DE102013217790A1

DE102013217790A1 - Verstellpumpe

Info

Publication number: DE102013217790A1
Application number: DE102013217790.9A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Watanabe; Atsushi NAGANUMA
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-03-13
Also published as: US20140072456A1; JP6082548B2; CN103672353A; US20170234311A1; US10006457B2; JP2014051924A; US9670925B2

Abstract

Eine Verstellpumpe enthält einen Drückmechanismus, der zwei Federelemente enthält, ein elektromagnetisches Umschaltventil, das so eingerichtet ist, dass es in einem Zustand, in dem Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Austrittsabschnitt verbindet und in einem Zustand, in dem kein Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und die Niederdruckkammer verbindet, sowie ein Steuerventil, das durch den Druck des Austrittsabschnitts betätigt wird und das so eingerichtet ist, dass es den Druck in der zweiten Steuerkammer verringert, wenn der Druck des Austrittsabschnitts genauso hoch ist wie oder höher als ein vorgegebener Druck.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstellpumpe, die zum Zuführen von Öl zu gleitenden Abschnitten eines Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug und dergleichen eingerichtet ist.
Seit einiger Zeit wird Öl, das aus einer Ölpumpe austritt, als eine Antriebsquelle einer variablen Ventilsteuervorrichtung, für eine Öl-Spritzdüse zum Kühlen eines Kolbens sowie zur Schmierung eines Lagers einer Kurbelwelle eingesetzt. Für die Antriebsquelle der variablen Ventilsteuervorrichtung, die Öl-Spritzdüse und die Schmierung des Lagers der Kurbelwelle werden unterschiedliche Austrittsdrücke benötigt. Dementsprechend ist es notwendig, dass in einem Bereich niedriger Motordrehzahl zwischen einer Niederdruck-Kennlinie bzw. einem Niederdruck-Zustand und einer Hochdruck-Kennlinie bzw. einem Hochdruck-Zustand umgeschaltet wird und in dem Bereich hoher Motordrehzahl der Hochdruck-Zustand erreicht wird. Die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2008-524500 (entspricht der US-Patentanmeldungs-Veröffentlichungsschrift Nr. 2009/0022612, die US-Patentanmeldungs-Veröffentlichungsschrift Nr. 2010/0329912 und US-Patentanmeldungs-Veröffentlichungsschrift Nr. 2013/0089446) sowie die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichungsschrift Nr. 2011-111926 (entspricht US-Patentanmeldungs-Veröffentlichungsschrift Nr. 2011/123379) offenbaren eine Verstellpumpe, die die oben beschriebenen Anforderungen erfüllt.
Die Verstellpumpe des Patentdokumentes 1 enthält einen Nockenring, der so eingerichtet ist, dass er gegen eine Drückkraft einer Feder geschwenkt wird, um ein Maß der Exzentrizität in Bezug auf einen Rotor zu ändern, sowie zwei Druckaufnahmekammern, die radial außerhalb des Nockenrings angeordnet sind. Die Verstellpumpe des Patentdokumentes 1 ist so eingerichtet, dass sie den Pumpen-Austrittsdruck mittels einer elektrischen Steuervorrichtung, wie beispielsweise eines elektromagnetischen Ventils, selektiv auf die zwei Druckaufnahmekammern wirken lässt, um so uneingeschränkt unterschiedliche Kennlinien bzw. Zustände von der Niederdruck-Kennlinie und der Hochdruck-Kennlinie bzw. den entsprechenden Zuständen auszuwählen.
Bei der Verstellpumpe des Patentdokumentes 2 wird der Nockenring durch zwei Federelemente gedrückt, die jeweils unterschiedlichen Federdruck haben. Damit ist es möglich, die Niederdruck-Kennlinie und die Hochdruck-Kennlinie mechanisch ohne Verwendung der elektrischen Steuervorrichtung zu erzielen.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei der Verstellpumpe des Patentdokumentes 1 befindet sich jedoch, wenn davon ausgegangen wird, dass das elektromagnetische Ventil ausgefallen ist, die Ölpumpe zwangsläufig in einem stromlosen Zustand des elektromagnetischen Ventils in dem Hochdruckzustand. Umgekehrt muss, um den Niederdruckzustand in dem Bereich niedriger Motordrehzahl herzustellen, der ein gewünschter Zustand im normalen Antriebszustand ist, der Zustand konstant aufrechterhalten werden, in dem das elektromagnetische Ventil unter Strom steht. Daher ist der Verlust an elektrischer Energie möglicherweise hoch.
Bei der Verstellpumpe des Patentdokumentes 2 hingegen wird keine Elektroenergie eingesetzt. Es ist jedoch nicht möglich, den Hochdruckzustand in dem Bereich niedriger Motordrehzahl herzustellen, obwohl der Niederdruckzustand in dem Bereich niedriger Motordrehzahl hergestellt werden kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Verstellpumpe zu schaffen, die konzipiert wurde, um die oben aufgeführten Probleme zu lösen, und einen Verlust elektrischer Energie beim Umschalten zwischen einem Niederdruckzustand und einem Hochdruckzustand in einem Bereich niedriger Motordrehzahl zu verringern und den Hochdruckzustand in einem Bereich hoher Motordrehzahl herzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verstellpumpe geschaffen, die so eingerichtet ist, dass sie einem hydraulischen variablen Ventilsteuerungssystem, einer Öl-Spritzdüse und einem Lager einer Kurbelwelle, die in einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden, Öl zuführt, wobei die Verstellpumpe umfasst:
einen Rotor, der von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, eine Vielzahl von Flügeln, die an einem Außenumfangsabschnitt des Rotors so vorhanden sind, dass sie von dem Rotor ausgefahren und an den Rotor eingefahren werden können, einen Nockenring, in dem der Rotor und die Flügel radial aufgenommen sind, in dem eine Vielzahl von Hydraulikflüssigkeits-Kammern abgetrennt sind und der so eingerichtet ist, dass er bewegt wird, um ein Maß der Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf einen Drehmittelpunkt des Rotors zu ändern, einen Ansaugabschnitt, der sich in die Hydraulikflüssigkeits-Kammern öffnet, deren Volumina vergrößert werden, wenn der Nockenring in einer Richtung bewegt wird, in der er in Bezug auf den Drehmittelpunkt des Rotors exzentrisch ist, einen Austrittsabschnitt, der sich in die Hydraulikkammern öffnet, deren Volumina verkleinert werden, wenn der Nockenring in der anderen Richtung bewegt wird, in der er exzentrisch in Bezug auf den Drehmittelpunkt des Rotors ist, einen Drückabschnitt, der zwei Federelemente enthält, die in einem Zustand angeordnet sind, in dem die zwei Federelemente jeweils Federdruck aufweisen, der mittels einer relativen Federkraft der zwei Federelemente eine Drückkraft in einer Bewegungsrichtung des Nockenrings auf den Nockenring ausübt und der so eingerichtet ist, dass er die Drückkraft in der Richtung von Exzentrizität des Nockenrings mit einem der Federelemente schrittweise erhöht, wenn der Nockenring in der anderen Richtung von einer Bewegungsposition maximaler Exzentrizität in der einen Richtung bewegt wird, so dass das Maß der Exzentrizität ein vorgegebenes Maß erreicht oder kleiner bleibt als dieses, eine erste Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie ein aus dem Austrittsabschnitt austretendes Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Drehmittelpunkt des Rotors klein wird, eine zweite Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das aus dem Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Drehmittelpunkt des Rotors groß wird, wobei die durch die zweite Steuerkammer ausgeübte Kraft schwächer ist als die durch die erste Steuerkammer ausgeübte Kraft, ein elektromagnetisches Umschaltventil, das so eingerichtet ist, dass es in einem Zustand, in dem Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Austrittsabschnitt verbindet und in einem Zustand, in dem kein Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und die Niederdruckkammer verbindet, sowie ein Steuerventil, das durch den Druck des Austrittsabschnitts betätigt wird und so eingerichtet ist, dass es den Druck in der zweiten Steuerkammer senkt, wenn der Druck des Austrittsabschnitts einen vorgegebenen Druck erreicht oder übersteigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verstellpumpe geschaffen, die so eingerichtet ist, dass sie einer hydraulischen variablen Ventilsteuerungsvorrichtung, einer Öl-Spritzdüse und einem Lager einer Kurbelwelle, die in einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden, Öl zuführt, wobei die Verstellpumpe umfasst:
einen eine Pumpe bildenden Abschnitt, der so eingerichtet ist, dass er Volumina einer Vielzahl von Hydraulikflüssigkeits-Kammern ändert und dabei von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, um so das über einen Ansaugabschnitt angesaugte Öl über einen Austrittsabschnitt austreten zu lassen, einen Verstellmechanismus, der so eingerichtet ist, dass er ein bewegliches Element bewegt und so das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern verstellt, die zu dem Austrittsabschnitt offen sind, einen Drückmechanismus, der zwei Federelemente enthält, die in einem Zustand angeordnet sind, in dem die zwei Federelemente jeweils einen Federdruck haben, durch den auf das bewegliche Element mittels einer relativen Federkraft der zwei Federelemente eine Drückkraft ausgeübt wird, um das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern zu ändern, die zu dem Ausstoßabschnitt offen sind und die Drückkraft durch das eine der Federelemente schrittweise zu erhöhen, wenn das Maß der Änderung des beweglichen Elementes genauso groß wird wie oder kleiner als ein vorgegebenes Maß von dem maximalen Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, eine erste Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das über den Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die zu dem Ausstoßabschnitt offen sind, klein wird, eine zweite Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das über den Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die zu dem Austrittsabschnitt offen sind, groß wird, wobei die von der zweiten Steuerkammer ausgeübte Kraft schwächer ist als die von der ersten Steuerkammer ausgeübte Kraft, ein elektromagnetisches Umschaltventil, das so eingerichtet ist, dass es in einem Zustand, in dem Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Ausstoßabschnitt verbindet, und in einem Zustand, in dem kein Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und die Niederdruckkammer verbindet, sowie ein Steuerventil, das durch den Druck des Ausstoßabschnitts betätigt wird und das so eingerichtet ist, dass es den Druck in der zweiten Steuerkammer senkt, wenn der Druck des Ausstoßabschnitts einen vorgegebenen Druck erreicht oder übersteigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verstellpumpe geschaffen, die so eingerichtet ist, dass sie einer hydraulischen Ventilsteuerungsvorrichtung, einer Öl-Spritzdüse und einem Lager einer Kurbelwelle, die in einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden, Öl zuführt, wobei die Verstellpumpe umfasst:
einen Rotor, der von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, eine Vielzahl von Flügeln, die an einem Außenumfangsabschnitt des Rotors so vorhanden sind, dass sie von dem Rotor ausgefahren und an den Rotor eingefahren werden können, einen Nockenring, in dem der Rotor und die Flügel radial aufgenommen sind, in dem eine Vielzahl von Hydraulikkammern abgetrennt sind und der so eingerichtet ist, dass er bewegt wird, um ein Maß der Exzentrizität eines Mittelpunktes einer Innenumfangsfläche des Nockenrings in Bezug auf einen Drehmittelpunkt des Rotors zu ändern, einen Ansaugabschnitt, der sich in die Hydraulikflüssigkeits-Kammern öffnet, deren Volumina vergrößert werden, wenn der Mittelpunkt der Innenumfangsfläche des Nockenrings exzentrisch in einer Richtung in Bezug auf einen Drehmittelpunkt des Rotors bewegt wird, einen Austrittsabschnitt, der sich in die Hydraulikflüssigkeits-Kammern öffnet, deren Volumina verkleinert werden, wenn der Mittelpunkt der Innenumfangsfläche des Nockenrings exzentrisch in der anderen Richtung in Bezug auf den Drehmittelpunkt des Rotors bewegt wird, einen Drückabschnitt, der zwei Federelemente enthält, die in einem Zustand angeordnet sind, in dem die zwei Federelemente jeweils Federdruck aufweisen, der mittels einer relativen Federkraft der zwei Federelemente eine Drückkraft in einer Bewegungsrichtung des Nockenrings auf den Nockenring ausübt und der so eingerichtet ist, dass er die Drückkraft in der Richtung von Exzentrizität des Nockenrings mit einem der Federelemente schrittweise erhöht, wenn der Nockenring in der anderen Richtung von einer Bewegungsposition maximaler Exzentrizität in der einen Richtung bewegt wird, so dass das Maß der Exzentrizität ein vorgegebenes Maß erreicht oder kleiner bleibt als dieses, eine erste Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das aus dem Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Exzentrizität zwischen den Drehmittelpunkt des Rotors und dem Mittelpunkt die Innenumfangsfläche des Nockenrings klein wird, eine zweite Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das aus dem Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Exzentrizität zwischen dem Drehmittelpunkt des Rotors und dem Mittelpunkt der Innenumfangsfläche des Nockenrings groß wird, ein elektromagnetisches Umschaltventil, das so eingerichtet ist, dass es in einem Zustand, in dem Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Niederdruckabschnitt verbindet und in einem Zustand, in dem kein Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Austrittsabschnitt verbindet, sowie ein Steuerventil, das so eingerichtet ist, dass es durch den Druck des Austrittsabschnitts betätigt wird, und das so eingerichtet ist, dass es den Druck in die zweite Steuerkammer einleitet einen Bereich zwischen der zweiten Steuerkammer und dem Niederdruckabschnitt verkleinert, wenn der Druck des Austrittsabschnitts einen vorgegebenen Druck erreicht oder übersteigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verstellpumpe geschaffen, die so eingerichtet ist, dass sie einer hydraulischen variablen Ventilsteuerungsvorrichtung, einer Öl-Spritzdüse und einem Lager einer Kurbelwelle, die in einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden, Öl zuführt, wobei die Verstellpumpe umfasst:
einen eine Pumpe bildenden Abschnitt, der so eingerichtet ist, dass er Volumina einer Vielzahl von Hydraulikflüssigkeits-Kammern ändert und dabei von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, um so das über einen Ansaugabschnitt angesaugte Öl über einen Austrittsabschnitt austreten zu lassen, einen Verstellmechanismus, der so eingerichtet ist, dass er ein bewegliches Element bewegt und so das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern verstellt, die zu dem Austrittsabschnitt offen sind, einen Drückmechanismus, der zwei Federelemente enthält, die in einem Zustand angeordnet sind, in dem die zwei Federelemente jeweils einen Federdruck haben, der so eingerichtet ist, dass er das bewegliche Element in einer Richtung, in der das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die sich zu dem Ausstoßabschnitt öffnen, groß wird, mit einer Drückkraft drückt, die durch die zwei Federelemente erzeugt wird, und bei dem sich die Drückkraft schrittweise erhöht, wenn das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die sich zu dem Ausstoßabschnitt öffnen, genauso groß wird wie oder kleiner als ein vorgegebenes Maß, eine erste Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das über den Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die zu dem Ausstoßabschnitt offen sind, klein wird, eine zweite Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das über den Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die zu dem Austrittsabschnitt offen sind, kleiner wird, ein elektromagnetisches Umschaltventil, das so eingerichtet ist, dass es in einem Zustand, in dem Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Niederdruckabschnitt verbindet und in einem Zustand, in dem kein Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Austrittsabschnitt verbindet, sowie ein Steuerventil, das so eingerichtet ist, dass es durch den Austrittsdruck des Austrittsabschnitts betätigt wird, und das so eingerichtet ist, dass es den Druck der zweiten Steuerkammer aufnimmt und einen Bereich einer Verbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und dem Niederdruckabschnitt verkleinert, wenn der Austrittsdruck des Austrittsabschnitts einen vorgegebenen Druck erreicht oder übersteigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Verstellpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Längsschnittansicht, die einen Pumpenkörper zeigt.
3 ist eine Vorderansicht, die ein Pumpengehäuse der Verstellpumpe in 1 zeigt.
4 ist eine Längsschnittansicht, die eine Funktion eines Vorsteuerventils der Verstellpumpe in 1 darstellt.
5 ist eine Ansicht, die eine Funktion des Pumpenkörpers der Verstellpumpe in 1 darstellt.
6 ist eine Ansicht, die die Funktion des Pumpenkörpers der Verstellpumpe in 1 darstellt.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Federdruck und einer Verschiebung eines Nockenrings in der Verstellpumpe in 1 darstellt.
8 ist eine Kennlinienansicht, die eine Beziehung zwischen einem Austritts-Hydraulikdruck und einer Motordrehzahl bei der Verstellpumpe in 1 zeigt.
9 ist eine schematische Ansicht, die eine Verstellpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine Ansicht, die eine Funktion eines Vorsteuerventils der Verstellpumpe in 9 darstellt.
11 ist eine schematische Ansicht, die eine Verstellpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine Ansicht, die eine Funktion eines Vorsteuerventils der Verstellpumpe in 11 darstellt.
