(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の周りを回転可能の出力軸と、前記出力軸の第１端に設けられるものであって本質的に前記中心軸に対して垂直に延長する分力を有する力を前記出力軸に伝達する駆動輪と、前記出力軸の前記第１端に対置する第２端に設けられるものであって前記出力軸と連結されて回転可能の第１ポンプ要素と固定された第２ポンプ要素とを有し、前記第２ポンプ要素が第１ポンプ要素と連動するポンプユニットと、前記出力軸の前記第１端と前記第２端との間に配設された軸受装置とを有するパワーステアリングポンプ等の油圧機械であって、
該油圧機械が運転状態にある時に該出力軸（２７）が中心軸（１３）によって示された理想の位置をとるように、
該軸受装置（３３）および該出力軸（２７）は、該出力軸が無負荷状態の時、該中心軸（１３）によって引かれたラインに対し離れて配設され、該軸受装置（３３）は、該中心軸（１３）に対する分力の方向に配置されることを特徴とする油圧機械。
【請求項２】
軸受装置（３３）が約０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍまで、好ましくは約０．１ｍｍ、中心軸（１３）に対して移動していることを特徴とする請求項１に記載の油圧機械。
【請求項３】
中心軸の周りを回転可能の出力軸と、前記出力軸の第１端に設けられるものであって本質的に前記中心軸に対して垂直に延長する分力を有する力を前記出力軸に伝達する駆動輪と、前記出力軸の前記第１端に対置する第２端に設けられるものであって前記出力軸と連結されて回転可能の第１ポンプ要素と、該第１ポンプ要素と共に働く固定された第２ポンプ要素とを有するポンプユニットと、前記出力軸の前記第１端と前記第２端との間に配設された軸受装置とを有するパワーステアリングポンプ等の油圧機械において、
該油圧機械が運転状態にある時に、該出力軸（２７）が
該第２のポンプ要素（ディスタンスリング（１７））と両方の側板（２３，２５）に対して第１のポンプ要素が理想の位置となる位置をとるように、
両方の側板（２３、２５）を備えた第２ポンプ要素（ディスタンスリング（１７））は、該出力軸が無負荷状態の時、中心軸（１３）によって引かれたラインに対し離れて配設され、前記第２ポンプ要素（ディスタンスリング（１７））と前記両方の側板（２３、２５）は、該中心軸（１３）に対し前記分力の方向と反対の方向に配置されることを特徴とする油圧機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧機械に係り、、特に、パワーステアリングポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワーステアリングポンプ方式の油圧機械は、知られており、該油圧機械は、出力軸を有し、前記出力軸の一端にベルトプーリとも呼ばれる駆動輪が配設され、前記駆動輪を介し適切なベルトを使用してトルクが前記出力軸に伝達される。前記トルクは、ポンプユニットを駆動するために利用され、前記ポンプユニットは出力軸の他端に設けられ、かつ、前記出力軸によって駆動される第１の回転可能の（ポンプ）要素と、固定された第２の（ポンプ）要素とを有する。前記第２（ポンプ）要素は第１（ポンプ）要素と連動する。出力軸の両端の間には軸受装置が設けられる。
【０００３】
駆動輪の上にベルトがかけられ、前記ベルトの張力は、出力軸の中心軸に対して垂直に向かう分力を有し、かつ、前記分力が前記出力軸を捩り、かつ、該出力軸の出力位置から変位させる。上記方式の油圧機械もしくはパワーステアリングポンプにおいてはベルト張力が作用するため、この結果、駆動輪に連結された軸端とともに出力軸に顕著な偏差が現れる。対置している第１の回転可能な（ポンプ）要素に連結された軸端は、軸端間に設けられた軸受装置のために反対方向にそれる。これにより、第１の回転可能の（ポンプ）要素も固定された第２（ポンプ）要素内で変位し、これが脈動の増大とともに後まで持続する騒音、さらに摩耗の増加をもたらしている。