JP2016514786A - バイメタル型弁制限 - Google Patents

Abstract

本発明は車両の容量ポンプ（１０）に関し、容量ポンプは逆止弁（２２）を介してアクセス可能なポンプ室（１４）を有する。逆止弁（２２）は弁体（２８）を含み、弁体は弁開口（３０）を覆う。付け加えて、弁行程リミッタ（２６）が備えられ、弁行程リミッタは機械的な温度要素（２７）を含む。温度要素（２７）は温度の低下に連れて弁行程（ｄ）を増加させ、温度の上昇に連れて弁行程を減少させる。【選択図】図１

Description

本発明は車両の容量ポンプに関し、該容量ポンプは逆止弁を介してアクセス可能なポンプ室を有する。逆止弁は弁開口を覆う弁体を含む。

このような容量ポンプは車両の分野において種々の適用を見出している。これら容量ポンプは流体、一般的には液体、特に液状の冷媒又は潤滑剤を送出する。しかしながら、容量ポンプは、潤滑されたガスポンプ又は潤滑された真空ポンプとしても構成可能である。

車両の容量ポンプは−４０℃から＋１６０℃の温度範囲のために設計されている。この温度範囲において、潤滑剤は大きな粘性の相違を屡々示す。このような潤滑剤の粘性の増加は大気温度の低下が理由である。損傷を回避するためには、機械的な手段、即ち、逆止弁の弁開口の断面積を増大させることで、増加する粘性に対抗することが必要となり、この結果、−４０℃までの低い温度でも、十分に速い潤滑剤の通過が確保される。

しかしながら、潤滑剤の粘性の増加及びそれ故に要求される弁開口の断面積の増大は逆止弁の閉弁時間を長くする。ポンプ速度が高速で且つ潤滑剤が暖かいとき、長い閉弁時間は多量の戻り流を引き起こし、効率を低下させる。

損傷に対して容量ポンプを保護する種々のポンプは従来技術から公知である。例えば、以下の特許文献１にはバイメタルの弁ばねが記載され、該弁ばねは流体の温度に順応する。また、特許文献２は流体圧力コントローラを開示し、該コントローラはバイメタルからなるディスク状の弁ばねを備えている。これにより、弁体の開弁特性は高い温度依存性となる。

特開昭57-146968号公報 特開昭58-160675号公報

上述の点に関し、本発明の目的は効率を向上した車両の容量ポンプを提供することにある。

本発明は車両の容量ポンプに言及し、該容量ポンプはポンプ室を有する。該ポンプ室は逆止弁を介してアクセス可能である。逆止弁は弁体及び弁行程リミッタを含み、弁体は閉弁位置にて弁開口を覆って閉じる。弁行程リミッタは最大開度での弁体の開位置を規定し、機械的な温度要素を含む。該温度要素は温度の低下に連れて弁行程を増加させ、そして、温度の上昇に連れて弁行程を減少させる。

弁体の挙動は潤滑剤の温度によって本質的に影響されない。即ち、弁体の挙動は実質的に温度とは独立である。温度依存性の弁行程リミッタを介して、弁の開弁行程は潤滑剤の温度が低いとき可能な限り長く設定され、潤滑剤の温度が高いとき、可能な限り短く設定される。

従って、潤滑剤の温度が低いとき、潤滑剤の粘性が高いにも拘わらず、大きな開口断面積、即ち、長い開弁行程を介して潤滑剤が完璧且つ比較的低い抵抗で流れるのを保証する。一方、潤滑剤の温度が高いとき、弁行程リミッタは短い閉弁行程を有し、速やかな閉弁を保証する。これにより、特にポンプの高速回転速度にて、効率が向上する。

好適な実施形態において、弁体はリーフばねとして構成されている。該リーフばねは機械的に単純であると同時に弁体の安価な実施形態である。更に、リーフばねは弾性又は可撓性である。

