内接型ギヤポンプ

申请号 JP2014548055 申请日 2012-12-21 公开(公告)号 JP2015500953A 公开(公告)日 2015-01-08
申请人 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング; ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング; 发明人 アレキサンダー・フックス;
摘要 流体 を圧送するための内接型ギヤポンプであって、内歯リングギヤを備えたインナーギヤ(22)を有し、外歯リングギヤを備えたアウターギヤ(24)を有し、前記インナーギヤおよびアウターギヤ(22,24)の複数の歯(21)が互いに噛み合い、前記インナーギヤ(22)または前記アウターギヤ(24)が駆動されており、前記インナーギヤ(22)と前記アウターギヤ(24)との間に作業スペース(47)が形成されていて、該作業スペース(47)が、流入作業スペース(30)と流出作業スペース(31)とに分割されており、圧送しようとする流体を前記流入作業スペース(30)内に導入するための、前記流入作業スペース(30)内に開口する流入通路(28)と、圧送しようとする流体を前記流出作業スペース(31)から導出するための、前記流出作業スペース(31)内に開口する流出通路(29)とを有しており、前記インナーギヤ(22)の複数の前記歯(21)および前記アウターギヤ(24)の複数の前記歯(21)がそれぞれ、駆動側面(51)と、該駆動側面(51)とは反対側のフリー側面(52)とを有していて、前記インナーギヤ(22)の前記駆動側面(51)と前記アウターギヤ(22)の前記駆動側面(51)とが、駆動されるギヤ(22,24)から駆動されないギヤ(22,24)にトルクを伝達するために、互いに重なり合っており、この場合、前記インナーギヤおよび/またはアウターギヤ(22,24)の前記駆動側面(51)の形状は、前記インナーギヤおよびアウターギヤ(22,24)の少なくとも2つの歯(21)が互いに重なり合っていて、歯先個所(48)において、前記インナーギヤ(22)の複数の歯(21)と前記アウターギヤ(24)の複数の歯(21)との間に間隔または遊びが存在するように、構成されている。【選択図】図4
权利要求
  • 流体を圧送するための内接型ギヤポンプ(6)であって、
    内歯リングギヤ(23)を備えたインナーギヤ(22)を有し、
    外歯リングギヤ(25)を備えたアウターギヤ(24)を有し、
    前記インナーギヤおよびアウターギヤ(22,24)の複数の歯(21)が互いに噛み合い、前記インナーギヤ(22)または前記アウターギヤ(24)が駆動されており、
    前記インナーギヤ(22)と前記アウターギヤ(24)との間に作業スペース(47)が形成されていて、該作業スペース(47)が、流入作業スペース(30)と流出作業スペース(31)とに分割されており、
    圧送しようとする流体を前記流入作業スペース(30)内に導入するための、前記流入作業スペース(30)内に開口する流入通路(28)と、圧送しようとする流体を前記流出作業スペース(31)から導出するための、前記流出作業スペース(31)内に開口する流出通路(29)とを有しており、
    前記インナーギヤ(22)の複数の前記歯(21)および前記アウターギヤ(24)の複数の前記歯(21)がそれぞれ、駆動側面(51)と、該駆動側面(51)とは反対側のフリー側面(52)とを有していて、前記インナーギヤ(22)の前記駆動側面(51)と前記アウターギヤ(24)の前記駆動側面(51)とが、駆動されるギヤ(22,24)から駆動されないギヤ(22,24)にトルクを伝達するために、互いに重なり合っている、
    形式のものにおいて、
    前記インナーギヤおよび/またはアウターギヤ(22,24)の前記駆動側面(51)の形状は、前記インナーギヤおよびアウターギヤ(22,24)の少なくとも2つの歯(21)が互いに重なり合っていて、歯先個所(48)において、前記インナーギヤ(22)の複数の歯(21)と前記アウターギヤ(24)の複数の歯(21)との間に間隔または遊びが存在するように、構成されていることを特徴とする、内接型ギヤポンプ。
  • 前記インナーギヤおよび/またはアウターギヤ(22,24)のフリー側面(52)の形状は、前記インナーギヤおよびアウターギヤ(22,24)の複数の歯(21)が、前記フリー側面(52)に間隔または遊びを有するように、構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 前記インナーギヤ(22)の複数の歯(21)および前記アウターギヤ(24)の複数の歯(21)が歯先(50)を有していて、前記インナーギヤおよび/またはアウターギヤ(22,24)の前記歯先(50)の形状は、前記インナーギヤ(22)の複数の歯(21)の前記歯先(50)が、前記アウターギヤ(24)の複数の前記歯(21)特に前記歯先(50)、および複数の前記歯(21)の前記フリー側面(2)に接触しないように、かつ/または前記アウターギヤ(24)の複数の前記歯(21)の前記歯先(50)が、前記インナーギヤ(22)の複数の前記歯(21)、特に前記歯先(50)および複数の前記歯(21)の前記フリー側面(2)に接触しないように、構成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 