JPH0237196A - 粘性流体用ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固定子を形成している部材と１回転子を形成
している部材とを有し１両部材が同軸に対向し、且つ両
部材の互いに対向している面が緊密に接触し、該面の一
方にねじ山状の螺旋溝が設けられ、該螺旋溝の始端が吸
込接続部に連通し、終端が圧力接続部に連通している粘
性流体用ポンプ、特にパワーチェーンソー等の手で案内
される作業機械の内燃機関の潤滑油ポンプとして用いら
れる粘性流体用ポンプに関するものである。

〔従来の技術と問題点〕

ねじ回転子ポンプとも呼ばれるこの種のポンプは、西ド
イツ特許第１９０３０６９号公報から知られている。平
坦な外面には、多条の螺旋溝を備えた回転子が玉軸受の
種類に応じて相対回転不能に固定されている１回転子は
、外レースとして形成される固定子内で回転する。固定
子は、圧力接続部のための吸込接続部を有している。固
定子はその軸方向端部に、ポンプを外部に対して密閉す
るパツキン板を担持している。ポンプの機能を保証する
ため、この公知のポンプは汲みあげられるべき流体のな
かに可能な限り深く浸漬されている。

ポンプの一部分だけが汲みあげられるべき流体のなかに
ある場合、或いはこの流体の外側にある場合には、ポン
プ機能を確実にするため空気がシステム内に侵入しない
ようにしなければならない。

しかしながら実際には、摩耗によって固定子と回転子の
間に隙間が生じ、その結果溝の互いに隣接している螺旋
の間に短絡が生じたり、ポンプシステム内への空気の侵
入を助長したりする。溝の互いに隣接している螺旋の間
に短絡が生じたり、ポンプシステム内へ空気が侵入する
と、ポンプの効率が低下し、場合によってはポンプが故
障したりする。さらに、例えば取り付は時の傾斜などの
組み立てミスもポンプの故障を速める。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、従来の欠点を解消し１組み立てが容易
で、ポンプ効率を低下させずに寿命を長くさせることが
できるような粘性流体用ポンプを提供することである。

〔課題を解決するための手段及び効果〕本発明は、上記
課題を解決するため、少なくも、螺旋溝を画成し、対向
している平坦な面に接しているねじ山伏の壁部分が、エ
ラストマーから形成されていることを特徴とするもので
ある。

螺旋溝を形成している壁部分をエラストマーから構成す
ることにより１組み立て時に固定子と回転子を傾斜して
設置しても、エラストマーの弾性により回転子が固定子
のほうへ軸変位するので。

支障にはならない。回転子と固定子が取り付は位置にあ
る場合、弾性変形した壁部分は、対向する面への緊密な
接触を保証する基準位置を占めている。組み立てミスが
ポンプの機能や寿命に影響することはない。

摩耗が生じると、この摩耗は弾性的なエラストマーによ
り補償され、従ってポンプの長寿命が得られる。縁部分
は、長時間作動後も、対向する平坦な面に常に緊密に接
しており、従って互いに隣接する螺旋間の短絡を防止す
る。ポンプの効率が経時的に変化することはない。

本発明によるポンプでは、特に組み立て時に被搬送流体
と共に侵入する外部粒子がポンプの故障を早めることは
ない。むしろ使用されるエラストマーの弾性が摩耗を補
償し、従って長期間にわたってポンプの機能を保証する
。

使用されるエラストマーはゴムであり、例えばニトリル
・ブタジェン・ラバー（ＮＯＲ）である。

フッソ・炭素・生ゴム化合物（ＦＰＭ、ＦＫＭ　）も寿
命を非常に長くさせ、合目的であることが判明した。

螺旋溝のサイズは、十分の数ミリメートル乃至百分の一
ミリメートルである。螺旋溝は、その幅が深さのほぼ４
倍であるのが望ましい。このように構成すると、搬送効
率に影響を及ぼすことなく、螺旋溝を他の螺旋ぶんだけ
延長させて搬送圧を増大させることができる。他方、上
記のように螺旋溝のサイズを選定することにより、搬送
圧に影響を及ぼすことなく、搬送効率を調整することが
できる。

