JPS62142881A

JPS62142881A - 歯車式ポンプ

Info

Publication number: JPS62142881A
Application number: JP61291686A
Authority: JP
Inventors: クルト　ジッキンガー
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1987-06-26
Also published as: DE3543488C2; EP0231429A2; EP0231429B1; EP0231429A3; DE3543488A1; US4743180A

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】（発明の属する技術分野）本発明は、歯車式ポンプに関する。

（従来の技術とその問題点）歯車式ポンプにおいては、外歯付き内側回転子が内歯付
き外側回転子内において回転し、外側回転子は偏心環に
取付けられており、内側回転子に対して偏心して回転す
る。

駆動方向が交番する歯車式ポンプが圧送方向（ｐｕｍｐ
ｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を維持するためには、外
側回転子の位置を決める偏心環が１８０度回転しなけれ
ばならない。そうさせるための最も簡単な方法としては
、外側回転子の外面と偏心環の内面とを摩擦係合させ、
外側回転子回転時に偏心環を常に回転方向に向けて端部
係止体（ｅｎｄ　５ｔｏｐ）に押し当てる。歯車式ポン
プの摩擦損を防止するための方法として、外側回転子と
偏心環とを指向性摩擦接触（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｆｒ
ｉｃｔｉｏｎａｌ　ｃｏｎｔａｃｔ）させるのではなく
、この２つのコンポーネントの間に一定の間隙を設け、
偏心環に、回転子に面している面に摩擦体があり、バネ
によって外側回転子に押し当てられる径方向可動ピスト
ンを設ける方法が、西ドイツ公告公報筒２，０５５，８
８３号に開示されている。

ここにおいては１Ｍ擦係合は、従来のように偏心環と外
側回転子との間において直接行われるのではなく、摩擦
体を介して間接的に行われる。

前記のピストンには拡張チャンバがあり、圧力ラインを
介してポンプの圧力コネクションに接続している。

ポンプの動作時は、圧力コネクションから拡張チャンバ
に伝達される流体圧力がピストンに作用し、該ピストン
を押しているバネに逆らい、摩擦体を上げて外側回転子
との摩擦係合を切離す。この状態で、回転方向が切替わ
ると、ポンプが一時的に停止し、吐出し圧力が低下し、
それに伴って拡張チャンバ内の圧力も低下し、摩擦体が
偏心環と外側回転子を摩擦接触させ、逆方向に起動する
と外側回転子が偏心環をその第２終端位置へ運行し、そ
こで偏心環が係止体によって拘束される。

そして再び吐出し圧力がピストンの拡張チャンバに作用
し、ポンプの動作中に摩擦係合が消滅する。

既知のポンプには、円筒状拡張チャンバ、ピストン、バ
ネならびに摩擦体の構成が複雑であり、組立てが困難で
あるという難点がある。さらに、摩擦体は、寸法が小さ
いために摩耗しやすい。さらに、例えばトラックにおい
て粘性オイルを圧送する時にも問題が生じる。さらにま
た、ピストン−シリンダアセンブリの径方向高さが大き
いために、偏心環の外径が大きくなり、したがってポン
プの外径が大きくなる。最後に、偏心環の最小厚みがピ
ストンの直径と肉厚とによって制限される。

（発明の目的および概要）本発明は、このような現状に鑑みて、構造を簡素化し、
偏心環の外径（ｏｕｔｅｒ　ｅｘｔｅｎｔ）を小さくし
、耐摩耗性を強化することによって既知のポンプに改良
を加えることを目的とする。

本発明の目的は、吐出し方向が不変であり、駆動方向が
交番し、圧送すべき流体用の吸込み圧力コネクションを
備えているハウジングと、外歯付き内側回転子と、内側
回転子を包囲している内歯付き外側回転子と、外側回転
子を収容しており、１８０度回転自在であり、ハウジン
グに収容されている偏心環と、バネ作用によって外側回
転子の外面と偏心環に接触している相手面とを摩擦結合
させる結合手段と、圧力ラインを介して圧力コネクショ
ンに接続しており、吐出し圧力が予め設定した値を越え
ると同時に結合手段を切離す手段とで構成されている歯
車式ポンプであって、バネ圧力を受ける偏心環に少なく
とも１つの径方向スリット（ｓｌｉｔ）があり、バネの
弾発力によって偏心環を径方向内向きに押して外側回転
子の外面に押し当て、径方向スリットを拡張させる流体
によって外側回転子との摩擦係合を切離すことを改良点
とする歯車式ポンプによって達成される。