前記インナーギヤおよびアウターギヤ(22,24)の複数の前記歯(21)の前記歯先(50)が、それぞれの前記インナーギヤおよびアウターギヤ(22,24)の回転軸線(27a,27b)に向かっての、前記インナーギヤおよびアウタ−ギヤ(22,24)の複数の前記歯(21)の半径方向の寸法の最後の30%、20%または10%であり、好適には、前記駆動側面(51)および/または前記フリー側面(52)が、前記インナーギヤおよびアウターギヤ(22,24)の複数の前記歯(21)の前記歯先(50)の外側に形成されていることを特徴とする、請求項3に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 前記インナーギヤおよびアウターギヤ(22,24)の複数の前記歯(21)のフリー側面(52)および/または前記歯先個所(48)における、前記インナーギヤおよびアウターギヤ(22,24)の複数の歯(21)の間の間隔または遊びが、少なくとも5μm,10μm,20μm、40μmまたは60μmであるか、および/または200μm、150μm,100μmまたは80μmより小さいか、および/または10μmと150μmとの間、特に20μmと100μmとの間であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項または複数項に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 前記インナーギヤおよび/またはアウターギヤ(22,24)の駆動側面(51)の形状は、前記インナーギヤおよびアウターギヤ(22,24)の少なくとも3つ、4つまたは5つの歯(21)が互いに重なり合うように構成されていることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項または複数項に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 前記内接型ギヤポンプ(6)がトロコイドポンプ(26)であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項または複数項に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 前記内接型ギヤポンプ(6)が、固定子(13)および回転子(16)を備えた電動機(4)を有していて、駆動されるギヤ(22,24)が前記回転子(16)によって形成されていることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項または複数項に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 前記駆動されるギヤ(22,24)内に、前記回転子(16)の永久磁石(17)が取り付けられているかまたは組み込まれていることを特徴とする、請求項8に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 前記流入通路(28)が部分的にのみ、拡大する体積を有する流入作業スペース(30)内に開口していて、前記流出通路(29)が、縮小する体積を有する流出作業スペース(31)内に開口していて、さらに前記流入作業スペース(30)内に部分的に開口していることを特徴とする、請求項1から9のいずれか1項または複数項に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 流入角度範囲が、圧力角範囲と同じかまたはこれよりも大きく、流出角度範囲が180°よりも大きく、従ってシール角範囲に接点(40)は存在せず、好適な形式ですべての接点(40)が流入角度範囲に存在するか、または、
    流入角度範囲が圧力角範囲よりも小さく、流出角度範囲が180°よりも大きいことによって、前記シール角範囲に接点(40)が存在する、
    ことを特徴とする、請求項10に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 前記流出通路(29)が部分的にのみ、縮小する体積を有する流出作業スペース(31)内に開口しており、前記流入通路(28)が、拡大する体積を有する流入作業スペース(31)内に開口し、さらに部分的に前記流出作業スペース(31)内に開口していることを特徴する、請求項1から9のいずれか1項または複数項に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 前記流出角度範囲が、圧力角範囲と同じかまたはこれよりも大きく、前記流入角度範囲が180°よりも大きいことによって、シール角範囲に接点(40)が存在せず、好適にはすべての接点(40)が前記流出角度範囲に存在するか、または、
    前記流出角度範囲が圧力角範囲よりも小さく、前記流入角度範囲が180°よりも大きいことにより、前記シール角範囲に接点(40)が存在する、
    ことを特徴とする、請求項12に記載の内接型ギヤポンプ。
  • 内燃機関(39)のための高圧噴射システム(2)であって、
    高圧ポンプ(7)と、
    高圧レール(42)と、
    燃料を燃料タンク(41)から前記高圧ポンプ(7)に圧送するための、好適には電動式のフィードポンプ(3)と、
    を有している形式のものにおいて、
    前記フィードポンプ(3)が、請求項1から13のいずれか1項または複数項に従って構成されていることを特徴とする、内燃機関(39)のための高圧噴射システム(2)。
  • 说明书全文

