(57)【要約】  本発明は圧縮性流体用ベーン式ガスポンプに関し、これは、ポンプチャンバ（２２）を形成するポンプハウジング（２０）であって、ポンプチャンバ（２２）内に、少なくとも１つの変位可能な摺動要素（３２、３４、３６、３８、４０）を有するポンプロータ（３０）が回転可能にマウントされている、ポンプハウジング（２０）を有し、少なくとも１つの流体入口開口部（６０）及び少なくとも１つのスロット状流体出口開口部（５２）がポンプチャンバ（２２）に関連付けられており、少なくとも１つの摺動要素（３２、３４、３６、３８、４０）の接線方向の幅Ｂ１が、スロット状流体出口開口部（５２）の接線方向の幅Ｂ２に少なくとも等しく、それによって、少なくとも１つの摺動要素（３２、３４、３６、３８、４０）は少なくとも１つの流体出口開口部（５２）を一時的に完全に覆う。この種のベーン式ガスポンプ（１０）によって、ベーン式ガスポンプ（１０）の空気圧効率を高めることなく、摺動要素（３２、３４、３６、３８、４０）の摩耗が抑えられる。
2020506332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮性流体用ベーン式ガスポンプであって、
ポンプチャンバ（２２）を形成するポンプハウジング（２０）であって、前記ポンプチャンバ（２２）内に、少なくとも１つの摺動可能な摺動要素（３２、３４、３６、３８、４０）を有するポンプロータ（３０）が回転可能にマウントされている、前記ポンプハウジング（２０）を含み、
少なくとも１つの流体入口開口部（６０）及び少なくとも１つの細長い流体出口開口部が前記ポンプチャンバ（２２）の専用であり、
前記少なくとも１つの摺動要素（３２、３４、３６、３８、４０）の接線方向の幅Ｂ１が、少なくとも前記細長い流体出口開口部の接線方向の幅Ｂ２に一致し、それによって、前記少なくとも１つの摺動要素（３２、３４、３６、３８、４０）は前記少なくとも１つの流体出口開口部（５２）を一時的に完全に覆う、
ベーン式ガスポンプ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの摺動要素（３２、３４、３６、３８、４０）の前記接線方向の幅Ｂ１は、前記少なくとも１つの流体出口開口部（５２）の前記接線方向の幅Ｂ２よりわずかに大きい
ことを特徴とする、
請求項１に記載のベーン式ガスポンプ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの細長い流体出口開口部（５２）は、その長さに対して接線方向の幅Ｂ２が一定である
ことを特徴とする、
請求項１又は２に記載のベーン式ガスポンプ。
【請求項４】
回転方向の第１の流体出口開口部（５２）と第２の流体出口開口部（５４）とが前記ポンプチャンバ（２２）の専用であり、少なくとも前記第１の流体出口開口部（５２）が長手穴として設計される
ことを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のベーン式ガスポンプ。
【請求項５】
前記ポンプハウジング（２０）は、前記ポンプチャンバ（２２）を画定するスラストワッシャ（７２）、ストロークリング（７４）、及び底部エレメント（７６）を含む
ことを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のベーン式ガスポンプ。
【請求項６】
前記流体入口開口部（６０）は前記底部エレメント（７６）に設けられており、前記少なくとも１つの細長い流体出口開口部（５２）は前記スラストワッシャ（７２）に設けられている
ことを特徴とする、
請求項５に記載のベーン式ガスポンプ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの細長い流体出口開口部（５２）の長さＬは、前記摺動要素の長手方向のフリーワーキングチャンバ幅Ｗと一致する
ことを特徴とする、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のベーン式ガスポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はベーン式ガスポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなベーン式ガスポンプは、当技術分野の最先端において周知であり、自動車において、いわゆる真空ポンプとして、通常はブレーキ出力装置と組み合わせて使用される。ベーン式ポンプは、ブレーキ出力装置を動作させる為に必要となる真空圧力を供給し、この真空圧力は通常、絶対圧力で１００ｍｂａｒ以下である。
