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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ölpumpe, zum Beispiel zum Zuführen von
Schmieröl
zu gleitenden Abschnitten eines Kraftfahrzeugs oder zum Zuführen von
unter Druck stehendem Öl
zu einem Kraftstellkolben eines Servolenkungssystems zur Lenkkraftunterstützung.
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Eine Ölpumpe,
z. B. zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, umfasst ein Pumpengehäuse und eine
Gehäuseabdeckung,
die aus einer Aluminiumlegierung mit einer geringen relativen Dichte
gefertigt sind. Die Ölpumpe
umfasst ferner einen Nockenring aus einem Eisensystem-Material,
wobei der Nockenring eine große
Festigkeit aufweisen muss.
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Wenn,
wie oben beschrieben, das Pumpengehäuse und die Gehäuseabdeckung
aus einem Metall mit einem größeren linearen
Ausdehnungskoeffizienten hergestellt sind und der Nockenring aus
einem Metall mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten
hergestellt ist, erfahren sie unterschiedliche Verschiebungen aufgrund
von Wärmeausdehnung
gemäß einem
Temperaturanstieg des Arbeitsöls
in der Pumpe, wodurch sich die Seitenabstände zwischen diesen vergrößern.
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Dadurch
entsteht ein Austreten von Arbeitsöl durch die Seitenabstände und
somit eine Abnahme des Wirkungsgrades der Pumpe.
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Somit
wurde, wie in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 58-183992
offenbart, eine solche Pumpe vorgeschlagen, bei welcher ein Abstandshalter
in einem Raum, der von einem Gehäuse
und einer Gehäuseabdeckung
umgeben ist, angeordnet wird, wobei der Abstandshalter einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweist, der eine Vergrößerung eines
Seitenabstands aufgrund einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung
zwischen einem Pumpenbetriebsabschnitt und seinem umgebenden Abschnitt ausgleicht,
und wobei der Abstandshalter eine Dichtfunktion aufweist, um ein
Austreten von Arbeitsöl
durch den Seitenabstand zu verhindern.
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Jedoch
ist die in der obigen Gebrauchsmusterveröffentlichung offenbarte Ölpumpe so
konstruiert, dass ein spezieller Abstandhalter in dem umgebenen
Raum angeordnet ist, wodurch die Ölpumpe unvermeidlich komplizierter
in ihrem Aufbau wird, was die Herstellungs- und Montageeffizienz
verringert und die Kosten erhöht.
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Es
ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ölpumpe vorzusehen, welche
die Probleme des Standes der Technik nicht aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der Ansprüche 1, 11
und 18 erreicht. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung.
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Um
die obige Aufgabe zu erreichen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung eine Ölpumpe
vorgesehen, umfassend einen Nockenring aus einem Material mit einem
ersten linearen Ausdehnungskoeffizienten, ein Pumpenelement, das drehbar
in dem Nockenring angeordnet und in der axialen Länge kleiner
als der Nockenring ist, eine Antriebswelle zum Antreiben des Pumpenelements,
ein erstes Gehäuseelement,
das auf einer der axial gegenüberliegenden
Seiten des Nockenrings angeordnet ist, aus einem Material mit einem
zweiten linearen Ausdehnungskoeffizienten, der größer als
der erste lineare Ausdehnungskoeffizient ist, gefertigt ist und eine
erste Anstoßfläche in anstoßendem Eingriff
mit einer der gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen
des Nockenrings und eine zweite Anstoßfläche in anstoßendem Eingriff
mit einer der gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen
des Pumpenelements aufweist, ein zweites Gehäuseelement, das auf der anderen
der axial gegenüberliegenden
Seiten des Nockenrings angeordnet ist, aus einem Material mit einem
dritten linearen Ausdehnungskoeffizienten, der größer als
der erste lineare Ausdehnungskoeffizient ist, gefertigt ist und
eine dritte Anstoßfläche in anstoßendem Eingriff
mit der anderen der gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen
des Nockenrings und eine vierte Anstoßfläche in anstoßendem Eingriff mit
der anderen der gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen
des Pumpenelements aufweist, einen Einlassanschluss, der in dem
ersten Gehäuseelement
oder dem zweiten Gehäuseelement
an einer Position entsprechend einem Einlassbereich des Pumpenelements
ausgebildet ist, und einen Auslassanschluss, der in dem ersten Gehäuseelement
oder dem zweiten Gehäuseelement
an einer Position entsprechend einem Auslassbereich des Pumpenelements
ausgebildet ist.
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Wenn
der Betrieb der Ölpumpe
einen Temperaturanstieg des Arbeitsöls und somit eine Wärmeausdehnung
des Nockenrings und des ersten und zweiten Gehäuseelements verursacht, werden
dadurch das erste und zweite Gehäuseelement
relativ zum Nockenring um im Wesentlichen den gleichen Betrag in
der Richtung bewegt, um dazwischen den Nockenring zu halten, da
das erste und zweite Gehäuseelement
einen höheren
linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen als der Nockenring.
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Aus
diesem Grund wird der Seitenabstand zwischen der zweiten sowie der
vierten Anstoßfläche der
Gehäuseelemente
und jeder der gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen
des Pumpenelements verringert. Gleichzeitig dazu wird ein Raum zwischen
der ersten sowie der dritten Anstoßfläche der Gehäuseelemente und jeder der gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen
des Nockenrings beseitigt, und dadurch werden die Gehäuseelemente
in einen passenden Kontakt mit dem Nockenring gebracht.