    本発明は、請求項1の前文に記載した内接型ギヤポンプ、および請求項12の前文に記載した高圧噴射システムに関する。

    内接型ギヤポンプまたはトロコイドポンプは、インナーギヤおよびアウターギヤを有している。 インナーギヤおよびアウターギヤの複数の歯は互いに噛み合い、インナーギヤとアウターギヤとの間に作業スペースを形成する。 この場合、作業スペースは、流入作業スペースと流出作業スペースとに分割されている。 従って、流入作業スペースは内接型ギヤポンプの吸入側を形成し、流出作業スペースは吐出側を形成する。 流入作業スペース内に流入通路が開口し、流出作業スペース内に流出通路が開口する。 この場合、一方のギヤが駆動され、インナーギヤおよびアウターギヤの歯の1つの接点において、駆動されるギヤから駆動されないギヤへトルクが伝達される。 この接点において、接触し合う2つの歯の駆動側面が互いに重なり合う。

    噛み合い個所に向き合あう歯先個所がインナーギヤとアウターギヤとの間に存在する。 この歯先個所においては、トルクがアウターギヤからインナーギヤへ伝達されず、流入作業スペースと流出作業スペースとの間に漏れ損失が発生する。 つまり圧下にある流体が流出作業スペースから流入作業スペースへ流入する。 製造精度および熱変形を補正するために、歯先個所において、インナーギヤとアウターギヤとの間に遊びが設けられていることにより、漏れが発生する。

    また、いわゆる「エッカーレの原理“Eckerle−Prizip”」に従って、歯先個所の領域内においてインナーギヤおよびアウターギヤにプリロード圧力を加えることが公知である。 これによって、歯先個所における漏れ損失は避けられるか、または減少させることができるが、インナーギヤおよびアウターギヤの歯が強く摩耗せしめられ、歯先個所の機械的な摩擦損失が著しく増大し、これによって内接型ギヤポンプの効率が低下するか若しくはエネルギ損失が増大する。

    この場合、理論的に数学的な演算に基づいて、インナーギヤおよびアウターギヤを、インナーギヤのすべての歯がアウターギヤのすべての歯に接触するように、構成することが可能であり、それによって漏れが生じないようになっている。 例えばアウターギヤの複数の歯は、アウターギヤの回転軸線に対して垂直な断面図で見て円の弓形の形状を有していて、アウターギヤの複数の歯の形状に基づいて、インナーギヤの複数の歯の構成が得られる。 これは例えば、非特許文献1に記載されている。 しかしながら、このような形式のギヤポンプは実際に製造することができない。 何故ならば、製造精度および熱変形に基づいて組立が不可能であり、しかも運転中に、インナーギヤの歯とアウターギヤの歯との間に非常に高いプリロード圧力および摩擦損失が発生するからである。

    特許文献1によれば、複数の閉鎖された圧送隔室を有するベーンポンプまたは内軸受式ギヤポンプが公知であり、前記圧送隔室の体積は、回転運動中に最小値から最大値に、また逆転して最大値から最小値に変化する。 このポンプは、特に内燃機関の燃料圧送のために使用される。 このポンプは、軸方向で圧送隔室内に侵入する吸入通路および吐出通路を有しており、この吸入通路および吐出通路の開口横断面は、内側のシールなしで圧送するために設計されているが、内側のシールは、ポンプ部分の軸方向面に当てつけられた、逆止弁を形成する定置のスラストワッシャによって得られている。

    特許文献2によれば、少なくとも2つの歯車機械を備えた容積形機械が公知であり、前記歯車機械に固有のまたは共通の液圧回路が対応配置されていて、前記歯車機械の共通の圧送流が制御部材によって変えられるようになっており、この制御部材は容積形機械のハウジング部分内に配置されている。

    特許文献3には、内歯を有する少なくとも1つのリングギヤ、および該リングギヤに噛み合う外歯を有するロータを備えた内接型ギヤポンプが開示されており、この内接型ギヤポンプはさらに、クレセント(三日月形部材)を有しているかまたは有しておらず、電動駆動装置を備えており、この電動駆動装置は、リングギヤがブラシレス電動機の回転子の内部に配置され、回転子に隣接して固定子が配置されていることによって形成されており、この場合、リングギヤを含む回転子は、軸受または滑り軸受に偏心的に回転可能に保持されていて、固定子は回転子に対して、およびポンプの内部に対して遮蔽されかつシールされていることで、固定子と回転子との間に存在する、軸受または滑り軸受が液体を通さないように、かつ両端面側で以ってそれぞれ閉鎖カバーにシール接続されている。

    ドイツ連邦共和国特許第3624532号明細書

    ドイツ連邦共和国特許公開第3406349号明細書

    ドイツ連邦共和国実用新案登録第29913367号明細書

    ボリス・マチュー(Boris Mathieu)著、ナンシー第2エンジニアテクノロジーサイエンス高等学校(Ecole superieur des sciences et technologies de l'ingenieur de Nancy 2)における「ブレーキシステムのための新規なポンプ構想のモデリングおよび学習」(Modeling and study of a new pump concept for braking systems)をテーマとしたディプロム論文若しくはマスター論文、フランス、ジャン・ラムール通り、54519ヴァードゥヴレ・ル・ナンシー・セデックス(Rue Jean Lamour, 54519 Vandoeuvre les Nancy Cedex)、2005年2月14日〜2005年8月12日

