JP5140059B2 - ベーンセルポンプ - Google Patents
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Description
好ましくは、このような圧送式ポンプは、ポンプ外に設けられたリザーバ、好ましくは、外部タンクからオイルを取り入れるベーンセルポンプである。
通常、このような圧送式ポンプは、流量制御バルブを備えており、高圧領域の供給側からポンプの吸引領域の吸引側にオイルを送り込む。
ポンプの回転スピードに応じて供給量を一定に調節するため、流量制御バルブは排出ボアを開放し、高圧のオイルは排出ボアから流れ出るようになっている。
そして、オイルは、供給装置の吸引室に流入する。
このため、吸引側に導く漏出オイル通路(leakage path)が、従来の圧送式ポンプには設けられており、漏出オイル(leakage oik)が再びタンクからポンプに向うオイルに供給されるようになっている。
漏出オイル通路(leakage path)、あるいは、漏出オイル経路(leakage oil channel)のような手段は、製造がかなり困難であり、これにより、ポンプの製造コストを増大させている。
高圧領域から圧送装置には、高圧流体が流れ込むように供給される。
圧送装置は、流入孔から滞留するオイル内、すなわち、供給装置の下流側圧送室に高圧の流体を送り込む。
その結果、タンクからのオイルは、引きずられて加速され、そこからさらなる溝を介して、供給装置の吸引領域に流れる。
E4138516A1に開示され、圧送装置を利用する技術は、次の点で問題がある。
この圧送装置は、ジェットノズルがケースの一方側のみ作用し、タンクからくるオイルをケースの両側、すなわち、それぞれの吸引室に供給しなければならない。
これは、供給装置すなわちロータリー機構の両側に関連する吸引室に、ケースの両側から適当量の流体が均等に流入しない。
両側の吸引室に異なる長さの流路があるため、流体の圧力に差が生じる。
その結果、両側の吸引室への流体の供給量に差が生じる。
これにより、キャビテーション及びこれが原因となる損傷が生じる。
ポンプの供給量が多くなると、この問題は大きくなる。
さらに、両側の吸引領域が均一に充填されない問題も生じる。
さらに、本発明の目的は、供給装置のセルに均等に流体を流入させることにある。
これにより、キャビテーションによる損傷を回避できる。
供給装置の両側の流入孔が、圧送室の両側の副流入孔のそれぞれに連通しており、圧送装置の少なくとも1つのジェットノズルが2つの圧送室のそれぞれに向けられ、圧送装置がジェットノズルによって両側に流体を同時に射出する。
したがって、圧送装置は、2つの圧送室に向けられたインジェクター、すなわち、2つのインジェクターを備えている。
これらのインジェクターは、次いで、少なくとも1つのジェットノズルから流体を射出する。
さらに、タンクから送られる流体を供給する流入孔が、供給装置の両側にそれぞれ1つの副流入孔を介して、流体を加速するように機能する圧送室に連通しているので、このような状態を確立することができる。
ここに存在する流体の加速は、従来の圧送装置ではなく、圧送室のそれぞれにジェットノズルが向けられ、ケースの両側で2方向に射出できる圧送装置を用いることによって、ケースの両側で生じさせられる。
このため、圧送装置の1つのジェットノズルは、2つの圧送室のそれぞれに向けられており、高圧流体を射出することにより、タンクからくる流体を加速、すなわち、圧送することができる。
このように、圧送装置を中央に配置することで、供給装置の両側に延びる流路が、ほぼ同じ長さで、タンクからの流体とともに射出に用いられる流体を加速する。
こうすることにより、供給装置の両側の吸引領域に流れこむ流体は、同じ圧力状態にあり、両側から等しい状態で供給装置に流体を送ることができる。
これによって、圧送装置で既にジェットノズルに分配された高圧流体が射出によって流体に与える流動エネルギーにより、タンクからの流体を再度加速することができる。
薄く細い噴出流と比較すると、両側のジェットノズルによるインジェクションによって広い接触面が2度に渡って得られる。
重要なことは、流体が、両側において排出ボアを介して圧送装置のジェットノズルに流入することにある。
副流入孔の下流では、タンクからくる流体が、高圧で射出されるオイルと大きな流動エネルギーを伴って一体になる。
その結果、ウォータージャケットポンプと同じように、オイルが加速される。
その形状は、鏡像対称であることが好ましい。
圧送装置の両側に形成される圧送室は、その大部分がケースとベアリングフランジのそれぞれと一体に形成されることが好ましい。
同様に、圧送室は、ケース内に収容され、さらに、一方側ではケースカバーの内壁によって形成されるとともに、他方側ではベアリングフランジの内壁によって形成されていることが好ましい。
