ホーム > 特許ランキング > ＧＨＳＰ， ＩＮＣ．
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-08
(54)【発明の名称】ボールピストンポンプ
(51)【国際特許分類】
F04B 1/107 20200101AFI20230201BHJP
F04B 1/10 20060101ALI20230201BHJP
【ＦＩ】
F04B1/107
F04B1/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022532124
(86)(22)【出願日】2020-12-02
(85)【翻訳文提出日】2022-06-17
(86)【国際出願番号】 IB2020061406
(87)【国際公開番号】W WO2021116835
(87)【国際公開日】2021-06-17
(31)【優先権主張番号】62/946,004
(32)【優先日】2019-12-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516173429
【氏名又は名称】ジーエイチエスピー・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＧＨＳＰ， ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100096758
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100114845
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 雅和
(74)【代理人】
【識別番号】100148781
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 友和
(72)【発明者】
【氏名】ロシンスキー， リャン デイヴィッド
【テーマコード（参考）】
3H070
【Ｆターム（参考）】
3H070BB03
3H070CC21
3H070CC22
3H070DD02
3H070DD22
3H070DD27
(57)【要約】
流体ポンプは、偏心部分および狭い部分を有する内側カム表面を画定する、カムプレートを含む。ハブは、内側カム表面内で回転し、入口ポートおよび出口ポートと連通しているピストン空洞を有する。ピストン部材は、偏心部分内の吸引相および狭い部分内の圧力相を画定するように、ピストン空洞内に動作可能に受容される。ピストン部材は、ハブの回転動作によって外向きに付勢される。吸引相の間、ピストン部材は、ピストン空洞から離れるように付勢されて、流体を入口ポートから引き込む流れ空洞を画定する。圧力相の間、ピストン部材は、狭い部分によって流れ空洞内に付勢されて、流体を流れ空洞から出口ポートに向けて押し出す。
【選択図】図５
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体ポンプであって、偏心部分および狭い部分を有する、内側カム表面を画定するカムプレートと、
前記内側カム表面内で回転し、入口ポートおよび出口ポートと連通しているピストン空洞を有する、ハブと、
前記偏心部分内の吸引相および前記狭い部分内の圧力相を画定するように、前記ピストン空洞内に動作可能に受容されるピストン部材であって、前記ピストン部材が、前記ハブの回転動作によって外向きに付勢され、
前記吸引相の間、前記ピストン部材が、前記ピストン空洞から離れるように付勢されて、流体を前記入口ポートから引き込む流れ空洞を画定し、
前記圧力相の間、前記ピストン部材が、前記狭い部分によって前記流れ空洞内に付勢されて、前記流体を前記流れ空洞から前記出口ポートに向けて押し出す、ピストン部材と、を備える、流体ポンプ。
【請求項2】
前記入口ポートおよび前記出口ポートが、端部アセンブリ内に画定されている、請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項3】
前記端部アセンブリが、前記入口ポートと連通している流体入口、および前記出口ポートと連通している流体出口を有する、請求項２に記載の流体ポンプ。
【請求項4】
前記流体入口および前記流体出口が、前記端部アセンブリの外表面に位置付けられている、請求項３に記載の流体ポンプ。
【請求項5】
前記入口ポートおよび前記出口ポートが、前記端部アセンブリの流れ表面内に画定されている、請求項４に記載の流体ポンプ。
【請求項6】
入口通路が、前記流体入口と前記入口ポートとの間に延在しており、出口通路が、前記流体出口と前記出口ポートとの間に延在している、請求項５に記載の流体ポンプ。
【請求項7】
前記端部アセンブリが、前記カムプレートと、前記端部アセンブリの端部プレートとの間に位置付けられているポーティングプレートを含み、前記ポーティングプレートが、前記偏心部分と前記入口通路との間に延在している前記入口ポートを有し、前記出口ポートが、前記狭い部分と前記出口通路との間に延在している、請求項６に記載の流体ポンプ。
【請求項8】
前記ピストン部材が、少なくとも前記ハブの回転中に生成された遠心力によって、前記内側カム表面に対して付勢される、請求項１～７のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項9】
前記偏心部分が、前記内側カム表面の対向する第１および第２の偏心区間を含み、前記狭い部分が、前記内側カム表面の対向する第１および第２の狭い区間を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項10】
前記カムプレートが、前記対向する第１の偏心区間と第２の偏心区間との間に延在している圧力解放通路を少なくとも部分的に画定している、請求項９に記載の流体ポンプ。
【請求項11】
各ピストン空洞が、前記ハブのポーティング表面まで延在している流体開口部を含み、前記流体開口部が、前記ハブの動作中に、前記入口通路および前記出口通路と交互に整列する、請求項６～１０のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項12】