    本発明による、流体を圧送するための、特に自動車用の内接型ギヤポンプは、内歯リングギヤを備えたインナーギヤと、外歯リングギヤを備えたアウターギヤとを有し、この場合、インナーギヤおよびアウターギヤの複数の歯が互いに噛み合い、インナーギヤまたはアウターギヤが駆動されており、インナーギヤとアウターギヤとの間に作業スペースが形成されていて、該作業スペースが、流入作業スペースと流出作業スペースとに分割されており、さらに、圧送しようとする流体を流入作業スペース内に導入するための、流入作業スペース内に開口する流入通路と、圧送しようとする流体を流出作業スペースから導出するための、流出作業スペース内に開口する流出通路とを有しており、好ましくは流入作業スペースと流出作業スペースが、インナーギヤとアウターギヤとの間の歯先個所および噛み合い個所で互いに分離されており、インナーギヤの複数の歯およびアウターギヤの複数の歯がそれぞれ、駆動側面と、該駆動側面とは反対側のフリー側面とを有していてインナーギヤの駆動側面とアウターギヤの駆動側面とが、駆動されるギヤから駆動されないギヤにトルクを伝達するために、互いに重なり合っており、この場合、インナーギヤおよび/またはアウターギヤの駆動側面の形状は、インナーギヤおよびアウターギヤの少なくとも2つの歯が互いに重なり合っていて、歯先個所において、インナーギヤの複数の歯とアウターギヤの複数の歯との間に間隔または遊びが存在するように、構成されている。 これによって、好適な形式で、インナーギヤおよびアウターギヤの複数の歯が接触し合うので、それによって一方では、複数の歯が駆動側面において互いに重なり合い若しくは接触しているときに、流入作業スペースまたは流出作業スペースの領域内に漏れが発生することはなく、他方では、歯先個所において、およびインナーギヤおよびアウターギヤの複数の歯の間の歯先個所の近傍において遊びまたは間隔が存在することにより、インナーギヤおよびアウターギヤの組立が可能であり、インナーギヤおよびアウターギヤの複数の歯の間に非常に僅かなプリロード圧力および摩擦損失しか発生しない。

    追加的な実施例によれば、インナーギヤおよび/またはアウターギヤのフリー側面の形状は、インナーギヤおよびアウターギヤの複数の歯が、フリー側面に間隔または遊びを有するように、構成されている。 これによって好適な形式で、実質的にフリー側面に摩擦力またはプリロード圧力が発生することはなく、駆動側面において発生するプリロード圧力は非常に僅かであり、プリロード圧力は実質的に、駆動されるギヤから駆動されないギヤに伝達するために必要な押圧力に相当するだけある。

    別の変化例によれば、インナーギヤの複数の歯およびアウターギヤの複数の歯が歯先を有していて、インナーギヤおよび/またはアウターギヤの、この歯先の形状は、インナーギヤの複数の歯の歯先が、アウターギヤの複数の歯、特に歯先、および複数の歯のフリー側面に接触しないように、かつ/またはアウターギヤの複数の歯の歯先が、インナーギヤの複数の歯、特に前記歯先、および複数の歯のフリー側面に接触しないように、構成されている。 これによって好適な形式で、歯先、特に歯先個所に、実質的にプリロード圧力および摩擦力が発生することはない。

    好適な形式で、インナーギヤおよびアウターギヤの複数の歯の歯先が、それぞれのインナーギヤおよびアウターギヤの回転軸線に向かっての、インナーギヤおよびアウタ−ギヤの複数の歯の半径方向の寸法の最後の30%、20%または10%であり、好適には、駆動側面および/またはフリー側面が、インナーギヤおよびアウターギヤの複数の歯の歯先の外側に形成されている。

    補足的な変化例によれば、インナーギヤおよびアウターギヤの複数の歯のフリー側面および/または歯先個所における、インナーギヤおよびアウターギヤの複数の歯の間の間隔または遊びが、少なくとも5μm,10μm,20μm、40μmまたは60μmであるか、および/または200μm、150μm,100μmまたは80μmより小さいか、および/または10μmと150μmとの間、特に20μmと100μmとの間である。 この大きさの遊びまたは間隔は、製造精度および熱変形を補正するために必要である。

    追加的な実施例によれば、インナーギヤおよび/またはアウターギヤの駆動側面の形状は、インナーギヤおよびアウターギヤの少なくとも3つ、4つまたは5つの歯が互いに重なり合うように構成されている。 これによって、流入または流出作業スペースの広い範囲において漏れが発生することはない。

