DE10240409A1

DE10240409A1 - Variable Verdrängungspumpe

Info

Publication number: DE10240409A1
Application number: DE10240409A
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Uchino
Original assignee: Unisia JKC Steering Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2022-09-03
Also published as: US20060034721A1; JP2003074479A; JP3861638B2; US20040156727A1; US7207783B2; CN1403711A; DE10240409B4; US6976830B2; CN1219977C

Abstract

Eine erste Fluiddruckkammer ist in einer der Schwenkrichtungen des Nockenringes vorgesehen und eine zweite Fluiddruckkammer ist in der anderen Richtung vorgesehen, mit einer Feder zum Drängen des Nockenringes zu der zweiten Fluiddruckkammer hin. Innerhalb des Nockenringes ist ein Rotor exzentrisch angeordnet, der eine Vielzahl von Flügeln hat. Eine Messblende ist auf dem halben Wege einer Förderpassage eines von der Pumpe geförderten Druckfluids vorgesehen und ein Steuerventil wird infolge einer Druckdifferenz zwischen den Stromauf- und Stromabseiten der Messblende aktiviert. Ein Fluiddruck der ersten Fluiddruckkammer wird durch Aktivieren des Steuerventils gesteuert. Die zweite Fluiddruckkammer ist von dem Steuerventil abgesperrt, um einen Druck auf der Saugseite zu jeder Zeit zuzuführen. Um den Nockenring in eine Richtung der Vergrößerung der Pumpenkammer zurückzuführen, wird ein interner Druck des Nockenringes in der Zurückführungsrichtung angewendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den in der am 31. August 2001 eingereichten japaninischen Patentanmeldung Nr. 2001-263663 enthaltenen Gegenstand, welcher hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit eingefügt ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Verdrängungspumpe für die Verwendung als eine Hydraulikdruckversorgungsquelle, z. B. für eine Automobilservolenkungsvorrichtung.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Bezüglich der verwandten Technik dieser Art ist eine variable Verdrängungspumpe gut bekannt, bei welcher die Ausströmfließgeschwindigkeit durch Erhöhen oder Verringern des Volumens einer Pumpenkammer gesteuert wird, wie beispielsweise in der JP-A-6-200883 offenbart. Die in dieser Publikation offenbarte variable Verdrängungspumpe wird, bezugnehmend auf die Fig. 9 bis 12, nachfolgend beschrieben.

Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht einer variablen Verdrängungspumpe bezüglich der verwandten Technik, senkrecht zu einer axialen Linie einer Drehwelle gesehen. Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht der variablen Verdrängungspumpe bezüglich der verwandten Technik, entlang der axialen Linie der Drehwelle gesehen. Fig. 11 und 12 sind Querschnittsansichten, die die Konstitution eines Steuerventils und einer Förderpassage zeigen. In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 2 den Pumpenkörper der variablen Verdrängungspumpe (als Ganzes durch das Bezugszeichen 1 angegeben), welcher einen einer Tasse ähnlichen Frontkörper 4 hat, der sich in Fig. 10 links befindet, und einen einer Platte ähnlichen Rückkörper 5, der sich in Fig. 10 rechts befindet.

Der Frontkörper 4 hat einen kreisförmigen, konkaven Abschnitt 6, der sich in Fig. 10 nach rechts öffnet, in welchen die eine Druckplatte 7, einen Nockenring 8, einen Rotor 3 und einen Adapterring 9 aufweisenden Pumpenkomponenten innerhalb dieses konkaven Abschnittes 6 eingesetzt sind. Ein kreisförmiger, konvexer Abschnitt 5a, der an der Frontfläche des Rückkörpers 5 ausgebildet ist, ist in einen Öffnungsabschnitt dieses Frontkörpers 4 eingesetzt und der Frontkörper 4 und der Rückkörper 5 sind durch einen Sicherungsbolzen 10 gesichert, um den kreisförmigen, konkaven Abschnitt 6 des Frontkörpers 4 zu schließen. Der kreisförmige, konvexe Abschnitt 5a des Rückkörpers 5 stellt eine Seitenwand der Pumpenkammer 11 dar, wie später beschrieben wird, und wegen eines um eine äußere Umfangsfläche davon herum angebrachten O-Ringes 12, wird Drucköl daran gehindert, aus dem Pumpenkörper 2 auszutreten.

Die Druckplatte 7, die an der Unterseite des kreisförmigen, konvexen Abschnittes 6 zu dem Frontkörper 4 angeordnet ist, hat einen kreisförmigen Plattenabschnitt 7a, der die andere Seitenwand der Pumpenkammer 11 bildet, und einen zylindrischen Abschnitt 7b, der in einem axialen Kern dieses kreisförmigen Plattenabschnitts 7a ausgebildet ist, in welchen dieser kreisförmige Plattenabschnitt 7a eingesetzt ist in die innere Umfangsfläche des kreisförmigen, konkaven Abschnittes 6 des Frontkörpers 4. Um den äußeren Umfang dieses kreisförmigen Plattenabschnittes 7a ist ein O-Ring 13 angebracht, um Drucköl daran zu hindern, durch einen Spalt zwischen dem kreisförmigen Plattenabschnitt 7a und dem Frontkörper 4 auszutreten. Die Druckplatte 7 ist an der Unterseite des kreisförmigen, konkaven Abschnittes 6 des Frontkörpers 4 angeordnet. Der Adapterring 9 ist an dem äußeren Umfangsabschnitt der Druckplatte 7 angeordnet. Der Nokkenring 8 und der Rotor 3 sind innerhalb dieses Adapterringes 9 enthalten.

Der Nockenring 8 wirkt, um das Pumpenvolumen der variablen Verdrängungspumpe 1 zu erhöhen oder zu verringern, und wird durch den Adapterring 9 getragen, um um einen Dichtstift 14 schwenkbar zu sein, der am inneren Umfang des Adapterringes 9 und der unteren Seite in Fig. 9 als Schwenkdrehpunkt vorgesehen ist. Außerdem wird der Nockenring 8 auf der linken Seite in Fig. 9 durch ein Drängmittel 15 gedrängt. Dieses Drängmittel hat einen Stopfen 16, der in den Frontkörper 4 geschraubt ist, und eine Druckschraubenfeder 17, die elastisch zwischen dem Stopfen 16 und dem Nockenring 8angebracht ist. Diese Druckschraubenfeder 17 wird durch ein Durchgangsloch 9a, das in dem Adapterring 9 ausgeformt ist, eingeführt, um den Nockenring 8 zu berühren.

Der Nockenring 8 wird hin- und hergeschwenkt durch Zuführen von Drucköl von einem Steuerventil 23 selektiv zu einer ersten Fluiddruckkammer 21, die in einer Schwenkrichtung (auf der linken Seite von Fig. 9) ausgeformt ist, oder einer zweiten Fluiddruckkammer 22, die in der anderen Schwenkrichtung ausgeformt ist. Die erste Fluiddruckkammer 21 und die zweite Fluiddruckkammer 22 sind mit dem Dichtungsstift 14 und einem Dichtungselement 24, das in einer Position in axialer Symmetrie zu dem Dichtungsstift 14 des Nockenringes angebracht ist, aufgeteilt. Das Dichten zwischen den beiden Fluiddruckkammern 21 und 22 wird durch den Dichtungsstift 14 und das Dichtungselement 24 erhalten.

Der Rotor 2, der innerhalb des Nockenringes 8 angeordnet ist, ist mit einer Antriebswelle 25 verbunden, die von einem nicht gezeigten Motor übertragene Antriebskraft hat, und hat eine Vielzahl von Flügeln 27, die getragen werden, um fähig zu sein, von seinem äußeren Umfang aufzutauchen und über eine innere Umfangsnockenfläche des Nokkenringes 8 zu gleiten. Die Antriebswelle 25 zum Drehen des Rotors 3 ist durch die Lager 28, 29 und 30 innerhalb des Pumpenkörpers 2 drehbar gestützt. Der Rotor 3 wird durch die Antriebswelle 25 in eine Richtung im Uhrzeigersinn von Fig. 9 gedreht (wie durch den Pfeil angegeben).

Diese variable Verdrängungspumpe 1 saugt ein Arbeitsöl aus einer Saugleitung 31 und einer Saugpassage 31a, welche an dem Hinterkörper 5 angebracht sind, durch eine Saugöffnung 32, die in dem konvexen Abschnitt 5a des Rückkörpers 5 ausgebildet ist, in die Pumpenkammer 11, wie in Fig. 10 gezeigt. Auch wird das in die Pumpenkammer 11 gesaugte Arbeitsöl durch eine Förderöffnung 33, die in dem kreisförmigen Plattenabschnitt 7a der Druckplatte 7 ausgebildet ist, zu der Förderdruckkammer 34 gefördert, die im unteren Teil des Frontkörpers 4 ausgebildet ist. Die Ausströmfließgeschwindigkeit dieser variablen Verdrängungspumpe 1 ist in einem Zustand maximal, in dem der Nockenring 8 nach links geschwenkt ist, wie in Fig. 9 gezeigt, und verringert sich, wenn der Nockenring 8 nach rechts in Fig. 9 geschwenkt wird.

