JP4242493B2 - ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータを備えたポンプに係り、特に、前記ロータが、駆動軸を拘束的に支承するための穴を備えてポンプケーシングの内部に配設され、ポンプケーシングが、カップ形の第１のケーシング部分と貫通孔を有する第２のケーシング部分とからなるポンプに関する。
【０００２】
更に、本発明は、穴を備えたロータを具備するポンプ、及びポンプ駆動のための駆動軸を備えた駆動装置を有するポンプ装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
冒頭に挙げた種類のポンプは知られている。それは、例えば、ベーンポンプ又は歯車ポンプとして構成され、ガス状又は液状物質の搬送のために利用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ロータの駆動のために、ポンプは軸継手を介して駆動軸、例えばモータ軸と連結されたポンプ軸を有する。ポンプ軸は、軸受によってポンプケーシング内部に回転可能に保持される。必要な軸受は、ポンプケーシング内に場所をとり、従ってポンプケーシングの小型化を妨げる。しかも軸受の取付けのために余計な組立段階が必要である。
【０００５】
本発明の目的は、小型に構成され、安価に製造し、かつ組立てることができるポンプ装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記本発明の目的は、請求項１の特徴を有するポンプによって解決され、該ポンプは、駆動軸を拘束的に支承するための穴を備えてポンプケーシングの内部に配設されたロータを有し、ポンプケーシングがカップ形の第１のケーシング部分と貫通孔を有する第２のケーシング部分からなり、第２のケーシング部分が組立のときに駆動軸をこのケーシング部分に対して予備心合わせする心合わせ補助部を備えた構造になっている。心合わせ補助部は、駆動装置とポンプの簡単かつ確実な組立を保証するために設けられる。
【０００７】
本発明に基づくポンプの実施態様によれば、心合わせ補助部は、スリーブ状に形成され、心合わせ補助部を貫通する貫通孔と同列に整列されており、心合わせ補助部の内径が駆動軸の外径を超えるため、貫通孔と駆動軸の間にギャップが生じるようになっている。それによってポンプの使用中に（即ち、駆動軸が回転するときに）駆動軸の外面とスリーブ状の導入装置の内面との間に不要な摩擦損失が発生しないことが保証される。
【０００８】
また、本発明に基づくポンプは、心合わせ補助部が、ロータに隣接して少なくとも１個のパッキンを備えた縦密封区間を有するように構成されている。パッキンをロータの直接かたわらに同心に取りつけることによって、搬送媒質が駆動装置の方向へ駆動軸に沿って流出することができず、逆方向には望ましくない粒子又は物質がポンプの内室に到達しないことが保証される。
【０００９】
発明の好適な実施態様においては、心合わせ補助部が、ロータの反対側の心合わせ縦区間を有し、この心合わせ縦区間が駆動軸の拘束的結合のための縦区間の軸方向長さを超える軸方向長さを有するものとする。それによって、駆動軸を挿入したときに、駆動軸の拘束的結合のための縦区間が貫通孔によって予備心合わせされてロータの穴に係合するから、パッキンを損傷又は破壊しないことが保証される。こうしてポンプのロータへの駆動軸の傾きのない挿入とともにポンプ装置の手落ちのない組立が可能である。
【００１０】
発明の別の好適な実施態様では、第１のケーシング部分が心合わせピンを具備し、該心合わせピンは、ロータの縦軸線と一線に並び、ロータの穴の内径より小さな外径を有するものとする。心合わせピンは、第１のケーシング部分に固着されているから、ロータと共に回転することはできない。未組立状態（即ち、駆動軸又は駆動装置を取付けてない）のロータは、心合わせピンによって第１のポンプケーシングのほぼ中心に保持されるから、駆動軸は、ポンプに挿入するときにロータに確実に係合することができる。組立てた後に、ロータがロータ外被の丁度中心にあり、心合わせピンの外径は、ロータの穴の内径より小さいから、駆動軸をロータに完全に挿入した後、ロータと心合わせピンの間に不要な摩擦が発生しない。
【００１１】
本発明に基づくポンプの別の実施態様によれば、ロータの穴は、内歯を有し、これが駆動軸の外歯と相互作用するように構成されている。駆動軸の外歯は、駆動軸の前述の拘束的縦区間にある。歯は、駆動部からポンプロータへの力の伝達のために役立ち、駆動トルクがスリップなしで伝達されるように設計されている。