前記吸引相と前記圧力相との間の前記ピストン部材の動作が、前記流体を前記入口ポートから、前記ピストン空洞内に、および前記出口ポートに向けて移動させる、請求項１１に記載の流体ポンプ。
【請求項13】
流体ポンプであって、交互の偏心区間および狭い区間を画定する内側カム表面を有する、カムプレートと、
前記内側カム表面内で回転し、入口ポートおよび出口ポートと連通しているピストン空洞を有する、ハブと、
前記ピストン空洞内にそれぞれ位置付けられて、それらの間に流れ空洞を画定するピストン部材であって、前記ハブの回転が、前記ピストン部材を前記内側カム表面に向けて、かつ前記ハブの回転軸から離れるように付勢する遠心力を生成し、
前記交互の偏心区間および狭い区間が、各ピストン部材のそれぞれの吸引相および圧力相を画定し、
各吸引相が、前記ピストン部材を外向きに付勢して、前記流れ空洞を拡張し、前記吸引相が、流体を前記入口ポートから前記流れ空洞内に引き込み、
各圧力相が、前記ピストン部材を前記それぞれのピストン空洞内に付勢して、前記流れ空洞を圧縮し、前記流体を前記流れ空洞から前記出口ポートに向けて排出し、
前記入口ポートが、前記偏心区間と整列され、前記出口ポートが、前記狭い区間と整列される、ピストン部材と、を備える、流体ポンプ。
【請求項14】
前記内側カム表面が、２つの偏心区間および２つの狭い区間を有する、略楕円形の外形を含む、請求項１３に記載の流体ポンプ。
【請求項15】
前記２つの狭い区間が、２つの出口ポートに対応し、前記２つの偏心区間が、前記２つの入口ポートに対応している、請求項１４に記載の流体ポンプ。
【請求項16】
前記２つの入口ポートが、入口通路を介して流体接続され、前記２つの出口ポートが、出口通路を介して流体接続されている、請求項１５に記載の流体ポンプ。
【請求項17】
圧力解放通路が、前記２つの偏心区間の間に延在している、請求項１６に記載の流体ポンプ。
【請求項18】
前記ハブが、６つのピストン空洞を含み、前記ピストン部材が、前記６つのピストン空洞内に動作可能に位置付けられた６つのピストン部材を含む、請求項１３～１７のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項19】
各ピストン部材が、前記ハブの前記回転軸を中心に回転動作し、前記入口ポートおよび前記出口ポートに対して前記吸引相および圧力相を順次動作させる、請求項１８に記載の流体ポンプ。
【請求項20】
前記入口ポートおよび前記出口ポートが、前記ハブおよび前記カムプレートに隣接して位置付けられているポーティングプレート内に画定されている、請求項１３～１９のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項21】
前記圧力解放通路が、前記ハブおよび前記カムプレートに隣接して位置付けられているポーティングプレート内に位置付けられている、請求項１７～２０のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項22】
前記入口通路および前記出口通路が、端部プレート内に位置付けられ、前記ポーティングプレートが、前記カムプレートと前記端部プレートとの間に位置付けられている、請求項２１に記載の流体ポンプ。
【請求項23】
各ピストン空洞が、前記ハブのポーティング表面まで延在している流体開口部を含み、各流体開口部が、前記２つの入口ポートの一方、前記２つの出口ポートの一方、前記２つの入口ポートの他方、および前記２つの出口ポートの他方と順次整列する、請求項１５～２２のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項24】
流体ポンプであって、流体入口および流体出口を有する、端部アセンブリであって、流体経路が、前記流体入口と前記流体出口との間に延在しており、前記流体経路が、流体を、前記流体経路を通して移動させる遠心区間および求心区間を有する、端部アセンブリと、
前記遠心区間および前記求心区間を画定する内側カム表面を有する、カムプレートと、
回転軸を中心に回転するハブアセンブリであって、前記ハブアセンブリが、複数のピストン部材および中央ハブを備え、
前記遠心区間および前記求心区間を通る前記ハブアセンブリの回転が、各ピストン部材の半径方向の移動を画定し、
前記複数のピストン部材が、前記遠心区間内で半径方向外向き方向に動作して、前記流体を入口ポートから引き込む、対応する流れ空洞を拡張し、
前記複数のピストン部材が、前記求心区間内で半径方向内向きに動作して、前記流れ空洞を圧縮し、前記流体を前記流れ空洞から出口ポートに向けて押し出す、ハブアセンブリと、を備える、流体ポンプ。
【請求項25】
前記端部アセンブリが、端部プレートおよびポーティングプレートを含み、前記入口ポートおよび前記出口ポートが、前記カムプレートおよび前記ハブアセンブリに隣接して位置付けられている前記ポーティングプレート内に画定されている、請求項２４に記載の流体ポンプ。
【請求項26】
前記端部プレートが、前記入口ポートと連通している入口通路、および前記出口ポートと連通している出口通路を有する、請求項２５に記載の流体ポンプ。
【請求項27】
前記流体入口および前記流体出口が、前記端部プレートの外表面に位置付けられている、請求項２６に記載の流体ポンプ。
【請求項28】
前記入口通路および前記出口通路が、前記端部プレートの流れ表面まで延在しており、前記ポーティングプレートが、前記流れ表面と係合している、請求項２６～２７のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項29】
前記入口ポートが、入口通路を通って前記流体入口まで延在し、前記出口ポートが、出口通路を通って前記流体出口まで延在している、請求項２４～２８のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項30】
前記ピストン部材が、前記中央ハブのそれぞれのピストン空洞内に動作可能に配設されており、前記それぞれのピストン空洞が、前記ハブの回転動作中に、前記ピストン部材の動作を前記半径方向外向き方向および半径方向内向き方向に誘導する、請求項２４～２９のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項31】
