DE102004035743A1

DE102004035743A1 - Variable Verdrängungspumpe

Info

Publication number: DE102004035743A1
Application number: DE102004035743A
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Atsugi Uchino; Shigeyuki Atsugi Miyazawa
Original assignee: Unisia JKC Steering Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2024-07-24
Also published as: JP2005042675A; US7318705B2; KR20050012665A; CN100379991C; JP4146312B2; DE102004035743B4; CN1576587A; US20050019174A1; KR100618481B1

Abstract

Eine variable Verdrängungspumpe umfasst eine hintere Abdeckung 4 und eine Seitenplatte, die auf beiden Seiten eines Nockenrings 7 angeordnet ist und einen Gleitkontakt mit dem Nockenring 7 herstellt. Die hintere Abdeckung hat eine Endfläche auf der Seite des Nockenrings 7, welche mit einer Ansaugöffnung 22 ausgebildet ist. Ein Dichtelement 11 ist in einer zwischen einem Pumpengehäuse 2 und dem Nockenring 7 ausgebildeten Kammer angeordnet und dient zum Teilen der Kammer in zwei Bereiche, welche eine erste und eine zweite Arbeitskammer 13 definieren. Eine Verbindungsnut und eine Endnut sind in der Endfläche der hinteren Abdeckung ausgebildet, um eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung 22 und der zweiten Arbeitskammer 13 vorzusehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Verdrängungspumpe, die als eine Quelle zum Zuführen des Hydraulikdrucks zu einer hydraulischen Vorrichtung, z. B. einer Servolenkvorrichtung eines Fahrzeugs, dient, und insbesondere eine variable Verdrängungspumpe mit einer Förderleistung, die durch Veränderung des Volumens eines Hauptteils der Pumpe gesteuert und geregelt wird.

Typischerweise umfasst die variable Verdrängungspumpe einen von einer Antriebswelle gedrehten Rotor, Rotorschaufeln, die am Außenumfang des Rotors montiert sind, um radial beweglich zu sein, und einen Nockenring, der exzentrisch am Außenumfang des Rotors angeordnet ist und eine ungefähr kreisförmige Innenumfangsfläche aufweist. Da der Rotor und der Nockenring zueinander versetzt sind, wenn der Rotor sich dreht, bewegen sich die Rotorschaufeln radial in Übereinstimmung damit, wobei die Vorderenden einen Gleitkontakt mit der Innenumfangsfläche des Nockenrings herstellen. Somit wird das Volumen der Pumpenkammern, die jeweils zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Rotorschaufeln ausgebildet sind, ständig vergrößert oder verkleinert.

Einige variable Verdrängungspumpen umfassen ferner eine Vorrichtung zum variablen Steuern des Volumens der Pumpenkammern. Bei einer solchen variablen Verdrängungspumpe ist der Nockenring schwenkbar am Außenumfang des Rotors angeordnet und seine beiden Seiten werden gleitend von Schließelementen verschlossen. Das Volumen der Pumpenkammern kann beliebig eingestellt werden, indem das Ausmaß der Exzentrizität zwischen dem Rotor und dem Nockenring durch Einstellung der Schwingung des Nockenrings verändert wird. Der Nockenring ist schwenkbar innerhalb eines ungefähr elliptischen Adapterrings angeordnet. Das Innere des Adapterrings weist eine erste und eine zweite Arbeitskammer auf, die in der ersten und der zweiten Schwenkrichtung des Nockenrings definiert sind.

Ansaug- und Auslassdurchgänge sind mit den Ansaug- bzw. Auslassbereichen innerhalb des Nockenrings verbunden. Eine Öffnung ist am Auslassdurchgang vorgesehen. Die erste Arbeitskammer ist so aufgebaut, dass Arbeitsfluid in diese eingeführt wird, dessen Druck durch ein Steuerventil gesteuert und geregelt wird. Die zweite Arbeitskammer ist so aufgebaut, dass sie eine Feder zum Vorspannen des Nockenrings zur ersten Arbeitskammer aufnimmt und dass ständig Niederdruck-Arbeitsfluid vom Ansaugdurchgang in diese eingeführt wird. Das Steuerventil wird in Antwort auf einen Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Öffnung betätigt, um in die erste Arbeitskammer eingeleitetes Arbeitsfluid gemäß dem Druckunterschied zu steuern.

Bei der obigen variablen Verdrängungspumpe weist die zweite Arbeitskammer einen ansaugseitigen Niederdruck auf, der immer aufrechterhalten wird, während die erste Arbeitskammer einen Druck aufweist, der gemäß dem Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Öffnung gesteuert wird. Somit kann ein lästiger Umstand beseitigt werden, nämlich dass unter den Bedingungen einer niedrigen Pumpendrehzahl, wenn ein Anstieg der Fließrate des Arbeitsfluids erwünscht ist (wobei der Nockenring maximal zur ersten Arbeitskammer verschoben ist, um das Ausmaß der Exzentrizität zu maximieren), Hochdruck-Arbeitsfluid zur Niederdruckseite von der ersten Arbeitskammer durch Zwischenräume um diese ausläuft.

