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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Ölpumpe mit einer variablen Flussrate, die Öl zu einem Kraftfahrzeugmotor mit einem angemessenen Druck in Übereinstimmung mit dessen Drehzahl zuführen kann.
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Es sind Ölpumpen mit einer variablen Flussrate bekannt, die zwei Pumpen, nämlich eine Hauptölpumpe und eine Nebenölpumpe, sowie weiterhin ein Öldruck-Einstellventil, das die entsprechenden Ausgabegrößen der Pumpen einstellt, umfassen. Die
japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2013-204487 gibt eine Ölpumpe dieser Art an. Die
japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2013-204487 gibt eine Ölpumpeneinheit (
101) an, die mit einem Ölpfad-Schaltventil (
121) versehen ist, das den Zuführöldruck von einer Hauptölpumpe (
106) und einer Nebenölpumpe (
107) zu einem Öldruck-Zuführziel einstellt.
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Die in der
japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2013-204487 angegebene Ölpumpeneinheit (
101) ist derart konfiguriert, dass sie die Flussrichtung des von der Hauptölpumpe (
106) und der Nebenölpumpe (
107) ausgegebenen Öls über ein Ölpfad-Schaltventil (
121) glatt einstellt, sodass das Öl zu dem Motor mit einem roch besser angemessenen Druck in Entsprechung zu der Drehzahl des Motors zugeführt werden kann.
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Aus
7 der
japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2013-204487 wird deutlich, dass ein nicht-umkehrbares Ventil (
145) stromabwärts von dem Ölpfad-Schaltventil (
121) angeordnet ist. In den Absätzen [0037] und [0043] wird lediglich angegeben, dass das nicht-umkehrbare Ventil (
145) einen Ölfluss von dem Ölpfad-Schaltventil (
121) zu einem Zusammenführungsabschnitt (
142d) gestattet, aber den Ölfluss von einem Hauptausgabe-Flusskanal (
141) zu dem Ölpfad-Schaltventil (
121) blockiert. Die Beziehung zwischen dem nicht-umkehrbaren Ventil (
145) und dem Spulenventil (
123) wird nicht näher angegeben, sodass der Effekt des nicht-umkehrbaren Ventils (
145) für eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs nicht offenbart oder angedeutet wird. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung (die zu lösende technische Aufgabe), eine Ölpumpe mit einer variablen Flussrate anzugeben, mit welcher der Kraftstoffverbrauch weiter verbessert werden kann.
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Auf der Grundlage von zahlreichen Untersuchungen zur Lösung des oben genannten Problems haben die vorliegenden Erfinder das oben genannte Problem gelöst, indem sie eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Ölpumpe mit einer variablen Flussrate konfigurieren, die umfasst: eine Hauptölpumpe; eine Nebenölpumpe; ein Steuerventil, das mit einem Spulenventilkörper versehen ist; einen Hauptausgabeölkanal, der sich von der Hauptölpumpe erstreckt; einen Nebenausgabeölkanal, der sich von der Nebenölpumpe erstreckt und mit dem Hauptausgabeölkanal zusammenläuft; einen Hauptablassölkanal, der von dem Hauptausgabeölkanal verzweigt; einen Nebenablassölkanal, der von dem Nebenausgabeölkanal verzweigt; und ein Rückschlagventil, das nur einen Fluss in einer Richtung von einer stromaufwärts gelegenen Seite zu einer stromabwärts gelegenen Seite des Nebenausgabeölkanals gestattet, wobei das Steuerventil an entsprechenden mittleren Punkten des Hauptablassölkanals und des Nebenablassölkanals angeordnet ist; wobei das Steuerventil auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Rückschlagventils in dem Nebenausgabeölkanal angeordnet ist; und wobei die Motordrehzahl, bei welcher der Nebenausgabeölkanal durch das Rückschlagventil blockiert wird, niedriger gesetzt ist als die Motordrehzahl, bei welcher der Nebenausgabeölkanal durch den Spulenventilkörper blockiert wird.
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Die Erfinder haben das oben genannte Problem gelöst, indem sie eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Ölpumpe mit einer variablen Flussrate gemäß der ersten Ausführungsform konfigurieren, wobei die Motordrehzahl, bei welcher Öl von dem Nebenablassölkanal durch die Bewegung des Spulenventilkörpers abgelassen wird, niedriger gesetzt ist als die Motordrehzahl, bei welcher der Nebenausgabeölkanal durch das Rückschlagventil blockiert wird.
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Die Erfinder haben das oben genannte Problem gelöst, indem sie eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Ölpumpe mit einer variablen Flussrate konfigurieren, die umfasst: eine Hauptölpumpe; eine Nebenölpumpe; ein Steuerventil, das mit einem Spulenventilkörper versehen ist; einen Hauptausgabeölkanal, der sich von der Hauptölpumpe erstreckt; einen Nebenausgabeölkanal, der sich von der Nebenölpumpe erstreckt und mit dem Hauptausgabeölkanal zusammenläuft; einen Hauptablassölkanal, der von dem Hauptausgabeölkanal verzweigt; einen Nebenablassölkanal, der von dem Nebenausgabeölkanal verzweigt; und ein Rückschlagventil, das einen Fluss nur in einer Richtung von einer stromaufwärts gelegenen Seite zu einer stromabwärts gelegenen Seite des Nebenausgabeölkanals gestattet, wobei das Steuerventil an entsprechenden mittleren Positionen des Hauptablassölkanals und des Nebenablassölkanals angeordnet ist; wobei das Steuerventil auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Rückschlagventils in dem Nebenausgabeölkanal angeordnet ist; wobei der Nebenausgabeölkanal durch das Rückschlagventil blockiert wird, bevor der Nebenausgabeölkanal aufgrund einer Bewegung des Spulenventilkörpers zu der Rückseite blockiert wird; und wobei das Ablassen von Öl in dem Nebenablassölkanal durchgeführt wird, bevor der Nebenausgabeölkanal durch das Rückschlagventil blockiert wird.
