-
Hintergrund der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Pumpe mit Steuergetriebevorrichtungen
zwischen einem Elektromotor und Rotoren.
-
Die
offengelegte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2002-54587 offenbart eine Schraubenpumpe, die eine
Antriebswelle und eine Abtriebswelle umfasst. Die Antriebswelle
erstreckt sich durch einen antreibenden Rotor und stützt ihn,
und die Abtriebswelle erstreckt sich durch einen angetriebenen Rotor
und stützt
ihn. Wenn ein Elektromotor die Antriebswelle dreht, bewirkt ein
Ineinandergreifen der antreibenden Steuergetriebevorrichtung und
der angetriebenen Steuergetriebevorrichtung, dass sich die Abtriebswelle
synchron mit der Antriebswelle dreht. Die antreibende Steuergetriebevorrichtung
befindet sich zwischen dem Elektromotor und dem antreibenden Rotor.
-
Um
das Gewicht der in der Druckschrift offenbarten Schraubenpumpe zu
verringern, kann die axiale Abmessung der Antriebswelle und Abtriebswelle
verringert werden. Falls jedoch die axiale Abmessung der Antriebswelle
verringert wird, während die
Struktur beibehalten wird, bei der sich die Antriebswelle durch
den antreibenden Rotor erstreckt, muss die axiale Abmessung des
antreibenden Rotors verringert werden. Dies verringert die Flüssigkeitsmenge,
die durch den antreibenden Rotor transportiert wird, was die Leistung
der Schraubenpumpe herabsetzt. Ebenfalls muss, falls die axiale Abmessung
der Abtriebswelle verringert wird, während die Struktur beibehalten
wird, bei der sich die Abtriebswelle durch den angetriebenen Rotor
erstreckt, die axiale Abmessung des angetriebenen Rotors verringert
werden.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektrische
Pumpe bereitzustellen, die in der Lage ist das Gewicht zu verringern,
ohne die Größe und Form
zu verändern.
-
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Pumpe bereitgestellt,
die einen Elektromotor und eine erste Rotationswelle umfasst, die durch
den Elektromotor angetrieben wird. Ein erster Rotor ist mit der
ersten Rotationswelle gekoppelt und dreht sich integriert mit ihr.
Der erste Rotor ist aus einem Material ausgebildet, dessen relative
Dichte weniger beträgt
als die relative Dichte des Materials der ersten Rotationswelle.
Eine erste Steuergetriebevorrichtung bzw. ein erstes Synchronisierungszahnrad ist
an der ersten Rotationswelle vorgesehen. Die erste Steuergetriebevorrichtung
befindet sich zwischen dem Elektromotor und dem ersten Rotor bezüglich einer
axialen Richtung der ersten Rotationswelle. Der erste Rotor weist
eine erste Getriebevorrichtungs-zugewandte
Oberfläche,
eine erste gegenüberliegende Oberfläche und
eine erste Hilfswelle auf. Die erste Getriebevorrichtungs-zugewandte Oberfläche ist eine
Endfläche,
die der ersten Steuergetriebevorrichtung bezüglich der axialen Richtung
zugewandt ist. Die erste gegenüberliegende
Oberfläche
ist eine Endfläche,
die gegenüberliegend
zu der ersten Getriebevorrichtungs-zugewandten Oberfläche ist.
Die erste Hilfswelle steht von der ersten gegenüberliegenden Oberfläche vor.
Die erste Getriebevorrichtungs-zugewandte Oberfläche weist eine erste Aussparung
auf. Die erste Rotationswelle ist in die erste Aussparung pressgepasst,
so dass der erste Rotor mit der ersten Rotationswelle gekoppelt
ist. Die erste Hilfswelle ist so angeordnet, dass sie koaxial mit
der ersten Rotationswelle ist. Die relative Dichte des Materials
der ersten Hilfswelle beträgt
weniger als die relative Dichte des Materials der ersten Rotationswelle. Ein
erstes Lager stützt
drehbar die erste Hilfswelle. Die elektrische Pumpe umfasst eine
zweite Rotationswelle und einen zweiten Rotor, der mit der zweiten
Rotationswelle gekoppelt ist und sich mit ihr integriert dreht.