13 ist eine Ansicht, die eine Funktion des Pumpenkörpers der Verstellpumpe in 11 darstellt.
14 ist eine Ansicht, die eine Funktion des Pumpenkörpers der Verstellpumpe in 11 darstellt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden wird eine Verstellpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen ausführlich dargestellt. Dabei zeigen die Ausführungsformen, dass die vorliegende Erfindung bei einer Verstellpumpe eingesetzt wird, die so eingerichtet ist, dass sie einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus betätigt (als eine Betätigungsquelle desselben dient), der so eingerichtet ist, dass er Ventilsteuerzeiten eines Motorventils eines Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug ändert, um gleitenden Teilen des Motors, insbesondere gleitenden Teilen zwischen einem Kolben und einer Zylinderbohrung mittels einer Öl-Spritzdüse Schmieröl zuzuführen, und das Schmieröl Lagern einer Kurbelwelle zuzuführen.
Erste Ausführungsform
Die Verstellpumpe gemäß der ersten Ausführungsform enthält einen Pumpen-Hauptkörper eines Flügeltyps. Die Verstellpumpe ist an einem vorderen Endabschnitt eines Zylinderblocks eines Verbrennungsmotors vorhanden. Die Verstellpumpe enthält, wie in 1 und 2 gezeigt, ein Pumpengehäuse 1, das eine Endöffnung, die mit einem Pumpendeckel 2 verschlossen ist, und den anderen mit Boden versehen Endabschnitt enthält, eine Antriebswelle 3, die sich durch einen im Wesentlichen mittigen Abschnitt von Pumpengehäuse 1 hindurch erstreckt und die von der Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, einen Rotor 4, der einen im Wesentlichen H-förmigen Querschnitt hat, drehbar in Pumpengehäuse 1 aufgenommen ist und einen Mittelabschnitt enthält, der mit Antriebswelle 3 verbunden ist, sowie einen Nockenring 5, der ein bewegliches Element ist, das schwenkbar radial außerhalb von Rotor 4 angeordnet ist.
Des Weiteren enthält die Verstellpumpe ein Steuergehäuse 6, das aus einer Aluminiumlegierung besteht und an einer Außenfläche von Pumpendeckel 2 angeordnet und befestigt ist, ein Vorsteuerventil 7, das ein Steuerventil ist, das an Steuergehäuse 6 vorhanden ist und das so eingerichtet ist, dass es Zufuhr und Ausstoß bzw. Austritt eines Hydraulikdrucks zu und aus einer zweiten Steuer-Hydraulikkammer 17 (weiter unten beschrieben) umschaltet, um Nockenring 5 zu schwenken, sowie ein elektromagnetisches Umschaltventil 8, das ein Magnetventil ist, das an einem Zylinderblock (nicht dargestellt) vorhanden und so eingerichtet ist, dass es eine Funktion von Vorsteuerventil 7 steuert.
Pumpengehäuse 1 und Pumpendeckel 2 werden, wie in 2 gezeigt, mit vier Bolzen fest verbunden, bevor Pumpengehäuse 1 und Pumpendeckel 2 an dem Zylinderblock angebracht werden. Diese Bolzen 9 werden über Bolzen-Einführlöcher (nicht dargestellt) eingeführt, die in Pumpengehäuse 1 und Pumpendeckel 2 ausgebildet sind. Vordere Endabschnitte dieser Bolzen 9 werden in Innengewindeabschnitte eingeschraubt, die in dem Zylinderblock vorhanden sind.
Pumpengehäuse 1 besteht integral aus Aluminiumlegierung. Pumpengehäuse 1 enthält, wie in 3 gezeigt, eine vertiefte Bodenfläche 1a, an der eine axiale Endfläche von Nockenring 5 gleitet. Dementsprechend ist die vertiefte Bodenfläche 1a von Pumpengehäuse 1 so ausgebildet, dass sie hochgenaue Planheit und hochgenaue Oberflächenrauhigkeit aufweist. Ein Gleitbereich von Bodenfläche 1a, auf dem Nockenring 5 gleitet, ist spanend bearbeitet.
Pumpengehäuse 1 enthält, wie in 1 und 2 gezeigt, ein Lagerloch 1b, das in einem im Wesentlichen mittigen Abschnitt von Pumpengehäuse 1 ausgebildet ist, durch das sich Antriebswelle 3 hindurch erstreckt und in dem sie gelagert ist, ein Zapfenloch 1c, das in einer mit Boden versehenen Form ausgebildet ist, an einer Innenumfangsfläche von Pumpengehäuse 1 an einer vorgegebenen Position ausgebildet ist und in das ein Schwenkzapfen 10 eingeführt ist, sowie eine erste Dichtungsfläche 1d, in Form eines vertieften Bogens ausgebildet ist und die an der Innenumfangsfläche von Pumpengehäuse 1 an einer Position vertikal oberhalb einer Linie X (im Folgenden als eine Nockenring-Bezugslinie bezeichnet) ausgebildet ist, die einen Wellenmittelpunkt von Schwenkzapfen 10 und einen Mittelpunkt von Pumpengehäuse 1 (einen Wellenmittelpunkt von Antriebswelle 3) verbindet. Des Weiteren enthält Pumpengehäuse 1 eine zweite Dichtungsfläche 1e, die in Form eines vertieften Bogens ausgebildet ist und an dem Innenumfang von Pumpengehäuse 1 an einer Position vertikal unterhalb von Nockenring-Bezugslinie X ausgebildet ist.
Ein erstes Dichtungselement 22a ist an einer Oberseite von Nockenring 5 in 1 vorhanden. Das erste Dichtungselement 22a liegt gleitend so an der ersten Dichtungsfläche 1d an, dass es zusammen mit der Außenumfangsfläche von Nockenring 5 eine erste Hydraulik-Steuerkammer 16 (weiter unten beschrieben), die eine erste Steuerkammer ist, abteilt und abdichtet.
Desgleichen ist ein zweites Dichtungselement 22b an einer Unterseite von Nockenring 5 in 1 vorhanden. Das zweite Dichtungselement 22b liegt an der zweiten Dichtungsfläche 1e gleitend so an, dass es zusammen mit der Außenumfangsfläche von Nockenring 5 eine zweite Hydraulik-Steuerkammer 17 (weiter unten beschrieben), die eine zweite Steuerkammer ist, abteilt und abdichtet.
Die erste und die zweite Dichtungsfläche 1d und 1e haben, wie in 3 gezeigt, jeweils bogenförmige Flächen, die um einen Mittelpunkt von Zapfenloch 1 herum ausgebildet sind und die vorgegebene Radien R1 bzw. R2 haben.
Des Weiteren enthält Pumpengehäuse 1 einen Ansauganschluss 11, der in einer im Wesentlichen halbmondartigen Form ausgebildet ist, an der unteren Bodenfläche 1a von Pumpengehäuse 1 ausgebildet ist und sich an einer linken Seite von Antriebswelle 3 befindet, sowie einen Austrittsanschluss 12a, der ein Austritts- bzw. Ausstoßabschnitt ist, der in einer im Wesentlichen halbmondartigen Form ausgebildet ist, an der unteren Fläche 1a von Pumpengehäuse 1 ausgebildet ist und sich an einer rechten Seite von Antriebswelle 3 befindet. Ansauganschluss 11 und Austrittsanschluss 12 sind so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen. Ansauganschluss 11 ist, wie in 1 und 3 gezeigt, mit einer Ansaugöffnung 11a verbunden, die so eingerichtet ist, dass sie das Schmieröl in einer Ölwanne (nicht dargestellt) ansaugt. Des Weiteren ist Austrittsanschluss 12 an einer Austrittsöffnung 12a über eine Haupt-Ölleitung 13 mit gleitenden Abschnitten des Motors, einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Ventilsteuerungsvorrichtung, sowie Lagern der Kurbelwelle verbunden.
Ein Abzweigkanal 29 zweigt von einer Haupt-Ölleitung 13 ab. Abzweigkanal 29 ist mit dem elektromagnetischen Umschaltventil 8 und Vorsteuerventil 7 verbunden.
Ein erster Ölfilter 50 ist an einem Abschnitt von Haupt-Ölleitung 13 in der Nähe eines Austrittskanals 12b vorhanden. Ein zweiter Ölfilter 51 ist an einem Abschnitt von Abzweigkanal 29 in der Nähe des Abzweigungsabschnitts zwischen Haupt-Ölleitung 13 und Abzweigkanal 29 vorhanden. Dadurch wird das Vorsteuerventil 7 und dem elektromagnetischen Umschaltventil 8 zugeführte Öl durch die zwei Filter doppelt gefiltert. Beispielsweise werden Filterpapiere als diese Ölfilter 50 und 51 eingesetzt. Wenn diese Ölfilter 50 und 51 verstopft sind, kann austauschbares Filterpapier in Kartuschenform ausgetauscht werden.
Des Weiteren enthält Pumpengehäuse 1 eine Schmierölnut 1f, die an einer Innenumfangsfläche von Lagerloch 1b von Antriebswelle 3 ausgebildet ist, die an dem im Wesentlichen mittigen Abschnitt der unteren Fläche 1a ausgebildet ist, die das über Austrittsanschluss 12 ausgetretene Schmieröl aufnimmt und die zum Schmieren von Antriebswelle 3 eingerichtet ist.
Des Weiteren enthält Pumpengehäuse 1 eine erste Verbindungsnut 14 sowie eine zweite Verbindungsnut 15, die oberhalb bzw. unterhalb von Zapfenloch 1c in 1 ausgebildet sind und die mit der ersten Hydraulik-Steuerkammer 16 bzw. der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 verbunden sind.
Pumpendeckel 2 besteht integral aus der Aluminiumlegierung. Pumpendeckel 2 enthält, wie in 2 gezeigt, eine Innenseitenfläche, die in einer planen Form ausgebildet ist. Des Weiteren enthält Pumpendeckel 2 ein Lagerloch 2a, das an einer im Wesentlichen mittigen Position von Pumpendeckel 2 ausgebildet ist, durch Pumpendeckel 2 hindurch verläuft und Antriebswelle 3 zusammen mit Lagerloch 1b von Pumpengehäuse 1 lagert. In diesem Fall ist die Innenseitenfläche von Pumpendeckel 2 als die plane Fläche ausgebildet. Jedoch können die Ansaugöffnung, die Austrittsöffnung und ein Ölspeicherabschnitt ebenso wie an der unteren Fläche 1a von Pumpengehäuse 1 an der Innenseitenfläche von Pumpendeckel 2 ausgebildet sein. Des Weiteren ist dieser Pumpendeckel 2 an Gehäuse 1 mit Bolzen angebracht, wobei Pumpendeckel 2 mit einer Vielzahl von Positionierzapfen IP in der Umfangsrichtung an Pumpengehäuse 1 positioniert wird.
Antriebswelle 3 ist so eingerichtet, dass sie Rotor 4 mittels einer von der Kurbelwelle übertragenen Drehkraft der 1 im Uhrzeigersinn dreht. Ein Bereich der linken Hälfte von Antriebswelle 3 in 1 ist ein Ansaugbereich, und ein Bereich der rechten Hälfte von Antriebswelle 3 in 1 ist ein Austritts- bzw. Ausstoßbereich.
Rotor 4 enthält, wie in 1 gezeigt, sieben Schlitze 4a, die so ausgebildet sind, dass sie sich von der inneren Mitte radial nach außen erstrecken und in jedem ein Flügel 18 eingeführt ist, der bewegt wird, wobei sieben Flügel 18, die nach innen und nach außen bewegt werden können (ausgefahren und eingefahren werden können), jeweils in einen der sieben Schlitze 4a eingeführt ist, sowie Gegendruckkammern 19, von denen jede in einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist, jede an einem unteren Endabschnitt eines der Schlitze 4a ausgebildet ist und der an Austrittsanschluss 12 austretende Austritts-Hydraulikdruck in sie eingeleitet wird.
Jeder der Flügel 18 enthält ein unteres Ende, das sich an einer radial innen liegenden Seite befindet und das verschiebbar an einer Außenumfangsfläche paariger Flügelringe 20 und 20 anliegt, und ein oberes bzw. vorderes Ende, das gleitend an einer Innenumfangsfläche 5a von Nockenring 5 anliegt. Des Weiteren ist eine Vielzahl von Pumpenkammern 21, die Hydraulikflüssigkeits-Kammern sind, ausgebildet, und jede von ihnen wird flüssigkeitsundurchlässig durch zwei benachbarte Flügel 18, Umfangsfläche 5a von Nockenring 5, eine Außenumfangsfläche von Rotor 4, die untere bzw. Bodenfläche 1a von Pumpengehäuse 1 sowie eine innere Endfläche von Pumpendeckel 2 abgetrennt. Jeder der Flügelringe 20 ist so eingerichtet, dass er die Flügel 18 radial nach außen drückt.
Nockenring 5 ist im Wesentlichen in Form eines hohlen Zylinders ausgebildet und besteht aus einem Sintermetall, das leicht bearbeitet werden kann. Nockenring 5 enthält einen erhabenen Schwenkabschnitt 5b, der an einer Außenumfangsfläche von Nockenring 5 der rechten Außenseite in 1 auf der Nockenring-Bezugslinie X ausgebildet ist, und ein Trägerloch 5c, das an einer mittigen Position dieses erhabenen Schwenkabschnitts 5b ausgebildet ist, ist so ausgebildet, dass es in der axialen Richtung durch ihn hindurch verläuft, Schwenkzapfen 10, der in Schwenkloch 1c eingeführt ist und von diesem positioniert wird, ist in dieses eingeführt, und es dient als ein exzentrischer Schwenk-Lagerpunkt (Drehpunkt), an dem Nockenring 5 geschwenkt wird.
Des Weiteren enthält Nockenring 5 einen ersten vorstehenden Abschnitt 5d, der eine im Wesentlichen dreieckige Form hat, sich an der oberen Seite von Nockenring-Bezugslinie X in 1 befindet und eine Haltenut enthält, die das erste Dichtungselement 22a gleitend an der ersten Dichtungsfläche 1d anliegend hält, sowie einen zweiten vorstehenden Abschnitt 5e, der eine im Wesentlichen dreieckige Form hat, sich an der unteren Seite von Nockenring-Bezugslinie X befindet und eine Haltenut enthält, die das zweite Dichtungselement 22b gleitend an der zweiten Dichtungsfläche 1e anliegend hält.
Das erste und das zweite Dichtungselement 22a und 22b bestehen beispielsweise aus einem verschleißarmen Kunststoff. Das erste und das zweite Dichtungselement 22a und 22b haben jeweils eine längliche Form, die sich in der axialen Richtung von Nockenring 5 erstreckt. Des Weiteren werden das erste und das zweite Dichtungselement 22a und 22b in den Haltenuten gehalten, die in dem ersten bzw. dem zweiten vorstehenden Abschnitt 5d und 5e von Nockenring 5 ausgebildet sind. Weiterhin sind das erste und das zweite Dichtungselement 22a und 22b jeweils so eingerichtet, dass sie durch eine elastische Kraft eines elastischen Elementes, das aus Gummi besteht und das am Boden einer der Haltenuten fixiert ist, nach vorn gedrückt werden. Dadurch sind das erste und das zweite Dichtungselement 22a und 22b so eingerichtet, dass sie die erste und die zweite Hydraulik-Steuerkammer 16 und 17 konstant flüssigkeitsdicht halten.
Die erste Hydraulik-Steuerkammer 16 hat eine im Wesentlichen längliche Halbmondform. Die erste Hydraulik-Steuerkammer 16 wird durch das erste Dichtungselement 22a, die Außenumfangsfläche von Nockenring 5 und Schwenkzapfen 10 abgeteilt. Diese erste Hydraulik-Steuerkammer 16 ist, wie weiter unten beschrieben, so eingerichtet, dass sie Nockenring 5 durch den über Austrittsanschluss 12 eingeleiteten Austritts-Hydraulikdruck in 1 entgegen dem Uhrzeigersinn schwenkt und damit Nockenring 5 in einer Richtung bewegt, in der das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 in Bezug auf den Mittelpunkt von Rotor 4 verringert wird.
Die zweite Hydraulik-Steuerkammer 17 hingegen hat eine kurze unregelmäßige Form. Die zweite Hydraulik-Steuerkammer 17 wird durch das zweite Dichtungselement 22b, die Außenumfangsfläche von Nockenring 5 und Schwenkzapfen 10 abgeteilt. Diese zweite Hydraulik-Steuerkammer 17 ist so eingerichtet, dass sie Nockenring 5t durch den über das elektromagnetische Umschaltventil 8 und das Vorsteuerventil 7 über Austrittsanschluss 12 eingeleiteten Austritts-Hydraulikdruck in 1 im Uhrzeigersinn schwenkt und damit Nockenring 5 in einer Richtung bewegt, in der das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 in Bezug auf den Rotor 4 vergrößert wird.
