ЛОПАСТНОЙ НАСОС
IMPELLER PUMP

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к лопастному насосу, а более конкретно к лопастному насосу, в котором маслоподающий проход, через который проходит смазочное масло, образован внутри ротора, и в котором смазочное масло прерывисто подается в насосную камеру при вращении ротора.
Уровень техники
Известен лопастной насос, который включает в себя: корпус, включающий в себя по существу кольцевую насосную камеру; ротор, который вращается вокруг положения, эксцентрического относительно центра насосной камеры; лопасть, которая вращается ротором и всегда разделяет насосную камеру на множество пространств; маслоподающий проход, которой прерывисто сообщается с насосной камерой при вращении ротора; и газовый проход, который обеспечивает сообщение насосной камеры и внешнего пространства друг с другом при сообщении маслоподающего прохода с насосной камерой при вращении ротора, при этом маслоподающий проход включает в себя: маслоподающий канал диаметрального направления, обеспеченный на части вала ротора в его диаметральном направлении; и маслоподающую канавку осевого направления, которая обеспечена в корпусе для сообщения с насосной камерой, и с которой прерывисто перекрывающим образом сообщается отверстие маслоподающего канала диаметрального направления при вращении ротора (Патентный документ 1).
В лопастном насосе газовый проход включает в себя: газовый канал диаметрального направления, который обеспечен на части вала ротора в его диаметральном направлении для сообщения с маслоподающим проходом, и газовую канавку осевого направления, которая обеспечена в корпусе для сообщения с внешним пространством, и с которой прерывисто перекрывающим образом сообщается отверстие газового канала диаметрального направления при вращении ротора, при этом газовый канал диаметрального направления сообщается с газовой канавкой осевого направления при сообщении маслоподающего канала диаметрального направления с маслоподающей канавкой осевого направления.
В вышеописанном лопастном насосе, когда ротор останавливается в положении, в котором маслоподающий канал диаметрального направления маслоподающего прохода сообщается с маслоподающей канавкой осевого направления, смазочное масло внутри маслоподающего прохода втягивается в насосную камеру внутренним отрицательным давлением. Тогда, если большое количество смазочного масла втягивается в насосную камеру, на лопасти добавляется избыточная нагрузка, когда лопастной насос, по существу, приводится в движение для того, что выпустить смазочное масло, что может вызвать повреждение лопасти.
Однако в лопастном насосе, имеющем вышеописанную конструкцию, когда ротор останавливается в положении, в котором маслоподающий канал диаметрального направления маслоподающего прохода сообщается с маслоподающей канавкой осевого направления, маслоподающий газовый канал диаметрального направления газового прохода сообщается с газовой канавкой осевого направления в то же самое время с тем, чтобы позволить воздуху из внешнего пространства проходить в насосную камеру через газовый проход. Поэтому, поскольку отрицательное давление в насосной камере может быть устранено, позволяя воздуху из внешнего пространства проходить в насосную камеру, может быть предотвращено поступление большого количества смазочного масла в насосную камеру.
Документы предшествующего уровня техники
Патентный документ
Патентный документ 1: опубликованная заявка на патент Японии 2006-226164.
Раскрытие изобретения
Проблемы, решаемые изобретением
Однако в вышеописанном лопастном насосе, обнаружилось что, когда гидравлическое давление смазочного масла, подаваемого от гидравлического насоса в маслоподающий проход, было низким как, например, во время малого газа двигателя, воздух из внешнего пространства был всосан в насосную камеру из газового прохода, и тем самым крутящий момент двигателя был увеличен.
Впрочем, площадь проходного сечения газового канала диаметрального направления, составляющего газовый проход, устанавливается в качестве возможно малой площади проходного сечения для того, чтобы уменьшить утечку смазочного масла во внешнее пространство через газовый проход, т.е. во внутреннее пространство двигателя, когда гидравлическое давление смазочного масла, подающегося из гидравлического насоса в маслоподающий проход, является высоким. С другой стороны, поскольку газовый канал диаметрального направления является каналом, выполненным в диаметральном направлении ротора, его значительно меньший диаметр отверстия может легко вызвать засорение отверстия.