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Dadurch
kann verhindert werden, dass unter hohem Druck stehendes Arbeitsöl innerhalb
der Pumpenkammern durch die jeweiligen Seitenabstände nach
außen
austritt.
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Ferner
ist bei niedriger Temperatur, d. h. wenn der Viskositätswiderstand
des Arbeitsöls
hoch ist, die Verlagerung der Gehäuseelemente in Richtung zum
Pumpenelement gering und dadurch wird ein geeignet großer Seitenabstand
erhalten, wodurch es möglich
wird, ein Auftreten eines Drehgleitwiderstandes des Pumpenelements
zu verhindern.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ölpumpe vorgesehen,
umfassend einen Nockenring aus einem Material mit einem ersten linearen
Ausdehnungskoeffizienten, ein Pumpenelement mit einem Innenzahnrad,
das drehbar in dem Nockenring angeordnet ist, und einem Außenzahnrad,
das mit dem Innenzahnrad in Eingriff ist, eine Antriebswelle zum
Antreiben des Außenzahnrads,
ein erstes Gehäuseelement,
das auf einer der axial gegenüberliegenden
Seiten des Nockenrings angeordnet ist und aus einem Material mit
einem zweiten linearen Ausdehnungskoeffizienten, der größer als
der erste lineare Ausdehnungskoeffizient ist, gefertigt ist, ein
zweites Gehäuseelement,
das auf der anderen der axial gegenüberliegenden Seiten des Nockenrings
angeordnet ist und aus einem Material mit einem dritten linearen
Ausdehnungskoeffizienten, der größer als
der erste lineare Ausdehnungskoeffizient ist, gefertigt ist, einen
Einlassanschluss, der in dem ersten Gehäuseelement oder dem zweiten
Gehäuseelement
ausgebildet ist, um zu einer Vielzahl von Pumpenkammern des Pumpenelements offen
zu sein, welche in einem Bereich liegen, in dem die Pumpenkammern
gemäß der Drehung
der Antriebswelle im Volumen zunehmen, einen Auslassanschluss, der
in dem ersten Gehäuseelement
oder dem zweiten Gehäuseelement
ausgebildet ist, um zu einer Vielzahl von Pumpenkammern des Pumpenelements
offen zu sein, welche in einem Bereich liegen, in dem die Pumpenkammern
gemäß der Drehung der Antriebswelle
im Volumen abnehmen, ein erstes axiales Loch, das in dem Nockenring
an einer Umfangsposition entsprechend einem tiefsten Eingriffsbereich ausgebildet
ist, an welchem die entsprechende der Pumpenkammern in ihrem Volumen
minimal wird, ein zweites axiales Loch, das in dem Nockenring an
einer Umfangsposition entsprechend einem flachsten Eingriffsbereich
ausgebildet ist, an welchem die entsprechende der Pumpenkammern
in ihrem Volumen maximal wird, einen ersten Positionierungsstift,
der mittels Presspassung in das erste axiale Loch und in ein axiales
Loch, das in dem ersten Gehäuseelement oder
dem zweiten Gehäuseelement
ausgebildet ist, eingesetzt ist, einen zweiten Positionierungsstift,
der mittels Presspassung in das zweite axiale Loch und in ein axiales
Loch, das in dem ersten Gehäuseelement
oder dem zweiten Gehäuseelement
ausgebildet ist, eingesetzt ist, wobei das erste axiale Loch dem
ersten Positionierungsstift in der Form entspricht und wobei das
zweite axiale Loch eine kleinere Weite aufweist, wenn sich die Seiten
in der Umfangsrichtung des Nockenrings gegenüberliegen, und eine größere Weite
aufweist, wenn sich die Seiten in der Radialrichtung des Nockenrings
gegenüberliegen,
wobei die kleinere Weite nahezu gleich einem Außendurchmesser des zweiten
Positionierungsstifts ist, wobei die größere Weite größer als
die kleinere Weite ist.
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Wenn
der Betrieb der Ölpumpe
einen Temperaturanstieg des Arbeitsöls und damit eine Wärmeausdehnung
des Nockenrings und des ersten und zweiten Gehäuseelements verursacht, erfahren
dadurch das erste und zweite Gehäuseelement
eine Wärmeausdehnungsverschiebung,
die größer als
die des Nockenrings ist, da das erste und das zweite Gehäuseelement
den linearen Ausdehnungskoeffizienten, der größer als der des Nockenrings
ist, aufweisen.
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In
diesem Fall sind das erste und das zweite Gehäuseelement auf der Seite des
ersten Positionierungsstiftes durch den ers ten Positionierungsstift
einstückig
mit dem Nockenring verbunden. Andererseits sind das erste und das
zweite Gehäuseelement
auf der Seite des zweiten Positionierungsstiftes durch die Wirkung
des länglichen
Lochs relativ zum Nockenring beweglich.
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Dadurch
wird, durch relativ größere Verlagerungen
des ersten und des zweiten Gehäuseelements
aufgrund der Wärmeausdehnung,
der zweite Positionierungsstift innerhalb des zweiten axialen Lochs
in der Richtung entgegengesetzt zum ersten Positionierungsstift
bewegt. Dadurch wird der Nockenring ein wenig in die Richtung vom
flachsten Eingriffsbereich zum tiefsten Eingriffsbereich bewegt.