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Die Erfinder haben das oben genannte Problem gelöst, indem sie eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Ölpumpe mit einer variablen Flussrate gemäß der ersten oder dritten Ausführungsform konfigurieren, wobei eine Hauptablasseinflussöffnung, eine Hauptablassausstoßöffnung, eine Nebeneinflussöffnung, eine Nebenausflussöffnung, eine Nebenablasseinflussöffnung und eine Nebenablassausstoßöffnung von der Vorderseite in einer Ventilkammer des Steuerventils vorgesehen sind; wobei die Nebeneinflussöffnung an der gleichen Position wie die Nebenausflussöffnung in der Axialrichtung vorgesehen ist; wobei die Nebenablasseinflussöffnung an der gleichen Position wie die Nebenablassausstoßöffnung in der Axialrichtung vorgesehen ist; wobei eine kleindurchmessrige Ventilkammer an dem vorderen Ende der Ventilkammer vorgesehen ist; wobei in dem Spulenventilkörper ein Druckempfangsventilabschnitt, ein erster großdurchmessriger Ventilabschnitt, ein zweiter großdurchmessriger Ventilabschnitt und ein dritter großdurchmessriger Ventilabschnitt nacheinander von der Vorderseite zu der Rückseite in der Axialrichtung ausgebildet sind; wobei der erste großdurchmessrige Ventilabschnitt eine Verbindung zwischen der Hauptablasseinflussöffnung und der Hauptablassausstoßöffnung blockiert und ermöglicht; wobei der dritte großdurchmessrige Ventilabschnitt konfiguriert ist, um eine Verbindung zwischen der Nebenablasseinflussöffnung und der Nebenablassausstoßöffnung zu blockieren und zu ermöglichen; wobei der Druckempfangsventilabschnitt in die kleindurchmessrige Ventilkammer eingesteckt ist und eine Betätigungs-Ausfluss-/Einflussöffnung an dem vorderen Ende der kleindurchmessrigen Ventilkammer ausgebildet ist; wobei die Betätigungs-Ausfluss-/Einflussöffnung mit einem Betätigungsölkanal verbunden ist, der von dem Hauptablassölkanal verzweigt; wobei ein Betätigungsventil und ein Ausstoßölkanal an einem mittleren Punkt des Betätigungsölkanals vorgesehen sind; und wobei das Betätigungsventil konfiguriert ist, um zwischen einer Verbindung zwischen dem Betätigungsölkanal und dem Hauptablassölkanal und einer Verbindung zwischen dem Betätigungsölkanal und dem Ausstoßölkanal zu schalten.
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Die Erfinder haben das oben genannte Problem gelöst, indem sie eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als die Ölpumpe mit einer variablen Flussrate gemäß der vierten Ausführungsform konfigurieren, wobei die Länge in der Axialrichtung des ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts des Spulenventilkörpers kleiner als ein maximaler Abstand in der Axialrichtung zwischen der Hauptablassausstoßöffnung und der Nebenausflussöffnung ist. Die Erfinder haben das oben genannte Problem gelöst, indem sie eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als die Ölpumpe mit einer variablen Flussrate gemäß der vierten Ausführungsform konfigurieren, wobei die Länge in der Axialrichtung des ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts des Spulenventilkörpers gleich oder größer als ein maximaler Abstand in der Axialrichtung zwischen der Hauptablassausstoßöffnung und der Nebenausflussöffnung ist.
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In der vorliegenden Erfindung wird der Druck des von der Nebenpumpe ausgegebenen Öls größer, wenn die Motordrehzahl von einer niedrigen Drehzahl größer wird und sich der Spulenventilkörper des Steuerventils zu der Rückseite aus einem Ausgangszustand heraus bewegt. Aufgrund der Bewegung des Spulenventilkörpers zu der Rückseite führt der Spulenventilkörper eine Blockieroperation durch, um die Querschnittfläche des Nebenausgabeölkanals allmählich zu reduzieren und diesen schließlich vollständig zu schließen.
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Weil jedoch das Rückschlagventil, das auf der stromabwärts gelegenen Seite des Steuerventils in dem Nebenausgabeölkanal angeordnet ist, den Nebenausgabeölkanal zuvor blockiert, schließt der Spulenventilkörper den Nebenausgabeölkanal nicht vollständig, sodass der Ölfluss in dem Nebenausgabeölkanal gestoppt wird. Folglich hört die Nebenölpumpe auf, Öl zu dem Motor zu befördern, sodass der Kraftstoffverbrauch dementsprechend verbessert werden kann.
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Es kann also das Problem aus dem Stand der Technik gelöst werden, gemäß dem, wenn sich der Spulenventilkörper zu der Rückseite bewegt und die Querschnittfläche des Nebenausgabeölkanals kleiner oder schmäler wird, Öl nicht einfach von der Nebenölpumpe ausgegeben werden kann, sodass der Öldruck der Nebenölpumpe ansteigt, Energie verschwendet wird und der Kraftstoffverbrauch schlechter wird.
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1A ist eine schematische Ansicht eines Teilquerschnitts und zeigt die Konfiguration der Ölpumpe mit einer variablen Flussrate gemäß der vorliegenden Erfindung. 1B ist eine vergrößerte Ansicht, die ein Steuerventil und einen Teilquerschnitt in Nachbarschaft dazu zeigt. 1C ist eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Axialrichtungslänge des ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts eines Spulenventils kleiner als der maximale Abstand zwischen der Hauptablassausgabeöffnung und der Nebenausgabeöffnung ist. Und 1D ist eine schematische Ansicht eines Teilquerschnitts eines Betätigungsventils.
