JP4928447B2

JP4928447B2 - ポンプ

Info

Publication number: JP4928447B2
Application number: JP2007516961A
Authority: JP
Inventors: シュルツ−アンドレスハイコ; カマリースディルク; フローヴァインコルネリア
Original assignee: LuK Automobiltechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain Hueckeswagen GmbH
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2025-06-15
Also published as: WO2006000181A1; US20080181796A1; ES2416312T3; EP1761706B1; EP1761706A1; JP2008503680A; US8425204B2

Description

ポンプ、たとえば内燃機関の潤滑油を圧送するためのポンプ、特に多行程式ベーンポンプであって、ロータと、ロータスリット内で少なくとも半径方向移動可能なベーンとが設けられており、ベーンが、ベーンヘッドで、行程輪郭に沿って滑動するようになっており、行程輪郭が、とりわけ半径方向の出口開口を備えており、出口開口が、弁装置によって閉鎖可能になっている。

このようなポンプは公知である。たとえば多行程式ベーンポンプが公知であり、ポンプの行程輪郭は金属薄板から成っている。このようなポンプでは、切換可能な第２圧送段が、潤滑油の温度が比較的低い場合、金属薄板輪郭における半径方向溝を介して、第１圧送段の吸込領域と短絡接続されるので、比較的低い温度では、２行程式ベーンポンプの第１段しか圧送を行わない。温度上昇に際して、切換段、つまりベーンポンプの第２段は、温度に応じて調節可能なエレメントによって閉鎖されるので、２行程式ベーンポンプの第２段も、圧力下で、潤滑油を、内燃機関の潤滑油通路に圧送する。温度に応じた切換によって、半径方向溝が閉鎖されて、体積流が逆止弁を介してシステム圧領域に供給される。この場合温度に応じて調節可能な弁は、円錐座によって開閉される。このような構成の欠点によれば、一面では比較的小さな通流横断面が形成され、これによって比較邸大きな圧力低下が生じる。別の一面では体積流の一部に関する弁座の流過によって、実際の吸込体積流に対抗する流れが生じる。この流れによって、吸込領域におけるキャビテーションの早期の開始に起因する損失が生じる。さらに座弁の製作は極めて面倒であり、ひいてはコスト高に結びつく。

したがって本発明の課題は、経済的に調節機能を満たして、最小の流れ抵抗ならびに吸込流の方向に調整された吐出流を提供する、温度に応じて調節可能な弁を提供することである。

この課題を解決する構成によれば、ポンプ、たとえば内燃機関の潤滑油を圧送するためのポンプ、特に多行程式ベーンポンプであって、ロータと、ロータスリット内で少なくとも半径方向移動可能なベーンとが設けられており、ベーンが、ベーンヘッドで、行程輪郭に沿って滑動するようになっており、行程輪郭が、とりわけ半径方向の出口開口を備えており、出口開口が、弁装置によって閉鎖可能になっており、この場合本発明によれば、弁装置が、弾性変形可能な弁舌片を備えており、弁舌片が、行程輪郭の外側に接線方向で取り付けられており、弁舌片が、開放位置で、流れ方向で、吸込流に向かって調整された吐出流を実現するようになっており、弁舌片が、実質的に吐出流に対して平行に流れ案内面を形成している。本発明によれば、弁舌片が、閉鎖状態で、行程輪郭の外側に沿って出口開口の領域で輪郭形状を有している。有利なポンプによれば、弁舌片が、弾性的な舌片材料のばね力によって開放されるようになっている。その利点によれば、開放された弁は、最小流れ抵抗を形成し、ひいてはポンプの油圧効率および機械効率を大幅に改善することができる。

本発明によるポンプの特徴によれば、弁舌片が、温度に応じて調節可能なアクチュエータおよび／または追加的なばねによって、閉鎖位置で、外側から往復輪郭に押し付けられる。有利には、温度に応じて調節可能なアクチュエータおよび追加的なばねが、これらの両構成部材によって形成される調節距離および調節力に関して、直列で配置されている。さらに温度に応じて調節可能なアクチュエータは、温度上昇に際して弁装置を閉鎖するようになっている。

