JP4838712B2 - ロータリピストンポンプの燒結金属製のロータ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に規制された形式の、ロータリピストンポンプの燒結金属製のロータ、特に真空ポンプ吸込み接続部に接続可能な自動車の負圧式ブレーキブースタの負圧を生ぜしめるロータリピストンポンプの焼結金属製のロータ、及び該ロータを製造する方法に関する。

このような形式のロータは、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１９７０３４９９号明細書に基づいて公知である。この公知のロータは３つの部分、つまり焼結されたポット部分と鋼製の旋削部分と銅リングとから、極めて時間とコストのかかるプロセスにおいて製造される。焼結されたポット部分には、旋削部分が予め浸炭（Aufkohlung）された後で、銅リングを介して溶接される。銅リングの銅は、ろう接のために必要な熱処理時に、焼結部材の破損のおそれのある多孔領域に拡散し、これによってロータに、旋削部分における十分な破損安定性を保証する。鋼製の旋削部分は各ロータの接続爪領域を形成している。連結装置が取り付けられるこの領域における爪は、そこにおいて、溶接された鋼旋削部分の直径全体にわたって延びるように形成されている。この公知のロータは例えば、ヨーロッパ特許第０８２２８７６号明細書に基づいて公知の焼結法によって製造することができる。複数の、つまり少なくとも２つの前製造された出発部材から上に述べたように構成することの理由は、連結領域が、一体的に焼結されたロータでは従来、ロータの持続運転のために十分な強度をもって製造され得ないことにある。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式のロータを改良して、焼結金属製のロータを特に合理的にかつ安価に、しかも、特にその連結領域における十分な耐用強度をもたせて製造することである。

この課題を解決するために本発明では、請求項１の上位概念部に記載された形式のロータが、特徴部に記載のように構成されている。

本発明によるロータの別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。

ロータの接続爪区分の本発明による形状から、取り付けられる連結エレメントの有利な構成が生ぜしめられる。

さらに、請求項１４には、実施のために特に有利に構成された焼結・プレス型を用いた製造方法が示されている。

本発明は、ロータに特に接続爪区分において次のような形状を、すなわちロータを、個々に負荷可能な一列のプレスラムを備えたプレス型によって、機能領域全体のために十分な焼結プレス圧で製造することができるような形状を、与えるという一般的な思想に基づいている。互いに切り離されて直径方向で間隔をおいて向かい合っている２つのシングルウェブ（Einzelsteg）に接続爪区分を分割することによって、両シングルウェブを、それぞれに対応配置された別個に負荷可能な焼結プレス型ラムによって、当該領域において要求される材料安定性のために十分に高く圧縮することができる。このことは、プレス圧が単にそれぞれ小さな横断面積にしかもたらされない、ということに基づいて可能になり、これによって当該横断面領域においては、極端に高い比圧力（spezifischer Druck）を得ることができる。

一般的に、また特にドイツ連邦共和国特許公開第１９７０３４９９号明細書に開示された冒頭に述べた形式のロータにおいても公知であるように、焼結鋼の強度は、例えば銅や銅合金のような低溶融金属（含浸合金）によって細孔を満たすことによって高めることができる。従って本発明によるロータでは、少なくともシングルウェブは、隣接したロータ本体への移行領域において、相応に銅が浸透させられる。そのために、銅を浸透させたい領域の表面には、焼結プレスされるベース材料が必要な焼結温度にさらされる前に、銅層が設けられる。このように装着された銅は焼結温度下で溶融し、特に毛管作用に基づいて、被覆された表面の下に位置する材料の中に浸入する。設けられる銅層の厚さを適宜に選択することによって、隣接した移行領域を含めて少なくともシングルウェブにおいて完全な貫通を達成することができる。これによって焼結鋼製のロータでは、少なくともシングルウェブにおいて８ｇ／ｃｍ^３以上の密度を実現することができる。この場合基本的には、焼結プレスされた成形品の細孔容積は事実上０にすることができ、これによって、銅によって鋼に対して高められた比密度（spezifische Dichte）に基づいて、このように銅を浸潤させられた鋼焼結体では、その比重は鋼の比重を上回ることができる。これによってシングルウェブは、該シングルウェブに隣接したロータの移行領域を含めて、極めて良好な強度特性を得る。

