JP2008500482A - Control of gap loss flow in gear units - Google Patents

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Abstract

この発明は、駆動ローター（４）と被動ローター（３）を有し、それらの回転軸が軸方向に対して所定の角度を成し、それらの歯形部が互いに噛み合う回転ピストン式装置に関する。一方のローターは、筐体（１，２）内において軸方向に対して調節可能であり、動作圧力によって引き起こされる力に対抗して作用する調節力によって付勢されており、ローターを相応にシフトさせることによって、ローターの歯形部間の隙間の短絡が実現される。  The present invention relates to a rotary piston device having a drive rotor (4) and a driven rotor (3), the rotation shafts of which form a predetermined angle with respect to the axial direction, and their tooth profile portions mesh with each other. One rotor is adjustable in the axial direction in the housing (1, 2) and is energized by an adjusting force acting against the force caused by the operating pressure, shifting the rotor accordingly By doing so, a short circuit of the gap between the tooth profile portions of the rotor is realized.

Description

この発明は、請求項１に記載の種類にもとづく、ポンプ、コンプレッサー又はモーターとして動作することが可能な回転ピストン式装置に関する。   The present invention relates to a rotary piston device capable of operating as a pump, a compressor or a motor according to the type of claim 1.

この種の周知の回転ピストン式装置（特許文献１と２）では、駆動ローターと被動ローター間を曲線的に接触させるフランクを介して、一方の動作空間からそれと隣接する動作空間及びその逆方向への損失フローを出来る限り少なく保持するために、歯形部の構成によっても、動作空間間の高い密閉性を得ようと努めている。この場合、一方のローターの歯形部の稜線は、サイクロイド形状に延びる展開面を有する他方のローターのフランクに対して曲線的に延びている。   In this kind of known rotary piston type device (Patent Documents 1 and 2), from one operating space to an adjacent operating space and vice versa via a flank that makes a curved contact between the driving rotor and the driven rotor. In order to keep the loss flow of as little as possible, it is tried to obtain a high sealing performance between the operating spaces by the configuration of the tooth profile. In this case, the ridge line of the tooth profile portion of one rotor extends in a curved manner with respect to the flank of the other rotor having a development surface extending in a cycloid shape.

そのような回転ピストン式装置を採用すると、動作中に所要の出力が変化してしまうために、様々な制御又は調節方法が知られている。最も簡単な方法は、装置の圧力側と吸気側とを接続することであるが、それは、装置によって消費される大きなエネルギーに関して、殆ど変化しないことを意味する。多くの場合、特に、自動車業界の潤滑油ポンプとして、そしてまたディーゼル噴射部用事前給油ポンプとして用いる場合、この装置のエネルギー消費を出来る限り少なく維持して、装置の実効出力に適合させようと努めている（特許文献３参照）。
ドイツ特許第４２４１３２０号明細書 欧州特許第１００５６０４号明細書 ドイツ特許第１００２５７２３号明細書 米国特許第５，０８５，１８７号明細書 米国特許第２，０４９，７７５号明細書 When such a rotary piston type device is employed, the required output changes during operation, and various control or adjustment methods are known. The simplest method is to connect the pressure side and the intake side of the device, which means that there is little change with respect to the large energy consumed by the device. In many cases, especially when used as a lubricant pump in the automotive industry and also as a pre-oiling pump for diesel injectors, try to keep the energy consumption of this device as low as possible to match the effective output of the device. (See Patent Document 3).
German Patent No. 4241320 European Patent No. 1005604 German Patent No. 10025723 US Pat. No. 5,085,187 US Patent No. 2,049,775

それに対して、この発明による請求項１に挙げた特徴を持つ回転ピストン式装置は、回転ピストン式装置のエネルギー消費がその装置の実効出力と直接的に対応するという利点を有する。そのような装置の間隙損失は完全には避けることができないことから、隙間幅を目的通り変化させることによって、容積制御又は損失量制御を行うものである。更なる利点は、例えば、燃料又はオイルを供給する際に、例えば、還流路の制御によって発生する可能性が有る泡立ちが大幅に防止されることである。   On the other hand, a rotary piston device having the features recited in claim 1 according to the present invention has the advantage that the energy consumption of the rotary piston device directly corresponds to the effective output of the device. Since the gap loss of such an apparatus cannot be completely avoided, volume control or loss amount control is performed by changing the gap width as desired. A further advantage is that, for example, when supplying fuel or oil, effervescence that can occur, for example, by control of the reflux path is greatly prevented.