Поэтому в лопастном насосе, выполненном, как описано выше, существует конкретное ограничение в уменьшении площади проходного сечения газового канала диаметрального направления, составляющего газовый проход.
Поскольку газовая канавка осевого направления является «канавкой», отличной от вышеупомянутого газового канала диаметрального направления, возникновение ее засорения является менее вероятным, чем у сквозного канала, таким образом, способствуя уменьшению площади проходного сечения газовой канавки осевого направления по сравнению с газовым каналом диаметрального направления. Однако, поскольку ширина газовой канавки осевого направления должна быть выполнена так, чтобы соответствовать ширине маслоподающей канавки осевого направления в случае конфигурации патентного документа 1, также существует конкретное ограничение в уменьшении площади проходного сечения газовой канавки осевого направления.
Для более подробного объяснения, так как газовый канал диаметрального направления должен сообщаться с газовой канавкой осевого направления в то же время, когда ротор останавливается в положении, в котором маслоподающий канал диаметрального направления сообщается с маслоподающей канавкой осевого направления, ширина газовой канавки осевого направления должна быть обязательно установлена как ширина газового канала диаметрального направления в положении сообщения перекрывающим образом с этой газовой канавкой осевого направления, в то время как маслоподающий канал диаметрального направления сообщается перекрывающим образом с маслоподающей канавкой осевого направления. А именно, ширина газовой канавки осевого направления должна соответствовать ширине маслоподающей канавки осевого направления.
Однако ширина маслоподающей канавки осевого направления должна быть установлена в качестве ширины, при которой требуемое количество смазочного масла может быть подано в насосную камеру, принимая во внимание момент перекрытия маслоподающей канавки осевого направления с маслоподающим каналом диаметрального направления, который пересекает канавку. Поэтому ширина этой маслоподающей канавки осевого направления не может быть меньшей без какого-либо основания, и в результате этого ширина газовой канавки осевого направления также не может быть меньшей.
Принимая во внимание такие условия, в настоящем изобретении предлагается лопастной насос, в котором площадь проходного сечения газового прохода может быть установлена небольшой по сравнению с обычным лопастным насосом для предотвращения всасывания воздуха в насосную камеру из газового прохода настолько, насколько это возможно, тем самым позволяя предотвратить увеличение крутящего момента двигателя.
Средство решения проблем
А именно, настоящее изобретение относится к лопастному насосу, включающему в себя: корпус, включающий в себя по существу кольцевую насосную камеру; ротор, который вращается вокруг положения, эксцентрического относительно центра насосной камеры; лопасть, которая вращается ротором и всегда разделяет насосную камеру на множество пространств; маслоподающий проход, который прерывисто сообщается с насосной камерой при вращении ротора; и газовый проход, который обеспечивает сообщение насосной камеры и внешнего пространства друг с другом при сообщении маслоподающего прохода с насосной камерой при вращении ротора; при этом маслоподающий проход включает в себя: маслоподающий канал диаметрального направления, обеспеченный на части вала ротора в его диаметральном направлении; и маслоподающую канавку осевого направления, которая обеспечена в корпусе для сообщения с насосной камерой, и с которой прерывисто перекрывающим образом сообщается отверстие маслоподающего канала диаметрального направления при вращении ротора, при этом газовый проход состоит из газовой канавки, один конец которой сообщается с внешним пространством, причем газовая канавка образована на внешней периферийной поверхности ротора, а другой конец газовой канавки прерывисто перекрывающим образом сообщается с маслоподающей канавкой осевого направления при вращении ротора.
Преимущества изобретения
В настоящем изобретении, газовый проход состоит из газовой канавки, один конец которой сообщается с внешним пространством, причем газовая канавка образуется на внешней периферийной поверхности ротора. Кроме того, поскольку другой конец этой газовой канавки прерывисто перекрывающим образом сообщается с маслоподающей канавкой осевого направления при вращении ротора, отсутствует необходимость в выполнении ширины этой газовой канавки так, чтобы она соответствовала ширине маслоподающей канавки осевого направления как в обычном устройстве. А именно, поскольку газовая канавка должна сообщаться только с маслоподающей канавкой осевого направления в то же время, когда ротор останавливается в положении, в котором маслоподающий канал диаметрального направления сообщается с маслоподающей канавкой осевого направления, отсутствует необходимость в выполнении ширины газовой канавки, соответствующей ширине маслоподающей канавки осевого направления.