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Dementsprechend
wird das Innenzahnrad ein wenig in die entsprechende Richtung bewegt,
um zu veranlassen, dass das äußerste Ende
eines Zahns des Innenzahnrads gegen das äußerste Ende des entsprechenden
Zahns des Außenzahnrads
gedrückt
wird, wodurch der Raum zwischen den eingreifenden Innen- und Außenzähnen an
dem flachsten Eingriffsbereich oder dem Abdichtbereich beseitigt
wird, was einen sogenannten Endabstand darstellt.
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Aus
diesem Grunde kann sicher verhindert werden, dass Arbeitsöl aus der
Pumpenkammer auf der angrenzenden Auslassanschlussseite zur Pumpenkammer
auf der Einlassanschlussseite austritt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ölpumpe vorgesehen,
umfassend einen Nockenring aus einem Material mit einem ersten linearen
Ausdehnungskoeffizienten, ein Pumpenelement mit einem Innenzahnrad,
das drehbar in dem Nockenring angeordnet ist, und einem Außenzahnrad,
das mit dem Innenzahnrad in Eingriff ist, eine Antriebswelle zum
Antreiben des Außenzahnrads,
ein erstes Gehäuseelement,
das auf einer der axial gegenüberliegenden
Seiten des Nockenrings angeordnet ist und aus einem Material mit
einem zweiten linearen Ausdeh nungskoeffizienten, der kleiner als
der erste lineare Ausdehnungskoeffizient ist, gefertigt ist, ein
zweites Gehäuseelement,
das auf der anderen der axial gegenüberliegenden Seiten des Nockenrings
angeordnet ist und aus einem Material mit einem dritten linearen
Ausdehnungskoeffizienten, der kleiner als der erste lineare Ausdehnungskoeffizient
ist, gefertigt ist, einen Einlassanschluss, der in dem ersten Gehäuseelement
oder dem zweiten Gehäuseelement
ausgebildet ist, um zu einer Vielzahl von Pumpenkammern des Pumpenelements offen
zu sein, welche in einem Bereich liegen, in dem die Pumpenkammern
gemäß der Drehung
der Antriebswelle im Volumen zunehmen, einen Auslassanschluss, der
in dem ersten Gehäuseelement
oder dem zweiten Gehäuseelement
ausgebildet ist, um zu einer Vielzahl von Pumpenkammern des Pumpenelements
offen zu sein, welche in einem Bereich liegen, in dem die Pumpenkammern
gemäß der Drehung
der Antriebswelle im Volumen abnehmen, ein erstes axiales Loch,
das in dem Nockenring an einer Umfangsposition entsprechend einem
tiefsten Eingriffsbereich ausgebildet ist, an welchem die entsprechende
der Pumpenkammern in ihrem Volumen minimal wird, ein zweites axiales
Loch, das in dem Nockenring an einer Umfangsposition entsprechend
einem flachsten Eingriffsbereich ausgebildet ist, an welchem die
entsprechende der Pumpenkammern in ihrem Volumen maximal wird, einen
ersten Positionierungsstift, der mittels Presspassung in das erste
axiale Loch und in ein axiales Loch, das in dem ersten Gehäuseelement oder
dem zweiten Gehäuseelement
ausgebildet ist, eingesetzt ist, einen zweiten Positionierungsstift,
der mittels Presspassung in das zweite axiale Loch und in ein axiales
Loch, das in dem ersten Gehäuseelement
oder dem zweiten Gehäuseelement
ausgebildet ist, eingesetzt ist, wobei das zweite axiale Loch dem
zweiten Positionierungsstift in der Form entspricht und wobei das
erste axiale Loch eine kleinere Weite aufweist, wenn sich die Seiten
in der Umfangsrichtung des Nockenrings gegenüberliegen, und eine größere Weite
aufweist, wenn sich die Seiten in der Radialrichtung des Nockenrings
gegenüberliegen, wobei die
kleinere Weite nahezu gleich einem Außendurchmesser des ersten Positionierungsstifts
ist, wobei die größere Weite
größer als
die kleinere Weite ist.
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Wenn
eine Wärmeausdehnung
des ersten und des zweiten Gehäuseelements
aufgrund eines Temperaturanstiegs des Arbeitsöls durch den Betrieb der Ölpumpe verursacht
wird, wird somit eine Wärmeausdehnungsverschiebung
des Nockenrings, welche größer als
die der Gehäuseelemente
ist, verursacht, da der Nockenring einen höheren linearen Ausdehnungskoeffizienten
als das erste und das zweite Gehäuseelement
aufweist.
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In
diesem Fall sind das erste und das zweite Gehäuseelement auf der Seite des
zweiten Positionierungsstiftes durch den zweiten Positionierungsstift einstückig mit
dem Nockenring verbunden. Andererseits sind das erste und das zweite
Gehäuseelement auf
der Seite des ersten Positionierungsstiftes mit dem Nockenring verbunden,
um es dem Nockenring so zu ermöglichen,
durch die Wirkung des länglichen Lochs
relativ zum ersten und zum zweiten Gehäuseelement beweglich zu sein.
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Aus
diesem Grunde vergrößert die
Wärmeausdehnung
des Nockenrings den Abstand zwischen den Achsen des ersten Positionierungsstifts
und des zweiten Positionierungsstifts und veranlasst den Nockenring
dadurch, sich ein wenig in der Richtung von der Seite des flachsten
Eingriffsbereichs zur Seite des tiefsten Eingriffsbereichs zu bewegen.