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2 ist eine schematische Ansicht, die einen Betrieb in einem niedrigen Drehzahlbereich des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist eine schematische Ansicht, die einen Betrieb in einer anfänglichen Phase eines mittleren Drehzahlbereichs des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist eine schematische Ansicht, die einen Betrieb in einer mittleren Phase eines mittleren Drehzahlbereichs des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist eine schematische Ansicht, die einen Betrieb in einer späteren Phase eines mittleren Drehzahlbereichs des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist eine schematische Ansicht, die einen Betrieb in einer anfänglichen Phase eines hohen Drehzahlbereichs des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist eine schematische Ansicht, die einen Betrieb in einer ersten Hälfte einer mittleren Phase eines hohen Drehzahlbereichs des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist eine schematische Ansicht, die einen Betrieb in einer zweiten Hälfte einer mittleren Phase eines hohen Drehzahlbereichs des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist eine schematische Ansicht, die einen Betrieb in einer späten Phase eines hohen Drehzahlbereichs des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Hauptteil eines Spulenventilkörpers zeigt, wobei die Länge eines ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts des Spulenventilkörpers in der Axialrichtung größer gesetzt ist als der maximale Abstand zwischen einer Hauptablassausstoßöffnung und einer Nebenausflussöffnung.
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11 ist ein Kurvendiagramm, das die Kennlinie der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die Ölpumpe mit einer variablen Flussrate der vorliegenden Erfindung ist in einer Ölschaltung 3 vorgesehen, die Öl zu entsprechenden Teilen eines Motors zuführt (siehe 1). Die Konfiguration der vorliegenden Erfindung umfasst prinzipiell eine Hauptölpumpe 1, eine Nebenölpumpe 2, ein Steuerventil B, ein Betätigungsventil 8, ein Rückschlagventil 7, einen Hauptausgabeölkanal 31, einen Nebenausgabeölkanal 41, einen Hauptablassölkanal 32 und einen Nebenablassölkanal 42. Diese sind zu einer Einheit kombiniert, die eine Ölpumpe A mit einer variablen Flussrate ist.
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Die Hauptölpumpe 1 und die Nebenölpumpe 2 können Pumpen verschiedener Typen verwenden, wobei jedoch eine Innenzahnradpumpe besonders geeignet ist. Die Hauptölpumpe 1 und die Nebenölpumpe 2 weisen verschiedene theoretische Ausgabegrößen auf, wobei die theoretische Ausgabegröße der Hauptölpumpe 1 häufig größer gesetzt ist als diejenige der Nebenölpumpe 2. Um jedoch die Variationsgröße zu vergrößern, kann die theoretische Ausgabegröße der Nebenölpumpe 2 größer vorgesehen werden.
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Die Hauptölpumpe 1 ist in dem Ölkreis 3 integriert, und führt Öl zu einem Ölzuführobjekt 9 wie etwa einem in dem Ölkreis 3 enthaltenen Motor zu (siehe 1A). Der Hauptausgabeölkanal 31 erstreckt sich von dem Ausgabeabschnitt der Hauptölpumpe 1 und ist mit dem Ölzuführobjekt 9 verbunden. Der Hauptausgabeölkanal 31 ist ein Teil des Ölkreises 3 (siehe 1A).
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Die Nebenölpumpe 2 ist mit einer parallelen Ausrichtung mit der Hauptölpumpe 1 in dem Ölkreis vorgesehen (siehe 1A). Die Nebenölpumpe 2 kann benachbart oder integriert mit der Hauptölpumpe 1 des Ölkreises 3 angeordnet sein, wobei ein Verzweigungsölkanal 36 von dem Ölkreis 3 für die Nebenölpumpe 2 vorgesehen sein kann und die Nebenölpumpe 2 in dem Verzweigungsölkanal 36 vorgesehen sein kann (siehe 1A).
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Ein Hauptablassölkanal 32 verzweigt von dem Hauptausgabeölkanal 31. Wenn ein Ablassen der Hauptölpumpe 1 erforderlich ist, wird Öl über den Hauptablassölkanal 32 abgelassen (ausgestoßen). Ein Nebenausgabeölkanal 41, der mit dem Hauptausgabeölkanal 31 zusammenläuft, ist auf der Ausgabeseite der Nebenölpumpe 2 vorgesehen.
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Ein Nebenablassölkanal 42, der von einer Position zu der stromabwärts gelegenen Seite der Ausgabeseite der Nebenölpumpe 2 verzweigt und mit der Einlassseite der Nebenölpumpe 2 verbunden ist, ist in dem Nebenausgabeölkanal 41 vorgesehen. Der Nebenablassölkanal 42 wird verwendet, um Öl abzulassen, wenn die Nebenölpumpe 2 Öl ablassen muss.
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Die Ölkanäle des Nebenausgabeölkanals 41, des Hauptablassölkanals 32 und des Nebenablassölkanals 42 sind zu einem einzelnen Steuerventil B konzentriert, wobei das Steuerventil B an einer passenden Position mitten zwischen den entsprechenden Ölkanälen angeordnet ist (siehe 1B). Mit anderen Worten steuert das Steuerventil B die Verbindung und Trennung des Ölflusses, der von der Hauptölpumpe 1 und der Nebenölpumpe 2 ausgegeben wird.
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Das Steuerventil B wird durch eine Ventilkammer 5 und einen Spulenventilkörper 6 konfiguriert, wobei der Spulenventilkörper 6 in der Ventilkammer 5 aufgenommen ist (siehe 1B). In dem Spulenventilkörper 6 sind ein erster großdurchmessriger Ventilabschnitt 61, ein zweiter großdurchmessriger Ventilabschnitt 62 und ein dritter großdurchmessriger Ventilabschnitt 63 nacheinander von der Vorderseite angeordnet, wobei diese Abschnitte über eine Kopplungswelle 65 miteinander gekoppelt sind. Weiterhin ist ein Druckempfangsventilabschnitt 64 an der Vorderseite des ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts 61 ausgebildet. Der Druckempfangsventilabschnitt 64 und der erste großdurchmessrige Ventilabschnitt 61 sind durch die Kopplungswelle 65 miteinander gekoppelt (siehe 1B).
