(57)【要約】【課題】  液圧ポンプ、特に歯車ポンプの圧力上昇条件を、過大な圧力脈動を生じず、低ノイズで実質的にキャビテーションを生じない運転を可能にするように構成することである。【解決手段】  吐出空間および吸入空間を備え、作動媒体を前記吸入空間から吐出空間へと圧送するように駆動される少なくとも1つのディスプレーサが前記吐出空間と前記吸入空間との間に挿入された、液圧ポンプ、特に歯車ポンプであって、前記吸入空間に対して実質的に密閉して遮断された前記吐出空間から前記吸入空間へと、好ましくは圧力上昇領域で、作動媒体を導く、所定の流れ断面積を有する逆流連絡部が設けられていることを特徴とする液圧ポンプを提供する。【選択図】  図１ａ
2005054787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出空間(1)および
吸入空間(2)を備え、
作動媒体を前記吸入空間(2)から前記吐出空間(1)へと圧送するよう駆動される少なくとも1つのディスプレーサ(3)が前記吐出空間(1)と前記吸入空間(2)との間に挿入された、液圧ポンプ、特に歯車ポンプであって、
前記吸入空間(2)に対して実質的に密閉して遮断された前記吐出空間(1)から前記吸入空間(2)へと、好ましくは圧力上昇領域で、作動媒体を導く、所定の流れ断面積を有する逆流連絡部(4)が設けられていることを特徴とする液圧ポンプ。
【請求項２】
小歯車(10)およびリング歯車(11)を備える内接歯車ポンプとして実施され、
前記小歯車(10)が、前記リング歯車(11)内に偏心して配置され、前記リング歯車(11)と噛合していることを特徴とする請求項1に記載の液圧ポンプ。
【請求項３】
前記小歯車(10)と前記リング歯車(11)との間にある三日月形の空間に装填部材(14)が設けられ、前記逆流連絡部(4)が前記装填部材(14)に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の液圧ポンプ。
【請求項４】
前記逆流連絡部(4)が、1つまたは複数の流路(15)の形態で、前記装填部材(14)の表面に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の液圧ポンプ。
【請求項５】
前記装填部材(14)が、小歯車(10)の歯先に密閉するように接する第1の表面(14.1)、およびリング歯車(11)の歯先に密閉するように接する第2の表面(14.2)を備え、前記1つまたは複数の流路(15)が、第1の表面(14.1)および/または第2の表面(14.2)に、周方向の切込み形状で設けられていることを特徴とする請求項4に記載の液圧ポンプ。
【請求項６】
前記装填部材(14)が、2つの部分の装填部片を備え、該2つの部片が径方向に互いに隣接して配置されており、柔軟にまたは圧力作用を受けて前記三日月形空間内で互いに径方向に移動可能であることを特徴とする請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の液圧ポンプ。
【請求項７】
前記リング歯車(11)が筐体(16)に取り囲まれ、前記逆流連絡部(4)が前記筐体(16)内に設けられていることを特徴とする請求項2ないし請求項6のいずれか1項に記載の液圧ポンプ。
【請求項８】
前記周方向の切込み形状の逆流連絡部(4)が、前記筐体(16)の1つまたは複数の表面に設けられており、該表面が、前記リング歯車(11)の外周上に密閉するように接することを特徴とする請求項7に記載の液圧ポンプ。
【請求項９】
互いに噛合している少なくとも2つの小歯車(20,21)を備える外接歯車ポンプとして実施され、
前記小歯車(20,21)が1つの筐体(22)によって取り囲まれ、
前記小歯車(20,21)と前記筐体(22)との間に、前記吐出空間(1)および吸入空間(2)が形成され、
前記逆流連絡部(4)が前記筐体(22)内に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液圧ポンプ。
【請求項１０】
第1の小歯車(20)の歯先が前記筐体(22)上に密閉するように接して、第1の密閉面(23)が形成され、
第2の小歯車(21)の歯先が前記筐体(22)上に密閉するように接して、第2の密閉面(24)が形成され、
該2つの密閉面(23,24)の領域で、前記筐体の表面に、1つまたは複数の流路(25)の形態の逆流連絡部(4)が形成されていることを特徴とする請求項9に記載の液圧ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項1のプリアンブルに記載の液圧ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロリックポンプとも呼ばれるそのような液圧ポンプは、作動油を第1の圧力レベルから第2の圧力レベルへと圧送するために特に産業用液圧系で使用される。こうしたポンプでは、しばしば、オイルをオイルタンクから一般に閉じた循環経路で給送して、作動流程を通過したオイルを再びオイルタンクへと導く。その際、一般にオイルタンクは、ポンプが1分間に圧送するオイルの体積の3〜5倍に相当する体積のオイルを収容することができる大きさに設計される。
