(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口と出口を有する空洞（１８）を画定する筐体（４）と、
空洞（１８）内で回転駆動運動する駆動可能な羽根部材（２０）と、
空洞（１８）内のロータ（３０）と、
空洞（１８）内に延在する回転可能な中心シャフト（４０）と、
を備えた真空ポンプ（１）であって、
羽根部材（２０）が、中心シャフト（４０）上の偏心部品（４２）を用いて、中心シャフト（４０）と連結されるとともに、スライド可能な形でロータ（３０）内に配置されていて、ロータ（３０）が、羽根部材（２０）の回転時に、羽根部材（２０）と共に回転することが可能であり、
中心シャフト（４０）上の偏心部品（４２）を用いて、中心シャフト（４０）の回転軸（ＡＳ）が、ロータ（３０）の回転軸（ＡＲ）からずらされるとともに、羽根部材（２０）の作用点（ＡＥ）が、中心シャフト（４０）の回転軸（ＡＳ）からずらされていて、
このロータ（３０）が、中心シャフト（４０）の偏心部品（４２）を半径方向に対して包囲していて、
中心シャフト（４０）の終端部（６５，６６）が、ロータ（３０）又は空洞（１８）の互いに逆側から突き出るように、中心シャフト（４０）又は空洞（１８）を通って延在する、
真空ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の真空ポンプ（１）において、
該ロータ（３０）が、ロータ壁（３６）を備えるとともに、内側空間（３８）を画定し、
中心シャフト（４０）の偏心部品（４２）が、中心シャフト（４０）の回転時に、ロータ（３０）の半径方向に往復運動する、
真空ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載の真空ポンプ（１）において、
ロータ（３０）の内側空間（３８）の内径が、偏心部品（４２）の中心軸（ＡＥ）とロータ（３０）の回転軸（ＡＲ）の最大オフセットの少なくとも二倍である、
真空ポンプ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の真空ポンプ（１）において、
羽根部材（２０）が、中心シャフト（４０）及び／又はロータ（３０）の回転時にロータ（３０）の半径方向にスライド可能であるように、ロータ壁（３６）が、半径方向における互いに逆側の第一と第二の位置に第一と第二のスロット（４８，５０）を有する、真空ポンプ。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一つに記載の真空ポンプ（１）において、
中心シャフト（４０）、ロータ（３０）及び羽根部材（２０）が能動的に互いに連結されている、
真空ポンプ。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一つに記載の真空ポンプ（１）において、
中心シャフト（４０）が、羽根部材（２０）とロータ（３０）の回転角（Ｇ）の二倍の回転角で回転する、
真空ポンプ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一つに記載の真空ポンプ（１）において、
中心シャフト（４０）に対して相対的な偏心部品（４２）の半径方向の最外点（４３）が、
羽根部材（２０）の縦方向面上の第一の回転位置（Ｐ１）と、
羽根部材（２０）の縦方向面から遠い第二の回転位置（Ｐ２）と、
に位置し、
第一の回転位置（Ｐ１）では、羽根部材（２０）の一方の先端だけがロータ（３０）から突き出るとともに、第二の回転位置（Ｐ２）では、両方の先端がロータ（３０）からほぼ同じ距離だけ突き出ている、
真空ポンプ。
【請求項８】
請求項７に記載の真空ポンプ（１）において、
力の印加点（ＰＦ）における駆動力（Ｆ）の方向が、
第一の回転位置（Ｐ１）では、羽根部材（２０）の面に対してほぼ直角であり、
第二の回転位置（Ｐ２）では、羽根部材（２０）の面に対してほぼ平行である、
真空ポンプ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載の真空ポンプ（１）において、
偏心部品（４２）が、中心シャフト（４０）上のカムとして構成され、
羽根部材（２０）が、中心中空被筒（２１）を備え、羽根部材（２０）が、被筒（２１）を用いて、このカムの周りに設置されている、
真空ポンプ。
【請求項１０】
請求項９に記載の真空ポンプ（１）において、
羽根部材（２０）が、中空被筒（２１）の互いに逆側において半径方向に突き出た、この被筒（２１）上の第一と第二の羽根（２６，２８）を備えた単一のワンピース羽根部材（２０）として構成されている、
真空ポンプ。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の真空ポンプ（１）において、
該カムが中心シャフト（４０）に沿って第一の軸方向位置（４１Ａ）から第二の軸方向位置（４１Ｂ）に延在していて、
第一と第二の位置（４１Ａ；４１Ｂ）の両方が、空洞（１８）内に位置する、
真空ポンプ。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか一つに記載の真空ポンプ（１）において、
ロータ（３０）の回転軸（ＡＲ）に対して相対的な中心シャフト（４０）の回転軸（ＡＳ）のオフセット（ｅ１）が、中心シャフト（４０）の回転軸（ＡＳ）に対して相対的な羽根部材（２０）の作用点（ＡＥ）のオフセット（ｅ２）とほぼ同じである、
真空ポンプ。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一つに記載の真空ポンプ（１）において、
ロータ（３０）が、空洞（１８）の底板（５４）及び／又は端板（５４）に対してロータ（３０）を軸支するための少なくとも一つのベアリングジャーナル（６０，６２）を有する、
真空ポンプ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の真空ポンプ（１）において、
ベアリングジャーナル（６０，６２）が、底板（５４）及び／又は該端板（５４）内のベアリング（３２，３４）に収容されている、
真空ポンプ。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか一つに記載の真空ポンプ（１）において、
羽根部材（２０）の第一と第二の終端における第一と第二の羽根（２６，２８）の羽根部材の先端（２６ｂ，２８ｂ）、又は、第一と第二の先端（２６ｂ，２８ｂ）が、空洞（１８）の内周壁（１９）に沿って、先端（２６ｂ，２８ｂ）と空洞（１８）の内周壁（１９）の間に距離（Ｄ）を残して動かされる、
真空ポンプ。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか一つに記載の真空ポンプ（１）において、
ロータ（３０）が、空洞（１８）の底板（５４）及び／又は端板（５４）に対してほぼ液密な形態で密閉されている、
真空ポンプ。
【請求項１７】
請求項１から１６までのいずれか一つに記載の真空ポンプ（１）において、
羽根部材の先端（２６ｂ，２８ｂ）及び／又は羽根部材（２０）の第一と第二の側面部（２６ａ，２６ｃ，２８ａ，２８ｃ）が、空洞（１８）に対して羽根部材（２０）を密閉するための密閉手段（２２，２４）を有する、
真空ポンプ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の真空ポンプ（１）において、
密閉手段（２２，２４）が、羽根部材（２０）の少なくとも三つの側面（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）に配置されるとともに、空洞の壁（１９）と接触する、羽根部材（２０）の回転方向に曲げられたリップ部（８４）を備えた圧力変形シール（２２）を有する、
真空ポンプ。
【請求項１９】
請求項１から１８までのいずれか一つに記載の真空ポンプ（１）において、
中心シャフト（４０）が駆動シャフトであり、真空ポンプ（１）を駆動するための駆動モータ（２）と連結されている、
真空ポンプ。
【請求項２０】
請求項１から１８までのいずれか一つに記載の真空ポンプ（１）において、
ロータ（３０）が駆動ロータであり、真空ポンプ（１）を駆動するための駆動モータ（２）と連結されている、