Das an der Seite des Nockenrings angeordnete Schließelement ist mit einer Ansaugöffnung, welche sich zum Ansaugbereich des Nockenrings öffnet, und einer Auslassöffnung, die sich zum Auslassbereich des Nockenrings öffnet, ausgebildet. Die Ansaug- bzw. Auslassöffnung ist mit dem Ansaug- bzw. Auslassdurchgang verbunden. Dieses Schließelement ist außerdem mit einer Niederdruck-Einführöffnung ausgebildet, die sich axial erstreckt, um die zweite Arbeitskammer und den Ansaugdurchgang zu verbinden, durch welche Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs ständig in die zweite Arbeitskammer eingeführt wird.

Bei der obigen variablen Verdrängungspumpe muss jedoch, da die Niederdruck-Einführöffnung, die sich axial parallel zur Ansaugöffnung erstreckt, in einem Schließelement ausgebildet ist, um den Druck innerhalb der zweiten Arbeitskammer ständig auf niedrigem Druck zu halten, der Ansaugdurchgang an der Rückseite der Niederdruck-Einführöffnung angeordnet sein, wodurch ein Problem auftritt, nämlich dass die Flexibilität der Konstruktion des Ansaugdurchgangs stark verringert wird.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variable Verdrängungspumpe vorzusehen, welche eine verbesserte Konstruktionsflexibilität der Pumpe ermöglicht, während der Druck innerhalb der zweiten Arbeitskammer immer auf einem niedrigen Druck gehalten wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung sieht ganz allgemein eine variable Verdrängungspumpe vor, die folgendes umfasst: einen von einer Antriebswelle gedrehten Rotor, wobei der Rotor eine Vielzahl von Rotorschaufeln umfasst, die so montiert sind, dass sie radial einziehbar sind; einen Nockenring, der auf einem Umfang des Rotors angeordnet ist, um in Bezug auf den Rotor schwenkbar zu sein; ein Paar von Schließelementen, die auf beiden Seiten des Nockenrings angeordnet sind, wobei die Schließelemente einen Gleitkontakt mit dem Nockenring herstellen, wobei zumindest ein Schließelement eine Endfläche auf einer Seite des Nockenrings aufweist, wobei die Endfläche mit einer Ansaugöffnung ausgebildet ist; ein Dichtelement, das in einer Kammer, die zwischen einem Pumpengehäuse und dem Nockenring ausgebildet ist, angeordnet ist, wobei das Dichtelement die Kammer in zwei Bereiche teilt, welche eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer definieren; eine in der zweiten Arbeitskammer angeordnete Feder, wobei die Feder den Nockenring zur ersten Arbeitskammer vorspannt; einen Ansaugdurchgang, der ein Arbeitsfluid in einen Ansaugbereich innerhalb des Nockenrings einführt, wobei der Ansaugbereich dazu dient, das Arbeitsfluid durch die Ansaugöffnung, den Ansaugdurchgang und die zweite Arbeitskammer, die während des Pumpvorgangs ständig in Fluidverbindung sind, anzusaugen; einen Auslassdurchgang, der das Arbeitsfluid von einem Auslassbereich innerhalb des Nockenrings nach außen zuführt; einen Verbindungsdurchgang, der in dem zumindest einen Schließelement im Wesentlichen entlang der Endfläche davon ausgebildet ist, wobei der Verbindungsdurchgang eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung und der zweiten Arbeitskammer herstellt; eine Öffnung, die am Auslassdurchgang vorgesehen ist; und ein Steuerventil, das durch einen Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Öffnung betätigt wird, wobei das Steuerventil einen Druck des Arbeitsfluids, das in die erste Arbeitskammer eingeführt werden soll, steuert und regelt.