Die Förderdruckkammer 34 ist zwischen dem äußeren Umfang des zylindrischen Abschnittes 7b der Druckplatte 7 und der Unterfläche des kreisförmigen, konkaven Abschnitts 6 ringförmig ausgebildet. Die Förderpassage 35 ist mit einem oberen Abschnitt der Förderdruckkammer 34 in Fig. 10 verbunden. Ein von der Pumpenkammer 11 zu der Förderdruckkammer 34 gefördertes Drucköl wird durch diese Förderpassage 35 der Servolenkungsvorrichtung PS zugeführt. Die Förderpassage 35 hat einen radialen Abschnitt 35a, der sich von der Förderdruckkammer 34 auswärts in radialer Richtung des Rotors 3 erstreckt, und einen Querabschnitt 35b, der sich in einer zu diesem radialen Abschnitt 35a rechtwinkligen Richtung erstreckt, wie in Fig. 10 gezeigt. Eine Ölzuführleitung (nicht gezeigt) zum Zuführen von Drucköl zu der Servolenkungsvorrichtung PS ist mit einem Endabschnitt dieses Querabschnittes 35b verbunden. Auch ist der Querabschnitt 35b der Förderpassage 35 mit einer Messblende 36 vorgesehen (siehe Fig. 11).

Das Steuerventil 23 hat einen Abstandsring 38, der gleitbar in eine Ventilbohrung 37 eingesetzt ist, die in dem Frontkörper 4 ausgebildet ist. Der Abstandsring 38 teilt die Innenseite der Ventilbohrung 37 in erste bis vierte Ölkammern 41 bis 44 auf, und ist links in Fig. 11 und 12 durch eine Druckschraubenfeder 45 vorgespannt, die in einer vierten Ölkammer 44 angeordnet ist. Die erste Ölkammer 41 ist immer über eine Verbindungspassage 46 mit der Stromaufseite Messblende 36 verbunden, die in dem Querabschnitt 35b der Förderpassage 35 vorgesehen ist. Die zweite Ölkammer 42 ist über Verbindungspassagen 47 und 48 (siehe Fig. 10) mit der Saugöffnung 32 des Rückkörpers 5 verbunden.

Eine dritte Ölkammer 43 ist durch eine Verbindungspassage 50 mit der Stromaufseite der Messblende 36 in einem Zustand verbunden, in dem der Abstandsring 38 durch die Druckschraubenfeder 35 gedrückt wird und gegen einen Stopper 49 stößt, wie in Fig. 11 gezeigt. Die vierte Ölkammer 44 ist durch eine Verbindungspassage 51 mit der Stromabseite der Messblende 36 verbunden. Auch ist die vierte Ölkammer 44 über ein Überdruckventil 52, das innerhalb des Abstandsringes 38 vorgesehen ist, mit der zweiten Ölkammer 42 verbunden, wie in Fig. 9 gezeigt.

Die Ventilbohrung 37 des Steuerventils 23 ist durch eine erste Verbindungspassage 53 mit der Fluiddruckkammer 21 verbunden und durch eine zweite Verbindungspassage 54mit der zweiten Fluiddruckkammer 22, wie in Fig. 9 gezeigt. Öffnungspositionen der Verbindungspassagen 53 und 54 auf der Seite der Ventilbohrung 37 sind so gesetzt, dass die erste Verbindungspassage 53 mit der zweiten Ölkammer 42 verbunden ist und die zweite Verbindungspassage 54 mit der dritten Ölkammer 43 verbunden ist, in einem Zustand, in dem der Abstandsring 38 gegen den Stopper 49 stößt, wie in Fig. 11 gezeigt, oder die erste Verbindungspassage 53 ist mit der ersten Ölkammer 41 verbunden und die zweite Verbindungspassage 54 ist mit der zweiten Ölkammer 42 verbunden, in einem Zustand, in dem der Abstandsring 38 nach rechts bewegt ist, wie in Fig. 12 gezeigt.

Bei einer variablen Verdrängungspumpe 1 bezüglich der verwandten Technik mit der obigen Konstitution, wird der Abstandsring 38 des Steuerventils 23 durch eine elastische Kraft der Druckschraubenfeder 45 gegen den Stopper 49 gedrückt, wie in Fig. 11 gezeigt, wenn sich die Motordrehzahl in einem Bereich geringer Drehgeschwindigkeit, einschließlich Leerlauf befindet (Bereich von A bis B in Fig. 13). Denn ein Druckunterschied zwischen der Stromaufseite und der Stromabseite der Messblende 36 ist klein.

In diesem Zustand wird ein Druck in der Saugöffnung 32 von der zweiten Ölkammer 42 des Steuerventils 23 in die erste Fluiddruckkammer 21 eingeleitet, und ein Förderdruck (ein Stromaufdruck der Messblende 36) wird von der dritten Ölkammer 43 in die zweite Fluiddruckkammer 22 eingeleitet. Dabei wird der Nockenring 8 in einer in Fig. 9 gezeigten Position gehalten, so dass das Pumpenvolumen der Pumpenkammer 11, das zwischen dem Rotor 3 und dem Nockenring 8 ausgebildet ist, maximal ist und die Ausströmfließgeschwindigkeit ebenfalls maximal ist.

Wenn die Motordrehzahl erhöht ist und die Fließgeschwindigkeit des Drucköles, das die Förderpassage 35 passiert, erhöht ist, besteht eine größere Druckdifferenz zwischen der Stromaufseite und der Stromabseite der Messblende 36. Einhergehend mit dem erhöhten Druck auf der Stromaufseite der Messblende 36 ist der Druck der ersten Ölkammer 41 in dem Steuerventil 23 erhöht, so dass der Abstandsring 38 gegen die elastische Kraft der Druckschraubenfeder 45 nach rechts bewegt wird, wie in Fig. 12 gezeigt. Folglich wird ein Förderdruck von der ersten Ölkammer 41 in die erste Fluiddruckkammer 21 eingeleitet und ein Druck der Saugöffnung 32 wird von der zweiten Ölkammer 42 in die zweite Fluiddruckkammer 22 eingeleitet. Daher wird der Nockenring 8 nach rechts in Fig. 9 gegen die elastische Kraft der Druckschraubenfeder 17 des Drängmittels 15 geschwenkt, das Volumen der Pumpenkammer 11 verringernd, um die Ausströmfließgeschwindigkeit konstant zu machen. Während des schnellen Drehens (C-Punkt in Fig. 13), wo der Nockenring 8 zum rechten Ende von Fig. 9 aufgeschwenkt ist, ist die Ausströmfließgeschwindigkeit minimal konstant.

Die variable Verdrängungspumpe 1 bezüglich der verwandten Technik, die die obige Konstitution hat, hat das Problem, dass der Energieverlustbetrag in einem Laufzustand mit großer Ausströmfließgeschwindigkeit erhöht ist und es wurde herausgefunden, dass dieses Problem durch Leckage des Drucköles hervorgerufen wird. Das heißt, bei der geringen Drehgeschwindigkeit (in einem Bereich von A bis B in Fig. 13) wird ein Druck an der Stromaufseite der Messblende 36 in die zweite Fluiddruckkammer 22 eingeführt und beim Hochdrucköl, das der zweiten Fluiddruckkammer 22 bei dieser geringen Drehgeschwindigkeit zugeführt wird, fließt durch einen kleinen, ringförmigen Spalt außenseitig des Adapterringes 9 in die erste Verbindungspassage 53, um in die zweite Ölkammer 42 mit dem niedrigsten Druck in dem Steuerventil 23 auszutreten. Durch diesen Leckagebetrag verringert sich das von dieser variablen Verdrängungspumpe 1 geförderte Drucköl. Daher, um diesen Leckagebetrag auszugleichen, muss die Motordrehzahl erhöht werden, um die Ausströmfließgeschwindigkeit zu erhöhen, was einen größeren Energieverlust nach sich zieht, als vorhergehend beschrieben.

Der schmale, ringförmige Spalt, durch den das Drucköl austritt, kann aus einem ersten Spalt, der zwischen dem Adapterring 9 und dem Frontkörper 4 ausgebildet ist, und einem zweiten Spalt, der entlang der O-Ringe 12 und 13, die an dem Rückkörper 5 und der Druckplatte 7 angebracht sind, um die Pumpenkammer 11 abzudichten, zusammengesetzt sein.