Der zweite Rotor ist aus einem Material ausgebildet, dessen relative
Dichte weniger beträgt als
die relative Dichte des Materials der zweiten Rotationswelle. Eine
zweite Steuergetriebevorrichtung ist an der zweiten Rotationswelle
vorgesehen. Die erste Steuergetriebevorrichtung und die zweite Steuergetriebevorrichtung
bewirken, dass sich die zweite Rotationswelle synchron mit der ersten
Rotationswelle dreht. Die zweite Steuergetriebevorrichtung befindet
sich zwischen dem Elektromotor und dem zweiten Rotor bezüglich einer
axialen Richtung der zweiten Rotationswelle. Der zweite Rotor weist
eine zweite Getriebevorrichtungs-zugewandte
Oberfläche, eine
zweite gegenüberliegende
Oberfläche
und eine zweite Hilfswelle auf. Die zweite Getriebevorrichtungs-zugewandte
Oberfläche
ist eine Endfläche,
die der zweiten Steuergetriebevorrichtung bezüglich der axialen Richtung
zugewandt ist. Die zweite gegenüberliegende
Oberfläche
ist eine Endfläche,
die gegenüberliegend
zu der zweiten Getriebevorrichtungs-zugewandten Oberfläche ist.
Die zweite Hilfswelle steht von der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche vor.
Die zweite Getriebevorrichtungs-zugewandte Oberfläche weist
eine zweite Aussparung auf. Die zweite Rotationswelle ist in die
zweite Aussparung pressgepasst, so dass der zweite Rotor mit der
zweiten Rotationswelle gekoppelt ist. Die zweite Hilfswelle ist
so angeordnet, dass sie koaxial mit der zweiten Rotationswelle ist.
Die relative Dichte des Materials der zweiten Hilfswelle beträgt weniger
als die relative Dichte des Materials der zweiten Rotationswelle.
Ein zweites Lager stützt
drehbar die zweite Hilfswelle.
-
Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
zusammen mit den beigefügten Zeichnungen
offensichtlich werden, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung
darstellen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, von denen geglaubt wird, dass
sie neu sind, sind ausführlich
in den angehängten
Ansprüchen
angegeben. Die Erfindung, zusammen mit Aufgaben und Vorteilen davon,
kann am besten verstanden werden durch Bezugnahme auf die folgende
Beschreibung der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
zusammen mit den beigefügten
Zeichnungen, in denen:
-
1 eine
Querschnittansicht ist, die eine elektrische Rootspumpe gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
2 eine
Querschnittansicht im Schnitt nach 2-2 in 1 ist; und
-
3 eine
Querschnittansicht im Schnitt nach 3-3 in 1 ist.
-
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
Die 1 bis 3 zeigen
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt eine
elektrische Pumpe gemäß der vorliegenden Ausführungsform,
die eine Rootspumpe 10 ist. Ein Pfeil Y von 1 stellt
eine Richtung von der Hinterseite zur Vorderseite der Rootspumpe 10 dar.
-
Wie
in 1 gezeigt, umfasst ein Pumpengehäuse 10a,
welches das Gehäuse
der Rootspumpe 10 ist, ein Rotorgehäuseelement 11, ein
Lagergehäuseelement 12 und
ein Motorgehäuseelement 14, die
in dieser Reihenfolge von der Hinterseite zur Vorderseite angeordnet
sind. Das Lagergehäuseelement 12 ist
an dem vorderen Ende des Rotorgehäuseelements 11 befestigt,
und das Motorgehäuseelement 14 ist
an dem vorderen Ende des Lagergehäuseelements 12 befestigt.
-
Das
Rotorgehäuseelement 11 definiert
eine Pumpenkammer 15, die einen ersten Rotor, welcher ein
antreibender Rotor 22 ist, und einen zweiten Rotor aufnimmt,
welcher ein angetriebener Rotor 23 ist, und das Lagergehäuseelement 12 bedeckt
die Öffnung
der Pumpenkammer 15. Das Motorgehäuseelement 14 definiert
eine Motorkammer 17, die einen Elektromotor M aufnimmt,
und eine Getriebekammer 16, die eine erste Steuergetriebevorrichtung,
welche eine antreibende Steuergetriebevorrichtung 28 ist, und
eine zweite Steuergetriebevorrichtung aufnimmt, die eine angetriebene
Steuergetriebevorrichtung 29 ist. Die Getriebekammer 16 befindet
sich an der Öffnung
des Motorgehäuseelements 14,
und das Lagergehäuseelement 12 verschließt die Getriebekammer 16.
Der antreibende Rotor 22 und der angetriebene Rotor 23 sind
jeweils aus Aluminium hergestellt.
-
Das
Pumpengehäuse 10a nimmt
eine erste Rotationswelle auf, welche eine antreibende Welle bzw.
