。ロータ４の回転時に、ポンプチャンバ１３の体積は最小値と最大値の間で変化する。ポンプの稼動中ロータ４はローラ部材７を回転方向に駆動し、それによりローラ部材７はスロット６の回転方向で見て後方縁部または牽引端に寄りかかる。しかし、それぞれのローラ部材７が高圧部または排出口１７を通過する時に、ローラ部材７の回転方向前方の油圧は急降下し吸引口１６の低圧になる。一方ローラ部材７の後方の油圧はそれよりはるかに高い排出口１７の排出圧のままである。この結果、この位置において、ローラ部材７はロータ４の回転方向前方に押し出されスロット６の先端部分または前方部分に衝撃を与える。また図１にしめすように、この位置でローラ部材７はスロット６内で半径方向で最も内側に位置し、かつ前記ロータ４と前記カムリング２は接触している。三つのポンプハウジング部分１、８および９はポンプハウジング中の孔、例えば、孔１０に挿入されるボルトにより互いに固定し得る。好適な製造方法により、ポンプ部品は単一片としてつくられる。
【００１４】
図３ａは断面ＩＩ−ＩＩの詳細を示すが、本発明に係るカムリング２および外部ポンプハウジング部分９を備えている。カムリング２は、油圧チャネル２４からポンプチャンバ１３への流体の主として半径方向の流れを可能にするために、吸引口２６を構成するリセス２５を備えている。それには、現状技術の軸方向の吸引口１１および油圧チャネル２４が半径方向外向きに延ばされて、前記リセス２５への流体の主として軸方向の流れを可能にするためにリセス２５と開放接続して到達する。流体がポンプチャンバ１３に流入される有効表面積（１１、１６および２６）が増大される。これは吸引圧力の低下に影響することが流体力学から知られている。それ以外は一定のポンプパラメーターで低下された吸引圧力のために、望ましくないキャビテーション効果が高いポンプ歩留りおよび／または温度でのみ生じるであろう。さらに、前記圧力勾配が減少される。
【００１５】
図３ｂには、本発明に係るカムリング２および外部ポンプハウジング部分９の別の実施態様が示されている。リセス２５は流体の主として軸方向の流れを可能にするために付加的な吸引口２７により、外部ポンプハウジング部分中に設けられた油圧チャネル２４と連通している。
図３ｃには、本発明に係るカムリング２の更に別の実施態様が示されている。リセス２５はカムリング２の半径方向の全幅にわたって夫々カムリング２の反対側に軸方向に導入される。さらに、リセス２５の位置で、カムリング２の半径方向の外部表面の各端部が、ポンプチャンバ１３への流体の流れを促進するように丸くされる。図３ｃに示されたカムリング２は前記流れの最小の乱れでもって流体の流れを所望の方向に誘導する。リセス２５はカムリング２の外部で半径方向で付加的な吸引口２８により油圧チャネル２４と連通している。
【００１６】
図４は、本発明に係るロータ４を備えた内部ポンプ内部の軸方向の部分図を示す。破線２９は技術の現状に係るロータ４の凸形を示す。図４に示された本発明の実施態様において、二つの連続のスロット６の間のロータ４の周囲セグメント３０は実質的に直線であり、これは逆回転方向に半径の内向き方向に傾斜している。回転方向は矢印３４により示される。破線を付された領域３１は付加的な表面領域を示し、それにより流体が本発明のこの特別な実施態様においてポンプチャンバ１３に流入される。再度、吸引圧力の低下がもたらされる。
【００１７】
図５ａは本発明に係るスロット６を備えたロータ４を有するポンプ内部を軸方向から見た部分図を示す。軸方向から見たスロットの周囲３２は、湾曲部分３２ａの曲面がローラ部材７の曲面と実質的に適合するように部分的に湾曲している。図５ａから、ローラ部材７とロータ４の間で表面接触がもたらされることが明らかである。それ故、或る量の流体がローラ部材７の移動中にローラ部材７とロータ４の間から回転方向３４に見て周囲３２の前方部分に向かって放出される。これは移動を減衰し、スロット６の前方部分とローラ部材７の衝突の力を減少させる。それ故、ポンプチャンバ１３内の流体の圧力勾配が減少される。ローラ部材７およびロータ４の磨耗並びに運転中にポンプにより生じるノイズが大幅に減少される。
【００１８】
図５ｂに、本発明に係るスロット６を備えたロータ４の好ましい実施態様が示されている。周囲３２の前方部分は湾曲部分３２ａおよび湾曲部分３２ａに隣接する二つの実質的直線部分３２ｂおよび３２ｃからなる。湾曲部分３２ａは、ローラ部材７がスロットの前方部分と相互作用し始める瞬間の時点における、ローラ部材７の軸方向中心線３５の半径方向の位置、から実質的に始まり、半径方向内側に続く。前記湾曲部分３２ａは９０°の角度を有する。周囲３２の背面部分３２ｄは前方部分と同じ半径方向高さを有する。この発展形態においては、ローラ部材７はロータ４により充分な支持を得られ、ポンプチャンバ１３の体積は増大される。背部３２ｄは前方部分の直線部分３２ｂおよび／または３２ｃの一つ以上に対し実質的に平行に配置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 技術の現状に係る回転ポンプの内部ポンプ部分の軸方向の図を示す。
【図２】 図１のポンプの断面ＩＩ−ＩＩを示す。
【図３】 ａは図２に示された断面ＩＩ−ＩＩの詳細を示すが、本発明に係るカムリングおよび外部ポンプハウジング部分を備えており、ｂは本発明に係るカムリングおよび外部ポンプハウジング部分の別の実施態様を示しており、また、ｃは本発明に係るカムリングおよび中央ポンプハウジング部分を示す。
【図４】 本発明に係るロータを備えたポンプ内部の軸方向の部分図を示す。
【図５】 ａは本発明に係るスロットを備えたロータを備えたポンプ内部の軸方向の部分図を示しており、ｂは本発明に係るスロットを備えたロータを備えたポンプ内部の好ましい実施態様を示す。
【符号の説明】
１，８，９：ポンプハウジング部分、２：カムリング、３：ウェッジ、４：ロータ、５：駆動シャフト、６：スロット、７：ローラ部材、１１，１６，２６：吸引口、１３：ポンプチャンバ、１７，１８：排出口、２４：油圧チャネル、２５：リセス、３０：周囲セグメント。