好適には、弁行程リミッタはバイメタルリーフ(leaf)によって形成されている。弁体とは異なり、弁行程リミッタは本来、堅固である。弁行程リミッタは低い線膨脹係数を有する金属や、高い線膨脹係数を備えた金属からなっている。

低い温度の潤滑剤が弁行程リミッタに存在するとき、即ち、潤滑剤が高い粘性であるとき、弁行程リミッタが開弁方向により曲げられ、逆止弁の最大開弁行程は増加される。高い温度の潤滑剤が存在するとき、弁行程リミッタが閉弁方向により曲げられ、逆止弁の最大開弁行程は短くなる。

従って、弁行程リミッタは、行程制限構成部品及び温度可変構成部品として両方に機能する。付け加えて、弁行程リミッタは組み付けでみて頑強、確実且つ簡単であり、そして、製造でみても経済的である。

代替として、弁行程リミッタは形状記憶材料、特にニチノール(nitinol)を本体として構成されてもよい。形状記憶材料によれば、弁における温度依存型の開弁行程制限を実現する要素が簡単に得られる。形状記憶材料の本体の機能は所謂、双方（記憶）効果に基づく。双方効果のために、このような形状記憶合金は、高温での１つ形状と低温での１つ形状との２つの形状を記憶している。

更に代替の実施形態として、弁行程リミッタはワックス要素として構成することもできる。ワックス要素は経済的で且つ構造的に単純であり、フェールセーフとなる。

好ましくは、弁体及び弁行程リミッタの各々はタングとして形成され、該タングはそのタング端の一方にてポンプ室の壁に固定されている。ここで、弁体及び弁行程リミッタの形状は弁開口の形状と同様である。従って、両方の構成部品は単一の固定要素によって固定でき、これにより、その組立はより簡単となる。

好ましくは、単一の逆止弁が提供される。しかしながら、他の実施形態においては、複数の逆止弁がポンプ室の壁に並列にして配置されてもよい。

更なる実施形態において、逆止弁は「蝶配置」の「二重タング」形状であってもよい。即ち、２つの翼、つまり、タング形状の弁行程リミッタ及び組みをなす弁体は固定手段からポンプ室の２つの弁開口を覆って延びている。２つの弁行程リミッタ及び２つの弁体は弁開口のそれぞれを覆い、ポンプハウジングの壁に単一の固定手段のみによって取り付けられている。この固定手段は例えば、ねじの形態であってもよい。このような「蝶配置」は、僅かな構造的な労力で弁開口の数を倍にでき、これにより、弁開口の断面積の増加が実現される。

他の実施形態において、逆止弁は出口側に割り当てられている。更に、逆止弁は入口側、即ち、吸い込み側に付加的に備えられていてもよい。後者の配置は、内燃機関が逆向きに駆動されるとき、機械的な容量ポンプにて発生し得るポンプの逆回転の場合に備えられている。

好ましくは、車両の容量ポンプは油で潤滑された真空ポンプ又は潤滑剤ポンプである。好ましくは、特に、供給されるべき集合体が潤滑されるべき内燃機関であるならば、吸い込まれるべき流体は潤滑油である。また、容量ポンプは油で潤滑される真空ポンプであり、ここでは空気のみならず、潤滑剤もまたポンプ室の出口を介して排出されなければならない。

本発明による装置の一実施形態は次の図１，２に概略的に示され、そして、以下に記載されている。

逆止弁を備えた車両の容量ポンプの斜視図である。 図１の逆止弁における翼の拡大図である。

図１は車両のための容量ポンプ１０を図示し、本実施形態では、容量ポンプは潤滑剤で潤滑される真空ポンプである。容量ポンプ１０は２次的な集合体(aggregates)、例えばブレーキブースタ等のために１００mbarよりも低い負圧を供給する。効率の向上及び機械的な摩耗の低減のために、真空ポンプ１０は液体の潤滑剤で潤滑される。

