JP5497767B2 - 流体の部分流を分岐させる装置 - Google Patents

Description

本発明は、液圧ポンプによって流体の部分流を主流から分岐させる装置であって、液圧ポンプが、押し退け原理に従って働くようになっていて、互いに対して封止された、機能群に分割された個々の主チャンバを有しており、前記主チャンバによって、少なくとも１つの主流入口から到来する流体が、液圧ポンプの入口側又は吸入側から出口側又は吐出側へ、そしてさらに少なくとも１つの主流出口を介して移送可能であるものに関する。

このような液圧ポンプ（独国特許第２１１４２０２号明細書）は、従来技術において数多くの実施形態が知られている。通常液圧ポンプは、トルク並びに回転数の形の機械エネルギーを、予め設定することができる体積流量及び流体圧力を有する液圧エネルギーに変換するのに使用される。いわゆる押し退け原理に従って働く液圧ポンプは、ポンプハウジング内で封止された個々のチャンバを有しており、このようなチャンバ内では、吸入ポートを備えるポンプの入口側から、吐出ポートの形態の出口側へ流体が移送される。この場合吸入ポートと吐出ポートとの間には直接の接続はないので、押し退け原理に従うポンプが特に高い流体システム圧に適している。

押し退け原理の実現のために、羽根が使用されるか又はピストンが使用されるかに応じて、構造によって歯車ポンプ及びスクリューポンプをベーンポンプと区別し、そしてこのベーンポンプをさらにラジアルピストンポンプ及びアキシャルピストンポンプと区別する。これら全ての液圧ポンプに共通しているのは、押し退け容積が一定に保たれているか又は可変に保たれているかとは無関係に、いずれの場合にも、押し退けられる容積が、常に送出されるべき流体流だけに関連することである。このような流体流を以下では主流と呼ぶ。

従って、このような従来技術から出発して、本発明の根底を成す課題は、従来の解決手段をさらに改善して、液圧ポンプを備えたこのような装置の利用範囲が低廉に拡大されるようにすることである。このような課題は、請求項１の特徴全体を有する装置が解決する。

本発明による装置は、上記主流から流体の部分流を分岐させるのを可能にする。部分流の移送のために、少なくとも１つの独立した部分チャンバが主流フィードのための主チャンバと並んで設けられており、部分チャンバは液圧ポンプの吐出側の構成要素であって独立した部分流出口に接続されており、部分流出口は、それぞれの主流入口及びそれぞれの主流出口から分離されている。

主流から分岐された部分流によって、種々様々な作業分野のために部分流を使用することができる。部分流の流体体積もその流体圧力も、装置の構成に応じて予め設定することができる。従って、このような流体部分流は主流とは無関係に、個々の流体消費装置への供給のために使用することができる。また、部分流を介して、故障時に横揺れ安定化分野又はステアリング支援システム分野における液圧構成要素へ緊急時供給を行うことも十分に可能である。さらに、主流から分岐された部分流に、センサ試験を施す、例えばその汚染度に関して分析を施すことにより、主流に関する定性報告を得ることができる。ここでは、種々様々な技術分野における数多くの用途が可能である。

本発明による装置の特に好ましい実施態様の場合、液圧ポンプはベーンポンプである。ベーンポンプの個々の羽根は、駆動可能なロータ内で、ロータ内の終端位置と、羽根の行程を外方で制限するステータの周壁との間で、長手方向に移動可能に案内されて、羽根の少なくとも一部に対して、互いに対向するそれぞれ２つの流体空間が、羽根とロータ並びにステータとの間で形成されるようになっていることが好ましい。互いに対向する流体空間により、その容積構成に応じて、種々の使用事例のために異なる圧力レベルを１つの装置によって実現することができる。このことは、主流のためにも、液圧回路の要件への更なる適合可能性をもたらす。

しかし本発明による装置は、ベーンポンプにおける使用に限定されることを必要とはせず、基本的には押し退け原理又は同等の原理に従って働く全ての液圧ポンプを使用することができる。