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Dies
verursacht, dass das Innenzahnrad sich ein wenig in der entsprechenden
Richtung bewegt, wodurch veranlasst wird, dass das äußerste Ende des
Innenzahns am flachsten Eingriffsbereich gegen das äußerste Ende
des Außenzahns
gedrückt
wird und somit der sogenannte Endabstand beseitigt wird.
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Somit
wird es möglich,
ein Austreten von Arbeitsöl
von der Pumpenkammer auf der angrenzenden Auslassanschlussseite
zur Pumpenkammer auf der Einlassanschlussseite sicher zu verhindern.
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Nachfolgend
wird die Erfindung weiter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert,
in denen
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1 eine
schematische Ansicht einer Ölpumpe
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Schnittansicht entlang der Linie 2-2 aus 1 ist;
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3 eine
schematische Ansicht einer Ölpumpe
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist;
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4 eine
Schnittansicht entlang der Linie 4-4 aus 3 ist;
-
5 eine
schematische Ansicht einer Ölpumpe
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist;
-
6 eine
Schnittansicht entlang der Linie 6-6 aus 5 ist;
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7 eine
schematische Ansicht einer Ölpumpe
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist; und
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8 eine
Schnittansicht entlang der Linie 8-8 aus 7 ist.
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Bezug
nehmend auf 1 und 2 ist eine Ölpumpe gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine sogenannte umkehrbare Ölpumpe (Trochoidengetriebepumpe)
zum wahlweisen Zuführen
von unter Druck stehendem Öl
zur Lenkkraftunterstützung
zu einem Kraftstellkolben eines Servolenkungssystems für ein Kraftfahrzeug.
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Die Ölpumpe umfasst
ein erstes Gehäuseelement 101 in
der Form eines dicken Blocks, ein zweites Gehäuseelement 102 in
der Form eines dicken Blocks, das dem ersten Gehäuseelement 101 gegenüberliegt,
einen Nockenring 103 in der Form eines kreisförmigen Rings,
der zwischen dem ersten Gehäuseelement 101 und
dem zweiten Gehäuseelement 102 angeordnet
ist, ein Pumpenelement 104, das drehbar in dem Nockenring 103 angeordnet
ist, und einen Einlass- bzw. Auslassanschluss 105 und einen
Auslass- bzw. Einlassanschluss 106, die im ersten Gehäuseelement 101 so
angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, wobei sie eine bogenförmige oder
teilkreisförmige
Form aufweisen.
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Das
erste Gehäuseelement 101 wird
aus einer Aluminiumlegierung gefertigt und zu einem einzelnen Stück geformt.
Das erste Gehäuseelement 101 umfasst
einen rechteckigen Hauptkörper 107 und
einen ersten scheibenförmigen
vorspringenden Abschnitt 108, der auf einer Seite des Hauptkörpers 107 vorgesehen
ist. An einer Stelle außerhalb
des Außenumfangs
des ersten vorspringenden Abschnitts 108 hat das erste
Gehäuse 101 eine
erste abnehmende Stufenoberfläche 109 – als eine
erste Anstoßfläche in den
Ansprüchen
bezeichnet. Ferner ist der erste vorspringende Abschnitt 108 so
ausgelegt, dass sein Außendurchmesser
ein wenig kleiner als der Innendurchmesser des Nockenrings 103 ist und
seine flache kreisförmige
axiale Endoberfläche stellt
eine erste Anstoßfläche 108a – als eine
zweite An stoßfläche in den
Ansprüchen
bezeichnet – dar, die
mit dem Pumpenelement 104 in Verbindung steht.
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Das
zweite Gehäuseelement 102 wird
ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung gefertigt und zu einem einzelnen
Stück geformt.
Das zweite Gehäuseelement 102 umfasst
einen scheibenförmigen Hauptkörper 110 mit
fast dem gleichen Außendurchmesser
wie der Nockenring 103 und einen zweiten scheibenförmigen vorspringenden
Abschnitt 111, der auf einer Seite des Hauptkörpers 110 vorgesehen
ist. An einer Stelle außerhalb
des Außenumfangs
des zweiten vorspringenden Abschnitts 111 hat das zweite
Gehäuseelement 102 eine
zweite abnehmende Stufenoberfläche 112 – als eine
dritte Anstoßfläche in den
Ansprüchen
bezeichnet. Ferner ist der zweite vorspringende Abschnitt 111 so
ausgelegt, dass er einen Außendurchmesser,
der fast der gleiche wie der des ersten vorspringenden Abschnitts 108 und
ein wenig kleiner als der Innendurchmesser des Nockenrings 103 ist,
und eine flache kreisförmige
axiale Endoberfläche,
die als eine zweite Anstoßfläche 111a – als eine
vierte Anstoßfläche in den
Ansprüchen
bezeichnet – dient,
die mit dem Pumpenelement 4 in Verbindung steht, aufweist.
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Ferner
sind das erste Gehäuseelement 101 und
das zweite Gehäuseelement 102 miteinander über Befestigungsstifte
(nicht gezeigt) verbunden, die mittels Presspassung an gegenüberliegenden axialen
Enden in Einpasslöcher,
die in gegenüberliegenden
Oberflächen
der beiden Hauptkörper 107 und 110 ausgebildet
sind, eingesetzt sind.
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Der
Nockenring 103 ist aus Gusseisen gefertigt, das einen kleineren
linearen Ausdehnungskoeffizienten als die Aluminiumlegierung des
ersten Gehäuseelements 101 und
des zweiten Gehäuseelements 102 aufweist.