なお、内壁の形状は、両側で異なっていてもよい。
圧送装置の両側では、インジェクションによって、流体が圧送室内に加速される。
特に好ましい実施形態では、ジェットノズルが、90°以下の角度、好ましくは、鋭角で下方に傾斜させられ、流入孔の流入口と反対側において、ケース及び/又はベアリングフランジの壁に向けられており、加速された流体が大きなエネルギーで壁に衝突し、ケース及び/又はベアリングフランジの壁の表面から両側に逃げることができるようになっている。
したがって、流体は、圧送装置の両側でさらに分けれ、圧送装置、すなわち、圧送装置を構成するロータリー機構のケースに設けられた中心ボアの両側の2つの分離した流路に分かれる。
これらの吸引溝は、圧送装置の吸引領域に直接繋がっている。
具体的には、吸引溝は、圧送装置の両側の2つの分離した流路に沿って、圧送装置の吸引室に直接繋がり、圧送装置の吸引室が、同じ圧力及び同じ流量で4つの領域に分離され、これにより、圧送装置への流体への送り込みが均等になる。
このため、圧力パイロットは、高圧側流体を導入し、圧力制御パイロットを通じて流れた後、その流体を戻すようになっている。
好ましい実施形態では、流入孔が、この端部において、パイロットオイルを戻るための圧力制御パイロットに連通している。
この流路は、ケース、ケースカバー及び/又はベアリングフランジと一体に形成された迷路状の溝を介して連通していることが好ましい。
いずれにしても、この流体がタンクからくる流体の循環システムに圧送装置の動作領域の上流側で戻されるようにすることが好ましい。
同様に、タンクからくるオイルに漏出オイルを高圧側と逆の領域で戻すことが好ましい。 このため、漏出オイル溝、すなわち、迷路状の溝が設けられており、その溝が、流入孔に異なる位置から漏出オイルを移送する。
したがって、前述の圧送式ポンプは、漏出オイル通路が、シールの内側で、そのシールに沿って平行に少なくとも吸引側に延びている。
シールに隣接する漏出オイル通路の構造は、供給側のシールを不要にする。
したがって、このシール構造は、流体である漏出オイルの除去信頼性を高めるだけでなく、シール自体の信頼性を高め、これにより、シール効果を長期に渡り維持される。
漏出オイル通路は、漏出オイルが流れる総ての場所に設けられており、その漏出オイルは供給側で除去され得る。
したがって、漏出オイル通路は、シールに平行に少なくとも吸引側、すなわち、シールの内部又は内側で延びている。
この溝は、ケースカバー又はベアリングフランジの一方、若しくは、ケースカバー及びベアリングフランジの両方に形成され、この溝は、シールを挿入又は収納するために用いられる。
例えば、この溝は、それぞれの構成要素と一体に形成されていてもよい。
同時に、必要であれば、シールは、その内側で潤滑及び冷却される。
溝が広い構造である場合、その溝は、2つの機能を備えている。
1つの機能は、シールを保持する機能であり、もう1つの機能は、漏出オイル通路、あるいは、漏出経路を形成する機能である。
いずれにしても、溝は、シールを収納する機能を備えているので、製造費用をかなり抑えることができる。
さらに、この構成は、ポンプ全体のサイズを小さくし、ポンプの小型化にも寄与する。
前述のように、漏出オイル通路がシールの内側、すなわち、内部でシールの全長に渡って延びるように、溝は全長に渡って広くなっていてもよい。
また、溝の全長の一部においてのみ溝を広げ、すなわち、除去すべき漏出オイルを集める部分においてのみ溝を広げ、漏出オイル通路を構成することもできる。
これにより、溝とガスケットが一箇所に構成される。
シールを収納する溝の外側部分がシールで充填される。
さらに、2列溝の間を延び、少なくとも部分的又は全長に渡って溝を分割する隔壁で溝をダブルの溝にしてもよい。
前述のように、2列溝の外側溝部分には、シールとなるガスケットが挿入される。
この溝部分は、少なくとも僅かにシールより幅広であると、効果的である。
内側溝部分は、漏出オイル通路として機能する。
この構成において、漏出オイルは、ポンプの吸引側に直接供給され、そこからタンクのオイルと混合させられる。
通常、漏出オイルの除去のため、漏出オイル通路と吸引側との間で複数の流路を形成することもできる。
このような流路は、溝から吸引側に延びるボア、凹所、迷路のようなものでよい。
いずれにしても、このような場合には、漏出オイル通路、すなわち、溝に集まる漏出オイルは、吸引側に除去されることが確実となる。
このような構成において、ベーンセルポンプのロータリー機構のために形成されたボア内の高圧がシールされ、このボアの外側に高圧が作用しなくなり、このボアによってケースの内部が高圧として遮断される。
したがって、漏出オイル通路構造は、その漏出オイル通路自身及び漏出オイル通路に配置されたシールによって構成され、幅広の溝内を延びるシールは、従来の圧送式ポンプのように真の高圧を受けることがなくなる。