前記流れ空洞が、前記ピストン部材と前記それぞれのピストン空洞との間に画定されている、請求項２４～３０のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項32】
各それぞれのピストン空洞が、前記ハブアセンブリのポーティング表面まで延在している流体開口部を含み、前記ハブアセンブリの動作が、前記流体開口部を、前記入口ポートおよび前記出口ポートと順次整列させる、請求項２４～３１のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項33】
前記ピストン部材の各々が、前記ハブアセンブリの回転軸の周りの楕円形の運動に付勢され、前記楕円形の運動が、前記ハブの回転中に生成される遠心力および前記内側カム表面によって付与される求心力によって画定される、請求項２４～３２のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項34】
前記端部アセンブリが、前記遠心区間の間に延在している圧力解放通路を含む、請求項２４～３３のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項35】
前記遠心区間および前記求心区間が、前記ピストン部材の吸引相および圧力相をそれぞれ順次画定し、前記吸引相と前記圧力相との間の前記ピストン部材の動作が、前記流体を前記入口ポートから、前記流れ空洞内に、および前記出口ポートに向けて移動させる、請求項２４～３４のいずれか一項に記載の流体ポンプ。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、流体ポンプに関し、より具体的には、回転ハブを通して流体を移動させるように動作する１つ以上のピストン部材を有する流体ポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
流体をある場所から別の場所に移動させるために、様々なポンプが使用されている。これらの流体ポンプは、流体を入口から出口に移動させる吸引力および圧力を生成するように、圧力の変化を使用することによって動作する。
【発明の概要】
【0003】
本発明の一態様によれば、流体ポンプは、偏心部分および狭い部分を有する内側カム表面を画定する、カムプレートを含む。ハブは、内側カム表面内で回転し、入口ポートおよび出口ポートと連通しているピストン空洞を有する。ピストン部材は、偏心部分内の吸引相および狭い部分内の圧力相を画定するように、ピストン空洞内に動作可能に受容される。ピストン部材は、ハブの回転動作によって外向きに付勢される。吸引相の間、ピストン部材は、ピストン空洞から離れるように付勢されて、流体を入口ポートから引き込む流れ空洞を画定する。圧力相の間、ピストン部材は、狭い部分によって流れ空洞内に付勢されて、流体を流れ空洞から出口ポートに向けて押し出す。
【0004】
本発明の別の態様によれば、流体ポンプは、交互の偏心区間および狭い区間を画定する内側カム表面を有するカムプレートを含む。ハブは、内側カム表面内で回転し、入口ポートおよび出口ポートと連通しているピストン空洞を含む。ピストン部材は、ピストン空洞内にそれぞれ位置付けられて、ピストン空洞の間に流れ空洞を画定する。ハブの回転は、ピストン部材を内側カム表面に向けて、およびハブの回転軸から離れるように付勢する遠心力を生成する。交互の偏心区間および狭い区間は、各ピストン部材のそれぞれの吸引相および圧力相を画定する。各吸引相は、ピストン部材を外向きに付勢して、流れ空洞を拡張する。吸引相は、流体を入口ポートから流れ空洞内に引き込む。各圧力相は、ピストン部材をそれぞれのピストン空洞内に付勢して、流れ空洞を圧縮し、流体を流れ空洞から出口ポートに向けて排出する。入口ポートは、偏心区間と整列され、出口ポートは、狭い区間と整列される。
【0005】
本発明の別の態様によれば、流体ポンプは、流体入口および流体出口を有する端部アセンブリを含む。流体経路は、流体入口と流体出口との間に延在している。流体経路は、流体経路を通って流体を移動させる遠心区間および求心区間を有する。カムプレートは、遠心区間および求心区間を画定する内側カム表面を含む。ハブアセンブリは、回転軸を中心に回転する。ハブアセンブリは、複数のピストン部材および中央ハブを備える。遠心区間および求心区間を通るハブアセンブリの回転は、各ピストン部材の半径方向の移動を画定する。複数のピストン部材は、遠心区間内で半径方向外向き方向に動作して、流体を入口ポートから引き込む、対応する流れ空洞を拡張する。複数のピストン部材は、求心区間内で半径方向内向き方向に動作して、流れ空洞を圧縮し、流体を流れ空洞から出口ポートに向けて押し出す。
【0006】
本発明のこれらならびに他の態様、目的、および特徴は、以下の明細書、特許請求の範囲、および添付の図面を研究することにより、当業者によって理解および認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
本明細書における説明の目的のために、「上部」、「下部」、「右」、「左」、「後部」、「前部」、「垂直」、「水平」という用語、およびそれらの派生語は、図１で配向された本発明に関するものとする。しかしながら、本発明は、別段の明示的に指定される場合を除き、様々な代替的配向を想定し得ることを理解されたい。添付の図面に例解され、以下の明細書に記載される特定のデバイスおよびプロセスが、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の概念の単に例示的な実施形態であることも理解されたい。したがって、本明細書に開示される実施形態に関連する特定の寸法および他の物理的特徴は、特許請求の範囲が別途明示的に記載しない限り、制限するものと見なされるものではない。
【0009】
