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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe umfassend eine rotierende Taumelscheibe zum Umwandeln einer Rotationsbewegung in eine Hin-und Herbewegung eines Kolbens.
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Stand der Technik
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Bisher ist eine Kolbenpumpe dafür bekannt, eine Flüssigkeit dazu zu bringen durch einen Einlass bzw. einen Ansaugkanal und eine druckerhöhende Kammer in Richtung eines Auslass zu strömen. Ferner wurde in den letzten Jahren die Kolbenpumpe in einem Start-Stopp-System (Idle-Stop-System) verwendet. Bei Randbedingungen, bei welchen eine höhere Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeuges und dergleichen erforderlich ist, und da Bestimmungen im Hinblick auf den Abgasausstoß strenger werden, wird das Start-Stopp-System verstärkt als eine Technologie verwendet, von der erwartet wird, dass sie relativ einfach Effekte des Verbesserns des Kraftstoffverbrauches und des Reduzierens des Abgasausstoßes erreicht. Im Speziellen ist das Start-Stopp-System ein System zum Anhalten eines Motors während eines temporären Stopps oder während einer Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit eines Fahrzeuges und zum Neustarten des Motors bei Wiederaufnahme der Reise. Die Kolbenpumpe wird in dem Start-Stopp-System verwendet, um einen Druck in einem Getriebe zu erzeugen oder um das Getriebe mit Öl während des Leerlaufstopps zu füllen, um dadurch einen Schock bei der Wiederaufnahme der Reise unmittelbar nach dem erneuten Anlassen des Motors zu reduzieren.
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Die Kolbenpumpe umfasst eine Kolbenpumpe vom Typ mit einer Taumelscheibe (engl. swash plate) zum Umwandeln von Rotationsbewegung einer Antriebswelle eines Motors in eine Hin- und Herbewegung eines Kolbens durch Rotieren der Taumelscheibe durch die Rotationsbewegung. Die Struktur des Anordnens eines Rolllagers zwischen der Antriebswelle und der rotierenden Taumelscheibe wird verwendet, um das Antriebsdrehmoment des Motors durch Reduzieren eines dynamischen Reibungskoeffizienten zwischen der rotierenden Taumelscheibe und dem Kolben zu reduzieren. Die Antriebswelle umfasst eine Welle und eine Befestigungswelle, und das rotierende Lager wird angeordnet und befestigt an der Befestigungswelle mit einem axialen Zentrum, das relativ zu der Welle geneigt ist. Eine höhere Positionsgenauigkeit wird zwischen der Welle und der Befestigungswelle benötigt und folglich wird die Antriebswelle als ein Bauteil ausgebildet, sodass die feste Welle einstückig mit der Welle durch Schleifen ausgebildet wird (siehe beispielsweise das japanische Patent
JP 4246231 ).
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Jedoch ist es bei der Herstellung der Antriebswelle, die in dem japanischen Patent
JP 4246231 offenbart ist, wenn die feste Welle eine Form aufweist, die sich teilweise nach außen von einem äußeren Durchmesser der Welle erstreckt, erforderlich einen Materialdurchmesser einer Stahlstange, die zu schleifen ist, größer auszuwählen als einen äußeren Durchmesser der Antriebswelle. Als ein Ergebnis wird die Anzahl an Bearbeitungsschritten erhöht. Ferner, um solch eine Situation zu vermeiden, wenn die feste Welle auszubilden ist, um sich nicht von dem äußeren Durchmesser der Welle zu erstrecken, gibt es ein Problem dahingehend, dass sich eine Begrenzung auf einen Neigungswinkel der rotierenden Taumelscheibe oder der Größe des Rolllagers ergibt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben erwähnten Probleme gemacht und weist eine Aufgabe auf eine Kolbenpumpe zu Verfügung zu stellen, die in der Lage ist frei einen Neigungswinkel einer rotierenden Taumelscheibe oder die Größe eines Rolllagers einzustellen sowie die Anzahl an Bearbeitungsschritten für eine Antriebswelle zu reduzieren, sogar wenn eine feste Welle (auch bezeichnet als feststehende Welle; engl.: fixing shaft) eine Form aufweist, die sich teilweise nach außen von einem äußeren Durchmesser einer Welle erstreckt.