    好適には、内接型ギヤポンプはトロコイドポンプである。

    別の実施態様によれば、内接型ギヤポンプは、固定子および回転子を備えた電動機を有していて、駆動されるギヤが回転子によって形成されている。

    補足的な実施態様によれば、駆動されるギヤ内に、回転子の永久磁石が取り付けられているかまたは組み込まれている。

    好適な形式で、固定子は、回転子の周りに同心的に形成されている。

    別の実施例によれば、アウターギヤまたはインナーギヤは回転子によって形成されている。

    特に、アウターギヤまたはインナーギヤ内に回転子の永久磁石が取り付けられているかまたは組み込まれている。

    別の実施例によれば、流入通路が部分的にのみ、拡大する体積を有する流入作業スペース内に開口していて、流出通路が、縮小する体積を有する流出作業スペース内に、およびさらに部分的に流入作業スペース内に開口している。

    追加的な変化例によれば、流入度範囲が、圧力角範囲と同じかまたはこれよりも大きく、流出角度範囲が180°よりも大きく、従ってシール角範囲に接点は存在せず、好適な形式ですべての接点が流入角度範囲に存在するか、または、流入角度範囲が圧力角範囲よりも小さく、流出角度範囲が180°よりも大きいことによって、前記シール角範囲に接点が存在する。 流入角度範囲と流出角度範囲との間のシール角範囲に接点が存在しなければ、小さい遊びまたは小さい間隔に基づいて、流入通路と流出通路との間に僅かな漏れしか発生しない。 この場合、最後の接点の遊びまたは間隔は、歯先個所における歯の歯先に向かって次第に大きくなる。 例えば、歯先個所に向かう方向で見て、最後の歯の後ろの第1の歯がシール角範囲に設けられていれば、僅かな遊びまたは僅かな間隔に基づいて僅かな漏れしか発生しない。 シール角範囲に接点が設けられていれば、流入通路と流出通路との間において実質的に漏れは発生しない。 何故ならば、接点においては、接触に基づいてほぼ完全なシールが保証されているからである。

    補足的な実施例によれば、流出通路が部分的にのみ、縮小する体積を有する流出作業スペース内に開口しており、流入通路が、拡大する体積を有する流入作業スペース内に開口していて、さらに流出作業スペース内に部分的に開口している。

    別の実施態様によれば、流出角度範囲が、圧力角範囲と同じかまたはこれよりも大きく、前記流入角度範囲が180°よりも大きいことによって、シール角範囲に接点が存在せず、好適にはすべての接点が流出角度範囲に存在するか、または、流出角度範囲が圧力角範囲よりも小さく、流入角度範囲が180°よりも大きいことにより、シール角範囲に接点が存在する。

    補足的な変化例によれば、圧力角範囲は、駆動されるインナーギヤにおいては走行方向で噛み合い個所から始まっており、駆動されるアウターギヤにおいては走行方向とは逆方向で噛み合い個所から始まっている。

    好適な形式で、歯は、噛み合い個所において仮想の1つの接点だけを有している。

    別の実施例によれば、流入角度範囲および流出角度範囲は噛み合い個所を起点としてそれぞれ逆方向に広がっており、好適には流入角度範囲が流入通路の端部で終わっていて、流出角度範囲が有利には流出通路の端部で終わっているか、またはそれとは異なり、流入角度範囲は流入通路にだけ設けられていて、流出角度範囲は流出通路にのみ設けられている。

    特に自動車用の内燃機関のための、本発明による高圧噴射システムは、高圧ポンプと、高圧レールと、燃料を燃料タンクから前記高圧ポンプに圧送するための、好適には電動式のフィードポンプとを有しており、このフィードポンプが、本特許明細書に記載されたフィードポンプに従って構成されている。

    変化実施例によれば、インナーギヤとアウターギヤとは、互いに偏心的に軸受けされている。

    好適な形式で、有利には組み込まれた電動機を有するポンプは、有利には電磁石への給電を制御するための電子制御ユニットを有しており、かつ/またはポンプの電動機は電子整流された電動機である。

    好適な形式で、フィードポンプのハウジングおよび/または高圧ポンプのハウジングおよび/またはインナーギヤおよび/またはアウターギヤは、少なくとも部分的に、特に完全にメタル例えば鋼またはアルミニウムより成っている。

    好適な形式で、圧力角範囲は、流入通路または流出通路の寸法に相当する。

    特に、電動式のフィードポンプの吐出量は、開ループ制御可能および/または閉ループ制御可能である。

    以下に本発明の実施例を、添付の図面を用いて詳しく説明する。

    高圧噴射システムの著しく簡略化した図である。

    ハウジングおよび固定子を除いた内接型ギヤポンプの斜視図である。

    図2に示した内接型ギヤポンプの分解図である。

    永久磁石がインナーギヤ内に組み込まれている、図2に示した内接型ギヤポンプの横断面図である。

    永久磁石がインナーギヤ内に組み込まれていて、流入通路および流出通路が図2とは異なって構成されている、図2に示した内接型ギヤポンプの横断面図である。

    図4および図5に示した内接型ギヤポンプの歯先個所の詳細を示す図である。

    図1には、図示していない車両のための高圧噴射システム2のポンプ装置1が示されている。 電動式のフィードポンプ3は、燃料タンク41から燃料パイプ35を通じて燃料を圧送する。 次いで燃料は電動式のフィードポンプ3から高圧ポンプ7へ圧送される。 高圧ポンプ7は、内燃機関39によって駆動軸44を介して駆動される。

