DE10240409B4

DE10240409B4 - Variable Verdrängungspumpe

Info

Publication number: DE10240409B4
Application number: DE10240409.7A
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Uchino
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Steering Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2022-09-03
Also published as: US20060034721A1; JP2003074479A; JP3861638B2; DE10240409A1; US20040156727A1; US7207783B2; CN1403711A; US6976830B2; CN1219977C

Abstract

Eine variable Verdrängungspumpe (101), aufweisend:einen Rotor (3), der Flügel (27) aufweist und in einem Pumpenkörper (2) rotiert,einen Nockenring (8), der gehalten ist, um eine Pumpenkammer (11) zwischen dem Nockenring (8) und einem äußeren, peripheren Abschnitt des Rotors (3) auszubilden, und bewegbar in dem Pumpenkörper (2) angeordnet ist,Platten (7, 160), die in axialer Richtung an beiden Seiten des Nockenringes (8) angeordnet sind,Drängmittel (17) zum Drängen des Nockenringes (8) in eine Richtung, in welcher die Pumpenkammer (11) ein maximales Volumen hat,eine Drosselblende (136), die auf halbem Wege einer Förderpassage (135) eines von der variablen Verdrängungspumpe (101) geförderten Druckfluids angeordnet ist,eine erste Fluiddruckkammer (21), welche den Nockenring (8) bewegt und zwischen einem äußeren, peripheren Abschnitt des Nockenringes (8) und dem Pumpenkörper (2) ausgebildet ist,eine zweite Fluiddruckkammer (22), welche den Nockenring (8) bewegt und zwischen dem äußeren peripheren Abschnitt des Nockenringes (8) und dem Pumpenkörper (2) ausgebildet ist, wobei die erste Fluiddruckkammer (21) und die zweite Fluiddruckkammer (22) durch Dichtmittel (24, 162) partitioniert sind, undein Steuerventil (123) das durch einen Stromaufdruck und einen Stromabdruck der Drosselblende (136) aktiviert wird, um einen Druck eines zu der ersten Fluiddruckkammer (21) zugeführten Fluids zu steuern,wobei die zweite Fluiddruckkammer (22) von dem Steuerventil (123) abgesperrt ist und mit einer Pumpensaugseite zu jeder Zeit verbunden ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Verdrängungspumpe zur Verwendung als Hydraulikdruckversorgungsquelle, z.B. für eine Automobilservolenkungsvorrichtung.
Beschreibung der Technik auf die Bezug genommen wird
Die DE 20 15 744 A offenbart eine Verdrängerpumpe, die einen innerhalb eines Gehäuses durch Schwenken verstellbaren Hubring aufweist, innerhalb dessen ein Rotor mit Flügeln rotiert. Der Hubring wird durch eine Feder in eine Richtung gedrängt, in der das Volumen von mit dem Rotor, dem Hubring und den Flügeln gebildeten Pumpenkammern maximal ist. Durch eine Ausnehmung angesaugtes Fluid wird durch eine Ausnehmung herausgefördert und gelangt durch Ausnehmungen in einen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Hubring. Das geförderte Fluid strömt außen an dem Hubring entlang zu einer Bohrung, die mit einem Anschluss zu einem Verbraucher verbunden ist. Auf dem Weg zur Bohrung passiert das geförderte Fluid mit Hilfe von Vorsprüngen ausgebildete Drosseln. Je größer in Folge hohe Strömungsgeschwindigkeit der Druckabfall an den Drosseln ist, desto stärker wird der Hubring gegen die Kraft der Feder in eine Richtung verstellt, in der das Volumen der Pumpenkammer verringert wird. Alternativ kann der Hubring translatorisch verstellbar sein.
Aus der DE 32 14 688 A1 ist eine Flügelradpumpe bekannt, bei der ein Nockenring in seiner Lage zu einem Gehäuse fixiert ist. Innerhalb des Nockenringes rotiert ein Flügelrad mit Schaufeln. Von dem Flügelrad gefördertes Fluid wird durch einen Auslasskanal, eine Druckkammer und einen Kanal einer Stirnseite eines Ventilschiebers eines Strömungsventils zugeführt. Das Fluid strömt durch eine Drosselstelle, bevor es einem Hilfskraft-Lenkgetriebe zugeleitet wird. Von der Drosselstelle wird es über Kanäle der anderen Stirnseite des Ventilschiebers zugeleitet. Erreicht der Druckabfall in der Drosselstelle einen vorgegebenen Wert, wird der Ventilschieber gegen die Kraft einer Feder verschoben, wodurch der Strom von Flüssigkeit über die Rücklaufleitung unter Umgehung des Hilfskraft-Lenkgetriebes gestattet wird. Die Rücklaufleitung mündet unmittelbar in eine Pumpenkammer, die an einem äußeren Bereich des Nockenringes vorgesehen ist. Der Flüssigkeitsstrom der Rücklaufleitung erfolgt quer zum Einlass, so dass durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit eine Saugwirkung eintritt. Hierdurch entsteht in einer Pumpkammer ein Druck, der Kavitation beim Eintritt der Flüssigkeit in die Schaufeleinlässe verhindert.
Aus dem Stand der Technik ist eine variable Verdrängungspumpe bekannt, bei welcher die Ausströmfließgeschwindigkeit durch Erhöhen oder Verringern des Volumens einer Pumpenkammer gesteuert wird. Eine solche variable Verdrängungspumpe ist beispielsweise aus der US 5 538 400 A und der zu deren Patentfamilie gehörenden JP H06-200883 A bekannt. Die in diesen Publikationen offenbarte variable Verdrängungspumpe wird, bezugnehmend auf die 9 bis 12, nachfolgend beschrieben.