図１～図１１に例示されるように、参照番号１０は、全体的に、複数のピストン部材１８を有する回転ハブ１６と協働する内側カム表面１４を含むカム部材１２を有するボールピストンポンプを指す。ピストン部材１８は、ハブ１６内に画定されているピストン空洞２０など、様々な開口部内で対を成している。ハブ１６が内側カム表面１４内で回転すると、カム部材１２内でのハブ１６の回転によって引き起こされる遠心力２２は、ピストン部材１８を外向き方向２４およびピストン空洞２０の外側に移動させる付勢力を引き起こす。ピストン部材１８がピストン空洞２０の外側を移動するとき、流体２８を１つ以上の入口ポート６０を通してピストン空洞２０内に引き込む吸引力２６が生成され、ここでは、流れ空洞３８は、ピストン部材１８と流れ空洞３８との間に画定される。ハブ１６が回転すると、ピストン部材１８およびピストン空洞２０は、内側カム表面１４の狭い部分３２と整列され、その結果、内側カム表面１４は、求心力３６を通して、ピストン部材１８をピストン空洞２０内に付勢する。ピストン部材１８のピストン空洞２０へのこの移動は、流れ空洞３８を収縮させ、ここでは、ピストン部材１８は、ピストン空洞２０を占有する。このようにして、ピストン部材１８の移動は、ピストン部材１８をピストン空洞２０内に押し込み、次いで、流体２８をピストン空洞２０から、１つ以上の対応する出口ポート６２内に押し出す。
【0010】
再び図４～図１１を参照すると、ハブ１６およびピストン部材１８の内側カム表面１４内での回転動作は、ピストン部材１８に適用される一貫した遠心力２２を生成する。遠心力２２は、ピストン部材１８をピストン空洞２０から離れるように付勢する。同時に、内側カム表面１４は、対向する求心力３６を生成する。これらの対向する遠心力および求心力２２、３６を通して、ピストン部材１８の運動は、内側カム表面１４によって画定される経路をたどる。上で考察されたように、ピストン部材１８は、偏心部分５０または内側カム表面１４の拡張部分内で、ピストン空洞２０の外側を移動することが可能になる。この吸引相４０では、ピストン部材１８と対応するピストン空洞２０との間の流れ空洞３８は、吸引力２６を生成するように拡張する。この吸引力２６は、流体を流れ空洞３８内に引き込む。ハブ１６が内側カム表面１４に対して回転すると、ピストン部材１８は、内側カム表面１４の狭い部分３２に到達する。ピストン部材１８およびピストン空洞２０が狭い部分３２を通って移動することにより、ピストン部材１８が求心力３６を通じてピストン空洞２０内に付勢される圧力相４２が画定される。ピストン部材１８のピストン空洞２０内へのこの移動は、ピストン部材１８を流れ空洞３８内に押し込み、流れ空洞３８から流体出口３４に向けて流体を押し出す圧力４４を生成する。
【0011】
ピストン部材１８を外向き方向２４に付勢する遠心力２２は、内側カム表面１４によって生成される求心力３６によって打ち消される。偏心部分５０は、ピストン部材１８の外向き方向への制御された移動を可能にする。反対に、狭い部分３２内で生成された求心力３６は、遠心力２２に打ち勝ち、ピストン部材１８をピストン空洞２０内に戻すように付勢する。したがって、内側カム表面１４内のハブ１６の回転運動は、対応するピストン空洞２０に対する各ピストン部材１８の揺動運動５２を生成する。動作中、ハブ１６がハブ１６の回転軸５４を中心に回転すると、ピストン部材１８は、内側カム表面１４によって画定される経路をたどる。
【0012】
本明細書で例示されるように、内側カム表面１４は、対向する偏心部分５０および対向する狭い部分３２を有する、略楕円形の外形を含むことができる。これらの偏心部分および狭い部分５０、３２は、内側カム表面１４に対してピストン部材１８の略楕円形の運動を生成する。これは次に、対応するピストン空洞２０に対する各ピストン部材１８の揺動運動５２を生成する。内側カム表面１４の形状の修正は、ピストンポンプ１０を通る流体２８の流れを管理するための偏心部分５０および狭い部分３２の様々なパターンを作成するために使用することができる。
【0013】
内側カム表面１４の形状は、ピストンポンプ１０のための端部アセンブリ６６のポーティングプレートなどのポート部分６４内に位置付けられている、対応する入口ポート６０および出口ポート６２と整列される。典型的には、入口ポート６０は、内側カム表面１４の偏心部分５０と整列される。反対に、端部アセンブリ６６のポート部分６４内の出口ポート６２は、内側カム表面１４の狭い部分３２と整列される。このようにして、ピストン空洞２０に対するピストン部材１８の揺動運動５２、および流れ空洞３８の対応する拡張および圧縮は、狭い部分３２に位置付けられた出口ポート６２と、内側カム表面１４の偏心部分５０に位置付けられた入口ポート６０との間の各ピストン部材１８の運動と同時に起こる。
【0014】
ピストン部材１８およびピストン空洞２０をその中に設定し、内側カム表面１４内で回転するハブ１６の設計は、より高い粘度を有する流体２８を移動させる際に有用である。より高い粘度を有する流体２８は、一般に、より濃い流体２８、またはより低い温度であるときにより濃い流体２８を含み得る。例として、車両の始動状態において、特定の流体２８は、より高い粘度を有し得る。本明細書に開示されるピストンポンプ１０の動作は、これらのより高い粘度の流体２８を、ピストンポンプ１０を通して移動させるのに有用である。加えて、特定の流体２８の粘度が低下すると、流体２８は典型的に暖まり、ピストンポンプ１０は、ボールピストンポンプ１０を通して流体２８を移動させるのに効率的であり続ける。
【0015】
内側カム表面１４の形状は、限定されるものではないが、長円形、丸みを帯びた幾何学的形状、または複数の対称軸を有する他の同様の丸みを帯びた幾何学的形状を含むことができる様々な形状のうちのいずれか１つとすることができる。上で考察されたように、内側カム表面１４のこれらの様々な形状は、入口ポート６０および出口ポート６２とそれぞれ整列する様々な偏心部分５０および狭い部分３２を含むように形作られている。デバイスのある特定の態様では、内側カム表面１４は、卵形の幾何学的形状の形状を採ることができ、ここでは、卵形の幾何学的形状は、ハブ１６の回転軸５４に対して単一の偏心部分５０および単一の狭い部分３２を含む。内側カム表面１４のこの卵形の幾何学的形状は、単一の入口ポート６０および単一の出口ポート６２を有する単一充填流体ポンプを画定する。典型的には、内側カム表面１４は、二重充填または多重充填構成が可能であるように、複数の対称軸を有する幾何学的形状を含む。略楕円形の外形など、二重充填または多重充填構成は、典型的には、ピストン空洞２０の流体開口部１１０がハブ１６の回転軸５４の周りおよび内側カム表面１４内で平衡するように、回転軸５４の周りに均等化された圧力４４を提供する。このカム部材１２は、ハブ１６のボールピストンポンプ１０の回転軸５４との整列を維持する傾向がある。