Antriebswelle 20 ist, und eine zweite Rotationswelle, welche
eine angetriebene Welle bzw. Abtriebswelle 21 ist. Die
Antriebswelle 20 und die Abtriebswelle 21 erstrecken
sich parallel zueinander in einer Richtung entlang eines Pfeils
Y. Die Antriebswelle 20 und die Abtriebswelle 21 sind
jeweils aus einem Eisen-basierten Material hergestellt. Das heißt, die
relative Dichte des Materials des antreibenden Rotors 22 und
des angetriebenen Rotors 23 beträgt weniger als die relative
Dichte des Materials der Antriebswelle 20 und der Abtriebswelle 21.
-
Die
Rootspumpe 10 weist fünf
Lager auf, oder ein erstes Lager 31, ein zweites Lager 32,
ein drittes Lager 33, ein viertes Lager 34 und
ein fünftes Lager 35.
Das dritte Lager 33 und das fünfte Lager 35 stützen drehbar
die Antriebswelle 20, und das vierte Lager 34 stützt drehbar
die Abtriebswelle 21. Das Rotorgehäuseelement 11 weist
das erste Lager 31 und das zweite Lager 32 auf,
das Lagergehäuseelement 12 weist
das dritte Lager 33 und das vierte Lager 34 auf,
und das Motorgehäuseelement 14 weist
das fünfte
Lager 35 auf.
-
Die
Antriebswelle 20 erstreckt sich von der Hinterseite zur
Vorderseite, wobei sie den antreibenden Rotor 22, das dritte
Lager 33, die antreibende Steuergetriebevorrichtung 28,
den Elektromotor M und das fünfte
Lager 35, in dieser Reihenfolge verbindet. Das heißt, die
antreibende Steuergetriebevorrichtung 28 befindet sich
zwischen dem antreibenden Rotor 22 und dem Elektromotor
M bezüglich
einer axialen Richtung der Antriebswelle 20. Die Antriebswelle 20 weist
ein vorderes Ende 20a auf, das durch das fünfte Lager 35 gestützt wird,
und ein hinteres Ende 20b, das an den antreibenden Rotor 22 gekoppelt
ist. Der antreibende Rotor 22, die antreibende Steuergetriebevorrichtung 28 und
der Rotor des Elektromotors M drehen sich integriert mit der Antriebswelle 20.
-
Die
Abtriebswelle 21 erstreckt sich von der Hinterseite zur
Vorderseite, wobei sie den angetriebenen Rotor 23, das
vierte Lager 34 und die angetriebene Steuergetriebevorrichtung 29,
in dieser Reihenfolge verbindet. Das heißt, die angetriebene Steuergetriebevorrichtung 29 befindet
sich zwischen dem angetriebenen Rotor 23 und dem Elektromotor
M bezüglich
einer axialen Richtung der Abtriebswelle 21. Die Abtriebswelle 21 weist
ein vorderes Ende 21a auf, das an die angetriebene Steuergetriebevorrichtung 29 gekoppelt
ist, und ein hinteres Ende 21b, das an den angetriebenen
Rotor 23 gekoppelt ist. Der angetriebene Rotor 23 und
die angetriebene Steuergetriebevorrichtung 29 drehen sich
integriert mit der Abtriebswelle 21.
-
Wie
in den 2 und 3 gezeigt, sind der antreibende
Rotor 22 und der angetriebene Rotor 23 jeweils
ein Rootsrotor mit zwei Nocken bzw. Nasen. Ein Querschnitt von jedem
der Rotoren 22, 23 senkrecht zu der axialen Richtung
ist wie ein Flaschenkürbis
geformt. Der antreibende Rotor 22 weist ein Paar von antreibenden
Nocken 24 auf, die sich radial nach außen von der Antriebswelle 20 in
entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Auch sind zwei antreibende Aussparungen 25 zwischen
den antreibenden Nocken 24 ausgebildet. Ebenfalls weist
der angetriebene Rotor 23 ein Paar von angetriebenen Nocken 26 auf,
die sich radial nach außen
von der Abtriebswelle 21 in entgegengesetzte Richtungen
erstrecken. Auch sind zwei angetriebene Aussparungen 27 zwischen den
angetriebenen Nocken 26 ausgebildet. Das heißt, ein
Paar der antreibenden Nocken 24 ist in der Umfangsrichtung
in einem gleichmäßigen Intervall angeordnet,
und die angetriebenen Nocken 26 sind auch in Umfangsrichtung
in einem gleichmäßigen Intervall
angeordnet.
-
Die äußere Oberfläche des
antreibenden Rotors 22, die äußere Oberfläche des angetriebenen Rotors 23 und
die innere Oberfläche
des Rotorgehäuseelements 11 definieren
die Pumpenkammer 15. Wie in 3 gezeigt,
weist das Rotorgehäuseelement 11 eine
Ansaugöffnung 18 auf,
um Fluid in die Pumpenkammer 15 hineinzuziehen, und eine
Ablassöffnung 19 zum
Ablassen von Fluid aus der Pumpenkammer 15.