確かに、供給ポンプでは、吸気側と圧力側を直接接続することによって、エネルギー消費の相応の低減を達成することが知られており（特許文献３）、そのことは、ローターの正面側に動作空間を配置するだけでなく、半径方向に配置された歯形部又は環状歯車を備えた歯車ポンプを当初から完全に異なる形で動作させる（軸方向に押し出す）こととなり、その結果そのような様々な周知の解決法は、この発明では用いることはできない。そして、同様に歯形部及び環状歯車で動作するオイルポンプ（特許文献４）では、十分な供給圧によりシフトされて、オイルポンプの吸気側空間と圧力側空間の間を接続するカバーによって、ポンプの動作空間を側方から閉鎖することが知られている。   Certainly, it is known that the supply pump achieves a corresponding reduction in energy consumption by directly connecting the intake side and the pressure side (Patent Document 3), which operates on the front side of the rotor. As well as arranging the space, the gear pump with the tooth profile or the annular gear arranged in the radial direction will be operated from the beginning in a completely different manner (extrusion in the axial direction), so that such various Known solutions cannot be used in this invention. Similarly, in an oil pump (Patent Document 4) that operates with a tooth profile and an annular gear, the pump is shifted by a sufficient supply pressure, and a cover that connects between the intake side space and the pressure side space of the oil pump It is known to close the working space from the side.

エネルギー消費を実効出力に適合させるために、正面側に噛合部を備えた回転ピストン式装置（特許文献５）では、球形の支持部内で被動ローターを回転させ、そうすることにより回転軸間の軸方向の角度を変化させて、それに対応して供給量を零にまで変化させることが可能であることが知られている。そのような構成の欠点は、構造的な負担を著しく増大させるとともに出力性能を大きく制限するだけでなく、特に、調節部材に対して動作空間を密閉してしまうことである。   In order to adapt the energy consumption to the effective output, in the rotary piston type device (Patent Document 5) provided with a meshing portion on the front side, the driven rotor is rotated in a spherical support portion, and thereby the shaft between the rotating shafts. It is known that it is possible to change the supply angle to zero by changing the direction angle. The disadvantage of such a configuration is that it not only greatly increases the structural burden and greatly limits the output performance, but in particular seals the operating space with respect to the adjusting member.

この発明の有利な実施形態では、少なくとも軸方向にシフト可能なローターが、装置筐体の対応する円筒形の制御空間内において、軸方向及び半径方向に動かされるものとする。この場合、シフト可能なローターは、円筒形の制御空間と同軸に配置されている。   In an advantageous embodiment of the invention, at least an axially shiftable rotor is moved axially and radially in a corresponding cylindrical control space of the device housing. In this case, the shiftable rotor is arranged coaxially with the cylindrical control space.

これに関して、この発明による有利な実施形態では、調節力は、随意に制御可能であり、油圧式、気体式及び／又は電気式手段を用いて作動させるものとする。動作空間内の圧力に対抗して、ローターの裏側に力を加えて、ローターの所望の軸方向の調節位置とそれによる動作空間間の損失フローを制御することが重要である。   In this regard, in an advantageous embodiment according to the invention, the adjusting force is optionally controllable and is actuated using hydraulic, gas and / or electrical means. It is important to apply a force on the back side of the rotor against the pressure in the working space to control the loss flow between the desired axial adjustment position of the rotor and the resulting working space.

この発明の更なる実施形態では、ローターの裏側によって境界が規定される空間を気密に閉鎖して、液体状又は気体状の媒体を用いて調節力を生成するものとする。   In a further embodiment of the invention, the space bounded by the back side of the rotor is hermetically closed and the adjustment force is generated using a liquid or gaseous medium.

これに関して、この発明の有利な実施形態では、供給する媒体が調節力を生成する役割を果たすものとする。こうすることによって、この装置の供給圧を、直接調節力を制御するために用いることができる。それに対応して、この発明の実施形態では、動作空間と制御空間との間において、供給する媒体のための接続を形成するものとする。   In this regard, in an advantageous embodiment of the invention, it is assumed that the medium supplied serves to generate the adjusting force. In this way, the supply pressure of this device can be used directly to control the adjusting force. Correspondingly, in the embodiment of the present invention, a connection for the medium to be supplied is formed between the operation space and the control space.

