DE102008058392B4

DE102008058392B4 - Verstellflügelpumpe

Info

Publication number: DE102008058392B4
Application number: DE102008058392.8A
Authority: DE
Inventors: Shigeaki Yamamuro; Fusao Semba
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2028-11-22
Also published as: JP2009127457A; CN101440803A; US20090129960A1; CN101440803B; US8282369B2; DE102008058392A1; JP5172289B2

Abstract

Verstellflügelpumpe, die Folgendes aufweist: – einen Pumpenkörper (2); – eine Antriebswelle (8), die im Pumpenkörper drehbar abgestützt ist; – einen Rotor (9), der innerhalb des Pumpenkörpers angeordnet ist und durch die Antriebswelle drehbar angetrieben wird, wobei der Rotor eine Mehrzahl von Schlitzen (13) auf einem äußeren Umfangsbereich aufweist, – eine Mehrzahl von Flügeln (14), die jeweils in die Schlitze eingepasst sind, um somit aus den Schlitzen hervorzustehen und um sich in die Schlitze in radialer Richtung des Rotors zurückzuziehen, wobei die Mehrzahl der Flügel zusammen mit dem Rotor in Drehrichtung des Rotors drehbar sind, – einen Nockenring (7), der innerhalb des Pumpenkörpers angeordnet ist, um somit auf einer Drehpunktfläche (12), die auf einer inneren Fläche des Pumpenkörpers ausgebildet ist, um einen Schwingdrehpunkt herum schwingbar zu sein, wobei der Nockenring mit dem Rotor und den Flügeln zusammenwirkt, um eine Mehrzahl von Pumpenkammern (16) auf einer inneren Umfangsseite des Nockenrings zu definieren, – ein erstes Element (3) und ein zweites Element (44), die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Nockenrings in axialer Richtung des Nockenrings angeordnet sind; – eine Ansaugöffnung (17) und eine Abgabeöffnung (19), die auf einer Seite von zumindest entweder dem ersten oder zweiten Element angeordnet sind, wobei die Ansaugöffnung zu einem Ansaugbereich geöffnet ist, in dem die Volumen von der Mehrzahl der Pumpenkammern einhergehend mit der Drehung des Rotors erhöht werden, wobei die Abgabeöffnung zu einem Abgabebereich geöffnet ist, in dem die Volumen von der Mehrzahl der Pumpenkammern einhergehend mit der Drehung des Rotors verringert werden, und – eine erste Flüssigkeitsdruckkammer (10) und eine zweite Flüssigkeitsdruckkammer (11), die auf einer äußeren Umfangsseite des Nockenrings einander gegenüber in radialer Richtung des Nockenrings angeordnet sind, wobei die erste Flüssigkeitsdruckkammer in eine Richtung angeordnet ist, ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verstellflügelpumpe, die als hydraulische Kraftquelle einer Hydraulikvorrichtung, wie z. B. eine Hilfskraftlenkungsvorrichtung für Fahrzeuge, dient.
Die JP 2002-115 673 A offenbart eine Verstellflügelpumpe, die für eine Hilfskraftlenkungsvorrichtung für Fahrzeuge verwendet wird. Die Verstellflügelpumpe des Stands der Technik umfasst einen Adapterring, der in einem Pumpenkörper fixiert ist, Antriebswelle, die sich innerhalb des Pumpenkörpers erstreckt, Nockenring, der auf einer Drehachsen- bzw. Drehpunktfläche schwenkbar angeordnet ist, die auf einer inneren Umfangsfläche des Adapterrings ausgebildet ist, Rotor, der einstückig mit der Antriebswelle ausgebildet und drehbeweglich innerhalb des Nockenrings angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Flügeln, die in Schlitzen angeordnet sind, die auf einem Außenumfang des Rotors in radialer Richtung des Rotors ausgebildet sind. Die Flügel sind beweglich, um von den Schlitzen hervorzustehen oder sich in die Schlitze in radialer Richtung des Rotors zurückzuziehen. Eine Mehrzahl der Pumpenkammern ist zwischen dem Rotor, Flügeln und Nockenring ausgebildet. Zwei Seitenplatten sind entgegengesetzt zueinander in axialer Richtung des Nockenrings und des Rotors angeordnet und stützen den Nockenring und den Rotor dazwischen ab. Der Pumpenkörper ist mit einer Ansaugöffnung, von der ein Arbeitsöl in die Pumpenkammern angesaugt wird, und einer Abgabeöffnung ausgebildet, von der das Arbeitsöl in den Pumpenkammern abgegeben wird. Die ersten und zweiten Flüssigkeitsdruckkammern sind zwischen einer inneren Umfangsfläche des Adapterrings und einer äußeren Umfangsfläche des Nockenrings radial einander gegenüber angeordnet.
Ferner offenbart der oben beschriebene Stand der Technik, dass ein Umriss eines Innenumfangs des Nockenrings aus einer Form eines Ansaugbereichs, der eine Arbeitsflüssigkeit von der Ansaugöffnung ansaugt, einer Form eines ersten geschlossenen Bereichs an einem unteren Totpunkt, der die von der Ansaugöffnung angesaugte Arbeitsflüssigkeit zur Abgabeöffnung überträgt, nachdem sie zuvor komprimiert wurde, einer Form eines Abgabebereichs, der die Arbeitsflüssigkeit von der Abgabeöffnung abgibt, und einer Form eines zweiten geschlossenen Bereichs gebildet wird, der die im Raum zwischen dem benachbarten Flügel beibehaltene Arbeitsflüssigkeit am oberen Totpunkt zur Ansaugöffnung überträgt. Die Bereiche des Innenumfangs des Nockenrings, die jeweils dem Ansaugbereich und Abgabebereich entsprechen, sind jeweils in einer vollständigen runden Kurve und einer transienten bzw. vorübergehenden Kurve ausgebildet. Die Bereiche des Innenumfangs des Nockenrings, die den jeweiligen geschlossenen Bereichen entsprechen, sind jeweils in einer negativ geneigten bzw. ansteigenden Kurve ausgebildet, in der sich ein Krümmungsradius entlang der Drehrichtung des Rotors verringert, um somit immer einen dynamischen Radius des Flügels bezüglich einer Zunahme des Drehwinkels des Rotors trotz des exzentrischen Ausmaßes des Nockenrings zu verringern. Die vollständige runde Kurve und die negativ geneigte Kurve sind miteinander durch eine Kurve höherer Ordnung verbunden. Der oben beschriebene Stand der Technik ist bestrebt zu verhindern, dass sich ein Vorderende des Flügels von einer inneren Umfangsfläche des Nockenrings in den jeweiligen geschlossenen Bereiche trennt, um dadurch eine sich ergebende Druckpulsation und die Erzeugung von Vibration und Geräuschen infolge der Druckpulsation zu verringern.
Jedoch gibt es beim oben beschriebenen Stand der Technik keine Diskussion über die Veränderung der Einstellungen bzw. Timings beim Öffnen und Schließen der Ansaugöffnung und Abgabeöffnung, die zusammen mit der Schwenk- bzw. Schwingbewegung des Nockenrings auftreten werden. Daher ist eine optimale Anordnung zum Vornehmen von Messungen gegen Vibrationen und Geräusche auf eine bestimmte Schwingposition des Nockenrings begrenzt, wobei verhindert wird, dass sich das Vorderende des Flügels vom inneren Umfang des Nockenrings einzeln trennt. Wenn somit der Nockenring an anderen Schwingpositionen angeordnet ist, könnten signifikante Vibrationen und Geräusche auftreten.
Eine ähnliche Verstellflügelpumpe ist aus der US 6 503 068 B2 bekannt, die offenbart, dass Vibrationen und Geräusche einer Verstellflügelpumpe bei einer vorbestimmten Schwingstellung des Nockenrings reduziert werden können.
Eine ähnliche Verstellflügelpumpe ist aus der JP 2002 168 179 A bekannt, die einen schwingenden Nockenring offenbart, dessen innere Umfangsfläche eine im allgemeinen kreisförmige Form aufweist und ein Krümmungsradius des Nockenprofils der Innenumfangsfläche des Kurvenrings konstant ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verstellflügelpumpe zu schaffen, die eine Reduktion von Vibrationen und Geräuschen unabhänig von einer Schwingstellung des Nockenrings ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
1 einen Querschnitt einer Verstellflügelpumpe einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, der in einer Richtung aufgenommen wurde, die senkrecht zu einer Axialrichtung der Verstellflügelpumpe ist.
2 eine Seitenansicht der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform, die einen Teil der Verstellflügelpumpe im Querschnitt darstellt, der in axialer Richtung aufgenommen wurde.
3 einen schematischen Bereich der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform, der in axialer Richtung der Verstellflügelpumpe aufgenommen wurde.
4 einen Querschnitt der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform, der eine Betriebsposition der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform darstellt.
5A und 5B schematische Diagramme, die jeweils ein Nockenprofil eines Nockenrings in der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform darstellen, wenn es aus der axialen Richtung der Verstellflügelpumpe betrachtet wird.
6 ein schematisches Diagramm, das ein Öffnungstiming in der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform darstellt.
7A ein schematisches Diagramm, das einen maximalen exzentrischen Zustand des Nockenrings, und 7B ein schematisches Diagramm, das einen minimalen exzentrischen Zustand des Nockenrings darstellt, wobei jedoch ein Rotor und die Flügel weggelassen sind.
8A ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einem dynamischen Radius eines Flügels und einem Drehwinkel eines Rotors in der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform darstellt, wenn der Nockenring mit dem in 5A dargestellten Nockenprofil in einem exzentrischen, nicht angehobenen Zustand angeordnet ist; 8B ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem dynamischen Radius des Flügels und dem Drehwinkel des Rotors in der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform darstellt, wenn der Nockenring mit dem in 5A dargestellten Nockenprofil in einem exzentrischen angehobenen Zustand angeordnet ist.
9A ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem dynamischen Radius des Flügels und dem Drehwinkel des Rotors in der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform darstellt, wenn der Nockenring mit dem in 5B dargestellten Nockenprofil in einem exzentrischen, nicht angehobenen Zustand angeordnet ist; 9B ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem dynamischen Radius des Flügels und dem Drehwinkel des Rotors in der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform darstellt, wenn der Nockenring mit dem in 5B dargestellten Nockenprofil in einem exzentrischen angehobenen Zustand angeordnet ist.
10 ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem dynamischen Radius des Flügels und dem Drehwinkel des Rotors in der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform darstellt, wenn der Nockenring mit dem in 5B dargstellten Nockenprofil vom maximalen exzentrischen Zustand zum minimalen exzentrischen Zustand gesteuert bzw. geregelt wird, nachdem er mit einem Adapterring, der eine Drehpunktfläche mit einer umgekehrten Neigung bzw. Steigung aufweist, montiert wurde.
11 ein Diagramm ähnlich 10, mit der Ausnahme, dass der Nockenring das in 5A dargestellte Nockenprofil aufweist.
12 ein schematisches Diagramm, das ein Nockenprofil eines Nockenrings darstellt, das in der Verstellflügelpumpe einer zweiten Ausführungsform verwendet wird.
13A ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einem dynamischen Radius eines Flügels und einem Drehwinkel eines Rotors in der Verstellflügelpumpe der zweiten Ausführungsform darstellt, wenn der Nockenring mit dem in 12 dargestellten Nockenprofil in einem exzentrischen, nicht angehobenen Zustand angeordnet ist; 13B ein schematisches Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem dynamischen Radius des Flügels und einem Drehwinkel des Rotors in der Verstellflügelpumpe der zweiten Ausführungsform darstellt, wenn der Nockenring mit dem in 12 dargstellten Nockenprofil in einem exzentrischen angehobenen Zustand angeordnet ist.
14 ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem dynamischen Radius des Flügels und dem Drehwinkel des Rotors in der Verstellflügelpumpe der zweiten Ausführungsform darstellt, wenn der Nockenring mit dem in 12 dargestellten Nockenprofil vom maximalen exzentrischen Zustand zum minimalen exzentrischen Zustand geregelt wird, nachdem er am Adapterring mit einer Drehpunktfläche mit umgekehrter Neigung montiert wurde.
Gemäß 1 bis 10 wird eine erste Ausführungsform der Verstellflügelpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. In dieser Ausführungsform wird die Verstellflügelpumpe für eine Hilfskraftlenkungsvorrichtung für Fahrzeuge verwendet. Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst die Verstellflügelpumpe das Pumpengehäuse 1, Adapterring 5, der innerhalb des Pumpengehäuses 1 angeordnet ist, Nockenring 7, der auf einer Innenseite des Adapterrings 5 angeordnet ist, Antriebswelle 8, die auf dem Pumpengehäuse 1 abgestützt und drehbeweglich auf einer inneren Umfangsseite des Nockenrings 7 angeordnet ist, und Rotor 9, der koaxial mit der Antriebswelle 8 verbunden ist. Das Pumpengehäuse 1 umfasst den vorderen Pumpenkörper 2 und die hintere Abdeckung 3 als erstes Element, die miteinander in axialer Richtung des Pumpengehäuses 1 verbunden sind. Der Adapterring 5 ist in einen Einbauraum 4 für den Nockenring 7 und Rotor 9, der auf einer Innenseite des Pumpengehäuses 1 ausgebildet ist, eingepasst. Der Nockenring 7 ist innerhalb einer üblichen elliptischen Öffnung des Adapterrings 5 angeordnet und schwingbar nach rechts und links beweglich, wie in 1 ersichtlich.
Der Adapterring 5 dient als ein Teil des Pumpenkörpers 2 und bildet eine innere Umfangsfläche des Pumpenkörpers 2. Wie in 1 dargestellt, umfasst der Adapterring 5 die Stifthaltenut 5a, die einen halbkreisförmigen Bereich aufweist und auf einem unteren Bereich einer inneren Umfangsfläche des Adapterrings 5 ausgebildet ist. Die Stifthaltenut 5a ist mit dem Positions-Haltestift 6 in Eingriff, der den Nockenring 7 durch den Eingriff mit der Stifthaltenut 5a hier an der Stelle halt. Der Adapterring 5 umfasst ferner die Drehpunktfläche 12, auf der ein Schwingdrehpunkt einer Schwingbewegung des Nockenrings 7 angeordnet ist. Die Drehpunktfläche 12 ist auf einer Seite der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 bezüglich des Position-Haltestifts 6 angeordnet, was später erläutert wird, und weist einen vorbestimmten Bereich auf. Der Positions-Haltestift 6 wirkt nicht als Schwingdrehpunkt einer Schwingbewegung des Nockenrings 7, sondern als Arretierung bzw. Sperre, die den Nockenring 7 hält und den Nockenring 7 von der Drehung bezüglich des Adapterrings 5 abhält.
Der Nockenring 7 wird in einer üblichen ringförmigen Form ausgebildet und innerhalb des Einbauraums 4 angeordnet, um somit zur exzentrischen Position bezüglich des Rotors 9 beweglich zu sein. Der Nockenring 7 definiert die erste Flüssigkeitsdruckkammer 10 und zweite Flüssigkeitsdruckkammer 11 zusammen mit dem Adapterring 5, Positions-Haltestift 6, und Dichtung 29, die in einer im Wesentlichen diametrischen gegenüberliegenden Relation zum Positions-Haltestift 6 angeordnet ist. Das heißt, ein Raum zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Nockenrings 7 und einer inneren Umfangsfläche des Adapterrings 5 wird in eine erste Flüssigkeitsdruckkammer 10 und zweite Flüssigkeitsdruckkammer 11 geteilt, die gegenüberliegend zueinander in radialer Richtung des Nockenrings 7 angeordnet sind. Die erste Flüssigkeitsdruckkammer 10 ist in einer Richtung angeordnet, in der eine Abgabemenge einer Arbeitsflüssigkeit, die von der Abgabeöffnung abgegeben wird, erhöht ist. Die zweite Flüssigkeitsdruckkammer 11 ist in die andere Richtung angeordnet, in der die Abgabemenge einer Arbeitsflüssigkeit verringert ist. Der Nockenring 7 ist um den Schwingdrehpunkt herum schwingbar oder schwenkbar, der in einer vorbestimmten Position auf der Drehpunktfläche 12 des Adapterrings 5 angeordnet ist. Der Nockenring 7 ist auf der Drehpunktfläche 12 zu einer Seite der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 und einer Seite der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 11 schwingbar beweglich. Wie in 3 dargestellt, sind der Nockenring 7 und Rotor 9 zwischen der hinteren Abdeckung 3 und der scheibenförmigen Druckplatte 44 vorgesehen, die auf einer Seite eines Bodens des Einbauraums 4 des Pumpengehäuses 1 angeordnet ist.