有利な実施例では、螺旋溝を担持している部材は壁部分
と共に射出成形部分として形成され、この場合上記部材
には、ポンプを外部に対して密封するパツキンリングが
パツキンリップとして射出成形されている。この部材の
操作と取り付けは容易である。この部材が固定子として
形成されるならば、この部材は平坦な外面を備えた回転
軸に取付けられてポンプを形成する６故障したオイルポ
ンプの交換は、故障した固定子を取り外して新しい固定
子を取付けることにより簡単に行うことができる。固定
子を傾斜して取付けても、弾性的なエラストマーにより
簡単に且つ損傷を残すことなく補償される。

使用されるエラストマーが許容する公差よりも大きな公
差を射出成形部材が補償する必要がある場合には、射出
成形部材の半径方向における弾性率を大きくするため、
射出成形部材に少なくとも１つの四部を半径方向の中空
空間として設けることができる。この場合、該中空空間
のなかに充填体を配置し、該充填体の弾性率が、使用さ
れるエラストマーの弾性率よりもかなり大きいのが合目
的である。例えば固定子と回転子との間に非常に大きな
公差が許容される場合には（このことは本発明によるポ
ンプでは可能である）、ポンプの組み立て時に壁部分を
強く変形させて螺旋溝の形状を大きく変化させ、従って
ポンプ効率を変化させることができる。半径方向におけ
る射出成形部分の弾性率を大きくすることによって螺旋
溝の望、ましくない歪を防止することができる。

本発明によるポンプの簡潔な実施例においては。

壁部分が硬い担持体、有利には筒状のスリーブに射出成
形され、この場合ポンプを軸方向に密閉しているパツキ
ンリングも同様に担持体に射出成形されていることがで
きる。その結果本発明によるポンプは、互いに組み立て
られるべき２つの部分だけから構成されている。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の基本原理を簡単な実施例に関して図
示したものである。固定子１は、回転子２を形成する軸
に同軸に設けられている。固定子１の回転子２側の内面
にはねじ山状の螺旋溝３が形成されている。この螺旋溝
３の始端は環状溝４に通じ、その終端は固定子ｌの環状
溝５に通じている。環状溝４と５は、固定子１の軸方向
端部にてパツキンリング６．７　（０−リング）によっ
て密封されている。環状溝４は吸込接続部８に連通し、
環状溝５は圧力接続部９に連通している。本発明によれ
ば、少なくとも、螺旋溝３を画成している壁部分３ａは
エラストマーから形成されている。第１図の実施例では
、固定子１全体がエラストマーから成る噴射部材“とし
て形成されている。

回転子２を形成している軸は、その周面において。

即ち螺旋溝３側の面において、平坦に形成されている。

固定子１に緊密に接している軸が回転すると、すでに螺
旋溝３を完全に充填している流体はその粘性により吸込
接続部８から圧力接続部９へ連行され、それによって矢
印１０及び１１の方向で流体の搬送が生じる。搬送され
る量は極めて少なく、はぼ２０ｄ／時のオーダーである
。螺旋溝３の幅は深さのほぼ４倍である。この寸法は十
分の数ミリメートルと百分の一ミリメートルの間で変動
する。搬送圧を変化させるため、螺旋溝３の螺旋の数を
増減させる。搬送量を変化させる場合には、螺旋溝の深
さと幅を変化させる。この場合、回転子２の速度を考慮
することはもちろんである。

搬送量と搬送圧とは互いに独立に調整可能である。

この種のねじ回転子ポンプの場合、空気が螺旋溝３のな
かへ侵入しないことが重要である。空気が侵入すると前
記連行作用に影響を与え、ポンプの搬送効率が悪化する
。壁部分３ａがエラストマーから成っているので、壁部
部分３ａが回転軸の平坦な面に緊密に接し、その結果非
緊塞性により隣接する螺旋の間に短絡が生じることが防
止される。エラストマー固有の弾性により、公差の補償
が可能である。従って本発明によるポンプは製造も組み
立ても簡単である１組み立て時に傾けて設置することに
よるポンプの脱落は十分に避けられる。

