JPS60192889A - 回転羽根ポンプ - 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】 本発明は一般的にポンプに関し更に詳細には回転羽根ポ
ンプ、更に特定的には操縦補助の為のポンプに関する。

例えばドイツ特許明細書第ＤＥ　−　Ａ　−１５２８９
７３号に開示された様な既知の回転羽根ポンプは入口孔
及び出口孔に依り汲上げられるべき流体を吐出する為の
２つの移動区域を有し、該入口孔は油圧流体供給システ
ムに接続され、該出口孔は油圧流体吐出システムに接続
されている。該供給及び吐出システムは該ポンプの吐出
流量の余剰部分を該供給システムにバイパスする為の流
量制御弁を経由して相互に連絡し、該流量制御弁は夫々
の圧力で作用される２つのスプール面積を有するスプー
ルと、弁ばねと、該ポンプの制御された出力流量の圧力
降下が分岐されて該スプールの２つの面積に伝えられる
オリフィス手段を包含する。該ポンプの吐出システムは
そこから分岐する２つの通路部分金有する通路が接続さ
れている環境室を有し、その中の流れの方向は各通路に
於て９０°まで向きを変えられる。のど部は第１の分岐
通路のオリフィスに配置されて該ポンプの主要吐出流量
を通す。

該オリフィスは第二の分岐通路部分に配置される。該の
ど部及びオリフィスの配置に関する設計の選択は該ポン
プの設計に於ける幾何学的要因に依り限定される。かく
の如く、そのポンプに於ては、該のど部は該スプールに
関して同軸には配置されない。要求される出力流量は該
ポンプの増加する回転速度に関して僅かに増加するよう
に示され乞。

ドイツ特許明細書第ＤＥ　−Ａ　−２，００１，６１４
号に・開示された様な、今上述した一般的種類の他の回
転羽根ポンプに於ては、該流量制御弁は該ポンプの回転
速度に関して、該ポンプの出力流量についての降下特性
曲線を得ることを可能にするように該流量制御弁に圧力
降下を伝達する為に、相次いで配置された油圧流体吐出
システムに於ける第−及び第二の制限器手段を有する。

しかしながら、今述べた特許の原理に依り生産されたｚ
Ｆ型７６８１の操縦補助ポンプについては、その降下特
性曲線は０から１０バールまでの圧力範囲に関してのみ
得られる。該ポンプは該ポンプの圧力板の出口孔を経由
して流体吐出システムと夫々通ずる２つの移動区域を有
し、一方第一の制限器手段として、且つ該ポンプの制御
された出力流量が分岐される第二の制限器手段としての
オリフィス孔を包含するプラグ状の絞り挿入部材は出口
孔の中の一つの上流に配置される。その構造の有する不
利な点はすべての該吐出流量が該制限器手段従って流量
制御弁に対して有効であることは不可能であるので、該
絞り挿入部材のまわシの流量に於けるある程度のばらつ
きである。

英国特許明細書第２．０１９．９４０Ａ号に開示された
様な、もう一つの既知の回転羽根ポンプに於ては、そこ
に接続された負荷への該ポンプの出力流量はベンチュリ
のと部の形状の制限器を通って流れ、かくしてその圧力
降下は出力流量に依存する。そのようにして生じた圧力
降下は、該スプールが出力流量のより高い水準に於ては
出力流量のより低い水準に於けるよりもより大きい程度
まで動かされるように、横断する穴及び通路手段を経由
して該スプールに伝達される。従って、該スプールがよ
シ大きい程度まで動かされるにつれて、該ポンプの入口
内への油圧流体の流量は漸進的に増加する程度まで閉鎖
されて、該出力流量はさもなければ該油圧ポンプのより
高い回転速度に依って生ずるであろうような程度まで増
加することが出来ない。従って、該出力流量が増加する
程度は、ポンプ速度の与えられた増加と共に減少し、そ
れに依り、該出力流量は、該ポンプの回転速度が更に増
加する場合でさえも、より高いポンプ速度に於ても比較
的一定のままである。