真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入口と出口を有する空洞を画定する筐体と、この空洞内で回転駆動運動する駆動可能な羽根部材と、この空洞内のロータと、この空洞内に延びる回転可能な中心シャフトとを備えた真空ポンプ、特に、回転ベーンポンプに関し、この羽根部材は、中心シャフト上の偏心部品を用いて中心シャフトと連結されるとともに、スライド可能な形でロータ内に配置されており、このロータは、羽根部材の回転時に、この羽根部材と共に回転可能であり、中心シャフト上の偏心部品を用いて、この中心シャフトの回転軸が、ロータの回転軸からずらされるとともに、この羽根の作用点が、中心シャフトの回転軸からずらされている。
【背景技術】
【０００２】
そのような真空ポンプは、ガソリン又はディーゼルエンジンを備えた道路車両に搭載することができる。その真空ポンプは、典型的には、エンジンのカムシャフト、電気モータ又はベルトドライブによって駆動される。前記の形式のベーンポンプは、典型的には、入口と出口を有する空洞を画定する筐体と、この空洞内で回転駆動運動する駆動可能な羽根部材とを備えている。その筐体は、空洞を閉鎖するカバーを備えることができる。その駆動可能な羽根部材は、典型的には、入口を介して空洞内に流体を引き入れ、出口を介して空洞から引き出して、入口での圧力低下を引き起こすように動くことができる。入口は、ブレークブースタ又はその同等物などの消費体と接続することが可能である。
【０００３】
ベーンポンプ形式の大抵の真空ポンプでは、ロータは、駆動されるとともに、半径方向に配置されたスロットを有し、羽根がそのスロット内を自由にスライドするとともに、更に、羽根が空洞壁により案内されている。それに匹敵するベーンポンプは、例えば、特許文献１に開示されている。そのようなベーンポンプは、ロータの半径方向にスライド可能な一つの単一の羽根を組み込んでいるので、モノベーンポンプとも呼ばれる。
【０００４】
更に、例えば、特許文献２に図示されている通り、別個に案内されて、支持面上で支えられる複数の羽根を備えた真空ポンプも周知である。そのような真空ポンプは、複数の個別部品を組み込んでおり、複数の摩擦面が、それらを周囲環境から密閉しており、空洞内に真空を効果的に発生させることを困難にしているとの欠点を有する。
【０００５】
特許文献３により、入口と出口を有する空洞を画定する筐体と、この空洞内で回転駆動運動する駆動可能な羽根部材と、この空洞内のロータとを備えた真空ポンプが周知である。その羽根は、ロータの半径方向のスロット内に配置されている。更に、その真空ポンプは、羽根と連結されたストロークピンを備えた偏心シャフトを有する。その偏心シャフトの回転軸がロータの回転軸からずらされるとともに、そのストロークピンの回転軸が偏心シャフトの回転軸からずらされている。その羽根は、偏心シャフトとストロークピンを用いて案内されている。一般的に、そのような真空ポンプの動作方式は、例えば、特許文献４に記載されている通り、回転ピストン式ポンプの方式に匹敵する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許公開第２０２４６４１号明細書
【特許文献２】ドイツ特許公開第４０２００８７号明細書
【特許文献３】国際特許公開第２００９／０５２９２９号明細書
【特許文献４】英国特許第３３８，５４６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのような真空ポンプと関連する課題は、真空の効果的な発生を実現するために周囲環境から空洞を密閉することである。そのため、本発明の課題は、周囲環境からの空洞の密閉形態を強化するとともに、空洞内に真空を効果的に発生させることができる前記の形式の真空ポンプを提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、特に、ロータが中心シャフトの偏心部品を半径方向に対して包囲する、請求項１の特徴を有する前記の形式の真空ポンプによって解決される。
【０００９】
このロータは、好ましくは、空洞内の固定位置に配置されて、その回転軸の周りを回転可能なだけである。この空洞内に延びる回転可能な中心シャフトは、必ずしも空洞の幾何学的中心を通って延びる必要が無く、むしろ中心シャフトの回転軸がロータの回転軸からずらされた形で、中心シャフトが空洞の多少とも中心位置を通って延びれば、それで十分であり、本発明に基づくことである。中心シャフトには、中心シャフトの回転軸からずらされた偏心部品が配備されている。それは、主軸、中心軸、回転軸又は偏心部品との係合点が中心シャフトの回転軸からずらされていることを意味する。この羽根部材が、中心シャフトの回転時に駆動可能であるか、或いは中心シャフトが、任意選択により羽根を駆動して、ロータの回転時に駆動可能であるように、この羽根部材は、偏心部品を用いて、中心シャフトと連結されている。この中心シャフトと羽根部材の連結形態は、中心シャフトから羽根部材又はその逆に力を伝達する作用点を規定する。
【００１０】
本発明では、ロータが、中心シャフトの偏心部品を半径方向に対して包囲する。言い換えると、偏心部品は、ロータ内に包み込まれている。中心シャフトの回転軸がロータの回転軸からずらされており、偏心部品が、中心シャフトに偏心的に配備されているので、回転時に、偏心部品は、ロータに対して相対的に往復運動する。ロータが偏心部品を半径方向に対して包囲する場合、ロータは、中心シャフトも半径方向に対して包囲する。そのため、中心シャフトが空洞内を延びる通路も、ロータによって半径方向に対して包囲される。従って、空洞に対してロータを密閉すればそれで十分であり、ロータと空洞の筐体により形成される内周壁との間で画定される空洞内には、中心シャフト用の追加の隙間、スロット又は通路は無い。偏心部品がロータにより半径方向に対して包囲されるとの事実のために、偏心部品は、中心シャフトとロータの回転時に、ロータの「外側」では動かない。そのため、追加の密閉箇所を省略することができて、真空ポンプの全体的な密閉形態が強化される。
【００１１】
上述した発明の更なる実施例及び発展形態は従属請求項に記載されている。
【００１２】
好ましい第一の実施形態では、ロータは、ほぼ円筒形のロータ壁を備えて、内側空間を画定し、中心シャフトの前記の偏心部品は、中心シャフトの回転時に、ロータの半径方向に往復運動する。従って、偏心部品、中心シャフト及び偏心部品と羽根部材の間の連結部も、このロータの内側空間内に配置され、そのため、ロータ内に包み込まれている。
【００１３】
このロータ壁は、如何なる好適な形状にもすることができる。好ましくは、このロータ壁は、ほぼ円筒形の形状である。それは、密閉構成をより簡単にする。好ましくは、空洞を画定する筐体は、ほぼ平坦な底面とほぼ平坦な上面、及びこれらの底面と上面を接続する周囲壁を有する。この底面は、好ましくは、ケーシングと一体的なものとすることが可能な底板により構成される。この上面は、好ましくは、カバープレートとすることが可能な端板により構成される。このロータは、好ましくは、底面から上面にまで延びて、これらに対して密閉される。中心シャフトの偏心部品が、ロータの半径方向に往復運動して、ロータの内側空間内に配置されるとの事実のために、底面と上面に対してロータを密閉する必要が有るだけであり、従って、真空ポンプの強化された密閉構成が提供される。
【００１４】
更に、ロータの内側空間の内径が、偏心部品の中心軸とロータの回転軸の最大オフセットの少なくとも二倍であるのが好ましい。この偏心部品の中心軸とロータの回転軸の最大オフセットは、ロータの固定された回転軸に対して相対的な偏心部品の最大行程として解釈することもできる。従って、ロータの内側空間がこの実施形態に基づく内径を有する場合、偏心部品が、従って、羽根部材と偏心部品の間の連結部が、ロータ内に持続的に配置されて、密閉する必要の有る追加の連結箇所が空洞内に無いことが保証される。これは、更に、真空ポンプの密閉形態を改善して、真空を効果的に発生させることとなる。
【００１５】
別の好ましい実施形態では、中心シャフト及び／又はロータの回転時に、羽根部材がロータの半径方向にスライド可能であるように、ロータ壁は、半径方向の互いに逆側の第一と第二の位置に第一と第二のスロットを有する。これらの第一と第二のスロットは、羽根部材用の案内部を形成する。好ましくは、羽根部材は、これらのスロットを用いてのみロータと連結される。羽根部材は、好ましくは、例えば、密着した関係により、或いは弾力的なリップ部、ゴム性のリップ部又はその同等物などの追加の密閉手段を用いて、これらのスロットの所でロータに対して密閉される。