Кроме того, как упомянуто выше, осуществление засорения канавки менее вероятно, чем у сквозного канала, таким образом, позволяя уменьшить площадь проходного сечения канавки по сравнению с обычным газовым каналом диаметрального направления. Поэтому, насколько возможно предотвращается всасывание воздуха в насосную камеру из газового прохода, таким образом, позволяя предотвратить увеличение крутящего момента двигателя.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид в вертикальном разрезе лопастного насоса, показывающий вариант осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет собой вид поперечного сечения по линии II-II на фиг.1.
Фиг.3 представляет собой вид поперечного сечения по линии III-III на фиг.2.
Фиг.4 представляет собой вид поперечного сечения, отчасти подобный фиг.3, показывающий второй вариант осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5 представляет собой вид поперечного сечения, отчасти подобный фиг.3, показывающий третий вариант осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 представляет собой график результатов испытаний, полученный тестированием отношения между оборотами и крутящим моментом.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
В дальнейшем при описании варианта осуществления, показанного на чертежах настоящего изобретения, на фиг.1 и 2 показан лопастной насос 1 согласно настоящему изобретению, который прикреплен к боковой поверхности двигателя автомобиля, который не показан, для генерирования отрицательного давления в исполнительном механизме тормозной системы, которая не показана.
Лопастной насос 1 включает в себя: корпус 2, в котором образована, по существу, кольцевая насосная камера 2А; ротор 3, который вращается приводящей силой двигателя вокруг положения, эксцентричного относительно центра насосной камеры 2А; лопасть 4, которая вращается ротором 3, и которая всегда разделяет насосную камеру 2А на множество пространств; и крышку 5, которая закрывает насосную камеру 2А.
Корпус 2 выполнен с воздушным впускным проходом 6, который сообщается с исполнительным механизмом для препятствования всасыванию газа из исполнительного механизма тормозной системы, причем воздушный впускной проход 6 расположен в верхней части насосной камеры 2А, и выпускным проходом 7 для выпуска газа, всосанного из исполнительного механизма, причем выпускной проход 7 соответственно расположен в нижней части насосной камеры 2А. Кроме того, воздушный впускной проход 6 снабжен запорным клапаном 8 для того, чтобы поддерживать отрицательное давление в исполнительном механизме, в частности, когда двигатель останавливается.
Ротор 3 включает в себя роторную часть 3А, которая вращается в насосной камере 2А, внешняя периферия роторной части 3А выполнена так, чтобы контактировать с внутренней периферийной поверхностью насосной камеры 2А, воздушный впускной проход 6 расположен на верхней по ходу стороне относительно вращения роторной части 3А, а выпускной проход 7 образован ближе к нижней по ходу стороне, чем роторная часть 3А.
Кроме того, в диаметральном направлении у роторной части 3А образована канавка 9, а лопасть 4 со скольжением перемещается в направлении, перпендикулярном осевому направлению ротора 3 вдоль канавки 9. Смазочное масло из маслоподающего прохода, который будет описан ниже, проходит между полой частью 3а, образованной в центре роторной части 3А, и лопастью 4.
Более того, на обоих концах лопасти 4 обеспечены колпачки 4а, а насосная камера 2А всегда разделена на два или три пространства при вращении этих колпачков 4а, между тем, как они скользят по внутренней периферийной поверхности насосной камеры 2А.
Более конкретно, насосная камера 2A разделена лопастью 4 на проиллюстрированное горизонтальное направление в положении фиг.1, а также роторной частью 3А на вертикальное направление в пространстве показанной правой стороны, а следовательно, насосная камера 2А разделена в целом на 3 пространства.
Когда лопасть 4 вращается вблизи положения соединения центра насосной камеры 2А и центра вращения ротора 3 при вращении ротора 3 из положения фиг.1, насосная камера 2А разделяется на два пространства: пространство стороны воздушного впускного прохода 6 и пространство стороны выпускного прохода 7.