【０００３】
当技術分野の最先端において周知であるベーン式ガスポンプは、通常、乾式動作又は油潤滑のベーン式ガスポンプであり、乾式動作のガスポンプの場合には、ポンプチャンバに潤滑油が入れられない。油潤滑のベーン式ポンプの場合には、ポンプチャンバから逃げた空気が潤滑油と混合され、この空気と潤滑油の混合物は、廃棄する前に、それぞれの成分に丹念に分離しなければならない。潤滑油を省くことにより、ポンプチャンバから逃げる空気の汚染を防ぐことが可能である。しかしながら、潤滑油を省いた結果として、互いに対して動く構成要素（特に摺動要素）の摩耗が増える。この摩耗は、通常は、当接し合う構成要素、並びに互いに対して動く構成要素に関して、適切な材料のペアを特に選択することによって、最小限に抑えられる。
【０００４】
乾式動作のベーン式ガスポンプが欧州特許第２５６８１８０Ａ１号に開示されている。このベーン式ガスポンプは、ポンプチャンバを形成するポンプハウジングを含む。半径方向に摺動可能な５つの摺動要素を有するポンプロータが、ポンプチャンバ内に配置されている。ポンプロータは、電気モータに対して回転不能に接続されており、この電気モータによって駆動される。ポンプロータが回転すると、摺動要素は、摺動要素に作用する遠心力によって摺動し、それぞれのヘッドがそれぞれポンプチャンバの円周壁に当接する。隣接する２つの摺動要素が、ポンプロータ及びポンプハウジングとともに、それぞれ１つの円周ポンプコンパートメントを画定する。ポンプチャンバ専用の流体入口開口部とポンプチャンバ専用の２つの流体出口開口部とがポンプハウジング内に配置され、流体出口開口部は円形開口断面を含む。
【０００５】
欧州特許第２５６８１８０Ａ１号で開示された実施形態の一不利点は、円形流体出口開口部の開口断面を、流動抵抗を確実に低くするために特定のサイズにしなければならないことである。しかしながら、対応する摺動要素が流体出口開口部を通過すると、隣接する２つのポンプコンパートメントの間に短期間の短絡が発生する。そのような短絡の結果として、個々の摺動要素上の漏れが増え、それによって、ベーン式ガスポンプの空気圧効率が低下する。流体出口開口部を小さくすると、流動抵抗が増え、それによって、高回転速度時に、出口領域のポンプコンパートメントに超過圧力が広がる。この為、摺動要素の機械的負荷が増え、摺動要素の摩耗が増える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、摺動要素の摩耗が少なく、空気圧効率が良好なベーン式ガスポンプを作成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、主クレームの特徴を有するベーン式ガスポンプによって達成される。
【０００８】
本発明によるベーン式ガスポンプは、ポンプチャンバを画定するポンプハウジングを含む。ポンプチャンバ内にポンプロータが配置され、ポンプロータは、専用電気モータによって電気的に駆動されるか、燃焼機関によって機械的に駆動される。ポンプロータは、ポンプチャンバ内に偏心配置され、ポンプチャンバの円周壁とともに、封止セクタを画定する封止ギャップを設け、これによって、封止セクタの外側に三日月形のワーキングチャンバが画定される。
【０００９】
ポンプロータ内には少なくとも１つの摺動可能な摺動要素がマウントされる。少なくとも１つの摺動要素をマウントする為に、ポンプロータは摺動スロットを含み、摺動スロット内にはそれぞれ少なくとも１つの摺動要素が摺動可能にマウント及び配置される。ポンプロータが回転すると、少なくとも１つの摺動要素は、摺動要素に作用する遠心力によって摺動し、それによって、摺動要素は常に、そのヘッドがポンプチャンバの円周壁に当接する。更に、少なくとも１つの摺動要素は、低回転速度時であっても、少なくとも１つの摺動要素のヘッドが遠心力によってポンプチャンバの円周壁に当接するようにばね装荷されてよい。
【００１０】
ポンプチャンバは、機能に応じて、入口セクタ、出口セクタ、及び封止セクタに分かれている。入口セクタには少なくとも１つの流体入口開口部が配置されており、これは、ガスポンプが設置された時点で、例えば、ブレーキ出力装置の低圧チャンバと流体連通する。出口セクタには少なくとも１つの流体出口開口部が配置されており、ポンプチャンバは、流体出口開口部によって大気環境とつながる。回転方向に見て流体出口開口部と流体入口開口部との間に封止セクタが配置されており、その中では、流体入口開口部と流体出口開口部との間をガスが流れえないように、ポンプロータがポンプハウジングに近接配置される。
【００１１】