【００１６】
中心シャフト、ロータ及び羽根部材が、能動的に互いに連結されるのが、特に好ましい。従って、これら三つの主要な可動部品、即ち、偏心部品を配備された中心シャフト、ロータ及び羽根部材は、常に互いに幾何学的に定義された関係を有する。そのため、中心シャフト、ロータ及び羽根部材の間の能動的な連結だけに基づき、羽根部材を駆動して動かすことが可能であり、空洞の内周壁を用いて羽根部材を案内する必要は無い。従って、羽根部材は、必ずしも壁に接触する必要はない。そのため、真空ポンプの摩擦損失を除去することができる。更に、羽根部材が壁により案内されず、それが、羽根部材と内周壁の間の損失を低減させることとなるので、羽根部材と空洞の内周壁の間の密閉を改善することが可能となる。
【００１７】
別の好ましい実施形態では、中心シャフトは、羽根部材とロータの回転角の二倍の回転角で回転する。従って、例えば、中心シャフトが１８０°の角度だけ回転した場合、羽根部材とロータは、９０°の角度だけ回転する。そのため、中心シャフトは、ロータ及び羽根部材の二倍速く回転する。この中心シャフトとロータの間の伝達は、中心シャフト上の偏心部品を用いて羽根部材を中心シャフトと連結して、中心シャフトの回転軸をロータの回転軸からずらし、中心シャフト上の偏心部品を用いて羽根部材の作用点を中心シャフトの回転軸からずらすことを規定する部品の特別な連結形態と幾何学的特性に基づき行なわれる。従って、中心シャフトの速度の半分でロータと羽根を回転させることが可能となる。それは、例えば、中心シャフトが出力速度の速い電気モータを用いて駆動される場合に有益である。多くの用途では、羽根部材のより遅い回転が、所望の真空を提供するのに十分である。駆動シャフトを構成する中心シャフトと羽根部材の間に伝達部を組み込むことは、真空ポンプの可動部品に対する負荷及び応力を低減せて、真空ポンプの寿命を向上させることとなる。他方において、駆動部材としてロータを使用して、そのロータを電気モータ、ベルトドライブ又はその同等物に直接連結することも可能である。その場合、羽根部材が駆動モータの出力速度で、そのため、従来技術において共通の真空ポンプと同様に回転する。従って、本発明の真空ポンプは、伝達部を備えた、或いは伝達部を備えていない両方の用途において、特定の使用形態の特定の要件に応じて使用することができる。
【００１８】
真空ポンプの別の好ましい実施形態では、中心シャフトに対して相対的な偏心部品の半径方向の最外点は、（ａ）羽根部材の縦方向面上の第一の回転位置と、（ｂ）羽根部材の縦方向面から遠い第二の回転位置とに位置し、この第一の回転位置では、羽根部材の一つの先端だけがロータから突き出て、この第二の回転位置では、両方の先端がロータからほぼ同じ距離だけ突き出る。好ましくは、第三の回転位置は、又もや第一の回転位置に対応し、第四の回転位置は第二の回転位置に対応する。前述した通り、偏心部品は、好ましくは、ロータの回転時に、ロータ内を半径方向にストローク形態で往復運動する。そのため、羽根部材が偏心部品に係合しているので、羽根部材もロータに対して相対的にストローク形態で動く。言い換えると、偏心部品は、羽根部材用のクランクのように動作する。羽根部材は、羽根部材をクランク回転させる偏心部品のストロークにより、ロータの半径方向に動かされ、その結果、真空ベーンポンプの空洞内の可変動作室が作り出される。
【００１９】
そのような実施形態では、更に、偏心部品と羽根部材の間の力の作用点における駆動力の方向が、（ａ）第一の回転位置で、羽根部材の面に対してほぼ直角であり、（ｂ）第二の回転位置で、羽根部材の面に対してほぼ平行であることが好ましい。従って、中心シャフトを駆動シャフトとして使用する実施形態と関連して述べた時の、羽根部材の羽根の一つの先端だけがロータから突き出る第一の回転位置では、駆動力の方向がロータに対して接線方向であり、羽根部材からロータへの力の伝達が最大値となり、ロータの半径方向における羽根部材の運動速度がゼロに等しい。羽根部材の両方の先端がロータからほぼ同じ距離だけ突き出る第二の回転位置では、力の作用点における駆動力の方向は、羽根部材の面に対してほぼ平行となり、従って、羽根部材からロータへの力の伝達が最小値になると同時に、ロータの半径方向における羽根部材の運動速度が最大値になる。
【００２０】
別の特に好ましい実施形態では、偏心部品は、中心シャフト上のカムとして構成され、羽根部材は、中心中空被筒を有し、羽根部材は、この被筒を用いてカムの周りに設置される。好ましくは、偏心部品を構成するカムは、断面が円形のほぼ円筒形である。好ましくは、偏心部品を構成するカムは、中心シャフトよりも大きな直径を有する。従って、偏心部品と羽根部材の中空被筒の間の接触面は、単一部品の間での力の伝達を改善することとなる。更に、そのような構成は、部品の構成を安定して著しく強固にし、それは、又もや真空ポンプの密閉形態を改善するとともに、真空を効果的に発生させることとなる。そのような実施形態では、カムの中心軸は羽根部材の作用点と同じである。
【００２１】
この被筒の互いに逆側で半径方向に突き出た、中空被筒上の第一と第二の羽根を有する単一のワンピース羽根部材として構成された羽根部材が特に好ましい。一方において、そのような羽根部材は製造し易い。他方において、単一のワンピースとして羽根部材を構成した場合、羽根と中空被筒の間の接続箇所が不要となり、羽根部材の構造をより強固に、より安定させることとなり、それは、又もや周囲環境から真空ポンプを密閉するのに有益である。
【００２２】
この形式の別の好ましい実施形態では、カムは、中心シャフトに沿って第一の軸方向位置から第二の軸方向位置にまで延びて、第一と第二の位置の両方が空洞内に位置する。好ましくは、第一と第二の位置の両方が、ロータ内にも位置する。従って、偏心部品全体が、空洞内に配置され、好ましくは、ロータ内に配置され、それは、密閉形態を改善することとなる。偏心部品は、クランクのように、或いはロータに対して相対的にストローク形態で動き、従って、この部品が完全に空洞内に、好ましくは、ロータ内に収容されるとの事実のために、空洞内に延びる中心シャフトだけが、シールを配備されるが、偏心部品自体には配備されない。
【００２３】
別の好ましい実施形態では、中心シャフトの終端部がロータの互いに逆側から、好ましくは、空洞の互いに逆側から突き出るように、中心シャフトがロータを通って、好ましくは、空洞を通って延びる。好ましくは、中心シャフトは、空洞の底面と上面を通って延びる。好ましくは、中心シャフト用の少なくとも一つのベアリングが空洞の底部に配備され、中心シャフト用の少なくとも一つのベアリングが空洞の上部に配備される。従って、中心シャフトは、偏心部品の互いに逆の両側のベアリング内に設置することができ、偏心部品と羽根部材の運動により発生する力を筐体に伝達することができる。それは、構造を安定させて強固にするとともに、密閉形態が更に強化される。
【００２４】
更に、ロータの回転軸に対して相対的な中心シャフトの回転軸のオフセットが中心シャフトの回転軸に対して相対的な羽根部材の作用点のオフセットとほぼ同じであることが好ましい。それは、可動部品を好適に適合させるとともに、正しい運動を提供する。
【００２５】
特に好ましい実施形態では、ロータは、空洞の底板及び／又は端板に対してロータを軸支するための少なくとも一つのベアリングジャーナルを有する。この底板は、好ましくは、空洞の底面を構成し、この端板は、好ましくは、空洞の上面を構成する。一般的に、底板は筐体と一体的に構成することができる。この端板は、筐体と別個にして、ネジ等により筐体に固定されるカバーとして構成することができる。これらのベアリングジャーナルは、好ましくは、ロータの回転軸と同軸に配置された、リング又はリングセグメント形状の突起として構成される。そのようなベアリングジャーナルは、製造し易く、回転速度が速い間でもロータの安定した軸支形態を提供する。それに代わって、ベアリングジャーナルは、ロータの軸方向端部における突起として配備された少なくとも二つのリングセグメントとして構成される。例えば、これらのリングセグメントは、羽根部材用のスロットが開いたままに保持され、その結果、ロータへの羽根部材の取付が簡単で容易な手法で可能となるように配置することができる。
【００２６】