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu erreichen, wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Kolbenpumpe zur Verfügung gestellt, umfassend: einen Pumpenkörper mit einem Einlass und einem Auslass; einen Zylinder, der eine Pumpenkammer festlegt, die mit dem Einlass und dem Auslass im Inneren des Pumpenkörpers in Verbindung steht; einen Kolben, der verschiebbar im Inneren des Zylinders angeordnet ist, sodass die Pumpenkammer in der Lage ist ein variables Volumen aufzuweisen; eine Motoreinheit, die an dem Pumpenkörper befestigt ist; eine Antriebswelle, die rotierbar im Inneren der Motoreinheit abgestützt ist; ein Rolllager mit einem axialen Zentrum, das relativ zu der Antriebswelle geneigt ist; und eine rotierende Taumelscheibe, die an der Antriebswelle durch dazwischen Anordnen des Rolllagers befestigt ist, um eine Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine Hin-und Herbewegung des Kolbens durch Betätigen des Kolben umzuwandeln, wobei die Antriebswelle umfasst: eine Welle zum Ausgeben einer Antriebskraft der Motoreinheit; und einen Adapter, der mit der Welle gekoppelt ist, wobei der Adapter eine feste Welle (fixing shaft) umfasst, an der das Rolllager befestigt ist, wobei das Rolllager ein axiales Zentrum aufweist, das relativ zu einem axialen Zentrum der Welle geneigt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Schnittansicht zum Darstellen eines Inneren einer Kolbenpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Schnittansicht zum Darstellen eines Inneren einer Kolbenpumpe eines Vergleichsbeispiels.
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3 ist eine Ansicht zum Darstellen einer Form einer Welle der Kolbenpumpe von 2.
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4 ist eine Ansicht zum Darstellen einer Form der Welle der Kolbenpumpe von 2;
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5 ist eine Schnittansicht zum Darstellen eines Inneren einer Kolbenpumpen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine Schnittansicht zum Darstellen eines Inneren einer Kolbenpumpen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder entsprechende Teile darstellen.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Schnittansicht zum Darstellen eines Inneren einer Kolbenpumpen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Kolbenpumpe 200 umfasst einen Pumpenabschnitt 1 und eine Motoreinheit 2 zum Betätigen des Pumpenabschnitts 1. Der Pumpenabschnitts 1 umfasst einen Pumpenkörper 3 mit einem Einlass 3a und einem Auslass 3b, die dort ausgebildet sind.
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Der Pumpenkörper 3 nimmt einen Zylinder 5 auf. Der Zylinder 5 weist eine Vielzahl an sich verschiebenden Löchern (Zylinderkammern) 5a und eine Vielzahl an Einlasskammern 5b, die darin ausgebildet sind, auf.
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Die Vielzahl an sich verschiebenden Löchern 5a ist in gleichwinkligen Abständen in einer Umfassungsrichtung entlang einer ringförmigen Linie um eine Rotationsachse der Kolbenpumpe 200 angeordnet.
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Die Kolben 6 sind entsprechend der Vielzahl an Verschiebungslöchern 5a jeweils angeordnet. Ferner steht die Vielzahl an Einlasskammern jeweils mit dem Einlass 3a durch dazwischen Anordnen einer Pumpenkammer 7 in Verbindung. Zusätzlich sind Führungsabschnitte 5c in gleichwinkligen Abständen an einem äußeren Umfang des Zylinders 5 an einer Vielzahl an (beispielsweise drei) Positionen ausgebildet, um das Anheben eines druckverstärkenden Abschnittes 4 (Zylinder 5, Einlassventil 8, Ventilplatte 9 und Auslassventil 10) zu führen. Ferner ist ein elastisches Element 11 in der Pumpenkammer 7 angeordnet. Ein Ende des elastischen Elements 11 ist mit dem Zylinder 5 verbunden und das andere Ende des elastischen Elements ist mit der Motoreinheit 2 verbunden.
