(57)【要約】本発明は、固定軸（Ｒ）の回りで回転自在であり、回転中可動リング（３）の内面に当たって支えられるベーン（５）を備えるハブ（４）が内側にある可動リング（３）が移動できる空洞（２）を有する本体（１）と、ハブの回転軸の中心となる位置と、ハブ（４）の回転軸（Ｒ）を基準にした所定の極端に偏心した位置の間でパイロット圧に従って可動リング（３）を移動するための変位手段とを備える可変送達ベーンポンプに関する。可動リング（３）を変位する手段は、圧力がかけられる制御チャンバを形成するために、本体（１）の空洞（２）の壁の中に設けられるパイロット凹部（１０）と、本体（１）の空洞（２）のパイロット凹部（１０）の中で摺動するように設計されたリング（３）の外面上に形成される突起（９）を備える。
2005502815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変吐出量ベーンポンプであって、
本体（１）が空洞（２）を有し、
空洞（２）内を可動リング（３）が移動することができ、
可動リング（３）の内部にハブ（４）があり、
ハブ（４）は固定軸（Ｒ）を中心として回転自在であり、回転時に前記可動リング（３）の内面に当接する羽根（５）を備えており、
変位手段が、パイロット圧に応じて、ハブ（４）の回転軸に心合せされた位置とハブ（４）の回転軸から偏心した所定の端位置との間で可動リング（３）を変位させる、形式のものにおいて、
可動リング（３）の変位手段は、本体（１）の空洞（２）の壁に施された凹部（１０）と、可動リング（３）の外面に形成された突起（９）を有しており、
突起（９）は、内部にパイロット圧の印加されるパイロットチャンバが形成されるように、本体（１）の空洞（２）の凹部（１０）内を摺動する、ことを特徴とする可変吐出量ベーンポンプ。
【請求項２】
凹部（１０）と突起（９）によって形成されたパイロットチャンバが圧力ポンプの加圧区域と連通していることを特徴とする、請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項３】
凹部（１０）と突起（９）によって形成されたパイロットチャンバにかかるパイロット圧がベーンポンプによってくみ上げられた流体の使用区域内の圧力に依存することを特徴とする、請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項４】
変位手段が可動リング（３）をその偏心端位置へ変位させようとする戻りバネ（８）を備え、前記戻りバネ（８）が好適には凹部（１０）及び突起（９）の反対側に設置されることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のベーンポンプ。
【請求項５】
本体（１）の空洞（２）内で可動リング（３）を案内するための案内装置（１４，１５，１６）を備えることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のベーンポンプ。
【請求項６】
案内装置が本体（１）の空洞（２）の壁内に設けられた対応する凹部（１６）内を摺動するための２つの壁（１４，１５）であって、互いに平行で突起（９）の側面縁に平行な、突起（９）に対して反対側の、可動リング（３）の外面上に配置された壁（１４，１５）によって形成されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のベーンポンプ。
【請求項７】
案内凹部（１６）と案内装置（１４，１５）とによって形成された室をポンプの吸引区域または加圧区域に接続するための手段が備えられていることを特徴とする、請求項から６までのいずれか１項記載のベーンポンプ。
【請求項８】
ケース（１）と可動リング（３）の寸法は、前記可動リング（３）にかかる力の合力の、リング（３）の偏位に垂直な成分が、必ずしもゼロではないが、できる限り小さくなるように設定されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のベーンポンプ。
【請求項９】
力の平衡が吐出区域側に位置する突起（９）の部分とその凹部（１０）の対応する部分および／または吐出区域側に位置する案内壁（１５）と案内凹部（１６）の対応する部分を吐出区域と接触しているリングの区分（１７）が大きくあるいは小さくなるように吐出区域に向かって多少とも移動させることによって実現されることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のベーンポンプ。