【0016】
デバイスの態様によれば、ハブ１６は、様々な数のピストン部材１８およびピストン空洞２０を含むことができる。本明細書に例示されるように、６つのピストン部材１８は、６つのピストン空洞２０内で動作可能であり得る。追加の、またはより少ない数のピストン部材１８およびピストン空洞２０をハブ１６内に組み込むことができることが企図されるべきである。限定ではなく例として、ある特定のサイズ指定されたピストン部材１８を組み込んで、より粘度の高い流体の流れを生じさせることができる。ピストン部材１８の異なるサイズおよび構成を組み込んで、異なる粘度および可変粘度を経時的に有する流体の流れに対処することができる。加えて、内側カム表面１４の狭い部分および偏心部分３２、５０の数および形状は、異なる粘度を有する流体を考慮するように修正することができる。ピストン部材１８、ピストン空洞２０、および内側カム表面１４の数および構成の変更を使用して、様々な流量を生じさせるための広範囲のピストンポンプ１０に対処することもできる。
【0017】
デバイスの様々な態様によれば、ピストンポンプ１０の駆動シャフト９０は、モータ９２からハブ１６まで延在することができる。モータ９２が動作すると、駆動シャフト９０は、内側カム表面１４内でハブ１６を回転させる。モータ９２は、典型的には、流体２８がより高い粘度を有するか、またはより低い流量が所望される場合、おおよそ４，０００回転／分の速度、またはより低い速度で動作することができる。流体２８がより低い粘度を有するか、またはより高い流量が所望される場合、より高い回転速度を利用することができる。より高い回転速度は、おおよそ１０，０００回転／分であり得る。モータ９２およびハブ１６は、本明細書で言及される回転速度よりも大きい、またはより小さい広範囲の回転速度で動作することができることを理解されたい。利用される回転速度は、典型的には、ピストン部材１８の内側カム表面１４との連続的な係合を生じさせるのに十分な大きさの遠心力２２をピストン部材１８上に生成するように較正される。
【0018】
本明細書に開示されるピストンポンプ１０は、より高い粘性流体２８、またはより低温でより粘度が高い流体２８を有する用途に使用することができる。そのような用途としては、車両用変速機、車両用差動装置、およびより高い粘度の流体２８が利用され、流体２８が特定の機構の始動時に見られる、より低い温度でより高い粘度を有する他の同様の用途を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【0019】
図４～図１１に例示されるように、端部アセンブリ６６のポート部分６４内に含まれる様々な入口ポート６０および出口ポート６２は、それぞれ、共通の入口通路１００および共通の出口通路１０２まで延在するように構成することができる。そのような構成では、端部アセンブリ６６の端部プレート１０４は、端部アセンブリ６６のポート部分６４の入口ポート６０の各々の間に延在している流体入口通路１００を含むことができる。同様に、流体出口通路１０２は、端部アセンブリ６６のポート部分６４の様々な流体出口ポート６２の間に延在している経路を含むことができる。流体入口通路および流体出口通路１００、１０２を使用して、単一の入口経路および単一の出口経路を、ピストンポンプ１０の端部アセンブリ６６内に画定することができる。
【0020】
再び図４～図１１を参照すると、ハブ１６は、揺動部材として内側カム表面１４に対して揺動運動５２で動作するピストン部材１８を受容する、様々なピストン空洞２０を含むことができる。これらのピストン部材１８は、ハブ１６内に画定されたピストン空洞２０に対して揺動運動５２またはピストンタイプで動作するために使用することができるボール、円筒、または他の幾何学的形状の形態とすることができる。
【0021】
再び図１～図１１を参照すると、流体送達ピストンポンプ１０は、偏心部分および狭い部分５０、３２を画定する内側カム表面１４を有するカムプレートなどのカム部材１２を含むことができる。これらの偏心部分および狭い部分５０、３２は、複数の偏心区間および狭い区間１２０、１２２が、偏心部分および狭い部分５０、３２内に含まれ得るように、交互の偏心区間および狭い区間１２０、１２２として構成することができる。ハブ１６は、内側カム表面１４内で回転し、入口ポート６０および出口ポート６２と連通しているピストン空洞２０を含む。典型的にはボールピストンの形態であるピストン部材１８は、ピストン空洞２０内にそれぞれ位置付けられ、それらの間の流れ空洞３８を画定する。
【0022】
ハブ１６の回転は、ピストン部材１８を内側カム表面１４に向けて、ハブ１６の回転軸５４から離れるように付勢する遠心力２２を生成する。交互の偏心区間および狭い区間１２０、１２２は、各ピストン部材１８のそれぞれの吸引相および圧力相４０、４２を画定する。各吸引相４０は、ピストン部材１８を外向きに付勢して、それぞれの流れ空洞３８を拡張する。吸引相４０は、流体２８を入口ポート６０から流れ空洞３８内に引き込む役割を果たす。したがって、流れ空洞３８の拡張は、流体２８を流れ空洞３８内に引き込む吸引力２６を生成する。各圧力相４２は、ピストン部材１８をそれぞれのピストン空洞２０内に戻すように付勢して、流れ空洞３８を圧縮する。流れ空洞３８のこの圧縮は、流体２８を流れ空洞３８から排出し、流体２８を出口ポート６２に向けて移動させる役割を果たす圧力４４を生成する。入口ポート６０は、偏心区間１２０と整列され、出口ポート６２は、狭い区間１２２と整列される。デバイスの様々な態様によれば、各偏心区間１２０は、対応する入口ポート６０を含むことができ、各狭い区間１２２は、対応する出口ポート６２を含むことができる。
【0023】