本発明の他の実施例によれば、パツキンリング６．７は
パツキンリップ６ａ、７ａとして固定子に射出成形によ
り形成され、即ちこれと一体的に形成されている（第２
図）、このような固定子１は、平坦な軸にスライドさせ
て取付けることにより該軸とともに長寿命の、機能安定
した、構成簡潔な、安価なポンプを形成し１例えばパワ
ーチェーンソーのような手で案内される作業機械のため
の２サイクルエンジンとして、特に２サイクル噴射エン
ジンとして使用することができる。本発明によるオイル
ポンプは、このような分離潤滑用のエンジンにおいて、
ピストン運動軌道、軸受等にオイルを供給するために用
いられる。圧力接続部が、例えばエンジンのクランクケ
ースの方向に開口する逆止弁を介してクランクケースに
連通しているのが有利である。このように構成すると、
ポンプがない場合でもポンプ・ン作動時に生じる吸込接
続部から圧力接続部への圧力降下を得ることができ、こ
の圧力降下はポンプの搬送作用自体を支援する。従って
ポンプ始動時に搬送困難性が生じても（例えばオイルが
冷えている場合、或いはオイルの発泡が少ない場合）、
容易に克服することができる。圧力接続部は吸込管にも
通じているのが有利である。

ポンプは、潤滑油をソーチェーンに供給するためにも使
用することができる。この場合、ポンプの始動時にポン
プの搬送作用を支援する吸込接続部から圧力接続部への
圧力降下は、別の手段で生じさせることができる。

吸込管と圧力管とは、エラストマーの固定子１の射出成
形部分に直接接続させることができる。

第２図に破線で示すように、固定子ｌを取り囲んでいる
スリーブ１２を鋼等の硬い材料から構成するのが有利で
あることが判明した。このようなスリーブには吸込管と
圧力管を圧力が漏れないように接続させることができる
。

特に鋼スリーブ１２等が固定子１を狭める場合に、エラ
ストマーの射出成形部分により大きな弾性を与えるため
に、第３図に示すように、固定子本体のなかに１個また
は複数個の中空空間を設けることができる。この中空空
間は、射出成形部分の軸方向の１つの端面から他の端面
へ貫通している開口した凹部１３として設けられている
。凹部１３はほぼ１００”の周内で延びている１図示し
た実施例では凹部１３が周方向に延びているので。

３個の凹部しか設けられていない、凹部１３の数量は、
そのサイズを適宜選定することによって使用例に適合す
ることができる。

中空空間をこれに応じて成形された充填体で充填するの
が有利であることがある。この充填体は。

その弾性が使用されるエラストマーよりもかなり大きな
材料から成っている。

第１図から第３図までに図示した実施例の場合とは逆に
１回転子２を、ねじ山状の螺旋溝５を備えた射出成形部
材として形成すると有利な場合がある。この場合回転子
２は筒状の固定子１内で回転する。螺旋溝３を画成して
いるねじ山状の螺旋溝３ａは、固定子１の内面に密に接
している。環状溝４と５を回転子２の端面に対して密封
させ且つ固定子１に対して密封させているパツキンリッ
プ６ａ、７ａは、この場合も回転子本体に射出成形され
、即ちこれと一体的に製造される。このポンプの機能は
第１図から第３図までに図示したポンプと同一である。

第３図の実施例の場合と同様に、螺旋溝３を担持してい
る本体の弾性を大きくするため、第５図に図示した実施
例では、中心に中空空間１３ａが設けられている。中空
空間１３ａは回転子２の一方の端面に対してのみ開口し
ている。ポンプの機能に必要な回転子２の下部の剛性を
保証するため、中空空間１３ａには弾性が大きな充填体
が充填されている。この構成により、ひずみにより溝の
形状が変化することなく大きな公差をも補償することが
できる。