Der Nockenring 103 wird auf den Außenumfängen der beiden vorspringenden
Abschnitte 108 und 111 des ersten und zweiten
Gehäuseelements 101 und 102 eingepasst und
in anstoßendem
Eingriff mit den Stufenoberflächen 109 und 112 gehalten.
Wenn auch nicht gezeigt, umfasst der Nockenring 103 ferner
eine Vielzahl von axialen Durchgangslöchern, die an vorbestimmten
Umfangspositionen angeordnet sind und die längliche Löcher mit einer größeren Weite
in der Radialrichtung des Nockenrings 103 sind.
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Das
Pumpenelement 104 umfasst ein ringförmiges Innenzahnrad 113,
das drehbar auf einem Innenumfang des Nockenrings 103 gelagert
ist und Innenzähne 113a aufweist,
ein Außenzahnrad 114, das
exzentrisch innerhalb des Innenzahnrads 113 angeordnet
ist und eine Vielzahl von Außenzähnen 114a aufweist,
die mit den Innenzähnen 113a des
Innenzahnrads 113 in Eingriff sind, und eine Antriebswelle 115,
die konzentrisch mit dem Außenzahnrad 114 verbunden
ist und von einem Elektromotor (nicht gezeigt) über einen Bereich der Antriebswelle 115, der
sich durch das erste Gehäuseelement 101 und das
zweite Gehäuseelement 102 erstreckt,
angetrieben wird (der Kürze
wegen weggelassen). Die Außenzähne 114a des
Außenzahnrads 114 und
die Innenzähne 113a des
Innenzahnrads 113 werden durch eine Trochoide definiert.
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Das
Innenzahnrad 113 und das Außenzahnrad 114 sind
so bemessen, dass ihre axiale Breite oder Länge etwas kleiner als der Nockenring 103 ist, und
können
eine Vielzahl von Pumpenkammern 116 zwischen den Innenzähnen 113a und
den Außenzähnen 114a definieren.
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Die
Pumpenkammern 116 verändern
sich im Volumen gemäß der Drehung
der Innen- und Außenzahnräder 113 und 114,
so dass Arbeitsöl
in diese angesaugt wird, wenn die Pumpenkammern 116 in
einem Bereich des Einlassanschlusses 105 angeordnet sind,
und Arbeitsöl
abgelassen wird, wenn die Pumpenkammern 16 in einem Bereich
des Auslassanschlusses 106 angeordnet sind. In einem der Grenzbereiche
zwischen Einlassanschluss 105 und Auslassanschluss 106 ist
ein Abdichtbereich oder ein flachster Ein griffsbereich 117 vorgesehen,
an welchem ein äußerstes
Ende des Innenzahns 113a des Innenzahnrads 113 und
ein äußerstes
Ende des Außenzahns 114a des
Außenzahnrads 114 in
Kontakt miteinander gebracht werden. Ferner hat die Pumpenkammer 116 in
diesem Grenzbereich ihr größtes Volumen.
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Weiterhin
ist in dem anderen der Grenzbereiche ein tiefster Eingriffsbereich
vorgesehen, an welchem der stärkste
Eingriff zwischen Innenzahn 113a und Außenzahn 114a erhalten
wird und die Pumpenkammer 116 ihr geringstes Volumen aufweist.
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Ferner
ist zwischen jeder der ersten und zweiten Anstoßflächen 108a und 111a der
vorspringenden Abschnitte 108 und 111 des ersten
und zweiten Gehäuseelements 101 und 102 und
jeder der gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen
des Innenzahnrads 113 und des Außenzahnrads 114 ein feiner
Seitenabstand C vorgesehen.
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Wenn
das Außenzahnrad 114 von
einem Elektromotor über
die Antriebswelle 115 angetrieben wird, wird somit veranlasst,
dass das Innenzahnrad 113 zusammen mit dem Außenzahnrad 114 dreht, wodurch
ein Temperaturanstieg des Arbeitsöls und damit eine Wärmeausdehnung
des Nockenrings 103 und des ersten und des zweiten Gehäuseelements 101 und 102 verursacht
wird.
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Da
das erste und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 einen
größeren linearen
Ausdehnungskoeffizienten aufweisen als der Nockenring 103,
erfahren sie im Wesentlichen die gleiche Wärmeausdehnungsverschiebung,
welche größer ist
als die des Nockenrings 103, und werden in der Richtung,
um den Nockenring 103 zwischen sich zu halten, bewegt,
d. h. in der Richtung, um die vorspringenden Abschnitte 108 und 111 in
Richtung zu den gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen
der Innen- und Außenzahnräder 113 und 114 zu
bewegen.
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Somit
wird der Seitenabstand C, der zwischen jeder der ersten und zweiten
Anstoßflächen 108a und 111a der
vorspringenden Abschnitte 108 und 111 und jeder
der gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen
der Innen- und Außenzahnräder 113 und 114 vorgesehen
ist, verringert. Gleichzeitig dazu wird der Raum zwischen jeder
der Stufenoberflächen 109 und 112 der
Gehäuseelemente 101 und 102 und jeder
der gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen
des Nockenrings 103 beseitigt, so dass die Gehäuseelemente 101, 102 und
der Nockenring 103 in passenden Kontakt miteinander gebracht
werden.
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Dementsprechend
wird es möglich
zu verhindern, dass Hochdruck-Arbeitsöl innerhalb
der Pumpenkammern 116 auf der Seite des Auslassanschlusses 106 durch
die Seitenabstände
C nach außen
austritt. Dadurch kann eine Verringerung des Wirkungsgrades der
Pumpe verhindert werden.