Der erste Spalt ist ausgebildet, wenn der Adapterring 9 oder der Frontkörper 4 durch ein Drucköl, das auf die äußere Umfangsfläche des Adapterringes 9 wirkt, verformt ist. In diesem Spalt tritt Drucköl der zweiten Fluiddruckkammer 22 durch die Durchgangsbohrung 9a für das Drängmittel 15 des Adapterringes 9 oder eine Lücke, die zwischen dem Rückkörper und der Druckplatte 7 ausgebildet ist, aus. Um zu verhindern, dass Drucköl durch den ersten Spalt austritt, wird eine Struktur genommen, bei welcher der Nockenring direkt an dem Frontkörper 4 ohne das Verwenden eines Adapterringes 9angebracht ist. Um jedoch diese Struktur anzunehmen, muss der Frontkörper 4 unterteilt und mit so hoher Präzision wie der Adapterring 9 ausgebildet werden, was die Kosten beachtlich erhöht.

Einerseits wird der zweite Spalt ausgebildet, wenn die O-Ringe 12 und 13, die an dem Rückkörper 5 angebracht sind, und die Druckplatte 7 durch den Hydraulikdruck der zweiten Fluiddruckkammer 22 gedrückt und zusammengedrückt werden, um den Zwischenraum in den die O-Ringe aufnehmenden Abschnitten 12a und 13a (siehe Fig. 10) zu weiten. Um zu verhindern, dass Drucköl durch den zweiten Spalt austritt, müssen der Befestigungsabschnitt des Frontkörpers 4 und des Rückkörpers 5, die Druckplatte 7 so ausgebildet sein, dass der Spalt so eng wie möglich ist, um zu verhindern, dass Drucköl auf die die O-Ringe aufnehmenden Abschnitte 12a und 13a wirkt, woraus erhöhte Kosten resultieren.

Außerdem wird bei der variablen Verdrängungspumpe 1 bezüglich der verwandten Technik ein Förderdruck immer auf die zweite Fluiddruckkammer 22 während einer Periode geringer Drehgeschwindigkeit angewendet, was zu dem Problem führt, dass der Pumpenkörper 2 sicher und von erhöhter Größe ausgeformt sein muss.

Folglich offenbart die JP-A-2002-98060, welche durch den Anmelder eingereicht wurde, eine variable Verdrängungspumpe, welche Drucköl effizient durch Verhindern von Leckage von Drucköl von der Innenseite der Pumpe Kosten fördern kann, während sich die Kosten reduzieren.

Die variable Verdrängungspumpe hat einen Nockenring, der schwenkbar innerhalb eines Adapterringes getragen wird, eine Fluiddruckkammer, die in einer der Schwenkrichtungen des Nockenringes vorgesehen ist, eine zweite Fluiddruckkammer, die in der anderen Schwenkrichtung des Nockenringes vorgesehen ist, Drängmittel zum Drängen des Nockenringes in eine Richtung, um das Volumen der Pumpenkammer zu maximieren, und ein Steuerventil zum Steuern des Hydraulikdruckes der Fluiddruckkammern auf beiden Seiten des Nockenringes. Die ersten und zweiten Fluiddruckkammern sind mit dem Steuerventil verbunden, um durch eine Druckdifferenz zwischen der Stromaufseite und der Stromabseite einer Messblende aktiviert zu werden, die auf dem halben Wege der Förderpassage vorgesehen ist. Das Steuerventil ist mit einem Schließabschnitt zum Schließen eines Anschlusses vorgesehen, der mit der zweiten Fluiddruckkammer verbunden ist, wenn der Differenzdruck zwischen der Stromaufseite und der Stromabseite der Messblende gering ist.

Die variable Verdrängungspumpe hat die Verbesserungen, dass es möglich ist, das Austreten von Drucköl über die zweite Fluiddruckkammer durch den Spalt innerhalb der Pumpe auszutreten, weil kein Drucköl in die zweite Fluiddruckkammer bei geringer Drehgeschwindigkeit geleitet wird. Es besteht keine Notwendigkeit, die Größe des Pumpenkörpers für eine größere Festigkeit zu erhöhen, weil kein Förderdruck auf die zweite Fluiddruckkammer angewendet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung hat weitere Verbesserungen auf der in der JP-A-2002-98060 offenbarten variablen Verdrängungspumpe. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine variable Verdrängungspumpe vorzusehen, bei der eine Passageloch überflüssig wird, welches innerhalb des Pumpenkörpers oder in dem Adapterring ausgebildet ist und das Steuerventil und die zweite Fluiddruckkammer verbindet, ohne die Wiederherstellbarkeit zu der Seite für das Erhöhen des Volumens der Pumpenkammer zu beeinträchtigen. Die Anzahl der Arbeitsschritte ist verringert. Kein Hochdruck wird auf die zweite Fluiddruckkammer angewendet, sogar momentan. Die Pumpe kann für höhere Drücke verwendet werden, ohne die Größe des Pumpenkörpers zu erhöhen.

Bezüglich eines ersten Aspektes der Erfindung ist eine variable Verdrängungspumpe vorgesehen, die einen Nockenring hat, der schwenkbar zwischen Platten auf beiden Seiten getragen wird, eine erste Fluiddruckkammer, die in einer der Schwenkrichtungen des Nockenringes ausgebildet ist, eine zweite Fluiddruckkammer, die in der anderen Schwenkrichtung der Nockenringes vorgesehen ist, Drängmittel zum Drängen des Nokkenringes zu der ersten Fluiddruckkammer, angeordnet auf der Seite der zweiten Fluiddruckkammer, einen Rotor, der exzentrisch innerhalb des Nockenringes angeordnet ist und eine Vielzahl von Flügeln an einem äußeren Umfang davon hat, eine Messblende, die auf dem halben Wege einer Förderpassage eines von der Pumpe geförderten Druckfluides angeordnet ist, und ein -Steuerventil, das durch eine Druckdifferenz zwischen den Stromauf- und Stromabseiten der Messblende aktiviert wird. Ein Fluiddruck in wenigstens einer der ersten und zweiten Fluiddruckkammern wird durch Aktivieren des Steuerventils gesteuert, um den Nockenring zu schwenken. Die erste Fluiddruckkammer ist mit dem Steuerventil verbunden, um einen Fluiddruck in der ersten Fluiddruckkammer zu steuern. Die zweite Fluiddruckkammer ist von dem Steuerventil abgesperrt und mit einer Pumpensaugseite zu jeder Zeit verbunden. Ein interner Druck des Nockenringes wird in einer der Schwenkrichtungen des Nockenringes angewendet.

Bei der variablen Verdrängungspumpe bezüglich der Erfindung wird ein Druck auf der Pumpensaugseite in die zweite Fluiddruckkammer zu jeder Zeit eingeführt durch Nachliefern über die Ölpassage von dem Steuerventil zu der zweiten Fluiddruckkammer, wobei kein Hochdruck angewendet wird, Vibrationsgeräusch wegen interner Leckage oder Pulsation verbessert ist und es nicht notwendig ist, die Größe des Pumpenkörpers für eine größere Festigkeit zu erhöhen. Und, um den Nockenring in eine Richtung der Maximierung des Pumpenvolumens zurückzuführen, ist eine interne Kraft des Nockenringes in der Umkehrrichtung zusätzlich zu der Federkraft gesetzt, wobei der Nockenring in solider und schneller Operation zurückgeführt werden kann.

Bezüglich eines zweiten Aspektes der Erfindung ist eine variable Verdrängungspumpe vorgesehen, die einen Nockenring hat, der schwenkbar zwischen Platten auf beiden Seiten getragen wird, eine erste Fluiddruckkammer, die in einer der Schwenkrichtungen des Nockenringes ausgebildet ist, eine zweite Fluiddruckkammer, die in der anderen Schwenkrichtung der Nockenringes vorgesehen ist, Drängmittel zum Drängen des Nockenringes zu der ersten Fluiddruckkammer, angeordnet an einer Seite der zweiten Fluiddruckkammer, einen Rotor, der exzentrisch innerhalb des Nockenringes angeordnet ist und eine Vielzahl von Flügeln an einem äußeren Umfang davon hat, eine Messblende, die auf dem halben Wege einer Förderpassage eines von der Pumpe geförderten Druckfluides angeordnet ist, und ein Steuerventil, das durch eine Druckdifferenz zwischen den Stromauf- und Stromabseiten der Messblende aktiviert wird. Ein Fluiddruck in wenigstens einer der ersten und zweiten Fluiddruckkammern wird durch Aktivieren des Steuerventils gesteuert, um den Nockenring zu schwenken. Die erste Fluiddruckkammer ist mit dem Steuerventil verbunden, um einen Fluiddruck in der ersten Fluiddruckkammer zu steuern. Die zweite Fluiddruckkammer ist von dem Steuerventil abgesperrt und mit einer Pumpensaugseite zu jeder Zeit verbunden. Eine Rollunterstützungsfläche zum schwenkbaren Tragen des Nockenrings ist auf der Seite der zweiten Fluiddruckkammer außerhalb eines Wellenmittelpunktes des Rotors angeordnet und zu der ersten Fluiddruckkammer hin geneigt.