【００１２】
発明の別の好適な実施態様では、ポンプが１サイクル式ベーンポンプであり、ポンプの休止状態で、ロータは、ポンプ室を形成するポンプケーシング部材に対して偏心に配列されるようになっている。これによってポンプの駆動軸の半径方向片側への動力伝達（ポンプの１サイクル式構造による）が、ロータの心合わせをもたらすという利点がある。こうして１サイクル式ベーンポンプの運転点で駆動軸がたわんでも、ロータが心合わせされて回転するとこが保証される。特にこれによって騒音の減少、摩耗の減少及び効率の改善が生じる。
【００１３】
特に、駆動軸の縦軸線がポンプの縦軸線に対して食違いを有し、この食違いの値と方向が、１サイクル式ベーンポンプの運転点での駆動軸のたわみに相当するならば好都合である。これによって駆動軸のたわみを補償することができる。
本発明に基づくポンプのその他の有利な実施態様は、その他の従属請求項で明らかである。
【００１４】
また、本発明の目的は、請求項９の特徴を有するポンプ装置によって解決される。このポンプ装置は、駆動軸がロータの穴に拘束的に係合し、ポンプ自体が独自のポンプ軸を持たない構成になっている。このポンプ装置は、所要の部品の数を減少することにより在来のポンプに比してポンプの重量が小さく、よりコンパクトな、又はより小さな寸法が得られるという利点がある。
【００１５】
本発明のもう一つの利点は、摩耗を生じやすい組立部品、軸受及び軸継手を廃止したので、特に、ジーゼル油供給ポンプ用のポンプ装置の耐摩耗性が高められることから生じる。ジーゼル油は、粘性が少ないので潤滑には、不適当だからである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を、図面（図１〜３）を参照して、一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１の横断面図は、例えば、自動車で貯蔵タンクから内燃機関の燃焼室へジーゼル油を送給するために必要なポンプ装置１を示している。図１には、ベーンポンプ３及び駆動モータ（以下略してモータ５）として使用される駆動装置４３又は付属装置４５からなるポンプ装置１が未組立状態で示されている。即ち、以下で略してポンプ３と称するベーンポンプとモータ３は、機械的に連結されていない。駆動装置４３という名称は、自動車に関連して生じる駆動装置のすべての変型を表すのものとする。従って、ポンプ装置１は、内燃機関の駆動軸、カム軸から例えばトラックのブレーキ系統に関連して使用されるエアコンプレッサのいわゆるドリフトシャフトを介して駆動することができる。別設の電動機をポンプ装置の駆動のために使用することも可能である。以下では、駆動のためにモータ５が設けられていることを前提とする。
【００１７】
一方、ポンプ３は、二つ割りのポンプケーシング１３を有し、第１のカップ形のケーシング部分１５は、第２のより大きな深皿形ケーシング部分１７に外面を一線にして取付けられており、半径方向外側へ変位可能な羽根４１を備えたロータ７を有する。
ポンプ３の２つのケーシング部分１５及び１７は、ボルト４９で連結されている。但し、断面図であるため、図には、ボルト４９だけが示されている。更に、２つの半割ケーシング１５及び１７に対してロータ７を含む回転機構を、よく心合わせするために、複数個（断面図では２個）のガイドピン６９が設けてあり、これらのガイドピン６９は、２つの半割ケーシング１５及び１７の接触面を垂直に通り、この場合、ケーシング部分１７と回転機構に挿入されている。
【００１８】
ここで、さらに付言すれば、ポンプ３は、燃料供給ポンプ（予備供給ポンプ）であり、ジーゼル燃料を公知の方式により、一方では貯蔵タンクからベーンポンプ３に吸引し、他方では噴射ポンプに供給するために入口及び出口５１を有する。ロータ７への羽根４１の支承のより詳細な説明は、この発明に関係がないことであり、他のポンプの原理（例えば、ローラポンプ又はラジアルピストンポンプ）を使用することもできるから、省く。
【００１９】
第２のケーシング部分１７は、（深皿状体の内側に見て図中央に）回転軸又は縦軸線３５の方向に伸張しており、ここでは、スリーブ状の心合わせピン２１を備えている。該心合わせピン２１は、ここでは、第２のケーシング部分と一体に形成されている。心合わせピン２１には、軸方向に走る貫通孔１９が穿設されている。
