JPH116484A - ベーンポンプ - Google Patents

ベーンポンプ

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JPH116484A
JPH116484A JP10106108A JP10610898A JPH116484A JP H116484 A JPH116484 A JP H116484A JP 10106108 A JP10106108 A JP 10106108A JP 10610898 A JP10610898 A JP 10610898A JP H116484 A JPH116484 A JP H116484A
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vane
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パーシュ ヴィリー
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LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • F01C21/108Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with an axial surface, e.g. side plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01C21/08Rotary pistons
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも1つの吸込み及び吐出し室を形成
するカムリング7と、その中に回転自在に支承され、半
径方向移動可能な羽根15を支えるロータ9と、吸込み
室17及び吐出し室19の横境界面をなす少なくとも1
個の圧力板23,25とを有するベーンポンプ1におい
て、圧力板23,25にキャビテーション損傷が起こ
り、それによってポンプ及び負荷機器の摩耗が生じると
いう欠点を回避する。 【解決方法】 圧力板(23、25)を熱処理を施した
近又は亜共晶(a near orhypo-eutectic)アルミニウムケ
イ素合金から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は請求項1の上位概念
に基づくベーンポンプ及びに請求項4の上位概念による
ベーンポンプの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ベーンポンプ及びその製造方法は知られ
ている。ベーンポンプはカムリングの中に回転自在に支
承されたロータを特徴とする。ロータには半径方向に走
るスリットが穿設されている。このスリットに羽根(ベ
ーン)が摺動可能に支承される。羽根を有するロータが
カムリングの中で回転すると、拡大及び縮小する室か形
成され、それは、ポンプの吸込み口及び吐出し口にそれ
ぞれ連結する、少なくとも1個の吸込み室及び吐出し室
を形成する。吸込み及び吐出し室を閉鎖するために、カ
ムリングとロータの側面には少なくとも1個の圧力板が
設けられる。カムリングとロータの他方の側にはポンプ
ケーシングの境界面を配置することができる。しかしこ
こに別の圧力板を配置することも可能である。この種の
ベーンポンプの摩耗は極めて高いことが明らかになって
いる。ロータとカムリングに面した単数個又は複数個の
圧力板の表面から極めて微細な粒子がキャビテーション
損傷によって裂きとられ、それが油に入り込んでポンプ
の摩耗を生じ、更にポンプが供給する負荷機器の摩耗を
もたらすからである。
【0003】公知のベーンポンプでは良好な摩耗挙動を
得るために、圧力板が燒結金属又は過共晶(hyper-eutec
tic)アルミニウムケイ素合金(AlSi合金)で製造さ
れる。燒結金属に比して過共晶アルミニウムケイ素合金
は軽量であり、これで作られる圧力板の製作が安価であ
るという利点がある。過共晶AlSi合金で作られた圧
力板は優れた強度特性が特徴であり、一次ケイ素結晶が
摩耗に抵抗する。ナトリウム又はストロンチウムの添加
によりAlSi合金を調質することによって、極めて微
細なケイ素結晶が形成され、それによって機械的性質、
特に引張強さが改善される。また過共晶組織(hyper-eut
ectic structure)と高いケイ素分によってAlSi合金
の摩耗挙動が改善されることが知られている。しかし、
過共晶AlSi合金で作られ、優れた強度特性を有する
圧力板でも、キャビテーション損傷(振動摩擦摩耗とも
いう)が起こり、それによってポンプ及び供給される負