Bezüglich eines dritten Aspektes der Erfindung werden Positionen eines Anschlussendes einer Saugöffnung und eines Startendes einer Förderöffnung, welche in den Platten ausgebildet sind, die an beiden Seiten des Nockenringes angeordnet sind, umfänglich durch Drehen zu der Saugöffnung hin verschoben. Der Nockenring wird zu der Saugöffnung hin abgelenkt, um einen internen Druck des Nockenringes auf die erste Fluiddruckkammer anzuwenden.

Bezüglich eines vierten Aspektes der Erfindung ist eine variable Verdrängungspumpe vorgesehen, die einen Nockenring hat, der schwenkbar zwischen Platten auf beiden Seiten getragen wird, eine erste Fluiddruckkammer, die in einer der Schwenkrichtungen des Nockenringes ausgebildet ist, eine zweite Fluiddruckkammer, die in der anderen Schwenkrichtung der Nockenringes vorgesehen ist, Drängmittel zum Drängen des Nockenringes zu der ersten Fluiddruckkammer hin, angeordnet auf einer Seite der zweiten Fluiddruckkammer, einen Rotor, der exzentrisch innerhalb des Nockenringes angeordnet ist und eine Vielzahl von Flügeln an einem äußeren Umfang davon hat, eine Messblende, die auf dem halben Wege einer Förderpassage eines von der Pumpe geförderten Druckfluides angeordnet ist, und ein Steuerventil, das durch einen Druckunterschied zwischen den Stromauf- und Stromabseiten der Messblende aktiviert wird. Ein Fluiddruck in wenigstens einer der ersten und zweiten Fluiddruckkammern wird durch Aktivieren des Steuerventils gesteuert, um den Nockenring zu schwenken. Eine Förderöffnung zum Fördern eines Druckfluides von einer Pumpenkammer ist auf einer der Platten zum Tragen des Nockenringes angeordnet. Ein erster Dichtring, umschließend eine Antriebswelle zum Antreiben des Rotors, und ein zweiter Dichtring an einem äußeren Umfang des ersten Dichtringes, umschließend einen weiteren Bereich als einen Bereich, in welchem die Förderöffnung angeordnet ist, sind an einer Rückfläche der anderen Platte vorgesehen. Eine Einlasspassage zum Zuführen eines Förderdruckes ist in einem Bereich zwischen den ersten und zweiten Dichtringen ausgebildet.

Bezüglich der obigen Erfindungen werden durch Zuführen eines Förderdruckes zwischen die inneren und äußeren Dichtringe, die an einer Platte vorgesehen sind, die Platte, der Nockenring, der Rotor, der Adapterring und die Förderöffnung auf die andere Platte gedrückt, so dass der Seitenspalt reduziert wird, weil der Pumpenförderdruck höher ist, dadurch verhindernd, dass sich die Pumpeneffektivität wegen interner Leckage verringert.

Bezüglich eines fünften Aspektes der Erfindung sind die ersten und zweiten Dichtringe aus Harz hergestellt. Die ersten und zweiten Dichtungsringe sind mit Dichtungsnuten verbunden, in welche die Dichtungsringe eingesetzt sind. Konkave Abschnitte, welche tiefer als die Dichtungsnuten sind, sind ausgebildet, um den Förderdruck dorthinein zuzuführen.