任意に予め設定可能な体積比率を有する部分流を形成するための本発明による装置は、装置の構成に応じて、好ましくはモジュール構成要素の形式で形成されている。この構成要素は、別の構成要素、例えば駆動ユニット及び／又はフィルタユニットと、流体装置全体を形成しながら組み合わせることができるが、しかし、種々の制御作業のために、また非常時機能のためにも独立した部分体積流量が必要となる完全システム、例えば横揺れ安定化システム又はステアリング支援システムにおいて、単一構成要素として使用することもできる。

本発明による装置の別の有利な実施態様が、更なる従属請求項の対象となっている。

１実施態様により本発明による装置を以下に詳しく説明する。図面は原理的に示したものであり、縮尺通りではない。

図１は、本発明による装置の主要な構成要素を示す縦断面図であり、図の下縁は、より単純に図示するために部分的に破断して再現している。 図２は、図１に示したものを、図平面をずらした状態で示す分解図である。 図３は、図１及び２に示したチャンバブロックを示す端面の下面図である。 図４は、図１〜３に示された装置のための可能な使用例を示す図である。

図１〜３に示された装置は、流体の部分流を主流から液圧ポンプ１０によって分岐するのに使用される。液圧ポンプ１０は、押し退け原理に従って作動するようになっていて、互いに対して封止された個々のチャンバ１２，１４，１６，１８及び２０を有している。これらの主チャンバによって、流体が、液圧ポンプ１０の入口側又は吸入側から出口側又は吐出側へ移送可能である。

分岐されるべき部分流のために、独立した部分チャンバ２６が設けられている。この部分チャンバ２６は、第３のチャンバ１６、第４のチャンバ１８、及び第５のチャンバ２０とともに、液圧ポンプ１０の吐出側の構成要素である。これに対して第１のチャンバ１２及び第２のチャンバ１４は、吸入側に割り当てられている。

液圧ポンプ１０としては、この場合にはベーンポンプが使用される。ベーンポンプの回転方向は図３において矢印２８で示されている。ベーンポンプの個々の羽根３０は駆動可能なロータ３２内で、ロータ３２内の終端位置と、羽根３０の行程を外方で制限するステータ３６の周壁３４との間で長手方向に移動可能に案内されて、羽根３０に対して、互いに対向するそれぞれ２つの流体空間４０，３８が、羽根３０とロータ３２並びにステータ３６との間で形成されるようになっている。

図３からさらに明らかなように、回転方向で見て、右側の流体空間３８並びに流体空間４０は拡大しており、そして個々のチャンバ１２及び１４と相俟って、主流体体積流量に吸入作用を加える。これに対して、図３に向かって見て、ベーンポンプの回転方向で、流体空間３８及び４０はチャンバ１６，１８及び２０に関して先細りになっているので、予め設定可能な圧力レベルで、主流が出口側又は吐出側に達する。このような押し退け原理は、ベーンポンプ及び同等の押し退けポンプにおいて知られているので、ここではこれ以上詳しく立ち入らない。しかしながら、個々のチャンバが流体空間３８及び４０と共に吸入側にも吐出側にも設けられていることにより、個々のチャンバ１４に対するチャンバ１２の、並びにチャンバ２０に対するチャンバ１６及び１８の異なる一対の関連する圧力レベルを調節することができるので、この限りでは互いに別々にされた２つの主流を装置によって制御することもできる。しかしこの実施態様では、チャンバ１２，１４，１６，１８及び２０を用いて、唯１つの主流体流が一緒に運搬される。

流体の部分流を形成するために、他の上記チャンバとは空間的に分離されて別個の部分流出口４２を有する部分チャンバ２６が使用される。上記部分流出口４２を介して部分流量が導出される。それぞれの羽根３０が、第２の流体空間４０に向いた移動方向で部分流量を装置から押し出す。羽根３０はすぐに部分チャンバ２６を横切るので、永久的に流体は装置の吐出側で部分流出口４２を介して外方に向かって吐出される。この実施態様では、部分流は、緊急時機能を実現するために液圧消費装置に供給された後、又はセンサユニット（図示せず）を貫流した後、装置の吸入側に運ばれ、そして部分流入口４４を介して装置に再び供給される。