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Wenn
die Temperatur gering und der Viskositätswiderstand des Arbeitsöls groß ist, sind
außerdem
die Wärmeausdehnungsverschiebungen
der Gehäuseelemente 101 und 102 in
Richtung zum Pumpenelement 104 gering, so dass die Seitenabstände C in
einer geeigneten Größe gehalten
werden, wodurch es möglich
wird, ein Auftreten eines Gleitwiderstandes zwischen dem Gehäuseelement 101 oder 102 und
dem Pumpenelement 104 aufgrund der Drehung des Pumpenelements 104 zu
verhindern.
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Insbesondere
da dieses Ausführungsbeispiel,
wie oben beschrieben, so ausgelegt ist, dass ein Austreten von Arbeitsöl nicht
durch die Verwendung eines Abstandshalters wie im Stand der Technik verhindert
wird, sondern durch Ausnützen
des Unterschiedes in der Wärmeausdehnungsverschiebung zwischen
jedem der Gehäuseelemente 107, 110 und dem
Nockenring 103, wird es möglich, den Aufbau der Gesamtvorrichtung
zu vereinfachen und damit die Herstellungs- und Montageeffizienz
zu verbessern, während
die Kosten verringert werden.
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Durch
Ausbilden des ersten und des zweiten Gehäuseelements 101 und 102,
die ein relativ großes
Volumen aufweisen, aus einer Aluminiumlegierung, deren spezifische
Dichte relativ gering ist, während
der Nockenring 103, der eine hohe Strapazierfähigkeit
haben muss, aus einem Eisensystem-Material gefertigt ist, wird es
möglich,
sowohl die Anforderung, die gesamte Ölpumpe leichter zu machen,
als auch die Anforderung, die Ölpumpe
haltbarer zu machen, zu erfüllen.
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3 und 4 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel,
bei welchem die vorliegende Erfindung auf eine Flügelzellenpumpe
angewandt wird. Das zweite Ausführungsbeispiel
ist bezüglich
seiner Hauptbauteile, wie den Gehäuseelementen, ähnlich zu
dem vorherigen, unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschriebenen
Ausführungsbeispiel,
so dass gleiche Teile wie im vorherigen Ausführungsbeispiel mit den gleichen
Bezugszeichen benannt werden.
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Das
erste und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 werden
aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und der Nockenring 103 wird
aus Gusseisen gefertigt.
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Das
erste Gehäuseelement 101 ist
mit einem bogenförmigen
Einlassanschluss 105, einem bogenförmigen Auslassanschluss 106,
einem Einlassdurchgang 105a zum Zuführen von Arbeitsöl zum Einlassanschluss 105 und
einen Auslassdurchgang 106a zum Zuführen von Arbeitsöl, das vom
Auslassanschluss 106 abgelassen wird, zu externen Maschinen
und Vorrichtungen.
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Ferner
ist innerhalb eines exzentrischen Lochs 103a des Nockenrings 103 ein
Flügelrotor 130 drehbar
angeordnet, der an einer Antriebswelle 115 über einen
Bereich der Antriebswelle 115, der sich durch das erste
und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 erstreckt,
befestigt ist. Der Flügelrotor 130 hat an
seinem Außenumfang
eine Vielzahl von radialen Schlitzen, in welchen Flügel 131 gleitfähig aufgenommen
sind.
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Wenn
die Temperatur des Arbeitsöls
hoch wird, um eine Wärmeausdehnung
der beiden Gehäuseelemente 101 und 102 zu
verursachen, wird somit jeder Seitenabstand C zwischen jeder der
ersten und zweiten Anstoßflächen 108a, 111a und
jeder der axial gegenüberliegenden
Seitenoberflächen
des Rotors 130 und jeder Seitenabstand C zwischen jeder
der ersten und zweiten Anstoßflächen 108a, 111a und
jeder der gegenüberliegenden
Seitenoberflächen
jedes Flügels 131 verringert.
Gleichzeitig dazu wird der Raum zwischen jeder der Stufenoberflächen 109 und 112 der
Gehäuseelemente 101 und 102 und
jeder der gegenüberliegenden
axialen Endoberflächen
des Nockenrings 102 beseitigt, wodurch das erste und das
zweite Gehäuseelement 101 und 102 und
der Nockenring 103 in passenden Kontakt miteinander gebracht
werden.
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Dementsprechend
wird es möglich,
ein Austreten von Arbeitsöl
durch die Seitenabstände
C sicher zu verhindern. Dadurch wird es möglich zu verhindern, dass sich
der Wirkungsgrad der Pumpe verringert.
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5 und 6 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel ist bezüglich seiner
Hauptbauteile ähnlich
zu dem vorherigen, unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschriebenen
Ausführungsbeispiel,
so dass gleiche Teile oder Bereiche wie im vorherigen Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen
benannt werden und eine detaillierte Beschreibung der Kürze wegen weggelassen
wird.
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Ähnlich wie
im vorherigen Ausführungsbeispiel
werden das erste und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 aus
einer Aluminiumlegierung mit einem hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt
und der Nockenring 103 wird aus einem Eisensystem-Material hergestellt,
wie Gusseisen oder gesintertes Metall, welche einen niedrigen linearen
Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
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Das
erste und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 weisen
an gegenüberliegenden
Seitenoberflächen
der Hauptkörper 107 und 110 und
an entsprechenden Positionen davon erste und zweite Einpasslöcher 121a, 121b, 122a und 122b.