【００２０】
ここに示す実施形態においては、心合わせピン２１の外径は、「深皿状体の開口部」の方向に細まるから、心合わせ補助部は「深皿状体の底部」の張出し部５３で反対側の（即ち、「深皿状体の開口部」の方向の）端部より厚い肉厚を有する。しかし、心合わせ補助部２１の肉厚は、その機能にとって副次的意義しかない。張出し部５３の区域では、心合わせ補助部２１の縦密封区間２５の内部に、２個の軸方向に隣接するパッキン２７が嵌着されている。しかし、１個だけの又は多数のパッキン２７を心合わせ補助部２１に挿置することも可能である。張出し部５３の反対側の、心合わせ補助部２１の別の軸方向縦区間は、以下で、心合わせ縦区間２９と称し、駆動装置４３の駆動軸１１の予備心合わせのために利用される。
【００２１】
図１の図示において、駆動軸１１は、駆動装置４３から突出する自由端のかたわらに逃げ溝５５を備えている。駆動軸１１の逃げ溝５５と端面５７の間の区域は、（ロータ７との拘束的結合のために）外歯３９を有する。それに対応して、ロータ７に穿設した中心孔９の内面に内歯３７が設けられ、ロータ７の内歯３７と駆動装置４３の外歯３９が拘束的結合３１に形成できる。
【００２２】
心合わせ補助部２１は、駆動軸１１の外径ｄ₂ より僅かに大きな内径ｄ₁ を有するから、組立状態で、心合わせ補助部２１と駆動軸１１の間に、小さなギャップ２３が存在し、従って運転中に不要な摩擦損失が現れない。重要なのは、心合わせ補助部２１の心合わせ縦区間２９（軸方向に見た）の長さｌ₁ が、外歯３９の軸方向縦区間＋駆動軸１１の逃げ溝５５の軸方向縦区間からなる、図１の駆動軸１１の端部に示唆した軸方向長さｌ₂ より大きいことである。それによって、ポンプ装置１の組立のときに、外歯３９及び逃げ溝５５と、特に駆動軸１１のこれらの区間に続く区域が、心合わせ縦区間２９によって確実に案内されることが保証される。
【００２３】
また、ポンプケーシング１３は、軸方向に縦軸線３５に中心を合わせて整列された心合わせピン３３を装備する。心合わせピン３３は、第１のケーシング部分１５の中で、とりわけケーシングの内面５９に回転運動可能に固定されており、一部が、ロータ７の穴９に突出する。即ち、心合わせピン３３は、穴９の空間を完全にふさぐのではなく、拘束的結合のために、駆動軸１１の端部を反対側の穴開口部に挿入できる程度に、穴９に入り込んでいる。心合わせピン３３は、ロータの穴９の内径ｄ₄ より僅かに小さい外径ｄ₃ を有する。心合わせピン３３は、ロータ機構のロータ７に係合し、ロータ機構は、心合わせピン３３によって第２のケーシング部分１７に対して心合わせされているから、心合わせピン３３によって、第１のケーシング部分１５も第２のケーシング部分１７に対して心合わせされる。
【００２４】
図２のポンプ装置１の横断面図は、部分組立状態のポンプ装置１を示している。即ち、ポンプ３とモータ５は、単独で見れば完全に組立てられているが、ポンプとモータは、まだ完全に連結されていない。図２では、図１と同じ参照符号を使用し、内径又は外径ｄ₁ないしｄ₄と長さｌ₁及びｌ₂は、図示の便宜上、図２には、示さない。
【００２５】
図１で明らかなように、駆動軸１１は、その端面５７が、丁度縦密封区間２５に達するまで、心合わせ補助部２１の貫通孔１９に挿入されている。心合わせ縦区間の軸方向長さｌ₁ は、外歯３９の軸方向長さｌ₂ より大きいので、外歯３９がパッキン２７に到達する前に、駆動軸１１が区域６１の案内によって中心に正確に整列されることが保証される。また駆動軸１１をさらに挿入するときに、パッキン２７又はロータ７の引っ掛かりや損傷を確実に回避することができる。心合わせピン３３は、駆動軸１１をさらに挿入するときに、ロータ７の穴９への駆動軸１１の進入が、トラブルないしは損傷なしで行われるように、ロータ７（独自の軸受装置を持たない）が、予備心合わせされることを保証する。
【００２６】
図３は、組立状態（ポンプ３とモータ５が連結されている）のポンプ装置１の横断面図を示している。内歯３７と外歯３９がロータ７の軸方向中央で係合し、拘束的結合３１を生じていることが、図３で明らかである。ここに、ロータ７は、駆動軸１１によって、正確に心合わせされているから、心合わせピン３３がロータ７にもはや接触せず、モータ５でポンプ３の駆動を行うことができる。
【００２７】