-
Die
antreibende Steuergetriebevorrichtung 28 und die angetriebene
Steuergetriebevorrichtung 29 bilden ein Paar von Steuergetriebevorrichtungen, die
ineinandergreifen. Wenn der Elektromotor M die Antriebswelle 20 dreht,
wird die Drehung der Antriebswelle 20 von der antreibenden
Steuergetriebevorrichtung 28 an die angetriebene Steuergetriebevorrichtung 29 übertragen,
so dass sich die Abtriebswelle 21 synchron mit der Antriebswelle 20 dreht. Folglich
drehen sich der antreibende Rotor 22 und der angetriebene
Rotor 23 in entgegengesetzte Richtungen, so dass Fluid
in die Pumpenkammer 15 durch die Ansaugöffnung 18 hineingezogen
wird, und zur Außenseite
durch die Ablassöffnung 19 abgelassen
wird.
-
Wie
in 1 gezeigt, weist der antreibende Rotor 22 eine
Antriebsgetriebevorrichtungs-zugewandte Oberfläche 22a auf, welche
eine Endfläche ist,
die der antreibenden Steuergetriebevorrichtung 28 bezüglich der
axialen Richtung der Antriebswelle 20 zugewandt ist, und
eine antreibende gegenüberliegende
Oberfläche 22b,
welche eine Endfläche
gegenüberliegend
zu der Antriebsgetriebevorrichtungs-zugewandten Oberfläche 22a ist. Ebenfalls weist
der angetriebene Rotor 23 eine Abtriebsgetriebevorrichtungs-zugewandte Oberfläche 23a auf,
welche eine Endfläche
ist, die der angetriebenen Steuergetriebevorrichtung 29 bezüglich der
axialen Richtung der Abtriebswelle 21 zugewandt ist, und
eine angetriebene gegenüberliegende
Oberfläche 23b,
welche eine Endfläche
gegenüberliegend
zu der Abtriebsgetriebevorrichtungs-zugewandten Oberfläche 23a ist.
Die Antriebsgetriebevorrichtungs-zugewandte Oberfläche 22a,
welche als eine erste Getriebevorrichtungs-zugewandte Oberfläche wirkt,
ist eine vordere Endfläche
des antreibenden Rotors 22, und die antreibende gegenüberliegende
Oberfläche 22b, welche
als eine erste gegenüberliegende
Oberfläche wirkt,
ist eine hintere Endfläche
des antreibenden Rotors 22. Ebenfalls ist die Abtriebsgetriebevorrichtungs-zugewandte
Oberfläche 23a,
welche als eine zweite Getriebevorrichtungs-zugewandte Oberfläche wirkt, eine vordere Endfläche des
angetriebenen Rotors 23, und die angetriebene gegenüberliegende Oberfläche 23b,
welche als eine zweite gegenüberliegende
Oberfläche
wirkt, ist eine hintere Endfläche des
angetriebenen Rotors 23.
-
Ein
mittlerer Abschnitt der Antriebsgetriebevorrichtungs-zugewandten Oberfläche 22a weist eine
antreibende Aussparung 41 auf, die als eine erste Aussparung
wirkt. Die antreibende Aussparung 41 weist einen kreisförmigen Querschnitt
auf, und die Achse M1 der antreibenden Aussparung 41 stimmt mit
der Achse L1 der Antriebswelle 20 überein. Das hintere Ende 20b der
Antriebswelle 20 ist in die antreibende Aussparung 41 pressgepasst,
so dass der antreibende Rotor 22 an die Antriebswelle 20 gekoppelt
ist und sich integriert mit ihr dreht. Das heißt, die Antriebswelle 20 erstreckt
sich nicht durch den antreibenden Rotor 22. Ein Drehmoment
der Antriebswelle 20 wird von der Umfangsoberfläche der
Antriebswelle 20 auf die Umfangsoberfläche der antreibenden Aussparung 41 übertragen.
-
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist die Antriebswelle 20 zum Boden der antreibenden Aussparung 41 eingeführt. Die
Tiefe, oder die axiale Abmessung, der antreibenden Aussparung 41 beträgt weniger
als die Hälfte
der axialen Abmessung (Dicke) des antreibenden Rotors 22.