Die erste und die zweite Hydraulik-Steuerkammer 16 und 17 sind in den oben beschriebenen Bereichen ausgebildet. Dementsprechend ist eine Druckaufnahmefläche der Außenumfangsfläche von Nockenring 5, die den Hydraulikdruck von der ersten Hydraulik-Steuerkammer 16 aufnimmt, größer als eine Druckaufnahmefläche der Außenumfangsfläche von Nockenring 5, die den Hydraulikdruck von der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 aufnimmt.
Weiterhin enthält Nockenring 5 einen Arm 23, der integral mit einem äußeren Ende der Außenumfangsfläche von Nockenring 5 ausgebildet ist, sich an einer dem erhabenen Schwenkabschnitt 5b gegenüberliegenden Seite befindet und radial nach außen vorsteht.
Dieser Arm 23 hat die Form einer länglichen rechteckigen Platte, die sich von dem äußeren Ende von Nockenring 5 in der radialen Richtung erstreckt. Arm 23 enthält einen erhabenen Abschnitt 23b, der integral an einer oberen Fläche 23 an einer Seite des vorderen Endabschnitts 23a ausgebildet ist. Des Weiteren enthält 23 einen Vorsprung 23c, der die Form eines gekrümmten Bogens hat und integral an einer unteren Fläche von Arm 23 ausgebildet ist, die dem erhabenen Abschnitt 23b gegenüberliegt. Der erhabene Abschnitt 23b erstreckt sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu dem vorderen Endabschnitt 23a. Der erhabene Abschnitt 23b hat in Draufsicht die Form eines schmalen länglichen Rechtecks. Des Weiteren enthält der erhabene Abschnitt 23b eine obere Fläche, die eine gekrümmte Form mit einem kleinen Krümmungsradius hat.
Weiterhin sind eine erste Feder-Aufnahmekammer 24 sowie eine zweite Feder-Aufnahmekammer 25 ausgebildet, die an Schwenkloch 1c von Pumpengehäuse 1 gegenüberliegenden Positionen, d. h. einer oberen bzw. einer unteren Position von Arm 23 in 1 und 3, ausgebildet sind. Die erste Federaufnahmekammer 24 und die zweite Federaufnahmekammer 25 sind so ausgebildet, dass sie koaxial zueinander sind.
Die erste Federaufnahmekammer 24 hat in Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form, die sich in der axialen Richtung von Pumpengehäuse 1 erstreckt. Die erste Federaufnahmekammer 24 ist mit Ansaugöffnung 11a verbunden, die ein Niederdruckabschnitt ist. Die zweite Feder-Aufnahmekammer 25 hingegen hat eine Länge in der Oben-Unten-Richtung, die kürzer ist als die der ersten Feder-Aufnahmekammer 24. Des Weiteren hat die zweite Feder-Aufnahmekammer 25 in Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form, die sich ähnlich wie bei der ersten Feder-Aufnahmekammer 24 in der axialen Richtung von Pumpengehäuse 1 erstreckt. Weiterhin enthält Pumpengehäuse 1 ein Paar Halteabschnitte 26 und 26, von denen jeder die Form einer länglichen rechteckigen Platte hat, die sich jeweils radial nach innen erstrecken, die integral an einem inneren Abschlussrand eines Öffnungsabschnitts 25a eines unteren Endes der zweiten Feder-Aufnahmekammer 25 so ausgebildet sind, dass sie einander in der Breitenrichtung des Öffnungsabschnitts 25a des unteren Endes gegenüberliegen. Der erhabene Abschnitt 23b von Arm 23 ist so angeordnet, dass er zwischen beiden Halteabschnitten 26 und 26 über Öffnungsabschnitte 25a in die zweite Feder-Aufnahmekammer 25 hinein und aus ihr heraus bewegt wird. Die beiden Halteabschnitte 26 und 26 sind so eingerichtet, dass sie eine maximale Ausdehnung einer zweiten Schraubenfeder 28 einschränken.
Eine erste Schraubenfeder 27 ist in der ersten Feder-Aufnahmekammer 24 aufgenommen und angeordnet. Die erste Schraubenfeder 27 ist ein Drückelement, das so eingerichtet ist, dass es Nockenring 5 über Arm 23 in 1 im Uhrzeigersinn drückt, d. h. in einer Richtung, in der das Maß der Exzentrizität zwischen dem Drehmittelpunkt von Rotor 4 und dem Mittelpunkt der Innenumfangsfläche von Nockenring 5 vergrößert wird.
Die erste Schraubenfeder 27 enthält ein unteres Ende, das elastisch an einer Bodenfläche 24a der ersten Feder-Aufnahmekammer 24 anliegt, sowie ein oberes Ende, das elastisch konstant an Bogen-Vorsprung 23c anliegt, der an der unteren Fläche von Arm 23 ausgebildet ist, so dass die erste Schraubenfeder 27 einen vorgegebenen Feder-Solldruck W1 hat. Dadurch drückt die erste Schraubenfeder 27 Nockenring 5 in einer Richtung, in der das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 in Bezug auf den Drehmittelpunkt von Rotor 4 größer wird.
Eine zweite Schraubenfeder 28 ist in der zweiten Feder-Aufnahmekammer 25 aufgenommen und angeordnet. Die zweite Schraubenfeder 28 ist ein Drückelement, das so eingerichtet ist, dass es Nockenring 5 über Arm 23 in 1 entgegen dem Uhrzeigersinn drückt. Diese Schraubenfeder 28 enthält ein oberes Ende, das elastisch an einer oberen Innenfläche 25b der zweiten Feder-Aufnahmekammer 25 anliegt, und ein unteres Ende, das so lange elastisch an dem erhabenen Abschnitt 23b von Arm 23 von einer 1 gezeigten Bewegungsposition normaler Exzentrizität von Nockenring 5 aus im Uhrzeigersinn anliegt, bis die untere Abschlusskante von Schraubenfeder 28 an beiden Halteabschnitten 26 und 26 anliegt, um die Drückkraft auf Nockenring 5 entgegen dem Uhrzeigersinn auszuüben, d. h. Nockenring 5 so zu drücken, dass das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 abnimmt.
Diese zweite Schraubenfeder 28 ist mit einem vorgegebenen Federdruck W2 versehen, der entgegengesetzt zu dem der ersten Schraubenfeder 27 wirkt. Der Federdruck W2 ist jedoch niedriger eingestellt als Feder-Solldruck W1 der ersten Schraubenfeder 27. Dementsprechend wird Nockenring 5 durch eine Differenz zwischen den Federdrücken W1 und W2 der ersten Schraubenfeder 27 bzw. der Schraubenfeder 28 an eine Ausgangsposition (Position maximaler Exzentrizität) gebracht.
Das heißt, die erste Schraubenfeder 27 ist so eingerichtet, dass sie Nockenring 5 über Arm 23 in einem Zustand, in dem die erste Schraubenfeder 27 den Feder-Solldruck W1 aufweist, über Arm 23 konstant nach oben drückt, d. h. in einer Richtung, in der die Volumina der Pumpenkammern 21 größer werden. Feder-Solldruck W1 ist ein Druck, mit dem Nockenring 5 anfangs bewegt wird, wenn der Hydraulikdruck ein für die Ventilsteuervorrichtung erforderlicher Hydraulikdruck P1 ist.
Des Weiteren liegt die zweite Schraubenfeder 28 elastisch an Arm 23 an, wenn das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 zwischen dem Mittelpunkt der Innenumfangsfläche von Nockenring 5 mit dem Drehmittelpunkt von Rotor 4 einem vorgegebenen Maß entspricht oder darüber liegt. Wenn jedoch das Maß der Exzentrizität zwischen dem Mittelpunkt der Innenumfangsfläche von Nockenring 5 und dem Drehmittelpunkt von Rotor 4, wie in 5 und 6 gezeigt, kleiner wird als das vorgegebene Maß, wird die zweite Schraubenfeder 28 durch die Halteabschnitte 26 und 26 so gehalten, dass der zusammengedrückte Zustand aufrechterhalten wird, so dass die zweite Schraubenfeder 28 nicht an Arm 23 anliegt. Des Weiteren ist der Solldruck W1 der ersten Schraubenfeder 27 bei dem Maß zum Schwenken von Nockenring 5, bei dem der Druck der zweiten Schraubenfeder 28 auf Arm 23 aufgrund der Halteabschnitte 26 und 26 0 wird, ein Druck, bei dem die Bewegung von Nockenring 5 beginnt, wenn der Hydraulikdruck ein erforderlicher Hydraulikdruck P2 ist, der für eine Öl-Spritzdüse eines Kolbens erforderlich ist, oder ein erforderlicher Hydraulikdruck P3, der für Lager bei der maximalen Umdrehungszahl der Kurbelwelle erforderlich ist.
Ein Drückmechanismus wird durch die erste Schraubenfeder 27 und die zweite Schraubenfeder 28 gebildet.
7 zeigt eine Beziehung zwischen einem Schwenkbewegungs-Winkel von Nockenring 5 sowie dem Federdruck der ersten bzw. der zweiten Schraubenfeder 27 und 28. Selbst wenn der Schwenkbewegungs-Winkel von Nockenring 5 0 beträgt (die Position maximaler Exzentrizität wird der Federdruck A von Schraubenfeder 27 und 28 erzeugt. Wenn der Schwenkbewegung-Winkel von Nockenring 5 innerhalb von a liegt, wirkt Federdruck W2 der zweiten Schraubenfeder 28 als die Hilfskraft. Dementsprechend kann Nockenring 5 durch den geringen Druck in 1 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt werden. In diesem Fall ist ein Gradient des Federdrucks eine Federkonstante.
Wenn Nockenring 5 an eine Position B in 7 bewegt wird, liegt das untere Ende der zweiten Schraubenfeder 28 an beiden Halteabschnitten 26 und 26 an, so dass Nockenring 5 die Hilfskraft der zweiten Schraubenfeder 28 nicht erhalten kann. Dementsprechend kann Nockenring 5 nicht in der oben beschriebenen Richtung geschwenkt werden. Des Weiteren kann, wenn der Hydraulikdruck dem Federdruck C entspricht oder höher ist als dieser, d. h., wenn der der ersten Hydraulik-Steuerkammer 16 zugeführte Hydraulikdruck erhöht wird und den Federdruck der ersten Schraubenfeder 27 übersteigt, Nockenring 5 gegen diesen Federdruck der ersten Schraubenfeder 27 geschwenkt werden, und Nockenring 5 kann in Bereich b geschwenkt werden.
Dabei wird durch Nockenring 5, die Flügelringe 20 und 20, die erste und die zweite Hydraulikdruck-Steuerkammer 16 und 17 sowie die erste und die zweite Schraubenfeder 27 und 28 ein Verstellmechanismus gebildet.
Des Weiteren ist ein Verbindungskanal 35 ausgebildet, der von Abzweigkanal 29 abzweigt und der mit der ersten Verbindungsnut 14 verbunden ist und damit mit der ersten Steuer-Hydraulikkammer 16 verbunden ist. Abzweigkanal 29 enthält ein stromab liegendes Ende, das mit dem elektromagnetischen Umschaltventil 8 verbunden ist. Des Weiteren enthält ein Hydraulikkanal 36, der mit dem elektromagnetischen Umschaltventil 8 verbunden ist, ein stromab liegendes Ende, das aus der axialen Richtung mit einem oberen Ende von Vorsteuerventil 7 verbunden ist. Hydraulikkanal 36 ist über einen Zuführ- und Austritts- bzw. Ausstoßkanal 37, der mit diesem Vorsteuerventil 7 verbunden ist, und die zweite Verbindungsnut 15 mit der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 verbunden.
Diese Vorsteuerventil 7 ist, wie in 1 gezeigt, in der Oben-Unten-Richtung bzw. vertikalen Richtung in Steuergehäuse 6 vorhanden. Dieses Vorsteuerventil 7 enthält ein zylindrisches Gleitloch 30, das einen unteren bzw. Bodenabschnitt mit einer Öffnung enthält, die durch ein Abdeckungs- bzw. Deckelelement 31 verschlossen ist, ein Kolbenventil 32, das in Gleitloch 30 vorhanden ist und das so eingerichtet ist, dass es in der vertikalen Richtung verschoben wird, sowie eine Ventilfeder 33, die elastisch zwischen Kolbenventil 32 und Abdeckungselement 31 angeordnet ist und so eingerichtet ist, dass sie Kolbenventil 32 nach oben drückt, d. h. in einer Richtung, in der Kolbenventil 32 ein Öffnungsende 36a von Hydraulikkanal 36 schließt, das an der oberen Abschlussseite von Kolbenventil 32 in der axialen Richtung ausgebildet ist.
Gleitloch 30 ist über Hydraulikkanal 36, der in dem Steuergehäuse 6 und dem Zylinderblock ausgebildet ist, mit dem elektromagnetischen Umschaltventil 8 verbunden. Des Weiteren enthält Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 eine Endöffnung 37a, die an einer Innenseitenfläche von Gleitloch 30 ausgebildet ist. Weiterhin enthält ein Ablaufkanal 38 eine Endöffnung 38a, die an einer Position ausgebildet ist, die höher liegt als eine Endöffnung 37a von Zuführ-und-Austritts-Kanal 37. Dieser Ablaufkanal 38 hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der von Zuführ-und-Austritts-Kanal 37. Des Weiteren enthält dieser Ablaufkanal 38 das andere Ende, das mit einer Ölwanne (nicht dargestellt) verbunden ist.
Das Öffnungsende 36a von Hydraulikkanal 36 ist so ausgebildet, dass sein Innendurchmesser kleiner ist als ein Innendurchmesser von Gleitloch 30. Zwischen dem Öffnungsende 36a von Hydraulikkanal 36 und Gleitloch 30 ist eine abgesetzte Sitzfläche 36b ausgebildet, die in einer konischen Form ausgebildet ist. Ein erster Stegabschnitt 32a von Kolbenventil 32 (weiter unten beschrieben) ist so eingerichtet, dass er auf dieser Dichtungsfläche 36b aufsitzt und von ihr gelöst wird.
Dieses Kolbenventil 32 enthält den ersten Stegabschnitt 32a, der sich an einer Oberseite befindet, einen zweiten Stegabschnitt 32b, der sich in der Mitte befindet, einen dritten Stegabschnitt 32c, der sich an einer unteren Seite befindet, sowie Schaftabschnitte mit kleinem Durchmesser, die zwischen dem ersten Stegabschnitt 32a und dem zweiten Stegabschnitt 32b sowie zwischen dem zweiten Stegabschnitt 32b und dem dritten Stegabschnitt 32c ausgebildet sind. Der erste Stegabschnitt 32a, der zweite Stegabschnitt 32b, der dritte Stegabschnitt 32c und die Schaftabschnitte mit kleinem Durchmesser bilden ein Ventilelement. Des Weiteren enthält Kolbenventil 32 ein Durchlassloch 32d, das in Form eines mit Boden versehenen Hohlzylinders ausgebildet ist, der sich in der axialen Richtung erstreckt und der eine Öffnung aufweist, die sich an der oberen Abschlussseite des ersten Stegabschnitts 32a öffnet.
Der erste Stegabschnitt 32a ist so eingerichtet, dass er aufgrund der Federkraft von Ventilfeder 34 auf Sitzfläche 36b aufsitzt und damit Öffnungsende 36a von Hydraulikkanal 36 verschließt.
Die Abschnitte von Kolbenventil 32 mit kleinem Durchmesser enthalten eine erste Ringnut 32a bzw. eine zweite Ringnut 32f, die am Außenumfang der Abschnitte mit kleinem Durchmesser ausgebildet sind. Der untere Abschnitt mit kleinem Durchmesser enthält ein Durchgangsloch 32g, das in einer Umfangswand des unteren Abschnitts mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist, in der radialen Richtung durch sie hindurch verläuft und Durchlassloch 32b und die zweite Ringnut 32f verbindet.
Durchlassloch 32d ist, wie in 1 gezeigt, so eingerichtet, dass es den Hydraulikkanal 36 und den Austrittskanal 37 über Durchgangsloch 32g und die zweite Ringnut 32f verbindet, wenn Kolbenventil 32 in einer obersten Position (am weitesten oben befindliche Position) durch die Federkraft von Ventilfeder 32 gehalten wird.
Die erste Ringnut 32e ist so eingerichtet, dass sie Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 und Ablaufkanal 38 nicht über den zweiten Stegabschnitt 32b verbindet, wenn Kolbenventil 32 durch die Federkraft von Ventilfeder 33 an der obersten Position (am weitesten oben liegende Position) gehalten wird. Die erste Ringnut 32e ist jedoch, wie in 4 gezeigt, so eingerichtet, dass sie Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 und Ablaufkanal 38 verbindet, wenn Kolbenventil 32 an eine vorgegebene Position nach unten bewegt wird.