最後にさらに付言すれば、駆動装置４３は、ベーンポンプ３の方に向いたモータ外被６５に、縁端が開放した段部６３を有する。この段部６３は、ポンプ３の第２のケーシング部分１７のための、いわば止め体の役割をし、それによって駆動軸１１がロータ７の穴９の中にあまりに深く挿入されることを防止する。こうして駆動軸１１の端面５７と心合わせピン３３の間に間隔４７が残り、それによって、この場所に摩擦損失が生じないことが保証される。
【００２８】
第２のケーシング部分１７の深皿状構造は、前述の止め体をさらにモータ５の端面５７のための外被６７として形成するために利用されるから、コンパクトであると同時に、ポンプ３内の駆動軸１１の軸受装置の廃止によって安価に製造できるタイプのポンプ装置１が得られる。このようにして回転機構に独自の軸受を配属しないでよいことが明らかである。
【００２９】
また、上述の直径ｄ₁ 及びｄ₂ を確定することによって、ギャップが保証されるから、連結される部品の簡単な心合わせによって、たやすく組立てることができ、同時に心合わせ縦区間２９の摩擦損失を回避することが保証される。
図４は、ポンプ装置１の他の実施態様を示すものである。その場合、図１ないし図３と同じ部品は、同じ参照符号を付し、再度説明はしない。そこで、以下では現にある相違だけを説明する。
【００３０】
図１の図示では、１サイクル式ベーンポンプを取り上げることが前提となっている。このような１サイクル式ベーンポンプでは、ベーンポンプの運転点で駆動軸１１に半径方向片側に作用する圧力が圧力隔室に形成される。こうして駆動軸１１に半径方向力が働き（とりあえず図４に記載し、Ｆで表す。力Ｆが組立てた運転中のポンプ３にだけ現れることは明らかである）、その結果、駆動軸１１がごく僅かに偏らされるから、ロータ７も僅かに半径方向に変位させられ、ロータ７は、ポンプ３のその他の部品に対して、もはや心合わせされていない。このため騒音発生の増加、摩耗の増加及び効率の損失の恐れがある。これらの欠点を取り除くために、次のように構成さている。
【００３１】
図４に示すように（破線７１）、ケーシング部分１７は、モータ外被６５と一線に並ぶように整列されているから、ポンプ３とモータ５の接合を図２及び３の説明に従って行うことができる。同時に、駆動軸１１の縦軸線３５とポンプ３の縦軸線３５’の間に食違い７３があることが明らかである。この食違い７３によってポンプ３に対する駆動軸１１の偏心配列が生じる。
【００３２】
この食違い７３によって、ポンプ装置１の組立のときに、駆動軸１１に強制かつ確実拘束的に配設されたロータ７を、ポンプ３の残余の部品、特にロータ７を支えるケーシング部分、例えばカムリング及び側板に対して食違い７３の値だけ偏心に配列することができる。縦軸線３５又は縦軸線３５’の間の食違い７３の形成にかかわらず、ポンプ装置１の組立を保証するために、組立ができるだけの十分に大きな遊びがあるように、直径ｄ₁ 及びｄ₂ の差（ギャップ２３−図３）を選定した。同時に少なくとも一方のパッキン２７は、駆動軸１１がポンプ３に密封支承されるように形成されている。
【００３３】
食違い７３を形成することによって、ポンプ装置１の初期状態で、ロータ７を駆動軸１１に対して中心に、ポンプ３のその他の部品に対して偏心に配列することができる。１サイクル式ベーンポンプとして構成されたポンプ装置１の運転中に駆動軸１１は、圧力隔室に生じる圧力に対応して、半径方向力の作用を受ける。こうして駆動軸１１は、半径方向に力Ｆが働くのでたわむ。そこで、食違い７３の値と方向が、１サイクル式ベーンポンプの運転点での駆動軸１１の軸たわみに相当するように、縦軸線３５と縦軸線３５’の間の食違い７３の形成を選定した。これによって、駆動軸１１のたわみがほとんど補償されるから、１サイクル式ベーンポンプの運転点で、ロータ７は、ポンプ３の残余の部品に対して心合わせされる。こうして駆動軸１１のたわみに伴う欠点、特に騒音発生、摩耗、効率の損失等が補償される。食違い７３の大きさは、１サイクル式ベーンポンプ（ポンプ３）の規模に応じて、例えば、０，０５ｍｍないし０，２ｍｍである。この場合圧力隔室の配列と食違い７３の方向との間に、ロータ７の周方向に見て例えば１７０°ないし１９０°の角範囲、特に１８０°が保たれるように、縦軸線３５’は縦軸線３５に対してずらせてある。
【００３４】
【発明の効果】