Der Rotor 9 wird durch die Antriebswelle 8 angetrieben, um eine einheitliche Drehung mit der Antriebswelle 8 gegen den Uhrzeigersinn auszuführen, was durch einen Pfeil in 1 angezeigt wird. Die Antriebswelle 8 wird drehbar um eine Drehachse herum durch eine Motorkurbelstange mit einer angetriebenen Riemenscheibe 23 drehbar angetrieben. Eine Mehrzahl von Schlitzen 13 ist in einem äußeren peripheren Umfang bzw. Außenumfang des Rotors 9 ausgebildet und ringsum gleich weit voneinander entfernt. Jeder der Schlitze 13 erstreckt sich sowohl in axialer Richtung als auch radialer Richtung des Rotors 9. Der Schlitz 13 ist ständig mit der Gegendruckkammer 15 verbunden, die an einem radialen inneren Ende des Schlitzes 13 angeordnet ist und mit einer Arbeitsflüssigkeit versorgt wird. Der Flügel 14 ist in jedem der Schlitze 13 angeordnet und in radialer Richtung des Rotors 9 beweglich, um somit vom Schlitz 13 hervorzustehen und um sich in diesen zurückzuziehen, abhängig von der Änderung beim Flüssigkeitsdruck der Arbeitsflüssigkeit innerhalb der Gegendruckkammer 15.
Eine Mehrzahl der Pumpenkammern 16 wird durch zwei benachbarte Flügel 14 in einem Raum gebildet, der zwischen dem Nockenring 7 und dem Rotor 9 ausgebildet ist. Das heißt, jede der Pumpenkammern 16 wird durch den Nockenring 7, Rotor 9 und die beiden benachbarten Flügel 14 definiert. Die Volumen der Pumpenkammern 16 sind durch das Steuern/Regeln der Schwingbewegung des Nockenrings 7 um den Schwingdrehpunkt auf der Drehpunktfläche 12 herum veränderlich.
Die Ansaugöffnung 17 wird auf einer vorderen Endfläche der hinteren Abdeckung 3 angeordnet, die dem Nockenring 7 und Rotor 9 gegenüberliegt. Die Ansaugöffnung 17 wird zu einem Ansaugbereich geöffnet, wo die Volumen der Pumpenkammern 16 einhergehend mit der Drehung des Rotors 9 erhöht werden. Die Ansaugöffnung 17 versorgt die jeweiligen Pumpenkammern 16 mit der Arbeitsflüssigkeit, die von einem Vorratsbehälter durch die Ansaugleitung 18 angesaugt wird. Die Ansaugöffnung 17 weist im Querschnitt eine bogenförmige Form auf, wie in 1 dargestellt.
Die Abgabeöffnung 19 und eine nicht dargestellte Abgabebohrung, die mit der Abgabeöffnung 19 verbunden ist, sind auf einer Endfläche der Druckplatte 44 angeordnet, die dem Nockenring 7 und Rotor 9 gegenüberliegt. Die Abgabeöffnung 19 und die Abgabebohrung sind zu einem Abgabebereich geöffnet, wo die Volumen der Pumpenkammern 16 einhergehend mit der Drehung des Rotors 9 verringert werden. Die Arbeitsflüssigkeit, die von den Pumpenkammern abgegeben wird, wird in eine nicht dargestellte abgabeseitige Druckkammer, die auf einer Bodenfläche des Pumpenkörpers 2 ausgebildet ist, durch die Abgabeöffnung 19 und die Abgabebohrung eingeleitet. Die Arbeitsflüssigkeit wird von einer nicht dargestellten Abgabeleitung im Pumpengehäuse 1 zu einem hydraulischen Kraftzylinder der Hilfskraftlenkungsvorrichtung über eine Rohrleitung zugeführt.
Das Steuerventil bzw. Regelventil 20 ist innerhalb des Pumpenkörpers 2 angeordnet und weist eine Achse auf, die sich in eine Richtung erstreckt, die senkrecht zur Drehachse der Antriebswelle 8 ist. Wie in 1 dargestellt, umfasst das Steuerventil 20 das Kolbenventil bzw. den Steuerschieber 22 und die Ventilfeder 24. Das Kolbenventil 22 ist gleitbeweglich in der Ventilbohrung 21 mit einem geschlossenen Ende angeordnet, das im Pumpenkörper 2 ausgebildet ist. Die Ventilfeder 24 spannt das Kolbenventil 22 in linker Richtung in 1 vor, um somit gegen den Pfropfen 23 zu drücken, der am anderen offenen Ende der Ventilbohrung 21 eingepasst ist. Die Hochdruckkammer 25 ist zwischen dem Pfropfen 23 und einer Endspitze des Kolbenventils 22 angeordnet, in der ein hoher Flüssigkeitsdruck auf eine stromaufwärts liegende Seite einer Messeinrichtung bzw. Messblende, nicht dargestellt, aufgebracht wird. Ein Flüssigkeitsdruck auf einer stromabwärts liegenden Seite der Messblende wird auf die Federkammer 26 aufgebracht, in der die Ventilfeder 24 untergebracht ist. Wenn eine Differenz zwischen dem Flüssigkeitsdruck in der Federkammer 26 und dem Flüssigkeitsdruck in der Hochdruckkammer 25 einen vorbestimmten Wert oder mehr erreicht, wird das Kolbenventil dazu gebracht, sich in eine rechte Richtung in 1 gegen eine Federkraft der Ventilfeder 24 zu bewegen. Das Ablassventil 30 ist im Kolbenventil 22 angeordnet. Das Ablassventil 30 ist im Betrieb offen, um die Arbeitsflüssigkeit in der Federkammer 26 abzuleiten, wenn der Flüssigkeitsdruck in der Federkammer 26 einen vorbestimmten Wert oder mehr erreicht, nämlich dann, wenn ein Betriebsdruck der Hilfskraftlenkungsvorrichtung den vorbestimmten Wert oder mehr erreicht.
Wenn das Kolbenventil 22 auf der linken Seite in der Ventilbohrung 21 in 1 angeordnet ist, ist die erste Flüssigkeitsdruckkammer 10 mit der Pumpenansaugkammer 28 innerhalb der Ventilbohrung 21 durch die Verbindungsleitung 27 verbunden. Ein niedriger Flüssigkeitsdruck wird von der Ansaugöffnung 17 in der Pumpenansaugkammer 28 durch eine nicht dargestellte Ansaugbohrung aufgebaut, die im Pumpenkörper 2 ausgebildet ist. Wenn das Bewegen des Kolbenventil 22 zur rechten Seite in der Ventilbohrung 21 in 1 infolge der Differenz zwischen dem Flüssigkeitsdruck in der Federkammer 26 und dem Flüssigkeitsdruck in der Hochdruckkammer 25 bewirkt wird, wird die Flüssigkeitsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 und der Pumpenansaugkammer 28 stufenweise gesperrt und die Flüssigkeitsverbindung zwischen der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 und der Hochdruckkammer 25 hergestellt, um die Arbeitsflüssigkeit mit hohem Druck in die erste Flüssigkeitsdruckkammer 10 einzuleiten. Das Steuerventil 20 führt somit wahlweise den niedrigen Flüssigkeitsdruck in der Pumpenansaugkammer 20 und den hohen Flüssigkeitsdruck auf der stromabwärts liegenden Seite der Messblende der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 zu.
Im Gegensatz dazu ist die zweite Flüssigkeitsdruckkammer 11 nicht direkt mit dem Steuerventil 20 verbunden, sondern mit der Ansaugleitung 18 durch eine Einleitungsbohrung, die in der Druckplatte 44 ausgebildet ist, verbunden. Der Flüssigkeitsdruck auf der Ansaugseite, d. h. der niedrige Flüssigkeitsdruck von der Ansaugleitung 18, wird immer in die zweite Flüssigkeitsdruckkammer 11 durch die Einleitungsbohrung eingeleitet.
Die Drehpunktfläche 12 auf dem Adapterring 5 weist einen vorbestimmten Bereich auf, der sich von der Seite der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 zum Positions-Haltestift 6 in Umfangsrichtung des Adapterrings 5 erstreckt. Die Drehpunktfläche 12 wird zur Seite der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 11 abfallen bzw. sich neigen, um somit allmählich von der Referenzlinie X weg zu sein, die durch den Drehmittelpunkt P der Antriebswelle 8, nämlich dem Drehmittelpunkt Or des Rotors 9, und einem Mittelpunkt zwischen dem Anschluss- bzw. Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 und dem Anfangs- bzw. Eingangsende 19a der Abgabeöffnung 19 hindurchzugehen. Insbesondere wird die Drehpunktfläche 12 so geneigt, dass ein Abstand zwischen der Drehpunktfläche 12 und der Referenzlinie X allmählich vergrößert wird. Die Drehpunktfläche 12 wird als umgekehrte Neigung definiert und weist einen Neigungswinkel von ca. einigen Graden bezüglich der Referenzlinie X auf.
Wie in 5A dargestellt, ist der erste geschlossene Bereich θ R1 zwischen dem Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 und dem Anfangsende 19a der Abgabeöffnung 19, und der zweite geschlossene Bereich θ R2 zwischen dem Ausgangsende 19b der Abgabeöffnung 19 und dem Eingangsende 17b der Ansaugöffnung 17 angeordnet.
Wie in 1 dargestellt, wird der Nockenring-Vorspannmechanismus 31 auf dem Pumpenkörper 2 auf der Seite der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 11 angeordnet, um im Wesentlichen in einer Linie mit der Referenzlinie X zu sein. Der Nockenring-Vorspannmechanismus 31 wirkt zum Vorspannen des Nockenrings 7 zur Seite der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10. Der Nockenring-Vorspannmechanismus 31 umfasst die erste Gleitöffnung 32 und zweite Gleitöffnung 33, die ständig miteinander entlang der Referenzlinie X verbunden sind, den Plungerkolben bzw. Kolben 34, der gleitbeweglich in den Gleitöffnungen 32 und 33 angeordnet ist, und die Schraubenfeder 35, die den Kolben 34 in Richtung des Nockenrings 7 durch die Federkraft vorspannt.
Insbesondere ist die erste Gleitöffnung 32 in einer Seitenwand des Pumpenkörpers 2 ausgebildet und erstreckt sich von einer Außenfläche der Seitenwand zum Einbauraum 4 durch die Seitenwand. Die erste Gleitöffnung 32 wird mit dem Deckel 36 an einem äußeren Ende davon abgedeckt, das zur Außenfläche der Seitenwand des Pumpenkörpers 2 geöffnet ist. Wie in 1 und 2 dargestellt, ist der ebene rautenförmige Deckel 36 am Pumpenkörper 2 an den oberen und unteren Endbereichen des Deckels 36 durch zwei Bolzen 38, 38 fixiert. Die beiden Bolzen 38, 38 werden in die Bolzenöffnungen 37a, 37b eingeschraubt, die in der Seitenwand des Pumpenkörpers 2 ausgebildet sind, um sich somit parallel zur Referenzlinie X auf den oberen und unteren Seiten der Referenzlinie X zu erstrecken. Die zweite Gleitöffnung 33 erstreckt sich durch eine Umfangswand des Adapterrings 5 in radialer Richtung des Adapterrings 7. Die zweite Gleitöffnung 33 ist mit der ersten Gleitöffnung 32 in axialer Ausrichtung und beim Innendurchmesser etwas kleiner als die erste Gleitöffnung 32.
Der Kolben 34 wird aus einem Werkstoff mit demselben Wärmeausdehnungskoeffizienten wie demjenigen des Werkstoffs vom Pumpenkörper 2 hergestellt. Zum Beispiel ist der Werkstoff des Kolbens 34 eine Aluminiumverbindung. Der Kolben 34 weist eine hohle zylindrische Form mit einem geschlossenen Ende auf und umfasst einen zylindrischen Körperbereich mit großem Durchmesser, der in der ersten Gleitöffnung 32 gleitbeweglich bewegbar ist, und einen zylindrischen Endspitzenbereich mit kleinem Durchmesser auf, der in der zweiten Gleitöffnung 33 gleitbeweglich bewegbar ist. Der Körperbereich weist einen Außendurchmesser auf, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der ersten Gleitöffnung 32, um dadurch die Gleitfähigkeit zu gewährleisten. Die ringförmige Dichtung 39 ist fest in die ringförmige Nut eingepasst, die auf einer äußeren Umfangsfläche des Körperbereichs ausgebildet ist. Die ringförmige Dichtung 39 dichtet die Druckaufnahmekammer 41 ab, die zwischen einer inneren Umfangsfläche der ersten Gleitöffnung 32 und der äußeren Umfangsfläche des Körperbereichs angeordnet ist. Andererseits weist der Endspitzenbereich des Kolbens 34 einen Außendurchmesser auf, der etwas kleiner als der Außendurchmesser des Körperbereichs ist, so dass eine Stufe zwischen dem Endspitzenbereich und dem Körperbereich ausgebildet wird. Die Stufe dient als Eingriffsbereich 40, der auf einer radialen Außenkante der zweiten Gleitöffnung 33 anliegt und die Gleitbewegung des Kolbens 34 in radialer Einwärtsrichtung des Adapterrings 7 begrenzt, wenn der Kolben 34 bewegt wird, um in das Innere des Adapterrings 7 hineinzuragen. Der Endspitzenbereich des Kolbens 34 umfasst eine ebene scheibenförmige Endwand mit einer Außenfläche, die zur zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 11 durch die zweite Gleitöffnung 33 herausgestellt ist und mit der äußeren Umfangsfläche des Nockenrings 7 in Kontakt ist.
Die Schraubenfeder 35 ist mit einer Innenfläche der Endwand des Endspitzenbereichs des Kolbens 34 und mit einer Innenfläche des Deckels 36 in elastischem Kontakt. Die Schraubenfeder 35 spannt den Kolben 34 durch eine vorbestimmte Federkraft in diese Richtung vor, um von den ersten und zweiten Gleitöffnungen 32 und 33 hervorzustehen. Somit spannt die Schraubenfeder 35 immer den Nockenring 7 zur ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 durch den Kolben 34 vor, d. h., in eine Richtung, in der die Volumen der Pumpenkammern 16 erhöht werden.
Der Kolben 34 wird ebenfalls durch den Flüssigkeitsabgabedruck von der Abgabeöffnung 19 vorgespannt, um somit den Nockenring 7 zur ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10, zuzüglich der Federkraft der Schraubenfeder 35 vorzuspannen. Insbesondere wird die Druckaufnahmekammer 41 zwischen der Innenfläche des Deckels 36, der inneren Umfangsfläche der ersten Gleitöffnung 32 und inneren Umfangsfläche des Kolbens 34 definiert. Die Druckaufnahmekammer 41 ist mit der Abgabeöffnung 19 durch die Einleitungsleitung 42 verbunden, die im Pumpenkörper 2 ausgebildet ist. Die Einleitungsleitung 42 weist ein Ende, das zur Abgabeöffnung 19 geöffnet ist, und das andere Ende auf, das zur Druckaufnahmekammer 41 geöffnet ist. Mit dieser Anordnung wird der von der Abgabeöffnung 19 abgegebene hohe Flüssigkeitsdruck in die Druckaufnahmekammer 41 eingeleitet und wirkt auf die Innenfläche des Endspitzenbereichs des Kolbens 34, um dadurch den Kolben 34 zum Nockenring 7 vorzuspannen.
Jeder der Flügel 14 weist den dynamischen Radius r auf, der sich vom Mittelpunkt Or des Rotors 9 zu einer Vorderkante des Flügels 14 erstreckt, wie in 1 dargestellt. Der dynamische Radius r wird im ersten geschlossenen Bereich θ R1, der zwischen dem Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 und Eingangsende 19a der Abgabeöffnung 19 definiert ist, zusammen mit der Drehung des Rotors 9 allmählich verkleinert. Mit anderen Worten, die innere Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 definiert ein vorbestimmtes Nockenprofil, das einen Teil einer kreisförmigen Kurve umfasst, die im Wesentlichen zum Rotor 9 konzentrisch ist. Der Teil der kreisförmigen Kurve erstreckt sich über den ersten geschlossenen Bereich θ R1.