有利なポンプによれば、追加的なばねが、特定の圧力の達成されるまで、弁装置を閉鎖保持することができる。その利点によれば、温度に応じて調節可能な弁装置の他に、圧力制限機能を実現することもできる。さらに有利なポンプでは、弁舌片のばね力が、追加的なばねのばね力に抗して作用するようになっている。さらにまた有利なポンプでは、温度に応じて調節可能なアクチュエータが、追加的なばねのプレロードに影響を及ぼすようになっている。その利点によれば、アクチュエータおよび追加的なばねの設定に応じて様々な圧力制限ステップが調節可能である。また有利なポンプでは、弁装置が、温度に応じて調節可能な弁の機能も、圧力制限弁の機能も満たすようになっている。その利点によれば、温度上昇に際して第２段を接続することも、追加的に最大圧力超過に際して第２段を再び遮断することもできる。

本発明のポンプの別の特徴によれば、弁舌片が、行程輪郭の、初めにベーンによって擦過される半径方向出口開口側に取り付けられている。その利点によれば、弁舌片の開放時に、弁舌片が、流れ方向で流れ案内面を形成し、ひいてはできるだけ損失のない流れ形状を形成することができる。

さらに有利なポンプでは、行程輪郭が、金属薄板から、また弁舌片が、金属薄板から、有利には薄いばね鋼から形成されていて、かつ有利にはレーザ溶接によって、また放電溶接またはろう接によって相互的に取り付けられている。

有利なポンプでは、温度に応じて調節可能なアクチュエータが、片側で弁舌片と結合されていて、かつ別の片側で追加的なばねに支持されている。また追加的な押圧ばねは、温度に応じて調節可能なアクチュエータの挿入移動状態で、弁装置を、最小プレロードで閉鎖保持する（最低圧力制限）ようになっている。その利点によれば、比較的低い温度で、たとえば２ｂａｒの最小圧力を損失の僅かな潤滑のために維持することができ、圧力超過に際して、第２段を無圧の回転状態に接続することができ、したがってエネルギを節約することができる。

さらに有利なポンプでは、追加的なばねが、温度に応じて調節可能なアクチュエータの挿出移動状態で、弁装置を、最大プレロードで閉鎖保持する（最大圧力制限）ようになっている。その利点によれば、たとえば比較的高い温度で、たとえば５ｂａｒの潤滑油圧力を達成することができ、それも第２圧力段がエネルギ節約のために回転圧力状態に接続されるまえに達成することができる。

本発明のポンプの特徴によれば、弁舌片が、場合によっては追加的な継手またはヒンジを備えた成形エレメントを用いて、温度に応じて調節可能なアクチュエータから行程輪郭に押し付けられるようになっている。その利点によれば、エレメントの形状付与によって、弁舌片の形状に応じた絶対的なシールが確保される。したがって特に有利なポンプでは、成形エレメントが、当接面で、行程輪郭の外側輪郭に応じた形状を有している。

さらに有利なポンプでは、弁舌片が、サーモバイメタルから製作されている。その利点によれば、アクチュエータ切換点との適当な調和によって、第２段を開放するための比較的大きな力が提供され、閉鎖時には比較的小さな力がアクチュエータに対抗する。

さらに有利なポンプでは、弁舌片が、スナップ外し機能を有するいわゆるオーバセンタスプリング（Uebertotpunktfeder）の構成をした金属薄板ストリップから製作されている。その利点によれば、第２段が無圧で回転する際に、対抗圧力を再度大幅に低下させることができ、これによって結果として油圧機械効率の改善が得られる。この場合弁装置を閉鎖するための力をアクチュエータが及ぼし、これに対して第２段の静圧および動圧によって開放力が形成される。