【請求項１０】
吸入区域と加圧区域を隔離する手段が設けられていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載のベーンポンプ。
【請求項１１】
気密手段が突起（９）と案内装置（１４，１５）を備えていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載のベーンポンプ。
【請求項１２】
気密手段が本体（１）の空洞（２）の上下面とハブ（４）の対応する上下面の間に配置された気密ワッシャを含むことを特徴とする、請求項１０又は１１記載のベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本体が空洞を有し、空洞内を可動リングが移動することができ、可動リングの内部にハブがあり、ハブは固定軸を中心として回転自在であり、回転時に前記可動リングの内面に当接する羽根を備えており、変位手段が、パイロット圧に応じて、ハブの回転軸に心合せされた位置とハブの回転軸から偏心した所定の端位置との間で可動リングを変位させる形式の可変吐出量ベーンポンプに関するものである。
【０００２】
ベーンポンプは各種の流体、とくに水、オイルあるいは真空ポンプの空気の移動のために広く使用されている。これらのポンプは固定子を形成する、カバーによって閉じられたポンプ本体と、その中で羽根が摺動することができる放射状の溝を備えた回転子で主として構成される。２枚の連続する羽根は、本体内壁と回転子外壁ならびにポンプ本体底部とカバーとともに、一つのセルを形成する。流体の吸入と吐出はポンプ本体底部とカバーによって形成された上下の壁によって行われる。吸入路の近くではセルはまだ小さい。回転子の回転の途中で、セルは拡大し、流体で満たされる。セルがその最大サイズに達したとき、セルは吸入路から分離され、吐出路と接触する。セルの体積が減少し始め、その最小体積に達することによってその中に含まれる流体が吐出される。
【０００３】
吐出量または出口圧力の変動は異なる仕方で得ることができる。第一の実施態様において、ポンプ本体にもうけられた空洞は二重偏心内部断面を有し、回転子はこの断面の中心で回転する。この実施態様の場合、所与の速度で同じ圧力または同じ流量が得られるように体積を変化させることができない。
【０００４】
アメリカ合衆国特許第３７７１９２１号明細書によれば、ポンプまたは発電機として用いることができる装置が公知である。この装置はその中で可動リングが中立点に対応する中心位置と、中立点の両側で、回転子の軸に対して偏心した２つの位置の都合３つの位置を取ることができるケースを備えている。一方のバネと、その中に可動リングの一端が侵入する他方の空洞とから成る、リング変位手段は可動リングを所望の位置に置くことを可能にする。空洞は外部ポンプの圧縮空気配管に接続されている。外部ポンプが作動している時には、リングは圧縮バネの作用に抗して空洞内に含まれる圧縮空気によって第一の偏心位置に押され、圧縮空気がポンプを通過して、ポンプが回転し始め、このときは発電機として働く。外部ポンプが停止すると、可動リングはバネによって中心位置に変位され、バーによるリングの後退運動の停止によって中心位置に固定されるか、中立点に対して第一の位置と対称な第二の位置に変位される。このとき回転子の軸は原動機に連結され、ポンプはその吐出量を操作できない単純なベーンポンプとして作動する。リングの変位によって、その吐出量を操作することなしに装置の機能を変更することができる。
【０００５】
セルの体積調節、したがって、吐出量と圧力の調節を可能にするようにその行程容積を調節できるように設計されたベーンポンプが存在する。
【０００６】
これらの可変吐出量形ポンプは同じ原理で作動するが、１個の可動リングが空洞と回転子の間に挿入されている。可動リングは回転子の回転軸と同心になる位置（中立点）と偏心端位置の間で空洞内を変位することができる。軸が遠いほど、セルの体積は大きくなる。リングは強さを調節できる戻りバネによって偏心位置に保持される。ピストンがバネと対向して配置され、リングを中立位置に向かって押し戻そうとする。圧力が増大するにつれてピストンがリングを中立点に向かって押し戻すように、ポンプから出た流体がピストンに供給される。圧力が低下したとき、戻りバネはリングをその端位置に押し戻そうとする。