    電動式のフィードポンプ3は、電動機4とポンプ5とを有している(図2および図3)。 ポンプ5の電動機4はポンプ5内に組み込まれていて、さらに電動式のフィードポンプ3は高圧ポンプ7に直接的に配置されている(図示せず)。 高圧ポンプ7は燃料を高圧下で、例えば1000、3000または4000bar(バール)の圧力下で、高圧燃料パイプ36を通じて高圧レール42に圧送する。 高圧レール42から、燃料は高圧下でインジェクタ43によって内燃機関39の図示していない燃焼室に供給される。 燃焼させる必要のない燃料は、燃料リターンパイプ37によって再び燃料タンク41へ戻し案内される。 電動式のフィードポンプ3の流入通路28(図3および図4)を介して、燃料が燃料タンク41から燃料パイプ35を通して吸い込まれ、燃料は流出通路29を介して燃料パイプ35を通して高圧ポンプ7に供給される。

    燃料タンク41から電動式のフィードポンプ3に通じる燃料パイプ35内に、燃料フィルタ38が組み込まれている。 これによって好適な形式で、燃料タンク41から電動式のフィードポンプ3に通じる燃料パイプ35は安価に構成することができる。 何故ならば、燃料パイプ35は超過圧力を克服する必要がないからである。 電動式のフィードポンプ3の電動機4(図3および図4)は、三相交流若しくは交流によって駆動され、出力を開ループ制御および/または閉ループ制御することができる。 電動機4のための三相交流若しくは交流は、図示していないパワーエレクトロニクスによって、自動車40の車内電源の直流電圧網から提供される。 従って電動式のフィードポンプ3は、電子整流されたフィードポンプ3である。

    電動式のフィードポンプ3は、鉢形ハウジング10およびハウジングカバー9を備えたハウジング8を有している(図3)。 フィードポンプ3のハウジング8内に、内接型ギヤポンプ6若しくはトロコイドポンプ(Gerotorpumpe)26としてのポンプ5と電動機4とが配置されている。 鉢形ハウジング10は切欠54を備えている。 電動機4は、電磁石15としてのコイル14を備える固定子13と、軟磁性コア32としての軟鉄コア45とを有しており、この軟鉄コア45は積層鋼板33として構成されている。 固定子13内に、内歯リングギヤ23を有するインナーギヤ22を備えた内接型ギヤポンプ6としてのポンプ5と、外歯リングギヤ25を有するアウターギヤ24とが位置決めされている。 従って、インナーギヤおよびアウターギヤ22,24は、歯車20およびロータ18を成しており、内歯リングギヤおよび外歯リングギヤ23,25は圧送要素19としての複数の歯21を有している。 インナーギヤ22とアウターギヤ24との間に、作業スペース47が形成されている。 アウターギヤ24内に永久磁石17が組み込まれているので、アウターギヤ24は、電動機4の回転子16も形成している。 従って、電動機4がポンプ5内に組み込まれているか、若しくはその逆である。 固定子13の電磁石15は、交互に給電されるので、電磁石15において発生する磁界に基づいて、回転子16若しくはアウターギヤ24は、回転軸線27若しくは27bを中心にして回転運動せしめられる。

    ハウジングカバー9は、インナーギヤ若しくはアウターギヤ22,24のための軸受11若しくはスラスト軸受11若しくは滑り軸受11として用いられる。 また、ハウジングカバー9内に、流入通路28および流出通路29が形成されている。 流入通路28を通って、圧送しようとする流体つまり燃料はフィードポンプ3内に流入し、流出通路29を通って燃料は再びフィードポンプ3から流出する。 また、鉢形ハウジング9およびハウジングカバー10は、それぞれ3つの孔46を有しており、これらの孔46内に、図示していないねじが、鉢形ハウジング9およびハウジングカバー10を互いにねじ結合するために位置決めされており、この場合、図示していないシールで以って、鉢形ハウジング9およびハウジングカバー10が流体密に互いに重なり合っている。

    内接型ギヤポンプ6またはトロコイドポンプ26は、作業スペース47を有している。 この場合、作業スペース47は、吸入側としての流入作業スペース30と、吐出側としての流出作業スペース31とに分割されている(図4)。 流入作業スペース30において作業スペース47は拡大し、流出作業スペース31において作業スペース47、つまりインナーギヤおよびアウターギヤ22,24の複数の歯21の間の圧送スペースは縮小する。 この場合、流入作業スペースの角度範囲と流出作業スペースの角度範囲とは、それぞれ180°である。