Insbesondere definiert die innere Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 ein ovales Nockenprofil, wie in 5A dargestellt. In 5A kennzeichnet eine dicke Linie das ovale Nockenprofil des Nockenrings 7, welcher einen Mittelpunkt Oc aufweist, und eine dünne Linie kennzeichnet eine vollständige Runde bzw. Kreis als Referenzkreis, der am Mittelpunkt Oc zentriert ist und den Radius Rc aufweist. Das ovale Nockenprofil umfasst eine erste Kurve, die sich über den ersten geschlossenen Bereich θ R1 und einem Teil von einem nicht geschlossenen Bereich zwischen dem ersten geschlossenen Bereich θ R1 und zweiten geschlossenen Bereich θ R2 erstreckt, eine zweite Kurve, die sich über den zweiten geschlossenen Bereich θ R2 und einem Teil des nicht geschlossenen Bereichs erstreckt, und die Übergangs- bzw. Transitionskurve K3, die sich über einen Teil des nicht geschlossenen Bereichs erstreckt und die erste Kurve und zweite Kurve miteinander verbindet. Die erste Kurve umfasst einen Teil eines ersten Kreises, der am Punkt Ocr zentriert ist und den Radius R1 aufweist. Der Punkt Ocr kennzeichnet eine Position des Mittelpunkts des Rotors 9, von dem der Mittelpunkt Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7 horizontal durch ein vorbestimmtes exzentrisches Ausmaß zur Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 versetzt ist. Die zweite Kurve umfasst einen Teil eines zweiten Kreises, der am Punkt Ocr ähnlich wie bei der ersten Kurve zentriert ist und den Radius R2 aufweist.
Der erste Kreis kreuzt den Referenzkreis der vollständigen Runde, die am Punkt Oc zentriert ist und den Radius Rc aufweist, im ersten geschlossenen Bereich θ R1. Der zweite Kreis kreuzt den Referenzkreis der vollständigen Runde, die am Punkt Oc zentriert ist und den Radius Rc aufweist, im zweiten geschlossenen Bereich θ R2. Die erste Kurve und zweite Kurve des ovalen Nockenprofils sind gleichmäßig miteinander durch die Transitionskurve K3 im nicht geschlossenen Bereich verbunden. Es gibt keine Änderung bei der Krümmung an der Verbindung zwischen der ersten Kurve und Transitionskurve K3 und an der Verbindung zwischen der zweiten Kurve und Transitionskurve K3. Die Transitionskurve K3 weist im Wesentlichen denselben Krümmungsradius wie der Radius Rc des Referenzkreises der vollständigen Runde in der Umgebung der Spitzen- und Bodenpositionen im ovalen Nockenprofil in vertikaler Richtung auf, die sich vom Mittelpunkt Oc des Nockenrings 7 erstreckt, wie in 5A dargestellt. Das ovale Nockenprofil weist einen großen Krümmungsradius auf einer Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 und einen kleinen Krümmungsradius auf einer Seite des zweiten geschlossenen Bereichs θ R2 auf.
Der Nockenring 7 mit dem ovalen Nockenprofil, wie oben erläutert, wird mit dem Adapterring 5, der die Drehpunktfläche 12 mit der umgekehrten Neigung aufweist, montiert.
Bezüglich 1, 4, 6, 7A und 7B wird der Betrieb der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform erläutert. 1 stellt den Nockenring 7 im maximalen exzentrischen Zustand dar. 4 stellt den Nockenring 7 im minimalen exzentrischen Zustand dar. 6 ist ein schematisches Diagramm, das ein Öffnungstiming in der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform darstellt. 7A und 7B stellen ein Verhältnis zwischen dem Öffnungstiming und den maximalen und minimalen exzentrischen Zuständen des Nockenrings 7 dar.
Nach dem Montieren des Nockenrings 7 am Adapterring 5, wird der Nockenring 7 in einer exzentrischen angehobenen Position platziert, wo der Nockenring 7 in einem vertikalen, nach oben gerichteten versetzten Zustand (ein angehobener Zustand) im maximalen exzentrischen Zustand angeordnet. Das heißt, in der exzentrischen angehobenen Position wird der Mittelpunkt Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7 vom Mittelpunkt Or des Rotors 9, d. h. dem Drehmittelpunkt Or des Rotors 9, durch ein maximales exzentrisches Ausmaß horizontal versetzt und von einer horizontalen Linie, die durch den Mittelpunkt Oc des Rotors 9 hindurchgeht, zur Seite der Ansaugöffnung 17 etwas vertikal nach oben versetzt. Der angehobene Zustand des Nockenrings 7 kann durch Ausbilden der Drehpunktfläche 12 des Adapterrings 5 in einen aufwärts erhöhten Bereich, oder durch Ausbilden des Nockenrings 7 erreicht werden, so dass der Mittelpunkt Oc des Profils des Nockenrings 7 bezüglich eines Kontaktpunkts zwischen der äußeren Umfangsfläche des Nockenrings 7 und Drehpunktfläche 12 des Adapterrings 5 vertikal nach oben versetzt wird.
Wenn die Flügel 14 in dieselbe Drehrichtung wie die der Pumpe gedreht werden, wird in 1 und 6 ein Flügel 14 zu einer geschlossenen Position bewegt, in der der Flügel 14 das Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 schließt und der benachbarte Flügel 14, der in Drehrichtung nach vorn angeordnet ist, zu einer geschlossenen Position bewegt, in der der Flügel 14 das Eingangsende 19a der Abgabeöffnung 19 schließt. Das Eingangsende 19a der Abgabeöffnung 19 kann durch eine Aussparung definiert werden, die ausgebildet ist, um sich zum Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 auszurichten. Der erste geschlossene Bereich θ R1 wird zwischen den beiden geschlossenen Positionen der Flügel 14 definiert, in denen sowohl das Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 als auch das Eingangsende 19a der Abgabeöffnung 19 durch benachbarte Flügel 14 geschlossen sind, um dadurch die Flüssigkeitsverbinduing zwischen der Pumpenkammer 16, die zwischen den Flügeln 14 ausgebildet ist, und der Ansaugöffnung 17 und Abgabeöffnung 19 zu sperren. Wenn die Flügel 14 ferner in dieselbe Drehrichtung wie die der Pumpe gedreht werden, wird ein Flügel 14 zu einer geschlossenen Position bewegt, in der der Flügel 14 das Ausgangsende 19b der Abgabeöffnung 19 schließt, und der benachbarte Flügel 14, der nach vom angeordnet ist, wird zu einer geschlossenen Position bewegt, in der der Flügel 14 das Eingangsende 17b der Ansaugöffnung 17 schließt. Der zweite geschlossene Bereich θ R2 wird zwischen den beiden geschlossenen Positionen der Flügel 14 definiert, in denen das Ausgangsende 19b der Abgabeöffnung 19 und Eingangsende 17b der Ansaugöffnung 17 durch die Flügel 14 geschlossen werden, um dadurch die Flüssigkeitsverbindung zwischen der Pumpenkammer 16, die zwischen den Flügeln 14 ausgebildet ist, und der Ansaugöffnung 17 und der Abgabeöffnung 19 zu sperren.
Ein Öffnungstiming, das eine Position des Ausgangsendes 17a der Ansaugöffnung 17 oder eine Position des Anfangsendes 19a der Abgabeöffnung 19 bezüglich einer Drehposition des Flügels 14 definiert, verändert sich zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7. Das heißt, ein Öffnungstiming der Ansaugöffnung 17 und Abgabeöffnung 19 und deren Schließungstiming ändern sich zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7. Eine Timinglinie der Öffnung auf einer Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 wird durch eine Linie, die sich vom Mittelpunkt Or des Rotors 9 zu einem Punkt erstreckt, der vom Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 in Drehrichtung der Pumpe durch einen Winkel von einer Hälfte einer Flügelteilung (360/Anzahl der Flügel 14) versetzt angeordnet ist, definiert. Eine Timinglinie der Öffnung auf einer Seite des zweiten geschlossenen Bereichs θ R2 wird durch eine Linie definiert, die sich vom Mittelpunkt Or des Rotors 9 zu einem Punkt erstreckt, der vom Ausgangsende 19b der Abgabeöffnung 19 in Drehrichtung der Pumpe durch den Winkel von der Hälfte der Flügelteilung versetzt angeordnet ist. In dieser Ausführungsform sind die Timinglinien der Öffnung mit der horizontalen Bezugslinie X in einer Linie, wie in 1 dargestellt.
Wie in 6 dargestellt, wird ein Timingwinkel der ersten Öffnung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 zwischen der Linie Oc-Or, die durch den Mittelpunkt Oc des Nockenprofils und des Nockenrings 7 und dem Mittelpunkt Or des Rotors 9 hindurchgeht, und der Timinglinie der Öffnung auf der Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 ausgebildet. Ein Timingwinkel der zweiten Öffnung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 wird zwischen der Linie Oc-Or und der Timinglinie der Öffnung auf der Seite des zweiten geschlossenen Bereichs θ R2 ausgebildet.
In der exzentrischen angehobenen Position des Nockenrings 7 wird der Mittelpunkt Oc des Nockenprofils des Nockenrings 7 so positioniert, um vom Mittelpunkt Or des Rotors 9 zur Seite der Ansaugöffnung 17 horizontal versetzt zu sein, und um von der horizontalen Linie, die durch den Mittelpunkt Oc des Nockenprofils und Mittelpunkt Or des Rotors 9 hindurchgeht, vertikal etwas nach oben versetzt zu sein, so dass die Linie Oc-Or, die durch beide Mittelpunkt Oc und Or hindurchgeht, nach oben bezüglich der Timinglinie der Öffnung, d. h. der Referenzlinie X, geneigt ist, um den Timingwinkel der Öffnung mit einer vorbestimmten Größenordnung dazwischen zu bilden.
Die Änderung des dynamischen Radius r des Flügels 14 wird bezüglich der 8A erläutert, wenn der Nockenring 7 mit dem in 5A dargestellten ovalen Nockenprofil sich im exzentrischen, aber nicht angehobenen Zustand befindet, und der Rotor 9 gedreht wird. Wenn der Rotor 9 in die Drehrichtung bei dem Zustand gedreht wird, dass der Mittelpunkt Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7 auf der Bezugslinie X ohne nach oben gerichtetem Versatz platziert wird, nämlich mit keinem bzw. Null-Timingwinkel der Öffnung, und vom Mittelpunkt Ocr des Rotors 9 durch ein vorbestimmtes exzentrisches Ausmaß zur Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 horizontal versetzt ist, verändert sich der dynamische Radius r des Flügels 14, wie durch die dicke Kurvenlinie ORC1 in 8A dargestellt. In 8A kennzeichnet die dicke Kurvenlinie ORC1 eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn das Nockenprofil, das durch die innere Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 definiert ist, die ovale Form aufweist, wie durch die dicke Linie in 5A angezeigt, und die dünne Kurvenlinie CRC kennzeichnet eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn das Nockenprofil, das durch die innere Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 definiert wird, die komplette runde Form aufweist, wie durch die dünne Linie in 5A dargestellt. Im Fall, bei dem das Nockenprofil des Nockenrings 7 das in 5A dargestellte ovale Nockenprofil ist, wird der dynamische Radius r des Flügels 14 in jedem vom ersten geschlossenen Bereich θ R1 und zweiten geschlossenen Bereich θ R3 konstant gehalten, wie durch die charakteristische Kurve ORC1 in 8A dargestellt.
Als Nächstes wird die Änderung des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich 8B erläutert, wenn sich der Nockenring 7 mit dem in 5A dargestellten ovalen Nockenprofil in der oben beschriebenen exzentrischen angehobenen Position befindet und der Rotor 9 gedreht wird. In der in 7A dargestellten exzentrischen angehobenen Position wird der Mittelpunkt Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7 vom Mittelpunkt Or des Rotors 9 zur Seite der Ansaugöffnung 17 horizontal versetzt und von der horizontalen Linie, die durch den Mittelpunkt Or des Rotors 9 hindurchgeht, um das vorbestimmte Anhebungsausmaß vertikal nach oben versetzt, um dadurch den Timingwinkel der Öffnung mit der vorbestimmten Größenordnung vorzusehen. Wenn der Rotor 9 in Drehrichtung bei dem Zustand gedreht wird, dass der Nockenring 7 in der exzentrischen angehobenen Position platziert ist, ändert sich der dynamische Radius r des Flügels 14, wie durch die dicke Kurvenlinie ORC1 in 8B dargstellt. In 8B kennzeichnet die dicke Kurvenlinie ORC1 eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn das Nockenprofil des Nockenrings 7 die ovale Form aufweist, wie durch die dicke Linie in 5A dargestellt, und die dünne Kurvenlinie CRC kennzeichnet eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn das Nockenprofil des Nockenrings 7 die komplette runde Form aufweist, wie durch die dünne Linie in 5A dargestellt. Im Fall, wo das Nockenprofil des Nockenrings 7 die in 5A dargstellte ovale Form aufweist, wird im ersten geschlossenen Bereich θ R1 der dynamische Radius r des Flügels 14, der durch die charakteristische Kurve ORC1 dargstellt wird, auf einer oberen Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 groß (nämlich auf einer Seite eines Startpunkts des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 in Drehrichtung des Rotors 9) und nimmt in Drehrichtung des Rotors 9 allmählich ab. Somit weist die charakteristische Kurve ORC1 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 eine negative Steigung bzw. Anstieg im ersten geschlossenen Bereich θ R1 auf. Andererseits wird im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 der dynamische Radius r des Flügels 14, wie durch die charakteristische Kurve ORC1 dargestellt, auf einer oberen Seite des zweiten geschlossenen Bereichs θ R2 groß (nämlich eine Seite eines Endpunkts des zweiten geschlossenen Bereichs θ R2 in Drehrichtung des Rotors 9) und wird in Drehrichtung des Rotors 9 allmählich größer. Somit weist die charakteristische Kurve ORC1 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 eine positive Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 auf. Die Größenordnung der jeweiligen Steigungen variiert proportional zum Ausmaß des nach oben gerichteten Versatzes des Nockenrings 7.
Wenn ein exzentrisches Ausmaß des Mittelpunkts Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7 bezüglich des Mittelpunkts Oc des Rotors 9 größer als das vorbestimmte exzentrische Ausmaß ist, verändert sich die charakteristische Kurve ORC1 des dynamischen Radius r des Flügels 14 in jedem der ersten und zweiten geschlossenen Bereiche R1 und R2 von einer geraden Linie zu einer leicht konvexen Kurve. Dagegen ist das exzentrische Ausmaß des Mittelpunkts Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7 bezüglich des Mittelpunkts Oc des Rotors 9 kleiner als das vorbestimmte exzentrische Ausmaß, wobei sich die charakteristische Kurve ORC1 des dynamischen Radius r des Flügels 14 in jedem der ersten und zweiten geschlossenen Bereiche R1 und R2 von der geraden Linie zu einer leicht konkaven Kurve verändert. Die Größenordnung der entsprechenden Steigungen verändert sich proportional zum Anhebungsausmaß des Nockenrings 7, d. h. des Anhebungsausmaßes des Mittelpunkts Oc des ovalen Nockenprofils.
Wenn der Nockenring 7, der das ovale Nockenprofil, das durch die innere Umfangsfläche 7a definiert ist, aufweist, mit dem Adapterring, der die Drehpunktfläche 12 mit der umgekehrten Neigung aufweist, montiert wird, wird der Nockenring 7 in der exzentrischen angehobenen Position, bei der der Nockenring 7 sich im stark angehobenen Zustand befindet, unter Beibehaltung des maximalen exzentrischen Zustand platziert. Im maximalen exzentrischen Zustand, wird das exzentrische Ausmaß, das heißt das Ausmaß des horizontalen Versatzes, des Mittelpunkts Oc des ovalen Nockenprofils maximal. Im stark angehobenen Zustand wird das Anhebungsausmaß, d. h. das nach oben gerichtete Versatzausmaß, des Mittelpunkts Oc des ovalen Nockenprofils relativ groß, und zwar wird die Größenordnung des Timingwinkels der Öffnung relativ groß, wie in 6 und 7A dargestellt. Wenn der Nockenring 7 mit dem ovalen Nockenprofil auf der Drehpunktfläche 12 geschwenkt wird, um sich vom maximalen exzentrischen Zustand zum minimalen exzentrischen Zustand über den mittleren exzentrischen Zustand nach Drehung des Rotors 9 zu bewegen, werden das Anhebungsausmaß und das exzentrische Ausmaß des Mittelpunkts Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7 allmählich kleiner, wie aus 7A und 7b ersichtlich. Wenn der exzentrische Zustand des Nockenrings 7 vom maximalen exzentrischen Zustand zum mittleren exzentrischen Zustand und minimalen exzentrischen Zustand zusammen mit der Schwenkbewegung des Nockenrings 7 verändert wird, ändert sich die charakteristische Kurve ORC1 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, so dass die Größenordnung der negativen Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 allmählich verringert wird, wenn das exzentrische Ausmaß des Mittelpunkts Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7 verkleinert wird.
