JP5563078B2 - 歯車ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の歯車ポンプに関する。

ねじポンプは、特に、内歯歯車ポンプと、環状歯車ポンプとを含み、これら内歯歯車ポンプ及び環状歯車ポンプの場合、駆動中の歯車は、環状歯車の内歯内を偏心的に回る。高圧力の提供に特に適した内歯歯車ポンプは、例えば内燃機関の燃料を圧送するためのように、流体を圧送するために使用される。

従来技術では、内歯歯車ポンプ又は環状歯車ポンプを、電子整流式電動機に組み込むことが公知であり、その際、電動機の回転子は同時に内歯歯車ポンプ又は環状歯車ポンプの環状歯車として構成される。

独国特許出願公開第１０２００６００７５５４号明細書には、電動機に組み込まれた圧送ポンプが記載されている。この圧送ポンプは、第１の歯車と第２の歯車とを備える。この２つの歯車の間に圧送室が形成される。第２の歯車の中心は軸上に置かれる。第１の歯車は外歯歯車であり回転子を形成し、第２の歯車は内歯歯車であり、第１の歯車の偏心輪の中心において一緒に動かされる。第１の歯車は、円周面上に分散して配置された貼り付けられた永久磁石を備える。外部の磁界発生器が、回転しながら変化する渦巻く磁界を発生させ、この磁場により、回転子の直接的な発動的な回転が引き起こされる。

しかしながら、この種の構成においては、電動機の駆動トルクを受け取らなければならない環状歯車の保持が問題となる。同時に、内歯歯車ポンプの動水力が固定子へ、及び更にポンプハウジングへと伝達される必要がある。

欧州特許出願公開第１６００６３５号明細書には、自身の外側の周辺に歯が形成された内回転子を備えたポンプ部分を有する内歯歯車ポンプが記載されている。外回転子は、自身の内側の周辺に形成された歯を有する。この２つの回転子はハウジング内に収容される。環状歯車として形成された外回転子の保持は、ここでは、特別に形成された追加的構成要素を用いて行われる。

内歯歯車ポンプ又は環状歯車ポンプ内で環状歯車を保持するための従来技術で公知の解決策は、機械的に複雑な構造を成し、従って、構造的上コストが掛かって複雑であり、製造において高価である。

従って、特に歯車ポンプのための、特に内歯歯車ポンプ又は環状歯車ポンプのための環状歯車を保持するための簡単で安価な解決策を提供する必要がある。

本発明によれば、回転自在に配置された外歯歯車と、環状内歯歯車と、により流体を圧送する歯車ポンプであって、外歯歯車と環状内歯歯車とは、圧送効果を生み出すために噛み合い、かつ、電気的に反転可能な固定子（ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈ ｋｏｍｍｕｔｉｅｒｂａｒｅｒ Ｓｔａｔｏｒ）と共にハウジング内に配置されており、固定子は、環状歯車の周りに同心円状に伸張し、かつ、起電力を形成するために環状歯車と相互作用し、環状歯車は、均質な円筒形状をした閉じた表面を有し、固定子上に滑り軸受が設けられる、上記歯車ポンプが設けられる。固定子上に直接的に滑り軸受を設けることによって、構造的に簡単で、従って安価な保持のための解決策が構想される。

有利に、環状歯車は、焼結鋼又は合成物質で構成される。

好適な実施形態によれば、電動機は永久磁石同期電動機として構成され、磁石は環状歯車に組み込まれる。

更なる別の好適な実施形態によれば、電動機は反作用電動機として構成され、弱め界磁により磁極を形成するために、環状歯車内に孔又は特別な凹部が導入される。

有利に、固定子上の滑り軸受は、環状歯車に対向する固定子の表面上に塗布された層として形成され、従って、滑り軸受は固定子に組み込まれる。従って、永久磁石同期電動機又は反作用電動機の固定子でありうる固定子は、有利に内径においては同時に、内歯歯車ポンプ又は環状歯車ポンプの環状歯車又は外側の環状歯車（Ａｕｓｓｅｎｚａｈｎｒｉｎｇ）として形成された回転子のためのラジアル軸受として機能する。ラジアル軸受は主に、固定子と回転子との間の磨耗保護層として機能する。さらに、滑り軸受は、回転子のためのセンタリング機能を有し、対応する設計において、軸方向の隙間による損失を軽減し又は防止することが出来る。このことにより、電動機の効率が改善される。