Bezüglich einer anderen Erfindung sind die Dichtungsringe aus Harz hergestellt und werden von der Rückseite durch ein Hochdrucköl unterstützt, welches in den konkaven Abschnitt zugeführt wird, wodurch das Durchblas-Phänomen verhindert werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer variablen Verdrängungspumpe bezüglich einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, senkrecht zu einer axialen Linie der Antriebswelle gesehen.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der variablen Verdrängungspumpe, entlang der axialen Linie der Antriebswelle gesehen.
Fig. 3 ist eine Ansicht zum Erklären der Positionsbeziehung von Rotor und Nockenring bezüglich Förderöffnung und Saugöffnung für eine konventionelle, variable Verdrängungspumpe.
Fig. 4 ist eine Ansicht zum Erklären der Positionsbeziehung von Rotor und Nockenring bezüglich Förderöffnung und Saugöffnung für die variable Verdrängungspumpe bezüglich der Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 5 ist eine Vorderansicht, die die Konstitution eines Dichtungsabschnittes, der auf der Seitenfläche einer Druckplatte für die variablen Verdrängungspumpe vorgesehen ist.
Fig. 6 ist eine Vorderansicht der Druckplatte.
Fig. 7 ist eine Längsschnittansicht der Druckplatte.
Fig. 8 ist eine Ansicht zum Erklären der Positionsbeziehung von Rotor und Nockenring bezüglich eines Rolldrehpunktes des Nockenringes für eine variable Verdrängungspumpe bezüglich einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht der konventionellen, variablen Verdrängungspumpe, senkrecht zu der axialen Linie der Antriebswelle gesehen.
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht der konventionellen, variablen Verdrängungspumpe, entlang der axialen Linie der Antriebswelle gesehen.
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht, die die Konstitution eines Steuerventils und einer Förderpassage für die konventionelle, variable Verdrängungspumpe zeigt.
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht, die die Konstitution des Steuerventils und die Förderpassage für die konventionelle, variable Verdrängungspumpe in einem aktiven Zustand, unterschiedlich zu dem von Fig. 11, zeigt.
Fig. 13 ist ein Graf, der die Beziehung zwischen der Pumpenausströmfließgeschwindigkeit und der Drehgeschwindigkeit zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer variablen Verdrängungspumpe bezüglich einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, senkrecht zu einer axialen Linie einer Antriebswelle gesehen. Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der variablen Verdrängungspumpe, entlang der axialen Linie der Antriebswelle gesehen. Dieselben oder ähnliche Teile sind mit den selben Bezugszeichen wie solche der Konstitution bezüglich der verwandten Technik, wie vorgehend beschrieben und in Fig. 9 bis 12 gezeigt, bezeichnet und sind nicht mehr ausführlich beschrieben.
Diese variable Verdrängungspumpe (als Ganzes Bezugszeichen 101) wird als eine Hydraulikdruckversorgungsquelle einer Servolenkungsvorrichtung für das Automobil eingesetzt, in welchem die Antriebskraft eines nicht gezeigten Motors auf einer Antriebswelle 25 übertragen wird, um einen Rotor 3 zu drehen. In dieser Ausführungsform werden die Antriebswelle 25 und der Rotor 3 in Richtung des Uhrzeigersinns gedreht, wie durch einen Pfeil R in Fig. 1 angegeben.
Diese variable Verdrängungspumpe 101 hat eine Seitenplatte 7, einen Adapterring 9, einen Nockenring 8, den Rotor 3 und eine Druckplatte 160, die in dieser Reihenfolge von der Unterseite des Frontkörpers 4 in einen Pumpenkörper 2 eingesetzt sind, in weichem ein Frontkörper 4 und ein Rückkörper 5 aneinander stoßen. Ein kreisförmiger Vorsprung 5a des Rückkörpers 5 ist in einen Öffnungsabschnitt des Frontkörpers 4 eingesetzt und durch einen Bolzen 10 befestigt.
Der Rotor 3 ist mit der Antriebswelle 25 verbunden und wird durch eine Antriebskraft des Motors gedreht, wie vorhergehend beschrieben. Auch ist der Nockenring 8 an einer äußeren Umfangsseite des Rotors 3 innerhalb des Adapterringes 9 exzentrisch bezüglich eines Drehzentrums Or des Rotors 3 angeordnet (Wellenmittelpunkt der Antriebswelle 25) und schwenkbar getragen. An einer inneren Fläche des Adapterringes 9 ist eine Unterstützungsplatte 162 angeordnet, die eine Rollunterstützungsfläche 162a senkrecht zu einer orthogonalen Linie M, die durch das Drehzentrum Or des Rotors 3 verläuft. Der Nockenring 8 wird durch diese Unterstützungsplatte 162 unterstützt, um nach links und rechts in Fig. 1 schwenkbar zu sein zwischen der Seitenplatte 7 und dem Nockenring 8. Auch weil diese Unterstützungsplatte platziert ist, ist der Nockenring 8 leicht aufwärts in Fig. 2 verschoben (zu einer Saugöffnung 32). In dieser Ausführungsform werden die Flügel genutzt wie die Unterstützungsplatte 162 zum Unterstützen des Nockenringes 8, um geschwenkt zu werden, dabei die Festigkeit der Unterstützungsplatte 162 des Nockenringes 8 sichernd und eine Dichtung zwischen den Fluiddruckkammern 21 und 22 bildend, wie später beschrieben wird.
Eine Fluiddruckkammer 21 (auf der linken Seite in Fig. 1) und eine zweite Fluiddruckkammer 22 (auf der rechten Seite in Fig. 1) sind auf den beiden Seiten dieses Nockenringes 8 in Schwenkrichtung ausgebildet. Ein Dichtelement 24 ist in einer Position in axialer Symmetrie zu der Unterstützungsplatte 162 des Adapterringes 9 angebracht. Die Fluiddruckkammern 21 und 22 sind mit der Unterstützungsplatte 162 und das Dichtungselement 24 mit leichter Festigkeit partitioniert. Wenn der Nockenring 8 nach links in Fig. 1 geschwenkt ist, ist das Volumen der Pumpenkammer 11, die durch zwei angrenzende Flügel 27, 27 zwischen den Platten 7 und 160 gebildet ist, maximal. Wenn er nach rechts geschwenkt ist, ist das Volumen der Pumpenkammer 11 reduziert. Eine Feder (Drängmittel) 17 ist auf der Seite der zweiten Flluiddruckkammer 22 plaziert, um den Nockenring 8 in eine Richtung, in der das Volumen der Pumpenkammer 11 zu jeder Zeit maximiert ist, zu drängen. Ein Stift 164, der nahe der Unterstützungsplatte 162 vorgesehen ist, ist ein Haltestift zum Lokalisieren der Seitenplatte 7, des Adapterringes 9 und der Druckplatte 160.
In dem Bereich (Saugbereich aufwärts in Fig. 1) der Seitenplatte 7, wo das Volumen der Pumpenkammer 11 sich graduell mit der Drehung des Rotors 3 ausweitet, ist eine kreisförmige Saugöffnung 32 ausgebildet, um ein über eine Saugpassage 31 aus einem Tank zu der Pumpenkammer 11 angesaugtes Arbeitsfluid zuzuführen. Ebenfalls in einem Bereich (Förderbereich abwärts in Fig. 1) der Seitenplatte 7, wo sich das Volumen der Pumpenkammer 11 graduell einhergehend mit der Drehung des Rotors 3 reduziert, ist eine Förderöffnung 33 geöffnet, um Druckfluid zuzuführen, das über diese Förderöffnung 33 von der Pumpenkammer 11 in eine Förderdruckkammer 34, die an der Unterseite des Pumpenkörpers 2 ausgebildet ist, gefördert wird. Diese Förderdruckkammer 34 ist über eine Förderpassage 135, die in dem Pumpenkörper 2 ausgebildet ist, mit einem Förderanschluss 166 verbunden, so dass ein Druckfluid, das in die Förderdruckkammer 34 zugeführt wird, durch den Förderanschluss 166 einem Kraftzylinder der Servolenkungsvorrichtung PS zugeführt wird.
Innerhalb des Pumpenkörpers 2 ist ein Steuerventil vorgesehen, das in eine zu der Antriebswelle 25 orthogonalen Richtung weist. Dieses Steuerventil 123 hat einen Abstandsring 138, der innerhalb der Ventilbohrung 107, die in dem Pumpenkörper ausgebildet ist, gleitbar angebracht ist. Dieser Abstandsring 138 wird immer nach links in Fig. 1 gedrängt (zu der ersten Fluiddruckkammer 21 hin) durch eine Druckschraubenfeder 145, die innerhalb einer Kammer 144 (hiernach als Federkammer bezeichnet) an einem Ende (der zweiten Fluiddruckkammer 22 rechts in Fig. 1) vorgesehen ist und ist gegen die Frontfläche des Stopfens 168 gestoppt, der in einen Öffnungsabschnitt der Ventilbohrung 137 eingeschraubt ist, um diese Ventilbohrung 137 zu verschließen, wenn nicht aktiviert.
Die Messblende 136 ist auf dem halben Wege der Förderpassage 135, von dem Pumpenkammer 11 zu der Servolenkungsvorrichtung PS führend, vorgesehen. Ein Fluiddruck stromauf der Messblende 136 wird über eine nicht gezeigte Pilotdruckpassage in die linke Kammer 141 (hiernach als Hochdruckkammer bezeichnet) in Fig. 1 zugeführt, während ein Fluiddruck stromab der Messblende 136 über eine nicht gezeigte Pilotdruckpassage 151 in die Federkammer 144 zugeführt wird. Wenn eine Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 141 und 144 einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird der Abstandsring 138 nach rechts in Fig. 1 gegen die Druckschraubenfeder 145 bewegt. In dieser Ausführungsform ist die Messblende 136 eine stationäre Blende, kann jedoch eine variable Blende sein, wie in JP-A-2002-98060 oder JP-A-2002-168179 offenbart.
Die erste Fluiddruckkammer 21, die links das Nockenringes 8 ausgebildet ist, ist über die Verbindungspassagen 2a und 9a, die in dem Pumpenkörper 2 und dem Adapterring 9 ausgebildet sind, mit der Hochdruckkammer 141 der Ventilbohrung 137 in Verbindung. Andererseits hat die zweite Fluiddruckkammer 22, die rechts des Nockenringes 8 ausgebildet ist, keine Verbindungspassage, die in der variablen Verdrängungspumpe bezüglich der verwandten Technik vorgesehen ist, und ist nicht direkt mit dem Steuerventil 123 verbunden. Und diese zweite Fluiddruckkammer 22 ist über eine Einlassbohrung 170, die in der Seitenplatte 7 ausgebildet ist, in Verbindung mit der Saugpassage 31, um einen Druck der Saugseite zu jeder Zeit zuzuführen.
An der äußeren Umfangsfläche des Abstandsringes 138 sind ein erster Stegabschnitt 138a zum Abteilen der Hochdruckkammer 141 und eün zweiter Stegabschnitt 138b zum Abteilen der Abstandsringkammer 144 ausgebildet. Ein ringförmiger Nutabschnitt 138c ist zwischenliegend zwischen den beiden Stegabschnitten 138a und 138b vorgesehen. Dieser zwischenliegende, ringförmige Nutabschnitt 138c ist über eine Pumpensaugpassage 148 (siehe Fig. 2) mit dem Tank verbunden. Eine Pumpensaugkammer 142 ist aus einem Raum zwischen dem ringförmigen Nutabschnitt 138c und der inneren Umfangsfläche der Ventilbohrung 137 gebildet.