図４～図１１を参照すると、入口ポート６０および出口ポート６２は、端部アセンブリ内に画定されている。典型的には、入口ポート６０および出口ポート６２、または複数の入口ポートおよび出口ポート６０、６２は、端部アセンブリ６６のポーティングプレートまたはポート部分６４内に画定されている。端部アセンブリ６６は、入口ポート６０と連通している流体入口３０、および出口ポート６２と連通している流体出口３４を含む。流体入口３０および流体出口３４は、典型的には、外部流体流路１３２の様々な構成要素と係合するために、端部アセンブリ６６の外表面１３０に位置付けられている。この外部流体流路１３２は、流体２８をピストンポンプ１０内に送達することができ、また、流体２８をピストンポンプ１０から離れるように送達することもできる。端部アセンブリ６６内では、入口通路１００が、流体入口３０と入口ポート６０との間に延在している。同様に、出口通路１０２は、流体出口３４と出口ポート６２との間に延在している。上で考察されたように、入口通路１００はまた、流体２８の一貫した流れが、流体入口３０から、入口通路１００を通って、および様々な入口ポート６０を通って維持されて、流体２８をピストンポンプ１０の偏心区間１２０内に提供することができるように、様々な入口ポート６０間の流体連通を提供する役割を果たすことができる。同様に、出口通路１０２は、流体２８を様々な出口ポート６２から流体出口３４に送達するために、複数の出口ポート６２まで延在することができる。このようにして、ピストンポンプ１０の狭い区間１２２から流体出口３４までの流体２８の一貫した流れを実現することができる。入口ポート６０および出口ポート６２の位置付けは、端部アセンブリ６６の流れ表面１３４内に画定することができる。典型的には、この流れ表面１３４は、端部アセンブリ６６のポート部分６４内に画定される。
【0024】
再び図４～図９を参照すると、内側カム表面１４の偏心部分５０は、互いに反対側に位置付けられている第１および第２の偏心区間１５０、１５２を含むことができる。また、第１および第２の狭い区間１５４、１５６は、偏心区間１２０および狭い区間１２２が、狭い区間１２２と偏心区間１２０との順次および交互のパターンを生じさせるように、互いに反対側に位置付けることができる。狭い区間１２２と偏心区間１２０とのこの交互のパターンは、ピストン空洞２０内のピストン部材１８の揺動運動５２を生じさせて、流れ空洞３８の拡張および圧縮を生じさせる。流れ空洞３８のこの拡張および圧縮は、流体入口３０から流れ空洞３８を通って、次いで、流体出口３４に流体２８を移動させる吸引力２６および圧力４４を生じさせる。
【0025】
流体入口３０から様々な偏心区間１２０内への流体２８の一貫した流れを達成するために、圧力解放通路１７０をポート部分６４内に位置付けることができる。この圧力解放通路１７０は、対向する第１の偏心区間１５０と第２の偏心区間１５２との間に延在することができ、内側カム表面１４内の様々な偏心区間１２０との間の吸引力２６を均等化する役割を果たす。圧力解放通路１７０を使用して、流体２８の一貫した流れは、内側カム表面１４内、およびピストンポンプ１０のピストン部材１８とピストン空洞２０との間に画定された様々な流れ空洞３８内に維持することができる。
【0026】
流体２８を入口ポート６０から流れ空洞３８に、および流れ空洞３８から出口ポート６２に移すために、各ピストン空洞２０は、ハブ１６のポーティング表面１８０まで延在している流体開口部１１０を含む。典型的には、ポート部分６４、またはポーティングプレートは、ハブ１６およびカム部材１２に隣接して位置付けられている。この構成では、ハブ１６のポーティング表面１８０は、ポート部分６４の流れ表面１３４に面している。ハブ１６の動作中に、様々なピストン空洞２０の流体開口部１１０は、順次整列のパターンで、ハブ１６の動作中に入口ポート６０および出口ポート６２と交互に整列する。したがって、ピストンポンプ１０内の流体２８の吸引力２６および圧力４４を生じさせるピストン部材１８の揺動運動５２は、ピストンポンプ１０を通る流体２８の実質的に連続的な流れを提供することができる。この構成を通して、吸引相４０と圧力相４２との間の様々なピストン部材１８の動作は、流体２８を入口ポート６０から、流れ空洞３８内に移動させ、次いで、各ピストン空洞２０の流体開口部１１０を介して出口ポート６２に向けて移動させる。
【0027】
図に例示されるように、ハブ１６は、６つのピストン空洞２０および６つの対応するピストン部材１８を含む。これらの対になったピストン部材１８およびピストン空洞２０の各々は、ハブ１６の一回転中に、複数の揺動およびピストンポンプ１０の圧力相４２および吸引相４２、４０の複数の発生を経験する。ここでも、ハブ１６の内側カム表面１４内での回転は、ピストンポンプ１０の偏心区間および狭い区間１２０、１２２を通る流体２８の一貫した、または実質的に一貫した流れを生じさせる。
【0028】
再び図４～図９を参照すると、内側カム表面１４およびポーティングプレート内では、内側カム表面１４の２つの狭い区間１２２は、２つの出口ポート６２に対応し、内側カム表面１４の２つの偏心区間１２０は、ポート部分６４の２つの入口ポート６０に対応している。上で考察されたように、２つの入口ポート６０は、入口通路１００を介して流体接続され、２つの出口ポート６２は、出口通路１０２を介して流体接続されている。したがって、複数の入口ポート６０および複数の出口ポート６２は、単一の入口通路１００および単一の出口通路１０２を介して、流体入口３０および流体出口３４とそれぞれ結合することができる。
【0029】
再び図１～図１１を参照すると、流体送達ピストンポンプ１０は、流体入口３０および流体出口３４を有する端部アセンブリ６６を含む。流体経路１９０は、流体入口３０と流体出口３４との間に延在している。流体経路１９０はまた、流体２８を、流体経路１９０を通して移動させる様々な遠心区間および求心区間を含む。遠心区間は、偏心区間１２０に対応しており、ここでは、ハブ１６の回転によって生成された遠心力２２は、ピストン部材１８を揺動運動５２で外向きに移動させる。求心区間は、狭い区間１２２に対応することができ、ここでは、内側カム表面１４によって生成された求心力３６は、ピストン部材１８を対応するピストン空洞２０内に付勢する。上で考察されたように、ピストン部材１８のこれらの揺動運動５２は、ピストンポンプ１０の吸引相４０および圧力相４２を生じさせる。
【0030】