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Wenn in dieser Beschreibung von der Vorderseite und der Rückseite des Steuerventils B gesprochen wird, wird die Seite des Druckempfangsventilabschnitts 64 oder einer Betätigungs-Ausfluss-/Einflussöffnung 54a (weiter unten beschrieben) in Bezug auf den Spulenventilkörper 6 als die Vorderseite in der Axialrichtung betrachtet und wird die Seite des dritten großdurchmessrigen Ventilabschnitts 63 oder eines elastischen Glieds 66 (weiter unten beschrieben) des Spulenventilkörpers 6 als die Rückseite in der Axialrichtung betrachtet.
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Was die Vorderseite und die Rückseite der Ventilkammer 5 betrifft, wird die gleiche Richtung wie die Vorderseite des Spulenventilkörpers 6, der in der Ventilkammer 5 aufgenommen ist, als die Vorderseite der Ventilkammer 5 betrachtet und wird die gegenüberliegende Seite als die Rückseite betrachtet, wobei die Vorderseite und die Rückseite in 1B gezeigt sind. Die Vorderseite und die Rückseite des Steuerventils B können auch dann, wenn das Steuerventil B vertikal angeordnet ist, als solche bezeichnet werden, ebenso gut wie wenn das Steuerventil B wie in den Zeichnungen gezeigt horizontal angeordnet ist. Wenn zum Beispiel das Steuerventil B vertikal mit der Vorderseite nach oben angeordnet ist, dann ist die obere Seite die Vorderseite und ist die untere Seite die Rückseite.
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In dem Spulenventilkörper 6 ist der Durchmesser der Kopplungswelle 65 kleiner als die Durchmesser des Druckempfangsventilabschnitts 64, des ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts 61, des zweiten großdurchmessrigen Ventilabschnitts 62 und des dritten großdurchmessrigen Ventilabschnitts 63. Weiterhin ist der Durchmesser des Druckempfangsventilabschnitts 64 kleiner als die Durchmesser des ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts 61, des zweiten großdurchmessrigen Ventilabschnitts 62 und des dritten großdurchmessrigen Ventilabschnitts 63. Der erste großdurchmessrige Ventilabschnitt 61, der zweite großdurchmessrige Ventilabschnitt 62 und der dritte großdurchmessrige Ventilabschnitt 63 sind im Wesentlichen gleich (siehe 1B).
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Zwischenraumabschnitte sind zwischen dem Druckempfangsventilabschritt 64, dem ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 61, dem zweiten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 62 und dem dritten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 63 vorgesehen, wobei der Zwischenraum zwischen dem Druckempfangsventilabschnitt 64 und dem ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 61 als ein erster Zwischenraumabschnitt 61s bezeichnet wird, der Zwischenraum zwischen dem ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 61 und dem zweiten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 62 als ein zweiter Zwischenraumabschnitt 62s bezeichnet wird und der Zwischenraum zwischen dem zweiten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 62 und dem dritten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 63 als ein dritter Zwischenraumabschnitt 63s bezeichnet wird (siehe 1B).
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Der Spulenventilkörper 6 kann sich reziprok nach vorne und hinter in der Axialrichtung in der Ventilkammer 5 bewegen, wobei ein elastisches Glied 66 wie etwa eine Kompressionsschraubenfeder zwischen der hinteren Endseite des Spulenventilkörpers 6, d. h. mit anderen Worten dem dritten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 63, und der hinteren Endseite der Ventilkammer 5 angeordnet ist, wobei der Spulenventilkörper 6 immer elastisch zu der Vorderseite der Ventilkammer 5 vorgespannt wird. Ein Zustand, in dem sich der Spulenventilkörper 6 stationär an der weitesten Position an der Vorderseite der Ventilkammer 5 befindet, wird als der Ausgangszustand bezeichnet.
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Eine kleindurchmessrige Ventilkammer 54, in die der Druckempfangsventilabschnitt 64 eingesteckt ist, ist in dem an der Vorderseite gelegenen Endabschnitt der Ventilkammer 5 ausgebildet. Wie weiter unten beschrieben, wird Öl zu der kleindurchmessrigen Ventilkammer 54 über einen Betätigungsölkanal 34, der wie weiter unten beschrieben von dem Hauptablassölkanal 32 verzweigt, zugeführt. Dabei wird der Druckempfangsventilabschnitt 64 auf der Vorderseite zu der Rückseite gedrückt und wird der Spulenventilkörper 6 zu der Rückseite gedrückt.
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Eine Nebeneinflussöffnung 51a, eine Nebenausflussöffnung 51b, eine Nebenablasseinflussöffnung 52a und eine Nebenablassausstoßöffnung 52b sind in der Ventilkammer 5 als ein Verbindungsteil für die Nebenölpumpe 2 ausgebildet. Weiterhin sind eine Hauptablasseinflussöffnung 53a und eine Hauptablassausstoßöffnung 53b in der Ventilkammer 5 als ein Verbindungsteil für die Hauptölpumpe 1 vorgesehen.
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Die Hauptablasseinflussöffnung 53a, die Hauptablassausstoßöffnung 53b, die Nebenausflussöffnung 51b und die Nebenablassausstoßöffnung 52b sind nacheinander von der Vorderseite der Ventilkammer 5 ausgebildet, wobei die Nebeneinflussöffnung 51a an der gleichen Position wie die Nebenausflussöffnung 51b in der Axialrichtung angeordnet ist und die Nebenablasseinflussöffnung 52a an der gleichen Position wie die Nebenablassausstoßöffnung 52b in der Axialrichtung angeordnet ist (siehe 1B).
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Die Verbindung zwischen der Hauptablasseinflussöffnung 53a und der Hauptablassausstoßöffnung 53b und zwischen der Nebeneinflussöffnung 51a und der Nebenausflussöffnung 51b wird durch den ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 61 und den zweiten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 62 des Spulenventilkörpers 6 ermöglicht und blockiert (siehe 2 bis 9). Weiterhin wird die Verbindung zwischen der Nebenablasseinflussöffnung 52a und der Nebenablassausstoßöffnung 52b durch den dritten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 63 und den zweiten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 62 ermöglicht und blockiert (siehe 2 bis 9).