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Die Motoreinheit 2 ist mit dem Pumpenkörper 3 durch dazwischen Anordnen eines Dichtungselements 12 gekoppelt. Ferner umfasst die Motoreinheit 2 eine Welle 13, die rotierbar von einem Motorlager 2a und einem Motorlager 2b abgestützt wird.
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Ein Passloch 13a als ein konkaver Abschnitt ist in der Welle 13 ausgebildet. Das Passloch 13a ist in Richtung des Pumpenabschnitts 1 geöffnet und erstreckt sich in einer Richtung eines axialen Zentrums der Welle 13. Wie in 1 dargestellt ist ein konvexer Abschnitt 16p, der an einem distalen Ende eines Adapters 16 ausgebildet ist, in das Passloch 13a eingepasst und fixiert. Ferner umfasst der Adapter 16 eine Befestigungswelle 16s. Die Befestigungswelle 16s ist an einem Abschnitt des Adapters 16 an einer gegenüberliegenden Seite des konvexen Abschnitts 16p angeordnet. Ein axiales Zentrum der Befestigungswelle 16s ist relativ zu dem axialen Zentrum der Welle 13 geneigt. D.h., eine Antriebswelle 21 umfasst die Welle 13 zum Ausgeben einer Antriebskraft eines Motors, und den Adapter 16, der mit der Welle 13 gekoppelt ist. Die Welle 13 und der Adapter 16 sind miteinander über eine formschlüssige Passung (konkav-konvex) gekoppelt. Ein innerer Ring eines Rolllagers 14 ist in die feste Welle 16s eingepasst und eine Taumelscheibe 15 ist auf einen äußeren Ring des Rolllagers 14 gepasst und dort fixiert.
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Gemäß der ersten Ausführungsform, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, können die folgenden Vorteile erhalten werden. Zunächst wird ein Vergleichsbeispiel unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 ist eine Schnittansicht zum Darstellen eines Inneren einer Kolbenpumpe des Vergleichsbeispiels. Eine Kolbenpumpe 100 umfasst eine Welle 13‘, die sich von der Motoreinheit 2 in einer Richtung in Richtung des Pumpenabschnitts 1 erstreckt. Eine feste Welle 13’s mit einem axialen Zentrum, das relativ zu einem axialen Zentrum der Welle 13‘ geneigt ist, ist an einem distalen Ende der Welle 13‘ ausgebildet. Der innere Ring des Rolllagers 14 ist auf die feste Welle 13’s gepasst und die Taumelscheibe 15 ist auf den äußeren Ring des Rolllagers gepasst und fixiert.
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In der Kolbenpumpen sind die Welle 13‘ und die feste Welle für das Rolllager einstückig als ein Bauteil ausgebildet. Folglich, um die Anzahl an Bearbeitungsschritten durch Reduzieren eines Materialdurchmessers einer Stahlstange, die zu der Antriebswelle zu schleifen ist zu reduzieren, umfassend die Welle 13‘ und die feste Welle, ist es notwendig die feste Welle auszubilden, um sich nicht von einem äußeren Durchmesser der Welle, wie in 3 dargestellt, zu erstrecken. Als ein Ergebnis ergibt sich eine Beschränkung im Hinblick auf einen Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 oder der Größe des Rolllagers 14. Auf der andere Seite, wenn die Beschränkung vermieden wird und ein Anstieg des Neigungswinkels der Taumelscheibe 15 oder der Größe des Rolllagers 14 erreicht werden soll, wie in 4 dargestellt, ist es notwendig einen größeren Materialdurchmesser der Stahlstange, die zu der Welle 13‘ zu schleifen ist, einzustellen, sodass die feste Welle ausgebildet werden kann. Als ein Ergebnis wird die Anzahl an Bearbeitungsschritten erhöht. Ferner, wenn die Welle 13‘ in einer Form ausgebildet wird, wie in 4 dargestellt, erstreckt sich die feste Welle teilweise von dem äußeren Durchmesser der Welle. Folglich kann eine unzentrierte Schleifmaschine nicht verwendet werden, wenn der äußere Durchmesser der Welle fertiggestellt wird, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden.