9 zeigt eine Querschnittsansicht der bekannten variablen Verdrängungspumpe senkrecht zu einer axialen Richtung einer Drehwelle gesehen. 10 zeigt eine Querschnittsansicht der bekannten variablen Verdrängungspumpe entlang der axialen Richtung der Drehwelle gesehen. 11 und 12 zeigen Querschnittsansichten der Konstitution eines Steuerventils und einer Förderpassage. 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 10 links befindet, und einen einer Platte ähnlichen Rückkörper 5, der sich in 10 rechts befindet.
Der Frontkörper 4 weist einen kreisförmigen, konkaven Abschnitt 6 auf, der sich in 10 nach rechts öffnet, wobei die eine Druckplatte 7, ein Nockenring 8, ein Rotor 3 und ein 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, wie später beschrieben, eine Seitenwand der Pumpenkammer 11 dar, und aufgrund eines um eine äußere Umfangsfläche des Rückkörpers 5 herum angebrachten O-Ringes 12, wird das Drucköl am Austreten aus dem Pumpenkörper 2 gehindert.
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, sowie einen in einem axialen Kern des kreisförmigen Plattenabschnittes 7a ausgebildeten zylindrischen Abschnitt 7b, in welchen dieser kreisförmige Plattenabschnitt 7a mit seiner inneren Umfangsfläche des kreisförmigen, konkaven Abschnittes 6 des Frontkörpers 4 eingesetzt ist. Um den äußeren Umfang dieses kreisförmigen Plattenabschnittes 7a ist ein O-Ring 13 angebracht, so dass verhindert wird dass Drucköl durch einen Spalt zwischen dem kreisförmigen Plattenabschnitt 7a und dem Frontkörper 4 austritt. 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 Nockenring 8 und der Rotor 3 sind innerhalb dieses Adapterringes 9 enthalten.
Mittels des Nockenrings 8 wird das Pumpenvolumen der variablen Verdrängungspumpe 1 erhöht oder zu verringert. Dieser Nockenring wird durch den Adapterring 9 getragen und ist um einen Dichtstift 14 schwenkbar, der am inneren Umfang des Adapterringes 9 und der unteren Seite in 9 als Schwenkdrehpunkt vorgesehen ist. Außerdem wird der Nockenring 8 durch ein Drängmittel 15 auf die in 9 gezeigte linke Seitegedrängt. 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 8 angebracht ist. Diese Druckschraubenfeder 17 wird durch ein Durchgangsloch 9a, das in dem Adapterring 9 ausgeformt ist, eingeführt, um den Nockenring 8 zu berühren.
Durch selektives Zuführen von Drucköl zu einer ersten Fluiddruckkammer 21, die in einer Schwenkrichtung (auf der linken Seite von 9) ausgeformt ist, oder einer zweiten Fluiddruckkammer 22, die in der anderen Schwenkrichtung ausgeformt ist, wird der Nockenring 8 hin- und hergeschwenkt. Die erste Fluiddruckkammer 21 und die zweite Fluiddruckkammer 22 sind mittels des Dichtungsstift 14 und einem Dichtungselement 24, das in einer Position in axialer Symmetrie zu dem Dichtungsstift 14 des Nockenringes angebracht ist, voneinander abgetrennt. Die Abdichtung zwischen den beiden Fluiddruckkammern 21 und 22 wird durch den Dichtungsstift 14 und das Dichtungselement 24 gewährleistet.
Der innerhalb des Nockenringes 8 angeordnete Rotor 2 ist mit einer Antriebswelle 25 verbunden, die von einem nicht gezeigten Motor angetrieben wird. Der Rotor 2 weist eine Vielzahl von Flügeln 27 auf, die derart vorgesehen sind, dass sie von seinem äußeren Umfang auftauchen und über eine innere Umfangsnockenfläche des Nockenringes 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 der in 9 gezeigten Uhrzeigersinn-Richtung gedreht (wie durch den Pfeil angegeben).
Die variable Verdrängungspumpe 1 saugt, wie in 10 gezeigt, ein Arbeitsöl aus einer jeweils an dem Hinterkörper 5 angebrachten Saugleitung 31 und Saugpassage 31a, durch eine in dem konvexen Abschnitt 5a des Rückkörpers 5 ausgebildeten Saugöffnung 32, in die Pumpenkammer 11. Das in die Pumpenkammer 11 gesaugte Arbeitsöl wird durch eine in dem kreisförmigen Plattenabschnitt 7a der Druckplatte 7 ausgebildeten Förderöffnung 33, zu der Förderdruckkammer 34 gefördert, die im unteren Teil des Frontkörpers 4 ausgebildet ist. Die Ausströmfließgeschwindigkeit der variablen Verdrängungspumpe 1 ist in einem Zustand maximal, in dem der Nockenring 8, wie in 9 gezeigt nach links geschwenkt wird, und verringert sich, wenn der Nockenring 8 nach rechts in 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, in 10 dargestellten, oberen Abschnitt der Förderdruckkammer 34 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, wie in 10 gezeigt, 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. Eine (nicht gezeigte) Ölzufuhrleitung 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 Drosselblende 36 vorgesehen (siehe 11).
Das Steuerventil 23 hat einen gleitbar in eine in dem Frontkörper 4 ausgebildete Ventilbohrung 37 eingesetzten Abstandsring 38. Der Abstandsring 38 teilt die Innenseite der Ventilbohrung 37 in erste bis vierte Ölkammern 41 bis 44 auf, und ist, wie in 11 und 12 dargestellt, nach links durch eine Druckschraubenfeder 45 vorgespannt, die in einer vierten Ölkammer 44 angeordnet ist. Die erste Ölkammer 41 ist immer über eine Verbindungspassage 46 mit einer stromaufwärtigen Seite der Drosselblende 36 verbunden, die in dem Querabschnitt 35b der Förderpassage 35 vorgesehen ist. Die zweite Ölkammer 42 ist über Verbindungspassagen 47 und 48 (siehe 10) mit der Saugöffnung 32 des Rückkörpers 5 verbunden.