全体を通して保たれ続けるのは、流体空間３８，４０の一部が、液圧ポンプ１０の吸入側及び吐出側の個々のチャンバ１２，１４，１６，１８及び２０に割り当てられること、及び流体空間４０のうちの少なくとも１つによって形成された他の部分が、部分流形成のための部分チャンバ２６に割り当てられることである。特に図２に示された分解図が示すように、ステータ３６は円筒形の中空リングから形成されている。この中空リングは装置のハウジング４６内に収容され得る。個々の羽根３０を有するロータ３２は、既に説明したベーンポンプ原理を実現する目的で、その駆動軸線で偏心的にステータ３６内に保持されている。図示のチャンバ１２，１４，１６，１８，２０及び２６は、独立したチャンバブロック４８の構成要素である。図面をより単純にするために、第４のチャンバ１８は図２には示されていない。チャンバブロック４８は外側の端が装置ハウジング４６（図１参照）と面一になっており、そしてステータ３６の方向の内側はシールリング５０によって相応に封止されている。隣接する装置部分に対する封止のためには、チャンバブロック４８の反対側に別のシールリング５２を設けることができる。

ベーンポンプの駆動のために、駆動軸５４が使用される。駆動軸５４は、カプセル化されたシールリング５６によって外側に対して封止されており、また独立したシールリング５８によって電動モータ６２（図４を参照）の駆動軸６０に対して封止されている。図２では、部分流出口４２は図１のものに対して、図平面が約１２０℃の旋回角度だけずらされた状態で示されている。

さらに図面から判るように、部分流形成のための部分チャンバ２６を除いて、チャンバ１２，１４，１６，１８及び２０は、チャンバブロック４８内部の吸入側２２及び吐出側２４から、互いに対向するその両端面６４，６６に至って周囲に開口している。部分チャンバ２６は液圧ポンプ１０とは反対側で、チャンバブロック４８の壁部分６８（図１）によって外方に向かって閉じられている。さらに、個々のチャンバ１２，１４，１６，１８，２０並びに２６は、液圧ポンプの駆動軸線（駆動軸６０）に対して同軸的な配置関係を成して延びており、そしてその他の点では鎌形に形成されている。第１のチャンバ１２は、第３のチャンバ１６及び第４のチャンバ１８と一緒に、同心の外側リングを形成しており、そして第２のチャンバ１４は第５のチャンバ２０及び部分チャンバ２６と一緒に、駆動軸線を中心とする同心の内側の円軌道上に位置している。液圧ポンプ１０の代わりに別の押し退けポンプを使用する場合には、別の配置関係を選択することができ、その場合、主流から部分流を分離するために、主流のための入口及び出口とは別個の出口とともに、独立した分岐チャンバが必要となる。

上記装置を用いるための実施態様を図４によって以下に説明する。図１〜３の装置は、全体的に符号７０で示された、一般的な構造のフィルタユニット上に載置されている。フィルタユニット７０は、フィルタハウジング７４内に交換可能なフィルタエレメント７２を有している。フィルタエレメント７２のフィルタマット７６は内周面で、星形に配置された内壁８０を有する一般的な支持管７８によって支持されている。さらに、フィルタ装置７０はその上側に、主流を案内する流体入口８２と流体出口８４とを有している。さらに、フィルタ装置７０は、全体的に符号８６で示したバイパス装置を有している。バイパス装置は、フィルタエレメント７２が汚染物によって目詰まりした場合に、本発明による装置と流体出口８４との間の流路を直接に解放する。

フィルタ装置７０とは反対側で、本発明による装置に上から載置された状態で電動モータ６２が設けられている。より単純な図示のために電気コイルは省略した。電動モータ６２は駆動軸６０を駆動する。駆動軸６０は、図４に向かって見て、その下端部でベーンポンプのロータ３２内に係合することにより、ポンプの駆動を保証する。ベーンポンプが液圧ポンプ１０として運転している場合、ポンプは吸入側及び従って主流入口２２を介して流体を流体入口８２から吸い込み、そして吐出側では主流出口２４を介して、主流のこのような流体量は、貫流個所８８（図１参照）を通って、フィルタハウジング７４とフィルタエレメント７２との間の流体空間９０内に導入される。外方から内方に向かって支持管７８の壁案内部を経由してフィルタエレメント７２を貫流した後、清浄化された流体は流体出口８４を介して装置から引き出される。同時に、主流のためのこのような送出運転時には、副流流体が、例えばセンサ装置から出てきて部分流入口４４を介して吸い込まれ、そして別個の部分チャンバ２６及び部分流出口４２を介して、例えば主流の流体の一部の汚染度を測定するために、センサ装置（図示せず）に再び案内される。