操縦補助を含む場合には、該出力流量は操縦弁を経由し
てタンクに戻される。それが発生する時は、加圧されて
いる油圧流体は逃がされて、それは該操縦システムがそ
れに依り与えられる動力（ｐｏｗｅｒ　）　ｆ吸収して
利用しないならば対応するエネルギーの損失を生ずる結
果となる。実際の情況では、か＼る高い水準の動力の利
用は該ポンプの高回転速度の範囲では生じなくて、その
理由は迅速に走行している時は敏活な操縦運動をするこ
とが不可能であるからである。従って、ポンプ回転の高
い範囲に於ては、該システムは、その水準では要求され
ずかくして不必要なエネルギー損失を生ずる結果となる
一定の動力出力の準備状態を保持する。

発明の概要 本発明の目的は要求されるポンプ出力特性曲線を得るこ
とに関して、ポンプ回転、速度の範囲によって、該出力
流量の大きさに影響金与えるように設計された回転羽根
ポンプを与えることである。

本発明の他の目的はそこからの該出力流量がポンプ回転
のより高い速度に於て減少される回転羽根ポンプを与え
ることである。

本発明のもう一つの目的はポンプの回転速度を変更する
ことに関して該ポンプ出力の一層敏感な制御を備えるこ
とである。

之等のそしてその他の目的はそこに回転可能な羽根を保
持するローターを有し且つ入口孔手段及び出口孔手段と
連絡する少なくとも一つの移動区域を規定するハウジン
グより成る回転羽根ポンプに依り達成される。該移動区
域又は各移動区域の入口孔手段は油圧流体供給システム
と連絡し、一方該出口孔手段は油圧流体吐出システムと
連絡する。該吐出及び供給システムは該供給システム内
に該ポンプ吐出流量の余剰部分を排出又はバイパスする
流量制御弁を経由して連絡し、該流量制御弁はスプール
が軸方向に移動可能である穴を規定するハウジングと、
夫々の圧力が作用する第−及び第二の面積を有する該ス
プールと、スプールを片寄せる弁ばねと、該ポンプの制
御された出力流量の圧力降下が分岐されて該スプールの
２つの表面に供給されるオリフィス手段を包含し、一方
該ポンプの主要吐出流量を通すのど部は該オリフィス手
段の上流に配置される。該のど部はベンチュリのと部の
形状をなし、該オリフィス手段はそこに関して前記ベン
チュリのど部を横断して分岐する穴の形状をなす。

かくの如く、本発明の原理に依る該ポンプはそこに形成
された室又は空洞部を有するケーシングより成り、該ケ
ーシングは該ケーシングの入口孔と該空洞部に通ずる入
口開口部を包含する流体供給システム並びに該空洞部か
らの出口開口部及び該ケーシングの出口孔を包含する流
体吐出システムを有する。吐出又は排出流を生ずる為に
、該供給システムから該吐出システムに流体を移送する
ように適用される移送手段は該ケーシングに配置される
。流量制御弁は該流体供給及び吐出システム間に配置さ
れて、該流量制御弁は該流量制御弁と出口孔の間で、吐
出システム内に要求される流量を送るように流体を吐出
システムから供給システム内にバイパスするように作動
することが可能である。該流量制御弁はオリフィスを含
む通路手段をそこに有するハウジングと、前記バイパス
を開く為の第一の加圧表面と前記バイパスを閉じる為の
第二の加圧表面を有するスプールと該スプールをバイパ
スの閉止位置に片寄せる弁ばねより成る。

該オリフィスは上流側と下流側を有して、上流側はスプ
ールの第一の加圧表面に接続され、下流側はスプールの
第二の加圧表面に接続される。ベンチュリのど部の形状
ののど部は該流体吐出システムに包含されて、該ベンチ
ュリのど部の壁の穴として形成されてそこに関して実質
的に横断するように伸びそれに依り上述の要求流量全出
口孔に導入する為のオリフィスを有して、該ポンプの吐
出又は排出流量のすべてを受入れるような壁を有する。