【０００７】
このようなポンプは例えば、ヨーロッパ特許公開第０３９８３７７号明細書のものが公知である。
【０００８】
したがって、これらのポンプは圧力に応じて吐出量の自動調節が可能である。したがって、ピストンシステムには大きな難点がある、なぜならそれは対応するボアを必要とし、それはコストを要するからである。
【０００９】
他方で、ケース内の可動リングの運動は、案内されないか、あるいは、可動リングの変位面に平行な、空洞のフランジの上に位置する側面の上をリングの対応する端面が摺動することによって行われる。さらに、吐出区域内でリングにかかる側圧のために時として不均衡になり、そのために各種部品が早く摩耗し、システムが作動しなくなることがある。
【００１０】
最後に、吸入区域と吐出区域が隔離されていないので、リングの平衡に達することができない。
【００１１】
本発明の目的はピストンも特定のボアも必要とせず、その結果、製造がもっと簡単な可変吐出量形ベーンポンプを開発することである。本発明の第二の目的はリングのよりすぐれた案内とよりすぐれた平衡を可能にすることである。最後に、本発明はリングのもっとすぐれた安定性を保証し、リングの平衡に達することを可能にするために吸入区域と吐出区域の気密性を向上させることも目的とする。
【００１２】
第一の目的は、可動リング偏位手段が本体空洞の壁内にくり抜かれた凹部と、リングの外面に形成され、その中にパイロット圧がかけられるパイロットチャンバを形成するように本体空洞の凹部内を摺動するための突起を備えたベーンポンプによって達成される。凹部と突起は従来技術のポンプのピストンに代わるものである。パイロットチャンバ内の圧力が増大するほど突起にかかる力はリングをその中立位置に押し戻そうとする。
【００１３】
本発明の好適実施態様によれば、凹部と突起によって形成されたパイロットチャンバは圧力ポンプの加圧区域と連通している。したがって、ポンプの加圧区域内とパイロットチャンバ内は同じ圧力になる。
【００１４】
凹部と突起によって形成されたパイロットチャンバ内にかかるパイロット圧がベーンポンプによってくみ上げられた流体の使用区域内にある圧力に依存することも可能である。この解決法はポンプの吐出区域と吐出された流体が実際に使用される原動機の場所の間の負荷損失を計算に入れることを可能にする。
【００１５】
偏心位置へのリングの復帰を保証するために、偏位手段が可動リングをその偏心端位置に偏位させようとする戻りバネも備えている。この戻りバネは好適には凹部と突起と反対側に設置される。
【００１６】
本体の空洞内の可動リングの案内を向上させるために、ポンプに案内装置を備えるように構成される。案内装置は突起とともにポンプ本体の空洞内でのリングの良好な案内を保証する。案内装置は本体空洞の壁内に設けられた対応する凹部内を摺動するための、互いに平行で突起の側縁に平行な、突起に対して反対側の、可動リングの外面上に配置された２つの壁によって好適には形成される。この単純な実施態様は工業的に安価に実施できる。したがって、一方の空洞の壁内とリングの側面縁上に設けられた側面を断念することができる。
【００１７】
好適実施態様において、案内凹部と案内装置によって形成された室をポンプの吸引区域または加圧区域と連絡するための手段が備えられる。この最後の場合、加圧流体によって案内装置にかかる力が突起に対してパイロット圧によってかけられる力未満になるようにそれを案内装置の寸法を規定しなければならない。
【００１８】
空洞内の可動リングのよりよい平衡を保証するために、前記可動リングにかかる力の合力のリングの偏位に垂直な成分が、必ずしもゼロではないが、できる限り小さくなるようにケースと可動リングの寸法を規定することが望ましい。リングにかかる様々な力は一方ではリング内部の流体圧力とリング外部に対する流体の圧力の応力、他方ではパイロットチャンバ内のパイロット圧の応力とリングに対する羽根の応力ならびに戻りバネの応力である。リングのこの平衡は吐出区域側に位置する突起の部分とその凹部の対応する部分および／または吐出区域側に位置する案内壁と案内凹部の対応する部分を吐出区域と接触しているリングの区分が大きくあるいは小さくなるように吐出区域に向かって多少とも移動させることによって例えば実現することができるだろう。このように吐出区域と接触しているリングの断面積はポンプの予備圧力に応じて多少とも減らすことができる。したがって、吐出区域内に発生する可能性がある圧力が非常に大きな高い呼び圧力のポンプについては、この圧力を受ける可動リングの断面はもっと低い呼び圧力のポンプより小さい。このようにして可動リングはよりよく平衡し、もっと小さな応力を受ける。