Die erste Fluiddruckkammer 21, die links des Nockenringes 8 vorgesehen ist, ist über die Verbindungspassagen 2a, 9a mit der Pumpensaugkammer 142 verbunden, wenn der Abstandsring 138 sich in der in Fig. 1 gezeigten inaktiven Position befindet. Wenn der Abstandsring 138 aufgrund eines Differenzdruckes hinter und vor der Messblende 136 aktiviert wird, wird sie graduell von der Pumpensaugkammer 142 abgesperrt und mit der Hochdruckkammer 141 verbunden. Dementsprechend wird die erste Fluiddruckkammer 21 selektiv mit Druck von der Pumpensaugseite oder einem Druck stromauf der Messblende 136, die innerhalb der Pumpenförderpassage 135 vorgesehen ist, mit Druck versorgt.
Ein Entlastungsventil 152 ist innerhalb des Abstandsringes 138 vorgesehen und wird geöffnet, um herbeizuführen, dass der Fluiddruck zu der Seite des Tanks entweicht, wenn der Druck innerhalb der Federkammer 144 (Druck stromab der Messblende 136 oder der Arbeitsdruck der Servolenkungsvorrichtung PS) sich so erhöht, dass er eine vorbestimmten Wert überschreitet.
Ferner sind bezüglich der variablen Verdrängungspumpe 101 dieser Ausführungsform die Positionen der in der Seitenplatte 7 ausgebildeten Saugöffnung 32 und Förderöffnung 33 in einer Drehrichtung versetzt, im Gegensatz zu der Konstitution bezüglich der verwandten Technik.
Als eine fundamentale Konstitution der variablen Verdrängungspumpe ist ein Zentrum Or des Rotors 3 (ein Wellenmittelpunkt der Antriebswelle 25) und ein Zentrum Oc des Nockenringes 8 auf der selben horizontalen Linie N gelegen und die Pumpenkammer 11 hat das maximale Volumen, wenn zwei Flügel 27, 27, die in dem Rotor 3 vorgesehen sind, symmetrisch vertikal bezüglich dieser horizontalen Linie N sind, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Pumpenkammer 11 wird von der Saugöffnung 32 zu der Förderöffnung 33 in einem Zustand mit maximalen Volumen verschoben.
Im Gegensatz, mit der Konstitution dieser Ausführungsform, wird die Seitenplatte 7, ausgebildet mit der Förderöffnung 33 und der Saugöffnung 32 ausgebildet, im Uhrzeigersinn um 2,5° gedreht und das Zentrum Oc des Nockenringes 8 wird leicht aufwärts von der horizontalen Linie N, passierend das Zentrum Or des Rotors, verschoben, wie in Fig. 4 gezeigt. Dementsprechend hat die Pumpenkammer 11, die durch zwei angrenzende Flügel 27, 27 gebildet wird, das maximale Volumen vor dem Eintritt in eine symmetrische Position bezüglich der horizontalen Linie N. Zu der Zeit, wenn das Volumen der Pumpenkammer 11 maximal ist, ist diese Pumpenkammer 11 mit einem Anschlussendabschnitt 32a der Saugöffnung 32 verbunden und kommt nicht zu einem Startendabschnitt 33a der Förderöffnung 33. Daher, zu der Zeit, wenn ein vorhergehender Flügel 27 (angegeben durch das Bezugszeichen 27a in Fig. 4) von zwei Flügeln 27, die eine Pumpenkammer 11 bilden, zu der Startendposition 33a der Förderöffnung 33 kommt, hat die Pumpenkammer 11 bereits begonnen, komprimiert zu werden. Und zwar wird Vorkompression ausgeführt.
Die Saugöffnung 32 und die Förderöffnung 33 werden, wie vorhergehend beschrieben, in Drehrichtung verschoben, während der Nockenring 8 leicht von der Saugöffnung 32 angehoben wird. Daher wird ein Hochdruck über einen Bereich von D bis E in Fig. 4 auf der inneren Fläche des Nockenringes 8 angewendet, wenn die Pumpe in Betrieb ist. Dementsprechend ist der Nockenring 8 stets einem inneren Druck ausgesetzt, um zu einer Position zurückzukehren (auf der Seite der ersten Fluiddruckkammer 21), wo das Volumen der Pumpenkammer 11 maximal ist.
Darüber hinaus hat die variable Verdrängungspumpe 101 dieser Ausführungsform zwei Dichtringe 172 und 174, die an einer Fläche der Druckplatte 160 auf der Seite des Rückkörpers 5 angebracht sind, wie in Fig. 5 gezeigt wird. Die Dichtringe 172 und 174 sind in dieser Ausführungsform aus Harz hergestellt. Der innere Umfangsdichtring (erster Dichtring) 172 ist um eine Bohrung 160a herum angeordnet, durch welche die Antriebswelle 25 durchgeführt ist. Ebenfalls umgibt ein zweiter Umfangsdichtring (zweiter Dichtring) 174 die Außenseite der Förderöffnung 33, die in der Seitenplatte 7 ausgebildet ist, im Förderbereich (unterer Bereich in Fig. 5) und ist in der Position nahe des ersten Dichtringes 172 im Saugbereich angeordnet.
Auf der Fläche der Druckplatte 160 auf der Seite des Rückkörpers 5 sind eine erste, ringförmige Nut (Dichtnut) 160b und eine zweite, ringförmige Nut 160c zum jeweiligen Einsetzen des ersten Dichtringes 172 und des zweiten Dichtringes 174 ausgebildet, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt. Darüber hinaus hat die erste, ringförmige Nut 160b zum Einsetzen des ersten Dichtringes 172 kreisförmige, konkave Abschnitte 160d, die den Durchmesser nahezu gleich zu der Weite der Nut 1601 haben, die in regelmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung und an vier Positionen, um die Hälfte ihres Durchmessers versetzt außerhalb der Nut 160b, ausgebildet sind. Auch die zweite, ringförmige Nut 160c zum Einsetzen des zweiten Dichtringes 174 hat kreisförmige, konkave Abschnitte 160e, die einen Durchmesser annähernd gleich der Weite der Nut 160c haben, die in regelmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung und an vier Positionen, um die Hälfte ihres Durchmessers versetzt innerhalb der Nut 160c, ausgebildet sind. Diese kreisförmigen, konkaven Abschnitte 160d und 160e sind tiefer als die Dichtnuten 160b und 160c, um Hochdrucköl in die kreisförmigen, konkaven Abschnitte 160d, 160e zu führen, und die Dichtringe 172 und 174 von der Rückseite her zu unterstützen, wobei das Durchblasen oder das über die Dichtringe 172, 174, wegen beeinträchtigter Dichtungsfunktion, verhindert wird.
Die Druckplatte 160 ist ausgebildet mit einer kreisförmigen Nut 160f und einer Durchgangsbohrung 160g an einer Position, korrespondierend zu der Förderöffnung 33, die in der Seitenplatte 7 ausgebildet ist, wobei der Pumpenförderdruck zwischen die Dichtringe 172 und 174 auf die Fläche der Druckplatte 160 auf der Seite des Rückkörpers 5 zugeführt wird.
Ein Pumpenförderdruck wird angewendet über einen Abschnitt mit der ausgebildeten Förderöffnung 33 und seiner Peripherie auf der Fläche der Seitenplatte 7 auf der Seite des Frontkörpers 4, wobei der Bereich des Abschnittes, der von beiden Dichtringen 172, 174 der Druckplatte 160 umgeben ist, größer als der Bereich der Seitenplatte 7 ist, wo der Förderdruck angewendet wird. Dementsprechend, wenn die Pumpe in Betrieb ist, drückt die Druckplatte 160 den Rotor 3, den Nockenring 8 und den Adapterring 9 hin zu der Seitenplatte 7, um einen Seitenspalt des Rotors 3, des Nockenringes 8 und des Adapterringes 9 bezüglich der Seitenplatte 7 und der Druckplatte 160 auf ihren beiden Seiten zu reduzieren. Insbesondere, wenn der Pumpenförderdruck höher ist, drückt die Druckplatte 160 sie stärker hin zu der Seitenplatte 7, um den Seitenspalt zu reduzieren und einen Verlust durch interne Leckage zu verhindern.
Die Wirkungsweise der variablen Verdrängungspumpe 101 der obigen Konstitution wird nachfolgend beschrieben. Wenn die Pumpe angehalten ist, ist das Steuerventil nicht dem Hydraulikdruck ausgesetzt, so dass der Abstandsring 138 des Steuerventils 123 gegen den Stopfen 168 als Stopper gestoppt ist infolge der elastischen Kraft der Druckschraubenfeder 145. In diesem Zustand, wenn die Maschine startet, wird die Drehgeschwindigkeit der variablen Verdrängungspumpe 101 erhöht, wenn die Motordrehzahl höher wird.
Wenn die Motordrehzahl langsam ist, ist der Abstandsring 138 des Steuerventils 123 in einer Position wie in Fig. 2 angegeben, durch die Druckschraubenfeder 145 gestoppt, weil eine kleine Druckdifferenz zwischen der Stromaufseite und der Stromabseite der Messblende 136 vorhanden ist. Wenn das Steuerventil 123 nicht in Betrieb ist, wird ein Druck auf der Pumpensaugseite von der Pumpensaugkammer 142 des Steuerventils 123 über die Verbindungspassagen 2a, 9a in die erstes Fluiddruckkammer 21 links des Nockenringes 8 zugeführt, während ein Druck auf der Pumpensaugseite über die Einlaufbohrung 170 in die zweite Fluiddruckkammer 22 rechts des Nockenringes 8 zugeführt wird. Dementsprechend wird der Nockenring 8 in einer Position gehalten, in der das Volumen der Pumpenkammer 11 durch die Feder 17 maximal ist, wie in Fig. 2 gezeigt, und diese variable Verdrängungspumpe 101, die in Proportion mit der Drehgeschwindigkeit (siehe Bereich von A bis B in Fig. 13) erhöhte Ausströmfließgeschwindigkeit hat.
Wenn die Motordrehzahl höher wird, erhöht sich die Ausströmfließgeschwindigkeit aus der Pumpenkammer 11 graduell, die Druckdifferenz zwischen der Stromaufseite und der Stromabseite der Messblende 136 vergrößernd, und, wenn dieses Druckdifferenz oberhalb eines vorbestimmten Betrages ist, wird der Abstandsring 138 in einer Richtung einer Faltung der Druckschraubenfeder 145 bewegt (in Richtung zu der Feder 144 hin). Und der Abstandsring 138 ist in einer vorbestimmten Position ausgeglichen und in diesem Zustand gehalten. Dann ist der Abstandsring 138 beinahe in einem Zustand stabilisiert, in dem die Pumpensaugseite mit der Fluiddruckkammer 21, die an einem Seitenabschnitt (links in Fig. 2) des Nockenringes 8 ausgebildet ist, verbunden ist oder verbunden werden kann.
In einem Gleichgewichtszustand des Abstandsringes 138 für dieses Steuerventil 123, wird der Nockenring 8 nach rechts in Fig. 2 geschwenkt, wegen eines Druckunterschiedes zwischen den Fluiddruckkammern 21 und 22 auf beiden Seiten und einer Vorspannkraft der Druckschraubenfeder 17, und ausgeglichen in einer Position, in der die Pumpenausströmfließgeschwindigkeit der Pumpenkammer 11 minimal ist. In diesem Zustand, in dem der Pumpenförderdruck z. B. 150 kg/cm² beträgt, ist der Nockenring 8 bei einem Hydraulikdruck der ersten Fluiddruckkammer 21 von ungefähr 150 kg/cm² ausgeglichen, wobei dort kein Risiko einer internen Leckage besteht, selbst ohne das Arbeiten der Dichtung 24 mit hoher Präzision.