Das elektromagnetische Umschaltventil 8 enthält, wie in 1 gezeigt, einen Ventilkörper 40, der mittels Presspassung in einem Ventil-Aufnahmeloch fixiert wird, das an einer vorgegebenen Position eines Zylinderblocks ausgebildet ist, und der ein Betätigungsloch 41, das im Inneren des Ventilkörpers 40 so ausgebildet ist, dass es sich in der axialen Richtung erstreckt, einen Ventilsitz 42, der in einen vorderen Endabschnitt (in 1 an der linken Seite) von Betätigungsloch 41 eingesetzt ist und der einen Elektromagnet-Öffnungskanal 42a enthält, der in einem Mittelabschnitt von Ventilsitz 42 ausgebildet ist und der mit einer stromab liegenden Seite von Verzweigungskanal 29 verbunden ist, ein Kugelventil 43, das aus einem Metall besteht, in Ventilsitz 42 vorhanden und so eingerichtet ist, dass es auf Ventilsitz 42 aufsitzt und von ihm angehoben wird, um Elektromagnet-Öffnungskanal 42a zu öffnen bzw. zu schließen, sowie einen Elektromagnetabschnitt 44, der an einem Endabschnitt von Ventilkörper 40 vorhanden ist.
Ventilkörper 40 enthält einen Verbindungsanschluss 45, der an einem linken Endabschnitt einer Umfangswand von Ventilkörper 40 ausgebildet ist, in der radialen Richtung durch sie hindurch verläuft und mit Hydraulikkanal 36 verbunden ist, sowie einen Ablaufanschluss 46, der an einem rechten Endabschnitt der Umfangswand von Ventilkörper 40 ausgebildet ist, in der radialen Richtung durch sie hindurch verläuft und mit Betätigungsloch 41 verbunden ist.
Elektromagnetabschnitt 44 enthält eine Verkleidung 44a, eine Elektromagnetspule, einen festen Eisenkern, einen beweglichen Eisenkern (nicht dargestellt) usw., die in Verkleidung 44a aufgenommen sind, sowie eine Stößelstange 47, die an einem vorderen Endabschnitt des beweglichen Eisenkerns vorhanden und so eingerichtet ist, dass sie mit einem vorgegebenen Zwischenraum in Betätigungsloch 41 verschoben wird, so dass der vordere Endabschnitt von Stößelstange 47 auf Kugelventil 43 drückt oder den Druck auf Kugelventil 43 aufhebt.
Es ist ein zylindrischer Kanal 48 ausgebildet, der zwischen einer Außenumfangsfläche von Stößelstange 47 und einer Innenumfangsfläche von Betätigungsloch 41 ausgebildet ist. Der zylindrische Kanal 48 ist so eingerichtet, dass er Verbindungskanal 45 und Ablaufkanal 46 verbindet.
Die elektromagnetische Spule ist so eingerichtet, dass sie im AN-AUS-Verfahren durch eine Steuereinheit (nicht dargestellt) des Motors erregt (Strom an sie angelegt) wird, oder durch die Steuereinheit enterregt (kein Strom an sie angelegt) wird. Das heißt, wenn die Steuereinheit ein AUS-Signal (Enterregung) an die elektromagnetische Spule ausgibt, wird der bewegliche Eisenkern durch eine Federkraft einer Rückstellfeder (nicht dargestellt) vorwärts (in 1 nach links) bewegt wird, so dass Stößelstange 47 auf Kugelventil 43 drückt. Dadurch wird Elektromagnet-Öffnungskanal 42a geschlossen, und Verbindungsanschluss 45 sowie Ablaufanschluss 46 werden über den zylindrischen Kanal 48 miteinander verbunden.
Wenn hingegen die Steuereinheit ein AN-Signal (Erregung) an die elektromagnetische Spule ausgibt, wird der bewegliche Eisenkern gegen die Federkraft der Rückstellfeder nach hinten (in 1 nach rechts) bewegt, so dass der Druck von Stößelstange 47 auf Kugelventil 43 aufgehoben wird. So werden, wie in 1 gezeigt, Abzweigkanal 49 und Hydraulikkanal 36 über Verbindungsanschluss 45 verbunden, und der zylindrische Kanal 48 wird geschlossen, so dass Verbindungsanschluss 45 und Ablaufanschluss 46 getrennt werden.
Die Steuereinheit erfasst einen aktuellen Antriebszustand des Motors anhand einer Öltemperatur, einer Wassertemperatur, einer Motordrehzahl, einer Last usw. des Motors. Das heißt, die Steuereinheit erregt die elektromagnetische Spule, wenn die Motordrehzahl niedriger ist als f in 8. Die Steuereinheit enterregt die elektromagnetische Spule, wenn die Motordrehzahl in 8 höher ist als f.
Wenn jedoch die Motordrehzahl genauso hoch ist wie oder niedriger als f in 8, beendet die Steuereinheit die Erregung der elektromagnetischen Spule, wenn sich der Motor im Hochlastbereich befindet usw.
Funktionen der ersten Ausführungsform
Im Folgenden werden Funktionen der vorliegenden Ausführungsform dargestellt. Zunächst werden Funktionen des Pumpen-Hauptkörpers dargestellt.
In 1 liegt die obere Fläche von Armabschnitt 23 von Nockenring 5 aufgrund einer resultierenden Kraft der Federkräfte der ersten Schraubenfeder 27 und der zweiten Schraubenfeder 28 an einer Anschlagfläche 26a an, die sich an einem unteren Ende eines Halteabschnitts 26 befindet. In diesem Zustand hat das Maß der Exzentrizität ein Maximum, und die Änderung der Volumina der Pumpenkammern 21 entsprechend der Drehung hat ein Maximum. Dementsprechend hat die Kapazität der Ölpumpe einen Maximalwert.
Rotor 4 des Pumpen-Hauptkörpers wird in 1 im Uhrzeigersinn gedreht. Dementsprechend werden die Pumpenkammern 21 an der linken Seite in 1 in einem Zustand vergrößert, in dem die Pumpenkammern 21 an der linken Seite in 1 zu Ansauganschluss 11 hin offen sind. Ansauganschluss 11 ist über Ansaugöffnung 11a mit der Ölwanne außerhalb der Pumpe verbunden. Dementsprechend kann Ansauganschluss 11 das Öl aus der Ölwanne ansaugen. Die Pumpenkammern 21 an der rechten Seite in 1 werden in einem Zustand verkleinert, in dem die Pumpenkammern 21 an der rechten Seite in 1 zu Austrittsanschluss 12 hin offen sind. Dementsprechend tritt das Öl zu Austrittsanschluss 12 aus. Austrittsanschluss 12 ist über Austrittsöffnung 12a und Austrittskanal 12b mit Haupt-Ölleitung 13 verbunden. Das heißt, das ausgetretene Öl wird Gleitabschnitten des Motors zugeführt.
Wenn der Pumpen-Austrittsdruck entsprechend der Zunahme der Motordrehzahl erhöht wird, wird der Hydraulikdruck über Abzweigkanal 29, Verbindungskanal 35 und die erste Verbindungsnut 14 in den ersten Hydraulik-Steuerkanal 16 eingeleitet. Der in den ersten Hydraulik-Steuerkanal 16 eingeleitete Hydraulikdruck wirkt auf eine obere Außenumfangsfläche (Druckaufnahmefläche) von Nockenring 5 und dient als eine Kraft, durch die Nockenring 5 an Schwenkzapfen 10 gegen die Federkraft der ersten Schraubenfeder 27 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird. In diesem Fall dient die Federkraft der zweiten Schraubenfeder 28 als die Hilfskraft zum Schwenken von Nockenring 5.
Wenn Nockenring 5 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird und den in 5 gezeigten Zustand einnimmt, liegt die zweite Schraubenfeder 28 an den oberen Flächen der Halteabschnitte 26 und 26 an. Dementsprechend übt die zweite Schraubenfeder 28 die Hilfskraft nicht auf Armabschnitt 23 auf. Des Weiteren muss der Hydraulikdruck der ersten Hydraulik-Steuerkanal 16 erhöht werden, bis die Kraft des Hydraulikdrucks die Federkraft der ersten Schraubenfeder 27 übersteigt, um Nockenring 5 so zu schwenken, dass er den in 6 gezeigten Zustand einnimmt.
Eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Pumpen-Austrittsdruck ist in 8 mit einer durchgehenden Linie dargestellt.
In einem Zustand unmittelbar nach dem Starten des Motors befindet sich der Pumpen-Hauptkörper in dem in 1 gezeigten Zustand. Der Hydraulikdruck von Haupt-Ölleitung 13 wirkt über Verzweigungskanal 29, Verbindungskanal 35 und die erste Verbindungsnut 14 nur auf die erste Hydraulik-Steuerkammer 16. Dabei ist das Maß der Extentrizität von Nockenring 5 am größten (maximal), und die Pumpe befindet sich in dem Zustand maximaler Kapazität. Dementsprechend wird der Hydraulikdruck proportional zur Beschleunigung der Drehung (Motordrehzahl) schnell erhöht.
Wenn dieser Hydraulikdruck a in 8 erreicht, d. h. (1) in 8 übersteigt, der ein erforderlicher Hydraulikdruck für die Ventilsteuerungsvorrichtung ist, übersteigen der auf die erste Hydraulik-Steuerkammer 16 wirkende Hydraulikdruck und die Federkraft der zweiten Schraubenfeder 28 die Federkraft der ersten Schraubenfeder 27, so dass Nockenring 5 beginnt, in einer Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn) geschwenkt zu werden, in der das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 abnimmt.
Auf diese Weise wird, wenn Nockenring 5 in der Richtung geschwenkt wird, in der das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 verringert wird, die Pumpenkapazität des Pumpen-Hauptkörpers verringert. Dementsprechend ist der Anstieg des Hydraulikdrucks bei zunehmender Motordrehzahl mäßig. Wenn Nockenring 5 so geschwenkt wird, dass er den in 5 gezeigten Zustand einnimmt, liegt die zweite Schraubenfeder 28 an den beiden Halteabschnitten 26 und 26 an und weist dabei die Federkraft auf, so dass die Hilfskraft der zweiten Schraubenfeder 28 nicht sofort verfügbar ist.
Dementsprechend kann Nockenring 5 nicht geschwenkt werden. Daher wird das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 auf das konstante Maß fixiert, so dass die Pumpenkapazität des Pumpen-Hauptkörpers auf den konstanten Wert fixiert wird. Daher nimmt der Hydraulikdruck proportional zur Zunahme der Motordrehzahl zu.
Das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 wird jedoch kleiner als das Maß der Exzentrizität in dem Zustand in 1. Dementsprechend wird der Gradient des Anstiegs des Hydraulikdrucks kleiner als der Gradient des Anstiegs des Hydraulikdrucks unmittelbar nach dem Starten des Motors.
Wenn der Hydraulikdruck b in 8 erreicht, d. h. über einem erforderlichen Hydraulikdruck (3) für die Lager der Kurbelwelle liegt, kann wieder begonnen werden, Nockenring 5 mittels der Hydraulik-Druckkraft, die auf die erste Hydraulik-Steuerkammer 16 wirkt, gegen die Federkraft der ersten Schraubenfeder 27 zu schwenken, so dass die Ölpumpe den Zustand in 6 einnimmt. Des Weiteren wird, wenn während des Prozesses zwischen (1) und (3) ein für eine Öl-Spritzdüse erforderlicher Hydraulikdruck (2') vorliegt, das Maß der Exzentrizität des in 5 gezeigten Zustandes so festgelegt, dass der für die Öl-Spritzdüse erforderliche Hydraulikdruck (2') erreicht wird.
Im Folgenden werden die Funktion der gesamten Verstellpumpe, die Vorsteuerventil 7 und das elektromagnetische Umschaltventil 8 enthält, und des Weiteren die Hydraulikdruck-Kennlinie in 8 dargestellt.
Das heißt, wenn die Motordrehzahl in dem niedrigen Drehzahlbereich liegt, liegt, wie in 1 gezeigt, die obere Fläche von Armabschnitt 23 aufgrund der Federkraft der ersten Schraubenfeder 27 des Pumpen-Hauptkörpers, wie oben beschrieben, an Anschlagabschnitt 26a an. Dementsprechend erreicht das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 den Maximalwert, so dass sich die Pumpe in dem Zustand der maximalen Austrittsmenge befindet.
Das elektromagnetische Umschaltventil 8 geht in den enterregten Zustand über, in dem die Steuereinheit das AUS-Signal ausgibt. Dementsprechend wird Stößelstange 74 durch die Federkraft der Rückstellfeder innerhalb von Elektromagnetabschnitt nach vorn bewegt, wie dies mit einer unterbrochenen Linie in 1 dargestellt ist. Dadurch sitzt Kugelventil 43 auf dem Ventilsitz auf, so dass Elektromagnet-Öffnungskanal 42a geschlossen ist. So werden Abzweigkanal 29 und Hydraulikkanal 36 getrennt, und Hydraulikkanal 36 und Ablaufschluss 46 werden miteinander verbunden.
In Hydraulikkanal 36 liegt die obere Fläche des ersten Stegabschnitts 32a von Vorsteuerventil 7 Öffnungsende 36a gegenüber. Dementsprechend wirkt der Hydraulikdruck nicht auf Kolbenventil 32. Dadurch wird Kolbenventil 32 durch die Federkraft von Ventilfeder 33 an Sitzabschnitt 36b gepresst.
Auf diese Weise wird, wenn Kolbenventil 32 an Sitzabschnitt 36b anliegt, die zweite Ringnut 32f des zweiten Schaftabschnitts mit kleinem Durchmesser mit einer Endöffnung 37a von Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 verbunden. Die erste Ringnut 32e des ersten Abschnitts mit kleinem Durchmesser ist mit einer Endöffnung 38b von Ablaufkanal 38 verbunden. Des Weiteren befindet sich der zweite Stegabschnitt 32b zwischen der ersten Ringnut 32e und der zweiten Ringnut 32f, so dass die erste Ringnut 32e und die zweite Ringnut 32f voneinander getrennt sind.
Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 ist mit der zweiten Verbindungsnut 15 des Pumpen-Hauptkörpers verbunden. Dementsprechend ist die zweite Hydraulik-Steuerkammer 17 über Durchgangsloch 32g, Durchlassloch 32d, Hydraulikkanal 36 und den Verbindungsanschluss 45 des elektromagnetischen Umschaltventils 8 mit Ablaufanschluss 46 verbunden, so dass die zweite Hydraulik-Steuerkammer 17 zu der Ölwanne offen ist. Dadurch wirkt der Hydraulikdruck nicht auf die zweite Hydraulik-Steuerkammer 17.
Dementsprechend weist die Ölpumpe mit der Zunahme der Motordrehzahl, wie oben beschrieben, die mit der durchgehenden Linie in 8 dargestellte Hydraulikdruck-Kennlinie auf. Wenn Hydraulikdruck den ersten Betriebsdruck überschreitet, wird Nockenring 5 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt und nimmt den in 5 gezeigten Zustand ein. Wenn der Hydraulikdruck den zweiten Betriebsdruck b übersteigt, wird Nockenring 5 weiter entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt und nimmt den in 6 gezeigten Zustand ein.
Auf diese Weise kann das elektromagnetische Steuerventil 8, wenn der minimale Hydraulikdruck des Motors gefordert ist, von dem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Starten des Motors bis zu der hohen Motordrehzahl in den AUS-Zustand (den Enterregungszustand) versetzt werden. Damit kann vermieden werden, dass Strom verbraucht wird.
In dem Hochlastzustand des Motors muss der Kolben durch das Einspritzen mit der Öl-Spritzdüse auch bei niedriger Motordrehzahl gekühlt werden. In diesem Fall wird das elektromagnetische Umschaltventil 8 erregt, so dass Stößelstange 47 nach hinten bewegt wird. Dadurch wird Abzweigkanal 29 über Durchlassloch 32, Durchgangsloch 32g und die zweite Ringnut 32f von Vorsteuerventil 7 mit Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 verbunden, so dass der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 erhöht wird. Dadurch wird Nockenring 5 aufgrund der resultierenden Kraft des Hydraulikdrucks der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 und der ersten Schraubenfeder 27 im Uhrzeigersinn geschwenkt, so dass das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 vergrößert wird.
Das heißt, wenn das elektromagnetische Umschaltventil 8 durch die Steuereinheit erregt wird, wird Stößelstange 47 gegen die Federkraft der Rückstellfeder nach hinten (in 1 nach rechts) bewegt. Dadurch wird Kugelventil 43 mittels des Hydraulikdrucks aus Abzweigkanal 29 nach hinten bewegt, so dass Abzweigkanal 29 und Hydraulikkanal 36 miteinander verbunden werden. Des Weiteren wird das Öffnungsende des zylindrischen Kanals 48 geschlossen, so dass Ablaufanschluss 46 gesperrt wird.
Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 von Vorsteuerventil 7 wird über die zweite Verbindungsnut 15 des Pumpen-Hauptkörpers mit der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 verbunden. Dementsprechend wirkt der Hydraulikdruck von Abzweigkanal 29 (Haupt-Ölleitung 13) über Hydraulikkanal 36 von Vorsteuerventil 7 und Verbindungsanschluss des elektromagnetischen Umschaltventils 8 auf die zweite Hydraulik-Steuerkammer 17.
Wenn der Hydraulikdruck auf die zweite Hydraulik-Steuerkammer 17 wirkt, dient dieser Hydraulikdruck als eine Kraft zum Schwenken von Nockenring 5 in der Richtung (im Uhrzeigersinn), die identisch mit der Federkraft der ersten Schraubenfeder 27 ist. Des Weiteren ist die Hydraulikdruckkraft der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 kleiner als die Hydraulikdruckkraft der ersten Hydraulik-Steuerkammer 16, da die Druckaufnahmefläche der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 kleiner ist als die Druckaufnahmefläche der ersten Hydraulik-Steuerkammer 16 und ein Radius R der zweiten Dichtungsfläche 1e von dem Schwenkpunkt aus klein ist. Dementsprechend bewirkt der auf die zweite Hydraulik-Steuerkammer 17 wirkende Hydraulikdruck Verringerung der Hydraulikdruckkraft der ersten Hydraulik-Steuerkammer 16 aufgrund des Flächenverhältnisses und des Verhältnisses von Radien R1 der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 1d und 1e.
Die Funktion von Nockenring 5 ist identisch zu der in dem oben beschriebenen AUS-Zustand (dem Enterregungszustand) des elektromagnetischen Umschaltventils 8. Jedoch wird der Betriebs-Hydraulikdruck erhöht, da die Hydraulikdruckkraft der ersten Hydraulik-Steuerkammer 16 verringert wird. Dadurch wird die Hydraulikdruck-Kennlinie eine Kennlinie, wie sie in 8 mit einer kurz gestrichelten Linie dargestellt ist.
Die Druckaufnahmefläche der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 wird so eingestellt, dass der erste Betriebsdruck c zu diesem Zeitpunkt höher wird als der für die Öl-Spritzdüse erforderliche Hydraulikdruck (2), um so das Einspritzen des Öls zuverlässig durchzuführen. Jedoch ist bei der mit der kurz gestrichelten Linie in 8 gezeigten Kennlinie e-d des Pumpen-Austrittsdrucks der Hydraulikdruck zu hoch. Dementsprechend kann es zu einer Zunahme der Reibung und Beschädigung der anderen Teile kommen. Daher muss der Hydraulikdruck gesteuert werden.
Das heißt, wenn der Hydraulikdruck von Hydraulikkanal 36 erhöht wird, wird damit begonnen, Kolbenventil 32 von Vorsteuerventil 7 gegen die Federkraft von Ventilfeder 33 nach unten zu bewegen. Dann wird Vorsteuerventil 7, wenn der Hydraulikdruck einen Umschalt-Hydraulikdruck e erreicht, wie in 8 gezeigt, an einer Abwärtsbewegungs-Position (untere Position) positioniert, wie sie in 4 dargestellt ist. In diesem Zustand ist eine Breite der Öffnung von Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 im Wesentlichen identisch mit einer Breite des Stegabschnitts 32b. Dementsprechend wird Vorsteuerventil 7 zu einem Dreiwege-Ventil, das so eingerichtet ist, dass es selektiv einen mit Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 verbundenen Abschnitt so umstellt, dass Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 über die zweite Ringnut 32f mit Hydraulikkanal 36 verbunden ist oder dass Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 über die erste Ringnut 32e mit Ablaufkanal 38 verbunden ist. Dadurch wird der Abschnitt, der mit der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 verbunden ist, die mit Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 verbunden ist, von Haupt-Ölleitung 13 auf Ablaufkanal 38 umgeschaltet.
Das heißt, der zweite Stegabschnitt 32b von Vorsteuerventil 7 trennt die Verbindung zwischen Hydraulikkanal 36 und Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 und verbindet Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 und Ablaufkanal 38. Dadurch wird der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 verringert. Daher wird damit begonnen, Nockenring 5 bei einem Hydraulikdruck zu schwenken, der niedriger ist als der Hydraulikdruck, wenn der Hydraulikdruck der ersten Hydraulik-Steuerkammer 16 und der der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 identisch miteinander sind.
Wenn der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 außerordentlich niedrig ist, wird das Maß der Schwenkbewegung von Nockenring 5 entgegen dem Uhrzeigersinn groß, so dass sich die Pumpen-Austrittsmenge verringert. Dadurch sinkt der Hydraulikdruck von Haupt-Ölleitung 13. So wird der zweite Stegabschnitt 32b durch die Federkraft von Ventilfeder 33 geringfügig nach oben bewegt, so dass die Öffnungsfläche der Verbindung zwischen der ersten Ringnut 32e und Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 klein wird. Dadurch verringert sich die Öl-Ablaufmenge über Ablaufkanal 38, so dass der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 zunimmt.
Wenn der Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 außerordentlich hoch ist, wird das Maß der Schwenkbewegung von Nockenring 5 im Uhrzeigersinn groß, so dass die Austrittsmenge zu groß wird. Dadurch wird der Hydraulikdruck von Haupt-Ölleitung 13 hoch.
Dementsprechend wird der zweite Stegabschnitt 32b gegen den Federdruck von Ventilfeder 33 nach unten bewegt, so dass die Öffnungsfläche der Verbindung zwischen der ersten Ringnut 32e und Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 groß wird. Als Folge davon nimmt die Ablaufmenge zu, so dass der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 sinkt.
Auf diese Weise wird bei dem vorgegebenen Hydraulikdruck (Pumpen-Austrittsdruck) e, der in 8 dargestellt ist, die Verbindung zwischen Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 und Hydraulikkanal 36 unterbrochen, und die Verbindung zwischen Ablaufkanal 38 und Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 wird hergestellt, und anschließend wird der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 durch die Öffnungsflächen der Verbindung der beiden Kanäle 38 und 37 gesteuert.
Des Weiteren können die Öffnungsflächen der beiden Kanäle 38 und 37 mittels geringfügiger Bewegung des zweiten Stegabschnitts 32b gesteuert werden. Dementsprechend werden die Öffnungsflächen der beiden Kanäle 38 und 37 durch die Federkonstante von Ventilfeder 33 kaum oder gar nicht beeinflusst.
Das heißt, die Öffnungsflächen der Verbindung können auch durch geringfügige Änderung des Hydraulikdrucks ausreichend geändert werden. Der Hydraulikdruck wird auch dann nicht erhöht, wenn die Motordrehzahl f erreicht oder übersteigt, wie dies mit einer lang gestrichelten Linie in 8 dargestellt ist. Es ist möglich, den im Wesentlichen konstanten Druck e zu steuern.
Des Weiteren wirkt in einem Zustand, in dem Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 und Ablaufkanal 38 vollständig miteinander verbunden sind, der Hydraulikdruck nicht auf die zweite Hydraulik-Steuerkammer 17. Dementsprechend nimmt das elektromagnetische Umschaltventil 8 einen mit dem AUS-Zustand (der Enterregung) identischen Zustand ein. Dementsprechend ist die Hydraulikdruck-Kennlinie identisch mit dem mit der durchgehenden Linie in 8 dargestellten Zustand.
Der Innendurchmesser von Öffnungsende 37a von Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 ist, wie oben beschrieben, im Wesentlichen identisch mit der Breite des zweiten Stegabschnitts 32b. Jedoch kann der Innendurchmesser von Öffnungsende 37a von Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 oder die Breite des zweiten Stegabschnitts 32b geringfügig größer sein als der Innendurchmesser von Öffnungsende 37a von Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 bzw. die Breite des zweiten Stegabschnitts 32b. Des Weiteren können sowohl die obere als auch die untere Außenumfangskante des zweiten Stegabschnitts 32b oder die obere oder die untere Außenumfangskante des zweiten Stegabschnitts 32b angefast sein oder eine gekrümmte Form (eine R-Form) erhalten. Selbst wenn die Breite des zweiten Stegabschnitts 32b größer ist als der Innendurchmesser des Öffnungsendes 37a von Zuführ-und-Austritts-Kanal 37, ist ein kleiner Zwischenraum zwischen dem zweiten Stegabschnitt 32b und dem Innendurchmesser von Gleitloch 30 vorhanden. Dementsprechend sind die drei Wege (Richtungen) von Vorsteuerventil 7 nicht vollständig geschlossen.
Mit dem oben beschriebenen Steuervorgang wird eine Beziehung zwischen dem Hub von Kolbenventil 32 und den Änderungen der Öffnungsflächen der Verbindungen geändert. Die Beziehung zwischen dem Hub von Kolbenventil 32 und den Änderungen der Öffnungsflächen der Verbindungen werden entsprechend der Auslegung des Pumpen-Hauptkörpers und des Betriebsdrucks in geeigneter Weise ausgewählt.
Dabei sind die anderen, weiter unten beschriebenen Ausführungsformen hinsichtlich des Zuführ-und-Austritts-Kanals 37 und des Kolbenventils 32 vollständig identisch, die die gleichen Funktionen erfüllen.
Mit der oben beschriebenen Pumpenvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die zweistufige Hydraulikdruck-Kennlinie erreicht werden, bei der der Hydraulikdruck bei der niedrigen Motordrehzahl verringert wird und dabei der Stromverbrauch eingeschränkt wird, indem das elektromagnetische Umschaltventil 8 enterregt wird. Des Weiteren ist es möglich, entsprechend der Anforderung auf Motorseite nur den Hydraulikdruck bei der niedrigen Motordrehzahl zu erhöhen.
Bei der Einstellung zur Maximierung dieses Effektes wird der Umschaltdruck e von Vorsteuerventil 7, wie er in 8 dargestellt ist, so eingestellt, dass er höher ist als der Ventilöffnungsdruck (2) der Öl-Spritzdüse und genauso hoch wie oder niedriger als der zweite Betriebsdruck b. Dadurch übersteigt der Hydraulikdruck, selbst wenn das elektromagnetische Umschaltventil 8 in den AN-Zustand (die Erregung) versetzt wird, der Hydraulikdruck den maximalen Hydraulikdruck nicht, wenn das elektromagnetische Umschaltventil 8 in den AUS-Zustand (die Enterregung) umgeschaltet wird. Des Weiteren kann die Erhöhung der Reibung durch unnötige Erhöhung des Hydraulikdrucks vermieden werden.
Weiterhin wird bei zunehmender Motordrehzahl ein Zeitpunkt, zu dem das elektromagnetische Umschaltventil 8 von dem AN-Zustand in den AUS-Zustand umgeschaltet wird, auf einen Zeitpunkt festgelegt, zu dem der Hydraulikdruck den zweiten Betriebsdruck b überschritten hat oder die Motordrehzahl den Wert erreicht hat, bei dem der Hydraulikdruck den zweiten Betriebsdruck b erreicht.
Dementsprechend kann verhindert werden, dass bei der Motordrehzahl, bei der der Kolben durch das Einspritzen des Öls gekühlt werden muss, das Einspritzen des Öls aufgrund des Fehlens des Hydraulikdrucks infolge des AUS-Zustandes des elektromagnetischen Umschaltventils 8 unterbrochen wird.
Des Weiteren sind bei dieser Verstellpumpe gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein erster und ein zweiter Ölfilter 50 und 51 an der stromauf liegenden Seite der Haupt-Ölleitung 25 und an einem Abschnitt von Abzweigkanal 29 in der Nähe des Abzweigungs- bzw. Gabelungsabschnitts vorhanden. Dementsprechend kann durch das doppelte Filtern das Eindringen von Verunreinigungen, wie beispielsweise dem Metallpulver, in Vorsteuerventil 7 und das elektromagnetische Umschaltventil 8 verhindert werden. Dementsprechend ist es möglich, die Fehlfunktion des Vorsteuerventils 7 und des elektromagnetischen Umschaltventils 8 aufgrund der Verunreinigung zu verhindern.
Selbst wenn der erste und der zweite Filter 50 und 51 verstopft sind, wird der Hydraulikdruck nicht in die Hydraulik-Steuerkammer 16 eingeleitet. Dadurch wird Nockenring 5 im Zustand maximaler Exzentrizität gehalten. Dementsprechend wird, wenn der Pumpen-Austrittsdruck zu hoch wird, das Belastungsventil betätigt, um den zu starken Anstieg des Pumpen-Austrittsdrucks zu verhindern. So kann der hohe Hydraulikdruck auch bei der Fehlfunktion, wie beispielsweise Verstopfung des Hydraulikkreises, gewährleistet werden. Dementsprechend kann Fehlfunktion des Motors aufgrund des Fehlens des Hydraulikdrucks bei hoher Motordrehzahl und hoher Last des Motors ausreichend verhindert werden.
Zweite Ausführungsform
9 zeigt eine Verstellpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau des Pumpen-Hauptkörpers und der Aufbau des elektromagnetischen Umschaltventils 6 bei der Verstellpumpe gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in den meisten Aspekten im Wesentlichen identisch mit denen der Verstellpumpe gemäß der ersten Ausführungsform, wie sich dies in der Verwendung der gleichen Bezugszeichen zeigt. Daher wird auf wiederholte Darstellung verzichtet. Bei der Verstellpumpe gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheiden ein Aufbau von Vorsteuerventil 7 sowie der Aufbau der Kanäle von denen der Verstellpumpe gemäß der ersten Ausführungsform. Daher werden diese im Folgenden dargestellt.
Das heißt, in Vorsteuerventil 7 sind Gleitloch 30 sowie Ablaufkanal 38, der eine Endöffnung 38a aufweist, die in Gleitloch 30 ausgebildet ist, in Steuergehäuse 6 ausgebildet. Gleitloch 30 ist so bildet, dass es einen gleichmäßigen Innendurchmesser hat. Ein unterer Endabschnitt von Gleitloch 30, der offen ist, ist mit einem Abdeckungselement 31 abgedichtet.
Ein Kolbenventil 52 ist so eingerichtet, dass es mit einem kleinen Zwischenraum in Gleitloch 30 gleitet. Kolbenventil 52 enthält einen ersten und einen zweiten Stegabschnitt 52a und 52b, einen Schaftabschnitt 52c mit kleinem Durchmesser, der zwischen dem ersten und dem zweiten Stegabschnitt 52a und 52b ausgebildet ist, sowie eine Ringnut 52d, die radial außerhalb des Schaftabschnitts 52c mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist. Des Weiteren wird Kolbenventil 52 durch die Federkraft von Ventilfeder 33, die elastisch zwischen Kolbenventil 52 und Abdeckungselement 31 angebracht ist, in eine Richtung gedrückt, in der der erste Stegabschnitt 52a auf Sitzabschnitt 36b aufsitzt und Öffnungsende 36a von Hydraulikkanal 36 verschließt. Diese Ventilfeder 33 weist einen vorgegebenen Federdruck auf.
An einer Innenseitenfläche von Gleitloch 30 ist eine Endöffnung 37a von Zuführ-und-Austritts-Kanal 37, der sich an einer oberen Position von Ablaufkanal 38 befindet, zusätzlich zu Ablaufkanal 38 ausgebildet.
Des Weiteren ist ein Umgehungskanal 53 zwischen Hydraulikkanal 36 und Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 ausgebildet. Weiterhin ist eine Blende 54 vorhanden, die sich in Umgehungskanal 53 an der Seite des Hydraulikkanals 36 befindet und die ein Drosselabschnitt ist.
Funktion der zweiten Ausführungsform
Im Folgenden werden Funktionen der Verstellpumpe gemäß der zweiten Ausführungsform dargestellt. Zunächst wird eine Grundfunktion des Pumpen-Hauptkörpers kurz unter Bezugnahme auf die Hydraulikdruck-Kennlinie in 8 dargestellt.
9 zeigt einen Funktionszustand von Vorsteuerventil 7 in einem Ausgangszustand, in dem die Motordrehzahl niedrig ist und der Pumpen-Austrittsdruck niedrig ist. In einem Zustand, in dem Ventil 52 aufgrund der Federkraft von Ventilfeder 33 auf Sitzabschnitt 36b aufsitzt, ist Ringnut 52d zu Öffnungsabschnitt 37a von Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 offen. Des Weiteren wird die eine Endöffnung 36a von Hydraulikkanal 36 von dem ersten Stegabschnitt 52a verschlossen, und Öffnungsende 38a von Ablaufkanal 36 wird von dem zweiten Stegabschnitt 52b verschlossen.