Eine dritte Ölkammer 43 ist in einem Zustand, in dem der Abstandsring 38 mittels der Druckschraubenfeder 35 gedrückt wird und gegen einen Stopper 49 stößt (vgl. 11), durch eine Verbindungspassage 50 mit einer stromaufwärtigen Seite der Drosselblende 36 verbunden. Die vierte Ölkammer 44 ist durch eine Verbindungspassage 51 mit einer Stromabwärtigenseite der Drosselblende 36 verbunden. Auch ist die vierte Ölkammer 44, wie 9 zeigt, über ein innerhalb des Abstandsringes 38 vorgesehenes Überdruckventil 52 mit der zweiten Ölkammer 42 verbunden.
Die Ventilbohrung 37 des Steuerventils 23 ist, wie in 9 gezeigt, durch eine erste Verbindungspassage 53 mit der Fluiddruckkammer 21 verbunden und durch eine zweite Verbindungspassage 54 mit der zweiten Fluiddruckkammer 22. Öffnungspositionen der Verbindungspassagen 53 und 54 auf der Seite der Ventilbohrung 37 sind so angeordnet, dass, in einem Zustand, in dem der Abstandsring 38, wie in 11 gezeigt, gegen den Stopper 49 stößt, die erste Verbindungspassage 53 mit der zweiten Ölkammer 42 verbunden ist und die zweite Verbindungspassage 54 mit der dritten Ölkammer 43 verbunden ist, oder, dass in einem Zustand, in dem der Abstandsring 38, wie in 12 gezeigt, nach rechts bewegt ist, die erste Verbindungspassage 53 ist mit der ersten Ölkammer 41 verbunden ist und die zweite Verbindungspassage 54 ist mit der zweiten Ölkammer 42 verbunden ist.
Bei einer solchen im Stand der Technik bekannten variablen Verdrängungspumpe 1 mit der obigen Konstitution, wird, wie in 11 gezeigt, der Abstandsring 38 des Steuerventils 23 durch eine elastische Kraft der Druckschraubenfeder 45 gegen den Stopper 49 gedrückt, wenn sich die Motordrehzahl in einem Bereich geringer Drehgeschwindigkeit, einschließlich dem Leerlauf befindet (Bereich von A bis B in 13). Denn ein Druckunterschied zwischen der Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite der Drosselblende 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 Stromaufwärtsdruck der Drosselblende 36) wird von der dritten Ölkammer 43 in die zweite Fluiddruckkammer 22 eingeleitet. Dabei wird der Nockenring 8 in der in 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 Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite der Drosselblende 36. Einhergehend mit dem erhöhten Druck auf der Stromaufwärtsseite der Drosselblende 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, wie in 12 gezeigt, nach rechts bewegt wird. 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 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 13), wo der Nockenring 8 (in 9) zum rechten Ende aufgeschwenkt ist, ist die Ausströmfließgeschwindigkeit minimal konstant.
Die im Stand der Technik bekannte variable Verdrängungspumpe mit obiger Ausgestaltung, hat das Problem, dass der Energieverlustbetrag in einem Laufzustand mit großer Ausströmfließgeschwindigkeit erhöht ist. 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 13) wird ein Druck an der Stromaufwärtsseite der Drosselblende 36 in die zweite Fluiddruckkammer 22 eingeführt. Das Hochdrucköl, das der zweiten Fluiddruckkammer 22 bei dieser geringen Drehgeschwindigkeit zugeführt wird, fließt durch einen kleinen, ringförmigen Spalt an der Außenseite des Adapterringes 9 in die erste Verbindungspassage 53, um in der zweiten Ölkammer 42 mit dem niedrigsten Druck innerhalb des in dem Steuerventils 23 auszutreten. Durch diese Leckagemenge verringert sich das von der variablen Verdrängungspumpe 1 geförderte Drucköl. Daher muss, um diesen Leckagebetrag auszugleichen und um die Ausströmfließgeschwindigkeit zu erhöhen, die Motordrehzahl erhöht werden, was einen wie im vorhergehenden beschriebenen größeren Energieverlust nach sich zieht.
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 um die Pumpenkammer 11 abzudichten an dem Rückkörper 5 und der Druckplatte 7 angebrachten O-Ringe 12 und 13 ausgebildet ist, gebildet sein.
Der erste Spalt entsteht, wenn der Adapterring 9 oder der Frontkörper 4 durch ein Drucköl, das auf die äußere Umfangsfläche des Adapterringes 9 wirkt, verformt wird. In diesen Spalt tritt Drucköl der zweiten Fluiddruckkammer 22 durch die Durchgangsbohrung 9a für das Drängmittel 15 des Adapterringes 9 oder durch einen zwischen dem Rückkörper 5 und der Druckplatte 7 ausgebildeten Spalt ein. Um zu verhindern, dass Drucköl durch den ersten Spalt leckt, wird eine Struktur verwendet bei welcher der Nockenring direkt an dem Frontkörper 4 ohne das Verwenden eines Adapterringes 9 angebracht ist. Für diese Struktur muss der Frontkörper 4 unterteilt und mit genau so hoher Präzision wie der Adapterring 9 ausgebildet werden, was die Kosten beachtlich erhöht.