Wie in 5 gezeigt, sind die Einpasslöcher 121a, 121b, 122a und 122b so
geformt, dass sie auf einer diametralen Linie X, auf welcher der
flachste Eingriffsbereich 117 und der tiefste Eingriffsbereich 118 liegen, und
auf den diametral gegenüberliegenden
Seiten entsprechend dem tiefsten Eingriffsbereich 118 bzw. dem
flachsten Eingriffsbereich 117 liegen. Ferner sind erste
und zweite Positionierungsstifte 123 und 124 mittels
Presspassung in die Einpasslöcher 121a, 121b, 122a, 122b eingesetzt,
wodurch die Gehäuseelemente 101 und 102 miteinander
verbunden sind.
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Andererseits
weist der Nockenring 103 an diametral gegenüberliegenden
Positionen auf einer diametralen Linie X, auf welcher der flachste
Eingriffsbereich 117 und der tiefste Eingriffsbereich 118 liegen,
erste und zweite axiale Löcher 125 und 126 auf, durch
welche sich die ersten und zweiten Positionierungsstifte 123 und 124 erstrecken.
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Das
erste axiale Loch 125 auf der Seite des tiefsten Eingriffsbereichs 118 ist
so geformt, dass es im Innendurchmesser nahezu gleich den ersten
Einpasslöchern 121a und 121b ist,
so dass der erste Positionierungsstift 123 mittels Presspassung
in dem ersten axialen Loch 125 eingesetzt ist.
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Andererseits
ist das zweite axiale Loch 126 auf der Seite des flachsten
Eingriffsbereichs 117 zu einem länglichen Loch ge formt, welches
es ermöglicht,
dass der Positionierungsstift 124 relativ zum Nockenring 103 und
in der Richtung vom flachsten Eingriffsbereich 117 zum
tiefsten Eingriffsbereich 118 oder umgekehrt radial beweglich
ist.
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Wenn
ein Temperaturanstieg des Arbeitsöls und damit eine Wärmeausdehnung
des ersten und des zweiten Gehäuseelements 101 und 102 durch den
Betrieb der Ölpumpe
verursacht wird, erfahren dementsprechend das erste und das zweite
Gehäuseelement 101 und 102 eine
größere Verschiebung als
der Nockenring 103, das das erste und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 einen
höheren
linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen als der Nockenring 103.
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In
diesem Fall sind das erste und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 mittels
des ersten Positionierungsstifts 123 einstückig mit
dem Nockenring 103 auf der Seite des ersten Positionierungsstifts 123 verbunden.
Andererseits sind das erste und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 auf
der Seite des zweiten Positionierungsstifts 124 so verbunden, dass
sie durch die Wirkung des zweiten axialen Lochs 126, welches
das längliche
Loch ist, relativ zum Nockenring 103 beweglich sind. Dadurch
wird durch die relativ größeren Wärmeausdehnungsverschiebungen
des ersten und des zweiten Gehäuseelements 101 und 102 der
zweite Positionierungsstift 124 innerhalb des zweiten axialen
Lochs 126 in der Richtung entgegengesetzt zum ersten Positionierungsstift 123 bewegt,
wodurch der Abstand zwischen den Achsen des ersten Positionierungsstifts 124 und
des zweiten Positionierungsstifts 125 vergrößert wird.
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Dementsprechend
wird der Nockenring 103 ein wenig von der Seite des flachsten
Eingriffsbereichs 117 zur Seite des tiefsten Eingriffsbereichs 118 bewegt,
wie durch den Pfeil in 6 dargestellt.
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Dadurch
wird das Innenzahnrad 113 in der entsprechenden Richtung
bewegt, um es dem äußersten
Ende des Innenzahns 113a am flachsten Eingriffsbereich 117 zu
ermöglichen,
gegen das äußerste Ende
des Außenzahns 114a gedrückt zu werden,
wodurch es möglich
wird, einen Spitzenabstand C1, welcher ein Abstand zwischen in Eingriff
befindlichem Innenzahn 113a und Außenzahn 114a ist,
zu beseitigen.
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Aus
diesem Grund wird es möglich,
ein Austreten von Arbeitsöl
von der Pumpenkammer 116 auf der Seite des Auslassanschlusses 106 zur
Pumpenkammer 116 auf der Seite des Einlassanschlusses 105 sicher
zu verhindern.
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7 und 8 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem vorherigen, unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschriebenen
Ausführungsbeispiel
dadurch, dass das erste und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 aus
Gusseisen mit einem niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten
und der Nockenring 103 aus einer Aluminiumlegierung mit
einem hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt sind.
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Ferner
ist das erste axiale Loch 125 auf der Seite des tiefsten
Eingriffsbereichs 118, wo die Pumpenkapazität minimal
ist, zu einem länglichen
Loch geformt, welches es ermöglicht,
dass sich der erste Positionierungsstift 123 zusammen mit
dem Nockenring 103 in der Richtung von der Seite des flachsten Eingriffsbereichs 117 zur
Seite des tiefsten Eingriffsbereichs 118 bewegen kann.
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Andererseits
ist das zweite axiale Loch 126 auf der Seite des flachsten
Eingriffsbereichs 117, wo die Pumpenkapazität maximal
wird, so geformt, dass es im Wesentlichen den gleichen Innendurchmesser wie
das zweite Einpassloch 122b und 121b auf weist und
der zweite Positionierungsstift 124 im zweiten axialen
Loch 126 mittels Presspassung eingesetzt ist.