На фиг.2 показан вид поперечного сечения по линии II-II части вышеописанной фиг.1, опорная часть 2В для поддержания части 3В вала, составляющей ротор 3, образована на показанной правой стороне насосной камеры 2А в корпусе 2, и часть 3В вала вращается совместно с роторной частью 3А.
Кроме того, на левом конце насосной камеры 2А обеспечена крышка 5, роторная часть 3А и концевая поверхность показанной левой стороны лопасти 4 вращаются в контакте, скользя по крышке 5, и дополнительно концевая поверхность правой стороны лопасти 4 вращается в контакте, скользя по внутренней поверхности стороны опорной части 2В насосной камеры 2А.
Более того, нижняя поверхность 9а канавки 9, образованной в роторе 3, образована немного ближе к стороне части вала 3В, чем поверхность, с которой в скольжении контактируют насосная камера 2А и лопасть 4, и между лопастью 4 и нижней поверхностью 9а образован промежуток.
В дополнение часть 3В вала выступает в показанную правую сторону больше, чем опорная часть 2В корпуса 2, соединения 10, вращаемые кулачковым валом двигателя, соединяются в этом выступающем положении, а ротор 3 вращается вращением кулачкового вала.
Кроме того, маслоподающий проход 11, через который проходит смазочное масло, образован у части 3В вала, и этот маслоподающий проход 11 соединяется с гидравлическим насосом, приводимым двигателем, который не показан, посредством маслоподающей трубки 12.
Маслоподающий проход 11 включает в себя: маслоподающий канал 11а осевого направления, образованный в осевом направлении части 3В вала, и маслоподающий канал 11b диаметрального направления, выполненный в диаметральном направлении части 3В вала, причем канал 11b сообщается с этим маслоподающим каналом 11а осевого направления.
В дополнение на опорной части 2В корпуса 2 образована маслоподающая канавка 11с осевого направления, составляющая маслоподающий проход 11, для обеспечения сообщения насосной камеры 2А и маслоподающего канала 11b диаметрального направления со скользящей частью с частью 3В вала. В варианте осуществления только одна маслоподающая канавка 11с осевого направления образована у нижней стороны опорной части, показанной на фиг.2, левый конец маслоподающей канавки 11с осевого направления сообщается с внутренней частью насосной камеры 2А, а ее правый конец замыкается в положении правой стороны от отверстия маслоподающего канала 11b диаметрального направления только при необходимости.
Согласно этой конфигурации, когда отверстие маслоподающего канала 11b диаметрального направления перекрывается и сообщается с маслоподающей канавкой 11с осевого направления, как показано на фиг.2, смазочное масло из маслоподающего канала 11а осевого направления проходит в насосную камеру 2А через маслоподающий канал 11b диаметрального направления и маслоподающую канавку 11с осевого направления, а затем проходит в полую часть 3а ротора 3 из промежутка между лопастью 4 и нижней поверхностью 9а канавки 9.
Кроме того, насосная камера 1 по этому варианту осуществления включает в себя газовый проход 13, который обеспечивает сообщение насосной камеры 2А с внешним пространством, когда маслоподающий проход 11 сообщается с насосной камерой 2А при вращении ротора 3, а более конкретно, когда канал маслоподающего прохода 11b диаметрального направления перекрывается с маслоподающей канавкой 11с осевого направления.
Газовый проход 13 включает в себя две газовых канавки 13а и 13а, образованных на внешней периферийной поверхности части 3В вала ротора 3, каждая из которых продолжается в правом направлении, показанном на фиг.2, вдоль осевого направления части 3В вала из положения, примыкающего к отверстию маслоподающего канала 11b диаметрального направления, а правый конец каждой газовой канавки 13а сообщается с внешним пространством.
С другой стороны, хотя левый конец каждой из газовых канавок 13а и 13а замкнут в примыкающем положении, не достигнув отверстия маслоподающего канала 11b диаметрального направления без сообщения с ним, левый конец каждой из газовых канавок 13а и 13а может прерывисто перекрываться с правым концом маслоподающей канавки 11с осевого направления, замкнутой в положении правой стороны от отверстия маслоподающего канала 11b диаметрального направления только при необходимости.