Die weiteren Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
1 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 1-1 aus 2, welche ein Ausführungsbeispiel einer variablen Verdrängungspumpe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Längsschnittansicht des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Endansicht, betrachtet von der Linie 3-3 in 2;
4 ist eine Ansicht ähnlich der 3, betrachtet von der Linie 4-4 in 2;
5 ist eine Ansicht ähnlich zur 1, betrachtet entlang der Linie 5-5 in 2, und zeigt das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Ansicht ähnlich der 5, betrachtet entlang der Linie 6-6 in 2, und zeigt das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
7 ist eine Ansicht ähnlich zur 4, welche ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun ein Beispiel der variablen Verdrängungspumpe, die die vorliegende Erfindung beinhaltet, beschrieben.
Bezugnehmend auf 1 bis 6 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In 2 dient die variable Verdrängungspumpe als eine Quelle zum Zuführen des Hydraulikdrucks zu einer hydraulischen Vorrichtung, z. B. einer Servolenkvorrichtung, und umfasst eine von einem Motor gedrehte Antriebswelle 1 und ein Gehäuse 2 mit einem Hauptkörper 3, der eine konkave Vertiefung 3a aufweist, um einen Hauptkörper der Pumpe und eine hintere Abdeckung 4, die am Hauptkörper 3 befestigt ist, um die konkave Vertiefung 3a abzudecken, unterzubringen. Die Antriebswelle 1 ist drehbar am Pumpengehäuse 2 gelagert und weist einen Rotor 5 auf, der daran befestigt ist, so dass sie gemeinsam drehbar sind. Bezugnehmend auch auf 1 umfasst der Rotor 5 Schlitze, die radial im Außenumfang ausgebildet sind, und Rotorschaufeln 6, die darin gehalten werden, um radial beweglich zu sein.
Ein Nockenring 7, der zusammen mit dem Rotor 5 den Hauptteil der Pumpe darstellt, nimmt den Rotor 5 auf der Innenumfangsseite auf. Der Nockenring 7 ist mit einer ungefähr kreisförmigen Innennockenfläche ausgebildet, mit der ein vorderes Ende der Rotorschaufeln 6 einen Gleitkontakt eingehen. Ein Teil des Außenumfangs des Nockenrings 7 (unteres Ende in 1) ist am Pumpengehäuse 2 von einem Stift 8 schwenkbar gelagert. Durch Schwingung um den Stift 8 kann der Nockenring 7 ein Ausmaß der Exzentrizität in Bezug auf den Rotor 5 einstellen. Es sei angemerkt, dass die Mitte des Nockenrings 7 durch Schwingung des Nockenrings ungefähr in der Querrichtung in 1 versetzt ist.
Bei der variablen Verdrängungspumpe ist im normalen Zustand) der Nockenring 7 in Bezug auf die Rotationsmitte des Rotors 5 versetzt. Wenn der Rotor 5 dreht, wobei die Vorderenden der Rotorschaufeln 6 einen Gleitkontakt mit der Innenumfangsfläche des Nockenrings 7 eingehen, wird somit das Volumen der zwischen benachbarten Rotorschaufeln 6 ausgebildeten Pumpenkammern vergrößert oder verringert, wodurch ein ununterbrochener Pumpenbetrieb erreicht wird. Und wenn das Ausmaß der Exzentrizität zwischen Nockenring 7 und Rotor 5 verändert wird, variiert die Änderungsrate des Volumens der Pumpenkammern, um dementsprechend die Pumpenkapazität zu verändern.
Bezugnehmend auf 1 und 2 ist ein Adapterring 9 mit der konkaven Vertiefung des Pumpengehäuses 2, in dem ein Raum zum Aufnehmen des Nockenrings 7 ausgebildet ist, in Eingriff. Eine Seitenplatte 10 ist zusammen mit dem Adapterring 9 in der konkaven Vertiefung 3a untergebracht. Der Adapterring 9 wird am Gehäuse 2 in einer nicht-drehenden Weise durch den Stift 8 gehalten, der die Mitte der Schwingung des Nockenrings 7 bildet, und weist eine Innenumfangsfläche auf, die ungefähr elliptisch geformt ist, um eine schwingende Verdrängung des Nockenrings 7 zu ermöglichen. Die Seitenplatte 10 ist gegenüber der hinteren Abdeckung 4 angeordnet, um den Adapterring 9 dazwischen zu halten. Die Seite des Nockenrings 7 wird gleitend von der Seitenfläche der Seitenplatte 10 und der Innenendfläche der hinteren Abdeckung 4 geschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel stellen die Seitenplatte 10 und die hintere Abdeckung 4 die Schließelemente dar.
Ein Dichtelement 11 ist an der Innenumfangsfläche des Adapterrings 9 an der Position gegenüber dem Stift 8 angeordnet, um sich axial zu erstrecken. Das Dichtelement 11 geht einen engen Kontakt mit der Anßenumfangsfläche des Nockenrings 7 ein, während es eine Verschiebung oder Schwingung des Nockenrings 7 erlaubt. Das Dichtelement 11 arbeitet mit dem Stift 8 zusammen, um eine erste Arbeitskammer 12 und eine zweite Arbeitskammer 13 in einem Innenraum des Adapterrings 9 zu definieren. Wenn der Nockenring 7, wie in 1 gezeigt, maximal zur ersten Arbeitkammer 12 verschoben ist, weist er das maximale Ausmaß der Exzentrizität in Bezug auf den Rotor 5 auf.