In dem Gleichgewichtszustand, wenn eine Lenkoperation ausgeführt wird, ist der Arbeitsdruck der Servolenkvorrichtung PS erhöht und über die Passage 151 in die Federkammer 44 des Steuerventils 123 eingeleitet, um auf die Endfläche der Federkammer 144 für den Abstandsring 138 zu wirken. Wenn der Abstandsring 138 zurück nach links in Fig. 1 gestoßen wird, wegen des Arbeitsdruckes der Servolenkungsvorrichtung PS, wird die erste Fluiddruckkammer 21 links des Nockenringes 8 von der Hochdruckkammer 141 abgesperrt, in welche ein Stromaufdruck der Messblende 136 zugeführt wird und welche mit der Pumpensaugkammer 142 verbunden ist. Die Fluiddruckkammern 21 und 22 sind auf beiden Seiten des Nockenringes 8 mit dem Druck auf der Pumpensaugseite beaufschlagt, so dass der Nockenring 8 in einer Richtung des Vergrößerns des Volumens der Pumpenkammer 11 durch die Feder 17 auf der zweiten Fluiddruckkammer 22 geschwenkt wird und ein Druck auf seinen inneren Umfang wirkt.
Das heißt, bei der variablen Verdrängungspumpe dieser Ausführungsform werden die Positionen der Saugöffnung 32 zum Liefern von Arbeitsöl zu der Arbeitskammer 11 und die Förderöffnung 33 zum Fördern von Arbeitsöl aus der Pumpenkammer 11 in Drehrichtung (in Uhrzeigerrichtung in Fig. 2) verschoben, wie verglichen mit der konventionellen variablen Verdrängungspumpe 1, so dass ein Druck (Hochdruck im Bereich von D bis E in Fig. 4), der auf die innere Fläche des Nockenringes 8 wirkt, angewendet wird, um den Nockenring 8 zu der in Fig. 2 angegebenen Position zurückzuführen. Dementsprechend, sogar wenn die zweite Fluiddruckkammer 22 immer mit dem Druck auf der Pumpensaugseite beaufschlagt ist, wird der Nockenring 8 schnell in die Position des Vergrößerns des Volumens der Pumpenkammer 11 zurückgeführt, um die Ausströmfließgeschwindigkeit zu erhöhen.
Mit der Konstitution der konventionellen variablen Verdrängungspumpe (JP-A-6-200883) wird ein Pumpenförderdruck (Stromaufdruck der Messblende 136) direkt auf die zweite Fluiddruckkammer 22 in einem Bereich von A bis B in Fig. 13 angewendet, ein Risiko interner Leckage mit sich bringend, wobei es zum Verhindern interner Leckage erforderlich ist, eine hohe Arbeitspräzision des Dichtungsabschnittes zu haben, einschließlich des inneren Durchmessers des Pumpenkörpers 2 oder des äußeren Durchmessers des Adapterringes 9 zu haben, und die Pumpe ist schwierig für hohe Drücke zu verwenden. Jedoch ist es mit der Konstitution dieser Ausführungsform nicht notwendig, eine hohe Arbeitspräzision für den Dichtabschnitt zu haben, wobei die interne Leckage verbessert werden kann. Auch sind die Vibrationsgeräusche wegen der Pulsation verbessert. Darüber hinaus kann die Pumpe für hohe Drücke verwendet werden, ohne die Größe des Pumpenkörpers 2 für eine höhere Festigkeit zu erhöhen.
Die in der JP-A-2002-98060 offenbarte variable Verdrängungspumpe, wie durch den diesigen Erfinder erfunden und im Voraus angemeldet, kann die oben genannten Probleme in Verbindung mit der konventionellen variablen Verdrängungspumpe lösen. Jedoch, weil ein hoher Druck vorübergehend auf die zweite Fluiddruckkammer im Aktivieren des Abstandsringes des Steuerventils angewendet wird, besteht eine Gefahr interner Leckage in diesem Moment. Im Gegensatz dazu, mit der Ausführungsform dieser Erfindung, ist es dienlicher für die Pumpe, mit einem hohen Druck fertig zu werden, wenn ein Druck auf der Pumpensaugseite immer in die zweite Fluiddruckkammer 22 zugeführt wird. Und in der Erfindung des obigen Patentes ist die Verbindungspassage zum Verbinden des Steuerventils und der zweiten Fluiddruckkammer vorgesehen, in dieser Ausführungsform besteht jedoch ein Bedarf an einer Verbindungspassage (Hydraulikloch, das in dem Pumpenkörper 2 und dem Adapterring 9 vorgesehen ist) zwischen dem Steuerventil 123 und der zweiten Fluiddruckkammer 22, wodurch die Anzahl der Arbeitsschritte mit den Kosten reduziert werden kann.
Bezüglich Fig. 2 wird nachfolgend eine zweite Ausführungsform beschrieben. In dieser Figur gibt eine gestrichelte Linie die Position des Rotors 3 an und die durchgezogene Linie gibt die Position des Nockenringes 8A an, wenn das Pumpenfördervolumen maximal ist, und die unterbrochene Linie gibt die Position des Nockenringes 8B an, wenn das Pumpenfördervolumen minimal ist. In der vorhergehend beschriebenen ersten Ausführungsform werden die Förderöffnung 33 und die Saugöffnung 32, die in der Seitenplatte 7 ausgebildet sind, in Drehrichtung verschoben, und der Nockenring wird in eine leicht exzentrische Lage zu der Seite der Saugöffnung 32 gebracht (aufwärts in Fig. 2 und 4), um einen internen Druck auf den Nockenring 8 in einer Richtung anzuwenden, in der der Nockenring 8 zu der ersten Fluiddruckkammer 21 geschwenkt wird. In dieser Ausführungsform können jedoch die Positionen der Förderöffnung 33 und der Saugöffnung 32 symmetrisch vertikal sein, wie in der konventionellen Konstitution. In dieser Ausführungsform werden die nicht gezeigten Teile ebenfalls mit den selben Bezugszeichen wie in der Konstitution der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird die an der inneren Fläche des Adapterringes 9 angeordnete Unterstützungsplatte 162 zum Unterstützen des Nockenringes 8 zu der zweiten Fluiddruckkammer 22 hin verschoben (nach rechts in Fig. 8) bezüglich der vertikalen Linie M, die durch das Zentrum Or des Rotors 3 verläuft, und seine Rollunterstützungsfläche 162a ist zu der ersten Fluiddruckkammer 21 hin geneigt (nach links in Fig. 8). Das Zentrum Oc des Nockenringes 8 (welches durch OcA angegeben ist, wenn das Pumpenfördervolumen maximal ist oder durch OcB, wenn es minimal ist) ist leicht oberhalb der horizontalen Linie N gelegen, die durch das Zentrum Or des Rotors 3 verläuft.
Die Konstitution der anderen Teile ist dieselbe wie in der ersten Ausführungsform. Wenn der Nockenring 8 in eine Richtung des Verringerns des Pumpenfördervolumens geschwenkt wird (nach rechts in Fig. 1), wird der Pumpenförderdruck gesteuert, um in die ersten Fluiddruckkammer 21 zugeführt zu werden. Umgekehrt, wenn der Nockenring 8 in eine Richtung des Erhöhens des Pumpenfördervolumens zurückgeführt wird (nach links in Fig. 1), wird ein Schwenkumlenkpunkt 12 des Nockenringes 8 näher zu der zweiten Fluiddruckkammer 22 platziert, als der Wellenmittelpunkt Or des Rotors 3, und zu der Fluiddruckkammer 21 hin geneigt, wodurch eine resultierende Kraft des Nockenringinterndruckes aufgrund des Pumpenförderdruckes senkrecht auf die Rollunterstützungsfläche 162a angewendet wird, seine Teilkraft wird zu der ersten Fluiddruckkammer 21 hin angewendet, so dass der Nockenring 8 schnell wegen des internen Druckes dieses Nockenringes, zusätzlich zu einer Kraft der Feder 17, zurückgeführt wird. In dieser Ausführungsform ist die zweite Fluiddruckkammer mit der Pumpensaugseite zu jeder Zeit verbunden, dadurch die interne Leckage verbessernd, und die Position der Schwenkunterstützungsfläche des Nockenringes ist auf der Seite der zweiten Fluiddruckkammer, wobei, wenn es erforderlich ist, die Pumpenausströmfließgeschwindigkeit zu erhöhen, der Nockenring schnell zurückgeführt werden kann.
Diese Erfindung ist nicht auf die in dieser Ausführungsform beschriebene Struktur beschränkt, sondern verschiedene Modifikationen können gemacht werden, ohne von dem Gedanken und dem Bereich der Erfindung, wie durch die angefügten Ansprüche definiert, abzuweichen. Zum Beispiel kann der Winkel zum Drehen der Förderöffnung oder der Saugöffnung der ersten Ausführungsform und die Verschiebeposition der Rollunterstützungsfläche des Nockenringes der zweiten Ausführungsform nicht auf jene der obigen Ausführungsformen beschränkt werden, kann jedoch dazugehörend ausgewählt werden.
Wie oben beschrieben, hat die variable Verdrängungspumpe dieser Erfindung ein Steuerventil, um infolge einer Druckdifferenz zwischen den Stromauf und Stromabseiten der Messblende aktiviert zu werden, wobei die erste Fluiddruckkammer mit dem Steuerventil verbunden ist, um einen Fluiddruck innerhalb der ersten Fluiddruckkammer zu steuern, und die zweite Fluiddruckkammer von dem Steuerventil abgesperrt ist und mit einer Pumpensaugseite zu jeder Zeit verbunden ist, und ein interner Druck des Nockenringes in einer Richtung angewendet wird, in welche der Nockenring zu der ersten Fluiddruckkammer hin geschwenkt wird. Dadurch ist es möglich, die interne Leckage zu verbessern und das Verringern der Pumpeneffektivität zu verhindern. Darüber hinaus, zusätzlich zu der Federkraft, wird ein interner Druck des Nockenringes hin zu der ersten Fluiddruckkammer angewendet, so dass der Nockenring schnell zu der Seite der Erhöhung des Volumens der Pumpenkammer zurückgeführt werden kann.
Auch ist bei der variablen Verdrängungspumpe bezüglich der Erfindung eine Förderöffnung zum Fördern eines Druckfluides von einer Pumpenkammer auf eine von zwei Platten zum Tragen des Nockenringes vorgesehen, wobei ein erster Dichtring, eine Antriebswelle zum Antreiben des Rotors umschließend, und ein zweiter Dichtring, am äußeren Umfang des ersten Dichtringes und einen weiteren Bereich umschließend, als einen Bereich, in dem die Förderöffnung angeordnet ist, vorgesehen sind auf der Rückfläche der anderen Platte, und wobei eine Einlasspassage zum Zuführen eines Förderdruckes in einem Bereich zwischen beiden Dichtringen ausgebildet ist. Daher, wenn die Pumpe in Betrieb ist, wird eine der beiden Platten zum Tragen des Nockenringes und des Rotors auf die andere Platte gedrückt, es ermöglichend, die interne Leckage zu reduzieren.