少なくとも１つの流体出口開口部は、長手穴として設計される。摺動要素の接線方向の幅は、少なくとも細長い流体出口開口部の接線方向の幅に一致し、細長い流体出口開口部の位置合わせは、流体出口開口部全体が摺動要素によって短期間にわたって覆われ、閉じられるように、行われてよい。摺動要素の接線方向の幅は、摺動要素の直線移動経路を横切る方向に関連する。細長い流体出口開口部の接線方向の幅は、摺動要素が流体出口開口部の中央を覆っている時点では、摺動スロット内の摺動要素の摺動方向に垂直に割り当てられている。流体出口開口部が摺動要素によって一時的に、且つ短期間にわたって完全に閉じられるロータ位置では、細長い流体出口開口部の長手軸と摺動要素の長手軸とが、それぞれが互いに重なり合う共通のアライメントを有する。
【００１２】
動作中は、空気が流体入口開口部からポンプコンパートメントに吸い込まれ、その後、ポンプコンパートメントから少なくとも１つの流体出口開口部を通って追い出される。少なくとも１つの流体出口開口部は長手穴として設計される為、流体出口開口部の貫流断面は、高回転速度時であっても空気がポンプコンパートメントからほぼ抵抗なく流出することが可能な大きさであり、その為、摺動要素は機械的負荷が増えることがない。更に、少なくとも１つの摺動要素が少なくとも１つの流体出口開口部を短期間にわたって完全に覆い、流体的に閉じるため、流体短絡が阻止される。このようにして、ベーン式ガスポンプの空気圧効率が良好なまま、摺動要素の摩耗が抑えられる。
【００１３】
少なくとも１つの摺動要素の接線方向の幅は、少なくとも１つの流体出口開口部の接線方向の幅よりわずかに大きい（好ましくは少なくとも数十分の１ミリメートル大きい）ことが好ましく、重なり合った場合には、流体出口開口部は少なくとも１つの摺動要素によって覆われる。このようにして、隣接する２つのポンプコンパートメントの間の短絡が確実に阻止され、少なくとも１つの摺動要素の摩耗が最小限に抑えられる。
【００１４】
好ましい実施形態では、少なくとも１つの細長い流体出口開口部は、その中央部分において、長さに対して接線方向の幅が一定である。細長い流体出口開口部の２つの端部は、丸みづけ又は面取りされるように設計されてよい。或いは、流体出口開口部は、例えば、流体出口開口部の接線方向の幅がモータロータに対して半径方向に小さくなるように設計されてよい。
【００１５】
好ましくは、回転方向の第１の流体出口開口部と第２の流体出口開口部とがポンプチャンバの専用であり、少なくとも第１の流体出口開口部が長手穴として設計される。従って、より大量のガスをポンプコンパートメントから抵抗なく追い出すことが可能である。
【００１６】
好ましくは、ポンプハウジングは、弁カバー、ストロークリング、及び底部カバーを含む。ストロークリングは、ポンプチャンバの円周面を形成し、その第１の前側が弁キャップに封止的に当接し、その別の前側が底部カバーに封止的に当接する。弁カバーは、その１つの側においてポンプチャンバを閉じる。好ましくは、弁カバーは少なくとも１つの流体出口開口部を含み、底部エレメントは流体入口開口部を含み、好ましくは弁カバー上に配置された逆止め弁が、少なくとも１つの流体出口開口部を閉じ、ポンプコンパートメント内に開口圧力が広がった場合には流体出口開口部を解放する。
【００１７】
好ましくは、少なくとも１つの細長い流体出口開口部の長さＬは、摺動要素の長手方向のワーキングチャンバ幅Ｗと一致し、ワーキングチャンバ幅Ｗは、ポンプロータの外周面から、ストロークリングによって画定される、ポンプチャンバの内周まで延びる。
【００１８】
本発明の詳細説明は、図面とともに行われる。各図面は以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ベーン式ガスポンプの分解図である。
【図２】図１のベーン式ガスポンプのポンプロータの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１及び２は、いわゆる真空ポンプとして設計されたベーン式ガスポンプ１０を示しており、これは、例えば、自動車において使用されるように設計され、１００ｍｂａｒ以下の絶対圧力を生成することが可能である。乾式動作のベーン式ポンプ１０は、ポンプチャンバ２２を取り囲む金属ポンプハウジング２０を含む。ポンプハウジング２０は、実質的には、ストロークリング７４、底部プレート７６、及び弁カバー７２を含む。
【００２１】