Andererseits, wenn das exzentrische Ausmaß des Nockenrings 7 vom maximalen exzentrischen Zustand zum minimalen exzentrischen Zustand über den mittleren exzentrischen Zustand zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 verändert wird, ändert sich die charakteristische Kurve ORC1 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, so dass die Größenordnung der positiven Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 allmählich verringert wird, wenn das exzentrische Ausmaß des Mittelpunkts Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7 verkleinert wird.
Die Größenordnung der negativen Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 kann durch Einstellen des Anhebungsausmaßes des Nockenrings 7 in den maximalen exzentrischen Zustand des Nockenrings 7 gesteuert werden. Ein Ausmaß der Reduzierung der Größenordnung der negativen Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1, das zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 bewirkt wird, kann durch Einstellen des Anhebungsausmaßes des Nockenrings 7 in den maximalen exzentrischen Zustand, der auf einem Neigungswinkel der umgekehrten Neigung der Drehpunktsfläche 12 basiert, gesteuert werden.
Weil sich das Anhebungsausmaß des Nockenrings 7 proportional zum Timingwinkel der Öffnung ändert, können die Größenordnung der negativen Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 und das Ausmaß der Reduzierung bei der Größenordnung der negativen Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 durch Einstellen des Timingwinkels der Öffnung und einem Ausmaß der Reduzierung beim Timingwinkel der Öffnung gesteuert werden.
Mit anderen Worten, das Öffnungstiming (oder die Timinglinie der Öffnung), die als Position des Ausgangsendes 17a der Ansaugöffnung 17 oder Eingangsendes 19a der Abgabeöffnung 90 bezüglich einer Drehposition des Flügels 14 definiert ist, wird so gesteuert, um sich zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 zu ändern. Das heißt, der Timingwinkel der Öffnung bezüglich der Linie Oc-Or wird so gesteuert, um sich zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 zu ändern.
[Steuerung der negativen Steigung im zweiten geschlossenen Bereich]
Die charakteristische Kurve ORC1 des dynamischen Radius r des Flügels 14 weist die positive Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 auf, wie in 8B dargestellt. Weil sich jedoch der dynamische Radius r des Flügels 14 im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 proportional zum Anhebungsausmaß des Nockenrings 7 ändert, kann die charakteristische Kurve ORC1 des dynamischen Radius r des Flügels 14 im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 zu einer negativen Steigung durch Änderung des Nockenprofils des Nockenrings in ein ovales Nockenprofil gesteuert werden, wie in 5B dargestellt.
5B stellt das ovale Nockenprofil des Nockenrings 7 dar, das durch die innere Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 definiert ist, und bestimmt die negative Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 der charakteristischen Kurve ORC1 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 dar, wie in 9A dargestellt. In 5B kennzeichnet eine dicke Linie das ovale Nockenprofil des Nockenrings 7, das einen Mittelpunkt Oc aufweist, und eine dünne Linie kennzeichnet eine vollständige Rundung als Referenzkreis, der am Mittelpunkt Oc zentriert ist und den Radius Rc aufweist. Das ovale Nockenprofil weist eine erste Kurve, die sich über den ersten geschlossenen Bereich θ R1 erstreckt, eine zweite Kurve, die sich über den zweiten geschlossenen Bereich θ R2 erstreckt, und die Transitionskurve K3 auf, die sich zwischen der ersten Kurve und der zweiten Kurve erstreckt und die erste Kurve und zweite Kurve miteinander verbindet. Die erste Kurve umfasst einen Teil eines ersten Kreises, der am Punkt Ocr zentriert ist und den Radius R1 aufweist. Der Punkt Ocr kennzeichnet eine Position des Mittelpunkts des Rotors 9, von dem der Mittelpunkt Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7 durch ein vorbestimmtes exzentrisches Ausmaß zur Seite des ersten geschlossenen Bereichs θr R1 horizontal versetzt ist. Die zweite Kurve umfasst einen Teil eines zweiten Kreises, der an einem Punkt zentriert ist, der vom Mittelpunkt Ocr des Rotors 9 durch ein vorbestimmtes Ausmaß vertikal nach unten versetzt ist, und den Radius R2 aufweist. Das in 5B dargestellte ovale Nockenprofil wird ähnlich dem in 5A dargestellten Nockenprofil erstellt, mit Ausnahme des oben beschriebenen Merkmals.
9A stellt die Veränderung beim dynamischen Radius r des Flügels 14 zusammen mit der Drehung des Rotors 9 beim Zustand dar, dass der Nockenring mit dem in 5B dargestellten ovalen Nockenprofil mit dem Adapterring 5 montiert ist, um somit im exzentrischen, nicht angehobenen Zustand platziert zu werden. Im exzentrischen, nicht angehobenen Zustand wird der Mittelpunkt Oc des ovalen Nockenprofils auf der Referenzlinie X platziert, nämlich mit dem Timingwinkel der Öffnung von Null, und vom Mittelpunkt Or des Rotors 9 durch ein vorbestimmtes exzentrisches Ausmaß zur Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 horizontal versetzt. Wenn der Nockenring 7 mit dem in 5B dargestellten ovalen Nockenprofil so montiert wird und der Rotor 9 in Drehrichtung gedreht wird, ändert sich der dynamische Radius r des Flügels 14, wie durch die dicke Kurvenlinie ORC2 in 9A dargestellt. In 9A kennzeichnet die dicke Kurvenlinie ORC2 eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn der Nockenring 7 das in 5B dargestellte ovale Nockenprofil aufweist, und die dünne Kurvenlinie CRC kennzeichnet eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn eine innere Umfangsfläche des Nockenrings 7 das vollständige rund geformte Nockenprofil aufweist, das in 5A dargestellt ist. Im Fall, wo der Nockenring 7 das in 5B dargstellte ovale Nockenprofil aufweist, weist die charakteristische Kurve ORC2 des dynamischen Radius r des Flügels 14 keine Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 auf, wie durch ein seitliches gerades Liniensegment dargestellt, weist aber eine negative Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 auf, wie in 9A dargestellt.
9B stellt die Veränderung im dynamischen Radius r des Flügels 14 zusammen mit der Drehung des Rotors 9 bei dem Zustand dar, dass der Nockenring 7 mit dem in 5B dargestellten ovalen Nockenprofil mit dem Adapterring 5 montiert ist, so dass der Nockenring 7 im exzentrischen angehobenen Zustand platziert ist. Das heißt, im exzentrischen angehobenen Zustand ist der Mittelpunkt Oc des ovalen Nockenprofils vom Mittelpunkt Or des Rotors 9 um das vorbestimmte exzentrische Ausmaß zur Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 horizontal versetzt und von der horizontalen Linie, die durch den Mittelpunkt Or des Rotors 9 hindurchgeht, zur Seite der Ansaugöffnung 17 um ein geringfügiges Anhebungsausmaß vertikal nach oben versetzt, um dadurch den Timingwinkel der Öffnung von einer vorbestimmten Größenordnung vorzusehen. In 9B kennzeichnet die dicke Kurvenlinie ORC2 eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn der Nockenring das in 5B dargestellte ovale Nockenprofil aufweist, und die dünne Kurvenlinie CRC eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn der Nockenring 7 das vollständige rundförmige Nockenprofil aufweist, das in 5B dargestellt ist. Im Fall, wo sich der Nockenring 7 mit dem in 5B dargestellten ovalen Nockenprofil im montierten Zustand mit dem Timingwinkel der Öffnung von der vorbestimmten Größenordnung befindet, wie oben beschrieben, weist die charakteristische Kurve ORC2 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 eine negative Steigung im jeweiligen ersten geschlossenen Bereich θ R1 und zweiten geschlossenen Bereich θ R2 auf, wie in 9B dargestellt.
10 stellt die Veränderung beim dynamischen Radius r des Flügels 14 dar, die bewirkt wird, wenn der Nockenring 7 mit dem in 5B dargestellten ovalen Nockenprofil auf der Drehpunktfläche 12 des Adapterrings 5 zwischen dem maximalen exzentrischen Zustand, mittleren exzentrischen Zustand und minimalen exzentrischen Zustand zusammen mit der Drehung des Rotors 9 geschwungen wird. In 10 kennzeichnen drei dicke Kurvenlinien ORC charakteristische Kurven des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wie jeweils durch L, M und S gekennzeichnet. Die charakteristischen Kurven L, M und S werden dargstellt, wenn der Nockenring 7 mit dem in 5B dargestellten ovalen Nockenprofil jeweils im maximalen exzentrischen Zustand, mittleren exzentrischen Zustand und minimalen exzentrischen Zustand platziert ist. Die dünnen Kurvenlinien CRC, die sich benachbart zusammen mit den dicken Kurvenlinien ORC erstrecken, kennzeichnen die charakteristischen Kurven des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, die dargestellt werden, wenn der Nockenring 7 mit dem vollständigen rundförmigen Nockenprofil jeweils im maximalen exzentrischen Zustand, mittleren exzentrischen Zustand und minimalen exzentrischen Zustand, platziert wird. Eine Größenordnung der negativen Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 der charakteristischen Kurve ORC des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 kann durch Einstellen einer ursprünglichen bzw. anfänglichen Größenordnung der negativen Steigung, die durch das ovale Nockenprofil des Nockenrings 7, wie in 5B dargestellt, festgelegt ist, d. h., durch Einstellen des vertikalen, nach unten gerichteten Versatzausmaßes des Mittelpunkts des zweiten Kreises des ovalen Nockenprofils, gesteuert werden. Eine Zuwachsrate bei der Größenordnung der negativen Steigung im zweiten geschlossenen Bereich R2 kann durch Einstellen eines Neigungswinkels der umgekehrten Neigung auf der Drehpunktfläche 12, d. h., des vertikalen, nach unten gerichteten Versatzausmaßes des Mittelpunktes Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7, gesteuert werden, wie in 5B dargestellt.
Folglich kann die Größenordnung der negativen Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 auf der charakteristischen Kurve ORC des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 durch Einstellen der anfänglichen Größenordnung der negativen Steigung, die durch das ovale Nockenprofil des Nockenrings 7, das in 5B dargestellt ist, festgelegt ist, d. h., des vertikalen, nach unten gerichteten Versatzausmaßes des Mittelpunkts des zweiten Kreises mit dem Radius R2, und durch Einstellen des nach oben gerichteten Versatzausmaßes des Mittelpunkts Oc des in 5B dargestellten ovalen Nockenprofils, wenn der Nockenring 7 mit dem Adapterring 5 montiert ist, d. h., durch Einstellen des Timingwinkels der Öffnung, gesteuert werden. Die Änderung, wie z. B. die Zunahme bei der Größenordnung der negativen Steigung, kann durch Einstellen eines Ausmaßes der Reduzierung beim vertikalen, nach oben gerichteten Versatzausmaß des Mittelpunkts Oc des in 5B dargestellten ovalen Nockenprofils (ein Ausmaß der Reduzierung beim Timingwinkel der Öffnung) gesteuert werden. Mit anderen Worten, das Öffnungstiming (oder die Timinglinie der Öffnung), die als Position des Ausgangsendes 17h der Ansaugöffnung 17 oder Eingangsendes 19a der Abgabeöffnung 19 bezüglich der Drehposition des Flügels 14 definiert ist, wird so gesteuert, um sich zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 zu ändern. Das heißt, der Timingwinkel der Öffnung bezüglich der Linie Oc-Or wird so gesteuert, um sich zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 zu ändern.
Ein Betrieb der Verstellflügelpumpe der ersten Ausführungsform wird nachstehend erläutert. Wenn die Verstellflügelpumpe mit einer geringen Drehzahl gedreht wird, wird ein niedriger Flüssigkeitsdruck auf der Ansaugseite vom Steuerventil 20 in die erste Flüssigkeitsdruckkammer 10 und zweite Flüssigkeitsdruckkammer 11 eingeleitet. In diesem Zustand wird der Nockenring 7 durch die Druckkraft des Kolbens 34 dazu gebracht, um den Schwingdrehpunkt auf der Drehpunktfläche 12 zur ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 zu schwingen, wie in 1 und 6 dargestellt. Das exzentrische Ausmaß des Nockenrings 7 bezüglich des Rotors 9 wird zum Maximum, so dass eine Menge der Arbeitsflüssigkeit, die von der Verstellflügelpumpe (lediglich als Abgabemenge der Pumpe bezeichnet) abgegeben wird, erhöht wird.
Wenn die Pumpendrehzahl einen vorbestimmten Wert oder mehr in einem hohen Drehzahlbereich erreicht, wird ferner die Abgabemenge der Pumpe erhöht, um dadurch eine Erhöhung der Differenz zwischen einem Flüssigkeitsdruck auf der stromaufwärts liegenden Seite der Messblende und einem Flüssigkeitsdruck auf der stromabwärts liegenden Seite der Messblende zu bewirken. Das Kolbenventil 22 wird dazu gebracht, sich in die rechte Richtung in 4 gegen die Federkraft der Schraubenfeder 24 zu bewegen, so dass der hohe Flüssigkeitsdruck in der Hochdruckkammer 25 des Steuerventils 20 in die erste Flüssigkeitsdruckkammer 10 eingeleitet wird. Der Nockenring 7 wird durch den hohen Flüssigkeitsdruck dazu gebracht, sich schwingend zur zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 11 gegen die Druckkraft des Kolbens 34 zu bewegen, wie in 4 dargestellt, so dass das exzentrische Ausmaß des Nockenrings 7 bezüglich des Rotors 9 verkleinert wird. Folglich wird die Abgabemenge der Pumpe auf eine minimal erforderliche Menge reduziert und es kann eine optimale Abgabeeigenschaft der Pumpe erhalten werden.
Wie oben beschrieben, wird der Nockenring 7 mit dem in 5A dargestellten ovalen Nockenprofil mit dem Adapterring 5, der die Drehpunktfläche 12 mit der umgekehrten Reibung aufweist, in der Weise montiert, dass der Nockenring 7 in der vertikalen nach oben gerichteten Versatzposition, die in 6 und 7A dargestellt ist, platziert, in der der relativ große Timingwinkel der Öffnung gebildet wird, während er im maximalen exzentrischen Zustand, der in 1 dargestellt ist, beibehalten wird. Der Nockenring 7 wird auf der Drehpunktfläche 12 geschwungen und vom maximalen exzentrischen Zustand zum mittleren exzentrischen Zustand und minimalen exzentrischen Zustand, wie in 4 und 7B dargestellt, durch den Flüssigkeitsdruck in der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 verschoben.
Zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 ändert sich der dynamische Radius r des Flügels 14, wie durch die charakteristischen Kurven L, M und S in 11 dargestellt. Die Größenordnung der negativen Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 der charakteristischen Kurve L des dynamischen Radius r des Flügels 14 im maximalen exzentrischen Zustand des Nockenrings 7 wird proportional zur Größenordnung des Timingwinkels der Öffnung, der in 7A dargestellt ist, groß, welcher sich zusammen mit der Änderung beim nach oben gerichteten Versatzausmaßes, d. h. dem nach oben gerichteten Versatzausmaß des Mittelpunkts Oc des ovalen Nockenprofils, ändert. Da der Nockenring 7 vom maximalen exzentrischen Zustand zum minimalen exzentrischen Zustand zusammen mit der Drehpunktfläche 12 verschoben wird, werden das exzentrische Ausmaß und das nach oben gerichtete Versatzausmaß des Nockenrings 7 reduziert und der Timingwinkel der Öffnung verkleinert, wie in 7B dargestellt. Infolge der Verschiebung des Nockenrings 7 zum minimalen exzentrischen Zustand, wird der dynamische Radius r des Flügels 14 im ersten geschlossenen Bereich θ R1 allmählich verkleinert und die Größenordnung der negativen Steigungen im ersten geschlossenen Bereich θ R1, wie durch die charakteristischen Kurven M und S dargestellt, ebenfalls reduziert.