次に図面につき、本発明を説明する。

図１には、本発明による２行程式のベーンポンプ（Fuegezellenpumpe；ベーンセルポンプ）を示した。ポンプケーシング１内に、金属薄板リングの構成をした行程輪郭３を図示した。行程輪郭３に、第１の圧力出口５および第２の圧力出口７が設けられており、この場合圧力出口７にばね舌片弁８が配置されている。圧力出口７の領域で、行程輪郭３は、半径方向の出口開口１１によって中断されている。出口開口１１は、弁舌片９によって閉鎖され、それも温度に応じて調節可能なアクチュエータ１３が挿出移動して、弁舌片９が行程輪郭リング３に押し付けられると閉鎖される。弁舌片９は、領域１５で、行程輪郭リング３に取り付けられているので、図示した舌片弁の開放状態で、ポンプの出口開口１１を通って流過領域１７に向かう抵抗のない流れが得られる。領域１７からの吐出流（この場合弁舌片９は流れ案内壁として機能する）は、流過通路２３の領域１９（輪郭リング３を包囲する）で、輪郭リング３における半径方向の吸込開口２１を通って、再び２行程式ベーンポンプの実際の回転構成群に供給される。２行程式ベーンポンプにおける別のエレメント、たとえばロータおよびベーンは、図示しておらず、しかも従来技術から公知であり、説明を簡単にするために詳しく述べることはしない。本発明で重要な点によれば、流過通路２３の領域１７において流れ抵抗を低減して流れ方向を最適化するために、金属薄板から成る行程輪郭リング３において、薄いばね板から成る弁舌片９が、たとえばレーザ溶接によって領域１５に取り付けられている。弁舌片の取付は、行程輪郭３の出口開口１１および出口領域７の、先ずベーンによって回転方向で擦過される側で行われる。これによって舌片弁の開放状態で、流れは、方向調整されて吸込通路２３に流入する。したがって弁舌片の開放状態では、領域１７で流体流に関する完全な通路横断面が存在する。したがって最小の流れ抵抗が得られる。

出口開口１１を閉鎖するために、温度に応じて調節可能なアクチュエータ１３が設けられており、アクチュエータ１３は、図１では弁舌片９と直接的に結合されている。これとは別の側で、アクチュエータ１３は、追加的なばね２５に支持されている。ばね２５は、アクチュエータ１３の挿入移動状態で、閉鎖状態の弁による最小のプレロード（Vorspannung；予荷重、予負荷）が存在するように選択されている（図１には示していない）。これの意味するところによれば、アクチュエータは挿入移動されているが、追加的なばね２５はアクチュエータと相俟ってばね舌片９を出口開口１１に押し付けている。この場合最小のプレロードは、たとえば２ｂａｒの吐出圧に相当し、ポンプにおける吐出圧が最小プレロードを超えると、圧力によって、ばね舌片弁は、図１に示した開放位置に押し付けられ、これによってアクチュエータ１３は、ばね２５のプレロードに抗して図示の位置に押し付けられる。要するに図１では、最小圧力制限の調節点が超過されている。弁装置における力バランスは、図１では、弁舌片９のばね力による戻し調節作用を引いた押圧ばね２５のプロロードから成る。この場合出口領域７における油圧媒体の圧力および場合によっては流れによって及ぼされる力は、補助的に開放方向で作用する。ここでアクチュエータ１３が潤滑油の温度上昇によって挿出移動すると、一方では舌片弁のばね舌片９が行程リング３に押し付けられ、他方では挿出移動するアクチュエータ１３によってばね２５のプレロードが高められ、この場合切換可能なポンプ段の出口開口１１は閉鎖される。そこではばね２５のプレロードが高められているので、たとえば５ｂａｒの圧力になると、適当な圧送圧力によって、ばね舌片９は挿出移動されたアクチュエータ１３と共に、ばね２５の力に抗して、再び開放方向で押し付けられ、これによって最大圧力制限機能が及ぼされる。本発明によれば、それぞれ異なる２つの圧力制限ステップの機能の重畳が、温度上昇時の出口開口１１の閉鎖による温度調節性能と組み合わされている。たとえば５ｂａｒの最大圧力制限は、アクチュエータ１３によって、いわゆるオーバーストローク効果（Effekt des Ueberhubes）によって実現される。なぜならばアクチュエータは、温度がさらに上昇すると継続的に挿出移動し、したがって追加的なばね２５のプレロードが引き続き高められ、それもたとえばばね力プレロードが５ｂａｒの最大圧力に相当するまで高められるからである。正確な温度調節点および圧力点の設定は、本発明によれば、もちろん自動車における様々な要求に関して変化させることができる。従来技術に対する本発明による弁装置の利点によれば、弁装置に存在する戻しばねを省略することができる。さらにばね２５（ここではオーバーストロークスプリング（Ueberhubfeder）の機能をも担う）の設定は、寸法に関して比較的小さくすることができる。なぜならばこのようなシステムでは、既に比較的低い圧力で弁装置を開放できるからである。