Claims (5)

1. ポンプハウジング（１２）、駆動回転自在のロータ（４）、前記ロータ（４）のまわりに配置されたカムリング（２）および前記ロータ（４）の縁部のスロット（６）中に収容されたローラ部材（７）を有し、
   ここに前記ローラ部材（７）は前記スロット（６）に適合し、前記ロータ（４）の回転方向に移動可能であり、
   前記ローラ部材（７）の半径方向位置は、ポンプの稼働中は前記カムリング（２）に決定され、
   前記スロット（６）の周囲（３２）は、軸方向から見て、湾曲部分（３２ａ）の曲率が前記スロット（６）に収容された前記ローラ部材（７）の曲率と実質的につり合うように、少なくとも部分的に湾曲された、自動車用の自動変速機を稼動するための、ローラ・ベーンポンプであって、
   前記湾曲部分（３２ａ）は、前記ポンプの稼働中に前記ローラ部材（７）が前記周囲（３２）の前記回転方向の前方部分と相互作用し始める瞬間の時点における、前記ローラ部材（７）の軸方向中心線（３５）の半径方向の位置、から実質的に始まり、半径方向内側に続き、
   前記瞬間の時点において前記ローラ部材（７）は半径方向で最も内側に位置し、かつ前記ロータ（４）と前記カムリング（２）は接触している、
   ことを特徴とするローラ・ベーンポンプ。
2. 前記湾曲部分（３２ａ）が回転方向に見て前記周囲（３２）の前部の一部であることを特徴とする請求項１に記載のローラ・ベーンポンプ。
3. 前記周囲（３２）の前部が少なくとも前記湾曲部分（３２ａ）および前記湾曲部分（３２ａ）に隣接する一つまたは二つの主として半径方向に配向された真っ直ぐな部分（３２ｂおよび／または３２ｃ）からなることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のローラ・ベーンポンプ。
4. 前記周囲（３２）の背部（３２ｄ）が前記真っ直ぐな部分（３２ｂおよび／または３２ｃ）の一つ以上に実質的に平行に配向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ローラ・ベーンポンプ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のローラ・ベーンポンプを備えた自動車用自動変速機。

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