Im ersten geschlossenen Bereich θ R1, wie aus 1 und 6 ersichtlich, wird die Pumpenkammer 16 zwischen den benachbarten beiden Flügeln 14 in Drehrichtung des Rotors sowohl von einem Ansaugflüssigkeitsdruck auf der Ansaugseite als auch einem Abgabeflüssigkeitsdruck auf der Abgabeseite getrennt, so dass der Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 bei einem mittleren Flüssigkeitsdruck zwischen dem Ansaugflüssigkeitsdruck und dem Abgabeflüssigkeitsdruck festgelegt wird. Der Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 ändert sich, wenn sich die Flügel 14 wechselnd bewegen und durch den ersten geschlossenen Bereich θ R1 zusammen mit der Drehung des Motors 9 hindurchgehen. Bevor das Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 durch den hinteren Flügel 14 in Drehrichtung der Flügel 14 geschlossen wird und der vordere Flügel 14 in Drehrichtung der Flügel 14 durch das Eingangsende 19a oder die Aussparung der Abgabeöffnung 19 hindurchgeht oder diese öffnet, wird der Flüssigkeitsdruck der Pumpenkammer 16 beim Ansaugflüssigkeitsdruck zusammen mit der Drehung der Flügel 14 beibehalten. Der Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 wird beim mittleren Flüssigkeitsdruck von dem Moment, bei dem das Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 durch den hinteren Flügel 14 geschlossen wird, bis zu dem Moment, bei dem der vordere Flügel 14 durch das Eingangsende 19a oder die Aussparung der Abgabeöffnung 19 hindurchgeht oder diese öffnet, zusammen mit der Drehung der Flügel 14 beibehalten. Der Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 wird beim Abgabeflüssigkeitsdruck, nachdem der vordere Flügel 14 durch das Eingangsende 19a oder die Aussparung der Abgabeöffnung 19 hindurchgeht und diese öffnet und bevor der hintere Flügel 14 durch das Eingangsende 19a oder die Aussparung der Abgabeöffnung 19 hindurchgeht und diese öffnet, zusammen mit der Drehung der Flügel 14 beibehalten. Wenn die Flügel 14 durch den ersten geschlossenen Bereich θ R1 einhergehend mit der Drehung des Rotors 9 hindurchgehen, wirken der Ansaugflüssigkeitsdruck, dazwischen liegende Flüssigkeitsdruck und Abgabeflüssigkeitsdruck sequentiell auf eine Vorderseite von jedem der beiden benachbarten Flügel 14, 14 und auf deren hintere Seite in Drehrichtung der Flügel 14. Infolge eines Differenzdrucks zwischen der vorderen Seite des Flügels 14 und hinteren Seite des Flügels 14, wird der Flügel 14 dazu gebracht, sich rückwärts in Drehrichtung des Rotors 9 bezüglich des Schlitzes 13 des Rotors 9 zu neigen und sich an bzw. gegen eine Wand zu drücken, die den Schlitz 13 definiert. Diese bewirkt den Gleitwiderstand zwischen dem Flügel 14 im geneigten Zustand und Rotor 9. Wenn in diesem Zustand eine positive Steigung der charakteristischen Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 im ersten geschlossenen Bereich θ R1 bestimmt wird, in dem der dynamische Radius r des Flügels 14 allmählich erhöht wird, wird die hervorstehende Bewegung des Flügels 14 bezüglich des Schlitzes 13 infolge des Gleitwiderstands zwischen dem Flügel 14 im geneigten Zustand und Rotor 9 gestört bzw. unterbrochen und dadurch wird die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche des Nockenrings 7 bewirkt. Dies führt zur Erhöhung der Pulsation im Flüssigkeitsdruck, wodurch die Zunahme bei den Vibrationen und Geräuschen in der Pumpe hervorgerufen wird.
Dagegen weisen in dieser Ausführungsform die charakteristischen Kurven L, M und S des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 die negative Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 auf, wie oben erläutert. Infolge der negativen Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1, wird der Flügel 14 immer in den Schlitz 13 durch den Nockenring 7 im ersten geschlossenen Bereich θr R1 gedrückt, um dadurch die Trennung zwischen der Vorderkante des Flügels 14 und inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 zu unterdrücken. Infolge der negativen Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 wird das Volumen der Pumpenkammer 16 zwischen den beiden benachbarten Flügeln 14, 14 im ersten geschlossenen bereich θ R1 zusammen mit der Drehung des Rotors 9 reduziert und dadurch der dazwischen liegende Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 vorab komprimiert und druckbeaufschlagt. Eine Größenordnung des Drucks, der beim mittleren Flüssigkeitsdruck aufgebracht wird, wird proportional zur Größenordnung der negativen Steigung größer.
Im Fall, wo die Verstellflügelpumpe dieser Ausführungsform für eine Hilfskraftlenkungsvorrichtung verwendet wird, wenn der Pumpenabgabedruck nach Betätigung eines Lenkrades bei einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit und bei einer geringen Drehzahl der Pumpe (im maximalen exzentrischen zustand des Nockenrings 7) hoch ist, wird die Größenordnung der negativen Steigung der charakteristischen Kurve L des dynamischen Radius r des Flügels 14 im ersten geschlossenen Bereich θ R1 größer, um dadurch die hohe vorläufige Kompression des dazwischen liegenden Flüssigkeitsdrucks in der Pumpenkammer 16 im ersten geschlossenen Bereich θ R1 zu bewirken. Folglich wird der dazwischen liegende Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 im ersten geschlossenen Bereich θ R1 gleichmäßig erhöht und in den Abgabedruck verändert, und dadurch ist es möglich, einen Stoß bzw. Schlag, der infolge einer schnellen Zunahme beim dazwischen liegenden Flüssigkeitsdruck bewirkt wird, und die Vibration in der Pumpe infolge des Schlages zu unterdrücken. Ferner wird mit der Festlegung der negativen Steigung der charakteristischen Kurve L des dynamischen Radius r des Flügels 14 im ersten geschlossenen Bereich θ R1 der Flügel 14 durch den Nockenring 7 dazu gebracht, sich in den Schlitz 13 des Rotors 9 zurückzuziehen, so dass die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings im ersten geschlossenen Bereich θ R1 unterdrückt und die Pulsation im Flüssigkeitsdruck, die durch die Trennung bewirkt wird, verhindert werden kann. Die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 wird infolge des Gleitwiderstands bewirkt, der zwischen dem Flügel 14 und Rotor 9 erzeugt wird, wenn der Differenzdruck zwischen der vorderen Seite des Flügels 14 und hinteren Seite des Flügels 14 in Drehrichtung des Flügels 14 auf die vordere Fläche des Flügels 14 und hintere Fläche des Flügels 14 wirkt.
Wenn der Pumpenabgabedruck bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs bei einer mittleren Drehzahl und hohen Drehzahl der Pumpe (im mittleren exzentrischen Zustand und minimalen exzentrischen Zustand des Nockenrings 7) gering ist, wird die Größenordnung der negativen Steigung der charakteristischen Kurven M, S des dynamischen Radius r des Flügels 14 im ersten geschlossenen Bereich θ R1, wie in 11 dargestellt, zusammen mit der Reduzierung des exzentrischen Ausmaßes des Nockenrings 7 verkleinert. Die Abnahme bei der Größenordnung der negativen Steigung bewirkt die Reduzierung bei der vorläufigen Kompression des dazwischen liegenden Flüssigkeitsdrucks in der Pumpenkammer 16 im ersten geschlossenen Bereich θ R1. Der dazwischen liegende Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 wird gleichmäßig erhöht, so dass die gleichmäßige Transition vom dazwischen liegenden Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 zum kleinen Abgabedruck ausgeführt wird. Dadurch ist es möglich, einen Schlag, der infolge einer rapiden Zunahme beim dazwischen liegenden Flüssigkeitsdruck hervorgerufen wird, und die Vibration in der Pumpe infolge des Schlages zu unterdrücken. Infolge der negativen Steigerung der charakteristischen Kurven M, S des dynamischen Radius r des Flügels 14 im ersten geschlossenen Bereich θ R1, wird ferner der Flügel 14 durch den Nockenring 7 dazu gebracht, sich in den Schlitz 13 des Rotors 9 zurückzuziehen. Folglich kann die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 im ersten geschlossenen Bereich θ R1 und die Pulsation im Flüssigkeitsdruck, die durch die Trennung hervorgerufen wird, unterdrückt werden.
Ferner weist der Nockenring 7 das in 5A oder 5B dargestellte vorbestimmte Nockenprofil auf und ist mit dem Adapterring 5 montiert, so dass der Nockenring 7 in der exzentrischen angehobenen Position auf der Drehpunktfläche 12 platziert ist, in der der Nockenring 7 das vorbestimmte exzentrische Ausmaß und das vorbestimmte Anhebungsausmaß aufweist, wie oben erläutert. Der Timingwinkel der Öffnung (das Öffnungstiming) kann zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 geändert werden. Folglich ist es in der Hilfskraftlenkungsvorrichtung, die die Verstellflügelpumpe dieser Ausführungsform verwendet, möglich, Pulsation, Vibration und Geräusche über den gesamten Betriebsbereich der Pumpe zu reduzieren.
[Zweiter geschlossener Bereich]
Im Fall, wo der Nockenring 7 mit dem in 5A dargestellten ovalen Nockenprofil in der exzentrischen angehobenen Position platziert ist, wie in 6 und 7B dargestellt, weist die charakteristische Kurve ORC 1 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Motors 9 die positive Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 auf, wie in 8B dargestellt. Wenn der Nockenring 7 mit dem Adapterring 5 montiert ist und auf der Drehpunktfläche 12 mit der umgekehrten Neigung geschwungen wird, um den exzentrischen Zustand vom Maximum zum Minimum zu ändern, wird die Größenordnung der positiven Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2, wie in 11 dargestellt, zusammen mit der Reduzierung des Anhebungsausmaßes des Nockenrings, nämlich die Reduzierung des Timingwinkels der Öffnung, allmählich verkleinert.
Wenn die Pumpenkammer 16 im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 zwischen den benachbarten beiden Flügeln 14 in Drehrichtung des Rotors 9 angeordnet ist, wird sie sowohl vom Ansaugflüssigkeitsdruck auf der Ansaugseite als auch vom Abgabeflüssigkeitsdruck auf der Abgabeseite getrennt. Der Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 wird bei einem dazwischen liegenden Flüssigkeitsdruck zwischen dem Ansaugflüssigkeitsdruck und dem Abgabeflüssigkeitsdruck von dem Moment, bei dem das Ausgangsende 19b der Abgabeöffnung 19 durch den hinteren Flügel 14 in Drehrichtung der Flügel 14 geschlossen wird, bis zu dem Moment, bei dem der vordere Flügel 14 in Drehrichtung der Flügel 14 durch das Eingangsende 17b oder die Aussparung der Ansaugöffnung 19 hindurchgeht oder diese öffnet, beibehalten. Der Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 ändert sich sequentiell vom Abgabeflüssigkeitsdruck zum Ansaugflüssigkeitsdruck über den dazwischen liegenden Flüssigkeitsdruck, wenn sich die Flügel 14 abwechselnd bewegen und durch den zweiten geschlossenen Bereich θ R2 hindurchgehen, zusammen mit der Drehung des Rotors 9. Ähnlich zum ersten geschlossenen Bereich θ R1, wie oben erläutert, wird im zweiten geschlossenen Bereich θR2 der Flügel 14 dazu gebracht, sich nach vorn in Drehrichtung der Flügel 14 bezüglich des Schlitzes 13 des Rotors 9 infolge des Differenzdrucks zwischen der vorderen Seite des Flügels 14 und hinteren Seite des Flügels 14 zu neigen. Hier tritt der Gleitwiderstand zwischen dem Flügel 14 im geneigten Zustand und Rotor 9 auf, wodurch die hervorstehende Bewegung des Flügels 14 bezüglich des Schlitzes 13 unterbrochen wird, um die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche des Nockenrings 7 zu bewirken. Daher ist es wünschenswert, dass die charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors Null ist oder eine negative Steigung aufweist, um die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche des Nockenrings 7 zu unterdrücken.
Ferner ändert sich der Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 im zweiten geschlossenen Bereich θR2 vom Abgabeflüssigkeitsdruck zum Ansaugflüssigkeitsdruck über den dazwischen liegenden Flüssigkeitsdruck. Um die gleichmäßige Transition vom Abgabeflüssigkeitsdruck zum dazwischen liegenden Flüssigkeitsdruck und vom dazwischen liegenden Flüssigkeitsdruck zum Ansaugflüssigkeitsdruck auszuführen, ist es wünschenswert, dass die vorläufige Expansion des Flüssigkeitsdrucks in der Pumpenkammer 16 im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 (hohe Größenordnung der positiven Steigung der charakteristischen Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 im zweiten geschlossenen Bereich θR2) in einem Fall groß ist, bei dem der Abgabeflüssigkeitsdruck hoch ist, während die vorläufige Expansion des Flüssigkeitsdrucks in der Pumpenkammer 16 im zweiten geschlossenen Bereich θR2 (kleine Größenordnung der positiven Steigung der charakteristischen Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 im zweiten geschlossenen Bereich θ R2) in einem Fall klein ist, bei dem der Abgabeflüssigkeitsdruck niedrig ist.
In der Hilfskraftlenkungsvorrichtung, die die Verstellflügelpumpe dieser Ausführungsform verwendet, ist es möglich, den gleichmäßigen Abfall beim Flüssigkeitsdruck auszuführen und hydraulischen Schlag, Vibration und Geräusche über den gesamten Betriebsbereich der Pumpe zu unterdrücken. Wenn der Pumpenabgabedruck nach Betätigung des Lenkrades bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit und geringer Pumpendrehzahl (im maximalen exzentrischen Zustand des Nockenrings 7) hoch ist, wird eine geringfügige hohe Größenordnung der positiven Steigung der charakteristischen Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 bestimmt, um den dazwischen liegenden Flüssigkeitsdruck zu erzeugen, der den gleichmäßigen Abfall beim Flüssigkeitsdruck ermöglicht und die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche des Nockenrings 7 unterdrückt. Folglich kann die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche des Nockenrings 7 verhindert werden, während das hervorstehende Ausmaß des Flügels 14 bezüglich des Schlitzes 13 minimiert wird.
[Negative Steigung im zweiten geschlossenen Bereich]
Wenn der Pumpenabgabedruck bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs bei mittlerer Drehzahl und hoher Drehzahl der Pumpe (im mittleren exzentrischen Zustand und minimalen exzentrischen Zustand des Nockenrings 7) gering ist, ist es wünschenswert, dass die charakteristischen Kurven M, S des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 jeweils keine Steigung und die negative Steigung, wie sie in 10 dargestellt ist, aufweisen. Zu diesem Zweck wird das Nockenprofil des Nockenrings 7 in der in 5B dargestellten ovalen Form ausgebildet, die die anfängliche Größenordnung der negativen Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 festlegt. Wenn der Nockenring 7 mit dem in 5B dargestellten ovalen Nockenprofil mit dem Adapterring 5 montiert und im exzentrischen nicht angehobenen Zustand platziert ist, in dem der Mittelpunkt Oc des ovalen Nockenprofils vom Mittelpunkt Or des Rotors 9 zur Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 durch ein vorbestimmtes kleines exzentrisches Ausmaß horizontal versetzt ist, ohne bezüglich der horizontalen Linie, die durch den Mittelpunkt Or des Rotors 9 hindurchgeht, nach oben versetzt zu sein, ändert sich der dynamische Radius r des Flügels 14 bei Drehung des Rotors 9 in die Drehrichtung beim umgekehrten Neigungswinkel von Null, wie durch die dicke Kurvenlinie ORC2 in 9A dargestellt. Wie in 9A dargestellt, weist die charakteristische Kurve ORC2 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 keine Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 auf, wie durch das seitliche gerade Liniensegment dargestellt, weist aber die negative Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 infolge der anfänglichen Größenordnung der negativen Steigung, die durch das in 5B dargestellte Nockenprofil festgeelgt ist, auf.