適当な加熱（２行程式ベーンポンプの両圧力段で要求される）のあとで内燃機関が停止されると、アクチュエータ１３の挿入移動のための温度が低下する。このために必要な戻し調節力は、押圧ばね２５によってもたらされ、押圧ばね２５は、先ずアクチュエータ１３を圧縮する。ばね２５のプレロードがアクチュエータ１３の挿入移動と共に減少するので、ヒステリシスに起因する中間位置が形成される。このことはポンプの次の冷間始動に関して要求される。なぜならば比較的高いプレロードによって、両ポンプ段が始動されるからである。第２のポンプ段が圧力形成すると、直ちにアクチュエータヒステリシスが克服されて、アクチュエータが完全に挿入移動される。

ばね舌片９に対するアクチュエータ１３の位置決めは、力線図に応じて行われる。したがって有利には、アクチュエータ１３がばね舌片９を行程リング３に締め付けるように、アクチュエータ１３が配置されている。このために図２に示したように、アクチュエータ１３とばね舌片９との間に支承部が必要である。したがってたとえばアクチュエータ１３におけるボール２７とばね舌片における適当な収容部とを介して、形状結合式（formschluessig；形状による束縛）の支承部を形成することができる。図３には、アクチュエータ１３とばね舌片９との間の適当な支承部を平面図で示した。

本発明の別の実施例では、ばね舌片９は、追加的な成形部２９（図４のａおよびｂ）によって行程リング３に押し付けられる。成形部２９は、様々な材料、有利にはプラスチックから製作することができ、かつばね舌片９のための当接面で、行程リング３の外側輪郭に対応する形状を有している。ばね舌片９は、成形エレメント２９によって曲げられて、輪郭リング３に押し付けられる。成形部２９は、アクチュエータ１３と堅固に結合されている。

図５には、構造スペース的な理由から必要とされる実施例を示した。この場合成形部３１は、アクチュエータ１３に対して可動に支承されており、したがって行程輪郭リング３から離間回転することができる。これによって弁装置の流出領域１７において完全に開放された流れ横断面が形成される。図４および図５に示した両実施例では、流出する流れのための接線方向の流れ案内板を成すばね舌片９によって、２行程式ベーンポンプの吸込領域２３への省エネルギの流出が確保される。

本発明による選択的な別の実施例では、成形部２９，３１は、出口開口７を、ばね舌片９を介在せずに直接的に開閉することができる。このために適当なシール作用を実現するために、成形部２９，３１は、弾性材料から形成することができる。

本発明のポンプの横断面図である。図１のＸで示した部分の拡大図である。アクチュエータと弁舌片とを示す図およびＹの拡大図である。ａおよびｂは、成形エレメントの組み込まれたアクチュエータを示す図である。ａおよびｂは、可動の成形エレメントを備えたアクチュエータを示す図である。

符号の説明

１ポンプケーシング、３行程輪郭、５第１の圧力出口、７第２の圧力出口、９ばね舌片弁、１１半径方向の出口開口、１３温度に応じて調節可能なアクチュエータ、１５取付領域−弁舌片、１７流過領域−行程輪郭、１９吸込領域−流過通路、２１半径方向の吸込開口、２３流過通路、２５追加的なばね、２７アクチュエータにおけるボール支承部、２９アクチュエータにおける追加的な成形部、３１可動に支承された成形部