本発明においても、偏心環の内面は、既知のポンプの場
合と同様に外側回転子の外周面の相手面となっており、
偏心環は外側回転子に直接に摩擦係合する。しかし本発
明の偏心環には、少なくとも１つの径方向スリットが設
けられており、複数のスリットの場合は、偏心環は複数
のセグメントで構成されており、径方向に収縮、拡張す
る。偏心環はバネの弾発力によって収縮し、拡張チャン
バと流体力学潤滑圧力によって拡張し、ポンプが与圧流
体を圧力コネクションを通して供給すると、拡張チャン
バ内の該圧力と回転による流体力学圧力が偏心環を拡張
させ、偏心環と外側回転子の外面との間の摩擦係合が切
離される。この動作状態においては、偏心環が位置する
末端位置は、この時点において特定の回転方向に関係す
る位置である。

偏心環のスリットが一箇所だけ切られている場合、すな
わちただ１つの連続スリットである場合は、偏心線は、
好ましくは鋼、焼結材料、アルミニウムさらにはプラス
チックなどの弾性材料を材料とする。偏心環を押圧する
バネは該円環体自体とし、別個コンポーネントとしての
バネは不要である。偏心環を圧縮、拡張させる１つのス
リットに加えて、該偏心環のバネ特性に影響を及ぼすた
めに、偏心環全体に渡っていない複数のスリットを設け
ることができる。

しかし、偏心環を少なくとも２つのセグメント（円弧部
分）で構成する場合は、本発明の別の好ましい実施例と
しての該セグメントは、これを外側から包囲する円環バ
ネで互いに圧縮する。偏心環の周溝にはめ込むことので
きるこの円環バネは別個のコンポーネントであり、簡単
に組付けることができる。

拡張コンポーネントとして、スリット入り偏心環の端部
を曲げて引離す流体力学ピストンを備えることができる
。しかし拡張させるためには、別個のコンポーネントに
する必要は必ずしもない。

例えば、少なくとも１つの摩擦面に、圧力ラインに接続
する溝を設けることができる。この溝に圧力が作用する
と、偏心環−が先ずいくぶん広げられて離れる。これに
よって偏心環と外側回転子との間の円環間隙に与圧流体
が流れ、この流体が偏心環を拡張させる。

しかし本発明の好ましい実施例の拡張チャンバは、径方
向スリット入りの壁体で仕切ることが望ましい。このよ
うな構造の拡張チャンバは、偏心環が最少限度の力で広
げられる点において有効である。かくして、拡張チャン
バによって荷重がかけられない時に外側回転子を密着包
囲し、粘性流体の場合でも方向切替えに反応し、エラー
のない切替えを行うことのできる偏心環を使用すること
ができる。

拡張チャンバを形成している２つの面を好ましくは係止
体として用い、非設置状態における偏心環の過剰収縮に
よる損傷を防止する。該係合面は互いに少し傾斜してお
り、その間に流体が進入する。流体の進入をさらに容易
化するために、拡張チャンバを形成している偏心環の２
つの面の一方に、圧力ラインに向かって開いている溝、
陥没部またはこれに類するもの（圧力ポケット）を設け
ることもできる。

この溝、陥没部またはこれに類するものにまず流体が入
り、面が持上げられる。続いて持上げられた面の間の中
間スペースに流体が入り、流体圧力がスリット入り壁体
の全面に作用する。

しかし、本発明の好ましい実施例においては、偏心環の
内面に凹部がある。この凹部はスリットに連通しており
、偏心環の末端位置において圧力ラインの入口の向かい
側に位置しており、ポケット状の凹部が拡張チャンバの
一部になっている。

拡張環が収縮している状態でこの圧力ポケットに圧力が
作用すると、圧力はスリットに隣接する部分において径
方向に作用し、該拡張環を径方向に拡張させようとする
。偏心環がこの作用に降伏するとスリットが開き、直ち
に流体が進入し、流体の全圧力がスリットの壁面に作用
する。しかし、これと同時に偏心環の拡開が、径方向に
作用する成分圧力と流体力学圧力によって促進される。

しかし、圧力ポケットを設けることは、該ポケットを圧
力ラインに直結せず、スリット壁面間の間隙のみを通過
する圧力を該ポケットに作用させる場合にも望ましいこ
とであり、それは圧力ポケットによって、流体が外側回
転子と偏心環との間の拡張円環間隙内に流入し、外側回
転子からの偏心環の引離しに寄与し、これによって、動
作状態が不要になると同時に摩擦結合によって動作状態
を遮断するからである。