Das heißt,
die Länge
eines Abschnitts der Antriebswelle 20, der mit dem antreibenden
Rotor 22 verbunden ist, beträgt weniger als die axiale Abmessung
des antreibenden Rotors 22. Die axiale Abmessung eines
pressgepassten Abschnitts, welcher ein Abschnitt der Antriebswelle 20 ist,
der in die antreibende Aussparung 41 pressgepasst ist,
ist auf einen Wert festgelegt, der ein von der Antriebswelle 20 an
den antreibenden Rotor 22 zu übertragendes Übertragungsdrehmoment
zulässt, während sichergestellt
wird, dass die Presspassungsstärke
gleich oder weniger als die Stärke
der Antriebswelle 20 ist. Genauer wird die Länge des
Abschnitts der Antriebswelle 20, der in die antreibende Aussparung 41 pressgepasst
wird, derart festgelegt, dass der durch Multiplizieren des von der
Antriebswelle 20 an den antreibenden Rotor 22 übertragenen Übertragungsdrehmoments
mit einem Sicherheitsfaktor erhaltene Wert gleich der Befestigungskraft zwischen
der antreibenden Aussparung 41 und der Antriebswelle 20 ist.
Das heißt,
die Tiefe der antreibenden Aussparung 41 wird auf einen
Wert festgelegt, der ein von der Antriebswelle 20 an den
antreibenden Rotor 22 zu übertragendes Übertragungsdrehmoment
zulässt,
und verhindert, dass die Antriebswelle 20 relativ zu dem
antreibenden Rotor 22 verrutscht.
-
Ebenfalls
weist ein mittlerer Abschnitt der Abtriebsgetriebevorrichtungs-zugewandten
Oberfläche 23a eine
angetriebene Aussparung 42 auf, die als eine zweite Aussparung
wirkt. Die angetriebene Aussparung 42 weist einen kreisförmigen Querschnitt
auf, und die Achse M2 der angetriebenen Aussparung 42 stimmt
mit der Achse L2 der Abtriebswelle 21 überein. Das hintere Ende 21b der
Abtriebswelle 21 ist in die angetriebene Aussparung 42 pressgepasst,
so dass der angetriebene Rotor 23 an die Abtriebswelle 21 gekoppelt
ist und sich integriert mit ihr dreht. Das heißt, die Abtriebswelle 21 erstreckt sich
nicht durch den angetriebenen Rotor 23. Ein Drehmoment
der Abtriebswelle 21 wird von der Umfangsoberfläche der
Abtriebswelle 21 auf die Umfangsoberfläche der angetriebenen Aussparung 42 übertragen.
-
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist die Abtriebswelle 21 zum Boden der angetriebenen Aussparung 42 eingeführt. Die
Tiefe, oder die axiale Abmessung, der angetriebenen Aussparung 42 beträgt weniger
als die Hälfte
der axialen Abmessung (Dicke) des angetriebenen Rotors 23.
Das heißt,
die Länge eines
Abschnitts der Abtriebswelle 21, der mit dem angetriebenen
Rotor 23 verbunden ist, beträgt weniger als die axiale Abmessung
des angetriebenen Rotors 23. Die axiale Abmessung eines
pressgepassten Abschnitts, welcher ein Abschnitt der Abtriebswelle 21 ist,
der in die angetriebene Aussparung 42 pressgepasst ist,
ist auf einen Wert festgelegt, der ein von der Abtriebswelle 21 an
den angetriebenen Rotor 23 zu übertragendes Übertragungsdrehmoment
zulässt, während sichergestellt
wird, dass die Presspassungsstärke
gleich oder weniger als die Stärke
der Abtriebswelle 21 ist. Genauer wird die Länge des
Abschnitts der Abtriebswelle 21, der in die angetriebene Aussparung 42 pressgepasst
wird, derart festgelegt, dass der durch Multiplizieren des von der
Abtriebswelle 21 an den angetriebenen Rotor 23 übertragenen Übertragungsdrehmoments
mit einem Sicherheitsfaktor erhaltene Wert gleich der Befestigungskraft
zwischen der angetriebenen Aussparung 42 und der Abtriebswelle 21 ist.
Das heißt,
die Tiefe der angetriebenen Aussparung 42 wird auf einen
Wert festgelegt, der ein von der Abtriebswelle 21 an den angetriebenen
Rotor 23 zu übertragendes Übertragungsdrehmoment zulässt, und
verhindert, dass die Abtriebswelle 21 relativ zu dem angetriebenen
Rotor 23 verrutscht.