Claims

ポンプであって、
ポンプケーシング（１）と、ロータと、ロータスリット内で少なくとも半径方向移動可能なベーンとが設けられており、ベーンが、ベーンヘッドで、行程輪郭（３）に沿って滑動するようになっており、行程輪郭（３）が、半径方向の出口開口（１１）と半径方向の吸込開口（２１）とを備えており、ポンプケーシング（１）内において出口開口（１１）及び吸込開口（２１）が連通する流過通路（２３）を備え、該出口開口（１１）が、弁装置（８）によって開閉鎖可能になっている形式のものにおいて、
弁装置（８）が、成形部（２９，３１）または弾性変形可能な弁舌片（９）を備えており、成形部（２９，３１）または弁舌片（９）が、行程輪郭（３）の外側に接線方向で配置されており、成形部（２９，３１）もしくは弁舌片（９）が、開放位置で、流れ方向で、行程輪郭（３）をめぐる吸込流に向かって調整された吐出流を実現するようになっており、成形部（２９，３１）もしくは弁舌片（９）が、吐出流に対して平行に流れ案内面を形成していることを特徴とする、ポンプ。
弁舌片（９）が、閉鎖状態で、半径方向出口開口（１１）の領域で行程輪郭（３）の形状を有している、請求項１記載のポンプ。
弁舌片（９）が、弾性的な舌片材料のばね力によって開放されるようになっている、請求項１または２記載のポンプ。
弁舌片（９）が、温度に応じて調節可能なアクチュエータ（１３）および／または追加的なばね（２５）によって、閉鎖位置で、外側から、往復輪郭（３）に押し付けられるようになっている、請求項１から３までのいずれか１項記載のポンプ。
温度に応じて調節可能なアクチュエータ（１３）および追加的なばね（２５）が、これらの両構成部材によって形成される調節距離および調節力に関して、直列で配置されている、請求項４記載のポンプ。
アクチュエータ（１３）が、温度上昇に際して弁装置（８）を閉鎖するようになっている、請求項４または５記載のポンプ。
追加的なばね（２５）が、特定の圧力に到達されるまで、弁装置（８）を閉鎖保持するようになっている、請求項４、５または６記載のポンプ。
弁舌片（９）のばね力が、追加的なばね（２５）のばね力に抗して作用するようになっている、請求項１から７までのいずれか１項記載のポンプ。
温度に応じて調節可能なアクチュエータ（１３）が、追加的なばね（２５）のプレロードに影響を及ぼすようになっている、請求項１から８までのいずれか１項記載のポンプ。
弁装置（８）が、温度に応じて調節可能な弁の機能も、圧力制限弁の機能も満たすようになっている、請求項１から９までのいずれか１項記載のポンプ。
弁舌片（９）が、行程輪郭（３）の、初めにベーンによって回転方向で擦過される半径方向出口開口（１１）側に取り付けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のポンプ。
行程輪郭（３）が、金属薄板から、また弁舌片（９）もまた、金属薄板から形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のポンプ。
行程輪郭（３）及び弁舌片（９）が薄いばね鋼から形成されている、請求項１２記載のポンプ。
行程輪郭（３）及び弁舌片（９）が、レーザ溶接、放電溶接、またはろう接によって相互的に取り付けられている、請求項１２又は１３記載のポンプ。
温度に応じて調節可能なアクチュエータ（１３）が、一方では弁舌片（９）と結合されていて、かつ他方では追加的なばね（２５）に支持されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のポンプ。
追加的なばねが、温度に応じて調節可能なアクチュエータ（１３）の挿入移動状態で、弁装置（８）を、最小プレロードで閉鎖保持する（最低圧力制限）ようになっている、請求項１から１５までのいずれか１項記載のポンプ。
追加的なばね（２５）が、温度に応じて調節可能なアクチュエータ（１３）の挿出移動状態で、弁装置（８）を、最大プレロードで閉鎖保持する（最大圧力制限）ようになっている、請求項１から１６までのいずれか１項記載のポンプ。
弁舌片（９）が、追加的な継手またはヒンジを備えた成形エレメントによって、温度に応じて調節可能なアクチュエータ（１３）から行程輪郭（３）に押し付けられるようになっている、請求項１から１７までのいずれか１項記載のポンプ。
成形部（２９，３１）が、当接面で、行程輪郭（３）の外側輪郭に対応した形状を有している、請求項１８記載のポンプ。
弁舌片（９）が、サーモバイメタルから製作されている、請求項１から１９までのいずれか１項記載のポンプ。
弁舌片（９）が、スナップ外し機能を有するオーバセンタスプリングの構成をした金属薄板ストリップから製作されている、請求項１から２０までのいずれか１項記載のポンプ。
前記ポンプが、内燃機関の潤滑油を圧送するための多行程式ベーンポンプである、請求項１から２１までのいずれか一項記載のポンプ。