Der zweite Spalt wird gebildet, wenn die an dem Rückkörper 5 angebrachten O-Ringe 12 und 13, und die Druckplatte 7 durch den Hydraulikdruck der zweiten Fluiddruckkammer 22 zusammengedrückt werden, um so den Aufnahmeraum der die O-Ringe aufnehmenden Abschnitten 12a und 13a (siehe 10) zu weiten. Um zu verhindern, dass Drucköl durch den zweiten Spalt leckt, muss der Befestigungsabschnitt des Frontkörpers 4 und des Rückkörpers 5, sowie die Druckplatte 7 so ausgebildet sein, dass der Spalt so eng wie möglich ist. So wird verhindert dass Drucköl auf die die O-Ringe aufnehmenden Abschnitte 12a und 13a wirkt, woraus erhöhte Kosten resultieren.
Außerdem wird bei der bekannten variablen Verdrängungspumpe 1 während einer Periode geringer Drehgeschwindigkeit ein Förderdruck immer auf die zweite Fluiddruckkammer 22 ausgeübt, was zu dem Problem führt, dass der Pumpenkörper 2 sicher und von erhöhter Größe ausgeformt sein muss.
Die JP 2002-98060 A , offenbart eine variable Verdrängungspumpe, welche Drucköl effizient fördern kann, durch Verhindern von Leckage von Drucköl auf der Innenseite der Pumpe, während sich die Kosten reduzieren.
Die variable Verdrängungspumpe besitzt einen Nockenring, der schwenkbar innerhalb eines Adapterringes gehalten wird, eine erste in einer der Schwenkrichtungen des Nockenringes vorgesehene Fluiddruckkammer, eine zweite in der anderen Schwenkrichtung des Nockenringes vorgesehene Fluiddruckkammer, 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, und sind aktivierbar durch eine Druckdifferenz zwischen der Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite einer in einer Mitte der Förderpassage vorgesehenen Drosselblende . Das Steuerventil ist mit einem Schließabschnitt zum Schließen eines Anschlusses versehen, der mit der zweiten Fluiddruckkammer verbunden ist, wenn der Differenzdruck zwischen der Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite der Drosselblende gering ist.
Die variable Verdrängungspumpe hat den Vorteil, das Austreten von Drucköl über die zweite Fluiddruckkammer durch den Spalt innerhalb der Pumpe zu verhindern, weil bei geringer Drehgeschwindigkeit kein Drucköl in die zweite Fluiddruckkammer 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
Der Vorliegenden Erfindung liegt die Ausgabe zugrunde, auf möglichst einfache Weise eine variable Verdrängerpumpe zu schaffen, welche bei verbesserter Leckage auch für hohe Drücke geeignet ist und ein gutes Einstellverhalten hin zu einem höheren Fördervolumen hat.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer variablen Verdrängerpumpe mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Die erfindungsgemäße variable Verdrängerpumpe ist deutlich besser als die in der JP 2002-98060 A offenbarte variable Verdrängungspumpe. Bei der erfindungsgemäßen variablen Verdrängerpumpe ist ein innerhalb des Pumpenkörpers oder in dem Adapterring ausgebildetes Passageloch überflüssig, welches das Steuerventil und die zweite Fluiddruckkammer verbindet, wobei die Wiederherstellbarkeit zu der Seite für das Erhöhen des Volumens der Pumpenkammer nicht beeinträchtigt wird. Zudem ist die Anzahl der Arbeitsschritte verringert und es wird auch vorübergehend wird kein Hochdruck auf die zweite Fluiddruckkammer angewendet. 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 Nockenringes 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 Drosselblende, die auf dem halben Wege einer Förderpassage eines von der Pumpe geförderten Druckfluides angeordnet ist, und ein Steuerventil, das durch eine Druckdifferenz zwischen den Stromaufwärts- und Stromabwärtsseiten der Drosselblende 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 gemäß der Erfindung wird durch Nachliefern über die Ölpassage von dem Steuerventil zu der zweiten Fluiddruckkammer ein Druck auf der Pumpensaugseite in die zweite Fluiddruckkammer zu jeder Zeit eingeführt, wobei kein Hochdruck angewendet wird. Vibrationsgeräusche wegen interner Leckage oder Pulsieren werden so verbessert und es nicht notwendig, die Größe des Pumpenkörpers für eine größere Festigkeit zu erhöhen. Um den Nockenring in eine Richtung der Maximierung des Pumpenvolumens zurückbringen, ist zusätzlich zu der Federkraft eine interne Kraft des Nockenringes in der Umkehrrichtung vorgesehen, wodurch der Nockenring in stabilem und schnellem Arbeitsgang 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, an einer Seite der zweiten Fluiddruckkammer angeordnete Drängmittel zum Drängen des Nockenringes zu der ersten Fluiddruckkammer, einen Rotor, der exzentrisch innerhalb des Nockenringes angeordnet ist und eine Vielzahl von Flügeln an seinem äußeren Umfang hat, eine Drosselblende, die auf dem halben Wege einer Förderpassage eines von der Pumpe geförderten Druckfluides angeordnet ist, und ein durch eine Druckdifferenz zwischen den Stromaufwärts- und Stromabwärtsseiten der Drosselblende aktivierbares Steuerventil. 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, auf einer Seite der zweiten Fluiddruckkammer angeordnete Drängmittel zum Drängen des Nockenringes zu der ersten Fluiddruckkammer hin, einen Rotor, der exzentrisch innerhalb des Nockenringes angeordnet ist und eine Vielzahl von Flügeln an seinem äußeren Umfang aufweist, eine Drosselblende, die auf dem halben Wege einer Förderpassage eines von der Pumpe geförderten Druckfluides angeordnet ist, und ein Steuerventil, das durch einen Druckunterschied zwischen den Stromaufwärts- und Stromabwärtsseiten der Drosselblende 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 eine Antriebswelle zum Antreiben des Rotors umschließenden Dichtring, und ein zweiter an einem äußeren Umfang des ersten Dichtringes vorgesehener Dichtring, welcher einen weiteren Bereich als einen Bereich, in welchem die Förderöffnung angeordnet ist, umschließt, 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 Aspekte der Erfindung 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, wodurch verhindert wird 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 kommunizieren mit Dichtungsnuten, in welche die Dichtungsringe eingesetzt sind. Konkave Abschnitte, welche tiefer als die Dichtungsnuten sind, sind ausgebildet, um den Förderdruck dorthinein zuzuführen.
