JP4795437B2 - ベーンセルポンプ - Google Patents

Description

本発明は、外側ロータ、内側ロータおよび多数のベーンを備えたベーンセルポンプであって、この多数のベーンが内側ロータのほぼ半径方向のスロット中に半径方向に変位可能に支持されかつ外側ロータに揺動可能に固定され、外側ロータがステータの内周面に沿って摺動し、ステータの軸と内側ロータの軸が相互にずれを有し、ステータが内側ロータに対し半径方向に位置調整可能であり、そのことによりこのずれが可変であり、かつステータがベーンセルポンプのハウジング内で揺動軸受に支持されたクランプに部分的に取り囲まれているベーンセルポンプに関する。

特許文献１には、環状の内側ロータを備えたベーンセルポンプが開示されており、この内側ロータには半径方向外側に延びる多数のベーンエレメントが半径方向に変位可能に収容されている。ベーンエレメントの半径方向内側の端部領域は回転しないよう固定された中央部材に支持され、半径方向外側にある端部領域は回転しないよう固定された外側リングに支持されている。ロータは、中央部材および外側リングの中心軸に対してずれた回転軸を中心に回転させることができる。このように、ロータの回転運動によりベーンエレメント間は最初は大きくなり、次に再び小さくなる吐出しセルが形成される。吐出しセルの容積変化によって先ず流体は吐出しセルに吸い込まれ、次に再び吐出される。ベーンエレメントの端部領域は中央部材ないしは外側リング上を摺動する。このようなベーンエレメントは、簡単かつ経済的に製造することができる。

特許文献２には、効率を高めるため、振子式スライドゲートバルブの形のベーンセルポンプが開示されている。この場合にはベーンエレメントは内側ロータには変位可能に収容され、その一方で環状の外側ロータには揺動可能に保持されている。内側ロータの回転軸が外側ロータの回転軸に対してずれ、それによって運転時に同様に先ず拡大し、そして次に再び縮小する吐出しセルが形成される。しかしながら、この特許文献２から既知の振子式スライドゲートバルブは複雑であり、したがって製造費用が高い。
独国特許出願公開第１００４０７１１号明細書 独国特許第１９５３２７０３号明細書

本発明の目的は、ポンプ出力が微細に調整可能であるベーンセルポンプを提供することである。

この課題は、本発明によれば冒頭に記載の種類のベーンセルポンプにおいて、クランプが揺動軸受の両側に突出したクランプアームを有しかつこのクランプアームがそれぞれステータを部分的に取り囲んでいることによって解決される。

ベーンセルポンプの本発明による形態によって、ステータが１本のみのクランプアームで動かされること、このためにはステータがクランプアームと固く結合されなければならないばかりではなく、ステータを二又に取り囲んでいる２本のクランプアームによりステータが包み込まれることが可能となる。その際一実施形態ではクランプアームの一方のみに圧力をかけることができ、それに反してもう一方のクランプアームは他の方法で、例えばばねにより、動かされる。あるいは他の実施形態の場合には両方のクランプアームにそれぞれ圧力をかけることができ、したがってステータの位置はその両方の圧力により決定される。これにより、ゲインスケジューリング制御の際に必要とされるステータの著しく微細な調整ないしはポジショニングを達成することができる。両側のクランプアームがステータを反対方向に動かすため、ステータのポジショニングにおいてきわめて小さな圧力変化をも考慮に入れることができる。特にばね定数に対向して動作させる必要はなく、このことは、ばねの変化する力に対向して、すなわちばね定数に対向して動作させなければならないという欠点を有する。生じる圧力をステータの移動、しかも両方向への移動に直接使用することができる。

他の形態では、２本のクランプアームが油圧もしくは空気圧により揺動可能であることが定められている。この場合、例えば系内のそのときの油圧をクランプアームの駆動に使用してもよいし、空気圧系の場合にはそのときの正圧もしくは負圧を駆動に使用してもよい。