この発明の更なる実施形態では、一方のローター（軸ローター）は、その動作空間と逆側を円球状に構成されており、それに対応する筐体の球形の窪み内に支持されるものとする。この円球内に、ローターの半径方向の支持体を挿入して、その軸方向の回転軸を固定することができる。   In a further embodiment of the present invention, one of the rotors (shaft rotors) is formed in a spherical shape on the opposite side to the operation space, and is supported in a spherical recess of the corresponding housing. . A support body in the radial direction of the rotor can be inserted into the circular sphere, and the axis of rotation in the axial direction can be fixed.

この発明の更なる実施形態では、これらのローターの正面側中心領域において、一方のローターには真ん中に球面が有り、その球面は、それに対応する他方のローターの球形の窪み上で支持されるとともに、動作空間を半径方向に対して内側に向かって境界を規定するものとする。一方のローターを軸方向にシフトさせた場合、この領域を介して、動作空間間の損失フローのための接続が更に形成される。   In a further embodiment of the invention, in the central region on the front side of these rotors, one rotor has a spherical surface in the middle, which is supported on the corresponding spherical recess of the other rotor and The boundary of the operation space is defined inward with respect to the radial direction. When one rotor is shifted in the axial direction, a connection for loss flow between the operating spaces is further formed through this region.

この発明の更なる利点及び有利な実施形態は、以下の記述、図面及び請求項から把握することができる。   Further advantages and advantageous embodiments of the invention can be taken from the following description, drawings and claims.

この発明の対象の実施例を図面に図示するとともに、以下において詳しく説明する。   An embodiment of the subject of the invention is illustrated in the drawing and will be described in detail below.

筐体１内には、嵌め込み部材２が捩じれを防止された形で配置されており、その部材内には、ポンプ外から駆動される軸ローター４と協力して動作する対抗ローター３が、回転可能な形、半径方向に動かすことが可能な形及び軸方向にシフト可能な形で配置されている。軸ローター４と対抗ローター３は、互いに対向する正面側に、互いに噛み合う噛合部を有し、その噛合部によって、周知の手法で動作空間が互いに分離されるとともに、その噛合部を介して、対抗ローター３が軸ローター４により駆動される。両ローターの正面側噛合部の中の一方は、サイクロイド形状の横断面を有し、そうすることによって、他方の部分の歯形部の稜線とこのサイクロイド形状の表面との間で曲線的な接続を形成している。ここでは詳しく図示されていない動作空間は、動作中ローター３と４の回転軸間で成す角度にもとづき、その容積を絶えず変化させており、供給作業の内容に応じて、吸気側流路（吸気側キドニージョイント部）と圧力側流路（圧力側キドニージョイント部）と接続される。   A fitting member 2 is disposed in the housing 1 in a form that prevents torsion, and a counter rotor 3 that operates in cooperation with a shaft rotor 4 driven from the outside of the pump rotates in the member. It is arranged in a possible shape, a radially movable shape and an axially shiftable shape. The shaft rotor 4 and the counter rotor 3 have meshing portions that mesh with each other on the front sides facing each other, and the operating spaces are separated from each other by a well-known method by the meshing portions. The rotor 3 is driven by the shaft rotor 4. One of the front meshing portions of both rotors has a cycloid-shaped cross section, so that a curvilinear connection is made between the ridgeline of the other portion of the tooth profile and the cycloid-shaped surface. Forming. Here, the operating space not shown in detail is constantly changing its volume based on the angle formed between the rotating shafts of the rotors 3 and 4 during operation. Side kidney joint part) and a pressure side flow path (pressure side kidney joint part).

対抗ローター３は、すべり軸受けブシュ５内に回転可能な形で配置されており、すべり軸受けブシュ５と対抗ローター３との間には、すべり軸受けシャフト６が配置され、このシャフトは、すべり軸受けブシュ５内において、半径方向及び軸方向に対して支持されるとともに、対抗ローター３と共にすべり軸受けブシュ５内を軸方向にシフトすることが可能となっている。   The counter rotor 3 is rotatably disposed in the sliding bearing bush 5, and a sliding bearing shaft 6 is disposed between the sliding bearing bush 5 and the opposing rotor 3, and this shaft is a sliding bearing bush. 5 is supported in the radial direction and the axial direction, and can be shifted in the axial direction in the sliding bearing bush 5 together with the counter rotor 3.