好適な実施形態によれば、層は合成物質、又は、非磁性素材、特に青銅で構成される。

更なる好適な実施形態によれば、層は、０．３ｍｍ以下の塗装膜厚を有する。塗装膜厚が薄い滑り軸受が固定子に組み込まれるため、特に反作用電動機としての実現の際に、固定子と回転子との間の対応する小さな空隙が保障されうる。従って、電動機の良好な効率が提示されうる。

更なる別の実施形態によれば、上記層は、前記固定子上に吹き付けられ又は貼り付けられ、又は、当該層に加硫処理が施される。

上記層は延長部を有して実現されるため、固定子がハウジングの内壁に予圧を印加する場合には更に有利である。特に上記層は、カバーの取り付けの際に、軸方向に、対応して上方へ又は内壁に対して滑り軸受を押圧するために予圧が作用するように実現される。これにより、軸方向の空隙が生ぜず又は非常に小さな軸方向の空隙が生じ、従って、非常に小さな間隙による損失が発生する。

以下では、本発明の実施例が、添付の図面を参照してより詳細に記載される。
従来技術に従った内歯歯車ポンプの断面図を示す。 一実施形態にかかる内歯歯車ポンプの横断面図を示す。 図２の内歯歯車ポンプの縦断面図を示す。

図１は、従来技術による内歯歯車ポンプ１の断面図を示している。内歯歯車ポンプ１は、環状内歯歯車２と外歯歯車３とから構成される歯車ペアを備える。歯車３は、環状歯車２に対して偏心的に回転自在にジャーナル４上に配置される。環状歯車２が回転運動させられる場合に、外歯歯車３の外歯は、環状歯車２の内歯と噛み合い、当該噛み合いがその中を回る流体の圧送流量を生成する。環状歯車２と歯車３とから成る歯車ペアはハウジング５内に配置され、ジャーナル４は単体で又はハウジング５と一体に形成される。環状歯車２はさらに相対回転不能に（ｄｒｅｈｆｅｓｔ）磁石輪６と結合され、その際、磁石輪６は環状歯車２の周りを半径方向に周回して伸張する。磁石輪６は、電気巻線８を有する固定子７の内側を滑走する。電気巻線８が制御により電気的に反転されると（ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈ ｋｏｍｍｕｔｉｅｒｅｎ）、固定子７内に回転する磁場が生じる。この渦巻く磁場により磁石輪６が回転させられ、その際、磁石輪６と環状歯車２との相対回転不能な結合により、環状歯車２と歯車３とから構成される噛み合いも作動させられる。磁石輪６は、固定子７に当接して滑走自在に配置される。ここでは、磁石輪６には、適切な滑走面材料から成る対応する塗膜が施される。本実現は、高い圧送圧力を適用するためには、及び、例えば、ガソリン又はディーゼル油のような劣悪な潤滑流体の場合には問題がある。

内歯歯車ポンプ１のハウジング５の開いている側は、取り付けカバー９により閉鎖され、その際に、取り付けカバー９とハウジング５との間の液密な（ｆｌｕｉｄｄｉｃｈｔ）密封のために密封素子１０が設けられる。この密封素子１０はＯリングとして実現され、取り付けカバー９内の対応する環状溝（図示せず）内に配置される。