Claims

1. Eine variable Verdrängungspumpe, aufweisend:
einen Nockenring (8), der schwenkbar zwischen Platten an beiden Seiten getragen wird;
eine erste Fluiddruckkammer (21), die in einer der Schwenkrichtungen des Nockenringes (8) ausgebildet ist;
eine zweite Fluiddruckkammer (22), die in der anderen Schwenkrichtung des Nockenringes (8) vorgesehen ist;
Drängmittel (15) zum Drängen des Nockenringes (8) zu der ersten Fluiddruckkammer (21) hin, angeordnet an einer Seite der zweiten Fluiddruckkammer (22);
ein Rotor (3), der exzentrisch innerhalb des Nockenringes (8) angeordnet ist und eine Vielzahl von Flügeln (27) an einem äußeren Umfang davon hat;
eine Messblende (136), die auf dem halben Wege einer Förderpassage (135) eines von einer Pumpe (101) geförderten Druckfluides angeordnet ist; und
ein Steuerventil (123), das durch eine Druckdifferenz zwischen den Stromauf- und Stromabseiten der Messblende (136) aktiviert wird,
wobei ein Fluiddruck in wenigstens einer der ersten und zweiten Fluiddruckkammern (21, 22) durch Aktivieren des Steuerventils (123) gesteuert wird, um den Nockenring zu schwenken;
wobei die erste Fluiddruckkammer (21) mit dem Steuerventil (123) verbunden ist, um einen Fluiddruck in der ersten Fluiddruckkammer (21) zu steuern;
wobei die zweite Fluiddruckkammer (22) von dem Steuerventil (123) abgesperrt ist und zu jeder Zeit mit einer Pumpensaugseite verbunden ist; und
wobei ein interner Druck des Nockenringes (8) in einer der Schwenkrichtungen des Nockenringes (8) angewendet wird.

2. Eine variable Verdrängungspumpe, aufweisend:
einen Nockenring (8), der zwischen Platten an beiden Seiten schwenkbar getragen wird;
eine erste Fluiddruckkammer (21), die in einer der Schwenkrichtungen des Nockenringes (8) ausgebildet ist;
eine zweite Fluiddruckkammer (22), die in der anderen Schwenkrichtung des Nockenringes (8) vorgesehen ist;
Drängmittel (15) zum Drängen des Nockenringes (8) zu der ersten Fluiddruckkammer (21) hin, angeordnet an einer Seite der zweiten Fluiddruckkammer (22);
einen Rotor (3), der exzentrisch innerhalb des Nockenringes (8) angeordnet ist und eine Vielzahl von Flügeln (27) an einem äußeren Umfang davon hat;
eine Messblende (136), die auf dem halben Wege einer Förderpassage (135) eines von einer Pumpe (101) geförderten Druckfluides angeordnet ist; und
ein Steuerventil (123), das durch eine Druckdifferenz zwischen den Stromauf- und Stromabseiten der Messblende (136) aktiviert wird,
wobei ein Fluiddruck in wenigstens einer der ersten und zweiten Fluiddruckkammern (21, 22) durch Aktivieren des Steuerventils (123) gesteuert wird, um den Nockenring (8) zu schwenken;
wobei die erste Fluiddruckkammer (21) mit dem Steuerventil (123) verbunden ist, um einen Fluiddruck in der ersten Fluiddruckkammer (21) zu steuern;
wobei die zweite Fluiddruckkammer (22) von dem Steuerventil (123) abgesperrt ist und zu jeder Zeit mit einer Pumpensaugseite verbunden ist; und
wobei eine Rollunterstützungsfläche (162a) zum schwenkbaren Tragen des Nockenringes (8) an der Seite der zweiten Fluiddruckkammer (22) außerhalb eines Wellenmittelpunktes des Rotors angeordnet ist und zu der ersten Fluiddruckkammer (21) hin geneigt ist.

3. Die variable Verdrängungspumpe nach Anspruch 1, wobei Positionen eines Anschlussendes einer Saugöffnung und eines Startendes einer Förderöffnung, welche in den an beiden Seiten des Nockenringes (8) angeordneten Platten ausgebildet sind, umfänglich durch Drehen zu der Saugöffnung hin verschoben werden;
und
wobei der Nockenring (8) zu der Saugöffnung hin abgelenkt wird, um einen internen Druck des Nockenringes (8) in einer der Schwenkrichtungen des Ringes anzuwenden.

4. Eine variable Verdrängungspumpe, aufweisend:
einen Nockenring (8), der schwenkbar zwischen Platten an beiden Seiten getragen wird;
eine erste Fluiddruckkammer (21), die in einer der Schwenkrichtungen des Nockenringes (8) ausgebildet ist;
eine zweite Fluiddruckkammer (22), die in der anderen Schwenkrichtung des Nockenringes (8) vorgesehen ist;
Drängmittel (15) zum Drängen des Nockenringes (8) zu der ersten Fluiddruckkammer (21) hin, angeordnet an einer Seite der zweiten Fluiddruckkammer (22);
einen Rotor (3), der exzentrisch innerhalb des Nockenringes (8) angeordnet ist und eine Vielzahl von Flügeln (27) an einem äußeren Umfang davon hat;
eine Messblende (136), die auf dem halben Wege einer Förderpassage (135) eines von einer Pumpe (101) geförderten Druckfluides angeordnet ist; und
ein Steuerventil (123), das durch eine Druckdifferenz zwischen den Stromauf und Stromabseiten der Messblende (136) aktiviert wird,
wobei ein Fluiddruck in wenigstens einer der ersten und zweiten Fluiddruckkammern (21, 22) durch Aktivieren des Steuerventils (123) gesteuert wird, um den Nockenring (8) zu schwenken;
wobei eine Förderöffnung zum Fördern eines Druckfluides von einer Pumpenkammer (11) an einer der Platten zum Tragen des Nockenringes (8) angeordnet ist;
wobei ein erster Dichtring (172), der eine Antriebswelle (25) zum Antreiben des Rotors (3) umschließt, und ein zweiter Dichtring (174) an einem äußeren Umfang des ersten Dichtringes (172), einen weiteren Bereich als den Bereich umschließend, in dem die Förderöffnung angeordnet ist, an einer Rückfläche der anderen Platte vorgesehen sind; und
wobei eine Einlasspassage zum Zuführen eines Förderdruckes in einem Bereich zwischen den ersten und zweiten Dichtringen (172, 174) ausgebildet ist.

5. Die variable Verdrängungspumpe nach Anspruch 4, wobei die ersten und zweiten Dichtringe (172, 174) aus Harz hergestellt sind;
wobei die die ersten und zweiten Dichtringe (172, 174) mit Dichtnuten (160b, 160c) verbunden sind, in welche die Dichtringe (172, 174) eingesetzt sind;
wobei konkave Abschnitte, welche tiefer als die Dichtnuten (160b, 160c) sind, ausgebildet sind, um einen Förderdruck dort hinein zuzuführen.