Wenn dagegen der Nockenring 7 mit dem in 5B dargestellten ovalen Nockenprofil mit dem Adapterring 5 montiert wird, um somit im oben erläuterten exzentrischen angehobenen Zustand auf der Drehpunktfläche 12 platziert zu werden, und der Rotor 9 in die Drehrichtung gedreht wird, ändert sich der dynamische Radius r des Flügels 14, wie durch die dicke Kurvenlinie ORC3 in 9B dargestellt. Wie in 9B dargestellt, weist die charakteristische Kurve ORC2 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 die negative Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 und die negative Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2, die eine verringerte Größenordnung aufweist, auf.
Wenn der Nockenring 7 mit dem in 5B dargestellten ovalen Nockenprofil auf der Drehpunktfläche 12 des Adapterrings 5 vom maximalen exzentrischen Zustand zum minimalen exzentrischen Zustand über den mittleren exzentrischen Zustand geschwungen wird, ändert sich der dynamische Radius r des Flügels 14 zusammen mit der Drehung des Rotors 9, wie durch die charakteristischen Kurven L, M und S in 10 dargestellt. Die charakteristischen Kurven L, M und S bezeichnen jeweils die Veränderung im dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 im maximalen exzentrischen Zustand, mittleren exzentrischen Zustand und minimalen exzentrischen Zustand des Nockenrings 7.
Die charakteristischen Kurven L, M und S im ersten geschlossenen Bereich θR1, wie in 10 dargestellt, sind den charakteristischen Kurven L, M und S im ersten geschlossenen Bereich θ R1 ähnlich, wie in 11 dargestellt. Während die charakteristischen Kurven L, M und S im zweiten geschlossenen Bereich θ R2, wie in 10 dargestellt, jeweils eine geringe Größenordnung der positiven Steigung, keine Steigung und eine geringe Größeordnung der negativen Steigung aufweisen, die durch Subtraktion der anfänglichen Größenordnung der negativen Steigung, die für den zweiten geschlossenen Bereich θr R2 festgelegt ist, wie in 9A dargestellt, von den positiven Steigungen der charakteristischen Kurven L, M und S im zweiten geschlossenen Bereich θ R2, wie in 11 dargestellt, bestimmt werden. Diese Steigungen der charakteristischen Kurven L, M und S im zweiten geschlossenen Bereich θ R2, wie in 10 dargestellt, werden auf der Basis der zweiten Kurve des ovalen Nockenprofils, dargestellt in 5B, die sich über den zweiten geschlossenen Bereich θ R2 erstreckt, bestimmt und mit einem Anhebungsausmaß des Nockenrings 7 verknüpft, das durch Subtraktion des nach unten gerichteten Versatzausmaßes des Mittelpunkts der zweiten Kurve vom Anhebungsausmaß des Nockenrings 7 in den jeweiligen exzentrischen Zuständen bestimmt wird. Das heißt, weil der Mittelpunkt der zweiten Kurve vom Mittelpunkt Ocr des Rotors 9 vertikal nach unten versetzt ist, wird die Reduzierung des Anhebungsausmaßes des Nockenrings 7 mit dem in 5B dargestellten Nockenprofil im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 bewirkt, verglichen mit dem Anhebungsausmaß des Nockenrings 7 mit dem in 5A dargestellten ovalen Nockenprofils. Folglich ist es in der Hilfskraftlenkungsvorrichtung, die die Verstellflügelpumpe dieser Ausführungsform verwendet, möglich, den gleichmäßigen Abfall beim Flüssigkeitsdruck auszuführen, und die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 über den gesamten Betriebsbereich der Pumpe zu unterdrücken.
Wie oben beschrieben, wird in der Verstellflügelpumpe dieser Ausführungsform das Nockenprofil des Nockenrings 7, das durch die innere Umfangsfläche 7a definiert ist, in der vorher bestimmten ovalen Form ausgebildet, die im Wesentlichen zum Rotor 9 im ersten geschlossenen Bereich θ R1 konzentrisch ist, und die negative Steigung der charakteristischen Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich der Drehrichtung des Rotors 9 im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 bestimmt. Der Nockenring 7 wird mit dem Adapterring 5, der die Drehpunktfläche 12 mit der umgekehrten Neigung aufweist, montiert, so dass der Nockenring 7 in der oben erläuterten exzentrischen angehobenen Position platziert wird. Folglich kann in der Hilfskraftlenkungsvorrichtung, die die Verstellflügelpumpe dieser Ausführungsform verwendet, das Auftreten von Pulsation, Vibration und Geräuschen über den gesamten Betriebsbereich der Pumpe durch Andern des Timingwinkels der Öffnung (Öffnungstiming) zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 unterdrückt werden.
Ferner umfasst in der Verstellflügelpumpe dieser Ausführungsform das Nockenprofil des Nockenrings 7, das durch die innere Umfangsfläche 7a definiert ist, Kurven, die in ihrer Krümmung voneinander verschieden sind, d. h., die erste Kurve, die sich über den ersten geschlossenen Bereich θ R1 erstreckt, die zweite Kurve, die sich über den zweiten geschlossenen Bereich θ R2 erstreckt, und die Transitionskurve K3, die ständig mit der ersten und zweiten Kurve verbunden ist. Mit dieser Anordnung des Nockenprofils, kann der Flügel 14 gleichmäßig bewegt werden, um somit vom Schlitz 13 hervorzustehen und sich in diesen zurückzuziehen.
Insbesondere ändert sich die Krümmung des Nockenprofils des Nockenrings 7, d. h., die Krümmung der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7, zwischen der ersten und zweiten Kurve. Wenn die Änderung bei der Krümmung des Nockenprofils während eines Betriebs der Pumpe bei hoher Drehzahl groß ist, wird die Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 infolge des Gleitwiderstands zwischen dem Flügel 14 und Rotor 9 getrennt, um dadurch die Minderung bzw. Verschlechterung in der Pumpenleistung zu bewirken, oder auf die innere Umfangsfläche 7a schlagen, um dadurch Geräusche zu erzeugen. Durch ständige Verbindung der ersten und zweiten Kurve durch die Transitionskurve K3 kann daher die Änderung bei der Krümmung des Nockenprofils reduziert werden, um dadurch eine gleichmäßige Gleitbewegung des Flügels 14 bezüglich des Schlitzes 13 zu gewährleisten und die obigen Probleme zu eliminieren.
Weil ferner der Nockenring 7 schwingbar auf der Drehpunktfläche 12 des Adapterrings 5 angeordnet ist, kann die Abdichtung der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 zwischen dem Nockenring 7 und Adapterring 5 und eine gleichmäßige Schwingbewegung des Nockenrings 7 gewährleistet werden.
Ferner kann ein Abstand zwischen dem Mittelpunkt Or des Motors 9 und Mittelpunkt Oc des Nockenrings 7 durch Einstellen einer Höhe der Drehpunktfläche 12 durch Steuern/Regeln einer Dicke des Adapterrings 5 gesteuert werden. Dies ermöglicht die vereinfachte Steuerung des Anhebungsausmaßes des Nockenrings 7, und ermöglicht dadurch, dass das Auftreten der Trennung der Vorderkante des Flügels 14 und inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 wirksam unterdrückt wird. Zusätzlich kann ein vorhandener Pumpenkörper ohne dessen Modifikation beim Design verwendet werden, wodurch er zur Vereinfachung einer Produktion der Verstellflügelpumpe und zur Reduzierung der Produktionskosten dient.
Weil die Drehpunktfläche 12 des Adapterrings 5 die umgekehrte Neigung aufweist, kann ferner in dieser Ausführungsform der Timingwinkel der Öffnung verändert werden, um die Pumpenpulsation sowohl beim Pumpenbetriebszustand bei hohem Abgabeflüssigkeitsdruck und niedriger Drehzahl als auch beim Pumpenbetriebszustand bei niedrigem Abgabeflüssigkeitsdruck und hoher Drehzahl zu reduzieren.
Mit der Festlegung der umgekehrten Neigung auf der Drehpunktfläche 12 des Adapterrings 5 kann ferner in dieser Ausführungsform der Nockenring 7 versetzt auf der Seite der Ansaugöffnung 17 angeordnet werden, um somit im vertikal nach oben gerichteten Versatzzustand angeordnet zu werden. Dies ermöglicht die Änderung der Größenordnung des Timingwinkels der Öffnung sowohl im ersten geschlossenen Bereich θ R1 als auch im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7, so dass eine vorläufige Kompression des Flüssigkeitsdrucks in der Pumpenkammer 16, bis der Flügel 14 das Eingangsende 19a der Abgabeöffnung 19 erreicht, und eine vorläufige Expansion des Flüssigkeitsdrucks in der Pumpenkammer 16 ausgeführt werden kann, bis der Flügel 14 das Eingangsende 17b der Ansaugöffnung 17 erreicht. Folglich kann die Eigenschaft der Pumpe bei Geräuschen und Vibrationen verbessert werden.
Weil ferner der Nockenring 7 zur Seite der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 durch den Nockenring-Vorspannmechanismus 31 vorgespannt wird, ist es möglich, eine unerwartete Reduzierung beim exzentrischen Ausmaß des Nockenrings 7, nämlich eine unerwartete Schwingbewegung des Nockenrings 7 zur Seite der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 11, zu unterdrücken.
Insbesondere ist die Verstellflügelpumpe dieser Ausführungsform ein Typ mit niedrigem Flüssigkeitsdruck, in dem der niedrige Flüssigkeitsdruck auf der Ansaugseite immer in die zweite Flüssigkeitsdruckkammer 11, wie oben erläutert, eingeleitet wird. Dadurch ist es schwierig, eine ausreichend große Vorspannkraft zu erhalten, die den Nockenring 7 in eine Richtung vorspannt, in der das exzentrische Ausmaß des Nockenrings 7 erhöht wird. Weil zusätzlich die Drehpunktfläche 12 die umgekehrte Neigung aufweist, die zur Seite der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 11 abfällt, ist es wahrscheinlich, dass das Anlehnen zur Seite der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 11 des Nockenrings erleichtert wird.
Daher wird in dieser Ausführungsform der Kolben 34 des Nockenring-Vorspannmechanismus 31 vorgesehen, um den Nockenring 7 vorzuspannen, um somit hervorzustehen und den Nockenring 7 durch die Federkraft der Schraubenfeder 35 und den hohen Flüssigkeitsdruck, der durch die Abgabeöffnung 19 abgegeben wird, vorzuspannen. Somit wird der Nockenring 7 durch die ausreichende hohe Vorspannkraft vorgespannt, um dadurch das Anlehnen zur Seite der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 11 zu verhindern. Folglich kann eine unerwartete Reduzierung beim exzentrischen Ausmaß des Nockenrings 7 unterdrückt werden.
[Zweite Ausführungsform]
Bezüglich 12 bis 14 wird eine zweite Ausführungsform der Verstellflügelpumpe erläutert, die sich von der ersten Ausführungsform durch das Nockenprofil des Nockenrings 7 unterscheidet. Wie in 12 dargestellt, wird das Nockenprofil des Nockenrings 7, der durch die innere Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 definiert ist, in einem ovalen Nockenprofil ausgebildet. Das in 12 dargestellte ovale Nockenprofil bestimmt negative Steigungen der charakteristischen Kurve ORC1 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 jeweils im ersten geschlossenen Bereich θ R1 und zweiten geschlossenen Bereichs θ R2, wie später erläutert wird. In 12 kennzeichnet eine dicke Linie das ovale Nockenprofil des Nockenrings 7, das einen Mittelpunkt Oc aufweist, und eine dünne Linie kennzeichnet eine vollständige Runde als Referenzkreis, der am Mittelpunkt Oc zentriert ist und den Radius Rc aufweist. Das ovale Nockenprofil weist eine erste Kurve, die sich über den ersten geschlossenen Bereich θ R1 erstreckt, eine zweite Kurve, die sich über den zweiten geschlossenen Bereich θ R2 erstreckt, und die Transitionskurve K3 auf, die sich über die nicht geschlossenen Bereiche zwischen dem ersten geschlossenen Bereich θ R1 und zweiten geschlossenen Bereich θ R2 erstreckt und die erste Kurve und zweite Kurve miteinander verbindet. Der Punkt Ocr kennzeichnet eine Position des Mittelpunkts des Rotors 9, von dem der Mittelpunkt Oc des ovalen Nockenprofils des Nockenrings 7 horizontal durch ein vorbestimmtes exzentrisches Ausmaß zur Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 versetzt ist. Die erste Kurve umfasst einen Teil eines ersten Kreises, der an einem Punkt zentriert ist, der vom Mittelpunkt Ocr des Rotors 9 vertikal nach oben versetzt ist, nämlich vom Mittelpunkt Ocr des Rotors 9 zur Seite der Ansaugöffnung 17 durch ein vorbestimmtes Ausmaß versetzt ist, und den Radius R1 aufweist. Die zweite Kurve umfasst einen Teil eines zweiten Kreises, der an einem Punkt zentriert ist, der vom Mittelpunkt Ocr des Rotors 9 vertikal nach unten versetzt ist, nämlich vom Mittelpunkt Ocr des Rotors 9 zur Seite der Abgabeöffnung 19 durch ein vorbestimmtes Ausmaß versetzt ist und den Radius R2 aufweist.
Die erste Kurve und zweite Kurve des in 12 dargestellten ovalen Nockenprofils sind gleichmäßig durch die Transitionskurve K3 miteinander verbunden. Die Transitionskurve K3 ist mit dem ersten Kreis und zweiten Kreis ohne Änderung bei der Krümmung in der Umgebung der transienten Bereiche verbunden, die zwischen dem ersten geschlossenen Bereich θ R1 und dem nicht geschlossenen Bereich, der zum ersten geschlossenen Bereich θr R1 benachbart ist, und zwischen dem zweiten geschlossenen Bereich θ R2 und dem nicht geschlossenen Bereich, der zum zweiten geschlossenen Bereich θ R2 benachbart ist, angeordnet sind. Die Transitionskurve K3 weist im Wesentlichen denselben Krümmungsradius wie der Radius Rc des Referenzkreises der vollständigen Runde in der Umgebung der Spitzen- und Bodenpositionen im ovalen Nockenprofil in vertikaler Richtung auf, die sich vom Mittelpunkt Oc des Nockenrings 7 aus erstreckt, wie in 12 dargestellt. Das in 12 dargestellte ovale Nockenprofil wird so erstellt, dass der Krümmungsradius im ersten geschlossenen Bereich θ R1 und zweiten geschlossenen Bereich θ R2 allmählich in Drehrichtung des Rotors 9 verkleinert wird. Der Nockenring 7 mit dem in 12 dargestellten ovalen Nockenprofil wird mit dem Adapterring 5 montiert, der die Drehpunktfläche mit der umgekehrten Neigung aufweist, wie in der ersten Ausführungsform erläutert. Das in 12 dargestellte ovale Nockenprofil ist so bestimmt, dass eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 negative Steigungen im jeweiligen ersten geschlossenen Bereich θ R1 und zweiten geschlossenen Bereich θ R2 aufweist. Andere strukturelle Merkmale der Verstellflügelpumpe der zweiten Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen in der ersten Ausführungsform.
Die Funktionen der Verstellflügelpumpe der zweiten Ausführungsform werden erläutert.
13A stellt die Änderung beim dynamischen Radius r des Flügels 14 beim Zustand dar, dass der Nockenring 7 mit dem in 12 dargestellten ovalen Nockenprofil im exzentrischen nicht angehobenen Zustand ohne Anhebungsausmaß (d. h. kein nach oben gerichtetes Versatzausmaß) bei keinem bzw. beim nicht umgekehrten Neigungswinkel platziert ist und mit einem vorbestimmten kleinen exzentrischen Ausmaß zur Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 und Rotor 9 gedreht wird. In 13A kennzeichnet die dicke Kurvenlinie ORC 3 eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn der Nockenring 7 das in 12 dargestellte ovale Nockenprofil aufweist, und die dünne Kurvenlinie CRC kennzeichnet eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn der Nockenring 7 das vollständig runde Nockenprofil, das in 12 dargestellt ist, aufweist. Wie in 13A dargestellt, weist die charakteristische Kurve ORC 3 des dynamischen Radius r des Flügels 14 jeweils negative Steigungen im ersten geschlossenen Bereich θ R1 und zweiten geschlossenen Bereich θ R2 auf. Die negative Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 wird durch den ersten Kreis des ovalen Nockenprofils mit dem nach oben versetzten Mittelpunkt, wie in 12 dargestellt, bestimmt. Die negative Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 wird durch den zweiten Kreis des ovalen Nockenprofils mit dem nach unten gerichteten versetzten Mittelpunkt, wie in 12 dargestellt, bestimmt.