【０００３】
それにより、次のようなことが生じる。すなわち、タンク内に導かれる前のオイルが、しばしば混入した空気を伴って給送される、または、オイルをタンク内に導く際にオイルに空気が混入する。タンクの大きさを相応にすることで、供給されるオイルは、再びタンクから給送される前に十分な時間タンク内に滞留する。オイルに混入した空気は、この滞留時間の間に表面に上昇する。したがって、タンク設計を相応の大きさにした場合、液圧ポンプが常に空気混入のないオイルを吸入するようにすることができる。
【０００４】
移動設備の分野では、別の状況がある。この場合、コストおよび重量の観点からオイルタンクは大幅に小型に設計され、それに応じてタンク内でのオイルの滞留時間はより短くなる。その結果、液圧ポンプは、気泡のあるオイル、つまり空気が混入したオイルを吸入する。
【０００５】
この不利な状況により、液圧ポンプの圧力上昇領域で、オイルが占めることのできる空間が、完全にはオイルで満たされないことになる。特に歯車ポンプでは、切替制御段階において、歯車室を所望の系圧力にすることができない。充填不十分な体積、歯車ポンプの場合の部分的にしか充填されていない歯車室は、吐出領域に入る際に急激に充填される。局所的に衝撃波が発生し、それによって大きな脈動が生じる。これが過大なノイズの発生につながり、キャビテーションによる構成部品の損傷につながる。特に液圧ポンプの圧力上昇領域では、繰り返されるキャビテーションの痕跡が固着する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、従来技術に比べて改良され、上記の問題を十分に解決した液圧ポンプを提供することである。具体的には、液圧ポンプ、特に歯車ポンプの圧力上昇条件を、過剰な圧力脈動を生じず、低ノイズで実質的にキャビテーションを生じない運転を可能にするように構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の課題は、請求項1に記載の特徴を備える液圧ポンプによって解決される。従属請求項には、本発明の有利な発展形態が記載されている。
【０００８】
本発明者らは、液圧ポンプにおいて、ほとんど空気を含まない作動媒体だけを吐出領域に導入するように構造上の措置をとる、興味深く、しかも並外れた可能性を見出した。作動媒体は吐出空間での圧力上昇に逆らうので、吐出空間を吸入空間に対して可能な限り有効に密閉し、吐出空間から吸入空間への作動媒体の逆流を回避するために、吸入側から吐出側への遊隙の割合を、周知のように従来設計では狭くとる。相互に相対的に移動する部分間のわずかな遊隙ないしは間隙量は、体積上の効率を高めるために不可欠であると見なされている。
【０００９】
これに対して、本発明によれば、吐出空間から吸入空間への作動媒体の体積流量を効果的に調整するように企図される。本発明によれば、これは、作動媒体を導く所定の流れ断面積を有する逆流連絡部を吐出空間から吸入空間へと設けることによって実現される。それと同時に、この逆流連絡部を除いて、吐出空間を吸入空間に対して実質的に耐圧性に遮断する、つまり、作動媒体を導く逆流連絡部の他には吐出空間から吸入空間への作動媒体の流れをなくし、それによって高い効率を得る。
【００１０】
効果的な体積流量の逆流により、例えば歯車ポンプの場合に、部分的に充填された歯車室が吐出空間に入るまでに完全に作動媒体、特にオイルで満たされ、有利なことには所望の系圧力に達するようにする。それによって、空気が充填された体積の急激な充填による圧力脈動を効果的に回避することができる。
【００１１】
吐出空間から吸入空間への所望の逆流体積流量は、逆流連絡部の連絡断面積の大きさを適切に選択することによって調整することができる。具体的には、液圧ポンプの吐出側から吸入側への連絡断面積は、吸入空間に吸入された作動媒体の空気含有量に応じて調整される。
【００１２】
次に、本発明を、様々な歯車ポンプに則して例として説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図1は、いわゆる装填部材を有する内接歯車ポンプを示す。この内接歯車ポンプは、外側に歯切りした小歯車10および内側に歯切りしたリング歯車11を備え、これらの歯車は互いに噛合している。この場合、一点鎖線で示した中心軸からわかるように、小歯車10はリング歯車11内に偏心して軸支される。この偏心軸支により、小歯車10およびリング歯車11は、互いの間に三日月形の空間を形成する。この三日月形の空間内に装填部材14が挿入され、その前面側つまり凹側で歯に接して支持される。装填部材の凹側の反対側にある凸側は、固定空間の断面に適合させられ、わずかな遊隙を伴ってその中に挿入される。
【００１４】