前記実施態様は一例にすぎず、本発明による装置は、主流からの部分流量が必要となる場所で常に使用することができる。このように、乗り物における横揺れ安定化装置及び／又はステアリング支援装置における緊急時機能が、部分流流体を備えることもできる。

Claims (8)

1. 液圧ポンプ（１０）によって流体の部分流を主流から分岐させる装置であって、前記液圧ポンプが、押し退け原理に従って働くようになっていて、互いに対して封止された、個々の主チャンバ（１２，１４，１６，１８，２０）を有しており、前記主チャンバによって、少なくとも１つの主流入口（２２）から到来する流体が、前記液圧ポンプ（１０）の入口側又は吸入側から出口側又は吐出側へ、そしてさらに少なくとも１つの主流出口（２４）を介して移送可能であるものにおいて、
   前記部分流の移送のために、少なくとも１つの独立した部分チャンバ（２６）が主チャンバ（１２，１４，１６，１８，２０）の他に設けられており、前記部分チャンバは、前記液圧ポンプ（１０）の吐出側の構成要素であって独立した部分流出口（４２）に接続されており、前記部分流出口（４２）は、主流入口（２２）及び主流出口（２４）から分離されていることを特徴とする、液圧ポンプによって流体の部分流を主流から分岐する装置。
2. 前記液圧ポンプ（１０）がベーンポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記ベーンポンプの個々の羽根（３０）は駆動可能なロータ（３２）内で、前記ロータ（３２）内の終端位置と、前記羽根（３０）の行程を外方で制限するステータ（３６）の周壁（３４）との間で、長手方向に移動可能に案内されて、前記羽根（３０）の少なくとも一部に対して、互いに対向するそれぞれ２つの流体空間（４０，３８）が、前記羽根（３０）と前記ロータ（３２）並びに前記ステータ（３６）との間で形成されるようになっていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記液圧ポンプ（１０）の吸入側（２２）及び吐出側（２４）には、それぞれ少なくとも２つのチャンバ（１２，１４；１６，１８，２０，２６）が該装置のチャンバブロック（４８）内に配置されており、前記チャンバの一方の部分（１２，１６，１８）が各羽根（３０）の一方の流体空間（３８）に割り当てられていて、前記チャンバの他方の部分（１４，２０，２６）が各羽根（３０）の他方の流体空間（４０）に割り当てられていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の装置。
5. 前記チャンバ（１２，１４，１６，１８，２０）が、前記チャンバブロック（４８）内部の吸入側及び吐出側から、互いに対向するその両端面（６４，６６）に至って周囲に開口しており、そして部分チャンバ（２６）が部分流形成のために、前記液圧ポンプ（１０）とは反対側で外方に向かって閉じられていることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 前記個々のチャンバ（１２，１４，１６，１８，２０，２６）が、電動モータ（６２）の駆動軸（６０）に対して同軸的な配置関係を成して延びており、及び鎌形に形成されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置。
7. 前記主流から前記液圧ポンプ（１０）の吐出側で分岐された部分流は、好ましくはセンサ装置の形態の液圧消費装置に供給可能であり、前記消費装置を貫流した後、前記部分流が前記液圧ポンプ（１０）の吸入側に戻ることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置。
8. 前記液圧ポンプの駆動のために、前記電動モータ（６２）が使用されること、及び前記主流の流体を濾過するために、フィルタユニット（７０）が設けられており、前記フィルタユニット（７０）が、互いに対向する側で該装置の一部として該装置に接続可能であることを特徴とする、請求項６又は７に記載の装置。

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