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Auf der anderen Seite wird in der ersten Ausführungsform die feste Welle 16s, auf die das Rolllager 14 gepasst wird, auf dem Adapter 16 ausgebildet. Folglich können der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15, die Größe des Rolllagers 14, und der Materialdurchmesser der Stahlstange, die zu der Welle 13 zu schleifen ist, unabhängig voneinander eingestellt werden. Als ein Ergebnis ist es möglich einen Anstieg der Anzahl an Bearbeitungsschritten für die Welle 13 zu unterdrücken.
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Ferner ist die Welle 13 nur aus einer kreisförmigen Stange ausgebildet und folglich kann die Spitzenlosschleifmaschine verwendet werden, wenn der äußere Durchmesser der Welle fertiggestellt wird, wodurch man in der Lage ist die Herstellungskosten zu reduzieren.
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Es ist notwendig einen Materialdurchmesser einer Stahlstange, die zu dem Adapter 16 zu schleifen ist, in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 oder der Größe des Rolllagers 14 zu erhöhen. Jedoch ist eine axiale Länge des Adapters 16 geringer als eine axiale Länge des Welle 13 und folglich ist der Anstieg der Anzahl an Bearbeitungsschritten für den Adapter 16 geringer als der für die Welle 13.
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Zweite Ausführungsform
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Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Es sei angemerkt, dass die zweite Ausführungsform die gleich ist wie die oben erwähnte erste Ausführungsform außer für die im Folgenden beschriebenen Teile und Aspekte.
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5 ist eine Schnittansicht zum Darstellen einer Innenansicht einer Kolbenpumpe gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Passloch 316a als ein konkaver Abschnitt ist in einem Endabschnitt eines Adapters 316 einer Kolbenpumpe der 300 der zweiten Ausführungsform an der Motoreinheitsseite 2 ausgebildet. Anschließend wird ein Endabschnitt einer Welle 313 an der Pumpenabschnittsseite 1 in das Passloch 316a als ein konvexer Abschnitt eingeführt. Die Welle 313 ist eine kreisförmige Stange mit einem konstanten äußeren Durchmesser und das Passloch 316a ist ausgebildet, sodass der Endabschnitt der Welle 313 eng darauf gepasst wird. D.h., ein innerer Durchmesser des Passlochs 316a ist im Wesentlichen gleich einem äußeren Durchmesser der Welle 313. Daher, auch gemäß der zweiten Ausführungsform, umfasst eine Antriebswelle 321 die Welle 313 zum Ausgeben der Antriebskraft des Motors und den Adapter 316, der mit der Welle 313 gekoppelt ist. Die Welle 313 und der Adapter 316 sind miteinander über eine formschlüssige Passung gekoppelt.
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Auch gemäß der zweiten Ausführungsform, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, können die gleichen Vorteile wie die der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, erhalten werden. Weiterhin wird gemäß der zweiten Ausführungsform ein äußerer Durchmesserabschnitt der Welle 313 in das Passloch 316a gepasst und dort befestigt und folglich wird eine Positionsgenauigkeit zwischen der Welle und der festen Wellen des Rolllagers in Abhängigkeit von nur der Bearbeitungsgenauigkeit für das Passloch des Adapters 316 und der festen Welle festgelegt. Folglich ist es möglich eine Positionsgenauigkeit gleich der in dem Fall sicherzustellen, in dem die Befestigungswelle durch Schleifen als ein Bauteil, das einstückig mit der Welle ist, erhalten wird.