    図4に示した内接型ギヤポンプ6においては、図2および図3とは異なり、アウターギヤ24ではなく、インナーギヤ22が駆動されるギヤ22であり、即ち永久磁石17はインナーギヤ22内に取り付けられているかまたは組み込まれていて、インナーギヤ22は、電動機4の回転子16を形成している。 インナーギヤおよびアウターギヤ22,24は、回転方向34で駆動される。 インナーギヤおよびアウターギヤ22,24は、偏心率eを有して互いに偏心的に軸受けされている。 この場合、インナーギヤ22は、回転軸線27aを中心にした回転運動を実施し、アウターギヤ24は、回転軸線27bを中心とした回転運動を実施し、2つの回転軸線27aおよび27bは間隔eを有している。 アウターギヤ24は、歯先50の最も内側の位置で曲率半径R azを有していて、複数の歯21の間の最も低い位置で曲率半径amを有している。 従って、R azとR amとの間の差が、アウターギヤ24の歯21の半径方向の寸法に相当する。 図5では、歯先50は、横方向の平行斜線が引かれていることによって、その他の歯21に対して区別されている。 従って、アウターギヤ24の歯21における歯先50は、アウターギヤ24の回転軸線27bに向かっての、歯21の半径方向の寸法の最後のほぼ30%を占める。 同様の形式で、インナーギヤ22の歯21の列は、歯先50の最も外側の位置において曲率半径R izを有していて、複数の歯21の間の最も低い位置において曲率半径R imを有している。

    図4には、回転軸線27a,27bに対して垂直な断面図が示されている。 この場合、アウターギヤ24の歯21が、中心点Mおよび曲率半径Sを有する円の切片として外側に形成されている(図5)。 この場合、Kは、アウターギヤ24の回転軸線27bに対するMからの間隔である。 インナーギヤ22の歯21の形状は、アウターギヤ24の歯21の形状に関連して、非特許文献1に従ってサイクロイドとして構成されている。 この場合、インナーギヤ22の歯21の構造若しくは数学的な計算において、アウターギヤ24の歯21の実際の曲率半径Sおよび仮想の曲率半径S が使用されており、仮想の曲率半径S は実際の曲率半径Sよりも大きい。 従ってアウターギヤ24の歯21は実際には、主に図5に実線で示された曲率半径Sのみを有している。 仮想の曲率半径S および移行領域53は、破線で示されている。 アウターギヤ24の歯21における仮想の曲率半径S は、アウターギヤ24の歯21の駆動側面51の外側に突き出していて、連続的な移行領域53において仮想の曲率半径S が曲率半径Sに適合される。 従って、仮想の曲率半径S は歯先50およびフリー側面52に存在する。 駆動側面51には曲率半径Sが存在する。 インナーギヤ22の歯21の形状は、駆動側面51において、曲率半径Sに基づいて構成若しくは算出され、フリー側面52並びに歯先50においては、仮想の曲率半径S に基づいて構成若しくは算出される。 移行領域53はインナーギヤ22の歯21にも発生する。 図5に実線で、インナーギヤ22の実際の歯21が示されている。 駆動側面51における実線は、実際の曲率半径Sに基づいて作成されていて、歯先50およびフリー側面52における実線は、仮想の曲率半径S に基づいて作成されている。 インナーギヤ22の歯21の歯先50およびフリー側面52における破線は、実際の曲率半径Sに基づいて作成されている。 従って、移行領域53は、実線で示された実際のラインにおけるインナーギヤ22において発生する。 これによって、図5には、アウターギヤ24の歯21とインナーギヤ22の歯21との間の、図4に示されていない間隔または遊びが存在する。 これによって、歯先50とフリー側面52との間で、インナーギヤ22の歯21とアウターギヤ24の歯21との間に、図4に示されていない遊びまたは間隔が発生する。 インナーギヤ22からアウターギヤ24へトルクを伝達するために、駆動側面51においてのみ、インナーギヤ22の歯21とアウターギヤ24の歯21との間の接触が3つの接点40で発生する。 何故ならば、駆動側面51におけるインナーギヤ22の歯21の形状は、アウターギヤ24の歯21の実際の曲率半径Sに従って構成されているかまたは算出されているからである。 図4には、接点40だけが示されており、投影平面に対して垂直な方向の、インナーギヤ22およびアウターギヤ24の三次元的な寸法に基づいて、接点40は実際の接触線である。 それによって、接点40との圧力角範囲α において、インナーギヤ22の歯21とアウターギヤ24の歯21との間の圧送スペース間に漏れまたは流体損失が発生することは実質的にない。 何故ならば、インナーギヤ22およびアウターギヤ24の歯21の駆動側面51は互いに、インナーギヤ22からアウターギヤ24へのトルク伝達に基づく圧力下にあるからである。 好適には、圧力角範囲は、流入通路28(図示せず)の寸法に相当する。 流入通路28は、流入通路角度範囲α に存在し、この流入通路角度範囲α は、反時計回り方向で噛み合い個所49から始まって、歯先個所48の領域内において流入通路28の端部で終わっているので、流入通路角度範囲α は、約170°の角度を有している。 複数の接点40を有する圧力角範囲α はやはり、反時計回り方向で噛み合い個所49から始まって、3つの接点40の最後で終わっているので、圧力角範囲α は、約70°である。 流出通路29は、流出通路角度範囲α にあり、この、流出通路角度範囲α は時計回り方向で噛み合い個所49から始まっており、従って、この流出通路角度範囲α は約170°の角度を有している。 シール角範囲α は、流入通路角度範囲α と流出通路角度範囲α との間の歯先個所48の領域内にある。 従って、歯先個所48の領域内の複数の歯21の間の大きい間隔または遊びに基づいて、流入通路28と流出通路29との間に大きい漏れ損失が発生する。