Bezüglich eines anderen Aspektes der Erfindung sind die Dichtungsringe aus Harz hergestellt und werden von der Rückseite durch ein Hochdrucköl unterstützt, welches in den konkaven Abschnitt eingeführt wird, wodurch das „Durchblas-Phänomen“ verhindert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht einer variablen Verdrängungspumpe bezüglich einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, senkrecht zu einer axialen Richtung der Antriebswelle gesehen.
2 ist eine Querschnittsansicht der variablen Verdrängungspumpe, entlang der axialen Richtung der Antriebswelle gesehen.
3 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen der Positionsbeziehung von Rotor und Nockenring bezüglich Förderöffnung und Saugöffnung für eine konventionelle, variable Verdrängungspumpe.
4 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen der Positionsbeziehung von Rotor und Nockenring bezüglich Förderöffnung und Saugöffnung für die variable Verdrängungspumpe bezüglich der Ausführungsform der Erfindung.
5 ist eine Vorderansicht, die den Aufbau eines Dichtungsabschnittes, der auf der Seitenfläche einer Druckplatte für die variablen Verdrängungspumpe vorgesehen ist, zeigt.
6 ist eine Vorderansicht der Druckplatte.
7 ist eine Längsschnittansicht der Druckplatte.
8 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen der Positionsbeziehung von Rotor und Nockenring bezüglich eines Rolldrehpunktes des Nockenringes für eine variable Verdrängungspumpe bezüglich einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
9 ist eine Querschnittsansicht der variablen Verdrängungspumpe, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, senkrecht zu der axialen Richtung der Antriebswelle gesehen.
10 ist eine Querschnittsansicht der variablen Verdrängungspumpe wie sie im Stand der Technik bekannt ist, entlang der axialen Richtung der Antriebswelle gesehen.
11 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Steuerventils und einer Förderpassage für die variable Verdrängungspumpe wie sie im Stand der Technik bekannt ist, zeigt.
12 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau des Steuerventils und die Förderpassage für die im Stand der Technik bekannte variable Verdrängungspumpe in einem aktiven Zustand, unterschiedlich zu dem von 11, zeigt.
13 ist ein Graph, 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.
1 ist eine Querschnittsansicht einer variablen Verdrängungspumpe bezüglich einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, senkrecht zu einer axialen Richtung einer Antriebswelle gesehen. 2 ist eine Querschnittsansicht der variablen Verdrängungspumpe, entlang der axialen Richtung der Antriebswelle gesehen. Die Selben oder ähnliche Teile sind mit den selben Bezugszeichen wie solche, wie sie vorhergehend für den Stand der Technik in 9 bis 12 beschrieben sind, bezeichnet und sind nicht weiter ausführlich beschrieben.
Diese variable Verdrängungspumpe (als Ganzes Bezugszeichen 101) wird als eine Hydraulikdruckversorgungsquelle einer Servolenkungsvorrichtung für ein Automobil eingesetzt, in welchem die Antriebskraft eines nicht gezeigten Motors auf eine Antriebswelle 25 übertragen wird, um einen Rotor 3 zu drehen. In dieser Ausführungsform werden die Antriebswelle 25 und der Rotor 3 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wie durch einen Pfeil R in 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 welcher Frontköpersein 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 aufweist, die durch das Drehzentrum Or des Rotors 3 verläuft. Der Nockenring 8 wird durch diese Unterstützungsplatte 162 unterstützt, um, wie in 1 gezeigt, nach links und rechts zwischen der Seitenplatte 7 und der Druckplatte 160 schwenkbar zu sein. Auch weil diese Unterstützungsplatte vorgesehen ist, ist der Nockenring 8, wie in 2 gezeigt, leicht aufwärts verschoben (zu einer Saugöffnung 32). In dieser Ausführungsform werden, wie später beschrieben, die Flügel sowie die Unterstützungsplatte 162 dazu genutzt den des Nockenringes 8 zu unterstützen, um geschwenkt zu werden, und dabei die Festigkeit der Unterstützungsplatte 162 des Nockenringes 8 zu sichern und eine Dichtung zwischen den Fluiddruckkammern 21 und 22 zu bildend.
Eine erste Fluiddruckkammer 21 (auf der linken Seite in 1) und eine zweite Fluiddruckkammer 22 (auf der rechten Seite in 1) sind in Schwenkrichtung auf den beiden Seiten dieses Nockenringes 8 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 mittels der Unterstützungsplatte 162 und das Dichtungselement 24 in dichtender Weise voneinander abgeteilt. Wenn der Nockenring 8 in 1 nach links geschwenkt ist, ist das Volumen der durch zwei angrenzende Flügel 27, 27 zwischen den Platten 7 und 160 gebildeten Pumpenkammer 11 maximal. Wenn er nach rechts geschwenkt ist, ist das Volumen der Pumpenkammer 11 reduziert. Eine Feder (Drängmittel) 17 ist auf der Seite der zweiten Fluiddruckkammer 22 plaziert, um den Nockenring 8 in eine Richtung zu drängen, in der das Volumen der Pumpenkammer 11 zu jeder Zeit maximiert ist. Ein Stift 164, der nahe der Unterstützungsplatte 162 vorgesehen ist, ist ein Haltestift zur Positionierung der Seitenplatte 7, des Adapterringes 9 und der Druckplatte 160.