-
Der
antreibende Rotor 22 weist eine säulenförmige Hilfsantriebswelle 37 auf,
welche als eine erste Hilfswelle wirkt, die von einem mittleren
Abschnitt der antreibenden gegenüberliegenden
Oberfläche 22b in
der axialen Richtung vorsteht. Die Achse N1 der Hilfsantriebswelle 37 ist
so festgelegt, dass sie mit der Achse L1 der Antriebswelle 20 und
der Achse M1 der antreibenden Aussparung 41 übereinstimmt.
Das heißt,
die Hilfsantriebswelle 37, die als ein erster Wellenabschnitt
wirkt, ist koaxial mit der Antriebswelle 20. Die Hilfsantriebswelle 37 und
der antreibende Rotor 22 sind integriert durch Formgebung
ausgebildet. Das heißt,
die Hilfsantriebswelle 37 ist auch aus Aluminium hergestellt.
Das erste Lager 31 empfängt
die radiale Last des antreibenden Rotors 22 und einen kleinen
Betrag des Übertragungsdrehmoments,
durch drehbares Stützen
der Hilfsantriebswelle 37 an dem Rotorgehäuse 11.
Das heißt,
der antreibende Rotor 22 wird an beiden axialen Enden durch
das erste Lager 31 und das dritte Lager 33 gestützt.
-
Ebenfalls
weist der angetriebene Rotor 23 eine säulenförmige Hilfsabtriebswelle 38 auf,
welche als eine zweite Hilfswelle wirkt, die von einem mittleren
Abschnitt der angetriebenen gegenüberliegenden Oberfläche 23b in
der axialen Richtung vorsteht. Die Achse N2 der Hilfsabtriebswelle 38 ist
so festgelegt, dass sie mit der Achse L2 der Abtriebswelle 21 und
der Achse M2 der angetriebenen Aussparung 42 übereinstimmt.
Das heißt,
die Hilfsabtriebswelle 38, die als ein zweiter Wellenabschnitt
wirkt, ist koaxial mit der Abtriebswelle 21. Die Hilfsabtriebswelle 38 und
der angetriebene Rotor 23 sind integriert durch Formgebung
ausgebildet. Das heißt,
die Hilfsabtriebswelle 38 ist auch aus Aluminium hergestellt. Das
zweite Lager 32 empfängt
die radiale Last des angetriebenen Rotors 23 und einen
kleinen Betrag des Übertragungsdrehmoments,
durch drehbares Stützen der
Hilfsabtriebswelle 38 an dem Rotorgehäuse 11. Das heißt, der
angetriebene Rotor 23 wird an beiden axialen Enden durch
das zweite Lager 32 und das vierte Lager 34 gestützt.
-
Die
durch die Antriebswelle 20 auf den antreibenden Rotor 22 aufgebrachte
Last (Übertragungsdrehmoment)
weist den größten Wert
in einem Bereich in der Umgebung der Antriebsgetriebevorrichtungs-zugewandten
Oberfläche 22a nahe
an dem Elektromotor M auf, und wird verringert, wenn der Abstand
von dem Elektromotor M zunimmt. Somit ist das Übertragungsdrehmoment, das
auf die Hilfsantriebswelle 37 wirkt, nahe Null und ist
kleiner als das Übertragungsdrehmoment,
das auf die Antriebswelle 20 wirkt. Und zwar ist die Torsion
der Hilfsantriebswelle 37 nahe Null und ist kleiner als
die Torsion der Antriebswelle 20. Die auf die Hilfsantriebswelle 37 aufgebrachte
Last ist lediglich die Summe des kleinen Betrags an Übertragungsdrehmoment
und der radialen Last des antreibenden Rotors 22. Das heißt, ungleich
der Antriebswelle 20, die ein Drehmoment von dem Elektromotor
M an den antreibenden Rotor 22 überträgt, muss die Hilfsantriebswelle 37 keine große Steifigkeit
aufweisen. Folglich wird gestattet, dass die relative Dichte des
Materials der Hilfsantriebswelle 37 weniger beträgt als die
relative Dichte des Materials der Antriebswelle 20. Deshalb
muss sich die Antriebswelle 20 nicht durch den antreibenden
Rotor 22 erstrecken, und die axiale Abmessung der Antriebswelle 20 kann
verringert werden. Dadurch, dass die relative Dichte des Materials
der Hilfsantriebswelle 37 kleiner als die relative Dichte des
Materials der Antriebswelle 20 ausgeführt wird, wird das Gewicht
der Rootspumpe 10 verringert, ohne die Form und Größe der Rootspumpe 10 zu verändern.