Ein Durchgangsloch 14 mit großem Durchmesser ist in einer Umfangswand des Adapterrings 9 an der der zweiten Arbeitskammer 13 zugewandten Position ausgebildet, durch welches eine Vorspannfeder oder Schraubenfeder 15 zwischen dem Nockenring 7 und dem Pumpengehäuse 2 angeordnet ist. Die Schraubenfeder 15 dient zum Vorspannen des Nockenrings 7 zur ersten Arbeitskammer 12. Der Nockenring 7 schwenkt in Übereinstimmung mit einem Ausgleich zwischen dem Druck innerhalb der ersten Arbeitskammer 12 und einer Kraft der Schraubenfeder 15. Ein Ende der Schraubenfeder 15 ist auf einem am Gehäusehauptkörper 3 befestigten Dichtungsstecker 16 gelagert.
Bezugnehmend auf 1 und 2 ist das Pumpengehäuse 2 mit einem Ansaugdurchgang 18 zum Einführen von Arbeitsfluid von einem Außentank 17 zum Ansaugbereich innerhalb des Nockenrings 7 (ungefähr obere Hälfte in 1) und einem Auslassdurchgang 20 zum Zuführen von Arbeitsfluid vom Auslassbereich innerhalb des Nockenrings 7 (ungefähr untere Hälfe in 1) zu einem Kraftstellkolben oder Stellglied 19 der Servolenkvorrichtung ausgebildet. Eine Öffnung 21 ist am Auslassdurchgang 20 vorgesehen.
Bezugnehmend auf 3 und 4 sind Ansaugöffnungen 22, 22A mit ungefähr kreisförmiger Nut in der hinteren Abdeckung 4 und der Seitenplatte 10 an der Position, die dem Ansaugbereich des Nockenrings 7 zugewandt ist, ausgebildet, wobei die Ansaugöffnung 22 der hinteren Abdeckung 4 direkt mit dem Ansaugdurchgang 18 verbunden ist. In ähnlicher Weise sind Auslassöffnungen 23, 23A mit ungefähr kreisförmiger Nut in der hinteren Abdeckung 4 und der Seitenplatte 10 an der Position, die dem Auslassbereich des Nockenrings 7 zugewandt ist, ausgebildet, wobei die Auslassöffnung 23 der Seitenplatte 10 direkt mit dem Auslassdurchgang 20 verbunden ist.
Wie in 1 gezeigt, wird der Druck innerhalb der ersten Arbeitskammer 12 durch ein Steuerventil 26 gesteuert und geregelt, welches in Antwort auf den Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Öffnung 21 des Auslassdurchgangs 20 betätigt wird. Die zweite Arbeitskammer 13 ist so aufgebaut, dass Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs 18 ständig in diese eingeführt wird.
Das Steuerventil 26 umfasst ein Ventilgehäuse 27, das im Pumpengehäuse 2 ausgebildet ist, und einen mit einem Boden versehenen, zylinderförmigen Abstandsring 28, der im Ventilgehäuse 27 untergebracht ist, um somit in dem Ventilgehäuse 27 eine Hochdruckkammer 29 und eine Niederdruckkammer 30 zu definieren. Die Hochdruckkammer 29 steht mit dem Auslassdurchgang 20 auf der stromaufwärtigen Seite der Öffnung 21 in Verbindung, während die Niederdruckkammer 30 mit dem Auslassdurchgang 20 auf der stromabwärtigen Seite der Öffnung 21 verbunden ist, und eine Rückstellfeder 31 aufnimmt, um den Abstandsring 28 zur Hochdruckkammer 29 vorzuspannen.
Zwei axial getrennte Durchgänge sind im Wesentlichen in der axialen Mitte des Ventilgehäuses 27 ausgebildet: ein Niederdruck-Durchgang 32, der vom Ansaugdurchgang 18 abzweigt, und ein Druckeinführdurchgang 33, der mit dem ersten Arbeitsdurchgang 12, der durch die Umfangswand des Adapterrings 9 verläuft, in Verbindung steht. Eine ringförmige Nut 34 ist in dem Außenumfang des Schafts des Abstandsrings 28 ausgebildet, um eine Fluidverbindung zwischen dem Niederdruck-Durchgang 32 und dem Druckeinführdurchgang 33 vorzusehen. Wenn sich der Abstandsring 28 in einer Anfangsposition oder einer maximal zur Hochdruckkammer 29 versetzten Position befindet, stellt die ringförmige Nut 34 eine Fluidverbindung zwischen dem Niederdruck-Durchgang 32 und dem Druckeinführdurchgang 33 her. Und wenn der Abstandsring 28 von dort zur Niederdruckkammer 30 verschoben wird, wie in 5 gezeigt, schließt die ringförmige Nut 34 allmählich die Fluidverbindung zwischen dem Niederdruck-Durchgang 32 und dem Druckeinführdurchgang 33. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druckeinführdurchgang 33 durch eine Anschlussfläche des Abstandsrings 28 allmählich verschlossen und öffnet dann allmählich zur Hochdruckkammer 29. Somit wird der Druck in dem Druckeinführdurchgang 33 gemäß der Verschiebung des Abstandsrings 28 erzeugt und wird in die erste Arbeitskammer 12 eingeführt.