Die zweite Verbindungsnut 15 (zweite Hydraulik-Steuerkammer 17) des Pumpen-Hauptkörpers ist über Umgehungskanal 53 mit Verbindungsanschluss 45 des elektromagnetischen Umschaltventils 8 verbunden. Des Weiteren ist die zweite Verbindungsnut 15 des Pumpen-Hauptkörpers über Verbindungsanschluss 45 und den zylindrischen Kanal 48 mit Ablaufanschluss 46 verbunden und damit mit der Ölwanne verbunden, so dass der Hydraulikdruck nicht auf die zweite Hydraulik-Steuerkammer 17 ausgeübt wird.
Dementsprechend kann, wenn die elektromagnetische Spule des elektromagnetischen Umschaltventils 8 nicht erregt wird, so dass sie in den AUS-Zustand geschaltet ist, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform die mit der durchgehenden Linie in 8 dargestellte Hydraulikdruck-Kennlinie erreicht werden.
Wenn die elektromagnetische Spule des elektromagnetischen Umschaltventils 8 erregt wird und in den AN-Zustand geschaltet wird, werden Abzweigkanal 29 und Hydraulikkanal 36 verbunden, und dieser Hydraulikkanal 36 wird über Umgehungskanal 53 mit der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 des Pumpen-Hauptkörpers verbunden. Dementsprechend wird der Hydraulikdruck von Haupt-Ölleitung 13 der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 zugeführt. Dadurch nimmt die Hydraulikdruck-Kennlinie wie bei der ersten Ausführungsform den mit der kurz gestrichelten Linie in 8 gezeigten Zustand an, so dass ebenfalls das gleiche Problem des zu hohen Hydraulikdrucks entsteht.
Dementsprechend wird bei dem in 8 gezeigten Hydraulikdruck e in Vorsteuerventil 7 Kolbenventil 52 durch den auf Hydraulikkanal 36 wirkenden Hydraulikdruck gegen die Federkraft von Ventilfeder 33 leicht nach unten bewegt, wie dies in 10 dargestellt ist.
In diesem Zustand ist Ringnut 52d von Kolbenventil 52 mit einer Endöffnung 37a von Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 und Öffnungsende 38a von Ablaufkanal 38 verbunden, so dass Zuführ-und-Austritts-Kanal 37 und Ablaufkanal 38 verbunden sind und der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 abgelassen wird. Das Maß dieses Ablassens wird durch eine Öffnungsfläche von Ablaufkanal 38 gesteuert, die sich entsprechend einer Bewegungsposition des zweiten Stegabschnitts 52b ändert.
Das heißt, der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 17 wird so gesteuert, dass er entsprechend dem Maß des Ablassens abnimmt, das sich entsprechend der Bewegungsposition von Kolbenventil 52 ändert, die durch die Funktion von Blende (Drosselabschnitt) 54 an dem Umgehungskanal 53 gesteuert wird. Vorsteuerventil 7 ist im Unterschied zu der ersten Ausführungsform nicht das Dreiwege-Umschaltventil. Die Funktion und die Effekte von Vorsteuerventil 7 der zweiten Ausführungsform sind jedoch identisch mit denen der ersten Ausführungsform. Dementsprechend kann die mit der lang gestrichelten Linie in 8 dargestellte Hydraulikdruck-Kennlinie erzielt werden.
Die Einstellung und die Effekte von Vorsteuerventil 7 sind identisch mit denen von Vorsteuerventil 7 in der ersten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform ist es jedoch möglich, den Aufbau von Kolbenventil 52 zu vereinfachen. Dementsprechend lässt sich die Durchführbarkeit des Herstellungsvorgangs verbessern, und die Kosten können verringert werden.
Dritte Ausführungsform
11–14 zeigen eine Verstellpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser dritten Ausführungsform wird Schwenkzapfen 10 nicht zwischen der ersten Hydraulik-Steuerkammer 16 und der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 eingeschlossen. Die erste Hydraulik-Steuerkammer 16 und die zweite Hydraulik-Steuerkammer 57 sind parallel zueinander an der Oberseite von Schwenkzapfen 10 in 11 angeordnet. Dementsprechend wird, wenn Hydraulikdruck in beide Hydraulik-Steuerkammern 16 und 57 eingeleitet wird, das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 verringert, und die Pumpenkapazität wird verringert.
Des Weiteren ist Haupt-Ölleitung 13 über Verbindungskanal 35 konstant mit der ersten Hydraulik-Steuerkammer 16 verbunden und über den ersten Abzweigkanal 29 mit Elektromagnet-Öffnungsanschluss 42a des elektromagnetischen Umschaltventils 8 verbunden. Weiterhin ist Haupt-Ölleitung 13 über einen zweiten Abzweigkanal 59 mit einem Öffnungsende 59a der stromab liegenden Seite von Vorsteuerventil 7 verbunden.
Arm 23 von Nockenring 5 enthält einen erhabenen Abschnitt 23b, der integral an der unteren Fläche des vorderen Endabschnitts 23a von Arm 23 ausgebildet ist.
Des Weiteren enthält die erste Schraubenfeder 27 eine Schraubenfeder 27a mit großem Durchmesser, die einen großen Durchmesser hat und an der Außenseite angeordnet ist, sowie eine Schraubenfeder 27b mit kleinem Durchmesser, die radial innerhalb der Schraubenfeder 27a mit großem Durchmesser angeordnet ist. Dementsprechend wird die erste Schraubenfeder 27 durch zwei Schraubenfedern, d. h. eine innere und eine äußere, gebildet.
In der in 11 gezeigten Ausgangsposition steht ein oberer Endabschnitt 27c der Spiralfeder 27b mit kleinem Durchmesser von der Schraubenfeder 27a mit großem Durchmesser so vor, dass er elastisch an dem erhabenden Abschnitt 23b des vorderen Endabschnitts 23a von Arm 23 anliegt. Ein oberer Endabschnitt der Schraubenfeder 27a mit großem Durchmesser hingegen liegt an unteren Flächen paariger Halteabschnitte 61 und 61 an, die integral an einem Innenumfang der oberen Endöffnung von Feder-Aufnahmekammer 24 ausgebildet sind.
Vorsteuerventil 7 enthält ein Ventilelement 58, das verschiebbar in Gleitloch 30 aufgenommen ist, nicht in der Kolbenform ausgebildet ist und das in Form eines Zylinders mit Boden ausgebildet ist. Ventilkörper 58 von Vorsteuerventil 7 ist so eingerichtet, dass er entsprechend dem Hydraulikdruck von Haupt-Ölleitung 13, der auf die obere Abschlussfläche 58a über Öffnungsende 59a des zweiten Abzweigkanals 59 wirkt, nach unten bewegt wird. Des Weiteren ist an einem oberen Abschnitt einer Innenumfangsfläche von Gleitloch 30 ein stromauf liegendes Öffnungsende 60a eines Hydraulikdruck-Zuführkanals 60 ausgebildet, der ein stromab liegendes Ende enthält, das mit der zweiten Hydraulik-Steuerkanal 57 verbunden ist. Weiterhin ist an einem unteren Abschnitt der Innenumfangsfläche von Gleitloch 30 eine Endöffnung 38a von Ablaufkanal 38 ausgebildet. Der in diesem Ablaufkanal 38 enthaltene andere Endabschnitt ist mit Ablaufanschluss 46 des elektromagnetischen Umschaltventils 8 verbunden. Die eine Endöffnung 38a des Ablaufkanals 38 ist mit der Außenseite über Gleitloch 30 und ein Ablaufloch 31a verbunden, das in einem Mittelabschnitt von Abdeckungselement 31 ausgebildet ist.
Des Weiteren wird Ventilelement 58 durch Ventilfeder 33, die elastisch zwischen einer oberen Innenwand von Ventilelement 58 und Abdeckungselement 31 angebracht ist, in einer Richtung gedrückt, in der Ventilelement 58 auf einer konischen Sitzfläche 59b aufsitzt.
Die Steuereinheit entscheidet entsprechend der Öltemperatur, der Wassertemperatur, der Motordrehzahl, der Motorlast usw., ob das elektromagnetische Umschaltventil 8 erregt oder enterregt wird und steuert den AN-Zustand (die Erregung) und AUS-Zustand (die Enterregung).
Das heißt, bei dem elektromagnetischen Steuerventil 8 wird Stößelstange 47 zurückgestellt und in der Rückwärtsrichtung (in 11 nach links) bewegt, wenn die Steuereinheit die elektromagnetische Spule enterregt, so dass Kugelventil 43 durch den Hydraulikdruck des ersten Abzweigkanals 29 so gedrückt wird, dass der zylindrische Kanal 48 geschlossen wird und damit Ablaufanschluss 46 geschlossen wird. Des Weiteren öffnet Kugelventil 43 Verbindungsanschluss 45, um so den ersten Abzweigkanal 29 und Hydraulikkanal 36 zu verbinden.
Wenn die elektromagnetische Spule erregt wird, wird Stößelstange 47 nach vorn (in 11 nach rechts) geschoben, so dass sie so auf Kugelventil 43 drückt, dass Elektromagnet-Öffnungsanschluss 42a geschlossen wird. Des Weiteren werden Hydraulikkanal 36 und Ablaufanschluss 46 über Verbindungsanschluss 45 miteinander verbunden. Weiterhin wird dieser Ablaufanschluss 46 über Ablaufkanal 38, Gleitloch 30 und Ablaufloch 31a von Abdeckungselement 31 mit der Außenseite verbunden. Hydraulikkanal 36 wird mit Hydraulikdruck-Zuführkanal 60 verbunden.
Dementsprechend sind, wenn der Hydraulikdruck auf beide Hydraulik-Steuerkammern 16 und 57 wirkt, diese Hydraulikdrücke (resultierende Kraft dieser Hydraulikdrücke) hoch. Daher wird der Betriebsdruck, mit dem die Schwenkbewegung von Nockenring 5 entgegen dem Uhrzeigersinn gegen die Federkraft der ersten Schraubenfeder 27 in Gang gesetzt wird, niedrig. Wenn hingegen der Hydraulikdruck nur auf eine der Hydraulik-Steuerkammern 16 und 57 wirkt, wird der Betriebsdruck, mit dem die Schwenkbewegung von Nockenring 5 entgegen dem Uhrzeigersinn gegen die Federkraft der ersten Schraubenfeder 27 in Gang gesetzt wird, hoch.
In dieser Ausführungsform ist die Verstellpumpe so eingerichtet, dass der erste Betriebsdruck eine Kennlinie a in 8 aufweist, wenn der Hydraulikdruck sowohl in die erste Hydraulikkammer 16 als auch in die zweite Hydraulik-Steuerkammer 57 eingeleitet wird, und so, dass der erste Betriebsdruck Kennlinie c in 8 aufweist, wenn der Hydraulikdruck nur in die erste Hydraulik-Steuerkammer 16 eingeleitet wird.
In dem in 11 dargestellten Anfangszustand beim Starten des Motors liegt der untere Endabschnitt der Schraubenfeder 27b mit kleinem Durchmesser der ersten Schraubenfeder 27 elastisch an der Bodenfläche 24a von Feder-Aufnahmekammer 24 an, und der obere Endabschnitt der Schraubenfeder 27b mit kleinem Durchmesser der ersten Schraubenfeder 27 liegt elastisch an dem erhabenen Abschnitt 23b von Arm 23 an, so dass die Schraubenfeder 27b mit kleinem Durchmesser der ersten Schraubenfeder 27 so eingerichtet ist, dass sie den vorgegebenen Federdruck aufweist. Der untere Endabschnitt der Schraubenfeder 27b mit großem Durchmesser der ersten Schraubenfeder 27 hingegen liegt elastisch an der Bodenfläche 24a von Feder-Aufnahmekammer 24 an, und der obere Endabschnitt der Schraubenfeder 27b mit großem Durchmesser liegt elastisch an den Halteabschnitten 61 und 61 an, so dass die Schraubenfeder 27b mit großem Durchmesser der ersten Schraubenfeder 27 so eingerichtet ist, dass sie den vorgegebenen Federdruck aufweist.
Nockenring 5 enthält dabei keinen Schwenkzapfen. Nockenring 5 enthält einen Schwenkabschnitt 5b, der in Form eines bogenförmigen Vorsprungs ausgebildet ist und der schwenkbar in einer Schwenknut 62 aufgenommen ist, die in der Innenumfangsfläche von Pumpengehäuse 1 ausgebildet ist.
Der erhabene Abschnitt 23b von Arm 23 hat, von einer Vorderseite her gesehen, eine Breite, die kleiner ist als eine Breite einer Öffnung des Anschlags zwischen beiden Halteabschnitten 61 und 61. Hingegen hat der erhabene Abschnitt 23b von Arm 23 eine axiale Länge, die länger ist als ein Außendurchmesser der Schraubenfeder 24a mit großem Durchmesser. Dementsprechend drückt, wenn der Hydraulikdruck auf die erste Hydraulik-Steuerkammer 16 und die zweite Hydraulik-Steuerkammer 57 wirkt und Nockenring 5 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird, der erhabene Abschnitt 23b von Arm 23 im Anfangsstadium der Bewegung nur die Schraubenfeder 27b mit kleinem Durchmesser zusammen. Wenn jedoch der erhabene Abschnitt 23b in den Öffnungsabschnitt der Halteabschnitte 61 und 61 eintritt, schlägt der erhabene Abschnitt 23b von Arm 23 am oberen Ende der Schraubenfeder 27a mit großem Durchmesser an, wie dies in 13 dargestellt ist. Die Schraubenfeder 27a mit großem Durchmesser weist einen Federdruck auf. Dadurch entspricht ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform die Beziehung zwischen der Verschiebung von Nockenring 5 und dem Federdruck dem in 7 dargestellten Zustand. Des Weiteren wird, wenn der Hydraulikdruck der Hydraulik-Steuerkammern 16 und 57 hoch ist, so dass die Hydraulikdruckkraft groß wird, Nockenring 5 gegen die resultierende Kraft der Federkräfte der beiden Schraubenfedern 27a und 27b der ersten Schraubenfedern maximal entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, so dass die Ölpumpe den in 14 gezeigten Zustand einnimmt.
So entspricht die Hydraulikdruck-Kennlinie ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform der mit der durchgehenden Linie in 8 dargestellten Kennlinie, wenn der gleiche Hydraulikdruck auf die Hydraulik-Steuerkammern 16 und 57 wirkt.
Funktionen der dritten Ausführungsform
Im Folgenden werden Funktionen der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Hydraulik-Kennlinie in 8 dargestellt.
11 zeigt, wie oben beschrieben, den Anfangszustand, in dem die Motordrehzahl niedrig ist und der Hydraulikdruck niedrig ist. Der Pumpen-Hauptkörper befindet sich in dem Zustand in 11. Arm 23 wird durch die Federkraft der ersten Schraubenfeder 27 an die Anschlagfläche 1g gedrückt, die sich an der oberen Position von Feder-Aufnahmekammer 24 befindet. Das heißt, das Maß der Exzentrizität hat ein Maximum, so dass sich die Verstellpumpe im Zustand maximaler Austrittsmenge befindet.
Bei dem elektromagnetischen Umschaltventil 8 wird Stößelstange 47 durch die Rückstellfeder in dem Elektromagnetabschnitt 44 in Rückwärtsrichtung zurückgeführt, da die Steuereinheit das AUS-Signal ausgibt und das elektromagnetische Umschaltventil 8 in den enterregten Zustand übergeht. Dadurch drückt der Hydraulikdruck des ersten Abzweigkanals 29 auf Kugelventil 43, so dass der zweite Abzweigkanal 29 und Hydraulikkanal 36 über Verbindungsanschluss 45 verbunden werden. Der Hydraulikdruck von Haupt-Ölleitung 13 wirkt sowohl auf die erste Hydraulik-Steuerkammer 16 als auch die zweite Hydraulik-Steuerkammer 57, da Hydraulikkanal 36 mit der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 verbunden ist. Dementsprechend weist die Verstellpumpe bei der Zunahme der Motordrehzahl die mit der durchgehenden Linie in 8 dargestellte Hydraulikdruck-Kennlinie auf. Wenn der Hydraulikdruck den ersten Betriebsdruck übersteigt, wird Nockenring 5 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt und nimmt den Zustand in 13 ein. Wenn der Hydraulikdruck den zweiten Betriebsdruck b übersteigt, wird die Verstellpumpe in den in 14 gezeigten Zustand versetzt.
Auf diese Weise wird ähnlich wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform bei minimaler Anforderung von dem Motor das elektromagnetische Umschaltventil 8 von dem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Starten des Motors bis zur hohen Motordrehzahl in den enterregten Zustand versetzt. Dadurch ist es möglich, den Stromverbrauch auf 0 zu bringen.