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Der Nebenausgabeölkanal 41 ist in einen ersten Nebenausgabeölkanal 41a, der mit der Seite der Nebeneinflussöffnung 51 in Bezug auf das Steuerventil B, die an einer mittleren Position vorgesehen ist, verbunden ist, und in einen zweiten Nebenausgabeölkanal 41b, der mit der Nebenausflussöffnung 51b verbunden ist, geteilt (siehe 1A). Der erste Nebenausgabeölkanal 41a verbindet die Nebenölpumpe 2 mit dem Steuerventil B, und der zweite Nebenausgabeölkanal 41b verbindet das Steuerventil B mit dem Hauptausgabeölkanal 31 (siehe 1A).
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Weiterhin ist der Nebenablassölkanal 42 in einen ersten Nebenablassölkanal 42a, der mit der Seite der Nebenablasseinflussöffnung 52a in Bezug auf das Steuerventil B, das an einer mittleren Position vorgesehen ist, verbunden ist, und einen zweiten Nebenablassölkanal 42b, der mit der Nebenablassausstoßöffnung 52b verbunden ist, geteilt. Der erste Nebenablassölkanal 42a verzweigt von dem ersten Nebenablassölkanal 41a und ist mit der Nebenablasseinflussöffnung 52a verbunden. Weiterhin ist der zweite Nebenablassölkanal 42b von der Nebenablassausstoßöffnung 52b zu der Einlassseite der Nebenölpumpe 2 oder dem Verzweigungsölkanal 36 für die Nebenölpumpe 2 verbunden.
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Der Hauptablassölkanal 32 ist in einen ersten Hauptablassölkanal 32a, der mit der Hauptablasseinflussöffnung 53a in Bezug auf das Steuerventil B verbunden ist, und einen zweiten Hauptablassölkanal 32b, der mit der Seite der Hauptablassausstoßöffnung 53b verbunden ist, geteilt (siehe 1A). Der zweite Hauptablassölkanal 32b ist verbunden, um auf der Einlassseite der Hauptölpumpe 1 oder an einer Position zu der stromaufwärts gelegenen Seite der Hauptölpumpe 1 des Ölkreises 3 zusammenzulaufen.
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Eine Betätigungs-Ausfluss-/Einflussöffnung 54a ist in der kleindurchmessrigen Ventilkammer 54 der Ventilkammer 5 ausgebildet. Ein Betätigungsölkanal 34 ist zwischen der Betätigungs-Ausfluss-/Einflussöffnung 54a und dem ersten Hauptablassölkanal 32a verbunden. Ein Betätigungsventil 8 ist an einem mittleren Punkt des Betätigungsölkanals 34 angeordnet.
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Das Betätigungsventil 8 ist mit einem Richtungssteuerventilabschnitt 81 versehen. Weiterhin ist ein Ausstoßölkanal 35 in dem Betätigungsventil 8 vorgesehen. Durch die Betätigung des Betätigungsventils 8 kann zu entweder einer Verbindung zwischen der Betätigungs-Ausfluss-/Einflussöffnung 54a und dem ersten Hauptablassölkanal 32a oder einer Verbindung zwischen der Betätigungs-Ausfluss-/Einflussöffnung 54a und dem Ausstoßölkanal 35 geschaltet werden (siehe 1B, 1D). Das Betätigungsventil 8 verwendet ein Solenoidventil, kann aber auch ein Ventil des Hydrauliktyps verwenden.
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Ein Rückschlagventil 7 ist in dem zweiten Nebenausgabeölkanal 41b des Nebenausgabeölkanals 41 vorgesehen. Das Rückschlagventil 7 wird als ein nicht-umkehrbares Ventil verwendet (siehe 1B). Das Rückschlagventil 7 gestattet einen Ölfluss nur von der stromaufwärts gelegenen Seite zu der stromabwärts gelegenen Seite des zweiten Nebenausgabeölkanals 41b und blockiert den Ölfluss in der entgegengesetzten Richtung.
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Mit anderen Worten kann Öl nur von der Nebenausflussöffnung 51b des Steuerventils B in einer Richtung befördert werden, die mit dem Hauptausgabeölkanal 31 zusammenläuft, aber kann nicht in der entgegengesetzten Richtung befördert werden. Das Rückschlagventil 7 wird durch einen sphärischen Körper 71 und ein elastisches Vorspannglied 72 wie etwa eine Kompressionsschraubenfeder, die den sphärischen Körper 71 vorspannt, konfiguriert (siehe 1B).
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Weiterhin wirkt aufgrund des elastischen Vorspannglieds 72 der sphärische Körper 71 des Rückschlagventils 7 derart, dass er den Fluss von der stromaufwärts gelegenen Seite zu der stromabwärts gelegenen Seite des zweiten Nebenausgabeölkanals 41b blockiert. Und wenn die Flussgeschwindigkeit des aus der Nebenausflussöffnung 51b des Steuerventils B herausfließenden Öls klein ist, ist die Kraft des elastischen Vorspannglieds 72 größer als die Kraft der durch die Flussgeschwindigkeit verursachten Öldruckdifferenz, sodass der Ölfluss gestoppt werden kann.
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Weiterhin ist in dem Steuerventil B die Länge La des ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts 61 des Spulenventilkörpers 6 in der Axialrichtung kleiner gesetzt als der maximale Abstand Lb in der Axialrichtung zwischen der Hauptablassausstoßöffnung 53b und der Nebenausflussöffnung 51b der Ventilkammer 5.
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Mit anderen Worten gilt: La < Lb
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Der erste großdurchmessrige Ventilabschnitt 61 blockiert die Hauptablassausstoßöffnung 53b und die Nebenausflussöffnung 51b der Ventilkammer nicht gleichzeitig vollständig, sondern lässt eine derselben geöffnet. Bevor mit anderen Worten der erste großdurchmessrige Ventilabschnitt 61 das Schließen der Nebenausflussöffnung 51b abschließt, öffnet sich die Hauptablassausstoßöffnung 53b und kann ein Ablassen der Hauptölpumpe 1 gestartet werden. Folglich kann das Ablassen von Öl in den Nebenausgabeölkanal 41 der Nebenölpumpe 2 gestoppt werden und kann das Ablassen der Hauptölpumpe 1 glatt gestartet werden. Außerdem können plötzliche Änderungen im Druck verhindert werden, sodass Vibrationen und Geräusche reduziert werden können.