Bevor der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Öffnung 21 einen festgelegten Druck erreicht, wird deshalb Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs 18 vom Niederdruck-Durchgang 32 in die erste Arbeitskammer 12 durch die ringförmige Nut 34 und den Druckeinführdurchgang 33 zugeführt. Und wenn der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Öffnung 21 größer als ein festgelegter Druck wird, dann wird Arbeitsfluid mit einem Druck, der gemäß dem Druckunterschied gesteuert wird, in die erste Arbeitskammer 12 eingeführt.
Bezugnehmend auf 1 und 3 ist fortlaufend in der Endfläche der hinteren Abdeckung 4 auf der Seite des Nockenrings 7 eine Verbindungsnut 35, die sich radial nach außen von der Ansaugöffnung 22 erstreckt, an der Position, die zur zweiten Arbeitskammer 13 leicht versetzt ist, und eine ungefähr kreisförmige Endnut 36, die sich zur zweiten Arbeitskammer 13 in der Nähe eines schwingenden Endes des Nockenrings 7 in der Richtung der Verringerung des Ausmaßes der Exzentrizität öffnet, ausgebildet. Die Nuten 35, 36 bilden einen Verbindungsdurchgang zum Vorsehen einer Fluidverbindung zwischen Ansaugöffnung 22 und zweiter Arbeitskammer 13. Das heißt, Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs 18 wird immer in die zweite Arbeitskammer 13 durch die Endnut 36, die Verbindungsnut 35 und die Ansaugöffnung 22 zugeführt.
Die Stelle der hinteren Abdeckung 4 mit der Verbindungsnut 35 und der Endnut 36 ist ein Bereich, mit welchem die Seitenfläche des Nockenrings 7 einen Gleitkontakt während seiner Schwingung herstellt. Wie in 5 gezeigt, ist ein Teil der Endnut 36 so konstruiert, dass sie vom Nockenring 7 nicht vollständig geschlossen wird, während der Nockenring innerhalb des üblichen Funktionsbereichs schwenkt. Es sei angemerkt, dass nur dann, wenn der Nockenring 7 über den normalen Funktionsbereich hinaus schwenkt, aufgrund eines anormalen Druckanstiegs des Arbeitsfluids, einer Verformung eines Bauteils oder dergleichen, die Endnut vollständig vom Nockenring 7 geschlossen wird.
Bei dem obigen Aufbau dreht der Rotor 5 innerhalb des Nockenrings 7 im ursprünglichen Zustand, in dem der Nockenring 7 zur maximal verschobenen Position, wie in 1 gezeigt, verschoben ist, wenn die Antriebswelle 1 beim Motorstart gedreht wird. Durch die Drehung des Rotors 5 wird eine Pumpenfunktion innerhalb des Nockenrings 7 durchgeführt, so dass Arbeitsfluid, das von der Ansaugöffnung 22 angesaugt wurde, von den Rotorschaufeln 6 komprimiert wird, und dann zum Auslassdurchgang 20 über die Auslassöffnung 23 ausgelassen wird. Das am Auslassdurchgang 20 ausgelassene Arbeitsfluid wird zum Kraftstellkolben 19 durch die Öffnung 21 auf einer Seite zugeführt und wird in die Hochdruckkammer 29 und die Niederdruckkammer 30 des Steuerventils 26 von der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Öffnung 21 eingeführt.
Dann wird der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Öffnung 21 gemäß der Förderleistung des Hauptkörpers der Pumpe erzeugt und der daraus resultierende Differentialdruck wirkt auf den Abstandsring 28 des Steuerventils 26. Bis jedoch der Druckunterschied einen festgelegten Wert erreicht, wird der Abstandsring 28 durch die Rückstellfeder 31 zur Hochdruckkammer 29 gedrückt. Dadurch wird Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs 18 in die erste Arbeitskammer 12 durch den Druckzuführdurchgang 33 und die ringförmige Nut 34 eingeführt, und der Nockenring 7 wird in der Richtung des maximalen Ausmaßes der Exzentrizität durch eine Kraft der Schraubenfeder 15 gedrückt. Bis der Druckunterschied den festgelegten Wert erreicht hat, steigt außerdem die Fließrate des Arbeitsfluids, das dem Kraftstellkolben 19 zugeführt wird, ungefähr im Verhältnis zu einem Anstieg der Drehzahl des Rotors 5.
Danach ist die Drehzahl des Rotors 5 relativ niedrig und verursacht eine eher unzureichende Fließrate des dem Kraftstellkolben 19 zuzuführenden Arbeitsfluids. Da jedoch Hochdruck-Arbeitsfluid, das vom Hauptkörper der Pumpe ausgelassen wird, nicht in die erste Arbeitskammer 12 und die zweite Arbeitkammer 13 eingeführt wird, tritt der lästige Umstand, dass Arbeitsfluid aus den Zwischenräumen um die erste Arbeitskammer 12 und die zweite Arbeitskammer 13 zum Niederdruckbereich ausläuft, nicht auf.