圧力ラインのインプットは偏心環の両端に位置している
から、本発明の別の実施例においては、第１圧力ポケッ
トに向かい合わせて、偏心環の内面に第２圧力ポケット
を設ける。偏心環の一端において、第２圧力ポケットは
、他端に接続している圧力ラインの入口の前に位置して
おり、偏心環と外側回転子との間の円環スペースに２つ
の位置からの圧力が作用する。

（実施例）図面において、同じコンポーネントは同じ番号で示す。

２つの実施例の一方において詳述しないコンポーネント
については、他方の実施例の同コンポーネントの詳述を
参照されたい。

第１図に示す本発明の第１実施例としての歯車式ポンプ
には、円筒チャンバがあるハウジング１があり、該円筒
チャンバの中に偏心環２がはめ込まれている。円筒外面
が軸線Ａを中心にしている該偏心環２は、内部が略円筒
形の中空になっており、その中空の中心軸線Ｂが中心軸
線Ａから偏心している。偏心環２の偏心円筒中空部に外
側回転子６が収容されており、その円筒形外面が偏心環
２の内面とほぼ相補関係になっている。

外側回転子６の内歯が内側回転子７の外歯に噛合う。内
側回転子７は外側回転子６よりも歯の数が１つ少なく、
軸線Ａを中心にしている。

歯車式ポンプのこの基本構造は周知であるから、その作
動原理の詳述は省く。また図面を見易くするために、吸
込みコネクションと圧力コネクションは図示しない。

偏心環２には、１８０度より少し広い範囲にわたって周
溝３があり、ハウジング１に固定されている係止体とし
てのピン４が該周溝３の中にはまついている。図の円周
溝３の左側境界面がピン４に当接し、この状態が矢印で
示す回転方向に対応している。回転方向が切替わると、
偏心環２が矢印と反対の方向に１８０度旋回し１周溝の
他方の反対側の壁面がピン４に当接する。この２つの位
置が各々１つの回転方向に関連しており、したがって、
この歯車式ポンプは回転方向に関係なく必ず同じ方向に
流体を吐出す。

偏心環２は径方向スリット５で切断されている。

このスリット５に隣接して、偏心環２の内面に圧力ポケ
ット８としてのトラフ状の凹部がある。軸線Ｂを中心に
して圧力ポケット８の反対側の偏心環２の内面にも、第
２圧力ポケット９としてのトラフ状の凹部がある。

第２図に示すごとく、ハウジング１内において、円筒中
空体としての圧力ライン１０があり、圧力ポケット８，
９の反対側において、コンポーネント２．６．７によっ
て構成されているアセンブリを収容する円筒中空体の底
の中に開口している。

圧力ライン１０は、ポンプの圧力コネクションに接続し
ている。

偏心環２は弾性材料を素材としており、それ自体のバネ
作用で押圧され、外側回転子６の周囲に密着しようとす
る。この力を制限するためにスリット５の壁面を互いに
係合させることができるが、この状態においても両壁面
相互間にスペースを保持し、スリット５内において圧力
が速やかに立上がるようにすることが望ましい。

外側回転子６の外面と偏心環２の内面とが、偏心環２を
１８０度回転させるための摩擦力を伝達する摩擦ペアに
なっている。この２つの結合面は一般的に平滑に、清潔
に機械仕上げする。しかし、歯車式ポンプで粘性オイル
を圧送する場合、偏心環２が収縮した時にその下にオイ
ルが入込む可能性がある時は、例えば摩擦ライニング、
適切な組合わせ材料、あるいはまた摩擦結合面の適切な
ホーニング仕上げなどによって摩擦結合を増強しなけれ
ばならない。

歯車式ポンプの作動モードは次のとおりであって、第１
図の状態において、ポンプは矢印の方向に回転して流体
を吐出す。

したがって、圧力ライン１０．スリツト５ならびに圧力
ポケット８．９には、偏心環２を拡張させる方向に作用
する流体圧力が作用する。滑り支承の原理に従って、回
転方向に見てウェッジ状のポケットが、回転速度に応じ
て極めて高い流体力学油圧を発生し、偏心環の拡張を維
持する。制御効果が生じ、それによってベアリングの遊
び（ｅｎｄｐｌａｙ）が理想的な量に自動的に設定され
る。そのためには、ハウジング１の円筒中空部を適切な
寸法としなければならない。

ポンプが止まると、ポンプの圧力出口において圧力が低
下し、これに伴って圧力ライン１０内、スリツト５．圧
力ポケット８における圧力も低下し、偏心環２を広げて
いた圧力が消滅する。そして偏心環２が外側回転子６に
密着し、その外面に密着摩擦係合する。