荷機器の摩耗が生じることが明らかになった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、ここに挙げた
欠点が回避されることを特徴とするベーンポンプ及びそ
の製造方法を提供するのが本発明の課題である。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題の解決のため
に、請求項1に挙げた特徴を有するベーンポンプを提案
する。このポンプは単数個又は複数個の圧力板がケイ素
を含む近又は亜共晶(near or hypo-eutectic)アルミニ
ウム合金からなることを特徴とする。熱処理によってア
ルミニウム合金の不均質な組織が回避されるので、圧力
板は摩耗が比較的少ない。特に、砕解の傾向がある針状
構造の硬い組織成分の微細な粒を回避することができ
る。熱処理によってケイ素結晶の粗粒化と球状化即ち丸
みが生じる。熱処理した近又は亜共晶ケイ素含有アルミ
ニウム合金は−当業者たちの見解に反して−過共晶高ケ
イ素アルミニウム合金より良好なキャビテーション挙動
を有する。近又は亜共晶AlSi合金は焼なまし処理の
後、粗大な亜共晶組織を有し、この組織の粗大な丸い結
晶はキャビテーション/振動摩擦で砕解しない。
【0006】所定の最小粒度のおおむね丸形のケイ素粒
からなるケイ素二次組織分が圧力板に存在することを特
徴とするベーンポンプの実施例が好適である。このよう
に丸い構造は砕解の傾向が極めて少ないから、ポンプの
運転中でも圧力板の表面はほとんど欠陥を示さない。し
かも摩耗をもたらす微細な粒子が回避される。丸形の硬
いケイ素粒がむしろ合金組織に残留し、圧力板の表面の
高い耐摩耗性をもたらすのである。
【0007】単数個又は複数個の圧力板のケイ素分が約
9%であることを特徴とするベーンポンプの実施例が特
に好適である。
【0008】またこの課題の解決のために請求項4に挙
げた特徴を有するベーンポンプの製造方法を提案する。
製造方法は、ケイ素分を含む近又は亜共晶アルミニウム
合金で圧力板を製造することを特徴とする。アルミニウ
ム合金に熱処理を施す。ポンプの運転中に圧力板の表面
から砕解される針状の細長い微細なケイ素粒が熱処理に
よって回避されるから、圧力板の摩耗が減少する。
【0009】次に図面に基づいて本発明を詳述する。
【0010】
【発明の実施の形態】ここで述べる種類のベーンポンプ
は公知のものであるから、ここでは主要な部分にごく簡
単に触れるだけにする。断面図で示したベーンポンプ1
はポンプユニット5を格納したケーシング3を有する。
ポンプユニット5はカムリング7を具備し、その内部で
ロータ9が回転する。ロータ9は駆動軸11によって回
転させられる。回転軸13に対して半径方向に走るスリ
ットがロータ9に穿設され、そこに半径方向に摺動可能
な羽根15が挿着されている。ロータ9がカムリング7
の中で回転すると、少なくとも1つの吸込み室及び吐出
し室を形成する区画の拡大及び縮小が生じる。夫々2つ
の吸込み室と吐出し室を設けることが好ましい。ロータ
9の1回転で媒質例えば油が、吸込み接続端と連絡する
吸込み室17から吐出し接続端と連絡する吐出し室19
へ搬送される。吐出し室19は流量調整弁21を介して
負荷機器と連絡する。
【0011】ここに示すベーンポンプ1の実施例では2
個の圧力板23及び25が設けてあり、カムリング7と
ロータ9及び羽根15に密封状態で圧接する。圧力板2
3及び25はポンプの使用時にポンプユニット5に押し
付けられるから、特にポンプユニット5の回転部品との
接触区域で摩耗をこうむる。
【0012】圧力板はケイ素分を含むアルミニウム合金
からなり、図示の実施形態に比して遥かに厚く形成する
こともできる。該合金は近又は亜共晶(near or hypo-eu
tectic)であり、熱処理が施されている。熱処理は合金
中にある針状の細長いケイ素粒を変態させるためのもの
である。ケイ素の二次組織分がおおむね丸形の粒からな
るように熱処理を行うことが好ましい。針状晶は例えば
1μmないし10μmの長さと0,1μmの太さを有す
る。従って針状晶は基礎組織から極めてたやすく砕解さ
れる。丸形の粒は尖頭部がないので、ポンプの運転中に
砕解されることがほとんどないから、この硬い成分が板
に残留し、摩耗を生じない。その粒度は約2μmないし
5μmである。
【0013】熱処理の前に、近又は亜共晶合金は針状晶
を含み、それがキャビテーション/振動摩擦摩耗によっ
て砕解される恐れがある。熱処理、特に焼なまし処理に
より針状晶が併合されて粗大な丸い結晶になる。この点
に関し、例えばナトリウム又はストロンチウムのような
添加物を添加することによって近又は亜共晶アルミニウ