かくの如く、該ポンプの回転速度に比例して上昇する該
ポンプの全吐出水量はベンチュリのど部を通って導入さ
れてそこで該オリフィス手段を通って流れる該出力流量
とポンプ供給システムに伝達されるバイパスの余剰流量
部分に分割される。もしもバイパスする余剰流量部分が
該ポンプからの制御された出力流量ニジもポンプのより
高速回転で十分に大きいならば、該ベンチュリのと部の
最も狭い位置に於ける圧力は増加する程度に応じて降下
し、それと共に該流量制御弁の制御室の圧力も又降下す
る。結果として該流量制御弁は比較的大きい程度に開き
、バイパスする流量部分はポンプ回転速度の増加の結果
としてのポンプ吐出流量の増加に対応するよりも大きい
程度まで増加する。増加するポンプ回転速度と共に又減
少される該ポンプの制御された出力流量に依り、該操縦
システムの弁の動圧力も又減少され、その為に該システ
ムのエネルギー損失は、減少した流量と更に減少したエ
ネルギー損失の両方に依り、上記にて論じた在来技術の
ポンプに比較して減少される。

本発明のその上の目的、特徴並びに利点は本発明に依る
ポンプの好適な実施例の以下に述へる説明から一層明確
に明らかにされるであろう。

好適な実施例の説明 さて図面、更に詳細には第１，２及び５図を参照しなが
ら、そこには主ハウジング１並びに例えばねじに依りそ
こに締付けられたハウジングカバ一部分２よシ成シ、該
ハウジング部分１及び２Ｆｉそこに中空部又は空洞部１
ａｆ規定し、該ハウジング部分間の接合は通常の様式で
流体が漏れないように漏れ止めされぞいる回転羽根ポン
プ型式のポンプが示されている。ハウジング部分１及び
２に依り規定される該ハウジングの中空部又は空洞部１
８には該ハウジングに関して共に静止して６で示される
ビン部材に依りそこで回転しないようにされている一般
的に４で示される圧力板とカムリング５が配置されてい
る。該カムリング５内に、且つ該ハウジングカバ一部分
２と圧力板４の間には、第５図から明らかに見ることが
出来るように、その周辺部のまわりに分布された一連の
半径方向の案内みぞ分有するローター７が配置されてい
る。羽根８は夫々の案内みぞ内に半径方向に移動し得る
ように取付けられている。

該ローター７は、ハウジングカバ一部分２の取付は穴に
取付けられた駆動軸９に依りローター７を回転駆動する
為に、該軸９に適当な手段に依り連結される。ローター
７は円筒形状をなし、一方該カムリング５は、第５図か
ら最も良くわかるように、はぼ長円形の内部形状を有す
る。カムリング５の内表面に依シ規定される該長円形の
短軸は該ローターの直径にほぼ対応し、一方該長円形の
長袖はそれに依シ該羽根８がローター７の夫々の案内み
そから伸びることが出来る距離を決定する。

この疫に、羽根８に依り複数の小室空間に細分される２
つのほぼがま状の移動区域１１及び１２がカムリング５
の内表面とローター７の外表面間に規定される。上述の
構成要素に依シ規定される該システムの吸入側に於ては
、該小室空間は大きさが増大し、一方該圧力側に於ては
、それ等は大きさが減少する。

第５図に示す如く、該ポンプへの油圧油の供給はタンク
１４から分配器又はマニホールド部分１６’ｉ経由して
、第２及び３図から最もよくわかる２つの実質的に垂直
な穴１７と、第２図に示す如きエルボで曲った供給通路
部分１８と、該ポンプの夫々の移動区域１１及び１２に
開口する入口孔２ｏを経由している。

第２図に示す供給通路部分１８は第１及び２図の鎖線で
示される如き該ポンプの縦方向の中心軸に関して半径方
向に伸び、第２図及び３図に再度示される傾斜路又はバ
イパス通路１９に開口する通路部を各々包含する。

該ポンプからの油圧油の吐出は、圧力板４を貫通して例
えば第１及び３図の一般的に３５で示される圧力室内の
そのうしろ側に至る、第１図の３３で示す出口孔を経由
して行われ、圧力室３５から該吐出流れはベンチュリー
ののど部３６の型式をなすのど部に流入する。