他の形態では、１本のクランプアームがばねにより揺動可能であることが定められている。一変形例では、ステータがばねにより位置調整可能であることが定められている。この特にプレテンションがかけられたばねは、クランプおよび／またはステータをポンプの最大吐出、すなわち最大圧力または最大負圧の方向に移動させる役割を担っている。これは、故障の際にクランプアームの空気圧もしくは油圧による駆動が行われなくなる場合に必要である。機械ばねによるクランプの駆動によって、必要な油圧もしくは空気圧の圧力または空気圧の負圧がその系に供給されることが保証される。その場合、ばねは螺旋コイルばね、板ばね、ねじりばねあるいはまた空気式クッションであればよい。

クランプアームを簡単に駆動させるために、本発明によれば、クランプアームの自由端が圧力媒体のためのピストン面を有することが定められている。ピストン面の大きさによって位置調整力を決定することができ、したがって生じた圧力を直接ピストン面に導くことができる。

好ましくは、ピストン面は、ベーンセルポンプのハウジング内に備えられたガイドで変位可能に支持されている。このガイドは一方でハウジングに対するピストンの密閉に使用され、他方でクランプアームの自由端の正確なガイドおよび支持に使用される。

本発明の更なる利点、特徴および詳細は従属請求項ならびに次の記載に示され、この記載では図面に関連して２つの有利な実施例が詳説されている。図面に示されかつ請求項および記載に述べられた特徴は、それぞれそれのみ単独でも任意に組み合わされた形でも本発明を特徴付ける。

本発明をより明確にするために、独国特許出願公開第１０２００５０４８６０２号明細書が参照され、その内容は本明細書に組み込まれるため、上記明細書は本形態の構成要素である。

図１は、全体として符号１２が付されたベーンセルポンプのハウジング１０を概略的に示し、このベーンセルポンプ内に駆動シャフト１４が回転可能に支持されている。この駆動シャフト１４は内側ロータ１６を駆動し、この内側ロータは多数の半径方向のスロット１８を有し、これらスロット中にベーン２０が半径方向に変位可能に支持されている。このベーン２０は厚くなった自由端２２を有し、この自由端にスライドシュー２４が揺動可能に固定されている。これらスライドシュー２４はステータ２８の内周面２６に密着し、かつ全体として符号８が付された外側ロータを形成している。内側ロータ１６、２枚のベーン２０、２つのスライドシュー２４ならびにステータ２８とでそれぞれ１つの作動チャンバ３０が形成される。これは、図１のベーンセルポンプ１２の切開された部分で明白に分かる。作動チャンバ３０は内側ロータ１６が回転すると拡大縮小し、それにより流体が送り出される。

さらに図１では、ハウジングに固定された揺動軸受３２に二又のクランプ３４が揺動可能に支持され、この場合、クランプ３４が２本のクランプアーム３６および３８を有し、これらクランプアームは少なくとも部分的にステータ２８に密着しかつこれを包み込んでいることが分かる。これは図２および３からも明白に見て取れる。クランプアーム３６および３８の自由端４０および４２は、圧力室４６および４８内に存在している流体が作用するピストン面４４を有する。クランプアーム３６および３８はガイド５０をガイドされ、このガイドの全体にわたってクランプアームは流体が漏れないように密封され、ガイド５０はシリンダ面となっている。

例えばクランプアーム３６の自由端４０のピストン面４４に圧力が作用すると、クランプアーム３６、かつそれ故にクランプ３４全体が揺動軸受３２の揺動軸を中心に矢印５２の方向に揺動し、それによりステータ２８が矢印５２の方向に移動する。図１に示された状態ではステータ２８は、駆動シャフト４０の軸５６に対してずれ６０を有する軸５４を有する。矢印５２の方向にステータ２８が移動することによってこのずれ６０は小さくなり、かつそれによりステータ２８または外側ロータ８に対する内側ロータ１６の偏心率が減少され、それによりベーンセルポンプ１２の有効容積が減少される。