13B stellt die Veränderung beim dynamischen Radius r des Flügels 14 zusammen mit der Drehung des Rotors 9 in dem Zustand dar, dass der Nockenring 7 mit dem in 12 dargestellten ovalen Nockenprofil im exzentrischen angehobenen Zustand mit einem vorbestimmten Anhebungsausmaß (d. h. ein vorbestimmtes, nach oben gerichtetes Ersatzausmaß) und dem vorbestimmten exzentrischen Ausmaß (d. h. dem vorbestimmten horizontalen Versatzausmaß) zur Seite des ersten geschlossenen Bereichs θ R1 platziert ist. In 13B kennzeichnet die dicke Kurvenlinie ORC3 eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn der Nockenring 7 das in 12 dargestellte ovale Nockenprofil aufweist, und die dünne Kurvenlinie CRC kennzeichnet eine charakteristische Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wenn der Nockenring 7 das vollständig runde Nockenprofil, das in 12 dargestellt ist, aufweist. Wie in 13B dargestellt, weist die charakteristische Kurve ORC 3 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 eine erhöhte Größenordnung der negativen Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 auf, die durch Addition eines Zuwachses bzw. Inkrements der negativen Steigung infolge des vorbestimmten, nach oben gerichteten Versatzausmaßes des Nockenrings 7 zur negativen Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 bestimmt wird, wie in 13A dargestellt. Dagegen weist die charakteristische Kurve ORC 3 des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 eine verkleinerte Größenordnung der negativen Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 auf, die durch Subtraktion des vorbestimmten, nach oben gerichteten Versatzausmaßes des Nockenrings 7 von der negativen Steigung im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 bestimmt wird, wie in 13A dargestellt.
14 stellt die Veränderung beim dynamischen Radius r des Flügels 14 dar, die hervorgerufen wird, wenn der Nockenring 7 mit dem in 12 dargestellten ovalen Nockenprofil auf der Drehpunktfläche 12 des Adapterrings 5 zwischen dem maximalen exzentrischen Zustand, mittleren exzentrischen Zustand und minimalem exzentrischen Zustand zusammen mit der Drehung des Rotors 9 geschwungen wird. In 14 kennzeichnen drei dicke Kurvenlinien ORC die charakteristischen Kurven des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, wie jeweils durch L, M und S dargestellt. Die charakteristischen Kurven L, M und S werden dargestellt, wenn der Nockenring 7 mit dem in 12 dargestellten ovalen Nockenprofil jeweils im maximalen exzentrischen Zustand, mittleren exzentrischen Zustand und minimalen exzentrischen Zustand platziert wird. Die dünnen Kurvenlinien CRC, die sich benachbart zusammen mit den dicken Kurvenlinien ORC 3 erstrecken, kennzeichnen die charakteristischen Kurven des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9, die dargestellt werden, wenn der Nockenring 7 mit dem vollständig runden Nockenprofil jeweils im maximalen exzentrischen Zustand, mittleren exzentrischen Zustand und minimalen exzentrischen Zustand platziert wird.
Die charakteristischen Kurven L, M und S im ersten geschlossenen Bereich θ R1, wie in 14 dargestellt, weisen jeweils negative Steigungen auf, die durch Addition eines Inkrements der negativen Steigung infolge des Anhebungsausmaßes des Nockenrings 7 (dem Timingwinkel der Öffnung) in den jeweiligen exzentrischen Zuständen zur anfänglichen negativen Steigung der charakteristischen Kurve ORC 3 im ersten geschlossenen Bereich θ R1 bestimmt werden, wie in 13B dargestellt (das nach oben gerichtete Versatzausmaß des Mittelpunkts des ersten Kreises des in 12 dargestellten Nockenprofils). Die Größenordnung der jeweiligen negativen Steigungen im ersten geschlossenen Bereich θ R1 wird allmählich in Verbindung mit der Änderung beim exzentrischen Zustand des Nockenrings 7 vom maximalen exzentrischen Zustand zum minimalen exzentrischen Zustand reduziert. Die charakteristischen Kurven L, M und S im zweiten geschlossenen Bereich θ R2, wie in 14 dargestellt, sind ähnlich den charakteristischen Kurven L, M und S im zweiten geschlossenen Bereich θ R2 in der ersten Ausführungsform, wie in 10 dargestellt.
In dieser Ausführungsform kann die negative Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1 durch Einstellen der anfänglichen Größenordnung der negativen Steigung im ersten geschlossenen Bereich θ R1, wie in 13B dargestellt, oder des Anhebungsausmaßes des Nockenrings 7 (Timingwinkel der Öffnung), das auf einem Neigungswinkel der umgekehrten Neigung basiert, gesteuert werden. Ein Veränderungsausmaß bei der Größenordnung der Steigung, die zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 bewirkt wird, kann das Einstellen der Veränderung beim Neigungswinkel der umgekehrten Neigung (Veränderung beim Timingwinkel der Öffnung) gesteuert werden.
In der Hilfskraftlenkungsvorrichtung, die die Verstellflügelpumpe dieser Ausführungsform verwendet, weist die negative Steigung der charakteristischen Kurve L im ersten geschlossenen Bereich θ R1, wie in 14 dargestellt, eine hohe Größenordnung auf, wenn der Pumpenabgabedruck nach Betätigung des Lenkrades bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit und geringer Pumpendrehzahl (im maximalen exzentrischen Zustand des Nockenrings 7) hoch ist. Folglich ist es möglich, die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings zu verhindern und die vorläufige Kompression zu erhöhen, um dadurch den gleichmäßigen Anstieg beim Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 im ersten geschlossenen Bereich θ R2 in Richtung des hohen Abgabedrucks auszuführen. Andererseits weist im selben Betriebszustand die charakteristische Kurve L im zweiten geschlossenen bereich θ R2, wie in 14 dargestellt, eine geringfügige Größenordnung der positiven Steigung auf. Es ist möglich, die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 zu unterdrücken und den gleichmäßigen Abfall beim Flüssigkeitsdruck durch die vorläufige Expansion auszuführen.
Wenn der Pumpenabgabedruck bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs bei mittlerer Drehzahl und hoher Drehzahl der Pumpe gering ist (im mittleren exzentrischen Zustand und minimalen exzentrischen Zustand des Nockenrings 7), wird die Größenordnung der jeweiligen negativen Steigungen der charakteristischen Kurven M und S im ersten geschlossenen Bereich θ R1 reduziert, wie in 14 dargestellt. Folglich ist es möglich, die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 zu unterdrücken und die vorläufige Kompression zu reduzieren, um dadurch den gleichmäßigen Anstieg des Flüssigkeitsdrucks in der Pumpenkammer 16 im ersten geschlossenen Bereich θ R1 in Richtung des niedrigen Abgabedrucks auszuführen.
Andererseits weisen im selben Betriebszustand die charakteristischen Kurven M und S im zweiten geschlossenen Bereich θ R2, wie in 14 dargestellt, keine Steigung und eine geringfügige Größenordnung der negativen Steigung auf (nämlich Null oder ungefähr Null). Folglich ist es möglich, die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 zu unterdrücken und die gleichmäßige Transition beim Flüssigkeitsdruck vom niedrigen Abgabedruck zum Ansaugdruck auszuführen.
Wie oben erläutert, kann in der zweiten Ausführungsform, die das Nockenprofil des Nockenrings 7, wie in 12 dargestellt, und die umgekehrte Neigung für den Nockenring 7 verwendet, der Timingwinkel der Öffnung, um dadurch die Pulsation beim Flüssigkeitsdruck infolge der Trennung des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 zu unterdrücken, den gleichmäßigen Anstieg und Abfall beim Flüssigkeitsdruck auszuführen und die Vibrationen und Geräusche zu reduzieren, die in der Pumpe hervorgerufen werden, über den gesamten Betriebsbereich der Verstellflügelpumpe in der Hilfskraftlenkungsvorrichtung unterschiedlich gesteuert werden.
Das Folgende sind Funktionen und Wirkungen der Verstellflügelpumpe der obigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der dynamische Radius r des Flügels 14, der sich vom Mittelpunkt Or des Rotors 9 zur Vorderkante von jedem Flügel 14 erstreckt, wird allmählich in einem geschlossenen Bereich (erster geschlossener Bereich θ R1), der zwischen dem Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 und Eingangsende 19a der Abgabeöffnung 19 definiert ist, zusammen mit der Drehung des Rotors 9 verkleinert. Ein Öffnungstiming, das als Position des Ausgangsendes 17a der Ansaugöffnung 17 oder einer Position des Eingangsendes 19a der Abgabeöffnung 19 bezüglich einer Drehposition des Flügels 14 definiert ist, ändert sich zusammen mit einer Schwingbewegung des Nockenrings 7.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 zu verhindern und das Öffnungstiming, das ein Timing zum Öffnen der entsprechenden Ansaugöffnung 17 und Abgabeöffnung 19 und ein Timing zum Schließen davon ist, zu verändern. Folglich kann das Öffnungstiming ungeachtet der Schwingposition des Nockenrings 7 optimiert werden. Im Fall, wo die Verstellflügelpumpe der Ausführungsformen für eine Hilfskraftlenkungsvorrichtung verwendet wird, wird der Timingwinkel der Öffnung im Betriebszustand bei niedriger Drehzahl und hohem Abgabedruck erhöht, um dadurch eine große Größenordnung einer negativen Steigung einer charakteristischen Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich eines Drehwinkels des Rotors 9 zu bestimmen. Im Betriebszustand bei hoher Drehzahl und niedrigem Abgabedruck wird der Timingwinkel der Öffnung verkleinert, um dadurch eine kleine Größenordnung der negativen Steigung der charakteristischen Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich eines Drehwinkels der Rotors 9 zu bestimmen. Folglich ist es möglich, Vibrationen und Geräusche in der Pumpe ungeachtet der Schwenkposition des Nockenrings 7 wirksam zu reduzieren.
Das Nockenprofil des Nockenrings 7 wird so ausgelegt, dass der dynamische Radius r des Flügels 14 allmählich in einen geschlossenen Bereich (erster geschlossener Bereich θ R1) zusammen mit der Drehung des Rotors 9 verkleinert wird. Mit der Anordnung des Nockenprofils des Nockenrings 7 ist es möglich, das Auftreten der Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 zu unterdrücken.
Das Nockenprofil des Nockenrings 7 umfasst eine erste Kurve, die sich über den geschlossenen Bereich erstreckt, zweite Kurve, die sich über einen geschlossenen Bereich erstreckt, der zwischen dem Ausgangsende 19b der Abgabeöffnung 19 und Eingangsende 17b der Ansaugöffnung 17 definiert ist, und Transitionskurve K3, die die erste und zweite Kurve verbindet. Da die Krümmung von der einen Kurve und die Krümmung von der anderen Kurve voneinander verschieden sind, sind die eine Kurve und die andere Kurve ständig miteinander durch die Transitionskurve K3 ohne Änderung bei der Krümmung an der Verbindung zwischen der einen Kurve und der Transitionskurve K3 und an der Verbindung zwischen der anderen Kurve und der Transitionskurve K3 verbunden.
Das heißt, die Krümmung des Nockenprofils des Nockenrings 7, d. h. die Krümmung der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7, ändert sich zwischen der einen Kurve und der anderen Kurve. Wenn die Änderung bei der Krümmung des Nockenprofils während eines Pumpenbetriebs bei hoher Drehzahl groß ist, wird die Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 und Rotor 9 getrennt, um dadurch die Verschlechterung bei der Pumpenleistung zu bewirken, oder wird auf eine innere Umfangsfläche 7a schlagen, um dadurch Geräusche zu erzeugen. Durch ständige Verbindung der einen Kurve und der anderen Kurve durch die Transitionskurve K3 kann daher die Veränderung bei der Krümmung des Nockenprofils reduziert werden, um dadurch eine gleichmäßige Gleitbewegung des Flügels 14 bezüglich des Schlitzes 13 zu gewährleisten und die obigen Probleme zu eliminieren.
Die Ansaugöffnung 17 und Abgabeöffnung 19 sind so angeordnet, dass der dynamische Radius r des Flügels 14 allmählich im geschlossenen Bereich zusammen mit der Drehung des Rotors 9 verkleinert wird. Wenn der Pumpenabgabedruck nach Betätigung eines Lenkrads bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und geringer Drehzahl der Pumpe hoch ist (im maximalen exzentrischen Zustand des Nockenrings 7); wird die Größenordnung der negativen Steigung der charakteristischen Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 im geschlossenen Bereich größer, um dadurch die große vorläufige Kompression des Flüssigkeitsdrucks in der Pumpenkammer 16 im geschlossenen Bereich zu bewirken. Folglich wird der Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer 16 im geschlossenen Bereich gleichmäßig auf den Abgabedruck erhöht, und dadurch können Pulsation, Vibrationen und Geräusche in der Pumpe über den gesamten Betriebsbereich der Pumpe verbessert werden.
Der Nockenring 7 wird linear bewegbar bezüglich des Pumpenkörpers 2 angeordnet. Mit dieser Anordnung des Nockenrings 7 ist es möglich, die Änderung bei der Position des Nockenrings 7 bezüglich der Ansaugöffnung 17 und Abgabeöffnung 19 zusammen mit der Bewegung des Nockenrings 7 leicht zu steuern.
Der Nockenring 7 wird schwingbeweglich bewegbar bezüglich des Pumpenkörpers 2 angeordnet. Weil der Nockenring 7 auf der Drehpunktfläche 12 schwingbeweglich bewegt wird, ist es möglich, die Abdichtung der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 auf der Drehpunktfläche 12 auszuführen und eine gleichmäßige Schwingbewegung des Nockenrings 7 durch den Flüssigkeitsdruck in der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 10 durchzuführen.
Der dynamische Radius r des Flügels 14 wird in einem geschlossenen Bereich (zweiter geschlossener Bereich θ R2), der zwischen dem Ausgangsende 19b der Abgabeöffnung 19 und dem Eingangsende 17b der Ansaugöffnung 17 definiert ist, zusammen mit der Drehung des Rotors 9 allmählich verkleinert. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 in beiden geschlossenen Bereichen zu verhindern. Folglich ist es möglich, das Auftreten der Antriebsvibration und Geräusche in der Pumpe wirksamer zu unterdrücken.
Der Nockenring 7 wird auf der Drehpunktfläche 12 angeordnet, um somit um einen Schwingdrehpunkt herum schwenkbar zu sein, und die Drehpunktfläche 12 wird auf dem Pumpenkörper 2 ausgebildet, um so die Position des Ausgangsendes 17a der Ansaugöffnung 17 oder Eingangsendes 19a der Abgabeöffnung 19 (nämlich dem Öffnungstiming) bezüglich der Drehposition des Flügels 14 zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 zu verändern. Durch Einstellen einer Höhe der Drehpunktfläche des Pumpenkörpers 2 ist es möglich, eine Höhe des Nockenrings 7, d. h., den Timingwinkel der Öffnung zu steuern, der zwischen der Linie Oc-Or, die durch den Mittelpunkt Oc des Nockenprofils des Nockenrings 7 und Mittelpunkt Or des Rotors 9 hindurchgeht, und der Timinglinie der Öffnung ausgebildet wird. Weil sich die Höhe des Nockenrings 7 nach Änderung des exzentrischen Zustands des Nockenrings 7 zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 ändert, können Pulsation, Vibration und Geräusche in der Pumpe in geeigneter Weise im gesamten Betriebsbereich der Pumpe in der Hilfskraftlenkungsvorrichtung reduziert werden. Folglich ist es möglich, einen Bereich ausreichend zu reduzieren, bei dem ein Abstand zwischen der Vorderkante von jedem der Flügel 14 und der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 auftritt.
Die Drehpunktfläche 12 ist eine geneigte Fläche, die so ausgebildet ist, dass ein Abstand von der Referenzlinie X, die den Drehmittelpunkt der Antriebswelle 8 mit einem Mittelpunkt zwischen dem Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 und dem Eingangsende 19a der Abgabeöffnung 19 verbindet, allmählich vom Schwingdrehpunkt zur Seite der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 11 erhöht wird. Mit der Festlegung der Drehpunktfläche 12, die diese umgekehrte Neigung aufweist, kann der Timingwinkel der Öffnung geändert werden, um dadurch die Pumpenpulsation sowohl bei einem Pumpenbetriebszustand bei hohem Abgabeflüssigkeitsdruck und geringer Drehzahl als auch beim Pumpenbetriebszustand bei niedrigem Abgabeflüssigkeitsdruck und hoher Drehzahl zu reduzieren.