容量ポンプ１０はポンプハウジング１２を有する。該ポンプハウジング１２はポンプ室１４を囲み、該ポンプ室は多数のポンプ室壁２０を備えている。２つの前端ポンプ室壁２０の１つには、二重タングの逆止弁２２が配置されている。該逆止弁２２はポンプ室壁１４に固定手段２２を介して備えられ、組みをなす２つの弁開口３０を開閉する。

本発明の逆止弁２２について図２を参照して以下に記述し、図２は二重タングの逆止弁２２の１つの翼を例示的に図示する。図１に示された容量ポンプ１０のための逆止弁２２は１つの弁行程(valve travel)リミッタ２６と、１つの弁体２８とを含む。弁行程リミッタ２６及び弁体２８の両者はポンプ室壁２０に設けられた弁開口３０を覆っている。

弁体２８はリーフばね２９として形成されている。該リーフばね２９は閉弁方向への弁体２８の予緊張(pretention)を提供する。開弁圧、即ち、制限圧は前記予緊張によって規定される。ポンプ室１４内の潤滑剤圧が制限圧を超えたとき、逆止弁２２は弁体２８の開弁方向の動きにより開かれる。潤滑剤の圧力が更に増加したとき、弁体２８は弁行程リミッタ２６に当接し、最大の弁行程ｄで開かれる。

潤滑剤温度が低いとき、バイメタルリーフの形態をなす温度要素によって形成された弁行程リミッタ２６は幾分遠い開位置にある。弁行程リミッタ２６を囲む潤滑剤の温度が上昇したとき、弁行程リミッタ２６は閉弁方向に動き、弁行程ｄは短くなる。それ故、弁開口３０を通じて流れる潤滑剤の量は明らかに減少されると同時に、閉弁時間が短縮される。

外形及び接続寸法に関して、逆止弁２２は通常の逆止弁又は圧力リリーフ弁から僅かだけ相違し、この結果、本実施形態が通常の逆止弁と労力無しで交換可能であることが特別な利点である。

Claims (10)

1. 潤滑剤が流れる逆止弁（２２）介してアクセス可能なポンプ室（１４）を含み、前記逆止弁（２２）が弁開口（３０）を覆う弁体（２８）を含んでいる、車両の容量ポンプ（１０）において、
   弁行程リミッタ（２６）が備えられ、該弁行程リミッタが機械的な温度要素（２７）を含み、該温度要素が温度の低下に伴って弁行程（ｄ）を増加させ、且つ、温度の上昇に伴い前記弁行程を減少させることを特徴とする車両の容量ポンプ。
2. 前記弁行程リミッタ（２６）は前記機械的な温度要素（２７）によって形成されている、請求項１に記載の車両の容量ポンプ。
3. 前記弁体（２８）はリーフばね（２９）である、請求項１に記載の車両の容量ポンプ。
4. 前記温度要素（２７）はバイメタルリーフによって形成されている、請求項１〜３の何れかに記載の車両の容量ポンプ。
5. 前記温度要素は、形状記憶材料、特にニチノール(nitinol)の本体によって形成されている請求項４に記載の車両の容量ポンプ。
6. 前記温度要素はワックス要素を含む、請求項４に記載の車両の容量ポンプ。
7. 前記弁体（２８）及び前記弁行程リミッタ（２６）の各々はタングとして形成され、一方のタング端によって前記ポンプ室の壁（２０）に固定されている、請求項１〜６の何れかに記載の車両の容量ポンプ。
8. 前記逆止弁（２２）は前記ポンプ室の出口弁（１５）に割り当てられている、請求項１〜７の何れかに記載の車両の容量ポンプ。
9. 前記車両の容量ポンプ（１０）は油で潤滑される真空ポンプである、請求項１〜８の何れかに記載の車両の容量ポンプ。
10. 前記車両の容量ポンプ（１０）は潤滑剤ポンプである、請求項１〜９の何れかに記載の車両の容量ポンプ。

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