そのような実施形態では、更に、ベアリングジャーナルが底板及び／又は端板のベアリングに収容されるのが好ましい。そのようなベアリングは、ローラ又は針軸受として構成することができる。このベアリングを摩擦軸受、特に、乾燥摩擦軸受として構成するのが、特に好ましい。そのようなベアリングは、ＰＥＥＫのような乾燥摩擦材料を組み入れることができ、一方において、ベアリングジャーナルに対して、そのため、ベアリングに収容されたロータに対して厳格な許容誤差を提供し、他方において、底板及び／又は端板に対するロータの密閉手段としての役割を同時に果たす。
【００２７】
別の好ましい実施形態では、羽根部材の先端、特に、羽根部材の第一と第二の端部における第一と第二の羽根の第一と第二の先端は、これらの先端と空洞の内周壁の間に距離を残して、空洞のこの内周壁に沿って動かされる。従って、これらの先端は、空洞の内周壁に沿って非接触形態で動かされる。そのため、羽根の先端と内周壁の間に摩擦が発生せず、それは、磨耗を低減して、効率を一層向上させることとなる。好ましくは、この距離は、全長に渡って一定に保たれる。好ましくは、この距離は、ゼロ及び１．５ｍｍに近い範囲内であり、特に、１ｍｍ以下、更には、特に、０．８ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍである。この距離を内周壁の特定の地点で拡大又は縮小することも可能であり、好ましい。従って、回転中の羽根及び羽根の先端における負荷を羽根部材の特定の回転位置に応じて制御することができる。
【００２８】
この空洞の内周壁は、好ましくは、ロータの回転軸に対して直角の横断面が円形でない形状、特に、円のコンコイド形状である。コンコイド形状は、羽根、偏心部品及びロータが前述した形態で互いに能動的に連結されている場合、これらの特に前述した動きに良く適合する。これらの部品が、そのように互いに能動的に連結されている場合、回転中の羽根の先端が円のコンコイドを描き、従って、それに対応して空洞の内周壁が構成されている場合、例えば、羽根の先端と内周壁の間に０．８ｍｍの一定の隙間を組み入れることができる。
【００２９】
別の実施構成では、ロータは、空洞の底板及び／又は端板に対して、ほぼ液密に密閉される。ロータが端板及び底板のベアリングに収容されたベアリングジャーナルを備えている場合、この実施形態に基づく密閉手段としての役割を同時に果たす摩擦軸受が提供される。しかし、例えば、Ｏリング、半径方向のシャフト密閉リング又はそれ以外の好適な密閉部材などの追加の密閉手段を組み入れることも同様に可能であり、好ましい。
【００３０】
別の好ましい実施形態では、羽根部材の先端及び／又は羽根部材の第一と第二の側面部は、空洞に対して羽根部材を密閉するための密閉手段を有する。そのため、一つの代替形態では、この密閉手段は、羽根部材の先端にだけ、従って、羽根と空洞の内周壁の間にだけ配備される。一つの代替形態では、羽根部材の第一と第二の側面部、従って、それぞれ底板及び／又は端板に近い羽根部材の部分だけが密閉手段を配備される。別の代替形態では、羽根部材の先端と側面部が密閉手段を配備される。そのような密閉手段は、好ましくは、内周壁及び／又は底板・端板と接触して、内周壁及び／又は底板・端板に対して羽根部材を液密に密閉するとともに、好ましくは、空洞内に形成され、羽根部材の羽根により分割された動作室を液密に分離するために使用される。そのような密閉手段は、真空ポンプ内で真空を発生させる能力を向上させるために使用される。
【００３１】
第一の発展形態では、これらの密閉手段は、少なくとも羽根部材の三つの側面に配置されて、羽根部材の回転方向に曲げられた、空洞壁と接触するリップ部を備えた圧力変形シールを有する。これらの少なくとも三つの側面は、好ましくは、上述した側面部と羽根の先端であり、従って、これらの密閉手段は、羽根と底板、端板及び内周壁の間に配置される。この圧力変形シールのリップ部は、羽根部材の回転方向に曲げられており、そのため、このリップ部と羽根部材の間の空洞を少なくとも部分的に形成する。そのため、回転する羽根部材を用いて空洞から押し出された流体が、このリップ部と羽根部材の間の空洞に入って、更に、このリップ部を空洞壁に対して押し付ける。これは、密閉形態を強固で効果的にする。特に、空洞の内周壁から一定の距離を開けて延びるリップ部と組み合わせると、この特別な形式の密閉手段は、内周壁に沿った羽根の案内に起因する力が密閉手段とリップ部に作用しないが、リップ部自体の弾性圧力と羽根の回転により空洞から押し出された流体の追加圧力だけがリップ部に作用して、空洞壁にリップ部を押し付けるので好ましい。そのため、そのような密閉手段は適応性が有り、リップ部は、空洞内の圧力が上昇した場合、より強く壁に押し付けられ、空洞内の圧力が低下した場合、より弱く押し付けられる。
【００３２】
好ましい代替形態では、これらの密閉手段は、羽根の先端及び／又は第一と第二の側面部における窪み内に部分的に配置されたフローティングシールを有する。このフローティングシールは、例えば、少なくとも部分的に窪み内に配置されたエラストマー材料又はゴム材料のストリップとして構成することができる。このフローティングシールは、如何なる接着材料等によっても羽根に固定されず、むしろ羽根部材の面の方向に動くことができるように、窪み内に設置されるだけである。従って、羽根部材の回転速度が上昇した場合、遠心力が窪みから僅かにフローティングシールを動かして、内周壁に接触させ、より強固な密閉形態をより確実に実現する。従って、そのようなフローティングシールは、羽根部材の回転速度に応じた適応性の有る密閉性能を提供することができる。更に、このフローティングシールの先端に磨耗が生じた場合でも、フローティングシールは、相対的な動きのために内周壁と接触することができる。
【００３３】
別の第三の代替形態では、これらの密閉手段は、好ましくは、圧力作動式シールを有し、密閉部材が、羽根部材の先端及び／又は第一と第二の側面部における窪み内に少なくとも部分的に配置され、この窪みは、羽根内に形成された圧力通路と通じている。そのような圧力作動式シールの一般的な構成は、フローティングシールの構成に匹敵する。しかし、フローティングシールと異なり、圧力作動式シールでは、密閉部材が配置された窪み又は溝が圧力通路と通じている。そのような圧力通路は、空洞内の圧力が上昇した場合に、密閉手段を窪みから更に引き出して、空洞壁と接触させるための窪みの部分を備えた、羽根の正面、即ち、運動方向を向いた羽根の面と繋がる管路として構成することができる。そのため、そのような密閉構成は、空洞内の圧力に応じて密閉の強さを調整する。
【００３４】
羽根部材での三つの異なる密閉方式を互いに別個に説明したが、これらの異なる二つ又は三つの方式の組合せも好ましい。例えば、フローティングシールは、圧力変形シールに基づくリップ部を備えることができる。それに代わって、羽根の側面部と比較して異なる方式が、羽根のリップ部に使用される。
【００３５】
真空ポンプの別の好ましい実施形態では、中心シャフトは、駆動シャフトであり、真空ポンプを駆動するための駆動モータと連結される。そのような駆動モータは、中心シャフトと直に連結された電気モータ、ベルトドライブを介して中心シャフトと連結された電気モータ又は燃焼エンジンのシャフト、例えば、カムシャフトと連結された中心シャフトなどの真空ポンプを駆動するのに適した如何なる駆動部としても構成することができる。中心シャフトが駆動シャフトであり、駆動モータと連結されている場合、上述した回転速度の変速が行なわれる。従って、中心シャフトが駆動シャフトである場合、羽根部材が駆動シャフトの速度の半分で回転する。そのような構成におけるロータは、受動的であり、羽根部材とのロータの連結によってのみ駆動される。
【００３６】
代替形態では、ロータは、駆動ロータとして構成されて、真空ポンプを駆動するための駆動モータと連結される。この代替形態では、ロータだけが駆動され、中心シャフトは受動的である。前述した通り、そのような構成では、駆動速度の変速は行なわれず、ロータと羽根も、駆動モータの出力シャフトと同じ速度で回転する。そのような構成では、ロータのベアリングジャーナルは、更に、ロータと一体的な駆動シャフトを構成するために、ロータから延びると規定することができる。
【００３７】