【００１９】
本発明の変化実施例において、吸入区域と加圧区域を隔離する手段が備えられる。吸入区域と加圧区域を隔離することによってリングの平衡をよりよく達成することができる。この気密性はとくに突起と案内装置によって保証できる。リングに働く力の合力の、リングの変位に対して垂直な成分をゼロよりわずかに大きくすれば、突起と案内壁の一方を吸引または吐出区域側のそれぞれの凹部内に押し込むことによってより高い気密性が保証される。このようにすれば突起と案内壁がそれぞれの凹部内で円滑に摺動するのに必要な遊びは漏洩の原因にならない。気密手段はさらに本体空洞の上下面とハブの対応する上下面の間に配置された気密ワッシャを含んでいる。
【００２０】
以下に示す２つの実施例は同じ要素を有し、そのため同じ参照番号を付けられる。
【００２１】
ベーンポンプはその中を可動リング（３）が変位することができる空洞（２）を有する本体（１）から成る。空洞（２）の中心かつ可動リング（３）の内部に放射状溝（６）内を変位する羽根（５）を備えたハブ（４）が存在する。カバー（７）が空洞（２）を閉鎖する。
【００２２】
可動リング（３）の内壁によって画成される体積は図１から４に示した例では円形底面の円筒である。しかしながら、底面は例えば、楕円形とすることもできる。この体積はその中心（Ａ）によって特徴づけられる。リングの中心（Ａ）がハブ（４）の回転軸（Ｒ）と一致したときポンプは死点にある。
【００２３】
通常の調節手段によってその強さを調節することができる戻しバネ（８）はハブ（４）の回転軸（Ｒ）に対して偏心位置にリング（３）を変位させようとする。突起（９）は戻しバネ（８）に対して反対側のリング（３）の円周上に形成される。この突起（９）は空洞（２）の壁内に実現された対応する凹部（１０）内に侵入する。
【００２４】
吸入路（１１）と吐出路（１２）は本体（１）の空洞（２）の底内またはカバー内に位置づけられる。パイロットチャンバ内の圧力が吐出区域内の圧力と同じになるように吸入路は吐出区域（１２）と凹部（１０）と突起（９）によって形成されたパイロットチャンバを連結する。
【００２５】
パイロットチャンバをポンプの吐出区域ではなく、案内しなければならない流体の圧力があるポンプによってフィードされる原動機の区域と接続することもできる。したがって、ポンプの出口と所与の圧力の流体がなければならない原動機（あるいはポンプによって供給されるいっさいの他の装置）の区域の間の負荷損失が計算に入れられる。
【００２６】
パイロットチャンバ内の流体によってかかる圧力とバネの力が互いに拮抗して、吐出区域（１２）内に有る、あるいは流体の使用区域の圧力に応じてハブ（４）の回転軸に対してリング（３）の位置を確定する。したがって、リングの中心（Ａ）はハブ（４）の回転軸（Ｒ）に平行な面にそって変位する。
【００２７】
このように採用された解決法はボアも対応するピストンも不要なので、この実施態様ははるかに経済的になる。
【００２８】
他方で、戻りバネ（８）側のリング（３）の周縁の上に案内装置が実現される。この案内装置はリング（３）の外面上に配置された２つの壁（１４，１５）で主として構成される。これらの壁は相互に平衡かつ突起（９）の側縁に平衡であり、その結果可動リング（３）の中心（Ａ）の変位面に平行である。これらの案内壁（１４，１５）は本体（１）の空洞（２）内に設けられた対応する案内凹部（１６）の内部に侵入する。戻りバネ（８）は好適にはこれら２つの壁（１４，１５）の間でリング（３）に当接する。
【００２９】
これらの案内壁（１４，１５）は案内凹部（１６）の中を摺動することができ、案内凹部（１６）と協働して、またパイロット突起（９）はパイロット凹部（１０）と協働して、使用の際にリングの円滑な変位を保証する案内装置を構成する。
【００３０】