Die Drehpunktfläche 12 wird ausgebildet, um den Mittelpunkt Oc des Nockenprofils, der durch die innere Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 definiert ist, vom Drehmittelpunkt Or des Rotors 9 zur Seite der Ansaugöffnung 19 zu versetzen. Mit der Anordnung der Drehpunktfläche 12 mit der umgekehrten Neigung wird der Nockenring 7 im vertikalen, nach oben gerichteten Versatzzustand angeordnet, um dadurch die Größenordnung des Timingwinkels der Öffnung im geschlossenen Bereich zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 zu ändern. Folglich ist es möglich, die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 zu verhindern, die vorläufige Kompression des Flüssigkeitsdrucks in der Pumpenkammer 16 in geschlossenen Bereich auszuführen, und Pulsation, Vibration und Geräusche in der Pumpe zu reduzieren.
Ferner definiert die innere Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 ein Nockenprofil mit einem Teil einer Kreiskurve, die im Wesentlichen zum Rotor 9 konzentrisch ist. Der Teil der Kreiskurve erstreckt sich über den geschlossenen Bereich, der zwischen dem Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 und dem Eingangsende 19a der Abgabeöffnung 19 definiert ist. Der Nockenring 7 ist vom Drehmittelpunkt Or des Rotors 9 zur Seite der Ansaugöffnung 17 versetzt angeordnet. Mit dieser Anordnung wird der Nockenring 7 in einem angehobenen Zustand platziert, nämlich in einem nach oben gerichteten Versatzzustand, versetzt in Richtung der Seite der Ansaugöffnung 17, so dass die negative Steigung der charakteristischen Kurve des dynamischen Radius r des Flügels 14 bezüglich des Drehwinkels des Rotors 9 festgelegt wird. Ein Anhebungsausmaß des Nockenrings 7 und eine Größenordnung der negativen Steigung werden ebenfalls auf der Basis des exzentrischen Zustands des Nockenrings 7 festgelegt. Weil ferner der Nockenring 7 im vertikalen, nach oben gerichteten Versatzzustand angeordnet ist, ändert sich die Größenordnung des Timingwinkels der Öffnung im geschlossenen Bereich zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7. Der dynamische Radius r des Flügels 14 wird im geschlossenen Bereich allmählich verkleinert, um dadurch die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 zu verhindern. Folglich ist es möglich, eine vorläufige Kompression des Flüssigkeitsdrucks in der Pumpenkammer 16 im geschlossenen Bereich auszuführen und Pulsation, Vibration und Geräusche in der Pumpe zu reduzieren. Im Fall wo die Verstellflügelpumpe der obigen Ausführungsformen für verschiedene Hydraulikvorrichtungen verwendet wird, ist es möglich, die Vibration und Geräusche zu reduzieren, die durch den Flüssigkeitsdruck, abhängig vom Pumpenbetriebszustand, bewirkt werden.
Die innere Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 wird bezüglich des Drehmittelpunkts Or des Rotors 9 zur Seite der Ansaugöffnung 19 versetzt angeordnet. Weil der Nockenring 7 auf der Drehpunktfläche 12 in der Richtung angeordnet ist, dass der Nockenring 7 nach oben versetzt ist, kann die Größenordnung des Timingwinkels der Öffnung im geschlossenen Bereich zusammen mit der Schwingbewegung des Nockenrings 7 verändert werden. Der dynamische Radius r des Flügels 14 wird im geschlossenen Bereich allmählich verkleinert, um dadurch die Trennung der Vorderkante des Flügels 14 von der inneren Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 zu verhindern. Folglich ist es möglich, die vorläufige Kompression des Flüssigkeitsdrucks in der Pumpenkammer 16 im geschlossenen Bereich auszuführen und Pulsation, Vibration und Geräusche in der Pumpe zu reduzieren.
Der Pumpenkörper 2 umfasst einen Körper, der mit der Ansaugöffnung 17 und Abgabeöffnung 19 ausgebildet ist, und den Adapterring 5, der innerhalb des Körpers angeordnet ist und mit dem Nockenring 7 zusammenwirkt, um die erste Flüssigkeitsdruckkammer 10 und zweite Flüssigkeitsdruckkammer 11 dazwischen zu definieren. Der Nockenring 7 ist auf der Drehpunktfläche 12 beweglich, die auf einer inneren Umfangsfläche des Adapterrings 5 ausgebildet ist. Die Drehpunktfläche 12 ist so ausgebildet, dass die innere Umfangsfläche 7a des Nockenrings 7 vom Drehmittelpunkt Or des Rotors 9 zur Seite der Ansaugöffnung 17 versetzt ist. Mit dieser Anordnung kann die Drehpunktfläche 12, auf der der Nockenring 7 schwingbar abgestützt ist, durch Einstellen einer Form der inneren Umfangsfläche des Adapterrings 5 gesteuert werden. Ein vorhandener Pumpenkörper kann ohne Modifizieren einer Anordnung davon verwendet werden, wodurch dies dazu dient, eine Produktion der Verstellflügelpumpe zu erleichtern und die Produktionskosten zu reduzieren.
Der Nockenring 7 weist eine übliche ringförmige Form auf und ein Innenumfang des Nockenrings 7 ist bezüglich eines Außenumfangs des Nockenrings 7 zur Seite der Ansaugöffnung 17 versetzt. Mit dieser Anordnung kann der dynamische Radius r des Flügels 14 nur durch Einstellen der Form des Nockenrings 7 gesteuert werden. Dies dient zur Vereinfachung der Produktion und dadurch zur Erhöhung der Kostenersparnis.
Diese Anwendung basiert auf der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-301142 , die am 21. November 2007 eingereicht wurde. Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-301142 wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht.
Obwohl die Erfindung gemäß den bestimmten Ausführungsformen oben beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese Ausführungsformen und oben beschriebenen Modifikationen begrenzt. Abänderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden durch die folgenden Ansprüche definiert.
Zusammenfassend kann Folgendes festgehalten werden:
Eine Verstellflügelpumpe umfasst einen Rotor 9, eine Mehrzahl von Flügeln 14, schwingbaren Nockenring 7, Ansaugöffnung 17 und Abgabeöffnung 19, wobei ein dynamischer Radius des Flügels 14, der sich von einem Mittelpunkt des Rotors 9 zu einer Vorderkante des Flügels 14 erstreckt, allmählich in einem geschlossenen Bereich, der zwischen einem Ausgangsende 17a der Ansaugöffnung 17 und einem Eingangsende 19a der Abgabeöffnung 19 definiert ist, zusammen mit der Drehung des Rotors 9 verkleinert wird, und wobei sich ein Öffnungstiming, das als Position des Ausgangsendes 17a der Ansaugöffnung 17 oder als Positiod es Eingangsendes 19a der Abgabeöffnung 19 bezüglich einer Drehposition des Flügels 14 definiert ist, zusammen mit einer Schwingbewegung des Nockenrings 7 verändert.
Bezugszeichenliste

1: Pumpengehäuse
2: Pumpenkörper
3: Hintere Abdeckung
4: Einbauraum
5: Adapterring
5a: Stifthaltenut
6: Positions-Haltestift
7: Nockenring
7a: Innere Umfangsfläche
8: Antriebswelle
9: Rotor
10: Erste Flüssigkeitsdruckkammer
11: Flüssigkeitsdruckkammer
12: Drehpunktfläche
13: Schlitz
14: Flügel
15: Gegendruckkammer
16: Pumpenkammer
17: Ansaugöffnung
17a, 19b: Anschluss- bzw. Ausgangsende
17b, 19a: Anfangs- bzw. Eingangsende
18: Ansaugleitung
19: Abgabeöffnung
20: Steuerventil bzw. Regelventil
21: Ventilbohrung
22: Kolbenventil bzw. Steuerschieber
23: Riemenscheibe
23: Pfropfen
24: Ventilfeder
25: Hochdruckkammer
26: Federkammer
27: Verbindungsleitung
28: Pumpenansaugkammer
29: Dichtung
30: Ablassventil
31: Nockenring-Vorspannmechnismus
32: Erste Gleitöffnung
33: Zweite Gleitöffnung
34: Kolben bzw. Kolben
35: Schraubenfeder
36: Deckel
37a, b: Bolzenöffnung
40: Eingriffsbereich
41: Drukaufnahmekammer
42: Einleitungsleitung
44: Scheibenförmige Druckplatte

Claims

Verstellflügelpumpe, die Folgendes aufweist: – einen Pumpenkörper (2); – eine Antriebswelle (8), die im Pumpenkörper drehbar abgestützt ist; – einen Rotor (9), der innerhalb des Pumpenkörpers angeordnet ist und durch die Antriebswelle drehbar angetrieben wird, wobei der Rotor eine Mehrzahl von Schlitzen (13) auf einem äußeren Umfangsbereich aufweist, – eine Mehrzahl von Flügeln (14), die jeweils in die Schlitze eingepasst sind, um somit aus den Schlitzen hervorzustehen und um sich in die Schlitze in radialer Richtung des Rotors zurückzuziehen, wobei die Mehrzahl der Flügel zusammen mit dem Rotor in Drehrichtung des Rotors drehbar sind, – einen Nockenring (7), der innerhalb des Pumpenkörpers angeordnet ist, um somit auf einer Drehpunktfläche (12), die auf einer inneren Fläche des Pumpenkörpers ausgebildet ist, um einen Schwingdrehpunkt herum schwingbar zu sein, wobei der Nockenring mit dem Rotor und den Flügeln zusammenwirkt, um eine Mehrzahl von Pumpenkammern (16) auf einer inneren Umfangsseite des Nockenrings zu definieren, – ein erstes Element (3) und ein zweites Element (44), die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Nockenrings in axialer Richtung des Nockenrings angeordnet sind; – eine Ansaugöffnung (17) und eine Abgabeöffnung (19), die auf einer Seite von zumindest entweder dem ersten oder zweiten Element angeordnet sind, wobei die Ansaugöffnung zu einem Ansaugbereich geöffnet ist, in dem die Volumen von der Mehrzahl der Pumpenkammern einhergehend mit der Drehung des Rotors erhöht werden, wobei die Abgabeöffnung zu einem Abgabebereich geöffnet ist, in dem die Volumen von der Mehrzahl der Pumpenkammern einhergehend mit der Drehung des Rotors verringert werden, und – eine erste Flüssigkeitsdruckkammer (10) und eine zweite Flüssigkeitsdruckkammer (11), die auf einer äußeren Umfangsseite des Nockenrings einander gegenüber in radialer Richtung des Nockenrings angeordnet sind, wobei die erste Flüssigkeitsdruckkammer in eine Richtung angeordnet ist, in der der Nockenring schwingbar ist, um eine Abgabemenge einer Arbeitsflüssigkeit zu erhöhen, wobei die zweite Flüssigkeitsdruckkammer in die andere Richtung angeordnet ist, in der der Nockenring schwingbar ist, um die Abgabemenge einer Arbeitsflüssigkeit zu reduzieren, – wobei die Drehpunktfläche (12), auf welcher der Nockenring (7) gelagert ist, derart geformt ist, dass ein Abstand der Drehpunktfläche (12) von einer Referenzlinie (X), die einen Drehmittelpunkt (P) der Antriebswelle mit einem Mittelpunkt zwischen einem Ausgangsende (17a) der Ansaugöffnung (17) und einem Eingangsende (19a) der Abgabeöffnung (19) verbindet, von dem Schwingdrehpunkt bis zu einer Seite der zweiten Fluiddruckkammer (11) hin allmählich vergrößert wird, – wobei ein dynamischer Radius des Flügels (14), der sich von einem Mittelpunkt des Rotors (9) zu einer Vorderkante von jedem der Flügel erstreckt, stets allmählich in einem ersten geschlossenen Bereich (Θ R1), der zwischen dem Ausgangsende (17a) des Ansaugbereichs (17) und dem Eingangsende (19a) der Abgabeöffnung (19) definiert ist, zusammen mit der Drehung des Rotors verringert wird, selbst wenn der Nockenring (7) in einer beliebigen Schwingposition platziert ist, – wobei ein Timingwinkel einer Öffnung zwischen zumindest einer Öffnungs-Timinglinie zwischen einem Mittelpunkt (Or) des Rotors (9) und einem Punkt, der vom Ausgangsende (17a) der Ansaugöffnung (17) in Drehrichtung der Pumpe durch einen Winkel von einer Hälfte einer Flügelteilung versetzt angeordnet ist, und einer Linie, die sich von einem Mittelpunkt (Oc) des Nockenrings (7) zu dem Mittelpunkt (Or) des Rotors (9) erstreckt, vorhanden ist, – wobei bei einem großen exzentrischen Zustand des Nockenrings (7) der Timingwinkel der Öffnung vergrößert wird, so dass eine charakteristische Kurve (L) des dynamischen Radius (r) des Flügels (14) eine hohe negative Steigung aufweist und bei einem geringen exzentrischen Zustand des Nockenrings (7) der Timingwinkel der Öffnung reduziert wird, um kleiner zu sein als der vergrößerte Timingwinkel der Öffnung bei großem exzentrischen Zustand des Nockenrings (7), so dass die charakteristische Kurve (L) des dynamischen Radius (r) des Flügels (14) eine geringe negative Steigung aufweist, – wobei eine innere Umfangsfläche (7a) des Nockenrings (7) ein Nockenprofil definiert, das einen ersten Krümmungsradius in dem ersten geschlossenen Bereich (Θ R1) aufweist, wobei der erste Krümmungsradius ein Abstand ist zwischen dem Mittelpunkt (Or) des Rotors (9) und einem Bereich der inneren Umfangsfläche (7a) des Nockenrings (7), der sich über den ersten geschlossenen Bereich (Θ R1) erstreckt, wenn sich der Nockenring (7) in einem maximalen exzentrischen Zustand befindet, – wobei das durch die innere Umfangsfläche (7a) des Nockenrings (7) definierte Nockenprofil in einem zweiten geschlossenen Bereich (Θ R2), der zwischen einem Ausgangsende (19b) der Abgabeöffnung (19) und einem Eingangsende (17b) der Ansaugöffnung (17) definiert ist, einen zweiten Krümmungsradius aufweist, wobei der zweite Krümmungsradius ein Abstand ist zwischen dem Mittelpunkt (Or) des Rotors (9) und einem Bereich der inneren Umfangsfläche (7a) des Nockenrings (7), der sich über den zweiten geschlossenen Bereich (Θ R2) erstreckt, wenn sich der Nockenring in einem maximalen exzentrischen Zustand befindet, und – wobei der Mittelpunkt eines Kreises mit dem ersten Krümmungsradius von dem Rotationsmittelpunkt des Rotors (9) in Richtung der Ansaugöffnung (17) versetzt ist.
Verstellflügelpumpe gemäß Anspruch 1, wobei das Nockenprofil des Nockenrings (7) eine erste Kurve, die sich über den ersten geschlossenen Bereich (Θ R1) erstreckt, eine zweite Kurve, die sich über den zweiten geschlossenen Bereich (Θ R2) erstreckt, und eine Transitionskurve (K3), die die erste Kurve und zweite Kurve verbindet, aufweist.
Verstellflügelpumpe gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Ansaugöffnung (17) und Abgabeöffnung (19) angeordnet sind, so dass der dynamische Radius des Flügels (14) im ersten geschlossenen Bereich (Θ R1), zusammen mit der Drehung des Rotors allmählich verringert wird.
Verstellflügelpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Nockenring (7) angeordnet ist, um linear bezüglich des Pumpenkörpers beweglich zu sein.
Verstellflügelpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Nockenring (7) angeordnet ist, um schwingbar bezüglich des Pumpenkörpers beweglich zu sein.
Verstellflügelpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der dynamische Radius des Flügels (14) in dem zweiten geschlossenen Bereich (Θ R2), zusammen mit der Drehung des Rotors allmählich verringert wird.
Verstellflügelpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Drehpunktsfläche (12) so ausgebildet ist, um einen Mittelpunkt des Nockenprofils, von einem Drehmittelpunkt des Rotors (9) zu einer Seite der Ansaugöffnung (17) zu versetzen.