ここで、より完璧に本発明を理解するために、添付図面を参照して、本発明を詳しく説明する。この詳細な記述は、本発明の好ましい実施形態として考えられるものを図解して、説明する。勿論、本発明の技術思想から逸脱すること無く、様々な修正と形状又は細部の変更を容易に実施できることを理解すべきである。そのため、本発明がここに図示され、説明される厳密な形状及び細部に限定されず、ここで開示するとともに、請求項に記載した本発明の全体を下回る何ものにも限定されないことを意図している。更に、本発明を開示する明細書、図面、請求項に記載された特徴は、単独で、或いは組み合せて考えられる本発明の更なる発展形態にとって重要である。特に、請求項の如何なる符号も、本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。「有する」との用語は、それ以外の構成要素又は工程を排除するものではない。「一つの」との用語は複数を排除しない。「一定数の」項目との用語は、数「１」、即ち、単一の項目と、「２」、「３」、「４」などの更なる数をも含む。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による真空ポンプの横断面図
【図２】図１の真空ポンプの断面Ｘ−Ｘに沿った断面図
【図３】真空ポンプの単純化した分解図
【図４】図３の真空ポンプを組み立てた平面図
【図５】図４の真空ポンプの断面Ｚ−Ｚに沿った断面図
【図６ａ】図４の真空ポンプの異なる回転位置での断面図
【図６ｂ】図４の真空ポンプの異なる回転位置での断面図
【図６ｃ】図４の真空ポンプの異なる回転位置での断面図
【図６ｄ】図４の真空ポンプの異なる回転位置での断面図
【図７】真空ポンプの別の実施形態の平面図
【図８】部品の幾何学的特性を示した図７の真空ポンプの異なる回転位置での平面図
【図９】可動部品の間の幾何学的関係を図示したグラフ
【図１０】羽根部材を省いた形での空洞とロータの断面図
【図１１】ロータの斜視図
【図１２】密閉手段を備えた羽根部材の分解斜視図
【図１３】密閉手段を備えた羽根の先端の詳細な横断面図
【図１４】第二の実施形態の密閉手段を備えた羽根の先端の詳細な横断面図
【図１５】密閉手段を分解図で示した別の実施形態による羽根部材の斜視図
【図１６】密閉手段を備えた第四の実施形態による羽根の先端の詳細な横断面図
【図１７】第四の実施形態の密閉手段を備えた羽根の先端の詳細な横断面図
【図１８】別の実施形態による真空ポンプの斜視図
【図１９】図１８による真空ポンプの横断面図
【図２０】図１８と図１９による真空ポンプの分解図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１によると、真空ポンプ１は、駆動モータ２と接続され、真空ポンプ１の筐体４は、駆動モータ２の筐体６と一体的に構成されている。この実施形態では、駆動モータ２は、ロータ・ステータ形式の電気モータとして構成され、ロータ８は、駆動シャフト１０と連結されている。カバー５が筐体４に固定されている。
【００４０】
真空ポンプ１の筐体４は、接続部１２を用いて、駆動モータ２用の電気接続部１５を有するフレーム１４に設置されている。駆動モータ２の筐体６も、接続部１６を用いてフレーム１４に設置されている。従って、駆動モータ２の筐体６と真空ポンプ１の筐体４は、そのため、真空ポンプ１自体も、フレーム１４から取り外すことが可能である。
【００４１】
真空ポンプ１の筐体４は、更に、カバー５により閉鎖されたモータ２に対して相対的に筐体４の遠端に有る空洞１８を画定している。この空洞１８は、図１には図示されていない入口と出口を有する。この空洞１８内には、空洞１８内における回転駆動運動する駆動可能な羽根部材２０が配備されている。この羽根部材２０は、各羽根２６，２８の三つの側面の周りに配置された密閉手段２２，２４を備えている（図１２〜１７も参照）。
【００４２】
この真空ポンプ１は、更に、ロータ３０を有し、そのロータの一部だけを図１で見ることができる。このロータ３０は、以下において、特に、図３と図１１を参照して、より詳しく述べる。このロータ３０は、二つのベアリング３２，３４に収容され、その一方のベアリング３２は、筐体４の底部に配置され、他方のベアリング３４は、カバー５により形成される空洞１８の端板に収容されている。
【００４３】
更に、図１を参照すると、空洞１８内に延びる回転可能な中心シャフト４０が真空ポンプ１に配備されている。この実施形態による中心シャフト４０は、電気駆動モータ２の駆動シャフト１０と連結されており、そのため、駆動シャフトとしての役割を果たす。偏心部品４２が中心シャフト４０に配備されて、それと一体的に構成されている。羽根部材２０が、偏心部品４２を用いて中心シャフト４０と連結されている。図１では、更に三つの軸ＡＲ，ＡＳ，ＡＥが図示されている。ＡＲは、ロータの回転軸を表す。ＡＳは、中心シャフト４０の回転軸を表し、ＡＥは、偏心部品４２の中心軸を表し、この中心軸は、この実施形態では、羽根部材２０の作用点と同じである。図１から理解できる通り、中心シャフト４０の回転軸ＡＳは、ロータの回転軸ＡＲからずらされており、羽根部材２０の作用点を規定する軸ＡＥは、中心シャフト４０の回転軸ＡＳからずらされている。
【００４４】
図１の実施形態では、中心シャフト４０は、空洞１８を通って延びて、ロータ３０の互いに逆の両側から突き出ている（図５も参照）。中心シャフト４０の駆動モータ２と逆側の終端部には、回転時に中心シャフト４０に配備された偏心部品４２により引き起こされる不均衡を補償するための釣合い錘３５が配備されている。
【００４５】
図１による真空ポンプ１の断面Ｘ−Ｘに沿った横断面を図示する図２を参照すると、真空ポンプ１は、空洞１８を画定する筐体４を有する。この空洞１８は、内周壁１９を有する。この空洞１８は、羽根部材２０を用いて、二つの動作室４４，４６に分割されている。この羽根部材２０は、中心中空被筒２１を有する単一のワンピース部品２０として構成されており、その中空被筒から、二つの羽根２６，２８が互いに逆方向に突き出ている（図３も参照）。これらの羽根２６，２８は、対称的な形状で構成され、半径方向に測った長さが同じである。この中心中空被筒２１を用いて、羽根部材２０が、図２では見ることができない中心シャフト４０に配備された偏心部品４２と連結されている。ロータ３０は、このロータの回転軸ＡＲに対して直角の面に沿って切断されている（図１を参照）。このロータ３０は、ほぼ円筒形の外形を画定するロータ壁３６を有する。このロータ壁３６は、更に、内側空間３８を画定し、この空間内には、偏心部品４２が、そのため羽根部材２０の中空被筒２１と（図２では見ることができない）中心シャフトも配置されている。従って、ロータ３０は、中心シャフト４０の偏心部品４２を半径方向に対して包囲している。そのため、偏心部品４２、偏心部品４２と羽根部材２０の連結部及び中心シャフト４０もロータ３０内に包み込まれている。偏心部品４２の半径方向における最外点は、符号４３で表示されている。それは、中心シャフト４０の中心軸ＡＳに対して半径方向の距離が最大となる点である。
【００４６】
このロータ３０は、互いに逆側に二つのスロット４８，５０を有し、それらのスロットを通って、羽根２６，２８がロータ３０から外側に延びており、従って、羽根部材２０は、ロータ３０に対して相対的に半径方向に動くことが可能である。これらのスロット４８，５０を用いて、ロータ３０と羽根部材２０は、共通に回転するように互いに連結されている。
【００４７】
更に、図２から分かる通り、羽根２６，２８の先端は、空洞１８の内周壁１９と接触する密閉手段２２，２４を配備されている。このロータ３０は、空洞１８の側面部に配備されており、従って、ロータ壁３６は、そこで見える通り、空洞１８の内周壁１９と一点で密着した関係に有る。図２では、この接触点が最も上の位置に有る。このロータ３０は、空洞１８内の固定位置に置かれており、その回転軸ＡＲの周りを回転可能なだけである（図１を参照）。
【００４８】
偏心部品４２、偏心部品４２と中空被筒２１の間の連結部及び中心シャフト４０自体がロータ３０により半径方向に対して包囲されており、従って、内側空間３８内に包み込まれているとの事実のために、接続線、スロット、或いは例えば、中心シャフト４０用の開口部５２などの開口は、真空ポンプ１の動作時に、そのような接続線、スロット又は開口部の上を前記の羽根２６，２８が動いた時に漏れを引き起こす可能性の有る、ロータ壁３６と空洞１８の内周壁１９の間の空間内における底板５４には存在しない。
【００４９】
図３を参照すると、真空ポンプ１の主要な可動部品の組立図が図示されている。図３の図面による筐体４は、図面例を用いて図示されているだけであり、実際には異なる外形を有する。
【００５０】