次に図面を参照しながら本発明の有利な実施例を説明する。

図１は、焼結されたロータを示す断面図であり、
図２は、図１に示されたロータを上から見た平面図であり、
図３は、図１に示されたロータを下から見た図であり、
図４は、ロータに装着可能な連結エレメントを示す正面図であり、
図５は、図４に示された連結エレメントを上から見た平面図である。

ロータはポット形のベース体１と、このベース体１の底部から突出している円筒形の足領域とから成っており、この足領域は、該足領域に接続された接続爪区分２を備えている。この接続爪区分２においては、軸方向外側に向かって接続爪として、直径方向で互いに向かい合っている２つのシングルウェブ３が突出しており、両方のシングルウェブ３の形状及び寸法は互いに同じである。これらのシングルウェブ３は周方向においてそれぞれ、約９０°の領域にわたって延在し、直径方向においてそれぞれ、接続爪区分直径の約２０％を占めている。これらの値は単に有利な１例であり、その限りでは特に固定的な領域限界を示しているのではない。固定的な領域限界は、特許請求の範囲に記載されている。

シングルウェブ３は表面硬化（randprofilhaerten）されており、この場合この硬化は誘導的に生ぜしめられていてよい。シングルウェブ３の表面硬化（randhaerten）される領域は、特に急激に冷却されることができ、これによって必要な材料強度を高い確実性と共に得ることができる。

本発明の特殊性は、接続爪区分２において形成されたシングルウェブ３による該接続爪区分２の形状付与にあり、これによって、これらのシングルウェブ３の材料をロータの焼結製造時に十分に高く圧縮することができる。この高い圧縮は、焼結プレス型（Sinter-Presswerkzeug）によって達成され、この焼結プレス型は、シングルウェブ３の横断面に配属もしくは対応配置されていて個々に操作可能な複数の焼結プレスラムを備えている。これらの個々に操作可能な焼結プレスラムに対応配置されている、ロータ１の内側領域は、図３に符号４,４′で示されている。

２つの別体のラム４,４′を有している焼結型は、それぞれ個々に圧力負荷可能な全部で７つのラムから成っている。これらのラムのうちの２つは、既に述べたラム４,４′である。そして残りのラムは、図３に符号５,５′；６,６′,７で示されているロータ領域に配属もしくは対応配置されている。

ロータは以下の材料から、すなわち炭素０.６〜０.８％、マンガン０.１〜０.３％、その他最大１％、残りは鉄から成っており、一体的に焼結されている。比焼結プレス圧（spezifischer Sinterpressdruck）は次のように、すなわち可能な限りロータのすべての領域が、しかしながら接続爪区分のシングルウェブ３の領域には確実に、少なくとも６.８〜７.４ｇ／ｃｍ^３の材料密度が与えられているように、設定されている。

焼結されたロータの製造時に焼結熱間プロセス（Sinterwaermeprozess）において、少なくともシングルウェブの領域に設けられた銅層から銅が、材料内部、つまり焼結材料の細孔内にそこにおける毛管作用によってもたらされる場合には、上に述べた焼結鋼材料との関連において、例えば下記の組成、すなわち鉄３〜５％、マンガン０.６〜１.５％、その他最大２％、残りは銅という組成の銅材料の使用が勧められる。

銅層は、既に焼結プレスされたシングルウェブに対して銅金型において貼り付けられ、この工程は、シングルウェブが焼結熱間プロセスにもたらされる前に実施される。すなわち相応に成形されたキャップもしくはポット形の成形体が、銅を浸透させられる材料領域に、焼結熱間プロセスの実施前に簡単に装着される。銅層の厚さ、つまり装着されるキャップの壁厚は、例えば経験的に次のように、すなわち相応に処理される材料領域の完全な貫通が確実に保証されるように、決定されることができる。基本的には使用される銅の必要量は、もちろん少なくともほぼ正確に計算によって求めることも可能である。