軸ローター４も、すべり軸受けブシュ７内において、半径方向及び軸方向に対して支持されており、軸ローター４とすべり軸受けブシュ７との間には、駆動軸８の帽子形状に構成された端部が突き出ており、軸ローター４は、この帽子形状の構造内に、それに対応する円筒形の部分を嵌め込んでいる。駆動軸８の帽子形状の部分の底部と軸ローター４の嵌め込まれている部分との間には、バネ１０が配置されており、このバネは、一方では軸８の回転運動の際に軸ローター４を連動させる役割を果たし、他方では軸ローター４を対抗ローター３の方向に付勢している。   The shaft rotor 4 is also supported in the sliding bearing bush 7 with respect to the radial direction and the axial direction, and an end of the drive shaft 8 configured in a hat shape is interposed between the shaft rotor 4 and the sliding bearing bush 7. The shaft rotor 4 has a corresponding cylindrical portion fitted in the cap-shaped structure. A spring 10 is arranged between the bottom of the cap-shaped part of the drive shaft 8 and the part into which the shaft rotor 4 is fitted, and this spring, on the other hand, is a shaft rotor during the rotational movement of the shaft 8. 4 plays the role of interlocking, and on the other hand, the shaft rotor 4 is urged in the direction of the opposing rotor 3.

筐体１は、その軸８と反対側をカバー１１と１２によって閉鎖されており、内側に有るカバー１１は、一方をすべり軸受けブシュ５上で、他方を外側に有るカバー１２で支持されており、この外側に有るカバーは、ポンプの筐体１を閉鎖する部分としての本来の役割を果たすとともに、外側に向かっては、止め輪９によって、その軸方向の位置に係止されている。   The casing 1 is closed on the opposite side of the shaft 8 by covers 11 and 12, and the cover 11 on the inner side is supported on the sliding bearing bush 5 on one side and the cover 12 on the other side on the other side. The cover on the outside plays an original role as a part for closing the casing 1 of the pump, and is locked at the axial position by a retaining ring 9 toward the outside.

この発明では、対抗ローター３は、軸方向に対して、その回転軸の方向にシフトすることが可能である。この発明では、このシフトは、相応の媒体によって行うことができ、動作空間内に生じた圧力が、それに応じて対抗ローター３に加わる調節力を引き起こすものである。図示した実施例では、この調節力は、液体によって生成された復元力に対抗して作用し、この復元力は、すべり軸受けブシュ５内に嵌め込まれている、対抗ローターの動作空間と逆側の部分に加わる。この対抗力を制御するために、これらの空間間の図示されていない接続が有り、これらの力は、特に、印加されている面積に応じて、互いに調整しなければならない。   In the present invention, the counter rotor 3 can be shifted in the direction of the rotation axis with respect to the axial direction. In the present invention, this shift can be effected by a corresponding medium, and the pressure generated in the working space causes the adjusting force applied to the counter rotor 3 accordingly. In the embodiment shown, this adjusting force acts against the restoring force generated by the liquid, and this restoring force is fitted in the sliding bearing bush 5 and is opposite to the operating space of the opposing rotor. Join the part. In order to control this counterforce, there are unshown connections between these spaces, and these forces must be adjusted to each other, in particular depending on the area being applied.

軸８の領域には、挿入部１３が、嵌め込み部材２内に密閉された形で配置されており、この挿入部は、すべり軸受けブシュ７を軸方向に対して保持する役割と、更にフローティングリングパッキン１７を収容する役割を果たし、このパッキンの中には、軸８が回転可能な形で配置されている。更に、軸８は、ボールベアリング１８によって、この嵌め込み部材の挿入部１３内で支持されており、嵌め込み部材の挿入部１３と嵌め込み部材２との間及び嵌め込み部材２と筐体１との間には、所要の通り密閉するためのＯリング１６が配備されている。   In the region of the shaft 8, an insertion portion 13 is arranged in a sealed manner in the fitting member 2, and this insertion portion serves to hold the sliding bearing bush 7 in the axial direction and further to the floating ring. It plays the role which accommodates the packing 17, and the axis | shaft 8 is arrange | positioned in this packing so that rotation is possible. Further, the shaft 8 is supported in the insertion portion 13 of the fitting member by a ball bearing 18, and between the insertion portion 13 of the fitting member and the fitting member 2 and between the fitting member 2 and the housing 1. Is provided with an O-ring 16 for sealing as required.

明細書、特許請求の範囲及び図面に示された特徴のすべては、単独でも、互いに任意に組み合わせても、この発明の本質を成すことができるものである。   All of the features shown in the description, the claims and the drawings can form the essence of the present invention, either alone or in any combination with one another.