再び図１～図１１を参照すると、ハブアセンブリ１９６は、回転軸５４を中心に回転する。ハブアセンブリ１９６は、複数のピストン部材１８および中央ハブ１６を含む。遠心区間および求心区間を通るハブアセンブリ１９６の回転は、各ピストン部材１８の半径方向の移動または揺動運動５２を画定する。対応するピストン空洞２０内にそれぞれ位置付けられるピストン部材１８は、ピストン空洞２０の間に流れ空洞３８を画定する。ハブ１６の回転は、ピストン部材１８を内側カム表面１４に向けて、ハブ１６の回転軸５４から離れるように付勢する遠心力２２を生成する。同時に、内側カム表面１４は、ピストン部材１８の各々の外向きの位置を維持する遠心力２２を生じさせる。ピストン部材１８のこの外向きの位置は、ハブアセンブリ１９６が回転する内側カム表面１４の形状または外形と一致する。
【0031】
半径方向外向き方向２４に、かつ遠心区間内で動作する複数のピストン部材１８は、流体２８を入口ポート６０から引き込むための吸引力２６を生成する、対応する流れ空洞３８を拡張する役割を果たす。半径方向内向きに動作する複数のピストン部材１８は、求心区間内で発生し、流れ空洞３８を圧縮するように動作する。流れ空洞３８のこの圧縮は、流体２８を流れ空洞３８から、出口ポート６２に向けて押し出す圧力４４を生成する。本明細書で考察されるように、遠心区間および求心区間は、ピストン部材１８の吸引相４０および圧力相４２をそれぞれ順次画定する。吸引相４０と圧力相４２との間のピストン部材１８の動作は、流体２８を入口ポート６０から、流れ空洞３８内に移動させ、次いで、出口ポート６２に向けて移動させる役割を果たす。
【0032】
ピストンポンプ１０を使用して、様々な粘度の流体、ならびに粘度を変化させた流体２８を、流体入口３０から、流体空洞３８を通して移動させ、次いで、流体出口３４まで移動させることができる。上で考察されたように、ある特定の状態では、流体２８の粘度は、時間の経過とともに変化して、より低い粘度またはより高い粘度となり得る。ボールピストンポンプ１０の動作は、その中を流れる流体２８の流れを必要とする特定のデバイスの動作中に、これらの変化する粘度および変動する粘度に適応することができる。
【0033】
本発明の概念から逸脱することなく、前述の構造物に対して変形および修正を行うことができることを理解され、さらに、そのような概念は、これらの特許請求の範囲がそれらの言語によって特に明記されない限り、以下の特許請求の範囲によって網羅されることが意図されていることを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2023-01-31
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体ポンプであって、偏心部分および狭い部分を有する、内側カム表面を画定するカムプレートと、
前記内側カム表面内で回転し、入口ポートおよび出口ポートと連通しているピストン空洞を有する、ハブと、
前記偏心部分内の吸引相および前記狭い部分内の圧力相を画定するように、前記ピストン空洞内に動作可能に受容されるピストン部材であって、前記ピストン部材が、前記ハブの回転動作によって外向きに付勢され、
前記吸引相の間、前記ピストン部材が、前記ピストン空洞から離れるように付勢されて、流体を前記入口ポートから引き込む流れ空洞を画定し、
前記圧力相の間、前記ピストン部材が、前記狭い部分によって前記流れ空洞内に付勢されて、前記流体を前記流れ空洞から前記出口ポートに向けて押し出す、ピストン部材と、を備える、流体ポンプ。
【請求項2】
前記入口ポートおよび前記出口ポートが、端部アセンブリ内に画定されている、請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項3】
前記端部アセンブリが、前記入口ポートと連通している流体入口、および前記出口ポートと連通している流体出口を有する、請求項２に記載の流体ポンプ。
【請求項4】
前記流体入口および前記流体出口が、前記端部アセンブリの外表面に位置付けられている、請求項３に記載の流体ポンプ。
【請求項5】
前記入口ポートおよび前記出口ポートが、前記端部アセンブリの流れ表面内に画定されている、請求項４に記載の流体ポンプ。
【請求項6】
入口通路が、前記流体入口と前記入口ポートとの間に延在しており、出口通路が、前記流体出口と前記出口ポートとの間に延在している、請求項５に記載の流体ポンプ。
【請求項7】
前記端部アセンブリが、前記カムプレートと、前記端部アセンブリの端部プレートとの間に位置付けられているポーティングプレートを含み、前記ポーティングプレートが、前記偏心部分と前記入口通路との間に延在している前記入口ポートを有し、前記出口ポートが、前記狭い部分と前記出口通路との間に延在している、請求項６に記載の流体ポンプ。
【請求項8】
前記偏心部分が、前記内側カム表面の対向する第１および第２の偏心区間を含み、前記狭い部分が、前記内側カム表面の対向する第１および第２の狭い区間を含む、請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項9】
前記カムプレートが、前記対向する第１の偏心区間と第２の偏心区間との間に延在している圧力解放通路を少なくとも部分的に画定している、請求項８に記載の流体ポンプ。
【請求項10】
各ピストン空洞が、前記ハブのポーティング表面まで延在している流体開口部を含み、前記流体開口部が、前記ハブの動作中に、前記入口通路および前記出口通路と交互に整列する、請求項６に記載の流体ポンプ。
【請求項11】
前記吸引相と前記圧力相との間の前記ピストン部材の動作が、前記流体を前記入口ポートから、前記ピストン空洞内に、および前記出口ポートに向けて移動させる、請求項１０に記載の流体ポンプ。
【請求項12】
前記ピストン部材が、少なくとも前記ハブの回転中に生成された遠心力によって、前記内側カム表面に対して付勢される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項13】
流体ポンプであって、交互の偏心区間および狭い区間を画定する内側カム表面を有する、カムプレートと、
前記内側カム表面内で回転し、入口ポートおよび出口ポートと連通しているピストン空洞を有する、ハブと、
前記ピストン空洞内にそれぞれ位置付けられて、それらの間に流れ空洞を画定するピストン部材であって、前記ハブの回転が、前記ピストン部材を前記内側カム表面に向けて、かつ前記ハブの回転軸から離れるように付勢する遠心力を生成し、