接続爪区分２には、該接続爪区分の接続形状に合わせられた連結エレメント８が取り付けられてもよい。この連結エレメント（Kupplungselement）８は連結爪領域９を取り囲んでおり、この連結爪領域９は、接続される構成エレメントのための接続エレメントとしても長手方向ウェブ１０に組み込まれている。連結エレメント８のこのような構成によって、簡単な形式で種々異なった長さの連結装置を製造及び使用することができる。

焼結されたロータを示す断面図である。 図１に示されたロータを上から見た平面図である。 図１に示されたロータを下から見た図である。 ロータに装着可能な連結エレメントを示す正面図である。 図４に示された連結エレメントを上から見た平面図である。

Claims (14)

1. ロータリピストンポンプの焼結金属製のロータであって、ポット形のベース体（１）と、該ベース体（１）の底部中央から突出しているジャーナルエレメントとが設けられていて、該ジャーナルエレメントが、底部から直接延びている円筒形の足領域と、該足領域に接続していて連結エレメントを取り付けるために働く接続爪区分（２）とから成っており、該接続爪区分（２）が、突出した２つのシングルウェブ（３）の形で形成されており、両シングルウェブ（３）が直径方向で間隔をおいて円筒形の足区分の外周領域においてそれぞれ次のような領域に位置しており、すなわち該領域が円筒形の足区分の周方向において最大１００°に、かつ半径方向において円筒形の足区分の直径の最大２５％に制限されている形式のものにおいて、
   ロータが一体的にプレス焼結されて構成されており、シングルウェブ（３）が、当該領域において要求される材料安定性のために、少なくとも６.８〜７.４ｇ／ｃｍ^３の材料密度を有するように十分に高く圧縮されていることを特徴とする、ロータリピストンポンプの焼結金属製のロータ。
2. ２つのシングルウェブ（３）が等しい形状及び寸法を有している、請求項１記載のロータ。
3. シングルウェブ（３）によって占められる周囲領域が、最大９０°に制限されている、請求項１又は２記載のロータ。
4. シングルウェブ（３）によってそれぞれ半径方向において占められる領域が、円筒形の足区分の最大２０％に制限されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のロータ。
5. 接続爪区分のシングルウェブ（３）が表面硬化されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のロータ。
6. 表面硬化が誘導式に生ぜしめられる、請求項５記載のロータ。
7. 表面硬化される領域が急激に冷却されている、請求項５又は６記載のロータ。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載の、燒結金属としての鋼製のロータであって、シングルウェブ（３）が、ロータベース体の側に直ぐ隣接している少なくとも１つの移行領域を含めて、プレスされる焼結組織に後で浸透される銅を有していることを特徴とするロータ。
9. 銅を増加されたシングルウェブ（３）が、少なくとも７.５ｇ／ｃｍ^３の比密度を有している、請求項８記載のロータ。
10. 比密度が、７.８ｇ／ｃｍ^３を上回っている、請求項９記載のロータ。
11. 比密度が、少なくとも７.９〜８.０ｇ／ｃｍ^３である、請求項１０記載のロータ。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項記載のロータの焼結された連結エレメントであって、焼結された連結エレメントが、接続爪区分（２）の形成に合わせられた横断面を有していて、長手方向ウェブ（１０）の形をしたロッド状のトルク被駆動領域を備えていることを特徴とする、ロータの焼結された連結エレメント。
13. 請求項１から１１までのいずれか１項記載のロータを製造する方法であって、焼結されるロータを生ぜしめるために、シングルウェブ（３）の横断面に相応して配属もしくは対応配置された別体のラムに、圧力を個別に供給することを特徴とする、ロータを製造する方法。
14. 請求項１３記載の方法によって請求項８から１１までのいずれか１項記載のロータを製造する方法であって、少なくともシングルウェブ（３）内に浸透させられて存在する銅を、焼結熱処理時に、少なくともシングルウェブ（３）の表面に設けられた銅層から、焼結組織内に浸入させることを特徴とする、ロータを製造する方法。

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