ポンプが反対方向、すなわち矢印と反対方向に起動する
と、内側回転子７が外側回転子６に係合してこれを回転
させ、外側回転子６が摩擦係合によって偏心環２を、Ｒ
溝３の端壁面がピン４に係止されるところまで回転させ
る。この状態において、まだ作動しているポンプがその
圧力コネクション内において圧力を立上がらせ、この圧
力が前述のとおりに作用し、再び偏心環２を外側回転子
６から引離し、かくして簡単かつ確実な方法で切替え操
作が行われる。

第３図の実施例は、偏心環２がワンピース解放環ではな
く、各々の接合部においてスリット５を形成している２
つの円弧片で構成されている点が第１，２図の実施例と
異なっている。偏心環２を構成している２つの円弧片に
は外部周溝があり。

円弧片を第１，２図の実施例において偏心環自体の弾性
によって行われるのと同じように、外側回転子６の外面
に押し当てる円環バネ１１が外部周溝にはめ込まれてい
る。第３，４図の実施例の前記以外の動作モードは、第
１，２図の実施例のそれと同じである。第４図には、図
面を見易くするために圧力ライン１０は図示していない
。

（発明の効果）以上の通りであるから、本発明によれば、構造を簡素化
し、偏心環の外径を小さくし、耐摩耗性を強化した歯車
式ポンプを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例としての歯車式ポンプの
径方向断面図である。第２図は、第１図のポンプの軸方向断面図である。第３図は、本発明の第２実施例としての歯車式ポンプの
径方向断面図である。第４図は、第３図のポンプの軸方向断面図である。１・・・ハウジング、　２・・・偏心環、　３・・・周
溝、　４・・・ピン、　５・・・径方向スリット、６・
・・外側回転子、　　７・・・内側回転子。８．９・・・圧力ポケット、　１０・・・圧力ライン、
１１・・・円環バネ。特許出願人　　シュヴエビッシェ　ヒュッテンヴエルケ
ゲマインシャフト　ミツト　ベシュレンクテルハフツン
グ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）吐出し方向が不変であり、駆動方向が交番し、ａ）圧送すべき流体用の吸込み−圧力コネクションを備
えているハウジングと、ｂ）外歯付き内側回転子と、ｃ）内側回転子を包囲している内歯付き外側回転子と、ｄ）外側回転子を収容しており、１８０度回転自在であ
り、ハウジングに収容されている偏心環と、ｅ）バネ作
用によって外側回転子の外面と偏心環に接触している相
手面とを摩擦結合させる結合手段と、ｆ）圧力ラインを介して圧力コネクションに接続してお
り、吐出し圧力が予め設定した値を越えると同時に結合
手段を切離す手段とで構成されている歯車式ポンプであって、ｇ）バネ圧力を受ける偏心環が、ｇ１）少なくとも１つの径方向スリットを有しており、ｇ２）バネの弾発力によって偏心環を径方向内向きに押
して外側回転子の外面に押し当て、ｇ３）径方向スリッ
トを拡張させる流体によって外側回転子との摩擦係合を
切離す、歯車式ポンプ。
（２）弾性材料を素材とする偏心環が成形バネであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の歯車式
ポンプ。
（３）偏心環の材料が、金属、特にアルミニウム、窒化
鋼または焼結材料またはプラスチックなどであることを
特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の歯車式ポン
プ。
（４）偏心環が円環バネによって包囲されていることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の歯車式ポン
プ。
（５）偏心環が２つの円環セグメントで構成されており
、円環バネが偏心環の周外面の溝にはめ込まれているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（４）項記載の歯車式
ポンプ。
（６）偏心環の内面の径方向スリット部に圧力ポケット
が形成されており、該圧力ポケットが偏心環の両側にお
いて、ハウジング内の圧力ラインの入口に向かい合って
いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
歯車式ポンプ。
（７）ワンピース偏心環の場合に、径方向スリット分の
圧力ポケットの向かい側に少なくとも１つの第２圧力ポ
ケットが設けられており、該第２圧力ポケットが圧力ラ
インの入口に向かって開いていることを特徴とする特許
請求の範囲第（６）項記載の歯車式ポンプ。
（８）偏心環または円環バネのバネ特性を各々回転速度
に合わせ、圧力ポケット内の流体圧力の立上がりによっ
て偏心環と外側回転子との間の流体力学ベアリングの遊
びを理想的な量に調節することを特徴とする特許請求の
範囲第（６）項記載の歯車式ポンプ。