DE112007003655B4

DE112007003655B4 - Flügelpumpe mit variabler Kapazität

Info

Publication number: DE112007003655B4
Application number: DE112007003655.9T
Authority: DE
Inventors: Hideo Konishi; Fusao Semba; Shigeaki Yamamuro
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2016-08-11
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: DE112007003655T5; US20100303660A1; US8579598B2; WO2009037763A1

Abstract

Flügelpumpe mit variabler Kapazität, die umfasst: einen Pumpenkörper (10), eine Antriebswelle (2), die drehbar durch den Pumpenkörper (10) gehalten wird, einen Rotor (3), der in dem Pumpenkörper (10) vorgesehen ist und drehend durch die Antriebswelle (2) angetrieben wird, eine Vielzahl von Flügeln (32), die radial ausfahrbar in entsprechenden Schlitzen (31) installiert sind, die in einer Umfangsrichtung in dem Rotor (3) angeordnet sind, einen Nockenring (4), der auf einer Haltefläche (N) in dem Pumpenkörper (10) vorgesehen ist und an einer Innenumfangsseite (41) des Nockenrings (4) zusammen mit dem Rotor (3) und den Flügeln (32) eine Vielzahl von Pumpenkammern (B) bildet, wobei eine Exzentrizität des Nockenrings (4) bezüglich des Rotors (3) durch ein Schwenken des Nockenrings (4) auf der Haltefläche (N) verändert wird, ein erstes und ein zweites Glied (6, 12), die auf beiden Seiten in einer Axialrichtung des Nockenrings (4) vorgesehen sind, eine Einlassöffnung (62, 121), die an dem ersten und/oder dem zweiten Glied (6, 12) vorgesehen ist und sich zu einem Ansaugabschnitt der Pumpenkammer (B) öffnet, in dem das Volumen der Pumpenkammer (B) größer wird, eine Auslassöffnung (63, 122), die an dem ersten und/oder dem zweiten Glied (6, 12) vorgesehen ist und sich zu einem Ausgabeabschnitt der Pumpenkammer (B) öffnet, in dem das Volumen der Pumpenkammer (B) kleiner wird, und ein Dichtungsglied (40, 50), das an einer Außenumfangsseite des Nockenrings (4) vorgesehen ist und eine erste Hydraulikdruckkammer (A1) auf der Seite, auf der die Pumpausgabemenge größer wird, und eine zweite Hydraulikdruckkammer (A2) auf der Seite, auf der die Pumpausgabemenge kleiner wird, in einem Raum außerhalb des ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe mit variabler Kapazität und insbesondere eine Flügelpumpe mit variabler Kapazität für eine Servolenkung.
Stand der Technik
Die in dem Patentdokument 1 beschriebene herkömmliche Flügelpumpe mit variabler Kapazität steuert eine Pumpausgabemenge, indem sie einen Nockenring schwenkt.
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung mit der Kokai-Veröffentlichungsnummer 11-93856
Weiterer Stand der Technik ist aus der DE 102 40 409 A1 bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Weil die Pumpe der oben genannten Technik aus dem Stand der Technik im Gegensatz zu einer Pumpe mit einer fixierten Kapazität eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist, befindet sich der Druck in einem unausgeglichenen Zustand, in dem der Druck auf der Seite der Auslassöffnung größer ist. Dieser Druck auf der Seite der Auslassöffnung wirkt auf einen Rotor und auf eine Antriebswelle und biegt und verschiebt die Antriebswelle zu der Seite der Einlassöffnung, sodass die Antriebswelle versetzt wird. Diese Verschiebung veranlasst eine Abweichung der relativen Position zwischen der Antriebswelle und dem Nockenring. Deshalb tritt eine Verzögerung der Kompressionsstartzeit auf, wodurch sich das Problem ergibt, dass die Pumpeneffizienz vermindert ist und eine Schwingung verursacht wird.
Die vorliegende Erfindung nimmt auf dieses Problem Bezug, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Flügelpumpe mit variabler Kapazität anzugeben, die eine Verminderung der Pumpeneffizienz und eine Schwingung reduzieren kann.
Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, umfasst in der vorliegenden Erfindung eine Flügelpumpe mit variabler Kapazität: einen Pumpenkörper; eine Antriebswelle, die drehbar durch den Pumpenkörper gehalten wird; einen Rotor, der in dem Pumpenkörper vorgesehen ist und drehend durch die Antriebswelle angetrieben wird; eine Vielzahl von Flügeln, die radial ausfahrbar in entsprechenden Schlitzen installiert sind, die in einer Umfangsrichtung in dem Rotor angeordnet sind; einen Nockenring, der schwenkbar auf einer Haltefläche in dem Pumpenkörper vorgesehen ist und an einer Innenumfangsseite zusammen mit dem Rotor und den Flügeln eine Vielzahl von Pumpenkammern bildet; ein erstes und ein zweites Glied, die auf beiden Seiten in einer Axialrichtung des Nockenrings vorgesehen sind; eine Einlassöffnung, die an dem ersten und/oder dem zweiten Glied vorgesehen ist und sich zu einem Abschnitt der Pumpenkammer öffnet, in dem das Volumen der Pumpenkammer größer wird; eine Auslassöffnung, die an dem ersten und/oder dem zweiten Glied vorgesehen ist und sich zu einem Abschnitt der Pumpenkammer öffnet, in dem das Volumen der Pumpenkammer kleiner wird; und ein Dichtungsglied, das an einer Außenumfangsseite des Nockenrings vorgesehen ist und eine erste Hydraulikdruckkammer auf der Seite, auf der die Pumpausgabemenge größer wird, und eine zweite Hydraulikdruckkammer auf der Seite, auf der die Pumpausgabemenge kleiner wird, in einem Raum außerhalb des Außenumfangs des Nockenrings bildet; wobei die Mitte des Nockenrings von der Mitte der Antriebswelle zu der Seite der Einlassöffnung hin versetzt ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht in einer Axialrichtung einer Flügelpumpe gemäß einer Ausführungsform 1.
2 ist eine Schnittansicht in einer Radialrichtung der Flügelpumpe gemäß der Ausführungsform 1 (die Exzentrizität eines Nockenrings ist hier maximal).
3 ist eine Schnittansicht in einer Radialrichtung der Flügelpumpe gemäß der Ausführungsform 1 (die Exzentrizität des Nockenrings ist hier minimal).
4 ist eine Schnittansicht eines Teils der Flügelpumpe in einem nicht-Ladungszustand (in einem nicht-Pumpzustand).
5 ist ein schematisches Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Öffnungsbezugslinie M1-M2 und einer O_C-O_R-Linie aus dem Stand der Technik zeigt.
6 ist ein schematisches Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Öffnungsbezugslinie M1-M2 und einer O_C-O_R-Linie der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Schnittansicht des Teils der Flügelpumpe gemäß einer Ausführungsform 1-1.
8 ist eine Schnittansicht des Teils der Flügelpumpe gemäß einer Ausführungsform 2.
9 ist ein schematisches Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Öffnungsbezugslinie M1-M2 und einer O_C-O_R-Linie der Ausführungsform 2 zeigt.
10 ist ein schematisches Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Öffnungsbezugslinie M1-M2 und einer O_C-O_R-Linie vor der Anwendung der Ausführungsform 2 auf den Stand der Technik zeigt.
Ausführliche Beschreibung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Flügelpumpe mit variabler Kapazität vorgesehen werden, die eine Verminderung Pumpeneffizienz und eine Schwingung reduziert, die durch die Versatzverschiebung der Antriebswelle verursacht werden.
Im Folgenden wird die Flügelpumpe mit variabler Kapazität der vorliegenden Erfindung anhand von verschiedenen Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Ausführungsform 1
[Aufbau der Flügelpumpe]
Im Folgenden wird eine Ausführungsform 1 mit Bezug auf 1 bis 7 erläutert. 1 ist eine Schnittansicht in einer Axialrichtung einer Flügelpumpe 1. 2 und 3 sind Schnittansichten in einer Radialrichtung der Flügelpumpe 1. 2 zeigt einen Fall, in dem ein Nockenring 4 an einem Ende in der negativen Richtung einer y-Achse positioniert ist (hier ist die Exzentrizitätsgröße des Nockenrings 4 maximal). 3 zeigt einen Fall, in dem ein Nockenring 4 an einem Ende in der positiven Richtung der y-Achse positioniert ist (hier ist die Exzentrizitätsgröße des Nockenrings 4 minimal).