前記騒音は、脈動と（ポンプ）要素の駆動中の直接接触とに基づく可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ドイツ特許第３４３９３１１号公開公報に記載のポンプが知られており、前記ポンプにおいては、回転可能のポンプ要素と固定されたポンプ要素との間でベルトの緊張により引き起こされた中心の移動は、ディスタンスリングとも呼ばれる固定されたポンプ要素が移動することにより調整されるものである。これにより回転可能のポンプ要素の移動は、たしかにディスタンスリングに対して相殺することができる。しかしロータとも呼ばれる回転可能のポンプ要素は、圧力板に対してずれた位置を占めてしまう。これにより圧力板もしくはカバーに備えられた楕円形制御ダクトもしくは楕円形圧力ダクトが、ロータに使用された羽根から遅延してもしくは早期に重なり合うので、ポンプの運転中に騒音が生ずる。いわゆるポンプのタイミングはこれにより妨げられる。さらにディスタンスリングの移動により該ディスタンスリング内で延長する油圧接続部も移動するため、この結果、前記油圧接続部は、もはや楕円形制御ダクトもしくは楕円形圧力ダクトと一直線に並べられない欠点がある。その際ポンプの運転中の著しい騒音に対して責任を負うべきエッジが発生する。
【０００５】
本発明の課題は、前述の欠点をもたない冒頭で述べた方式の油圧機械を構築することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載する特徴を示す油圧機械を提案する。前記油圧機械は、軸受装置を移動しながらベルト張力により生ずる出力軸の移動が相殺されることを特徴とする。その際、前記軸受装置は分力の方向に移され、前記分力は、出力軸の中心軸上で本質的に垂直になり、かつ、駆動輪を介して前記出力軸に伝達される。軸受装置の移動は、油圧機械の無負荷状態で与えられる。ここで油圧機械が運転準備完了状態でベルト張力から生ずる力で衝撃を与えられると、前記出力軸が移動し、しかもここで前記出力軸の中心軸がポンプに対して最適に所望された該出力軸の位置に延長するような衝撃が与えられる。これにより、第２軸端に連結されている第１ポンプ要素の中心は、固定された第２ポンプ要素内の正確な所望の位置におかれるため、この結果、脈動および／またはそれとともに騒音ならびに摩耗は最小限に低減される。第１ポンプ要素は、第２ポンプ要素に対して本質的に正確に調節されるので、前記第１ポンプ要素は、楕円形制御弁もしくは楕円形圧力弁を有する圧力板に対しても同様に所望の位置におかれるため、この結果、ポンプのタイミングは最適に設定される。即ち圧力板またはカバーに設けられ吸入ダクトもしくは圧力ダクトは、第１ポンプ要素の回転位置に対して正確に“入"もしくは“切"にすることができる。これは同様にポンプの運転中の脈動および／または騒音を低減する。
【０００７】
好ましい実施態様では、軸受装置が約０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍまで、好ましくは約０．１ｍｍ、中心軸に対して移動されることが考慮されている。
前記課題は、請求項３に記載する特徴を示す油圧機械でも解決される。前記油圧機械は、第２ポンプ要素が前記ポンプ要素に割当てられた２つの側板とともに中心軸の延長方向に対し、前記延長方向が無負荷状態で出力軸に生ずるように、移動して配設されることを特徴とし、その際、第２ポンプ要素と両方の側板とが分力の方向と反対方向に中心軸に対して移動される。ここで油圧機械は運転中にベルト張力から生ずる力で衝撃を与えられるとき、出力軸が移動する。第２ポンプ要素と、圧力板とも呼ばれる両方の側板とが、出力軸の中心軸に対して移動されることにより、出力軸の力衝撃により第１ポンプ要素が一緒に移動するため、この結果、前記第１ポンプ要素はここでディスタンスリングと両方の圧力板とに対し最適の所望の位置を占める。これによりロータとも呼ばれる第１ポンプ要素は、前記圧力板に備えられた吸入ダクトもしくは圧力ダクトに対し所望の位置におかれるため、この結果、ポンプのタイミングは最適に設定される。すなわち、ロータの回転により圧力ダクトを正確に“入"もしくは“切"にすることができるため、この結果、ポンプの運転中の脈動および／または騒音が低減される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、以下に図面を参照してより詳しく説明する。図１は、油圧機械の縦断面図であり、図２は、図１に示した油圧機械の横断面図である。