前記交互の偏心区間および狭い区間が、各ピストン部材のそれぞれの吸引相および圧力相を画定し、
各吸引相が、前記ピストン部材を外向きに付勢して、前記流れ空洞を拡張し、前記吸引相が、流体を前記入口ポートから前記流れ空洞内に引き込み、
各圧力相が、前記ピストン部材を前記それぞれのピストン空洞内に付勢して、前記流れ空洞を圧縮し、前記流体を前記流れ空洞から前記出口ポートに向けて排出し、
前記入口ポートが、前記偏心区間と整列され、前記出口ポートが、前記狭い区間と整列される、ピストン部材と、を備える、流体ポンプ。
【請求項14】
前記内側カム表面が、２つの偏心区間および２つの狭い区間を有する、略楕円形の外形を含む、請求項１３に記載の流体ポンプ。
【請求項15】
前記２つの狭い区間が、２つの出口ポートに対応し、前記２つの偏心区間が、前記２つの入口ポートに対応している、請求項１４に記載の流体ポンプ。
【請求項16】
前記２つの入口ポートが、入口通路を介して流体接続され、前記２つの出口ポートが、出口通路を介して流体接続されている、請求項１５に記載の流体ポンプ。
【請求項17】
圧力解放通路が、前記２つの偏心区間の間に延在している、請求項１６に記載の流体ポンプ。
【請求項18】
前記ハブが、６つのピストン空洞を含み、前記ピストン部材が、前記６つのピストン空洞内に動作可能に位置付けられた６つのピストン部材を含む、請求項１３に記載の流体ポンプ。
【請求項19】
各ピストン部材が、前記ハブの前記回転軸を中心に回転動作し、前記入口ポートおよび前記出口ポートに対して前記吸引相および圧力相を順次動作させる、請求項１８に記載の流体ポンプ。
【請求項20】
前記圧力解放通路が、前記ハブおよび前記カムプレートに隣接して位置付けられているポーティングプレート内に位置付けられている、請求項１７に記載の流体ポンプ。
【請求項21】
前記入口通路および前記出口通路が、端部プレート内に位置付けられ、前記ポーティングプレートが、前記カムプレートと前記端部プレートとの間に位置付けられている、請求項２０に記載の流体ポンプ。
【請求項22】
各ピストン空洞が、前記ハブのポーティング表面まで延在している流体開口部を含み、各流体開口部が、前記２つの入口ポートの一方、前記２つの出口ポートの一方、前記２つの入口ポートの他方、および前記２つの出口ポートの他方と順次整列する、請求項１５に記載の流体ポンプ。
【請求項23】
前記入口ポートおよび前記出口ポートが、前記ハブおよび前記カムプレートに隣接して位置付けられているポーティングプレート内に画定されている、請求項１３～２２のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項24】
流体ポンプであって、流体入口および流体出口を有する、端部アセンブリであって、流体経路が、前記流体入口と前記流体出口との間に延在しており、前記流体経路が、流体を、前記流体経路を通して移動させる遠心区間および求心区間を有する、端部アセンブリと、
前記遠心区間および前記求心区間を画定する内側カム表面を有する、カムプレートと、
回転軸を中心に回転するハブアセンブリであって、前記ハブアセンブリが、複数のピストン部材および中央ハブを備え、
前記遠心区間および前記求心区間を通る前記ハブアセンブリの回転が、各ピストン部材の半径方向の移動を画定し、
前記複数のピストン部材が、前記遠心区間内で半径方向外向き方向に動作して、前記流体を入口ポートから引き込む、対応する流れ空洞を拡張し、
前記複数のピストン部材が、前記求心区間内で半径方向内向きに動作して、前記流れ空洞を圧縮し、前記流体を前記流れ空洞から出口ポートに向けて押し出す、ハブアセンブリと、を備える、流体ポンプ。
【請求項25】
前記端部アセンブリが、端部プレートおよびポーティングプレートを含み、前記入口ポートおよび前記出口ポートが、前記カムプレートおよび前記ハブアセンブリに隣接して位置付けられている前記ポーティングプレート内に画定されている、請求項２４に記載の流体ポンプ。
【請求項26】
前記端部プレートが、前記入口ポートと連通している入口通路、および前記出口ポートと連通している出口通路を有する、請求項２５に記載の流体ポンプ。
【請求項27】
前記流体入口および前記流体出口が、前記端部プレートの外表面に位置付けられている、請求項２６に記載の流体ポンプ。
【請求項28】
前記入口通路および前記出口通路が、前記端部プレートの流れ表面まで延在しており、前記ポーティングプレートが、前記流れ表面と係合している、請求項２６に記載の流体ポンプ。
【請求項29】
前記入口ポートが、入口通路を通って前記流体入口まで延在し、前記出口ポートが、出口通路を通って前記流体出口まで延在している、請求項２４に記載の流体ポンプ。
【請求項30】
前記ピストン部材が、前記中央ハブのそれぞれのピストン空洞内に動作可能に配設されており、前記それぞれのピストン空洞が、前記ハブの回転動作中に、前記ピストン部材の動作を前記半径方向外向き方向および半径方向内向き方向に誘導する、請求項２４に記載の流体ポンプ。
【請求項31】
各それぞれのピストン空洞が、前記ハブアセンブリのポーティング表面まで延在している流体開口部を含み、前記ハブアセンブリの動作が、前記流体開口部を、前記入口ポートおよび前記出口ポートと順次整列させる、請求項２４に記載の流体ポンプ。
【請求項32】
前記ピストン部材の各々が、前記ハブアセンブリの回転軸の周りの楕円形の運動に付勢され、前記楕円形の運動が、前記ハブの回転中に生成される遠心力および前記内側カム表面によって付与される求心力によって画定される、請求項２４に記載の流体ポンプ。
【請求項33】
前記端部アセンブリが、前記遠心区間の間に延在している圧力解放通路を含む、請求項２４に記載の流体ポンプ。
【請求項34】
前記遠心区間および前記求心区間が、前記ピストン部材の吸引相および圧力相をそれぞれ順次画定し、前記吸引相と前記圧力相との間の前記ピストン部材の動作が、前記流体を前記入口ポートから、前記流れ空洞内に、および前記出口ポートに向けて移動させる、請求項２４に記載の流体ポンプ。
【請求項35】
前記流れ空洞が、前記ピストン部材と前記それぞれのピストン空洞との間に画定されている、請求項２４～３４のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【国際調査報告】