In dem Bereich (Saugbereich aufwärts in 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 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 aus dieser Förderöffnung 33 von der Pumpenkammer 11 in eine an der Unterseite des Pumpenkörpers 2 ausgebildete Förderdruckkammer 34, zuzuführen. Diese Förderdruckkammer 34 ist über eine in dem Pumpenkörper 2 ausgebildete Förderpassage 135, 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 orthogonale Richtung weist. Dieses Steuerventil 123 hat einen Abstandsring 138, der innerhalb der in dem Pumpenkörper ausgebildeten Ventilbohrung 137 verschieblich angebracht ist. Dieser Abstandsring 138 ist gegen die Frontfläche des um diese Ventilbohrung 137 zu verschließen in einen Öffnungsabschnitt der Ventilbohrung 137 eingeschraubten Stopfens 168 gestoppt und wird, wenn nicht aktiviert, mittels einer innerhalb einer Kammer 144 (hiernach als Federkammer bezeichnet) an einem Ende dieser (der zweiten Fluiddruckkammer 22 rechts in 1) vorgesehen Druckschraubenfeder 145, immer nach auf die in 1 dargestellte linke Seite gedrängt (zu der ersten Fluiddruckkammer 21 hin).
Die Drosselblende 136 ist auf dem halben Wege der Förderpassage 135, von dem Pumpenkammer 11 zu der Servolenkungsvorrichtung PS führend, vorgesehen. Ein Fluiddruck stromaufwärts der Drosselblende 136 wird über eine nicht gezeigte Hauptdruckpassage in die in 1 dargestellte linke Kammer 141 (hiernach als Hochdruckkammer bezeichnet) zugeführt, während ein Fluiddruck stromabwärts der Drosselblende 136 über eine nicht gezeigte Hauptdruckpassage 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 auf die in 1 dargestellte rechte Seite gegen die Druckschraubenfeder 145 bewegt. In dieser Ausführungsform ist die Drosselblende 136 eine stationäre Blende, kann jedoch eine variable Blende sein, wie in JP 2002-98060 A oder JP 2002-168179 A offenbart.
Die erste Fluiddruckkammer 21, die links des Nockenringes 8 ausgebildet ist, ist über die in dem Pumpenkörper 2 und dem Adapterring 9 ausgebildeten Verbindungspassagen 2a und 9a, mit der Hochdruckkammer 141 der Ventilbohrung 137 verbunden. Andererseits hat die zweite Fluiddruckkammer 22, die rechts des Nockenringes 8 ausgebildet ist, keine Verbindungspassage, wie sie bei der variablen Verdrängungspumpe im Stand der Technik vorgesehen ist, und ist so nicht direkt mit dem Steuerventil 123 verbunden. Diese zweite Fluiddruckkammer 22 ist über eine in der Seitenplatte 7 ausgebildete Einlassbohrung 170 mit der Saugpassage 31 verbunden, um zu jeder Zeit einen Druck von der Saugseite zuzuführen.
An der äußeren Umfangsfläche des Abstandsringes 138 sind ein erster Stegabschnitt 138a zum Abteilen der Hochdruckkammer 141 und ein 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 2) mit dem Tank verbunden. Eine Pumpensaugkammer 142 wird aus einem Raum zwischen dem ringförmigen Nutabschnitt 138c und der inneren Umfangsfläche der Ventilbohrung 137 ausgebildet.
Die erste Fluiddruckkammer 21, die links des Nockenringes 8 vorgesehen ist, wenn sich der Abstandsring 138 in der in 1 gezeigten inaktiven Position befindet, über die Verbindungspassagen 2a, 9a mit der Pumpensaugkammer 142 verbunden. Wenn der Abstandsring 138 aufgrund eines Differenzdruckes hinter und vor der Drosselblende 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 stromaufwärts der innerhalb der Pumpenförderpassage 135 vorgesehenen Drosselblende 136 mit Druck versorgt.
Ein Entlastungsventil 152 ist innerhalb des Abstandsringes 138 vorgesehen und wird geöffnet, so dass der Fluiddruck zu der Seite des Tanks entweicht, wenn der Druck innerhalb der Federkammer 144 (Druck stromabwärts der Drosselblende 136 oder der Arbeitsdruck der Servolenkungsvorrichtung PS) sich so erhöht, dass er einen 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 angeordnet, im Gegensatz zu der Ausgestaltung im Stand der Technik.
Als grundlegende Ausgestaltung 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 angeordnet, und die Pumpenkammer 11 hat das maximale Volumen, wenn zwei der in dem Rotor 3 vorgesehenen Flügel 27, 27, symmetrisch vertikal bezüglich dieser horizontalen Linie N stehen, (vgl. 3). Die Pumpenkammer 11 wird in einem Zustand mit dem maximalen Volumen von der Saugöffnung 32 zu der Förderöffnung 33 umgeschaltet.