ベンチュリのど部３６に於て、該ポンプの送出し又は排
水流量は、外側のポンプ出口３７に進む制御された出力
流量と、流量制御弁４０に依シ制御さ扛る余剰流量部分
に分割されて、該余剰流量部分は第３図ニジ見ることが
出来る様に、通路１９内に進む。該制御された出力流れ
はオリフィス３８を通過して第１図で最も良く見られ且
つ又弁４０のハウジングに於て規定される制御部材４７
表連絡する吐出通路３９内に通過する。該ハウジングに
於て弁４０は該ポンプの軸方向に、換言すれば第１図に
示す鎖線に沿って伸び、且つスプール（５ｐｏｏｌ　）
　４１が移動可能に配置されている穴を有する。弁４０
は更にスプール弁４１がベンチュリののど部３６を通る
流体の流れに関して通路１９′ｆ：閉じる為にそこで適
当な閉止手段と隣接することが出来るように該ベンチュ
リののど部３６の方にスプール４１を押付けるコイルば
ね４２として示されるばねを包含する。スプール４１は
圧力流体の圧力を受ける第−及び第二の表面５３及び５
４（第１図）と、それ等の間に環状のみぞ４５を規定す
る第１図で４３及び４４で示される２つのカラー状の閉
止部分又は平面部（ｌａｍｅ　）２有する。弁４０が閉
止状態にある時には、通路１９は環状みぞ４５と連絡し
、之は第２図に示す位置である。

部分的に半径方向に１且つ部分的に軸方向に伸びる通路
４６は環状みぞ４５からスプール４１の本体を通って制
御室４７に至り、それに依り環状みぞ４５と制御室４７
間の連絡を形成する。通路４６は制御室４７の与えられ
た許容圧力が超過される時に応答して、スプール４１が
、既知の様式で、制御された圧力制御弁として作動する
ようにその室を解放するボール弁の如き弁に依り支配さ
れる。それが応答する時に、流量制御弁として作動する
か又は圧力限定弁として作動するかは弁４０が第３図に
示す位置を占めるかどうかによる。この点では、それに
依り流体の流れを一部滑かに通路１９内に反転するよう
に流体の流れに対してより良い案内を備える為に、ベン
チュリののど部３６に面する弁スプール４１の端部がベ
ンチュリのど部３６内に伸びる傾斜した又は円錐形の突
出部の形式で示される突出部分４８を備えていることは
有利であろうということは注意すべきである。

上述のオリフィス３８はベンチュリのど部３６の壁の最
も狭い位置に、又は少なくともそこにぴったりと隣接し
て配置される。オリフィス３８は、図示の実施例に於て
、ベンチュリのど部３６の軸と少なくとも実質的にそれ
に垂直に交わる穴の形式をなす。ベンチュリ′のど部の
軸（従って弁４０の軸でもある第１及び２図に示す鎖線
と一致している）と絞シ手段３８の軸の間に規定される
ような角度αは夫々に要求される制呻特性に従って変更
することが出来る。第４図に示す如き降下特性が要求さ
れるならば、角度αは９０’から１５０°までの範囲内
に入れられるであろう。

角度αに関して増加する値に依り、該特性は一層鋭く傾
くであろう。

ベンチュリのど部３６はその軸に関して回転的に対称的
な形状をなすが、又、可能な限り、そこを通る流体の流
れに関して如何なる死空間（ｄｅａｄ　５ｐａｃｅ　）
をも含まないような形状を選択することも可能であシ、
換言すれは該ベンチュリのど部は通路１９の面内に平た
くすることが出来る。上記に示す如く、ベンチュリのど
部３６と弁４０の軸は相互に一直線をなす。良好な吐出
流れ形状を与える為に、該ベンチュリのど部は、その出
口に於て、その位置に於けるスプール４１の直径に少な
くとも十分に対応する巾を有しなければならない。それ
は該ベンチュリのど部とスプール４１を同一の穴に配置
することに依シ達成することが出来て、該穴はこの場合
弁４００制御室４７ｆ：も規定する。