-
Ebenfalls
weist die durch die Abtriebswelle 21 auf den angetriebenen
Rotor 23 aufgebrachte Last (Übertragungsdrehmoment) den
größten Wert
in einem Bereich in der Umgebung der Abtriebsgetriebevorrichtungs-zugewandten Oberfläche 23a nahe an
der angetriebenen Steuergetriebevorrichtung 29 auf, und
wird verringert, wenn der Abstand von der angetriebenen Steuergetriebevorrichtung 29 zunimmt.
Somit ist das Übertragungsdrehmoment,
das auf die Hilfsabtriebswelle 38 wirkt, nahe Null und
ist kleiner als das Übertragungsdrehmoment,
das auf die Abtriebswelle 21 wirkt. Und zwar ist die Torsion der
Hilfsabtriebswelle 38 nahe Null und ist kleiner als die
Torsion der Abtriebswelle 21. Die auf die Hilfsabtriebswelle 38 aufgebrachte
Last ist lediglich die Summe des kleinen Betrags an Übertragungsdrehmoment
und der radialen Last des angetriebenen Rotors 23. Das
heißt,
ungleich der Abtriebswelle 21, die ein Drehmoment von der
angetriebenen Steuergetriebevorrichtung 29 an den angetriebenen
Rotor 23 überträgt, muss
die Hilfsabtriebswelle 38 keine große Steifigkeit aufweisen. Folglich
wird gestattet, dass die relative Dichte des Materials der Hilfsabtriebswelle 38 weniger
beträgt
als die relative Dichte des Materials der Abtriebswelle 21.
Deshalb muss sich die Abtriebswelle 21 nicht durch den
angetriebenen Rotor 23 erstrecken, und die axiale Abmessung
der Abtriebswelle 21 kann verringert werden. Dadurch, dass die
relative Dichte des Materials der Hilfsabtriebswelle 38 kleiner
als die relative Dichte des Materials der Abtriebswelle 21 ausgeführt wird,
wird das Gewicht der Rootspumpe 10 verringert, ohne die
Form und Größe der Rootspumpe 10 zu
verändern.
-
Die
bevorzugte Ausführungsform
weist die folgenden Vorteile auf.
- (1) Die Antriebswelle 20 ist
einen Teil der Strecke in den antreibenden Rotor 22 entlang
der axialen Richtung des antreibenden Rotors 22 pressgepasst.
Der antreibende Rotor 22 weist die Hilfsantriebswelle 37 auf,
deren Material eine kleinere relative Dichte aufweist als diejenige
des Materials der Antriebswelle 20. Deshalb ist, zum Beispiel verglichen
mit einem Fall wo sich die Antriebswelle 20 durch den antreibenden
Rotor 22 erstreckt, das Gewicht der Rootspumpe 10 verringert. Das heißt, das
Gewicht der Rootspumpe 10 kann verringert werden, ohne
die Größe und die
Form der Rootspumpe 10 zu verändern.
Ebenfalls ist die
Abtriebswelle 21 einen Teil der Strecke in den angetriebenen
Rotor 23 entlang der axialen Richtung des angetriebenen
Rotors 23 pressgepasst. Der angetriebene Rotor 23 weist
die Hilfsabtriebswelle 38 auf, deren Material eine kleinere
relative Dichte aufweist als diejenige des Materials der Abtriebswelle 21.
Deshalb kann das Gewicht der Rootspumpe 10 verringert werden,
ohne die Fluid-Transportleistung zu verändern.
- (2) Die Hilfsantriebswelle 37 ist mit dem antreibenden
Rotor 22 integriert durch Formgebung hergestellt. Deshalb
wird, verglichen mit einem Fall wo die Hilfsantriebswelle 37 getrennt
von dem antreibenden Rotor 22 ausgebildet und an ihm angebracht
wird, verhindert, dass die Hilfsantriebswelle 37 bezüglich des
antreibenden Rotors 22 exzentrisch ist. Dies verringert
Vibrationen der Antriebswelle 20. Ebenfalls wird, da die
Hilfsabtriebswelle 38 mit dem angetriebenen Rotor 23 integriert
durch Formgebung hergestellt ist, verhindert, dass die Hilfsabtriebswelle 38 bezüglich des angetriebenen
Rotors 23 exzentrisch ist. Dies verringert Vibrationen
der Abtriebswelle 21.
- (3) Die Hilfsantriebswelle 37 und der antreibende Rotor 22 werden
gleichzeitig unter Verwendung eines gemeinsamen Materials (Aluminium)
ausgebildet. Ebenfalls werden die Hilfsabtriebswelle 38 und
der angetriebene Rotor 23 gleichzeitig unter Verwendung
eines gemeinsamen Materials (Aluminium) ausgebildet. Deshalb sind,
zum Beispiel verglichen mit einem Fall wo die Hilfsantriebswelle 37 und
der antreibende Rotor 22 getrennt ausgebildet und danach
zusammengebaut werden, die Herstellungskosten der Rootspumpe 10 verringert,
und die Produktivität
ist erhöht.