一方の突起（９）とパイロット凹部（１０）の、他方の案内壁（１４，１５）と案内凹部（１６）の調整によって吸引区域と吐出区域の間のより高い気密性が保証される。場合によっては、一方はハブの上面とカバーの間に、第二のものはハブの下面と本体（１）の空洞（２）の底の間に置かれた（図示されていない）２つの気密ワッシャによってこの隔離を完全なものにする必要がある。
【００３１】
壁（１４，１５）、リング（３）の周縁及び凹部（１６）、によって形成された案内室内の圧力平衡を保証するために壁（１４，１５）の一方、図１と３に示した例では壁（１４）は案内室と吸引区域または吐出区域の間に連通開口部を有する。図４に示した例で採用したように、カバーの中、あるいは空洞の底部の中に導管を備えて解決することも可能である。
図１に示したごとく、リング内で重量と材料の利得を可能にするためにリング（３）の円周上に形成した突起（９）内に凹部を設けることができる。
可動リング（３）を平衡させ、過大な応力が生じないようにするために、好適には吐出区域内にある出口圧力を受ける可動リング（３）の外側表面の区分（１７）はポンプの呼び出力に応じて大きさが変えられる。
【００３２】
このため、例えば、図４に示したごとく、吐出区域側に位置づけられた突起（９）の部分とその凹部（１０）の対応する部分および／または吐出区域側に位置づけられた案内壁（１５）と案内凹部（１６）の対応する部分を吐出区域にむけて多少ともずらせることができる。可動リング（３）に対するバネ（８）の当接点も吐出区域にむけてずらせることができる。一方の突起（９）／凹部（１０）、および／または案内壁（１５）／凹部（１６）の吐出区域方向へのズレはリングにかかる力の合力のリングの変位に垂直な成分ができるだけ小さくなるように計算される。吸引区域と吐出区域の間の高い気密を保証するために、この成分をゼロにしないことが可能である。このように平衡したリングは応力を受けることが少なく、使用の過程で摩耗または変形して、吸引区域と吐出区域の間で漏洩が現れたり、リングが動かなくなったりするおそれが少なくなる。
【００３３】
本発明によるベーンポンプは従来技術のポンプよりも実現が容易である。さらに、ピストンを必要としない。したがって、より経済的である。その案内装置はリングの容易な変位を可能にする。これらの気密手段はリングの平衡に達することを可能にする。可動リングの高い平衡のおかげで、様々な要素の摩耗が遅くなり、障害のおそれが減る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施例によるベーンポンプの本体の平面図である。
【図２】図１のベーンポンプのＶ−Ｖに沿った断面図である。
【図３】第１実施例による可動リングの斜視図である。
【図４】本発明の第２実施例によるベーンポンプの本体の平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１．ポンプ本体
２．空洞
３．リング
４．ハブ
５．羽根
６．放射状溝
７．カバー
８．戻りバネ
９．突起
１０．案内凹部
１１．吸気区域
１２．吐出区域
１３．
１４．案内壁
１５．案内壁
１６．案内凹部
１７．吐出区域と接触している可動リングの外面の区分
Ａ  リングの中心
Ｒ  ハブの回転軸
【国際公開パンフレット】
2005502815.tif 000003
2005502815.tif 000004
2005502815.tif 000005
2005502815.tif 000006
2005502815.tif 000007
2005502815.tif 000008
2005502815.tif 000009
2005502815.tif 000010
2005502815.tif 000011
2005502815.tif 000012
2005502815.tif 000013
2005502815.tif 000014
2005502815.tif 000015
2005502815.tif 000016
2005502815.tif 000017
2005502815.tif 000018
【国際調査報告】
2005502815.tif 000019
2005502815.tif 000020
2005502815.tif 000021
2005502815.tif 000022
2005502815.tif 000023
2005502815.tif 000024