この場合も、シールは、従来のガスケットのような部材であり、幅広の溝を形状をした漏出オイル通路に設けられる。
重要なことは、それぞれが漏出オイル通路として機能して、漏出オイルを効果的に除去できるような複数の溝を構成することができる点にある。
具体的には、ポンプは、ロータリー機構からなる供給装置1を備えたベーンセルポンプである。
なお、供給装置1については詳細に示すことを略している。
このようなロータリー機構からなる供給装置1の構造については、例えば、DE3928029A1を参照できる。
この供給装置1は、前述のロータリー機構である。
ケース2の一端面は、ケースカバー3で覆われており、ケースカバー3と反対側のケース2の他方の端面には、ベアリングフランジ4が取付けられている。
シール5は、ケースカバー3に向って作用し、ケース2の一端面7に形成された溝8に挿入されている。
ケース2の反対側において、シール6は、ベアリングフランジ4に収容されている。
すなわち、シール6は、ベアリングフランジ4と一体に形成された溝9に挿入されている。
溝9は、ケース2の対向面10に形成されていてもよい。
同様に、漏出オイル通路13は、ベアリングフランジ4の溝9によって形成されている。
図3では、シール6が示されず、ベアリングフランジ4のみが示されている。
したがって、シール5、シール6は、ガスケットに似た輪郭である。
漏出オイル通路13は、溝8、溝9のシール5に沿って延び、その漏出オイル通路によって漏出オイルが収集され漏れが防止されている。
これにより、漏出オイル通路13は、溝8、溝9と一体に形成される。
ケースカバー3に形成された溝8については、図2に最もよく示されている。
さらに、図2は、漏出オイル16が、どのようにシール5と平行な漏出オイル通路13に流入するか、すなわち、漏出オイル16が溝8にどのように流入するか、及び、漏出オイル16が漏出オイル溝15を介してそこからどのように吸引側12やオイルタンクに供給されるかを示している。
このため、シール18,19,20,21が、それぞれケースカバー3及びベアリングフランジ4に向って作用するように設けられている。
これらのシール18,19,20,21は、同じようなガスケットタイプ及び/又は組合せ型シールである。
したがって、最初に説明したシール5、シール6には、吸引側12の圧力やタンクの圧力に近い比較的低い圧力が作用し、ポンプ全体のシール効果に寄与する。
溝は、ケース2の端面7に形成された溝8と、ベアリングフランジ4に形成された溝9である。
このように広く構成することにより、漏出オイル通路13は、シール5、シール6に直接隣接して形成され、シールの内側14に圧力が作用する。
漏出オイル通路13は、シール5、シール6が配置された深溝領域の底部より浅い深さで延びている。
この実施形態では、漏出オイル通路13は、シール5、シール6が配置された溝8、溝9の収納領域から隔壁22によって分割されている。
この隔壁22は、溝8、溝9の外壁及び漏出オイル通路13の高さより低く、漏出オイルが適量である場合には、その漏出オイルはシール5、シール6に直接作用することができる。
さらに、流体の供給するように機能する圧送装置114が設けられ、この圧送装置は、ウォータージェットポンプに類似するように作用する。
この圧送装置114は、供給装置1の上流側の圧送室115に、流入孔113からの流体を高圧流体として送り込んで、流体の流れを加速させる。
圧送装置114は、その圧送装置114の1つのジェットノズル117が2つの圧送室115のそれぞれに指向するように両側に延びている。
この構造では、ジェットノズル117が、ジェットノズル117を介して高圧に送り込まれる流体が流体全体を流れ方向に加速するように射出するように配置されており、これにより、タンクから送られる流体を再度加速するようになっている。
流体は、流入孔113、バルブ孔125及び排出ボア126を介して2つのジェットノズル117に到達する。
ジェットノズル117は、一方側が流入孔113の流入口から離れる側において、ケースカバー3の壁118に対して直角に向けられ、他方側も流入孔113の流入口から離れる側において、ベアリングフランジ4の壁119に対して直角に向けられている。
重要なことは、壁118,119が、両側に形成された吸引溝121に案内装置のように流体を指向させ、これにより、流体が再度分離されることである。
吸引溝121は、供給装置1の吸引室に流体を導く。
これらの吸引溝121は、供給装置1の吸引領域122への流路に形成されている。
したがって、ケースカバー3の両側では、同じ条件となる。
この場合、図7は、ケースカバー3に対向するケース2の端面を示し、同図において、流入孔113、すなわち、副流入孔116の流入口及び圧送装置114、すなわち、ジェットノズル117の流入口が示されている。
図8に示すベアリングフランジ4の説明のようなケースカバー3の壁118の説明は、略する。