Mit der Ausgestaltung dieser Ausführungsform, wird, im Gegensatz dazu, die mit der Förderöffnung 33 und der Saugöffnung 32 versehene Seitenplatte 7, 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 (vgl. 4). Dementsprechend weist die durch die zwei angrenzenden Flügel 27, 27 gebildete Pumpenkammer 11, das maximale Volumen vor dem Eintritt in eine symmetrische Position bezüglich der horizontalen Linie N auf. Wenn das Volumen der Pumpenkammer 11 maximal ist, ist diese Pumpenkammer 11 mit einem Anschlussendabschnitt 32a der Saugöffnung 32 verbunden und reicht nicht bis zu einem Beginn des Endabschnitts 33a der Förderöffnung 33. Deshalb hat die Pumpenkammer 11 bereits begonnen, komprimiert zu werden, wenn ein vorhergehender Flügel 27 (angegeben durch das Bezugszeichen 27a in 4) von zwei Flügeln 27, die eine Pumpenkammer 11 bilden, den Beginn des Endabschnitts 33a der Förderöffnung 33 erreicht. 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, wenn die Pumpe in Betrieb ist auf der inneren Fläche des Nockenringes 8, ein Hochdruck über einen Bereich von D bis E in 4 ausgeübt. Dementsprechend ist der Nockenring 8 stets einem inneren Druck ausgesetzt, um zu einer Position zurückzukehren (auf der Seite der ersten Fluiddruckkammer 21), in der das Volumen der Pumpenkammer 11 maximal ist.
Darüber hinaus, wie 5 zeigt, 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. 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 in der Seitenplatte 7 ausgebildeten Förderöffnung 33 im Förderbereich (unterer Bereich in 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 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 160b 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 deren Rückseite her zu unterstützen, wodurch das Durchblasen oder wegen beeinträchtigter Dichtungsfunktion über die Dichtringe 172, 174 austretendes Dichtöl, verhindert wird.
Die Druckplatte 160 ist ausgebildet mit einer kreisförmigen Nut 160f und einer Durchgangsbohrung 160g an einer zu der Förderöffnung 33 korrespondierenden in der Seitenplatte 7 ausgebildeten Position, 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 ausgeübt auf einen Abschnitt mit der 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. Wenn die Pumpe entsprechend 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 Ausgestaltung wird nachfolgend beschrieben.
Wenn die Pumpe angehalten ist, ist das Steuerventil nicht dem Hydraulikdruck ausgesetzt, so dass der Abstandsring 138 des Steuerventils 123 infolge der elastischen Kraft der Druckschraubenfeder 145 gegen den Stopfen 168 als Stopper gestoppt ist. In diesem Zustand, wird, wenn die Maschine startet, 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 der in 2 gezeigten einer Position , durch die Druckschraubenfeder 145 gestoppt, weil eine kleine Druckdifferenz zwischen der Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite der Drosselblende 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 erste 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 2 gezeigt, und diese variable Verdrängungspumpe 101, die in Proportion mit der Drehgeschwindigkeit (siehe Bereich von A bis B in 13) erhöhte Ausströmfließgeschwindigkeit hat.
Wenn die Motordrehzahl höher wird, erhöht sich die Ausströmfließgeschwindigkeit aus der Pumpenkammer 11 graduell, die Druckdifferenz zwischen der Stromaufwärtsseite und der Stromabwärtsseite der Drosselblende 136 vergrößernd, und, wenn diese 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). Der Abstandsring 138 ist in einer vorbestimmten Position ausgeglichen und in diesem Zustand gehalten. Dann ist der Abstandsring 138 in einem Zustand, in dem die Pumpensaugseite mit der Fluiddruckkammer 21, die an einem Seitenabschnitt (links in 2) des Nockenringes 8 ausgebildet ist, verbunden ist oder verbunden werden kann, fast stabilisiert.
In einem Gleichgewichtszustand des Abstandsringes 138 für dieses Steuerventil 123, wird der Nockenring 8 nach rechts in 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 wenn die Dichtung 24 nicht mit hoher Präzision gearbeitet wird.
In dem Gleichgewichtszustand, wenn eine Lenkoperation ausgeführt wird, ist der Arbeitsdruck der Servolenkvorrichtung PS erhöht und wird 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 1 gestoßen wird, wird die erste Fluiddruckkammer 21, wegen des Arbeitsdruckes der Servolenkungsvorrichtung PS, links des Nockenringes 8 von der Hochdruckkammer 141 abgesperrt, in welche ein Stromaufwärtsdruck der Drosselblende 136 zugeführt wird und wird mit der Pumpensaugkammer 142 verbunden. 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, verglichen mit der konventionellen variablen Verdrängungspumpe 1, 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 2) verschoben, so dass ein Druck (Hochdruck im Bereich von D bis E in 4), der auf die innere Fläche des Nockenringes 8 wirkt, angewendet wird, um den Nockenring 8 zu der in 2 angegebenen Position zurückzuführen. Dementsprechend, wird der Nockenring 8, sogar wenn die zweite Fluiddruckkammer 22 immer mit dem Druck auf der Pumpensaugseite beaufschlagt ist, schnell in die Position des Vergrößerns des Volumens der Pumpenkammer 11 zurückgeführt, um die Ausströmfließgeschwindigkeit zu erhöhen.
In der Ausgestaltung der konventionellen variablen Verdrängungspumpe ( JP H06-200883 A ) wird ein Pumpenförderdruck (Stromaufdruck der Drosselblende 136) direkt auf die zweite Fluiddruckkammer 22 in einem Bereich von A bis B in 13 beaufschlagt, was ein Risiko einer interner Leckage mit sich bringt, wobei zum Verhindern interner Leckage eine hohe Arbeitspräzision des Dichtungsabschnittes erforderlich ist, einschließlich des inneren Durchmessers des Pumpenkörpers 2 oder des äußeren Durchmessers des Adapterringes 9, und die Pumpe schwierig für hohe Drücke zu verwenden ist. Jedoch ist es mit der Ausgestaltung der vorliegenden Ausführungsform eine hohe Arbeitspräzision für den Dichtabschnitt nicht notwendig, um die interne Leckage zu verbessern. Auch sind die durch pulsieren verursachten Vibrationsgeräusche verbessert. Darüber hinaus kann die Pumpe für hohe Drücke verwendet werden, ohne die Größe des Pumpenkörpers 2 zu vergrößern um die Festigkeit zu erhöhen.