第６図から第９図までに図示した実施例では、螺旋溝３
の壁部分３ａを担持している本体は筒状のスリーブ１４
である。第６図では、このスリーブ１４は回転子２を形
成している１回転子２は固定子１のなかに配置され、そ
の外面１５に螺旋溝３の射出成形された壁部分３ａを担
持している。

さらにスリーブ１４の軸方向端部にはそれぞれパツキン
リップ６ａ或いは７ａが射出成形されている。このよう
に螺旋溝３の壁部分３ａだけをエラストマーから構成し
た簡単な実施例でも冒頭で述べた利点が得られる。。

第７図には第６図の実施例と逆の原理の実施例が図示さ
れている。壁部分３ａはスリーブ１４の内面１６に射出
成形され、パツキンリップ６ａと７ａも同様である。壁
部分３ａ゛は、軸によって形成される回転子２の平坦な
外面に接している。

第８図の実施例は、基本的には第６図の実施例の構成に
対応している６しかし壁部分３ａは外面に射出成形され
ているのではなく、エラストマーのスリーブ１７から突
出して、硬いスリーブ１４にフライス削りされたねじ山
状の螺旋スリットを貫通し、スリーブ１４の外面１５に
螺旋溝３を形成している。パツキンリップ６ａ、７ａは
エラストマーのスリーブ１７の端部を形成し、硬いスリ
ーブ１４の軸方向端部を取り囲み、固定子１の平坦な内
面１ａに対して密封している。エラストマーのスリーブ
１７は硬いスリーブ１４と結合され、有利にはスリーブ
１４に射出成形され、或いはこれに加硫酸処理されてい
る。

第９図の実施例では、硬いスリーブ１４が固定子１を形
成している。この硬いスリーブ１４の外面１５上には、
エラストマーのスリーブ１７が射出成形されている。ス
リーブ１７はねじ山状の壁部分３ａを担持し、この壁部
分３ａは硬いスリーブ１４に対応して設けられるねじ山
状の螺旋スリットと係合して、内面１６上にねじ山状の
螺旋溝３を形成している。壁部分３ａは、ポンプの形成
のため、回転子２の平坦な外面に接している。エラスト
マーのスリーブ１７の軸方向端部はこの実施例でもパツ
キンリップ６ａ、７ａとして形成され、該パツキンリッ
プ６ａ、７ａは硬いスリーブ１４の軸方向端部を取り囲
み、且つ回転子２の平坦な外面に緊密に接している。

次に、本発明の実施態様を列記しておく。

（１）エラストマーが生ゴム、有利にはニトリル・ブタ
ジェン・ラバー（ＮＢＲ）であることを特徴とする請求
項１に記載の粘性流体用ポンプ。

（２）エラストマーがフッソ・炭素・生ゴム化合物であ
ることを特徴とする請求項１に記載の粘性流体用ポンプ
。

（３）螺旋溝（３）の幅が深さのほぼ４倍であることを
特徴とする請求項１、上記第１項または第２項に記載の
粘性流体用ポンプ。

（４）螺旋溝（３）を担持している部材（１，２）は、
一部分が壁部分（３ａ）により形成される射出成形部材
である（第１．２．４図）ことを特徴とする請求項１ま
たは上記第１項から第３項までのいずれか１つに記載の
粘性流体用ポンプ。

（５）ポンプを軸方向で密封しているパツキンリング（
６，７）が、前記射出成形部材に一体的に設けられるパ
ツキンリップ（６ａ、７ａ）として形成されている（第
２，４図）ことを特徴とする、上記第４項に記載の粘性
流体用ポンプ。

（６）射出成形部材が硬いスリーブ（１２）によって、
有利には鋼スリーブによって取り囲まれている（第２．
３図）ことを特徴とする、上記第４項または第５項に記
載の粘性流体用ポンプ。