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Weiterhin ist in dem Steuerventil B die Länge La des ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts 61 des Spulenventilkörpers 6 in der Axialrichtung gleich oder größer gesetzt als der maximale Abstand Lb in der Axialrichtung zwischen der Hauptablassausstoßöffnung 53b und der Nebenausflussöffnung 51b der Ventilkammer 5 (siehe 10).
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Mit anderen Worten gilt: La ≥ Lb
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Bei der oben genannten dimensionalen Beziehung kann die Motordrehzahl, bei welcher das von der Hauptölpumpe 1 ausgegebene Öl von dem Hauptablassölkanal 32 abgelassen wird, etwas zu dem höheren Drehzahlbereich verschoben werden. Indem mit anderen Worten die Motordrehzahl (der späteren Phase) des mittleren Drehzahlbereichs, wo der Öldruck niedrig ist, zu dem hohen Drehzahlbereich erweitert wird, kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden.
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Im Folgenden wird der Betrieb der vorliegenden Erfindung prinzipiell mit Bezug auf den niedrigen Drehzahlbereich, den mittleren Drehzahlbereich und den hohen Drehzahlbereich des Motors erläutert. In den Zeichnungen geben die entlang den entsprechenden Ölpfaden gezeigten Pfeile den Fluss des Öls an. Die Drehzustände des Motors umfassen auch einen Leerlauf.
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In dem niedrigen Drehzahlbereich des Motors befindet sich wie in 2 gezeigt der Zustand des Spulenventilkörpers 6 des Steuerventils B in einem Ausgangszustand. Der erste großdurchmessrige Ventilabschnitt 61 schließt die Hauptablassausstoßöffnung 53b, und der zweite Zwischenraumabschnitt 62s öffnet die Nebeneinflussöffnung 51a und die Nebenausflussöffnung 51b. Weiterhin schließt der dritte großdurchmessrige Ventilabschnitt 63 die Nebenablasseinflussöffnung 52a und die Nebenablassausstoßöffnung 52b.
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Weiterhin ist das Betätigungsventil 8 zu einem Zustand gesetzt, in dem der Hauptablassölkanal 32 und der Betätigungsölkanal 34 verbunden sind, und fließt Öl in die kleindurchmessrige Ventilkammer 54 von der Betätigungs-Ausfluss-/Einflussöffnung 54a, wobei jedoch die Kraft aufgrund des Öldrucks kleiner als die elastische Kraft des elastischen Glieds 66 ist und sich der Spulenventilkörper 6 in dem Ausgangszustand befindet.
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Folglich gibt die Hauptölpumpe 1 Öl zu dem Hauptausgabeölkanal 31 aus und führt Öl zu einem Ölzuführobjekt 9 wie etwa dem Motor zu. Die Hauptölpumpe 1 und die Nebenölpumpe 2 lassen nicht beide Öl ab. Die Nebenölpumpe 2 gibt Öl zu dem Nebenausgabeölkanal 41 aus und führt Öl direkt zu dem Ölzuführobjekt 9 von dem Zusammenlaufpunkt mit dem Hauptausgabeölkanal 31 zu.
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Mit anderen Worten führen die Hauptölpumpe 1 und die Nebenölpumpe 2 beide die volle Ausgabemenge unverändert zu dem Ölzuführobjekt 9 zu. Dabei wird die durch die Flussgeschwindigkeit des Öls von der Nebenölpumpe 2, die auf das in dem zweiten Nebenausgabeölkanal 41b vorgesehene Rückschlagventil 7 wirkt, erzeugte Kraft größer als die elastische Kraft des elastischen Vorspannglieds 72, sodass das Öl durch den zweiten Nebenausgabeölkanal 41b fließt.
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Im Folgenden wird der mittlere Drehzahlbereich des Motors jeweils für eine anfängliche Phase unmittelbar nach dem Übergang zu dem mittleren Drehzahlbereich, für eine mittlere Phase mit einer mittleren Drehzahl und für eine spätere Phase nahe dem hohen Drehzahlbereich mit Bezug auf 3 bis 5 beschrieben. Unmittelbar nach dem Übergang von dem niedrigen Drehzahlbereich zu dem mittleren Drehzahlbereich wird der Druck des in die kleindurchmessrige Ventilkammer 54 fließenden Öls größer, wird die Kraft aufgrund dieses Öldrucks größer als die elastische Kraft des elastischen Glieds 66 und bewegt sich der Spulenventilkörper 6 etwas zu der Rückseite. Der dritte großdurchmessrige Ventilabschnitt 63 bewegt sich, und die Nebenablasseinflussöffnung 52a und die Nebenablassausstoßöffnung 52b öffnen sich. Mit anderen Worten ist der dritte Zwischenraumabschnitt 63s an der Nebenablasseinflussöffnung 52a und der Nebenablassausstoßöffnung 52b angeordnet.
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In der anfänglichen Phase des mittleren Drehzahlbereichs bewegt sich der Spulenventilkörper 6 jedoch nur geringfügig, sodass sich die Nebenablasseinflussöffnung 52a und die Nebenablassausstoßöffnung 52b etwas von einem geschlossenen Zustand zu einem geöffneten Zustand bewegen und das Ablassen einer kleinen Menge gestartet wird (siehe 3). Mit anderen Worten führt die Nebenölpumpe 2 Öl zu dem Hauptausgabeölkanal 31 über den Nebenausgabeölkanal 41 zu und wird eine kleine Menge an Öl abgelassen.