小歯車10を駆動すると、小歯車はその長手軸の周りに回転し、リング歯車11を駆動する。リング歯車11は、筐体16に取り囲まれ、その中で回転可能に支承される。
【００１５】
装填部材14は、小歯車10またはリング歯車11の周方向に、反りを付けた平滑な2つの表面を備え、つまり、小歯車10側に第1の表面14.1を、リング歯車11側に第2の表面14.2を備える。第1の表面14.1は小歯車10の歯先に密閉するように近接し、第2の表面14.2はリング歯車11の歯先に密閉するように近接している。それにより、小歯車10と第1の表面14.1との間に第1の密閉面が形成され、第2の表面14.2とリング歯車11との間に第2の密閉面が形成される。これらの密閉面は、小歯車10とリング歯車11との噛合、および、リング歯車11と筐体16との間の図示の密閉面と共に、吐出空間1を吸入空間2に対して密閉する。
【００１６】
装填部材14と小歯車10との間または装填部材14とリング歯車11との間の2つの密閉面を圧力に適合させて最適に密閉作用させるために、装填部材14を2つの部分から構成する。この2つの部分には、円弧部支持部14.4および密閉円弧部14.3が含まれる。両部片、つまり円弧部支持部14.4および密閉円弧部14.3は、径方向に互いに近接させて配置する。両部片の間に、吐出室1と圧力伝達可能に連絡する間隙を設ける。この圧力間隙内の圧力に応じて、2つの部片は、表面14.1および14.2の遊隙を圧力の割合に応じて最適化するように互いに所定の径方向位置をとる。
【００１７】
表面14.1および14.2には、吐出空間1と吸入空間2との間に本発明による逆流連絡部4を形成する流路15を設ける。具体的には図1bからわかるように、表面14.1および14.2にそれぞれ切込み形状の2つの平行な流路15を設ける。
【００１８】
図2は装填部材なしの内接歯車ポンプを示す。対応する構成部品には図1と同じ参照符号を付した。
【００１９】
この有利な実施形態によれば、逆流連絡部4は、リング歯車11とそれを取り囲む筐体16との間の密閉面に設けられる。図示の実施形態では、筐体16は、吐出空間1と吸入空間2との間にある、リング歯車11に対して密閉する表面の領域に、切込み形状の流路を備える。図2bから詳細にわかるように、3本の平行な流路が筐体の内側表面に設けられている。筐体16に設けられた逆流連絡部4を介して、作動媒体が吐出空間1から吸入空間2の方向に流れる。リング歯車11の径方向の孔を介して、歯車室内の残りの空間は実質的に完全に作動媒体、特にオイルで満たされる。
【００２０】
図3は、外接歯車ポンプとして実施した歯車ポンプを示す。共通の筐体22に取り囲まれた互いに噛合する2つの小歯車20および21が見える。小歯車20は筐体22と共に第1の密閉面23を形成する。この領域において、小歯車20の歯先は、筐体22の内側表面に対して所定の最小間隔を有する。
【００２１】
小歯車21は筐体22と共に第2の密閉面24を形成する。この領域において、小歯車21の歯先は、筐体22の内側表面に対して所定の最小間隔を有する。
【００２２】
さらに、それぞれ小歯車20,21と筐体22との間に形成された吐出空間1および吸入空間2は、小歯車20と小歯車21との噛合によって密閉され分割されている。
【００２３】
2つの歯車20,21の回転方向は矢印で示した。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、第1の密閉面23にも第2の密閉面24にも、筐体22の表面に逆流連絡部4を形成する流路が設けられる。言うまでもなく、2つの密閉面の一方にだけ、対応する複数の流路または1つの流路を設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】本発明の逆流連絡部を備えた分割式装填部材を有する内接歯車ポンプを示す図である。
【図１ｂ】図１ａの内接歯車ポンプの逆流連絡部を形成する流路を示す図である。
【図２ａ】本発明の逆流連絡部を備えた装填部材なしの内接歯車ポンプを示す図である。
【図２ｂ】図２ａの内接歯車ポンプの逆流連絡部を形成する流路を示す図である。
【図３】本発明の逆流連絡部を備えた外接歯車ポンプを示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
1  吐出空間
2  吸入空間
3  ディスプレーサ
4  逆流連絡部
10  小歯車
11  リング歯車
14  装填部材
14.1  第1の表面
14.2  第2の表面
14.3  密閉円弧部
14.4  円弧部支持部
15  流路
16  筐体
20  小歯車
21  小歯車
22  筐体
23  密閉面
24  密閉面
【図１ａ】
2005054787.tif 000003
【図１ｂ】
2005054787.tif 000004
【図２ａ】
2005054787.tif 000005
【図２ｂ】
2005054787.tif 000006
【図３】
2005054787.tif 000007