この発明による実施例としての燃料供給ポンプの縦断面図A longitudinal sectional view of a fuel supply pump as an embodiment of the present invention

Claims (8)

互いの回転軸が軸方向に対して所定の角度を成し、駆動ローター（軸ローター（４））と被動ローター（対抗ローター（３））から成る、協力して動作する少なくとも二つの動かすことができる回転ピストンと、
ローター（３，４）の互いに対向する正面側上の互いに噛み合う歯形部と、
装置筐体であって、その中でローター（３，４）を半径方向及び軸方向に対して支持するとともに、その軸方向の正面側で動作空間の境界を規定する装置筐体（１，２）と、
ローター（３，４）の作動時に動作空間と断続的に接続することが可能である、装置筐体（１，２）内の吸気側流路と圧力側流路と、
を備えたポンプ、コンプレッサー及び／又はモーターとして動作する回転ピストン式装置において、
装置筐体（１，２）内でのローターの中の少なくとも一方の支持位置を、ローター（３）の回転軸の方向に対して調節することが可能であることと、
動作圧力によって動作空間内に引き起こされ、ローター（３）に加わる力に対抗して作用する軸方向の調節力を、このローター（３）上に加えることと、
ローター（３）を軸方向にシフトさせることにより、ローターの歯形部によって互いに分離された動作空間間の間隙を軸方向に対して互いに短絡させるために、この調節力の大きさが変更可能であることと、
を特徴とする回転ピストン式装置。 The rotating shafts of each other form a predetermined angle with respect to the axial direction, and consist of a driving rotor (shaft rotor (4)) and a driven rotor (counter rotor (3)). With a rotating piston,
Engaging tooth profiles on the opposite front sides of the rotor (3, 4);
An apparatus housing (1, 2) that supports the rotor (3, 4) in the radial direction and the axial direction, and defines the boundary of the operation space on the front side in the axial direction. )When,
An intake-side flow path and a pressure-side flow path in the device housing (1, 2), which can be intermittently connected to the operating space when the rotor (3, 4) is operated;
In a rotary piston type device operating as a pump, compressor and / or motor with
The support position of at least one of the rotors in the device housing (1, 2) can be adjusted relative to the direction of the rotation axis of the rotor (3);
Applying an axial adjusting force on the rotor (3) caused by the operating pressure in the working space and acting against the force on the rotor (3);
By shifting the rotor (3) in the axial direction, the magnitude of this adjusting force can be changed in order to short the gap between the operating spaces separated from each other by the tooth profile of the rotor relative to the axial direction. And
Rotating piston type device. 少なくとも軸方向にシフト可能なローター（３）が、それに対応する装置筐体（２）の円筒形の制御空間内において、軸方向及び半径方向に対して動かされることを特徴とする請求項１に記載の回転ピストン式装置。   2. A rotor according to claim 1, characterized in that at least an axially shiftable rotor (3) is moved relative to the axial and radial directions in the cylindrical control space of the corresponding device housing (2). The rotary piston type device as described. 当該の調節力が、随意に制御可能であり、油圧式、気体式及び／又は電気式手段を用いて作動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転ピストン式装置。   3. A rotary piston device according to claim 1 or 2, characterized in that the adjusting force is optionally controllable and is actuated using hydraulic, gas and / or electrical means. 当該の円筒形の制御空間が、気密に閉鎖可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の回転ピストン式装置。   The rotary piston apparatus according to claim 2 or 3, wherein the cylindrical control space can be hermetically closed. 供給する媒体が、当該の調節力を生成する役割を果たすことを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の回転ピストン式装置。   The rotary piston device according to any one of claims 1 to 4, wherein the medium to be supplied serves to generate the adjusting force. 当該の動作空間と制御空間との間に、供給する媒体に対する接続が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の回転ピストン式装置。   6. The rotary piston device according to claim 5, wherein a connection to the medium to be supplied is formed between the operating space and the control space. 一方のローター（４）が、その動作空間と逆側を円球状に構成されており、筐体（２）内において、それに対応する球形の窪み内に支持されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の回転ピストン式装置。   One rotor (4) is formed in a spherical shape on the opposite side to the operation space, and is supported in a corresponding spherical recess in the housing (2). The rotary piston type device according to any one of 1 to 6. ローター（３，４）の正面側中心領域において、一方のローターには球面が有り、その球面は、それに対応する他方のローターの球形の窪み上で支持されるとともに、動作空間を半径方向に対して中心に向かって境界を規定していることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の回転ピストン式装置。   In the central region on the front side of the rotor (3, 4), one rotor has a spherical surface, and the spherical surface is supported on the spherical recess of the other rotor corresponding to the rotor, and the operating space is set in the radial direction. The rotary piston device according to any one of claims 1 to 7, wherein a boundary is defined toward the center.
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