図２は、一実施形態にかかる内歯歯車ポンプ１の横断面図を示す。回転子として機能する環状歯車２上に又は当該環状歯車２内に、複数の磁石１１が設けられる（永久磁石同期電動機）。電動機が代替的に反作用電動機として構成される場合には、磁石１１の代わりに、ここでは示されない弱め界磁のための孔が設けられる。

固定子７の、環状歯車２に対向する円筒形状の表面１２上に、滑り軸受１３が設けられ、又は、滑り軸受１３が固定子７に組み込まれる。滑り軸受１３は主に、固定子７と回転子又は環状歯車２との間の磨耗保護層として機能する。更に、滑り軸受１３は、回転子又は環状歯車２のためのセンタリング機能を有し、図３との関連で更に詳細に解説されるように、対応する設計において、軸方向の間隙による損失を軽減し又は防止しうる。滑り軸受１３は、固定子７上に吹き付けられた合成物質から成る薄い層により形成される。

図３は、図２の内歯歯車ポンプ１の縦断面図を示す。ここでは、固定子７上に塗布され又は固定子７に吹き付けられた滑り軸受１３が、０．３ｍｍより小さい厚さを有する層として形成され、この層は、ハウジング５の内壁１４に当該層を接触させることにより予圧（Ｖｏｒｓｐａｎｎｕｎｇ）が形成されるように、軸方向にハウジング５の内壁１４の方向へと延長部１５を有して実現される。接続カバー９を取り付ける際に、すべり軸受１３は軸方向に内壁１４に対して押圧される。従って、固定子７は軸方向に固定されうる。さらに、この特別な滑り軸受１３の実現は、軸方向に周回するシールと利用されうる。

本発明にかかる歯車ポンプ１の場合、構造上簡単で安価な滑り軸受が実現される。

Claims (9)

1. 回転自在に配置された外歯歯車（３）と、環状内歯歯車（２）と、により流体を圧送する歯車ポンプ（１）であって、前記外歯歯車（３）と前記環状内歯歯車（２）とは、圧送効果を生み出すために噛み合い、かつ、電気的に反転可能な固定子（７）と共にハウジング（５）内に配置されており、前記固定子（７）は、前記環状内歯歯車（２）の周りに同心円状に伸張し、かつ、起電力を形成するために環状内歯歯車（２）と相互作用する、前記歯車ポンプ（１）において、
   前記環状内歯歯車（２）は、均質な円筒形状をした閉じた表面を有し、前記固定子（７）上に滑り軸受（１３）が設けられ、
   前記固定子（７）上の前記滑り軸受（１３）は、前記環状内歯歯車（２）に対向する前記固定子（７）の表面（１２）上に塗布された層として形成されることを特徴とする、歯車ポンプ（１）。
2. 前記環状内歯歯車（２）は、焼結鋼又は合成物質で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の歯車ポンプ（１）。
3. 前記固定子（７）から構成される電動機は永久磁石同期電動機として構成され、磁石（１１）は環状内歯歯車（２）に組み込まれることを特徴とする、請求項１又は２に記載の歯車ポンプ（１）。
4. 前記固定子（７）から構成される電動機は反作用電動機として構成され、弱め界磁により磁極を形成するために、前記環状内歯歯車（２）内に孔又は特別な凹部が導入されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の歯車ポンプ（１）。
5. 前記層は合成物質、又は、非磁性素材で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の歯車ポンプ（１）。
6. 前記層は青銅で構成されることを特徴とする、請求項５に記載の歯車ポンプ（１）。
7. 前記層は、０．３ｍｍ以下の塗装膜厚を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の歯車ポンプ（１）。
8. 前記層は、前記固定子（７）上に吹き付けられ又は貼り付けられ、又は前記層に加硫処理が施されることを特徴とする、請求項１に記載の歯車ポンプ（１）。
9. 前記層は延長部（１５）を有して実現されるため、前記固定子（７）が、ハウジング（５）の内壁（１４）に予圧を印加することを特徴とする、請求項１〜８の１つ以上に記載の歯車ポンプ（１）。

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