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In der mittleren Phase des mittleren Drehzahlbereichs bewegt sich der Spulenventilkörper 6 des Spulenventils B weiter zu der Rückseite. Folglich schließt der erste großdurchmessrige Ventilabschnitt 61 die Nebeneinflussöffnung 51a und die Nebenausflussöffnung 51b, sodass eine sehr kleine Öffnungsfläche vorgesehen wird. In dieser Phase fließt das von der Nebenölpumpe 2 ausgegebene Öl von der Nebeneinflussöffnung 51a zu der Nebenausflussöffnung 51b, wobei jedoch die durch die Flussgeschwindigkeit des Öls erzeugte Kraft in diesem Fall kleiner als die elastische Kraft des elastischen Vorspannglieds 72 des Rückschlagventils 7 ist. Deshalb stoppt das Rückschlagventil 7 den Ölfluss.
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Folglich wird die Zufuhr von Öl von der Nebenölpumpe 2 zu dem Ölzuführobjekt 9 angehalten und führt die Nebenölpumpe 2 nur eine Ablassoperation durch. Weiterhin wird Öl zu dem Ölzuführobjekt 9 nur von der Hauptölpumpe 1 zugeführt. In diesem Fall wird keine Ablassoperation durch die Hauptölpumpe 1 gestartet.
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In der späteren Phase des mittleren Drehzahlbereichs bewegt sich wie in 5 gezeigt der Spulenventilkörper 6 des Steuerventils B weiter zu der Rückseite. Der erste großdurchmessrige Ventilabschnitt 61 wird an der Rückseite der Position der Hauptablasseinflussöffnung 53a und der Hauptablassausstoßöffnung 53b positioniert, und der erste Zwischenraumabschnitt 61s wird zwischen der Hauptablasseinflussöffnung 53a und der Hauptablassausstoßöffnung 53b positioniert und verbindet diese miteinander.
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Der erste Hauptablassölkanal 32a und der zweite Hauptablassölkanal 32b sind miteinander verbunden, und ein Ablassen durch die Hauptölpumpe 1 wird über den Hauptablassölkanal 32 gestartet. Mit anderen Worten führt die Hauptölpumpe 1 eine Ablassoperation durch und führt gleichzeitig Öl von dem Hauptausgabeölkanal 31 zu dem Ölzuführobjekt 9 zu.
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Im Folgenden wird der hohe Geschwindigkeitsbereich des Motors jeweils für eine anfängliche Phase, eine erste Hälfte einer mittleren Phase, eine zweite Hälfte der mittleren Phase und eine spätere Phase mit Bezug auf 6 bis 9 beschrieben. In der anfänglichen Phase des hohen Drehzahlbereichs wird wie in 6 gezeigt das Betätigungsventil 8 betätigt und sind der Betätigungsölkanal 34 und der Ausstoßölkanal 35 miteinander verbunden. Folglich wird das Öl in der kleindurchmessrigen Ventilkammer 54 der Ventilkammer 5 von dem Ausstoßölkanal 35 ausgestoßen und wird der Spulenventilkörper 6 durch das elastische Glied 66 zu der Vorderseite bewegt. Mit anderen Worten befindet sich der Spulenventilkörper 6 in dem gleichen Ausgangszustand wie in dem niedrigen Drehzahlbereich.
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Der erste großdurchmessrige Ventilabschnitt 61 öffnet die Nebeneinflussöffnung 51a und die Nebenausflussöffnung 51b und verbindet den ersten Nebenausgabeölkanal 41a und den zweiten Nebenausgabeölkanal 41b miteinander über den zweiten Zwischenraumabschnitt 62s. Folglich fließt das Öl wiederum in den Nebenausgabeölkanal 41 und wird Öl zu dem Ölzuführobjekt 9 von dem Hauptausgabeölkanal 31 zugeführt. Mit anderen Worten wird das Öl zu dem Ölzuführobjekt 9 durch die Hauptölpumpe 1 und die Nebenölpumpe 2 zugeführt.
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In der ersten Hälfte der mittleren Phase des hohen Drehzahlbereichs wird wie in 7 gezeigt Öl in die Hauptablasseinflussöffnung 53a des Steuerventils B von dem Hauptausgabeölkanal 31 aufgrund der Vergrößerung des Ausgabedrucks der Hauptölpumpe 1 geführt. Eine Kraft aufgrund des Öldrucks wird dann auf den ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitt 61 ausgeübt, und der Spulenventilkörper 6 bewegt sich zu der Rückseite. Weiterhin ist die Konfiguration derart, dass in der ersten Hälfte der mittleren Phase des hohen Drehzahlbereichs kein Öldruck auf den Druckempfangsventilabschnitt 64 des Spulenventilkörpers 6 ausgeübt wird. Weil jedoch der Druck des in dem ersten Hauptablassölkanal 32a fließenden Öls groß ist, wird der Spulenventilkörper 6 nur durch die Kraft des Öldrucks bewegt, der nur auf die Druckempfangsfläche des ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts 61 ausgeübt wird.
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Aufgrund dieser Bewegung öffnet der dritte großdurchmessrige Ventilabschnitt 63 die Nebenablasseinflussöffnung 52a und die Nebenablassausstoßöffnung 52b, werden der erste Nebenausgabeölkanal 41a und der zweite Nebenausgabeölkanal 41b miteinander verbunden und wird ein Ablassen durch die Nebenölpumpe 2 gestartet. In dieser Phase führt die Hauptölpumpe 1 Öl zu dem Ölzuführobjekt 9 zu, ohne Öl abzulassen, während die Nebenölpumpe 2 Öl zu dem Ölzuführobjekt zuführt und Öl ablässt.
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In der zweiten Hälfte der mittleren Phase des Hochgeschwindigkeitsbereichs bewegt sich wie in 8 gezeigt aufgrund einer weiteren Vergrößerung des Ausgabedrucks der Hauptölpumpe 1 der Spulenventilkörper 6 zu der Rückseite. Die Nebenausgabeölkanal 41 wird blockiert, und die Nebenölpumpe 2 führt nur ein Ölablassen durch. Die Hauptölpumpe 1 führt Öl zu dem Ölzuführobjekt 9 zu, lässt aber kein Öl ab.