（７）射出成形部材に少なくとも１つの凹部（１３）が
半径方向の中空空間として設けられ（第３．５図）、該
中空空間のなかに充填体（１３ａ）が配置され、該充填
体（１３ａ）の弾性率は、使用されるニジストマーの弾
性率よりもかなり大きい（第５図）ことを特徴とする。

上記第４項から第６ｇ４までのいずれか１つに記載の粘
性流体用ポンプ。

（８）壁部分（３ａ）が担持体（１４）に射２出成形さ
れている（第６，７図）ことを特徴とする請求項１また
は上記第１項から第３項までのいずれか１つに記載の粘
性流体用ポンプ。

（９）壁部分（３ａ）が、担持体（１４）に接している
エラストマーのスリーブ（１７）の−部であり、壁部分
（３ａ）が担持体（１４）のねじ山状のスリットを貫通
し、且つ担持体（１４）の前記スリーブ（１７）とは逆
の側で前記螺旋溝（３）を形成している（第８゜９図）
ことを特徴とする。上記第８項に記載の粘性流体用ポン
プ。

（１０）エラストマーのスリーブ（１７）の軸方向端部
がパツキンリップとして形成され、該パツキンリップは
、担持体（１４）の軸方向端部を取り囲み、且つ他の部
材の対向する平坦な面に緊密に接している（第８，９図
）ことを特徴とする。上記第９項に記載の粘性流体用ポ
ンプ。

（１１）担持体が硬い材料、有利には鋼から成るスリー
ブ（１４）である（第６，９図）ことを特徴とする。上
記第８項から第１０項までのいずれか１つに記載の粘性
流体用ポンプ。

（１２）螺旋溝（３）を担持している部材が固定子（１
）であり１回転子（２）が回転軸であることを特徴とす
る請求項１または上記第１項から第１１項までのいずれ
か１つに記載の粘性流体用ポンプ。

【図面の簡単な説明】

第１図はねじ山伏の螺旋溝を備えたエラストマーの固定
子の軸断面図、第２図は射出成形されたパツキンリップ
を備えた第１図の固定子の軸断面例、第３ａ図は固定子
のなかに中空空間を設けた第２図の固定子の軸断面図、
第３ｂ図は固定子のなかに中空空間を設けた第２図の固
定子の半径方向の断面図、第４図はエラストマーの射出
成形部材として形成された回転子の図、第５図は弾性的
な充填体を備えた第４図の回転子の図、第６図は螺旋溝
を形成するための壁部分を射出成形した硬い回転子スリ
ーブの軸断面図、第７図は螺旋溝を形成するための壁部
分を射出成形した硬い固定子スリーブの軸断面図、第８
図はエラストマーのスリーブを射出成形し、螺旋溝を形
成している該スリーブの壁部分がねじ山伏のスリットを
貫通している。第６図の硬い回転子スリーブの軸断面図
。 第９図はエラストマーのスリーブを射出成形し。 螺旋溝を画成している該スリーブの壁部分がねじ山状の
スリットを貫通している、第７図の硬い固定子スリーブ
の軸断面図である。 １・・・・・固定子　　　２・・・・・回転子３・・・
・・螺旋溝　　　３ａ・・・・壁部分８・・・・・吸込
接続部 ・圧力接続部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）固定子（１）を形成している部材と、回転子（２
   ）を形成している部材とを有し、両部材が同軸に対向し
   、且つ両部材の互いに対向している面が緊密に接触し、
   該面の一方にねじ山状の螺旋溝（３）が設けられ、該螺
   旋溝（３）の始端が吸込接続部（８）に連通し、終端が
   圧力接続部（９）に連通している粘性流体用ポンプにお
   いて、少なくも、螺旋溝 （３）を画成し、対向している平坦な面に接しているね
   じ山状の壁部分（３ａ）が、エラストマーから形成され
   ていることを特徴とする粘性流体用ポンプ。