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Dritte Ausführungsform
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Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Es sei angemerkt, dass die dritte Ausführungsform die gleiche ist wie die oben erwähnte erste Ausführungsform außer für die im Folgenden beschrieben Teile.
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6 ist eine Schnittansicht zum Darstellen einer Innenseite einer Kolbenpumpe gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Adapter 416 einer Kolbenpumpe 400 der dritten Ausführungsform umfasst auch eine Befestigungswelle 416s. Ein axiales Zentrum der Befestigungswelle 416s ist relativ zu einem axialen Zentrum der Welle 313 geneigt.
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Jedoch wird ein Zentrum C der Neigung der festen Welle 416s, das ermittelt wie die feste Welle 416s durch Rotation geneigt wird, nicht an dem axialen Zentrum der Welle 313 angeordnet. D.h., wie in 6 dargestellt, wird das Zentrum C der Neigung, welches ermittelt wie die feste Welle 416s durch Rotation geneigt wird, von dem axialen Zentrum der Welle 313 durch einen Abstand ε in einer senkrechten Richtung zu dem axialen Zentrum der Welle 313 getrennt. Dadurch wird ein Neigungszentrum der Taumelscheibe 15 exzentrisch um den exzentrischen Betrag ε versetzt. Ferner ist ein Gegengewicht 416b an dem Adapter 416 an einer gegenüberliegenden Seite zu einer exzentrischen Richtung des Neigungszentrums der Taumelscheibe 15 relativ zu dem axialen Zentrum der Welle 313 ausgebildet (gegenüberliegende Seite in der senkrechten Richtung zu dem axialen Zentrum der Welle 313, d.h., die gegenüberliegende Seite in einer Radialrichtung um das axiale Zentrum der Welle 313). D.h., eine Schwerpunktposition des Adapters 416 wird exzentrisch in einer Richtung des Aufhebens einer Abweichung von einem Schwerpunkt versetzt, die aufgrund der Exzentrizität des sich neigenden Zentrums der Taumelscheibe 15 hervorgerufen wird.
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Auch gemäß der dritten Ausführungsform, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, können die gleichen Vorteile wie die der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, erhalten werden. Weiterhin wird gemäß der dritten Ausführungsform in der festen Wellen 416s des Adapters 416 des Rolllagers 14 das Neigungszentrum der Taumelscheibe 15 exzentrisch um den exzentrischen Betrag ε relativ zu dem axialen Zentrum der Welle 313 versetzt und folglich kann der Versatzbetrag in einer äußeren Umfangsrichtung der Taumelscheibe 15 um ε reduziert werden. Als ein Ergebnis kann ein äußerer Durchmesser des Pumpenabschnitte 1 im Vergleich zu dem Fall ohne Exzentrizität reduziert werden.
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Ferner hebt sich die Ablenkung des Schwerpunkts relativ zu dem axialen Zentrum der Antriebswelle, welches aufgrund der Exzentrizität des sich neigenden Zentrums der Taumelscheibe 15 relativ zu dem axialen Zentrum der Welle 313 hervorgerufen wird, durch das Gegengewicht 416, das an dem Adapter 416 ausgebildet wird, auf, wodurch es möglich ist eine Zentrifugalkraft zu reduzieren, die aufgrund der Rotation der Antriebswelle hervorgerufen wird.
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Obwohl die Details der vorliegenden Erfindung im Speziellen oben unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurden, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass viele angepasste Modifikationen basierend auf den technischen Grundkonzepten und Lehren der vorliegenden Erfindung möglich sind.
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Effekt der Erfindung
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Anstieg der Anzahl an Bearbeitungsschritten mit der einfachen Struktur zu unterdrücken, wodurch es möglich ist die Herstellungskosten zu reduzieren und eine Verringerung der Größe zu erreichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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