本発明は、一般に油圧機械、すなわち油圧モータにも、車両の付属ユニットたとえばステアリングに供給するために利用される溶媒、特に油圧オイルを搬送するためのポンプにも係わる。
【０００９】
油圧機械がモータとして使用されるとき、溶媒たとえば油圧オイルは、過圧下で“ポンプユニット"に供給されるので、この結果、一方の“ポンプ要素"は、他方のポンプ要素に対して回転する状態に移される。その際トルクが出力軸に伝達され、前記トルクは駆動輪を介して取出すことができる。前記駆動輪を介して、たとえばベルトが駆動され、前記ベルトは一定の張力がかけられる。前記張力は出力軸の角度誤差をもたらし、結果として、ここでモータとして作用する“ポンプユニット"の要素は、該ポンプ要素の理想的な位置から移動するため、脈動および／または騒音ならびに摩耗現象が増大する。
【００１０】
以下では、例として、油圧機械が溶媒を搬送するためのポンプであり、前記ポンプがたとえば、車両の内燃機関によって駆動されることから出発する。これはたとえば、いわゆるパワーステアリングポンプとすることができ、前記パワーステアリングポンプは、油圧オイルの搬送およびパワーステアリング装置への供給に利用され、前記パワーステアリングポンプのために車両の操舵力が低減される。一般にパワーステアリングポンプは、ベーンポンプとして設計されている。ただし最終的にポンプユニットの実施態様は、重要なものではない。ここでは、それぞれの適用事例に応じて、たとえばラジアルピストンポンプ、ローラセルポンプまたはロックベーンポンプも考慮することができる。
【００１１】
図１に記載した縦断面図は、パワーステアリングポンプを示し、前記パワーステアリングポンプの構造と機能は、原則的に知られている。したがって、ここでは重要な構成要素のみに限定して述べることにする。
ポンプ１は、ハウジング３を有し、前記ハウジング３は、カバー５によって密閉され、かつ、内部空間７を取り囲み、前記内部空間７の中には、原則としてモータとして作用することもできる油圧ユニットが挿入され、かつ、前記油圧ユニットは、以下においてポンプユニット９と呼ばれる。前記ポンプユニット９は、ロータ１１を含み、前記ロータ１１に中心軸線１３に対して半径方向に延長するスリットが取り付けられ、前記スリットの中に半径方向に移動可能の羽根１５が挿入される。羽根１５の外側角は、ディスタンスリング１７の内面に接触し、前記ディスタンスリング１７は、本質的に楕円形のポンプ室１０を含む。第１の回転可能のポンプ要素を示すロータ１１の回転時に、ディスタンスリング１７の内部輪郭の羽根１５に続き、前記ディスタンスリング１７は、固定された第２ポンプ要素を形成する。連続する羽根１５の間に大きくおよび小さくなるポンプ室１０が封入されるため、この結果、溶媒たとえば油圧オイルは、タンク接続部１９から圧力室２１に搬送される。羽根１５の間におかれる搬送室を側面から密閉するために、いわゆる摩耗板２５と圧力板２３とが設けられ、前記圧力板２３は、ディスタンスリング１７、ロータ１１および羽根１５の側面に、本質的に密接している。圧力板とも呼ばれる摩耗板２５と圧力板２３との中に自体公知の楕円形圧力ダクト２３’と楕円形吸い込みダクト２５'とが形成されている。側板とも呼ばれる摩耗板と圧力板２５および２３の楕円形圧力ダクト２３'は、圧力室２１と接続されているため、この結果、溶媒はポンプ室１０から圧力室２１に搬送することができる。両方の側板２３および２５の楕円形吸込ダクト２５'は、タンク接続部１９と連結されているため、この結果、溶媒は、大きくなるポンプ室１０の中に吸込むことができる。ポンプ室１０が小さくなる場合、溶媒は楕円形圧力ダクト２３'を介して−すでに述べたように−圧力室２１に運ばれる。