有効容積の拡大は、圧力がクランプアーム３８の端部４２のピストン面４４に作用することにより、クランプ３４が矢印５２の方向と反対に揺動されることによって生じる。したがってクランプ３４に、ピストン面４４にかかった圧力の結果生じた力が作用する。

図３に示した実施形態の場合には、ステータ２８の下面に適当な方法で機械ばね５８、特に螺旋コイルばねが作用し、この機械ばねがステータ２８を矢印５２の方向と反対にずらそうとする。このずらし方向がベーンセルポンプ１２の最大吐出の方向に作用する。

故障時にクランプアーム３６のピストン面４４にもクランプアーム３８のピストン面４４にも圧力がかかるべきではない場合には、ステータ２８はいずれにせよ最大吐出の方向に動かされ、そのことによりベーンセルポンプ１２がその吐出すべき流体または減圧を十分な程度に提供することが保証される。このばね５８は、故障に対するベーンセルポンプ１２の調整にのみ使用される。最大吐出の方向へのステータ２８の制御された戻りは、圧力がクランプアーム３８のピストン面４４にかかることによって、あるいは圧力がクランプアーム３６のピストン面４４にかかることによって生じる。

図面には次のとおり示されている。
部分的に切開されたベーンセルポンプの断面図。 第１の実施形態によるハウジングなしのベーンセルポンプの透視図。 第２の実施形態によるハウジングなしのベーンセルポンプの透視図。

Claims (9)

1. 外側ロータ（８）、内側ロータ（１６）および多数のベーン（２０）を備えたベーンセルポンプ（１２）であって、
   前記多数のベーンは前記内側ロータ（１６）のほぼ半径方向のスロット（１８）中に半径方向に変位可能に支持されかつ前記外側ロータ（８）に揺動可能に固定され、前記外側ロータ（８）はステータ（２８）の内周面（２６）に沿って摺動し、前記ステータ（２８）の軸（５４）と前記内側ロータ（１６）の軸（５６）とが相互にずれ（６０）を有し、前記ステータ（２８）は前記内側ロータ（１６）に対し半径方向に位置調整可能であることから前記ずれ（６０）は可変であり、かつ前記ステータ（２８）は前記ベーンセルポンプ（１２）のハウジング（１０）内で揺動軸受（３２）に支持されたクランプ（３４）に部分的に取り囲まれ、
   前記クランプ（３４）は、前記揺動軸受（３２）の両側に突出したクランプアーム（３６および３８）を有し、かつ前記クランプアーム（３６および３８）はそれぞれ前記ステータ（２８）を部分的に取り囲んでいる、
   ベーンセルポンプ。
2. 前記クランプ（３４）は、前記クランプアーム（３６および３８）とともに二又に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のベーンセルポンプ。
3. ２本の前記クランプアーム（３６および３８）は、油圧もしくは空気圧により揺動可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載のベーンセルポンプ。
4. １本の前記クランプアームは、ばね（５８）により変位可能であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のベーンセルポンプ。
5. 前記ステータ（２８）は、ばね（５８）により位置調整可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のベーンセルポンプ。
6. 前記ばね（５８）にプレテンションがかけられていることを特徴とする、請求項４または５に記載のベーンセルポンプ。
7. 前記クランプアームおよび／または前記ステータ（２８）は、前記ばね（５８）により前記ベーンセルポンプ（１２）の最大吐出の方向に位置調整可能であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載のベーンセルポンプ。
8. 前記クランプアーム（３６および３８）の自由端（４０および４２）は、圧力媒体のためのピストン面（４４）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のベーンセルポンプ。
9. 前記ピストン面（４４）は、前記ベーンセルポンプ（１２）の前記ハウジング（１０）内に備えられたガイド（５０）で変位可能に支持されていることを特徴とする、請求項８記載のベーンセルポンプ。

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