Wenn sich die Drehzahl des Rotors 5 erhöht, so dass der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Öffnung 21 größer ist als ein festgelegter Wert, wird der Abstandsring 28 des Steuerventils 26 im Ventilgehäuse 27 gemäß dem Druckunterschied verschoben. Der gemäß der Verschiebung erzeugte Druck wird über den Druckeinführdurchgang 33 in die erste Arbeitskammer 12 eingeführt. Somit wird der Nockenring 7 durch eine Kraft, die dem Druckunterschied entspricht, in die Richtung der zweiten Arbeitskammer 13 gedrückt, wobei er innerhalb des Adapterrings 9 in einer solchen Weise schwenkt, dass eine Kraft der Schraubenfeder 15 ausgeglichen wird. Dadurch wird die Fließrate des dem Kraftstellkolben 19 zugeführten Arbeitsfluids ungefähr auf einem festgelegten Wert gehalten.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Einrichtung zum Zuführen von Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs 18 in die zweite Arbeitskammer 13 eine Verbindungsnut 35 und eine Endnut 36, die in der Endfläche der hinteren Abdeckung 4 auf der Seite des Nockenrings 7 ausgebildet ist. Im Vergleich zur Pumpe des Standes der Technik, bei der ein axiales Loch zum Einführen des Niederdruck-Arbeitsfluids in die zweite Arbeitskammer 13 parallel zur Ansaugöffnung 22 angeordnet ist, kann somit der Ansaugdurchgang 18 relativ frei gestaltet sein. Das heißt, der Ansaugdurchgang 18 in diesem Ausführungsbeispiel muss nicht notwendigerweise an der Rückseite der zweiten Arbeitskammer 13 angeordnet sein. Sogar wenn der Ansaugdurchgang 18 und die zweite Arbeitskammer 13 entfernt voneinander angeordnet sind, kann das Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs 18 sicher in die zweite Arbeitskammer 13 eingeführt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Verbindungsdurchgang zum Verbinden der Ansaugöffnung 22 und der zweiten Arbeitskammer 13 eine Verbindungsnut 35 und eine Endnut 36. Optional kann der Verbindungsdurchgang ein Loch oder dergleichen aufweisen, das im Wesentlichen entlang der Endfläche der hinteren Abdeckung auf der Seite des Nockenrings 7 ausgebildet ist. Es sei angemerkt, dass die Ausbildung des Verbindungsdurchgangs mit einer Nut, die sich zur Seite des Nockenrings 7 öffnet, wie in diesem Ausführungsbeispiel, den Vorteil einer leichten maschinellen Bearbeitung und verringerter Herstellungskosten aufweist.
In dem Fall, wenn der Verbindungsdurchgang durch eine Verbindungsnut 35 und eine Endnut 36 gebildet ist, wie in diesem Ausführungsbeispiel, wird der obere Bereich der Verbindungsnut 35 allmählich durch den Nockenring 7 geschlossen, wenn der Nockenring 7 in der Richtung eines verringerten Ausmaßes der Exzentrizität schwenkt, um einen Fließwiderstand des Arbeitsfluids zwischen der Ansaugöffnung 22 und der zweiten Arbeitskammer 13 entsprechend zu erhöhen. Wenn er aus diesem Zustand abrupt schwenkt, wird der Nockenring 7 deshalb einer Dämpfungswirkung unterworfen, die durch den Fließwiderstand entsteht, was eine Einschränkung der Feinbewegung desselben erlaubt.
In diesem Ausführungsbeispiel tritt kein unerwünschter Effekt ein, dass die problemlose Betätigung des Nockenrings 7 durch ein Schließen der Innenseite der zweiten Arbeitskammer 13 beeinträchtigt wird, da sich die Endnut 36 zur zweiten Arbeitskammer 13 öffnet, während der Nockenring 7 innerhalb des normalen Funktionsbereichs schwenkt. Es sei angemerkt, dass in diesem Ausführungsbeispiel, wenn der Nockenring 7 über den normalen Funktionsbereich hinaus schwenkt, d. h. wenn sich der Nockenring 7 über einen vorbestimmten Bereich hinaus bewegt aufgrund irgendeiner Anormalität, die Endnut 36 vom Nockenring 7 verschlossen wird, um das Innere der zweiten Arbeitskammer 13 zu verschließen, wie in 6 gezeigt. Dadurch wird eine Schwingung des Nockenrings 7, die größer ist als erforderlich, sicher eingeschränkt.
Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit dem erläuternden Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses beschränkt, und verschiedene Änderungen und Modifikationen können durchgeführt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Als Beispiel ist in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Verbindungsdurchgang (Verbindungsnut 35 und Endnut 36) in der hinteren Abdeckung 4, welche eines der Schließelemente zum Verschließen der Seite des Nockenrings 7 ist, ausgebildet. Optional kann der Verbindungsdurchgang in einem anderen Ausführungsbeispiel, das in 7 gezeigt ist, in der Seitenplatte 10, welche ein weiteres Schließelement ist, ausgebildet sein. Außerdem kann der Verbindungsdurchgang in den Schließelementen auf beiden Seiten des Nockenrings 7 ausgebildet sein.