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In der späteren Phase des hohen Drehzahlbereichs bewegt sich wie in 9 gezeigt aufgrund einer weiteren Vergrößerung des Ausgabedrucks der Hauptölpumpe 1 der Spulenventilkörper 6 zu der Rückseite. Der Nebenausgabeölkanal 41 wird blockiert, und die Nebenölpumpe 2 führt nur ein Ablassen durch. Die Hauptölpumpe 1 führt Öl zu dem Ölzuführobjekt 9 zu und lässt Öl ab. Die Beziehung zwischen dem Öldruck und der Motordrehzahl in dem niedrigen Drehzahlbereich, dem mittleren Drehzahlbereich und dem hohen Drehzahlbereich des Motors wie oben beschrieben wird in dem Kurvendiagramm von 11 gezeigt, das die Kennlinie der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Indem in einer zweiten Ausführungsform eine Konfiguration verwendet wird, in welcher Öl von dem Nebenablassölkanal abgelassen wird, bevor der Nebenablassölkanal durch das Rückschlagventil blockiert wird, kann der Druck der Nebenölpumpe weiter reduziert werden und wird dementsprechend eine weitere Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erzielt. In einer dritten Ausführungsform kann eine Ölpumpe mit einer variablen Flussrate vorgesehen werden, die Öl mit einem noch besser angemessenen Druck in Übereinstimmung mit entsprechenden Drehzahlbereichen des Ölzuführobjekts wie etwa eines Kraftfahrzeugmotors zuführen kann. Insbesondere kann der Druck des zugeführten Öls präzise für einen mittleren Drehzahlbereich und einen hohen Drehzahlbereich des Motors gesetzt werden, sodass die Effizienz der Schmierung weiter verbessert werden kann.
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Das Rückschlagventil kann einen Ölfluss von dem Hauptausgabeölkanal zu dem Nebenausgabeölkanal verhindern. Mit anderen Worten wird ein Rückwärtsfluss in dem Nebenausgabeölkanal verhindert und kann die durch die Nebenölpumpe durchgeführte Arbeit genau durchgeführt werden. Weiterhin ist das Rückschlagventil derart konfiguriert, dass es den Ölkanal blockiert, wenn die durch die Flussgeschwindigkeit des Nebenausgabeölkanals erzeugte Öldruckdifferenz vor und nach dem Rückschlagventil sehr klein ist.
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Folglich bewegt sich der Spulenventilkörper zu der Rückseite der Ventilkammer, wird die Nebenablassausflussöffnung nicht vollständig geschlossen und ist auch dann, wenn ein kleiner Zwischenraum, in dem Öl fließt, vorhanden ist, die Flussgeschwindigkeit des Öls schwach und kann das Rückschlagventil den Ölfluss in dem Nebenausgabeölkanal stoppen. Weiterhin kann eine verschwenderische Vergrößerung des Drucks des zu dem Ölzuführobjekt von der Nebenölpumpe und über den Hauptausgabeölkanal zugeführten Öls unterdrückt werden. Außerdem können die gleichen vorteilhaften Effekte wie in Anspruch 1 erhalten werden.
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In einer vierten Ausführungsform kann die Konfiguration zum Bewegen des Spulenventilkörpers vereinfacht werden. Das Betätigungsventil und der Ausstoßölkanal sind an einem mittleren Punkt des Betätigungsölkanals vorgesehen, und das Betätigungsventil ist derart konfiguriert, dass es zu entweder einer Verbindung zwischen dem Betätigungsölkanal und dem Hauptablassölkanal oder einer Verbindung zwischen dem Betätigungsölkanal und dem Ausstoßölkanal schaltet, sodass die Bewegungsoperation des Spulenventilkörpers glatt und zuverlässig durchgeführt werden kann.
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In einer fünften Ausführungsform ist die Länge in der Axialrichtung des ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts des Spulenventilkörpers kleiner als der maximale Abstand in der Axialrichtung zwischen der Hauptablassausstoßöffnung und der Nebenausflussöffnung, sodass eine zeitliche Überlappung zwischen dem Zustand unmittelbar vor dem Stoppen des Zuführens von Öl durch den Nebenausgabeölkanal und dem Zustand unmittelbar nach dem Starten einer Ablassoperation in dem Nebenablassölkanal hergestellt werden kann und Stöße aufgrund von plötzlichen Änderungen des Öldrucks und/oder der Flussgeschwindigkeit während der Schaltoperation vermindert werden können.
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In einer sechsten Ausführungsform ist die Länge in der Axialrichtung des ersten großdurchmessrigen Ventilabschnitts des Spulenventilkörpers gleich oder größer als der maximale Abstand in der Axialrichtung zwischen der Hauptablassausstoßöffnung und der Nebenausflussöffnung konfiguriert, sodass eine Ablassoperation durch die Hauptölpumpe gestartet wird, nachdem die Zufuhr von Öl über den Nebenausgabeölkanal gestoppt wurde, sodass eine zuverlässige Zufuhr von Öl und eine zuverlässige Ablassoperation erzielt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hauptölpumpe
- 2
- Nebenölpumpe
- 31
- Hauptausgabeölkanal
- 32
- Hauptablassölkanal
- 34
- Betätigungsölkanal
- 35
- Ausstoßölkanal
- 41
- Nebenausgabeölkanal
- 42
- Nebenablassölkanal
- B
- Steuerventil
- 51a
- Nebeneinflussöffnung
- 51b
- Nebenausflussöffnung
- 52a
- Nebenablasseinflussöffnung
- 52b
- Nebenablassausstoßöffnung
- 53a
- Hauptablasseinflussöffnung
- 53b
- Hauptablassausstoßöffnung
- 54
- kleindurchmessrige Ventilkammer
- 54a
- Betätigungs-Ausfluss-/Einflussöffnung
- 6
- Spulenventilkörper
- 61
- erster großdurchmessriger Ventilabschnitt
- 62
- zweiter großdurchmessriger Ventilabschnitt
- 63
- dritter großdurchmessriger Ventilabschnitt
- 64
- Druckempfangsventilabschnitt
- 7
- Rückschlagventil
- 8
- Betätigungsventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2013-204487 [0002, 0002, 0003, 0004]