ムケイ素合金を調質しても、ケイ素結晶を粗大化するこ
とはできないことが指摘される。また、近又は亜共晶ア
ルミニウム合金の熱処理は強度の減少をもたらす。
【0014】摩耗に対抗して高いケイ素分、過共晶微細
組織、及び、アルミニウム合金の調質を提案し、引張強
さを減少する効果を理由に熱処理をしないように勧告す
る当業者たちの意見に反して、近又は亜共晶アルミニウ
ム合金で製造した圧力板は過共晶高ケイ素アルミニウム
合金で製造した冒頭に述べた公知の圧力板より優れたキ
ャビテーション挙動を有する。
【0015】熱処理のための素材として、7,5%ない
し14,5%、好ましくは8,5%ないし13,5%の
ケイ素分を有するアルミニウム合金が好適である。特に
ケイ素分約9%のアルミニウム合金が効果的であること
が判明した。
【0016】図1の説明から、圧力板が1枚しかないベ
ーンポンプ1を実現し得ることが明らかになる。圧力板
の反対側でポンプユニットはベーンポンプ1のケーシン
グ3によって直接形成される面に接することができる。
しかし、ここに図示するように2枚の圧力板23及び2
5を有するベーンポンプ1の実施形態が好適である。
【0017】ここで述べた種類のベーンポンプ1の製造
には、近又は亜共晶アルミニウム合金で製造した圧力板
が使用される。アルミニウム合金のケイ素分は7,5%
ないし14,5%、好ましくは8,5%ないし13,5
%である。ケイ素分が約9%のアルミニウム合金を使用
する方法が特に好適である。例えばダイカスト法で製造
した後、圧力板に熱処理を施す。熱処理により圧力板の
内部に約2μmないし5μmの粒度のおおむね丸形の粒
を有する二次組織分が形成される。
【0018】
【発明の効果】本発明により、極めて僅かな摩耗を特徴
とするベーンポンプが実現される。このことは、ポンプ
ユニット5に接する圧力板23、25の表面の針状の細
長いケイ素粒が丸形の粒に変態することに基づく。ベー
ンポンプの使用時にこの丸形のケイ素粒が支持面を形成
する。この硬いケイ素粒は丸形の形状により表面から裂
きとられたり砕解されたりすることがないから、搬送さ
れる媒質例えば圧油中に摩損物質がごく僅かしかない。
硬いケイ素粒はむしろ摩耗防護として圧力板の表面に残
留する。それによって摩損又はキャビテーションによる
摩耗が極めて僅かに減少される。
【図面の簡単な説明】
【図1】ベーンポンプの縦断面図を示す。
【符号の説明】
1…ベーンポンプ、3…ケーシング、5…ポンプユニッ
ト、7…カムリング、9…ロータ、11…駆動軸、13
…回転軸、15…摺動可能な羽根(ベーン)、17…吸
込み室、19…吐出し室、21…流量調整弁、23、2
5…圧力板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22F 1/00 651 C22F 1/00 651Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つの吸込み室及び吐出し室
    を形成するカムリングと、カムリングの中に回転自在に
    支承され、半径方向に摺動可能な羽根を支えるロータ
    と、吸込み室と吐出し室の横境界面をなす少なくとも1
    個の圧力板とを有するベーンポンプにおいて、圧力板
    (23、25)がケイ素分を有する、熱処理を施した近
    又は亜共晶アルミニウム合金からなることを特徴とする
    ベーンポンプ。
  2. 【請求項2】 圧力板(23、25)がおおむね丸形の
    好ましくは約2μmないし5μmの粒度の粒からなるケ
    イ素の二次組織分を含むことを特徴とする請求項1に記
    載のベーンポンプ。
  3. 【請求項3】 ケイ素分が7,5%ないし14、5%、
    好ましくは8,5%ないし14,5%、特に約9%であ
    ることを特徴とする請求項1又は2に記載のベーンポン
    プ。
  4. 【請求項4】 少なくとも1つの吸込み室及び吐出し室
    を形成するカムリングと、カムリングの中に回転自在に
    支承され、半径方向に摺動可能な羽根を支えるロータ
    と、吸込み室と吐出し室の横境界面をなす少なくとも1
    個の圧力板とを有するベーンポンプ特に請求項1に記載
    のベーンポンプの製造方法において、ケイ素分を含む近
    又は亜共晶アルミニウム合金により圧力板(23、2
    5)を製造し、該圧力板に熱処理を施すことを特徴とす
    る製造方法。
JP10610898A 1997-04-16 1998-04-16 ベーンポンプ Expired - Lifetime JP4188448B2 (ja)

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