Wenn die Motorlast zunimmt, muss auch bei niedriger Motordrehzahl Öl eingespritzt werden. In diesem Fall wird das AN-Signal an die elektromagnetische Spule des elektromagnetischen Umschaltventils 8 ausgegeben, um sie zu erregen. Dadurch schließt Kugelventil 43 Elektromagnet-Öffnungsanschlusse 42a, so dass der erste Abzweigkanal 29 und Hydraulikkanal 36 getrennt werden und Hydraulikkanal 36 und Ablaufanschluss 47 verbunden werden. Dadurch wird der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 über Hydraulikkanal 36, den zylindrischen Kanal 49, Ablaufanschluss 47, Ablaufkanal 38, Gleitloch 30 und Ablaufloch 31a nach außen abgelassen.
Ventilelement 58 von Vorsteuerventil 7 wird, wie in 11 gezeigt, durch die Federkraft von Ventilfeder 33 an Sitzfläche 59b gedrückt. Ventilelement 58 schließt Öffnung an Hydraulikdruck-Zuführkanal 60 und öffnet Öffnung 38a von Ablaufanschluss 38. Ablaufanschluss 46 des elektromagnetischen Umschaltventils 8 und Ablaufkanal 38 von Vorsteuerventil 7 werden miteinander verbunden. Die zweite Hydraulik-Steuerkammer 57 wird von Haupt-Ölleitung 13 getrennt.
Dadurch wird der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulikdruck-Steuerkammer 57 verringert, Nockenring 5 wird durch die Federkräfte beider Schraubenfedern 27a und 27b im Uhrzeigersinn geschwenkt, so dass das Maß der Exzentrizität von Nockenring 5 groß wird. Dadurch wird der Hydraulikdruck von Haupt-Ölleitung 13 ähnlich wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform erhöht.
Die Funktion von Nockenring 5 ist identisch mit der Funktion in dem oben beschriebenen AUS-Zustand (dem enterregten Zustand) des elektromagnetischen Umschaltventils 8. Jedoch steigt der Betriebs-Hydraulikdruck, da die Hydraulik-Druckkraft der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 sinkt. Dementsprechend entspricht die Hydraulikdruck-Kennlinie der mit der kurz gestrichelten Linie in 8 dargestellten Kennlinie. Die Druckaufnahmefläche der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 wird so eingestellt, dass der erste Betriebsdruck c zu diesem Zeitpunkt höher ist als ein geforderter Hydraulikdruck (2), so dass die Öleinspritzung sicher durchgeführt wird.
Bei der mit der kurz gestrichelten Linie in 8 dargestellten Hydraulikdruck-Kennlinie ist jedoch der Hydraulikdruck zu hoch. Dementsprechend können Probleme, wie beispielsweise Zunahme der Reibung, sowie Beschädigung der anderen Komponenten, auftreten. Daher muss der Hydraulikdruck gesteuert werden.
Wenn der Hydraulikdruck des Öffnungsendes 59a des zweiten Abzweigkanals 59 hoch wird, wird Bewegung von Ventilelement 58 von Vorsteuerventil 7 gegen die Federkraft von Ventilfeder 33 nach unten in Gang gesetzt. Wenn der Hydraulikdruck den in 8 gezeigten Umschalt-Hydraulikdruck e erreicht, nimmt Vorsteuerventil 7 den in 12 gezeigten Zustand ein. Das heißt, es wird nur Hydraulikdruck-Zuführkanal 60 oder Ablaufkanal 38 geöffnet. Dementsprechend werden, wenn Ablaufkanal 38 geschlossen ist, der zweite Abzweigkanal 59 und der Hydraulikdruck-Zuführkanal 60 miteinander verbunden.
Dementsprechend wird der Hydraulikdruck von Haupt-Ölleitung 13 der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 über Hydraulikdruck-Zuführkanal 60 zugeführt.
Der Hydraulikdruck wird in die zweite Hydraulik-Steuerkammer 57 eingeleitet. Dementsprechend wird das Schwenken von Nockenring 5 entgegen dem Uhrzeigersinn durch einen Hydraulikdruck in Gang gesetzt, der niedriger ist als der Hydraulikdruck beim ausschließlichen Einleiten des Hydraulikdrucks in die erste Hydraulik-Steuerkammer 16.
Wenn der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 zu hoch ist, wird das Maß der Schwenkbewegung von Nockenring 5 entgegen dem Uhrzeigersinn groß, so dass die Austritts- bzw. Ausstoßmenge abnimmt. In diesem Fall wird der Austrittsdruck zur Haupt-Ölleitung 13 hin niedrig. Dadurch wird Ventilelement 58 durch die Federkraft von Ventilfeder 33 nach oben bewegt, so dass die Öffnungsfläche der Verbindung des Öffnungsendes 60a von Hydraulik-Zuführkanal 60 klein wird. Folglich wird der Druckverlust beim Einleiten des Hydraulikdrucks hoch, so dass der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 abnimmt.
Wenn der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 zu niedrig ist, ist das Maß der Schwenkbewegung von Nockenring 5 gering, so dass Austrittsmenge zu groß wird. Dementsprechend wird der Austrittsdruck zu Haupt-Ölleitung 13 hin hoch. Dadurch wird Ventilelement 58 gegen die Federkraft von Ventilfeder 33 nach unten bewegt, so dass die Öffnungsfläche der Verbindung von Öffnungsende 60a von Hydraulikdruck-Zuführkanal 60 groß wird. Dadurch nimmt der Druckverlust beim Einleiten des Hydraulikdrucks ab, so dass der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 ansteigt.
Auf diese Weise schließt Ventilelement 58, wenn der Hydraulikdruck den in 8 gezeigten vorgegebenen Hydraulikdruck e erreicht, Ablaufkanal 38, und die Verbindung des zweiten Abzweigkanals 59 sowie des Hydraulikdruck-Zuführkanals 60 miteinander wird in Gang gesetzt. Dabei wird der Hydraulikdruck der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 durch die Änderung der Öffnungsfläche der Verbindung gesteuert. Des Weiteren ist es möglich, mittels der kurzen Bewegungsstrecke von Ventilelement 58 zu steuern. Dementsprechend ist der Einfluss der Federkonstante von Ventilfeder 33 gering.
Damit ist es möglich, die Öffnungsfläche der Verbindung mittels geringfügiger Änderung des Hydraulikdrucks ausreichend zu ändern. Entsprechend steigt der Hydraulikdruck auch dann nicht, wenn die Motordrehzahl erhöht wird, wie dies mit der lang gestrichelten Linie in 8 dargestellt ist. Es ist möglich, auf den im Wesentlichen konstanten Druck e zu steuern.
In einem Zustand, in dem Hydraulik-Zuführkanal 60 und Ablaufkanal 38 über das elektromagnetische Umschaltventil 8 vollständig miteinander verbunden sind, wirkt der Hydraulikdruck nicht auf die zweite Hydraulik-Steuerkammer 57. Dementsprechend nimmt das elektromagnetische Steuerventil 8 den mit dem enterregten Zustand identischen Zustand ein. Dadurch entspricht die Hydraulikdruck-Kennlinie dem mit der durchgehenden Linie in 8 dargestellten Zustand.
Es wird, wie oben beschrieben, nur Hydraulikdruck-Zuführkanal 60 oder Ablaufkanal 38 geöffnet. Es kann jedoch, um genau zu sein, einen kleinen Bereich geben, in dem sowohl Hydraulikdruck-Zuführkanal 60 als auch Ablaufkanal 38 geöffnet sind oder weder Hydraulikdruck-Zuführkanal 60 noch Ablaufkanal 38 geöffnet sind. Des Weiteren ist es möglich, Ecken äußerer Umfangskanten des oberen und des unteren Abschlussrandes von Ventilelement 58 abzuschrägen oder die Außenumfangskanten des oberen und des unteren Abschlussrandes von Ventilelement 58 in eine gekrümmte Form (R-Form) zu bringen. Als Alternative dazu ist es möglich, die Ecke der Außenumfangskanten des oberen oder des unteren Abschlussrandes von Ventilelement 58 abzuschrägen oder die Außenumfangskante des oberen oder des unteren Abschlussrandes von Ventilelement 58 in die gekrümmte Form (die R-Form) zu bringen. Zwischen Ventilelement 58 und Gleitloch 30 ist ein kleiner Zwischenraum vorhanden. Dementsprechend sind die drei Wege (Richtungen) nicht vollständig geschlossen. Mit dem oben beschriebenen Steuervorgang wird die Beziehung zwischen der Verschiebung von Ventilelement 58 und der Änderung der Öffnungsfläche der Verbindung verändert. Sie wird entsprechend den Kennwerten des Pumpen-Hauptkörpers und dem Betriebsdruck darauf abgestimmt ausgewählt und eingesetzt.
Mit der Verstellpumpe gemäß dieser Ausführungsform kann die zweistufige Hydraulikdruck-Kennlinie erzielt werden, bei der der Hydraulikdruck bei der niedrigen Motordrehzahl abnimmt und dabei der Stromverbrauch eingeschränkt wird, indem das elektromagnetische Umschaltventil 8 enterregt wird. Des Weiteren ist es möglich, entsprechend der Anforderung von dem Motor nur den Hydraulikdruck bei der niedrigen Motordrehzahl zu erhöhen.
Bei der Einstellung, mit der dieser Effekt am stärksten erreicht wird, wird der Umschaltdruck e von Vorsteuerventil 7 höher eingestellt als der Ventilöffnungsdruck (2) der Öl-Spritzdüse und genauso hoch wie oder niedriger als der zweite Betriebsdruck b. Dadurch übersteigt der Hydraulikdruck auch in dem erregten Zustand den maximalen Hydraulikdruck im enterregten Zustand des elektromagnetischen Steuerventils 8 nicht. Dementsprechend kann die Zunahme der Reibung aufgrund der unnötigen Zunahme des Hydraulikdrucks verhindert werden.
Weiterhin wird, wenn die Motordrehzahl zunimmt, der Zeitpunkt zu dem das elektromagnetische Umschaltventil 8 von dem AN-Zustand in den AUS-Zustand umgeschaltet wird, so festgelegt, dass er nach dem Zeitpunkt liegt, zu dem der Hydraulikdruck den zweiten Betriebsdruck b übersteigt, oder nach dem Zeitpunkt, zu dem die Motordrehzahl erreicht wird, bei der der Hydraulikdruck den zweiten Betriebsdruck erreicht. Dadurch kann bei der Motordrehzahl, bei der das Einspritzen von Öl erforderlich ist, verhindert werden, dass das Einspritzen von Öl aufgrund des Fehlens des Hydraulikdrucks durch das Umschalten des elektromagnetischen Umschaltventils 8 in den AUS-Zustand unterbrochen wird.
Mit der Verstellpumpe gemäß der dritten Ausführungsform können, wie oben beschrieben, die gleichen Effekte wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden, Des Weiteren kann bei der Verstellpumpe gemäß der dritten Ausführungsform, wenn die Hydraulikdruck-Zufuhr zu der zweiten Hydraulik-Steuerkammer 57 unterbrochen wird, der Pumpen-Austrittsdruck auf den hohen Druck erhöht werden. Dementsprechend ist es möglich, Ausfallsicherheit für den Fall zu erzielen, dass der Druck beim Verstopfen des Kanals zu hohem Druck wird.
Des Weiteren unterscheiden sich bei der Verstellpumpe gemäß der dritten Ausführungsform die Anordnung der Hydraulik-Steuerkammer 16 und 57, der Aufbau und die Anordnung der ersten Schraubenfeder 27 sowie die Form des Nockenrings 5 entsprechend der Veränderung der Hydraulik-Steuerkammern 16 und 57 sowie der Veränderung der ersten Schraubenfeder 27 von der Verstellpumpe gemäß der ersten Ausführungsform. Jedoch kann die Anordnung der Schraubenfeder bei der Verstellpumpe gemäß der dritten Ausführungsform bei der Verstellpumpe gemäß der ersten Ausführungsform angewendet werden. Umgekehrt kann die Anordnung der Schraubenfeder der Verstellpumpe gemäß der ersten Ausführungsform bei der Verstellpumpe gemäß der dritten Ausführungsform angewendet werden.

a) Bei der Verstellpumpe gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Steuerventil so eingerichtet, dass eine Fläche einer Verbindung von dem Austrittsabschnitt zu der zweiten Steuerkammer verringert wird und eine Fläche einer Verbindung von der zweiten Steuerkammer zu dem Niederdruckabschnitt vergrößert wird, indem der Austrittsdruck des Austrittsabschnitts aufgenommen wird.
b) Bei der Verstellpumpe gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die zweite Steuerkammer und der Niederdruckabschnitt getrennt, wenn das Steuerventil den Austrittsdruck des Austrittsabschnitts nicht aufnimmt.
c) Bei der Verstellpumpe gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden der Austrittsabschnitt und die zweite Steuerkammer getrennt, wenn das Steuerventil maximal betätigt wird.
d) Bei der Verstellpumpe gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das elektromagnetische Umschaltventil in den enterregten Zustand versetzt, nachdem das Steuerventil betätigt worden ist, so dass der Druck in der zweiten Steuerkammer identisch mit dem Druck des Niederdruckabschnitts wird.
e) Bei der Verstellpumpe gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Druck, bei dem Betätigung des Steuerventils in Gang gesetzt wird, niedriger als der Austrittsdruck des Austrittsabschnitts, wenn der Austrittsdruck des Austrittsabschnitts nur auf die erste Steuerkammer wirkt, das Maß der Exzentrizität zwischen dem Drehmittelpunkt des Rotors und einem Mittelpunkt einer Innenumfangsfläche des Nockenrings genauso groß ist wie oder kleiner als ein vorgegebenes Maß, die Drückkraft des Drückmechanismus schrittweise erhöht wird und Bewegung des Nockenrings entgegen die höhere Druckkraft in Gang gesetzt wird.
f) Bei der Verstellpumpe gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das Steuerventil betätigt, wenn der Druck des Austrittsabschnitts genauso hoch ist wie oder höher als ein vorgegebener Druck in einem Zustand, in dem der Austrittsdruck des Austrittsabschnitts sowohl in die erste Steuerkammer als auch in die zweite Steuerkammer eingeleitet wird und das Maß der Exzentrizität zwischen dem Drehmittelpunkt des Rotors und einem Mittelpunkt einer Innenumfangsfläche des Nockenrings ein Maximum erreicht.
g) Bei der Verstellpumpe gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Verstellpumpe des Weiteren eine Blende, die zwischen dem elektromagnetischen Umschaltventil und der zweiten Steuerkammer angeordnet ist, und ist das Steuerventil so eingerichtet, dass es den Druck der Drosselung und die zweite Steuerkammer entsprechend dem Austrittsdruck des Austrittsabschnitts zu dem Niederdruckabschnitt öffnet.
h) Bei der Verstellpumpe gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das eine der zwei Federelemente des Drückmechanismus so eingerichtet, dass es eine Kraft in einer Richtung, in der das Maß der Exzentrizität zwischen dem Drehmittelpunkt des Rotors und einem Mittelpunkt einer Innenumfangsfläche des Nockenrings zunimmt, auf den Nockenring ausübt, und ist das andere der zwei Federelemente des Drückmechanismusses so eingerichtet, dass es eine Kraft in einer Richtung ausübt, in der das Maß der Exzentrizität zwischen dem Drehmittelpunkt des Rotors und dem Mittelpunkt der Innenumfangsfläche des Nockenrings abnimmt.
i) Bei der Verstellpumpe gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die erste Steuerkammer und die zweite Steuerkammer radial außerhalb des Nockenrings angeordnet.
j) Bei der Verstellpumpe gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält das Steuerventil einen Druckaufnahmeabschnitt, der an einem Endabschnitt des Steuerventils angeordnet ist und der den Druck von dem Austrittsabschnitt aufnimmt, sowie ein Kolbenventil, das leitend in einem Gleitloch des Steuerventils an dem anderen Endabschnitt des Steuerventils angeordnet ist, der auf dem niedrigen Druck gehalten wird, und das die Drückkraft des Drückelementes aufnimmt, enthält das Steuerventil eine Endöffnung eines ersten Anschlusses, der an dem einen Endabschnitt des Gleitlochs ausgebildet ist und der mit der zweiten Steuerkammer verbunden ist, sowie eine Endöffnung eines zweiten Anschlusses, der an dem anderen Endabschnitt des Gleitlochs ausgebildet ist und der über das elektromagnetische Umschaltventil 8 mit der zweiten Steuerkammer verbunden ist, und ist das Steuerventil so eingerichtet, dass es eine Öffnungsfläche der einen Endöffnung des ersten Anschlusses vergrößert und die Öffnungsfläche der einen Endöffnung des zweiten Anschlusses verkleinert, wenn das Kolbenventil gegen die Drückkraft des Drückelementes um eine vorgegebene Strecke oder mehr bewegt wird.
k) Bei der Verstellpumpe gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die eine Endöffnung des zweiten Anschlusses geschlossen, wenn die eine Endöffnung des ersten Anschlusses geöffnet ist.