さらに、漏出オイル溝124は、流入孔113に連通し、返送されたパイロットオイル及び漏出オイルは、タンクから送られるオイルとともに流入孔113で混合する。
流入孔113及び副流入孔116から流れでた後、一体となった流体の総流量は、圧送装置114又は排出ボア126及び高圧流体とするジェットノズル117を介して供給され、これにより加速される。
2 ・・・ケース
3 ・・・ケースカバー
4 ・・・ベアリングフランジ
5 ・・・シール
6 ・・・シール
8 ・・・溝
9 ・・・溝
13 ・・・漏出オイル通路
15 ・・・漏出オイル溝
22 ・・・隔壁
113 ・・・流入孔
114 ・・・圧送装置
115 ・・・圧送室
116 ・・・副流入孔
117 ・・・ジェットノズル
121 ・・・吸引溝
124 ・・・漏出オイル溝
Claims (11)
- 流体を供給するケース(2)内に収容された供給装置(1)と、前記ケース(2)に形成され且つ前記供給装置(1)の吸引領域(122)に延びる流体の流入孔(113)と、流体を供給するように機能する圧送装置(114)とを備え、前記圧送装置(114)が流体を高圧で流入孔(113)から供給装置(1)の上流側の圧送室(115)の流体中に送り込み、これにより流体を加速するベーンセルポンプにおいて、
前記流入孔(113)が、副流入孔(116)を介して供給装置(1)の両側の圧送室(115)に繋がっており、前記圧送装置(114)の少なくとも1つのジェットノズル(117)が2つの圧送室(115)のそれぞれに向けられるように、前記圧送装置(114)が両側に流体を射出し、
前記ケース(2)が、ケースカバー(3)によって一方の端面を閉鎖されるとともに、ベアリングフランジ(4)によって他方の端面を閉鎖されており、前記供給装置(1)の両側に形成された圧送室(115)が前記ケースカバー(3)とベアリングフランジ(4)と少なくとも大部分で一体になっていることを特徴とするベーンセルポンプ。 - 前記圧送装置(114)の流入口が、前記供給装置(1)の中央上方に配置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。
- 前記ジェットノズル(117)が、該ジェットノズル(117)を介して高圧で射出される流体の流れの方向に、あるいは、流れの方向に鋭角な角度で流体を加速させて流動力を与えるように配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のベーンセルポンプ。
- 前記流入孔(113)に連通された副流入孔(116,116)が、前記供給装置(1)の両側に分けられており、前記副流入孔(116,116)がほぼ同じ長さであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のベーンセルポンプ。
- 前記流入孔(113)に連通された副流入孔(116,116)が、前記供給装置(1)の両側に分けられており、前記副流入孔(116,116)がほぼ同じ形状で、好ましくは鏡像対称であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のベーンセルポンプ。
- 前記ジェットノズル(117)が、僅かに下方に傾斜しており、前記流入孔(113)の流入口と反対側で前記ケースカバー(3)及び/又はベアリングフランジ(4)の滑らかな壁(118,119)に向けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項5に記載のベーンセルポンプ。
- 前記ケースカバー(3)及び/又はベアリングフランジ(4)の壁(118,119)が、該壁(118,119)に衝突する加速された流体の向きをほぼ均等に横方向に向きを変え、両側に形成された吸引溝(121,121)に流体の殆どを案内するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6に記載のベーンセルポンプ。
- 前記吸引溝(121,121)が、前記供給装置(1)の吸引室に繋がっていることを特徴とする請求項7に記載のベーンセルポンプ。
- 前記吸引室に繋がる吸引溝(121,121)が、それぞれ同じ長さで設計構成されていることを特徴とする請求項8に記載のベーンセルポンプ。
- 前記流入孔(113)が、パイロットオイルを戻す圧力制御パイロットに繋がっていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載のベーンセルポンプ。
- 流体の流路が、迷路状の溝であり、好ましくは、ケース(2)及び又はケースカバー(3)及び/又はベアリングフランジ(4)と一体であることを特徴とする請求項10に記載のベーンセルポンプ。
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