ポンプチャンバ２２内には、ポンプロータ３０が、ポンプチャンバ２２の重心に対して偏心して、回転可能に配置されている。ポンプロータ３０は５つの摺動スロット３２１、３４１、３６１、３８１、４０１を含んでおり、それらの中には、それぞれ１つの摺動要素３２、３４、３６、３８、４０が摺動可能にマウントされている。５つの摺動要素３２、３４、３６、３８、４０は、ポンプチャンバ２２を５つの回転ポンプコンパートメントに分割しており、各コンパートメントはポンプコンパートメント角度が同じであり、それは約７０°である。この場合、ポンプロータ３０は、電気モータ９０によって駆動される。
【００２２】
ここでのベーン式ガスポンプ１０は乾式動作のベーン式ガスポンプ１０であり、ポンプチャンバ２２に潤滑剤（例えば、潤滑油）が入れられない。従って、ガスポンプ１０は、潤滑油接続を含まない。ベーン式ガスポンプ１０の当接し合う構成要素、及び互いに対して動く、ベーン式ガスポンプ１０の構成要素の摩擦及び摩耗を小さくする為に、摺動要素３２、３４、３６、３８、４０はグラファイトを含有する。或いは、これらの構成要素は、別の摩擦低減組成物を含んでよい。
【００２３】
ポンプチャンバ２２は幾つかのセクタに分かれてよく、具体的には、流体入口開口部６０を有する入口セクタ４２と、第１の流体出口開口部５２及び第２の流体出口開口部５４を有する出口セクタ４４と、封止セクタ４６とに分かれてよく、封止セクタ４６は、回転方向に見て出口セクタ４４と入口セクタ４２との間に配置されていて、ポンプロータ３０とストロークリング７４との間の封止ギャップによって、流体出口開口部５２、５４から流体入口開口部６０にガスが流れるのを防ぐ。
【００２４】
流体入口開口部６０は、底部プレート７６に設けられている。２つの流体出口開口部５２、５４は、反対側の弁カバー７２に設けられている。第１の流体出口開口部５２は、ポンプロータ３０の回転方向に見て、第２の流体出口開口部５４の前に配置される。逆止め弁７０が第１の流体出口開口部５２の専用として流路に設けられており、逆止め弁７０は、リード弁であり、弁リード８０及び経路デリミタ８２を含み、これらは両方とも、弁カバー７２上に固定的に配置されているか、ねじ留めされている。
【００２５】
第１の流体出口開口部５２は、長手穴として設計される。摺動要素３２、３４、３６、３８、４０の接線方向の幅Ｂ１は、少なくとも流体出口開口部５２の接線方向の幅Ｂ２に一致し、細長い流体出口開口部５２の位置合わせは、あらかじめ定義されたロータ位置では、第１の流体出口開口部５２が摺動要素３２、３４、３６、３８、４０のいずれかによって完全に覆われ、従って、短期間にわたって完全に閉じられるように、行われてよい。流体出口開口部５２が摺動要素３２、３４、３６、３８、４０によって短期間閉じられるロータ位置では、閉じられた流体出口開口部５２の長手軸と、対応する摺動要素３２、３４、３６、３８、４０の長手軸とが共通且つ同一のアライメントを有する。
【００２６】
ガスポンプ１０が動作すると、ポンプロータ３０の回転によって、空気が流体入口開口部６０から対応するポンプコンパートメントに吸い込まれ、依然回転しているポンプコンパートメントから２つの流体出口開口部５２、５４を通って追い出される。あらかじめ定義された超過圧力がポンプコンパートメントに広がる限り、第１の流体出口開口部５２が解放され、空気は第１の流体出口開口部５２を通って追い出される。更に、空気は、対応するポンプコンパートメントが空気に達すると、ただちに第２の流体出口開口部５４を通って追い出される。
【００２７】
第１の流体出口開口部５２は長手穴として設計される為、流体出口開口部５２の貫流面積は、空気がポンプコンパートメントからほぼ抵抗なく流出することを可能にするのに十分な大きさであり、その為、摺動要素３２、３４、３６、３８、４０は、接線方向の機械的負荷が増えることがない。更に、摺動要素３２、３４、３６、３８、４０が流体出口開口部５２、５４を一時的に完全に覆って閉じるため、隣接する２つのポンプコンパートメントの間の短絡が阻止される。従って、逆流損失がゼロに等しい。このようにして、ベーン式ガスポンプ１０の空気圧効率を低下させることなく、摺動要素３２、３４、３６、３８、４０の摩耗が抑えられる。
【００２８】
当然のことながら、主クレームの保護の範囲から逸脱しない限り、記載の実施形態に匹敵する、乾式動作のガスポンプの他の構造的実施形態が可能である。例えば、摺動要素の数が異なってよく、或いは、流体入口開口部及び／又は流体出口開口部が他のハウジング部品に設けられてよい。
【図１】
2020506332.tif 000003
【図２】
2020506332.tif 000004
【国際調査報告】
2020506332.tif 000005
2020506332.tif 000006
2020506332.tif 000007
2020506332.tif 000008