【００１２】
ロータ１１には、出力軸２７がかみ合い、前記出力軸２７のロータ１１に対置された第１端２９がハウジング３から突出し、かつ、ここに図示していないベルトプーリとも呼ばれる駆動輪と耐捩り性に連結されている。ロータ１１の内部におかれる第２端３１は、たとえばロータ１１とのかみ合せを介して連結されるため、この結果、トルクは出力軸２７を介してロータ１１に伝達することができ、場合により（モータの場合には）これを逆にすることもできる。
【００１３】
出力軸２７の両端２９および３１の間に軸受装置３３が設けられ、前記軸受装置３３は、ここで例としてローラ列３４ならびに球列３５を含む。軸受装置３３の実施態様は、自由に選択することができる。ここに図示したころ軸受に代わりすべり軸受を使用することもできる。
図２は、ポンプ１を横断面図で示す。同一の部分は、同一の符号をつけているため、その限りにおいて図１の説明を参照することができる。この断面図は、内部空間７におかれるポンプユニット９を識別できるように、すなわち第１の回転可能に軸支されたポンプ要素、ロータ１１および固定してハウジング３に収容された第２ポンプ要素、すなわちディスタンスリング１７が識別できるように、ポンプ１を通して案内されている。また多かれ少なかれ楕円形に形成されたポンプ室１０も明らかに判別することができ、前記ポンプ室１０には、ロータ１１が収容され、かつ、前記ロータ１１は羽根１５によって連続回転される。
【００１４】
ディスタンスリング１７は、ここで２つのピン３９および４１により、ポンプ１の側板２３および２５に保持される。前記ピン３９，４１は、側板２３および２５に対してディスタンスリング１７を保持およびセンタリングする。それと同時に側板２３および２５は、該側板２３，２５の外径によりハウジング３もしくはカバー５の中にセンタリングおよび固定される。ピン３９および４１の長さは、好ましくは前記ピンがディスタンスリング１７にも側板２３および２５にも係合するように算出される。ただし、各側板２３もしくは２５をそれぞれ２つのピン３９，４１でディスタンスリング１７に固定することも可能なため、この結果、合計４つのピンが使用される。
【００１５】
図２は、ロータ１１の内部の出力軸２７の第２端３１も示す。図２からロータ１１は、理想的な場合では、ディスタンスリング１７の内部の中心に軸支されることが明らかである。
図１に記載した縦断面図に、斜線で中心軸線１３が描かれており、該中心軸線１３は、理想的な場合を表している。前記中心軸線１３は、水平方向にポンプ１を通り、もしくは前記ポンプ１のハウジング３を通って延長し、かつ、出力軸２７ならびにロータ１１の回転軸線を表す。前記中心軸線１３は、軸受装置３３の中心軸線と重なり合う。
【００１６】
ポンプの運転中、ここに図示していない、出力軸２７の第１端２９に取付けられる駆動輪を介して駆動トルクが出力軸２７に伝達され、前記駆動トルクは、ロータ１１の回転に利用される。駆動輪はベルトを介して駆動され、前記ベルトは駆動輪を介した張力により駆動される。ベルトを介して９００Ｎ〜２６００Ｎまでの分力が出力軸２７に伝達され、前記分力は、本質的に回転軸線１３に対して垂直になる。図１では、たとえば前記分力が上方に作用することから出発している。これは矢印Ｐ１で暗示されている。
【００１７】
前記分力により縦揺れモーメントが出力軸２７に伝達され、前記縦揺れモーメントは、時計方向回りに作用する。特別の予防措置がないと、出力軸２７は、点線Ｂで表したように、負荷発生時には左上方に、かつ、該出力軸の右側の第２端３１の領域では−矢印Ｐ２で示したように−下方にそれることになる。運動の転回点は、軸受装置３３におかれ、前記軸受装置３３は、出力軸２７の中央部分を支持する。この縦揺れ運動により第１の回転可能のポンプ要素と、出力軸２７の右側の第２端３１と連結されるロータ１１とが下方にそれるため、この結果、前記ロータ１１は、第２の固定されたポンプ要素、すなわちディスタンスリング１７、摩耗板２５および圧力板２３に対し理想的な位置から動き出すことになる。これはポンプ１の運転中に駆動騒音の上昇と摩耗の増大とをもたらす。