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Dementsprechend
wird in diesem Ausführungsbeispiel,
wenn eine Wärmeausdehnung
des ersten und des zweiten Gehäuseelements 101 und 102 aufgrund
eines Temperaturanstiegs des Arbeitsöls durch den Betrieb der Ölpumpe erzeugt
wird, eine Wärmeausdehnungsverschiebung
des Nockenrings 103 verursacht, die größer ist als die der Gehäuseelemente 101 und 102,
da der Nockenring 103 einen höheren linearen Ausdehnungskoeffizienten
als das erste und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 aufweist.
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In
diesem Fall sind das erste und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 auf
der Seite des zweiten Positionierungsstifts 124 durch den
zweiten Positionierungsstift 124 einstückig mit dem Nockenring 103 verbunden.
Andererseits sind das erste und das zweite Gehäuseelement 101 und 102 auf
der Seite des ersten Positionierungsstifts 123 mit dem Nockenring 103 so
verbunden, dass es dem Nockenring 103 möglich ist, durch das erste
axiale Loch 125 relativ zum ersten und zum zweiten Gehäuseelement 101 und 102 beweglich
zu sein.
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Aus
diesem Grund verursacht die Wärmeausdehnungsverschiebung
des Nockenrings 103, dass sich der Nockenring 103 durch
die Wirkung des ersten axialen Lochs 125, das zu einem
länglichen Loch
geformt ist, ein wenig in die Richtung von der Seite des flachsten
Eingriffsbereichs 117 zur Seite des tiefsten Eingriffsbereichs 118 bewegt,
wie durch den Pfeil in 8 angezeigt.
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Dies
verursacht, dass sich das Innenzahnrad 113 ein wenig in
die entsprechende Richtung bewegt, wodurch das spitze Ende des Innenzahns 113a am flachsten
Eingriffsbereich 117 gegen das spitze Ende des Außenzahns 114a gedrückt wird
und somit der sogenannte Spitzenabstand C1 beseitigt wird.
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Somit
wird es möglich,
ein Austreten von Arbeitsöl
von der Seite des Auslassanschlusses 106 zur Seite des
Einlassanschlusses 105 sicher zu vermeiden.
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Zusammenfassend
offenbart diese Erfindung eine Ölpumpe,
welche einen Nockenring aus einem Material mit einem ersten linearen
Ausdehnungskoeffizienten, ein Pumpenelement, das drehbar in dem
Nockenring angeordnet und in der axialen Länge kleiner als der Nockenring
ist, ein erstes Gehäuseelement,
das auf einer der axial gegenüberliegenden
Seiten des Nockenrings angeordnet ist und aus einem Material mit
einem zweiten linearen Ausdehnungskoeffizienten, der größer als
der erste lineare Ausdehnungskoeffizient ist, gefertigt ist, und
ein zweites Gehäuseelement,
das auf der anderen der axial gegenüberliegenden Seiten des Nockenrings angeordnet
ist und aus einem Material mit einem dritten linearen Ausdehnungskoeffizienten,
der größer als
der erste lineare Ausdehnungskoeffizient ist, gefertigt ist, umfasst.
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Der
gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung P2004-212398 (eingereicht
am 21. Juli 2004) wird hiermit durch Verweis in diese Anmeldung aufgenommen.
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Auch
wenn die Anmeldung oben unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben
beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Abänderungen
und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele werden den
Fachleuten auf dem Gebiet im Lichte der obigen Lehre in den Sinn
kommen. Zum Beispiel können
das erste und das zweite Gehäuseelement
aus dem gleichen Metallmaterial oder aus verschiedenen Metallmaterialien
hergestellt sein. Auch wenn die vorliegende Erfindung als Anwendung
bei einer umkehrbaren Pumpe beschrieben und gezeigt wurde, geschieht
dies nicht zum Zwecke der Beschränkung. Die vorliegende
Erfindung kann auch auf Einweg-Ölpumpen
angewandt werden. Der Umfang der Erfindung ist durch die nachfolgenden
Ansprüche
definiert.
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- 101
- erstes
Gehäuseelement
- 102
- zweites
Gehäuseelement
- 103
- Nockenring
- 103a
- exzentrisches
Loch
- 104
- Pumpenelement
- 105
- Einlass-
bzw. Auslassanschluss
- 105a
- Einlassdurchgang
- 106
- Auslass-
bzw. Einlassanschluss
- 106a
- Auslassdurchgang
- 107
- rechteckiger
Hauptkörper
- 108
- erster
scheibenförmiger
vorspringender Abschnitt
- 108a
- erste
Anstoßfläche
- 109
- erste
abnehmende Stufenoberfläche
- 110
- scheibenförmiger Hauptkörper
- 111
- zweiter
vorspringender Abschnitt
- 111a
- zweite
Anstoßfläche
- 112
- zweite
abnehmende Stufenoberfläche
- 113
- Innenzahnrad
- 113a
- Innenzähne
- 114
- Außenzahnrad
- 114a
- Außenzähne
- 115
- Antriebswelle
- 116
- Pumpenkammer
- 117
- flachster
Eingriffsbereich
- 118
- tiefster
Eingriffsbereich
- 121a
- Einpassloch
- 121b
- Einpassloch
- 122a
- Einpassloch
- 122b
- Einpassloch
- 123
- Positionierungsstift
- 124
- Positionierungsstift
- 125
- erstes
axiales Loch
- 126
- zweites
axiales Loch
- 130
- Flügelrotor
- 131
- Flügel