А именно, положение образования газовой канавки 13а обеспечено в том же самом положении как у отверстия маслоподающего канала 11b осевого направления относительно кругового направления части 3B вала, посредством чего маслоподающий канал 11b диаметрального направления маслоподающего прохода 11 сообщается с маслоподающей канавкой 11с осевого направления, а газовая канавка 13а также сообщается с маслоподающей канавкой 11с осевого направления.
На фиг.3 показан вид поперечного сечения по линии III-III на фиг.2, и как показано на фиг.3, в этом варианте осуществления каждая газовая канавка 13а выполнена D-образной формы поперечного сечения выравниванием внешней периферийной поверхности части 3B вала, но ширина газовой канавки 13а является достаточно небольшой в отличие от ширины маслоподающей канавки 11с осевого направления, не находясь под воздействием ее ширины, и посредством этого площадь проходного сечения газовой канавки 13а устанавливается меньшей по сравнению с газовым каналом диаметрального направления обычного устройства.
С другой стороны, предпочтительно, чтобы образовывалась большая ширина каждой газовой канавки 13а, чем ширина (диаметр) отверстия маслоподающего канала 11b диаметрального направления на основании кругового направления части 3B вала, и чтобы она образовывалась, продолжаясь в положения перед и за обоими концевыми краями отверстия маслоподающего канала 11b диаметрального направления. Если ширина каждой газовой канавки 13а устанавливается как описано выше, газовая канавка 13а может быть надежно сообщена с маслоподающим каналом 11с осевого направления, даже если вращение останавливается в положении, в котором отверстие маслоподающего канала 11b диаметрального направления незначительно сообщается с маслоподающим каналом 11с осевого направления.
Хотя форма поперечного сечения газовой канавки 13а не ограничена вышеупомянутой D-образной формой поперечного сечения, и она может иметь подходящую форму поперечного сечения, например, четырехугольную форму поперечного сечения, показанную на фиг.4, и треугольную форму поперечного сечения, показанную на фиг.5, в любом случае, предпочтительно, чтобы отношение между шириной каждой газовой канавки 13а и отверстием маслоподающего канала 11b диаметрального направления устанавливалось, как описано выше.
Хотя само собой разумеется, что газовые канавки 13а соответствующих форм могут быть образованы вырезанием после изготовления ротора 3, предпочтительно выполнять газовые канавки 13а во время изготовления ротора 3, когда ротор 3 изготовляется штамповкой или спеканием, тем самым способствуя осуществлению уменьшения стоимости изготовления.
Чтобы пояснить работу лопастного насоса 1, имеющего вышеописанную конфигурацию, в дальнейшем аналогично обычному лопастному насосу 1, при вращении ротора 3 путем приведения в действия двигателя, лопасть 4 также вращается возвратно-поступательно в канавке 9 ротора 3 при приведении в действие, а объем пространства насосной камеры 2А, разделяемый лопастью 4, изменяется согласно вращению ротора 3.
В результате этого объем пространства стороны воздушного впускного прохода 6, разделенного лопастью 4, увеличивается для генерирования отрицательного давления в насосной камере 2А, а газ всасывается из исполнительного механизма через воздушный впускной проход 6 для генерирования отрицательного давления в исполнительном механизме. Кроме того, всосанный газ затем сжимается ввиду уменьшения объема пространства стороны выпускного прохода 7, и выпускается из выпускного прохода 7.
В это время, когда лопастной насос 1 приводится в действие, смазочное масло подается в маслоподающий проход 11 из гидравлического насоса, приводимого двигателем, через маслоподающую трубку 12, и это смазочное масло проходит в насосную камеру 2А, когда маслоподающий канал 11b диаметрального направления и маслоподающая канавка 11с осевого направления корпуса 2 сообщаются друг с другом при вращении ротора 3.
Смазочное масло, поступившее в насосную камеру 2А, проходит в полую часть 3а роторной части 3А из промежутка между нижней поверхностью 9а канавочной 9 части, образованной у роторной части 3А, и лопастью 4, это смазочное масло проходит струей в насосную камеру 2А из промежутка между роторной частью 3А и канавкой 9, и из промежутка между лопастью 4 и крышкой 5 для смазки этих промежутков и для уплотнения насосной камеры 2А, а после этого, смазочное масло выпускается из выпускного прохода 7 вместе с газом.