前記の如く構成された本発明のポンプは、心合わせ補助部を有し、該心合わせ補助部が貫通する貫通孔と同列に整列され、心合わせ補助部の内径が駆動軸の外径を超えるように形成されたことで、貫通孔と駆動軸の間にギャップが生じるようになり、それによって、駆動装置とポンプの簡単かつ確実な組立を保証し、ポンプの使用中に（即ち、駆動軸が回転するときに）駆動軸の外面とスリーブ状の導入装置の内面との間に不要な摩擦損失が発生しないことを保証する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくポンプ装置の未組立状態の横断面図である。
【図２】図１に示したポンプ装置の部分組立状態の横断面図である。
【図３】図１に示したポンプ装置の組立状態の横断面図である。
【図４】ポンプ装置の別の実施態様の未組立状態の横断面図である。
【符号の説明】
７ ロータ
９ ロータの穴
１１ 駆動軸
１７ ハウジング部分
２１ 心合わせ装置

Claims (12)

1. 駆動軸（１１）を拘束的に支承するための孔（９）を備えるものであってポンプケーシング（１３）の内部に配設されたロータ（７）を有し、
   前記ポンプケーシングがカップ形の第１のケーシング部分（１５）と貫通孔（９）を有する第２のケーシング部分（１７）を有し、
   前記第２のケーシング部分が組立のときに前記駆動軸を前記第２のケーシング部分に対して予備的に心合わせするための心合わせ補助部（２１）を有し、
   前記心合わせ手段がスリーブ状に形成されると共に前記貫通孔に整列され、
   前記貫通孔と前記駆動軸の間に少なくとも部分的にギャップ（２３）が生じるように、前記心合わせ手段の内径（ｄ ₁ ）が前記駆動軸の外径（ｄ ₂ ）を超えるポンプ。
2. 前記心合わせ補助部が前記ロータに隣接して少なくとも１個のパッキン（２７）を具備する密封縦区間（２５）を有することを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 前記心合わせ補助部が、前記ロータ（７）の反対側の心合わせ縦区間（２９）を有し、該心合わせ縦区間の軸方向長さ（ｌ ₁ ）が、拘束的結合（３１）のために用いられる前記駆動軸（１１）の縦軸端区間の軸方向長さ（ｌ₂ ）を超えることを特徴とする請求項２に記載のポンプ。
4. 前記第１のケーシング部分（１５）が、前記ロータ（７）の縦軸線（３５）と一線に並び、かつ、前記ロータ（７）の前記孔（９）の内径（ｄ₄ ）より小さな外径（ｄ₃）を有する心合わせピン（３３）を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のポンプ。
5. 前記ロータ（７）の前記孔（９）が前記駆動軸（１１）の外歯（３９）と協動する内歯（３７）を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のポンプ。
6. ベーンポンプ（３）として構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のポンプ。
7. 前記ポンプ（３）が１サイクル式ベーンポンプであって、前記駆動軸（１１）の縦軸線（３５”）が前記心合わせ補助部（２１）の縦軸線（３５’）に対してオフセット（７３）を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のポンプ。
8. 孔（９）を備えたロータ（７）と、ポンプを駆動するための駆動軸（１１）を有する駆動装置（４３）と、を有し、
   前記駆動軸が、前記孔の中で前記ロータと拘束的に係合する請求項１から７のいずれかの請求項に記載のポンプを備えることを特徴とするポンプ装置。
9. 前記駆動装置（４３）が、モータ（５）により駆動される付属装置（４５）であることを特徴とする請求項８に記載のポンプ装置。
10. 第２のケーシング部分（１７）が前記駆動装置（４３）の外被（６７）として利用されることを特徴とする請求項８又は９に記載のポンプ装置。
11. 第２のケーシング部分（１７）がカップ状に形成され、その隔壁が駆動装置（４３）の縦区間を取り囲むことを特徴とする請求項１０に記載のポンプ装置。
12. ポンプ（３）が１サイクル式ベーンポンプとして構成され、前記駆動軸（１１）の縦軸線（３５”）がポンプケーシング（１５、１７、２１）の縦軸線（３５’）に対して食違い（７３）を有することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載のポンプ装置。

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