図３によると、筐体４は、内周壁１９を有する空洞１８を画定する。この筐体４と一体的に、底板５４が配備されている。それに対応する端板５６が、図３に対してカバー５の裏側に配備されている。この底板５４は、ベアリング３２（図１を参照）とロータ３０のベアリングジャーナル６０を収容するのに適合した円形の窪み５８を有する。更に、この窪んだ部分５８内には、中心シャフト４０を空洞１８内に延ばすための開口部５２が設けられている。
【００５１】
図３から理解できる通り、壁３６を備えたロータ３０は、この開口部５２を囲んでいる、従って、包囲しており、その際、周囲環境に対する空洞１８の密閉形態が強化されている。
【００５２】
ロータ３０は、窪み５８と係合するのに適合した第一のベアリングジャーナル６０の他に、端板５６に形成されたベアリング３４内に収容されるのに適合した第二のベアリングジャーナル６２を有する。従って、ロータ３０は、互いに逆側の二つのベアリング３２，３４内に収容されて、安定した配置と空洞１８の効果的な密閉形態を提供することができる。このロータ３０は、更に、開口部６４を有し、その開口部を通って、中心シャフト４０の終端延長部６６が突き出ており、カバー５に形成されたベアリング６８と係合することができる。この終端部６６には、釣合い錘３５を固定することができる。
【００５３】
図４と図５は、図３の真空ポンプ１を組立状態で図示している。そこに見える通り、中心シャフト４０は、空洞１８を通って延びており、その際、中心シャフト４０の底部６５が底板５４内の開口部５２を通って延びた後、中心シャフト４０の中央部が羽根部材２０の中空被筒２１を通過して、中心シャフト４０の終端部６６がカバー５内に突き出ており、そのカバーには、ベアリング６８が収容されている。そのため、中心シャフト４０は、空洞１８の互いに逆側の二つのベアリング５２，６８に収容されている。
【００５４】
偏心部品４２は、中心シャフト４０上のカムとして構成されている。この実施形態では、中心シャフト４０と偏心部品４２は、例えば、鋳造又はブロック材料からの切削、旋削により一体的に構成されている。このカムは、中心シャフト４０に沿って第一の軸方向位置４１Ａから第二の軸方向位置４１Ｂにまで延びている。中心シャフト４０と偏心部品４２の両方は、円形の横断面を有し、一般的には、円筒形のシャフト部分として構成されている。この偏心部品４２の直径は、中心シャフト４０の直径の約２倍である。図３〜図５を合わせると容易に分かる通り、ロータ３０の回転軸ＡＲは、中心シャフト４０の回転軸ＡＳからずらされるとともに、偏心部品４２により画定される円筒形部分の中心軸ＡＥである偏心部品４２の中心軸ＡＥは、中心シャフト４０の回転軸ＡＳからずらされている。そのため、中心シャフト４０が回転すると、偏心部品４２の中心軸ＡＥは、中心シャフト４０の回転軸ＡＳの周りを回転する。
【００５５】
例えば、鋳造又はブロック材料からの切削により、単一のワンピースの羽根部材として構成された羽根部材２０は、偏心部品４２の周りに設置された中空被筒２１を用いてのみ中心シャフト４０と連結されている。この中空被筒２１の内径は、偏心部品４２の外径とほぼ一致し、従って、羽根部材２０は、中心シャフト４０と連結された場合、偏心部品４２の周りを自由に回転することができる。更に、この羽根部材２０は、ロータ３０と連結されており、その際、羽根２６，２８は、ロータ３０に設けられたスロット４８，５０内に設置されている。ロータ３０が、ベアリングジャーナル６０，６２を用いて、窪んだ部分５８，５９内に収容されるとともに、中心シャフト４０が開口部５２，６８内に収容されているとの事実のために、ロータ３０と中心シャフト４０の両方は固定位置に保持される。従って、全ての可動部品、即ち、ロータ３０、羽根部材２０、中心シャフト４０及び偏心部品４２は、能動的に互いに連結されており、図６ａ〜図６ｄを参照して、より詳しく説明する通り、中心シャフト４０の回転時に、ロータ３０が回転させられる、或いはその逆である。
【００５６】
図６ａ〜図６ｄは、動作中の可動部品の動きを図示している。中心シャフト４０の一回転時に、如何にしてロータ３０が回転するのか、如何にして羽根部材２０が動くのかが図示されている。主要な部品は、図６ａに符号により表示されており、図６ｂ〜図６ｄでは、図面を簡略化するために、それらの符号は省略されている。しかし、図６ｂ〜図６ｄは、図６ａと同じ部品を図示しているが、ここで説明する通り、異なる回転位置で図示していると理解されたい。
【００５７】
ロータ３０、中心シャフト４０及び羽根部材２０は、これらの部品の回転位置を表す矢印の形の標識Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を付与されている。図６ａでは、三つの標識Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の全てが図６ａの底部を向いており、従って、時計と比較すると、三つの標識Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の全てが６時の位置を向いている。
【００５８】
ここで、例えば、中心シャフト４０が、その回転軸ＡＳの周り（図５も参照）を時計回りの方向に約９０°回転すると、中心シャフト４０に形成された偏心部品４２が約９０°回転するとともに、偏心部品４２の中心軸ＡＥが、従って、偏心部品４２の作用点が、６時の位置から９時の位置にまで約９０°の円形セグメント上を動く。羽根部材２０は偏心部品４２と係合しており、その際、中心中空被筒２１が偏心部品４２の周りに設置されているので、偏心部品４２の中心軸ＡＥと一致する羽根部材２０の作用点も、９時の位置に動かされる。しかし、羽根部材２０は、自由に動くことができないが、スロット５８，６０を用いてロータ３０と能動的に連結されている（図４と図５も参照）ので、羽根部材２０は、回転せずに、図６ａの向きの羽根に対して直角の方向に動くことができない。そのため、羽根部材２０とロータ３０は、図６ｂで標識Ｉ２，Ｉ３により表示されている通り、一緒に約４５°回転させられる。従って、真空ポンプ１は、第一の回転位置Ｐ１（図６ａを参照）から中間位置ＰＩ（図６ｂを参照）にまで動かされる。
【００５９】
中心シャフト４０が、更に、１８０°の位置に回転する（図６ｃを参照）と、標識Ｉ１が１２時の位置を向いて、又もや偏心部品４２の中心軸ＡＥと一致する羽根部材２０の作用点は、更に、中心シャフト４０の回転軸ＡＳの周りを回転し、従って、羽根部材２０とロータ３０の両方は、約９０°回転し、その結果、標識Ｉ２，Ｉ３が９時の位置を向くこととなる。ここで、真空ポンプ１は第二の回転位置Ｐ２となる。
【００６０】
図６ａと図６ｃを比較すると分かる通り、中心シャフト４０に対して相対的な偏心部品４２の半径方向の最外点は、羽根部材２０の縦方向面上の第一の回転位置Ｐ１と羽根部材２０の縦方向面から遠い第二の回転位置Ｐ２とに位置している。この第一の回転位置Ｐ１では、羽根部材２０の一方の先端だけがロータ３０から突き出ており、この第二の回転位置Ｐ２では、両方の先端が、ロータ３０からほぼ同じ距離だけ突き出ている。
【００６１】
更に、力の印加点における駆動力Ｆの方向は、第一の回転位置Ｐ１では、羽根部材２０の面に対してほぼ直角であり、第二の回転位置Ｐ２では、羽根部材２０の面に対してほぼ平行である。
【００６２】
最後に、中心シャフト４０が３６０°の一回転だけ回転した場合（図６ｄを参照）、羽根部材２０とロータ３０は、図６ｄで標識Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３により表示されている通り、約１８０°の半回転だけ回転する。ここで、真空ポンプは、第三の位置Ｐ３となり、又もや羽根部材２０の一方の先端だけがロータ３０から突き出る。従って、本発明の真空ポンプ１は、中心シャフト４０と羽根部材２０の回転間の伝達形態を組み入れている。この羽根部材２０は、常に中心シャフト４０の回転角の半分だけ、従って、半分の速度で回転する。これは、偏心部品４２、並びに偏心部品４２と中心シャフト４０及びロータ３０の間のずれ、従って、羽根部材２０と中心シャフト４０及びロータ３０の間のずれによるものである。回転時に、羽根部材２０は、中心シャフト４０に対して相対的に回転し、羽根部材２０の中心中空被筒２１は、偏心部品４２の外面をスライドする。そのため、一種の摩擦軸受が偏心部品４２と羽根部材２０の中心中空被筒２１の間に配備されている。
【００６３】