Когда двигатель останавливается из вышеописанного рабочего состояния, ротор 3 останавливается в соответствии с остановкой двигателя, и поступление воздуха из исполнительного механизма заканчивается.
Здесь, даже если пространство стороны воздушного впускного прохода 6, отделенное лопастью 4, остается при отрицательном давлении при остановке ротора 3, если отверстие маслоподающего канала 11b диаметрального направления и маслоподающая канавка 11с осевого направления не соответствуют друг другу в это время, смазочное масло в маслоподающем канале 11а осевого направления не проходит в насосную камеру 2А.
В отличие от этого, когда ротор 3 останавливается в положении, в котором отверстие маслоподающего канала 11b диаметрального направления и маслоподающая канавка 11с осевого направления соответствуют друг другу, большое количество смазочного масла в маслоподающем проходе 11 стремится к тому, чтобы проходить в насосную камеру 2А ввиду отрицательного давления в насосной камере 2А.
Однако, поскольку в тот же момент газовая канавка 13а соответствует маслоподающей канавке 11с осевого направления, когда отверстие маслоподающего канала 11b диаметрального направления и маслоподающая канавка 11с осевого направления соответствуют друг другу, газовая среда проходит в насосную камеру 2А из этого газового канала 13а для устранения в ней отрицательного давления, тем самым способствуя предотвращению прохождения большого количества смазочного масла в насосную камеру 2А.
2
На фиг.6 показан график результатов испытаний, полученный тестированием отношения между оборотами и крутящим моментом, и знаки ◊ указывают обычное устройство, а знаки  указывают устройство по настоящему изобретению. На фиг.6 газовый проход обычного устройства включает в себя газовый канал диаметрального направления, а диаметр газового канала устанавливается в минимальные 1,5 миллиметра, принимая во внимание предотвращение засорения, таким образом приводя к площади проходного сечения в 1,77 мм обычного газового прохода.
2
В отличие от этого, поскольку газовый проход 13 по настоящему изобретению является газовой канавкой 13а канавочной формы, имеющий форму поперечного сечения, показанную на фиг.3-5, ее засорение не может легко осуществиться по сравнению с обычной формой отверстия, и таким образом площадь проходного сечения устанавливается в 0,91 мм, что меньше, чем площадь проходного сечения обычного газового прохода. Следует отметить, что хотя газовая канавка 13а D-образной формы в поперечном сечении, показанном на фиг.3, была использована для испытания, подобные результаты испытания были получены также при использовании других форм поперечного сечения.
Как может быть понятно из вышеописанных результатов испытания, крутящий момент увеличивается, если количество оборотов двигателя становится не больше, чем 1000 оборотов в обычном устройстве (◊). Причина состоит в том, что количество воздуха, всосанного в насосную камеру 2А, увеличивается, если количество оборотов двигателя становится не больше, чем 1000 оборотов, воздух, всосанный вместе с вращением лопасти 4, снова выпускается наружу насосной камеры 2А, и тем самым крутящий момент становится больше вместе с увеличением количества воздуха, всосанного в насосную камеру 2А.
Когда площадь проходного сечения газового канала 13а уменьшается, как в примере настоящего изобретения () в противоположность вышеописанному обычному устройству, увеличение крутящего момента может быть пресечено, даже если количество оборотов двигателя уменьшается. Это показывает, что количество воздуха, всосанного в насосную камеру 2А, может быть уменьшено.
Следует отметить, что само собой разумеется, что хотя вышеописанный каждый вариант осуществления был описан с использованием лопастного насоса 1, включающего в себя пластину лопасти 4, известный лопастной насос 1, включающий множество лопастей 4, также является применимым, и, кроме того, применение лопастного насоса 1 не ограничено генерированием отрицательного давления в исполнительном механизме.
Список ссылочных позиций
1 Лопастной насос
2 Корпус
2А Насосная камера
2В Опорная часть
3 Ротор
3А Роторная часть
3В Часть вала
4 Лопасть
11 Маслоподающий проход
11а Маслоподающий канал осевого направления
11b Маслоподающий канал диаметрального направления
11с Маслоподающая канавка осевого направления
13 Газовый проход
13а Газовая канавка