- (4) Die Tiefe der antreibenden Aussparung 41 ist gleich
oder weniger als die Hälfte
der axialen Abmessung des antreibenden Rotors 22, und die Tiefe
der angetriebenen Aussparung 42 ist gleich oder weniger
als die axiale Abmessung des angetriebenen Rotors 23. Da
die axialen Abmessungen der Antriebswelle 20 und der Abtriebswelle 21 verringert
sind, ist das Gewicht der Rootspumpe 10 verringert.
- (5) Die antreibende Aussparung 41 kann gleichzeitig
ausgebildet werden, wenn der antreibende Rotor 22 durch
Formgebung hergestellt wird. Deshalb ist, zum Beispiel verglichen
mit einem Fall wo sich die Antriebswelle 20 durch den antreibenden Rotor 22 erstreckt
und ein Durchgangsloch in dem antreibenden Rotor 22 ausgebildet
wird, nachdem der antreibende Rotor 22 durch Formgebung
hergestellt ist, die zum Ausbilden des antreibenden Rotors 22 erforderliche
Zeit verringert. Dies erhöht
die Produktivität
der Rootspumpe 10. Ebenfalls ist, da die angetriebene Aussparung 42 gleichzeitig
mit dem angetriebenen Rotor 23 ausgebildet wird, wenn der
angetriebene Rotor 23 durch Formgebung hergestellt wird,
die zum Ausbilden des angetriebenen Rotors 23 erforderliche Zeit
verkürzt.
-
Die
oben erwähnte
Ausführungsform
kann wie folgt modifiziert werden.
-
Die
Antriebswelle 20 muss nicht in die antreibende Aussparung 41 zum
Boden der antreibenden Aussparung 41 pressgepasst werden.
Ebenfalls muss die Abtriebswelle 21 nicht in die angetriebene Aussparung 42 zum
Boden der angetriebenen Aussparung 42 pressgepasst werden.
Auch können
die Tiefe der antreibenden Aussparung 41 und die Tiefe der
angetriebenen Aussparung 42 verändert werden.
-
Die
Hilfsantriebswelle 37 und der antreibende Rotor 22 müssen nicht
integriert durch Formgebung hergestellt werden, sondern können getrennt ausgebildet
und danach zusammengebaut werden. Ebenfalls müssen die Hilfsabtriebswelle 38 und
der angetriebene Rotor 23 nicht integriert durch Formgebung
hergestellt werden, sondern können
getrennt ausgebildet und danach zusammengebaut werden.
-
Das
Material der Hilfsantriebswelle 37 muss nicht das gleiche
sein wie das Material des antreibenden Rotors 22. Die Hilfsantriebswelle 37 kann
aus jedem Material ausgebildet sein, so lange seine relative Dichte
geringer ist als die relative Dichte des Materials der Antriebswelle 20.
Zum Beispiel kann, in einem Fall wo die Antriebswelle 20 aus
einem Eisen-basierten Material hergestellt ist, die Hilfsantriebswelle 37 aus
Titan oder einem Kunstharz ausgebildet sein. Ebenfalls muss das
Material der Hilfsabtriebswelle 38 nicht das gleiche sein
wie das Material des angetriebenen Rotors 23. Die Hilfsabtriebswelle 38 kann
aus jedem Material ausgebildet sein, so lange seine relative Dichte
geringer ist als die relative Dichte des Materials der Abtriebswelle 21. Zum
Beispiel kann das Material der Hilfsabtriebswelle 38 Titan
oder ein Kunstharz sein.
-
Der
antreibende Rotor 22 und der angetriebene Rotor 23 können aus
Kunstharz ausgebildet sein. In diesem Fall sind die Antriebswelle 20 und
die Abtriebswelle 21 aus einem Metallmaterial mit einer größeren relativen
Dichte als diejenige des Kunstharzes hergestellt.
-
So
lange wie der antreibende Rotor 22 und der angetriebene
Rotor 23 Rootsrotoren sind, wobei jeder zwei oder mehr
Nocken aufweist, können
die Rotoren 22, 23 jeweils drei Nocken aufweisen.
-
Der
antreibende Rotor 22 und der angetriebene Rotor 23 müssen nicht
Rootsrotoren sein, sondern können
Schraubenrotoren sein. Das heißt,
die elektrische Pumpe kann eine elektrische Schraubenpumpe sein.