Der gesamte Inhalt der am 7. September 2012 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-196713 wird hiermit durch Verweis einbezogen.
Obwohl die Erfindung oben unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Abwandlungen und Veränderungen an den oben beschriebenen Ausführungsformen ergeben sich für den Fachmann aus den oben stehenden Lehren. Der Schutzumfang der Erfindung wird durch die folgenden Patentansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008-524500 [0002]
JP 2011-111926 [0002]
JP 2012-196713 [0178]

Claims

Verstellpumpe, die so eingerichtet ist, dass sie einem hydraulischen variablen Ventilsteuerungssystem, einer Öl-Spritzdüse und einem Lager einer Kurbelwelle, die in einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden, Öl zuführt, wobei die Verstellpumpe umfasst: einen Rotor, der von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird; eine Vielzahl von Flügeln, die an einem Außenumfangsabschnitt des Rotors so vorhanden sind, dass sie von dem Rotor ausgefahren und an den Rotor eingefahren werden können; einen Nockenring, in dem der Rotor und die Flügel radial aufgenommen sind, in dem eine Vielzahl von Hydraulikflüssigkeits-Kammern abgetrennt sind und der so eingerichtet ist, dass er bewegt wird, um ein Maß der Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf einen Drehmittelpunkt des Rotors zu ändern; einen Ansaugabschnitt, der sich in die Hydraulikflüssigkeits-Kammern öffnet, deren Volumina vergrößert werden, wenn der Nockenring in einer Richtung bewegt wird, in der er in Bezug auf den Drehmittelpunkt des Rotors exzentrisch ist; einen Austrittsabschnitt, der sich in die Hydraulikkammern öffnet, deren Volumina verkleinert werden, wenn der Nockenring in der anderen Richtung bewegt wird, in der er exzentrisch in Bezug auf den Drehmittelpunkt des Rotors ist; einen Drückabschnitt, der zwei Federelemente enthält, die in einem Zustand angeordnet sind, in dem die zwei Federelemente jeweils Federdruck aufweisen, der mittels einer relativen Federkraft der zwei Federelemente eine Drückkraft in einer Bewegungsrichtung des Nockenrings auf den Nockenring ausübt und der so eingerichtet ist, dass er die Drückkraft in der Richtung von Exzentrizität des Nockenrings mit einem der Federelemente schrittweise erhöht, wenn der Nockenring in der anderen Richtung von einer Bewegungsposition maximaler Exzentrizität in der einen Richtung bewegt wird, so dass das Maß der Exzentrizität ein vorgegebenes Maß erreicht oder kleiner bleibt als dieses; eine erste Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie ein aus dem Austrittsabschnitt austretendes Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Drehmittelpunkt des Rotors klein wird; eine zweite Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das aus dem Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Drehmittelpunkt des Rotors groß wird, wobei die durch die zweite Steuerkammer ausgeübte Kraft schwächer ist als die durch die erste Steuerkammer ausgeübte Kraft; ein elektromagnetisches Umschaltventil, das so eingerichtet ist, dass es in einem Zustand, in dem Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Austrittsabschnitt verbindet und in einem Zustand, in dem kein Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und die Niederdruckkammer verbindet; sowie ein Steuerventil, das durch den Druck des Austrittsabschnitts betätigt wird und so eingerichtet ist, dass es den Druck in der zweiten Steuerkammer senkt, wenn der Druck des Austrittsabschnitts einen vorgegebenen Druck erreicht oder übersteigt.
Verstellpumpe nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil so eingerichtet ist, dass eine Fläche einer Verbindung von dem Austrittsabschnitt zu der zweiten Steuerkammer verringert wird und eine Fläche einer Verbindung von der zweiten Steuerkammer zu dem Niederdruckabschnitt vergrößert wird, indem der Austrittsdruck des Austrittsabschnitts aufgenommen wird.
Verstellpumpe nach Anspruch 2, wobei die zweite Steuerkammer und der Niederdruckabschnitt getrennt werden, wenn das Steuerventil den Austrittsdruck des Austrittsabschnitts nicht aufnimmt.
Verstellpumpe nach Anspruch 2, wobei das elektromagnetische Umschaltventil in den enterregten Zustand versetzt wird, nachdem das Steuerventil betätigt worden ist, so dass der Druck in der zweiten Steuerkammer identisch mit dem Druck des Niederdruckabschnitts wird.
Verstellpumpe nach Anspruch 1, wobei das elektromagnetische Umschaltventil in den enterregten Zustand versetzt wird, nachdem das Steuerventil betätigt worden ist, so dass der Druck in der zweiten Steuerkammer identisch mit dem Druck des Niederdruckabschnitts wird.
Verstellpumpe nach Anspruch 1, wobei der Druck, bei dem Betätigung des Steuerventils in Gang gesetzt wird, niedriger ist als der Austrittsdruck des Austrittsabschnitts, wenn der Austrittsdruck des Austrittsabschnitts nur auf die erste Steuerkammer wirkt, das Maß der Exzentrizität zwischen dem Drehmittelpunkt des Rotors und einem Mittelpunkt einer Innenumfangsfläche des Nockenrings genauso groß ist wie oder kleiner als ein vorgegebenes Maß, die Drückkraft des Drückmechanismus schrittweise erhöht wird und Bewegung des Nockenrings entgegen die höhere Druckkraft in Gang gesetzt wird.
Verstellpumpe nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil betätigt wird, wenn der Druck des Austrittsabschnitts genauso hoch ist wie oder höher als ein vorgegebener Druck in einem Zustand, in dem der Austrittsdruck des Austrittsabschnitts sowohl in die erste Steuerkammer als auch in die zweite Steuerkammer eingeleitet wird und das Maß der Exzentrizität zwischen dem Drehmittelpunkt des Rotors und einem Mittelpunkt einer Innenumfangsfläche des Nockenrings ein Maximum erreicht.
Verstellpumpe nach Anspruch 1, wobei die Verstellpumpe des Weiteren eine Blende umfasst, die zwischen dem elektromagnetischen Umschaltventil und der zweiten Steuerkammer angeordnet ist, und ist das Steuerventil so eingerichtet, dass es den Druck der Drosselung und die zweite Steuerkammer entsprechend dem Austrittsdruck des Austrittsabschnitts zu dem Niederdruckabschnitt öffnet.
Verstellpumpe nach Anspruch 1, wobei das eine der zwei Federelemente des Drückmechanismus so eingerichtet ist, dass es eine Kraft in einer Richtung, in der das Maß der Exzentrizität zwischen dem Drehmittelpunkt des Rotors und einem Mittelpunkt einer Innenumfangsfläche des Nockenrings zunimmt, auf den Nockenring ausübt, und ist das andere der zwei Federelemente des Drückmechanismus so eingerichtet, dass es eine Kraft in einer Richtung ausübt, in der das Maß der Exzentrizität zwischen dem Drehmittelpunkt des Rotors und dem Mittelpunkt der Innenumfangsfläche des Nockenrings abnimmt.
Verstellpumpe nach Anspruch 1, wobei die erste Steuerkammer und die zweite Steuerkammer radial außerhalb des Nockenrings angeordnet sind.
Verstellpumpe, die so eingerichtet ist, dass sie einer hydraulischen variablen Ventilsteuerungsvorrichtung, einer Öl-Spritzdüse und einem Lager einer Kurbelwelle, die in einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden, Öl zuführt, wobei die Verstellpumpe umfasst: einen eine Pumpe bildenden Abschnitt, der so eingerichtet ist, dass er Volumina einer Vielzahl von Hydraulikflüssigkeits-Kammern ändert und dabei von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, um so das über einen Ansaugabschnitt angesaugte Öl über einen Austrittsabschnitt austreten zu lassen; einen Verstellmechanismus, der so eingerichtet ist, dass er ein bewegliches Element bewegt und so das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern verstellt, die zu dem Austrittsabschnitt offen sind; einen Drückmechanismus, der zwei Federelemente enthält, die in einem Zustand angeordnet sind, in dem die zwei Federelemente jeweils einen Federdruck haben, durch den auf das bewegliche Element mittels einer relativen Federkraft der zwei Federelemente eine Drückkraft ausgeübt wird, um das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern zu ändern, die zu dem Ausstoßabschnitt offen sind und die Drückkraft durch das eine der Federelemente schrittweise zu erhöhen, wenn das Maß der Änderung des beweglichen Elementes genauso groß wird wie oder kleiner als ein vorgegebenes Maß von dem maximalen Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern; eine erste Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das über den Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die zu dem Ausstoßabschnitt offen sind, klein wird; eine zweite Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das über den Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt; in der das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die zu dem Austrittsabschnitt offen sind, groß wird, wobei die von der zweiten Steuerkammer ausgeübte Kraft schwächer ist als die von der ersten Steuerkammer ausgeübte Kraft; ein elektromagnetisches Umschaltventil, das so eingerichtet ist, dass es in einem Zustand, in dem Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Ausstoßabschnitt verbindet, und in einem Zustand, in dem kein Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und die Niederdruckkammer verbindet; sowie ein Steuerventil, das durch den Druck des Ausstoßabschnitts betätigt wird und das so eingerichtet ist, dass es den Druck in der zweiten Steuerkammer senkt, wenn der Druck des Ausstoßabschnitts einen vorgegebenen Druck erreicht oder übersteigt.
Verstellpumpe, die so eingerichtet ist, dass sie einer hydraulischen Ventilsteuerungsvorrichtung, einer Öl-Spritzdüse und einem Lager einer Kurbelwelle, die in einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden, Öl zuführt, wobei die Verstellpumpe umfasst: einen Rotor, der von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird; eine Vielzahl von Flügeln, die an einem Außenumfangsabschnitt des Rotors so vorhanden sind, dass sie von dem Rotor ausgefahren und an den Rotor eingefahren werden können; einen Nockenring, in dem der Rotor und die Flügel radial aufgenommen sind, in dem eine Vielzahl von Hydraulikkammern abgetrennt sind und der so eingerichtet ist, dass er bewegt wird, um ein Maß der Exzentrizität eines Mittelpunktes einer Innenumfangsfläche des Nockenrings in Bezug auf einen Drehmittelpunkt des Rotors zu ändern; einen Ansaugabschnitt, der sich in die Hydraulikflüssigkeits-Kammern öffnet, deren Volumina vergrößert werden, wenn der Mittelpunkt der Innenumfangsfläche des Nockenrings exzentrisch in einer Richtung in Bezug auf einen Drehmittelpunkt des Rotors bewegt wird; einen Austrittsabschnitt, der sich in die Hydraulikflüssigkeits-Kammern öffnet, deren Volumina verkleinert werden, wenn der Mittelpunkt der Innenumfangsfläche des Nockenrings exzentrisch in der anderen Richtung in Bezug auf den Drehmittelpunkt des Rotors bewegt wird; einen Drückabschnitt, der zwei Federelemente enthält, die in einem Zustand angeordnet sind, in dem die zwei Federelemente jeweils Federdruck aufweisen, der mittels einer relativen Federkraft der zwei Federelemente eine Drückkraft in einer Bewegungsrichtung des Nockenrings auf den Nockenring ausübt und der so eingerichtet ist, dass er die Drückkraft in der Richtung von Exzentrizität des Nockenrings mit einem der Federelemente schrittweise erhöht, wenn der Nockenring in der anderen Richtung von einer Bewegungsposition maximaler Exzentrizität in der einen Richtung bewegt wird, so dass das Maß der Exzentrizität ein vorgegebenes Maß erreicht oder kleiner bleibt als dieses; eine erste Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das aus dem Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Exzentrizität zwischen den Drehmittelpunkt des Rotors und dem Mittelpunkt die Innenumfangsfläche des Nockenrings klein wird; eine zweite Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das aus dem Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Exzentrizität zwischen dem Drehmittelpunkt des Rotors und dem Mittelpunkt der Innenumfangsfläche des Nockenrings groß wird; ein elektromagnetisches Umschaltventil, das so eingerichtet ist, dass es in einem Zustand, in dem Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Niederdruckabschnitt verbindet und in einem Zustand, in dem kein Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Austrittsabschnitt verbindet; sowie ein Steuerventil, das so eingerichtet ist, dass es durch den Druck des Austrittsabschnitts betätigt wird, und das so eingerichtet ist, dass es den Druck in die zweite Steuerkammer einleitet einen Bereich zwischen der zweiten Steuerkammer und dem Niederdruckabschnitt verkleinert, wenn der Druck des Austrittsabschnitts einen vorgegebenen Druck erreicht oder übersteigt.
Verstellpumpe nach Anspruch 12, wobei das Steuerventil einen Druckaufnahmeabschnitt, der an einem Endabschnitt des Steuerventils angeordnet ist und der den Druck von dem Austrittsabschnitt aufnimmt, sowie ein Kolbenventil enthält, das leitend in eine Gleitloch des Steuerventils an dem anderen Endabschnitt des Steuerventils angeordnet der auf dem niedrigen Druck gehalten wird, und das die Drückkraft des Drückelementes aufnimmt, das Steuerventil eine Endöffnung eines ersten Anschlusses, der an dem einen Endabschnitt des Gleitlochs ausgebildet ist und der mit der zweiten Steuerkammer verbunden ist, sowie eine Endöffnung eines zweiten Anschlusses enthält, der an dem anderen Endabschnitt des Gleitlochs ausgebildet ist und der über das elektromagnetische Umschaltventil 8 mit der zweiten Steuerkammer verbunden ist, und das Steuerventil so eingerichtet ist, dass es eine Öffnungsfläche der einen Endöffnung des ersten Anschlusses vergrößert und die Öffnungsfläche der einen Endöffnung des zweiten Anschlusses verkleinert, wenn das Kolbenventil gegen die Drückkraft des Drückelementes um eine vorgegebene Strecke oder mehr bewegt wird.
Verstellpumpe nach Anspruch 13, wobei die eine Endöffnung des zweiten Anschlusses geschlossen ist, wenn die eine Endöffnung des ersten Anschlusses geöffnet ist.
Verstellpumpe, die so eingerichtet ist, dass sie einer hydraulischen variablen Ventilsteuerungsvorrichtung, einer Öl-Spritzdüse und einem Lager einer Kurbelwelle, die in einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden, Öl zuführt, wobei die Verstellpumpe umfasst: einen eine Pumpe bildenden Abschnitt, der so eingerichtet ist, dass er Volumina einer Vielzahl von Hydraulikflüssigkeits-Kammern ändert und dabei von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, um so das über einen Ansaugabschnitt angesaugte Öl über einen Austrittsabschnitt austreten zu lassen; einen Verstellmechanismus, der so eingerichtet ist, dass er ein bewegliches Element bewegt und so das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern verstellt, die zu dem Austrittsabschnitt offen sind; einen Drückmechanismus, der zwei Federelemente enthält, die in einem Zustand angeordnet sind, in dem die zwei Federelemente jeweils einen Federdruck haben, der so eingerichtet ist, dass er das bewegliche Element in einer Richtung, in der das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die sich zu dem Ausstoßabschnitt öffnen, groß wird, mit einer Drückkraft drückt, die durch die zwei Federelemente erzeugt wird, und bei dem sich die Drückkraft schrittweise erhöht, wenn das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die sich zu dem Ausstoßabschnitt öffnen, genauso groß wird wie oder kleiner als ein vorgegebenes Maß; eine erste Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das über den Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die zu dem Ausstoßabschnitt offen sind, klein wird; eine zweite Steuerkammer, die so eingerichtet ist, dass sie das über den Austrittsabschnitt austretende Öl aufnimmt und so eine Kraft in einer Richtung auf den Nockenring ausübt, in der das Maß der Änderung der Volumina der Hydraulikflüssigkeits-Kammern, die zu dem Austrittsabschnitt offen sind, kleiner wird; ein elektromagnetisches Umschaltventil, das so eingerichtet ist, dass es in einem Zustand, in dem Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Niederdruckabschnitt verbindet und in einem Zustand, in dem kein Strom anliegt, die zweite Steuerkammer und den Austrittsabschnitt verbindet; sowie ein Steuerventil, das so eingerichtet ist, dass es durch den Austrittsdruck des Austrittsabschnitts betätigt wird, und das so eingerichtet ist, dass es den Druck der zweiten Steuerkammer aufnimmt und einen Bereich einer Verbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und dem Niederdruckabschnitt verkleinert, wenn der Austrittsdruck des Austrittsabschnitts einen vorgegebenen Druck erreicht oder übersteigt.