上述のポンプの作動様式は次の通りである二ローター７
は回転軸９に依り駆動されて、羽根８は流体が該流体の
出口又は吐出システム３３．３５．３６．３８及び３９
を経由して外側のポンプ出口３７に供給されるように移
動区域１１及び１２を通過し、−力流体は外側の流体入
口孔１６及び流体供給システム１７．１Ｂ及び２０′ｆ
ｔ：経由して該ポンプに吸入される。オリフィス３８を
通る流体の流量が要求された又は設定された値を超過す
る時は、絞シ手段３８の圧力降下はその閉止位置の方に
スプール４１を片寄せている弁ばね４２の力に打勝つの
に十分大きく、換言すれば該スプールの表面５３に作用
する圧力は該スプールの表面５４に作用する圧力に、ば
ね４２に依シ作用する力を加えた力よりも大きくなる。

該ポンプの吐出流量の一部はこＮに、第３図に示す如く
、上述のバイパス装置を経由して分岐されて、−力出力
流量はオリフィス手段３８を経由して分岐し続ける。

ポンプの回転速度に関する制御された出力流量の線図を
示す第４図を参照し、こ＼に鎖線はベンチュリのど部３
６を有しない該ポンプの制御性能を表し、一方実線はベ
ンチュリのど部３６全有するポンプに対する制御性能を
表わす。例えば１５０バール迄のより高い圧力に於ては
よシ高い値が種々の線で示される夫々の範囲内で一般的
に仮定される。該ポンプが始動する時は、その吐出流量
は最初弁４０の応答値、例えば、７５０リットル毎分に
到達する迄直線的に増加し、その抜弁４゜は該吐出流量
の大部分が上述の様にバイパスされるようにする。該ポ
ンプの全吐出流量の残りの部分である制御された出力流
量は操縦補助弁に伝えられて永久エネルギー損失を引き
起こす。

それ故、この発明の原理に従ったポンプ構造は一層信頼
出来るようにポンプ回転速度の増加と共に該制御された
出力流量を減少することが出来るようにし、その結果と
して有利な動力比を得ることがわかるであろう。