【００１８】
図１には、負荷発生時に現れる出力軸２７の揺動をどのように防止できるか、を簡単な矢印ＬまたはＨで示している。
軸受装置３３は、矢印Ｌで示したように、理想的な中心軸線１３に対して上方へ、すなわちベルトを通して生じる分力の方向に、すなわち矢印Ｐ１の方向に移動させることができる。これにより出力軸２７と該出力軸２７の右側の第２端３１とが上方に移動される。これによりポンプ１の中心軸線１３も上方に平行に移動され、かつ、直線で示されポンプの無負荷状態を表している位置Ｅに運ばれる。すなわち出力軸２７の位置Ｅは、軸受装置３３が位置をずらしてハウジング３の中に組み込まれ、かつ、ベルトと駆動輪とを介して力が出力軸２７の中に伝達される場合にのみ生ずる。
【００１９】
ここで駆動状態において駆動ベルトを介し、左側の矢印Ｐ１で示した上方に向う分力を含む力が出力軸２７に伝達される場合、出力軸２７は時計方向回りに揺動されるとともに、無負荷になった線Ｅで示された位置から動き出す。前記出力軸の右側の第２端３１は、これにより中心軸線１３で示した理想的な位置に到達する。軸受装置３３が理想的な中心線１３に移動できることにより、ロータ１１の中心はディスタンスリング１７および圧力板２３および２５に対して理想の位置にあり、かつこの結果、吸込ダクト２５’もしくは圧力ダクト２３'に対しても理想の位置にある。これによりポンプ１のタイミングは妨げられない。これは、吸込ダクト２５’および圧力ダクト２３'が羽根１５を通して重なり合う場合、正確な時点でもしくはロータ１１の回転位置に対してあたかも正確に入および切されることを意味している。
【００２０】
また、製造技術的にコストは高くなるが、ポンプハウジング３に固定取付けされたディスタンスリング１７、摩耗板２５および圧力板２３は、回転軸線１３に対して理想的な対称配列から移動し、しかも矢印Ｈの方向に、すなわち左側の矢印Ｐ１で示した駆動ベルトの分力に対して反対方向にもしくは矢印Ｐ２の方向に移動することも可能である。ディスタンスリング１７ならびに側板２３および２５を移動するために、凹部はハウジング３もしくはカバー５の中に軸受装置３３を収容する孔に対して位置をずらして配設もしくは移動させなければならない。ここでこの分力にもとづき右側の第２端３１が右側の矢印Ｐ２で示したように下方に移動され、この結果、出力軸２７が点線で示した位置Ｂに配設される場合、ロータ１１はディスタンスリング１７、摩耗板２５および圧力板２３に対して該ロータ１１の所望の理想の位置にある。すなわちこの矢印Ｈ方向への移動は、負荷がかかっている出力軸２７の揺動運動をあらかじめ取り去らなければならないので、この結果、負荷がかかっているポンプ１の駆動状態でポンプ要素１１および１７は、側板２３および２５とともに互いに理想の位置に配設され、かつ、脈動および／または騒音の発生ならびに摩耗が最小限に低減される。
【００２１】
上述の説明から、両方の措置は、組合せ可能なこともただちに明らかである。すなわち、軸受装置３３を理想的な中心軸線１３に対して矢印Ｌの方向に上方へ移動し、かつ、それと同時に確実にハウジング３に取付けられたディスタンスリング１７を側板２３および２５とともに矢印Ｈの方向に下方に移動して取付けることも可能である。軸受装置３３と移動したディスタンスリング１７の位置決めとの移動の効果は、加算することができるので、この場合には軸受装置３３もしくはディスタンスリング１７の移動は、摩耗板２５および圧力板２３とともに若干低下させることができる。
【００２２】
ポンプ１を取付けた状態で、出力軸２７の負荷のために該出力軸２７に揺動が発生した場合、前記揺動は、軸受装置３３および／またはディスタンスリング１７もしくは摩耗板２５および圧力板２３の移動により相殺され、この結果、ロータ１１は最適にディスタンスリング１７の内部に位置決めされ、かつ、脈動および／または騒音ならびに摩耗は最小限に低減される。摩耗板２５および圧力板２３がディスタンスリング１７とともに移動可能となることにより、ロータ１１もしくは羽根１５は、最適に吸込ダクト２５’および圧力ダクト２３'に対して位置決めすることができ、この結果、ポンプ１のタイミングは、最適に進行し、これにより圧力脈動および／または騒音はさらに低減することができる。