Wie oben beschrieben, umfasst der Verbindungsdurchgang gemäß der vorliegenden Erfindung eine Nut, die im Wesentlichen entlang der Endfläche des zumindest einen Schließelements ausgebildet ist. Somit kann der Verbindungsdurchgang einfach durch maschinelle Bearbeitung der Endfläche des Schließelements erhalten werden.
Weiterhin umfasst die Nut gemäß der vorliegenden Erfindung einen Endnutbereich, der sich zur zweiten Arbeitskammer in der Nähe eines schwenkenden Endes des Nockenrings in der Richtung öffnet, in welcher ein Ausmaß der Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Rotor verringert ist, und einen Verbindungsnutbereich, der eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung und dem Endnutbereich im Wesentlichen entlang der Richtung der Schwingung des Nockenrings herstellt. Mit diesem Aufbau wird der obere Bereich des Verbindungsnutbereichs allmählich von der Seitenfläche des Nockenrings geschlossen, wenn der Nockenring in der Richtung des verringerten Ausmaßes der Exzentrizität schwenkt. Wenn er aus diesem Zustand abrupt schwenkt, wird der Nockenring deshalb einer Dämpfungswirkung unterworfen, die durch den Fließwiderstand entsteht, was eine Einschränkung der Feinbewegung desselben erlaubt.
Außerdem ist der Verbindungsdurchgang gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgelegt, dass er sich zur zweiten Arbeitskammer öffnet, wenn der Nockenring maximal innerhalb eines Funktionsbereichs in der Richtung schwenkt, in welcher ein Ausmaß der Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Rotor verringert ist. Mit diesem Aufbau wird der Unterdruck innerhalb der zweiten Arbeitskammer während des Betriebs des Nockenrings weniger erzeugt, da die den Verbindungsdurchgang darstellende Nut innerhalb des Funktionsbereichs nicht vollständig geschlossen wird. Somit kann eine reibungslose Funktion des Nockenrings zu jeder Zeit aufrechterhalten werden.
Der Verbindungsdurchgang gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin von der zweiten Arbeitskammer isoliert, wenn der Nockenring über den Funktionsbereich hinaus schwenkt. Mit diesem Aufbau wird der Verbindungsdurchgang durch den Nockenring geschlossen, um die zweite Arbeitskammer in einen fast hermetisch abgeschlossenen Zustand zu versetzen, wenn der Nockenring aufgrund einer plötzlichen Druckveränderung oder dergleichen über den Funktionsbereich hinaus schwenkt. Dann kann das Volumen der zweiten Arbeitskammer nicht variieren, wodurch eine weitere Schwingung des Nockenrings eingeschränkt wird.
Erfindungsgemäß ist außerdem der Verbindungsdurchgang zum Vorsehen einer Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung und der zweiten Arbeitskammer ungefähr entlang der Endfläche des zumindest einen Schließelements auf der Seite des Nockenrings ausgebildet, um eine Einleitung des Niederdruck-Arbeitsfluids des Ansaugdurchgangs in die zweite Arbeitskammer durch die Ansaugöffnung zu ermöglichen. Somit muss der Ansaugdurchgang nicht notwendigerweise an der Rückseite der zweiten Arbeitskammer angeordnet sein, was zu einer verbesserten Flexibilität in der Konstruktion der Pumpe im Vergleich zur Pumpe des Standes der Technik führt.
Zusammenfassend offenbart die vorliegende Erfindung eine variable Verdrängungspumpe mit einer hinteren Abdeckung 4 und einer Seitenplatte, die auf beiden Seiten eines Nockenrings 7 angeordnet ist und einen Gleitkontakt mit dem Nockenring 7 herstellt. Die hintere Abdeckung hat eine Endfläche auf der Seite des Nockenrings 7, welche mit einer Ansaugöffnung 22 ausgebildet ist. Ein Dichtelement 11 ist in einer zwischen einem Pumpengehäuse 2 und dem Nockenring 7 ausgebildeten Kammer angeordnet und dient zum Teilen der Kammer in zwei Bereiche, welche eine erste und eine zweite Arbeitskammer 13 definieren. Eine Verbindungsnut und eine Endnut sind in der Endfläche der hinteren Abdeckung ausgebildet, um eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung 22 und der zweiten Arbeitskammer 13 vorzusehen.
Die gesamte Lehre der japanischen Patentanmeldung P2003-279867, eingereicht am 25.7.2003, wird hiermit durch Verweis in diese Anmeldung aufgenommen.