上述のポンプは本発明の原理の例としてのみ述べられて
おりぐ種々の変更と修正はそれに依り本発明の精神と範
囲から逸脱することなくこ＼に行うことが出来ることは
認められるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に依る回転翼型ポンプを通る垂直縦方向
断面図を示す、 第２図は第１図の線■−Ｈに沿って画かれた水平縦方向
図面を示す、 第３図は拡大された尺度で第２図に示すポンプ構造物か
ら詳細を示す、 第４図はポンプ回転速度に関する出力流量のグラフを示
す、そして 第５図は第１図の線Ｖ−■に沿って画かれた該回転翼型
ポンプを通る垂直断面図を示す。 主要部分の符号の説明 １：４１ウジング、１ａ：中空部、４：圧力板、５：カ
ムリング、７：ローター、８：羽根、９：駆動軸、１１
．１２：移動区域、 １７．１８：供給通路、２０：入口孔、１９：バイパス
通路、３３：出口孔、 ３６：ベンチュリのど部、３７：ポンプ出口、４０：制
御弁、３８ニオリフイス、 ３９：吐出通路、４７：制御部材、 ４１ニスブーツし、４２ニコイルばね、５３：第一加圧
表面、５４：第二加圧表面、４３．４４ニスプ一ル平面
部、 ４５：環状みぞ、４６：通路、 ４８ニスプール突出部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　ポンプは： そこに中空部を有するケーシングと； 前記ケーシングに於て入口孔と前記中空部に通じる入口
   開口手段を包含する流体供給システムと； 前記中空部からの出口開口手段と前記ケーシングの出口
   孔を包含する流体吐出システムと； 前記中空部に配置されて排出流体の流れを形成する為に
   前記吐出システムに前記供給システムから流体を移動す
   るのに適用される流体移動手段と； 前記流体供給システムと前記流体吐出システムの間に配
   置された流量制御弁で、且つ前記出口孔と前記流量制御
   弁との間の前記吐出システム内に必要な流ＪＬｋ排出す
   るように前記供給システムに前記吐出システムから流体
   をバイパスするのに適用される流体制御弁で、前記流量
   制御弁はオリフィスと、前記バイパスを開く為の加圧面
   積及び前記バイパスを閉止する為の加圧面積とを有する
   スプールと、前記バイパスを閉止するような方向に前記
   スプールを片寄せる弁ばねとを包含する通路手段金有す
   るハウジング手段より成る流量制御弁と； 上流側と下流側を有する前記オリフィス及び、前記バイ
   パス−開放加圧面積に接続される前記上流側と前記バイ
   パス−閉止加圧面積に接続される前記下流側と；更に前
   記流体吐出システムに包含されてすべ　゛ての前記排出
   流量を受け入れるように壁を有するベンチュリのど部で
   、前記オリフィスは前記ベンチュリのと部の前記壁に横
   断する穴として形成され且つ前記オリフィスは前記出口
   孔に前記必要流量を導入するベンチュリのど部と より成ることを特徴とするポンプ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のポンプに於て、前記ベ
   ンチュリのど部は前記スプールに関して実質的に同軸に
   配置されて該スプールの直径に実質的に等しいその下流
   端部の１］ｆ：持っている ことを特徴とするポンプ。 ３　特許請求の範囲第２項記載のポンプに於て、前記ス
   プールは前記ベンチュリのど部内に伸びてそこに該調節
   された流量が流れる突出部分を有する ことを特徴とするポンプ。 ４　特許請求の範囲第１項記載のポンプに於て、前記ベ
   ンチュリのど部は回転的に対称な形状をなす ことを特徴とするポンプ。 ５　特許請求の範囲第１項記載のポンプに於て、前記ベ
   ンチュリのど部の軸と前記穴の軸間の角度は９０°と１
   ５０°の間にあることを特徴とするポンプ。 ６　油圧ポンプ組立品に於て、該ポンプは：そこに空洞
   部を規定するケーシングと；該空洞部に於て回転可能で
   あり且つそこに少なくとも１つの流体移動区域を規γす
   るローターと； 前記少なくとも１つの移動区域に通じる流体入口孔手段
   及び流体出口孔手段と；前記入口孔手段に接続する油圧
   流体供給システムと； 前記出口孔手段に接続する油圧吐出システムと； 該流体吐出システムと該流体供給システムを相互に連絡
   するよう作動可能な流量制御弁で、更に該流量制御弁に
   依り該ポンプからの流体の調節された流量をバイパスす
   る流量制御弁ニジ族９、該流量制御弁はそこに孔を有す
   るハウジング手段と、該孔にて移動可能な第−及び第二
   の流体−係合表面を有するスプールと、該バイパスを閉
   止する弁位置の方に該スプールを押付ける該スプールに
   作用するばね手段と、該ポンプからの作動流れの圧力降
   下が分岐されて該スプールの前記第−及び第二の表面に
   適用される制限器のと部手段とを包含する油圧ポンプ組
   立品に於て、ベンチュリ形状をなすのど部手段は該制限
   器の絞り部の上流に配置されて該ポンプの主要吐出流量
   を導き、更に該制限器絞り手段は該ベンチュリのと部手
   段の軸に関して横断するように伸びている孔の形状をし
   て前記ベンチュリのと部から分岐し、それに依り該ベン
   チュリのと部の流体圧力は該バイパス−開放位置の方に
   該スプールを押付ける為に前記第一のスプール表面に適
   用され更に前記開口部の下流の流体圧力は該バイパス−
   閉止位置の方に該スプールを押付ける為に前記第二のス
   プール表面に適用されるという改良がなされる ことを特徴とする油圧ポンプ組立品。 ７　特許請求の範囲第６項記載のポンプ組立品に於て、
   前＝Ｐベン千ユ１Ｊのル°部手段の軸と前記開口部の軸
   の間に規定される角度は９０°から１５０°までである こと全特徴とするポンプ組立品。 ８　特許請求の範囲第１項記載の油圧回転ポンプに於て
   、該ポンプは操縦システムに使用される ことを特徴とする油圧回転ポンプ。