【００２３】
上述の説明から、従来の技術に対して変更したポンプ１の構造は、非常に簡単に実現できることが明らかである。すなわち、ポンプ１は根本的に再構成する必要がなく、単に軸受装置３３を収容する孔の移動またはディスタンスリング１７および圧力板および摩耗板２３および２５の移動取付けが必要になるだけであり、その際、前記ディスタンスリング１７はピン３９および４１で圧力板２３および２５に固定される。摩耗板および圧力板２５および２３とともに移動したディスタンスリング１７の取付けは、内部空間７が軸受装置３３を収容する孔に対し位置をずらしてハウジング３の中に組込まれることにより達成することができる。カバー５に設けた、圧力板２３を収容する凹部は、それと同時に移動することができる。
【００２４】
ここに説明した方式のパワーステアリングポンプの場合、ならびに付与された一定の分力における軸受装置３３の移動では、矢印Ｌの方向へ約０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍまで、好ましくは０．１ｍｍ移動することにより、脈動および／または騒音の発生ならびに摩耗を本質的に低減させることが明らかである。これに対応してディスタンスリング１７の移動は、摩耗板２５および圧力板２３とともに矢印Ｈの方向へ定めることができ、前記移動は出力軸２７の長さ、前記出力軸の負荷発生時に与えられた曲線、前記出力軸の弾性および軸受装置３３の実施態様ならびに前記軸受装置３３の軸受あそびに依存する。これらがたとえば２つの互いに並置されたすべり軸受から構成されるとき、すなわち出力軸２７の長手方向の領域を支持する場合、全体として負荷発生時の出力軸２７の揺動が少なくなり、この結果、ディスタンスリング１７、摩耗板２５および圧力板２３を矢印Ｈ方向へより小さく移動しても、脈動および／または騒音の発生ならびに摩耗を低減するために十分である。
【００２５】
前述の説明から、ここに記載した、パワーステアリングポンプの外部の分力による出力軸の移動による先行相殺の根本原理は、さまざまなポンプ型式および圧力下にある溶媒たとえば油圧オイルで衝撃を与えられる油圧機械にも転用できることは明らかであり、この結果、油圧機械のハウジング内に固定された部分内で回転可能の部分は、回転する状態に移され、かつ、駆動力が出力軸に伝達される。次いで前記駆動力は、動輪を介して取り出され、前記駆動輪は出力軸の反対端に設けられ、かつ、駆動ベルトで連動する。
【００２６】
【発明の効果】
前記記載した解決策により、狭い軸受許容差を特徴とするコストのかかる高価な軸受装置は、回避することができる。またポンプと出力軸の許容差は、本質的により大きくとることができるため、この結果、製造コストが削減される。
好ましくは軸受装置３３の移動がおこなわれる。この場合には、単に軸受装置３３を収容する孔を移動してハウジング３に組込む必要があるだけなので、パワーステアリングポンプでは、特に簡単かつコスト的に好ましく可能になる。この孔を移動した配設は、この場合では単に一つの寸法のみを変化させる必要があるだけなので、許容差の問題も発生しない。すなわち許容差誤りがないことも付加される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の油圧機械の縦断面図。
【図２】図１に示した油圧機械の横断面図。
【符号の説明】
１    ポンプ
３    ハウジング
５    カバー
７    内部空間
９    ポンプユニット
１０  ポンプ室
１１  ロータ
１３  中心軸線
１５  羽根
１７  デスタンスリング
１９  タンク接続部
２１  圧力室
２３  圧力板
２３’楕円形圧力ダクト
２５  摩擦板
２５’楕円形吸込ダクト
２７  出力軸
２９  出力軸の第１端
３１  出力軸の第２端
【図１】
0004226099.tif 000002
【図２】
0004226099.tif 000003