Die in der JP 2002-98060 A offenbarte variable Verdrängungspumpe kann die oben genannten auftretenden Probleme bei den im Stand der Technik bekannten variablen Verdrängungspumpe lösen. Jedoch, besteht die Gefahr einer internen Leckage in dem Moment, weil beim Aktivieren des Abstandsringes des Steuerventils ein hoher Druck vorübergehend auf die zweite Fluiddruckkammer angewendet wird. Im Gegensatz dazu ist es bei der Ausführungsform dieser Erfindung einfacher für die Pumpe mit einem hohen Druck fertig zu werden, weil auf der Pumpensaugseite immer ein Druck in die zweite Fluiddruckkammer 22 zugeführt wird. Bei der Erfindung des obigen Patentes ist die Verbindungspassage zum Verbinden des Steuerventils und der zweiten Fluiddruckkammer vorgesehen, wobei in dieser Ausführungsform jedoch kein 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 besteht, wodurch die Anzahl der Arbeitsschritte zusammen mit den Kosten reduziert werden kann.
Bezüglich 8 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 in der Seitenplatte 7 ausgebildet Förderöffnung 33 und die Saugöffnung 32 in Drehrichtung verschoben, und der Nockenring wird in eine leicht exzentrische Lage zu der Seite der Saugöffnung 32 gebracht (aufwärts in 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 Ausgestaltung. In dieser Ausführungsform werden die nicht gezeigten Teile ebenfalls mit den selben Bezugszeichen wie in der Ausgestaltung der ersten Ausführungsform der Erfindung bezeichnet.
In dieser Ausführungsform ist die an der inneren Fläche des Adapterringes 9 angeordnete Unterstützungsplatte 162 zum Unterstützen des Nockenringes 8 bezüglich der vertikalen Linie M, die durch das Zentrum Or des Rotors 3 verläuft, zu der zweiten Fluiddruckkammer 22 hin verschoben (nach rechts in 8), und seine Rollunterstützungsfläche 162a ist zu der ersten Fluiddruckkammer 21 hin geneigt (nach links in 8) ausgebildet. Das Zentrum Oc des Nockenringes 8 (welches durch OcA angegeben ist, wenn das Pumpenfördervolumen maximal ist oder durch OcB, wenn es minimal ist) liegt leicht oberhalb der horizontalen Linie N, die durch das Zentrum Or des Rotors 3 verläuft.
Die Ausgestaltung 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 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 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 Pumpenausström-fließgeschwindigkeit zu erhöhen, der Nockenring schnell zurückgeführt werden kann.
Diese Erfindung ist nicht auf die in dieser Ausführungsform beschriebene Struktur beschränkt. 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 Drosselblende 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

Eine variable Verdrängungspumpe (101), aufweisend: einen Rotor (3), der Flügel (27) aufweist und in einem Pumpenkörper (2) rotiert, einen Nockenring (8), der gehalten ist, um eine Pumpenkammer (11) zwischen dem Nockenring (8) und einem äußeren, peripheren Abschnitt des Rotors (3) auszubilden, und bewegbar in dem Pumpenkörper (2) angeordnet ist, Platten (7, 160), die in axialer Richtung an beiden Seiten des Nockenringes (8) angeordnet sind, Drängmittel (17) zum Drängen des Nockenringes (8) in eine Richtung, in welcher die Pumpenkammer (11) ein maximales Volumen hat, eine Drosselblende (136), die auf halbem Wege einer Förderpassage (135) eines von der variablen Verdrängungspumpe (101) geförderten Druckfluids angeordnet ist, eine erste Fluiddruckkammer (21), welche den Nockenring (8) bewegt und zwischen einem äußeren, peripheren Abschnitt des Nockenringes (8) und dem Pumpenkörper (2) ausgebildet ist, eine zweite Fluiddruckkammer (22), welche den Nockenring (8) bewegt und zwischen dem äußeren peripheren Abschnitt des Nockenringes (8) und dem Pumpenkörper (2) ausgebildet ist, wobei die erste Fluiddruckkammer (21) und die zweite Fluiddruckkammer (22) durch Dichtmittel (24, 162) partitioniert sind, und ein Steuerventil (123) das durch einen Stromaufdruck und einen Stromabdruck der Drosselblende (136) aktiviert wird, um einen Druck eines zu der ersten Fluiddruckkammer (21) zugeführten Fluids zu steuern, wobei die zweite Fluiddruckkammer (22) von dem Steuerventil (123) abgesperrt ist und mit einer Pumpensaugseite zu jeder Zeit verbunden ist.
Variable Verdrängungspumpe (101) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Rollunterstützungsfläche (162a) zum Unterstützen des Nockenringes (8), um den Nockenring (8) in die Lage zu versetzen zu rollen, wobei die Rollunterstützungsfläche (162a) an der Seite der zweiten Fluiddruckkammer (22) außerhalb eines Wellenmittelpunktes (Or) des Rotors (3) angeordnet ist und zu der ersten Fluiddruckkammer (21) hin geneigt ist.
Die variable Verdrängungspumpe (101) nach Anspruch 1, wobei eine Förderöffnung zum Fördern eines Druckfluides von der Pumpenkammer (11) an einer der Platten (7, 160) 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 umschließend als einen Bereich, 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.
Die variable Verdrängungspumpe (101) nach Anspruch 3, 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.