ここで、図７〜図９を参照して、真空ポンプ１の幾何学的特性を詳しく説明する。図７に図示された真空ポンプ１の拡大図を参照されたい。図７の底面の拡大図では、筐体４が省略され、ロータ３０を見た図面では、偏心部品４２と羽根部材２０を有する中心シャフト４０が、底面から、そのため、図１に図示された駆動モータ２から見た形で図示されている。この実施形態では、ロータ３０は、下方のベアリングジャーナル６０ａ，６０ｂを有し、このベアリングジャーナルは、ロータ３０の下方端部から突き出た、一般的には、円形のセグメントの形の二つのリムとして構成されている。この羽根部材２０は、中心シャフト４０上に形成された偏心部品４２の周りに羽根部材２０を設置するために用いられる中心中空被筒２１と、この中心中空被筒２１から突き出た二つの羽根２６，２８とを有する。二つの羽根２６，２８は、密閉手段２２，２４を配備されており、ロータを貫通する、ロータ内のスロット４８，５０を用いてロータ３０と連結されている。図７では、筐体４と内周壁１９は図示されていない。図７からは、空洞１８だけを理解できる。符号７０により、密閉手段２２，２４を介して回転中の羽根部材２０により作り出される軌道の軌跡が図示されている。この軌跡７０はコンコイド形状である。一般的に、図７に図示された真空ポンプ１は、図４、図２及び図６ａに図示されたのと同様の６時の位置に有る。
【００６４】
図８には、同じ真空ポンプ１が図示されているが、羽根部材２０とロータ３０は、反時計周りの方向に角度Ｇだけ僅かに回転している。更に、図８では、見易くするために、図７に表示された幾つかの符号が省略されている。しかし、ロータ３０の回転軸ＡＲ、中心シャフト４０の回転軸ＡＳ及び同時に羽根部材２０の作用点である偏心部品４２の中心軸ＡＥの三つの軸が表示されている。更に、ロータ３０の回転軸ＡＲと中心シャフト４０の回転軸ＡＳの間の偏心オフセットｅ１及び中心シャフト４０の回転軸ＡＳと偏心部品４２の中心軸ＡＥの間の偏心オフセットｅ２が表示されている。更に、図７に図示された６時の位置と図８に図示された偏心部品４２及びロータ３０の回転位置の間の測度である角度Ｇと、中心シャフト４０の前記の回転位置である角度Ｔとが表示されている。一つの羽根の理論的な長さが、従って、羽根部材２０の作用点（即ち、偏心部品４２の中心軸ＡＥ）と密閉手段２４の先端Ｐ（図７を参照）の間の長さが符号Ｌにより表示されている。
【００６５】
図９は、図８に示された幾何学的関係をグラフで図示している。角度Ｇ及びＴと偏心オフセットｅ１，ｅ２が図８に図示された回転位置に基づき示されている。別の幾何学的特性が角度Ｇ及びＴを参照して示されている。
【００６６】
図８と図９から導き出すことが可能な数学的関係は次の通りである。
ｔａｎＧ  ＝  ｅ・ｓｉｎＴ／（ｅ＋ｅ・ｃｏｓＴ）          式１
ｔａｎＧ  ＝  ｓｉｎＴ／（１＋ｃｏｓＴ）                  式２
ｓｉｎＧ／ｃｏｓＧ  ＝  ｓｉｎＴ／（１＋ｃｏｓＴ）        式３
ｓｉｎＧ・（１＋ｃｏｓＴ）  ＝  ｓｉｎＴ・ｃｏｓＧ        式４
ｓｉｎＧ＋ｓｉｎＧ・ｃｏｓＴ  ＝  ｓｉｎＴ・ｃｏｓＧ      式５
ｓｉｎＧ  ＝  ｓｉｎＴ・ｃｏｓＧ−ｓｉｎＧ・ｃｏｓＴ      式６
【００６７】
以下は、三角法の恒等式である。
ｓｉｎ（ｕ−ｖ）＝ｓｉｎｕ・ｃｏｓｖ−ｃｏｓｕ・ｓｉｎｖ  式７
【００６８】
ｕ＝Ｔ及びＧ＝Ｖに対して、恒等式は、次の通りとなる。
ｓｉｎ（Ｔ−Ｇ）＝ｓｉｎＴ・ｃｏｓＧ−ｃｏｓＴ・ｓｉｎＧ  式８
【００６９】
式６と式８から、次の通りとなる。
ｓｉｎＧ  ＝  ｓｉｎ（Ｔ−Ｇ）                            式９
【００７０】
関数ｓｉｎは、２π毎に反復する周期を有する。第一の解は、以下の場合に得られる。
Ｇ  ＝  Ｔ−Ｇ                                          式１０
２Ｇ  ＝  Ｔ                                              式１１
Ｇ  ＝  Ｔ／２                                          式１２
これは、ロータの角度Ｇが常に偏心角度の半分であることを意味するので重要である。
【００７１】
更に、図１０と図１１を参照して、より詳しくロータ３０を説明する。このロータ３０は、羽根部材２０を案内するための互いに逆側の二つのスロット４８，５０を備えたほぼ円筒形の壁３６を有する（図４と図７も参照）。図１０によると、ロータ３０は、これら二つのスロット４８，５０の面に対して直角の面に沿って切断されており、その結果、図１０では、スロット４８が見える。ロータ３０は、空洞１８内に設置されており、一点で、図１０では、最も上の点で、空洞１８の内周壁１９と接触している。このロータ３０は、更に、ほぼリングセグメントとして構成され、ロータ３０の壁３６の底部から軸方向に突き出る二つのリム６０ａ，６０ｂとして構成された第一のベアリングジャーナル６０を有する。このベアリングジャーナル６０は、筐体４と一体的に構成された、空洞１８の底板５４内の窪んだ部分５８と係合するのに適合している。この窪んだ部分５８内には、ベアリングジャーナル６０ａ，６０ｂと係合するように、ベアリング３２が配置されている。このベアリング３２は、ロータ壁３６とベアリングジャーナル６０ａ，６０ｂの間で画定されるエッジ７２ａ，７２ｂに適合するように横断面が長方形のＰＥＥＫ製リングとして構成されている。
【００７２】
この第二のベアリングジャーナル６２は、一般的に、第一のベアリングジャーナル６０ａ，６０ｂの互いに逆側のロータ壁３６から突き出たリング形状の板として構成されている。この第二のベアリングジャーナル６２は、端板５６を規定するカバー５内に形成された窪んだ部分５９と係合するのに適合している。このカバー５と筐体４の間には、筐体４に対してカバー５を密閉するためのＯリング７４が、筐体４内に形成された溝７６内に配置されている。この第二のベアリングジャーナル６２は、横断面がほぼ長方形のＰＥＥＫ製リングとして構成されたベアリング３４と係合している。第二のベアリングジャーナル６２が貫通穴６４を有するリング形状の板として構成されるとの事実のために、このベアリングジャーナル６２は、恒常的にベアリング３４と接触し、このベアリングも、隙間、溝等の無い形で連続しており、従って、筐体４とカバー５に対してロータ３０を密閉する役割を同時に果たしている。
【００７３】
ここで、図１２〜図１７は、羽根部材２０用の密閉手段の異なる実施形態を図示している。図１２では、中心中空被筒２１と、この中心中空被筒２１の互いに逆側から突き出た二つの羽根２６，２８とを備えた羽根部材２０が図示されている。二つの密閉手段２２，２４は、それぞれ羽根２６，２８から取り外された分解図で図示されている。これらの羽根２６，２８は、羽根２６，２８の三つの側面２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２８ａ，２８ｂ，２８ｃに沿って延びる溝７８，８０を有する。これらの密閉手段２２，２４は、一般的にＵ字形状であり、溝７８，８０に設置されて、羽根２６，２８と係合するのに適合している。これらの最も外側２６ｂ，２８ｂは、空洞１８の内周壁１９と密着した関係で動く羽根の先端を構成する。
【００７４】
図１３は、横断面に沿った羽根の先端と密閉手段２２の断面図を図示している。この実施形態による密閉手段２２は、本体８２とこの本体８２から延びるリップ部８４とを備えた圧力変形シールとして構成されている。この本体は、溝７８内に設置されるのに適合しており、羽根２６，２８の面と揃うように、ほぼ溝７８全体を塞いでいる。このリップ部８４は柔軟であり、本体８２から先ずは中心中空被筒２１から離れるように半径方向に延びた後、片側に、即ち、羽根部材２０の動く方向に曲げられている。そのため、このリップ部８４は、リップ部８４と本体８２の間の空洞８６を画定し、羽根部材２０の回転中に流体を空洞１８内に導入することが可能であり、従って、例えば、図１３の左側の圧力が図１３の右側よりも高い場合に、リップ部８４が空洞１８の内周壁１９に押し付けられ、そのため、密閉効果を向上させる。
【００７５】
図１４は、圧力変形シールの代替構成を図示している。同じ部分及び同様の部分は、図１３と同じ符号で表示されており、その限りにおいて、図１３の記述を参照する。図１３の圧力変形シールに対して、図１４の圧力変形シール２２は、リップ部８４と同じ厚さの本体８２を有する。この本体８２は、この実施形態（図１４）では、スロットとして構成された溝７８内に設置されている。図１４による密閉手段２２は、製造がより簡単になるとの利点を有するが、スロット７８内に密閉手段２２を設置する方が、図１３に図示された、幅のより広い溝７８内に設置するよりも難しい。