    図示してない別の実施例では、駆動されるのはインナーギヤ22ではなく、アウターギヤ24である。 従って接点40は、反時計回り方向で噛み合い個所49から始まっているのではなく、時計回り方向で噛み合い個所49から始まっている。 駆動側面51は、図4および図5の歯21と比較して反対側で、歯21に形成される。 好適には、この図示していない実施例において、圧力角範囲は、流出通路29の寸法に相当する(図示せず)。

    図5には内接型ギヤポンプ6の別の実施例が示されており、以下では主に図4に示した実施例との相違点について説明されている。 流入通路28は、複数の接点40の領域内にだけ形成されていて、4つの接点40が設けられており、これら4つの接点40のうちの、流入通路28の外側の接点40は、シール角範囲α に存在し、また流出通路29は、次第に小さくなる体積を有する単数若しくは複数の作業スペースにだけ、つまり歯先個所および噛み合い個所48,49の、図5で右側だけに存在するのではなく、部分的に、次第に大きくなる体積を有する流入作業スペース30としての単数若しくは複数の作業スペースにも存在する。 従って、複数の接点40を備えた複数の歯21の間の2つの作業スペースだけが、流体を圧送するための作業スペースとして使用される。 これによって、流入通路28と流出通路29との間において実質的に漏れ損失が発生することはない。 何故ならば、シール角範囲α に、つまり流入通路28と流出通路29との間の領域に接点40が存在し、この接点40において、接触に基づくほぼ完全なシールが保証されているからである。 圧力角範囲α の外側で、反時計回り方向で歯先個所48に向かって次第に大きくなる体積を有する圧送スペースにおける、複数の歯21の間の遊びまたは間隔は拡大する。 流入通路28が、図5の実施例とは異なり、歯先個所48に向かって最後の接点40を少しだけ超えて延長され、流出通路29が相応に短縮されている場合は、僅かな漏れが発生し、複数の歯21の間の3つの作業スペースが流体を圧送するために使用される。 ポンプ5の吐出量を高めるためには、漏れが少なく、しかも流体を圧送するための複数の歯の間の圧送スペースの数を増やすことが好ましい。

    全体的に見て、本発明による内接型ギヤポンプ6は重要な利点を提供する。 歯先50およびフリー側面52の遊びまたは間隔に基づいて、摩擦損失は非常に僅かであり、接点40の数を増やしたことによって、接点40における接触圧の低下およびひいては摩耗の低下が得られる。

    1 ポンプ装置 2 高圧噴射システム 3 電動式のフィードポンプ 4 電動機 5 ポンプ 6 内接型ギヤポンプ 7 高圧ポンプ 8 ハウジング 9 ハウジングカバー 10 鉢形ハウジング 11 軸受 13 固定子 15 電磁石 16 回転子 17 永久磁石 18 ロータ 20 歯車 21 歯 22 インナーギヤ 23 内歯リングギヤ 24 アウターギヤ 25 外歯リングギヤ 26 トロコイドポンプ 27,27a,27b 回転軸線 28 流入通路 29 流出通路 30 流入作業スペース 31 流出作業スペース 32 軟磁性コア 35 燃料パイプ 36 高圧燃料パイプ 37 燃料リターンパイプ 38 燃料フィルタ 39 内燃機関 40 自動車 40 接点 41 燃料タンク 42 高圧レール 43 インジェクタ 44 駆動軸 45 軟鉄コア 47 作業スペース 48 歯先個所 49 噛み合い個所 50 歯先 51 駆動側面 52 フリー側面 53 移行領域 54 切欠 K 間隔 M 中心点 S 実際の曲率半径 S 仮想の曲率半径 R am ,R az ,R im ,R iz曲率半径 α 流出通路角度範囲 α 圧力角範囲 α 流入通路角度範囲 α シール角範囲

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