1: Antriebswelle
2: Gehäuse
3: Hauptkörper
4: hintere Abdeckung
5: Rotor
6: Rotorschaufeln
7: Nockenring
8: Stift
9: Adapterring
10: Seitenplatte
11: Dichtelement
12: erste Arbeitskammer
13: zweite Arbeitskammer
14: Durchgangsloch
15: Schraubenfeder
16: Dichtungsstecker
17: Außentank
18: Ansaugdurchgang
19: Stellglied
20: Auslassdurchgang
21: Öffnung
22: Ansaugöffnungen
23: Auslassöffnungen
26: Steuerventil
27: Ventilgehäuse
28: Abstandsring
29: Hochdruckkammer
30: Niederdruckkammer
31: Rückstellfeder
32: Niederdruck-Durchgang
33: Druckeinführdurchgang
34: ringförmige Nut
35: Verbindungsnut
36: Endnut

Claims

Variable Verdrängungspumpe, umfassend: einen von einer Antriebswelle (1) gedrehten Rotor (5), wobei der Rotor (5) eine Vielzahl von Rotorschaufeln (6) umfasst, die radial einziehbar montiert sind; einen Nockenring (7), der auf einem Umfang des Rotors (5) angeordnet ist und zum Rotor (5) schwenkbar ist; ein Paar von Schließelementen, die auf beiden Seiten des Nockenrings (7) angeordnet sind, wobei die Schließelemente einen Gleitkontakt mit dem Nockenring (7) herstellen, wobei zumindest ein Schließelement eine Endfläche auf einer Seite des Nockenrings (7) aufweist, welche mit einer Ansaugöffnung (22) ausgebildet ist; ein Dichtelement (11), das in einer Kammer, die zwischen einem Pumpengehäuse (2) und dem Nockenring (7) ausgebildet ist, angeordnet ist und die Kammer in zwei Bereiche teilt, welche eine erste Arbeitskammer (12) und eine zweite Arbeitskammer (13) definieren; eine in der zweiten Arbeitskammer (13) angeordnete Feder, die den Nockenring (7) zur ersten Arbeitskammer (12) in der Richtung vorspannt, welche Volumen der zwischen dem Nockenring (7), dem Rotor (5) und den Rotorschaufeln (6) definierten Pumpenkammern vergrößert; einen Ansaugdurchgang (18), der ein Arbeitsfluid in einen Ansaugbereich innerhalb des Nockenrings (7) führt, wobei der Ansaugbereich das Arbeitsfluid durch die Ansaugöffnung (22), den Ansaugdurchgang (18) und die zweite Arbeitskammer (13), die während des Pumpvorgangs ständig in Fluidverbindung sind, ansaugen kann; einen Auslassdurchgang (20), der das Arbeitsfluid von einem Auslassbereich innerhalb des Nockenrings (7) nach außen führt; einen Verbindungsdurchgang, der in dem zumindest einen Schließelement im Wesentlichen entlang dessen Endfläche ausgebildet ist und eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung (22) und der zweiten Arbeitskammer (13) herstellt; eine Öffnung (21), die am Auslassdurchgang (20) vorgesehen ist; und ein Steuerventil (26), das durch einen Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Öffnung (21) betätigt wird, wobei das Steuerventil (26) einen Druck des Arbeitsfluids, das in die erste Arbeitskammer (12) geführt werden soll, steuert und regelt.
Variable Verdrängungspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsdurchgang eine Nut umfasst, die in der Endfläche des zumindest einen Schließelements ausgebildet ist.
Variable Verdrängungspumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut einen Endnutbereich, der sich zur zweiten Arbeitskammer (13) in der Nähe eines schwenkenden Endes des Nockenrings (7) in der Richtung öffnet, in welcher der Nockenring (7) in einem Ausmaß der Exzentrizität in Bezug auf den Rotor (5) verringert ist, und einen Verbindungsnutbereich, welcher eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung (22) und dem Endnutbereich im Wesentlichen entlang der Richtung der Schwingung des Nockenrings (7) vorsieht, umfasst.
Variable Verdrängungspumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsdurchgang so ausgelegt ist, dass er sich zur zweiten Arbeitskammer (13) öffnet, wenn der Nockenring (7) maximal innerhalb eines Funktionsbereichs in der Richtung, in welcher der Nockenring (7) in einem Ausmaß der Exzentrizität in Bezug auf den Rotor (5) verringert ist, schwenkt.
Variable Verdrängungspumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsdurchgang von der zweiten Arbeitskammer (13) isoliert ist, wenn der Nockenring (7) über den Funktionsbereich hinaus schwenkt.
Variable Verdrängungspumpe mit einem durch eine Antriebswelle (1) gedrehten Rotor (5) und umfassend eine Vielzahl von Rotorschaufeln (6), die so montiert sind, dass sie radial einziehbar sind, einen Nockenring (7), der auf einem Umfang des Rotors (5) angeordnet ist, um in Bezug auf den Rotor (5) schwenkbar zu sein, ein Dichtelement (11), das in einer zwischen einem Pumpengehäuse (2) und dem Nockenring (7) ausgebildeten Kammer angeordnet ist und zum Teilen der Kammer in zwei Bereiche dient, welche die erste Arbeitskammer (12) und die zweite Arbeitskammer (13) definieren, ein Feder, die in der zweiten Arbeitskammer (13) angeordnet ist und zum Vorspannen des Nockenrings (7) zur ersten Arbeitskammer (12) in der Richtung dient, welche Volumen der zwischen dem Nockenring (7), dem Rotor (5) und den Rotorschaufeln (6) definierten Pumpenkammern vergrößert, einen Ansaugdurchgang (18), der ein Arbeitsfluid in einen Ansaugbereich innerhalb des Nockenrings (7) einführt, einen Auslassdurchgang (20), der das Arbeitsfluid von einem Auslassbereich innerhalb des Nockenrings (7) nach außen zuführt, eine Öffnung (21), die am Auslassdurchgang (20) vorgesehen ist, und ein Steuerventil (26), das durch einen Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Öffnung (21) betätigt wird und zum Steuern eines Drucks des Arbeitsfluids dient, das in die erste Arbeitskammer (12) eingeführt werden soll, wobei der Ansaugdurchgang (18) und die zweite Arbeitskammer (13) während des Pumpvorgangs ständig in Fluidverbindung sind, wobei die variable Verdrängungspumpe umfasst: ein Paar von Schließelementen, das auf beiden Seiten des Nockenrings (7) angeordnet ist, wobei die Schließelemente einen Gleitkontakt mit dem Nockenring (7) herstellen, wobei zumindest ein Schließelement eine Endfläche auf einer Seite des Nockenrings (7) aufweist, wobei die Endfläche mit einer Ansaugöffnung (22) ausgebildet ist, durch welche der Ansaugbereich das Arbeitsfluid ansaugt; und einen Verbindungsdurchgang, der in dem zumindest einen Schließelement im Wesentlichen entlang der Endfläche davon ausgebildet ist, wobei der Verbindungsdurchgang eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung (22) und der zweiten Arbeitskammer (13) herstellt.