【００７６】
図１２、図１３及び図１４による密閉手段２２がそれぞれ一つの単一部品として構成される一方、図１５〜図１７による密閉手段２２，２４は別個の部品として構成されている。図１５は、又もや一つの中心中空被筒２１と二つの羽根２６，２８を備えた羽根部材２０を図示している。又もや同じ部分及び同様の部分は、同じ符号で表示されており、その限りにおいて、図１２〜図１４及びこれらの図と関連する上記の記述を参照する。
【００７７】
各羽根２６，２８は、又もや三つの側面２６ａ，２６ｂ，２６ｃ及び２８ａ，２８ｂ，２８ｃに沿って延びる溝７８，８０を有する。これらの密閉手段２２，２４は、それぞれ溝７８，８０と係合するのに適合した三つの部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃから構成されている。上記の密閉構成（図１２〜図１４を参照）と異なり、図１５と図１６は圧力作動式シールを図示している。そのため、溝７８が圧力通路８８に繋がるとともに、溝８０が圧力通路９０に繋がっている。これは、密閉手段２２の各セグメント、即ち、セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃ及びセグメント２４ａ，２４ｂ，２４ｃと溝７８，８０の底との間に、図１５及び図１６で圧力通路８８により図示されている通り、羽根２６，２８の側面と繋がった空洞が構成されていることを意味する。従って、例えば、図１６の右側の圧力が図１６の左側よりも高い場合、流体が、圧力通路８８に導入されて、セグメント２２ｂを溝７８から羽根２６の半径方向に押し出して、空洞１８の内周壁１９と係合させ、従って、空洞壁１９、底及び端板５４，５６に対する羽根２６，２８の密閉形態を強化することとなる。そのため、各セグメントが、それぞれの空洞の壁１９，５４，５６と係合するために互いに独立して動くことができるように、そのような実施形態による密閉手段２２，２４を三つのセグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃから構成するのが有利である。
【００７８】
図１７では、別の代替形態として、固定シールが図示されている。この図１７によるシール２２は、羽根の先端２６ｂの溝７８内に配置された先端セグメント２２ｂを有する。このセグメント２２ｂは、接着剤を用いて、或いは締りばめによって、この溝内に固定することができる。
【００７９】
最後に、図１８〜図２０は、真空ポンプ１の別の一般的な実施形態を図示しており、この実施形態では、真空ポンプは、電気駆動モータ２と接続されていない。図１８、図１９及び図２０の真空ポンプ１は、例えば、図１に図示された真空ポンプ１と同様の筐体４を有する。更に、この真空ポンプ１は、ネジ９２を用いて筐体４に固定された、筐体４内の空洞１８を閉鎖するカバー５を有する。この空洞１８内には、ロータ３０、羽根部材２０及び中心シャフト４０が配備されており、中心シャフト４０は、図１〜図９を参照して、より詳しく記述されている通りの偏心部品４２を有する。
【００８０】
第一の実施形態と異なり、この中心シャフト４０は、筐体４から突き出た底端シャフト６５を有する。この底端シャフト６５には、ベルトドライブから中心シャフト４０に駆動力を伝達するためのプーリー９４が固定されている。そのため、この実施形態による中心シャフト４０は、駆動シャフトとして動作する。空洞１８の逆側のカラー形状である、筐体４の終端部９６では、更に、シャフト終端部６５が、半径方向のシャフトシール９８を用いて密閉されている。この半径方向のシャフトシール９８は、カラー９６内の内溝９７と係合する内側スナップリング９９を用いて位置を保持されている。カラー９６と空洞１８の間に配置された筐体４の部分は、中心シャフト４０用の摩擦軸受１００を構成している。同じ手法により、シャフトの上部６６（図５も参照）は、カバー５における各摩擦軸受１０２内に収容されている。そのため、中心シャフト４０は、偏心部品４２の互いに逆側の二つのベアリング１００，１０２内に収容されている。
【００８１】
図２０は、図１８と１９による真空ポンプ１の組立図を図示している。図３の上記の記述も参照されたい。図２０では、同じ部分及び同様の部分は、同じ符号で表示されており、その限りにおいて、図３の上記の記述も参照する。
【符号の説明】
【００８２】
１    真空ポンプ
２    駆動モータ
４    真空ポンプの筐体
５    カバー
６    モータの筐体
８    ロータ
１０    駆動シャフト
１２    接続部
１４    フレーム
１５    電気接続部
１８    空洞
１９    内周壁
２０    羽根部材
２１    中心中空被筒
２２    （第一の羽根の）密閉手段
２２ａ，ｂ，ｃ    （第一の羽根の）密閉セグメント
２４    （第二の羽根の）密閉手段
２４ａ，ｂ，ｃ    （第二の羽根の）密閉セグメント
２６    第一の羽根
２６ａ，ｂ，ｃ    第一の羽根の上側及び下側と第一の羽根の先端
２８    第二の羽根
２８ａ，ｂ，ｃ    第二の羽根の上側及び下側と第二の羽根の先端
３０    ロータ
３２    ベアリング
３４    ベアリング
３５    釣合い錘
３６    ロータ壁
３８    ロータの内側空間
４０    中心シャフト
４１Ａ  中心シャフト上の第一の軸方向位置
４１Ｂ  中心シャフト上の第二の軸方向位置
４２    偏心部品
４３    偏心部品の半径方向の最外点
４４    第一の動作室（吸入側）
４６    第二の動作室（圧力側）
４８    ロータ内のスロット
５０    スロット付ロータ
５２    開口部
５４    底板
５６    端板
５８    （筐体側の）窪んだ部分
５９    （カバー側の）窪んだ部分
６０    第一のベアリングジャーナル
６０ａ，ｂ    リム構成のベアリングジャーナル
６２    第二のベアリングジャーナル
６５    シャフトの底部
６６    シャフトの終端部
６８    ベアリング
７０    軌道の軌跡
７２ａ，ｂ    エッジ
７４    Ｏリング
７６    Ｏリング用筐体内の溝
７８    第一の羽根のエッジにおける第一の溝
８０    第二の羽根のエッジにおける第二の溝
８２    本体
８４    リップ部
８６    空洞
８８    第一の羽根内の第一の圧力通路
９０    第二の羽根内の第二の圧力通路
９２    ネジ
９４    プーリー
９６    終端部
９７    内側の溝
９８    半径方向のシャフト密閉部
９９    スナップリング
１００    摩擦軸受
１０２    摩擦軸受
Ｄ    羽根の先端と空洞の内壁の間の距離
ｅ１    ＡＳとＡＲの間の偏心オフセット
ｅ２    ＡＳとＡＥの間の偏心オフセット
Ｆ    力
Ｇ    角度
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３    標識
Ｌ    理論的な長さ
Ｐ    先端
Ｔ    角度
Ｐ１    第一の位置
ＰＩ    中間位置
Ｐ２    第二の位置
Ｐ３    第三の位置
【図１】
0006674448.tif 000002
【図２】
0006674448.tif 000003
【図３】
0006674448.tif 000004
【図４】
0006674448.tif 000005
【図５】
0006674448.tif 000006
【図６ａ】
0006674448.tif 000007
【図６ｂ】
0006674448.tif 000008
【図６ｃ】
0006674448.tif 000009
【図６ｄ】
0006674448.tif 000010
【図７】
0006674448.tif 000011
【図８】
0006674448.tif 000012
【図９】
0006674448.tif 000013
【図１０】
0006674448.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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