In den Zeichnungen ist die Axialrichtung einer Antriebswelle 2 als eine x-Achse definiert und ist die Richtung, in der die Antriebswelle 2 in das erste und das zweite Gehäuse 11, 12 eingesteckt wird, eine positive Richtung der x-Achse. Weiterhin ist die Axialrichtung einer Feder 201, die ein Schwenken des Nockenrings 4 beschränkt, als eine y-Achse definiert (siehe 2) und ist die Richtung, in der die Feder 201 den Nockenring 4 drückt, als die negative Richtung der y-Achse definiert. Die Achse, die orthogonal zu der x-Achse und der y-Achse ist, ist die z-Achse. Und die Richtung, in der ein Einlassloch „EIN” angeordnet ist, ist die positive Richtung der z-Achse.
Die Flügelpumpe 1 weist die Antriebswelle 2, einen Rotor 3, den Nockenring 4, einen Adapterring 5 und einen Pumpenkörper 10 auf. Die Antriebswelle 2 ist über eine Riemenscheibe mit einem Motor verbunden und dreht sich zusammen mit dem Rotor 3.
Eine Vielzahl von Schlitzen 31 ist radial an dem Rotor 3 ausgebildet und um einen Umfang des Rotors 3 herum angeordnet. Jeder Schlitz 31 ist eine Rille, die in einer Axialrichtung ausgebildet ist. Und in jedem Schlitz 31 ist ein Flügel 32 vorgesehen. Der Flügel 32 ist derart in den Schlitz 31 eingesteckt, dass sich der Flügel 32 in der Radialrichtung bewegen oder erstrecken kann. Auf einem radial inneren Seitenendteil jedes Schlitzes 31 ist eine Rückdruckkammer 33 mit einem darin vorgesehenen Druckfluid ausgebildet, um den Flügel 32 durch das Druckfluid in der Radialrichtung nach außen zu drücken.
Der Pumpenkörper 10 wird durch ein erstes Gehäuse 11 und ein zweites Gehäuse 12 (ein zweites Glied) gebildet. Das erste Gehäuse 11 ist napfförmig mit einem Boden ausgebildet und öffnet sich in der positiven Richtung der x-Achse. An einem Bodenteil 111 des ersten Gehäuses 11 ist eine scheibenförmige Seitenplatte 6 (ein erstes Glied) installiert. Der Adapterring 5, der Nockenring 4 und der Rotor 3 sind in einem Pumpenelement-Aufnahmeteil 112, der ein Innenumfangsteil des ersten Gehäuses 11 ist, auf der Seite in der positiven Richtung der x-Achse der Seitenplatte 6 aufgenommen.
Das zweite Gehäuse 12 ist in einem für Flüssigkeiten dichten Kontakt mit dem Adapterring 5, dem Nockenring 4 und dem Rotor 3 von der Seite in der positiven Richtung der x-Achse. Der Adapterring 5, der Nockenring 4 und der Rotor 3 sind zwischen der Seitenplatte 6 und dem zweiten Gehäuse 12 eingeschlossen und werden durch diese Seitenplatte 6 und das zweite Gehäuse 12 gehalten.
Auf der Seitenfläche 61 in der positiven Richtung der x-Achse der Seitenplatte 6 und auf der Seitenfläche 120 in der negativen Richtung der x-Achse des zweiten Gehäuses 12 sind jeweils Einlassöffnungen 62, 121 und Auslassöffnungen 63, 122 vorgesehen. Diese Einlass- und Auslassöffnungen sind mit dem Einlassloch „EIN” und einem Auslassloch „AUS” verbunden, um ein Arbeitsfluid für eine Pumpenkammer „B” zwischen dem Rotor 3 und dem Nockenring 4 zu- und abzuführen.
Der Adapterring 5 ist ein im wesentlichen ovales Ringlied, dessen y-Achse länger als und dessen z-Achse kürzer ist. Der Adapterring 5 ist in dem ersten Gehäuse 11 installiert, und der Nockenring 4 ist in dem Adapterring 5 installiert. Damit sich der Adapterring 5 nicht während des Pumpenantriebs in dem ersten Gehäuse 11 dreht, wird die Drehung des Adapterrings 5 in Bezug auf das erste Gehäuse 11 durch einen Stift 40 beschränkt.
Der Nockenring 4 ist ein ringförmiges Glied, das im wesentlichen die Form eines perfekten Kreises aufweist und dessen Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser eines Innenumfang der kleineren Achse des Adapterrings 5 ist. Weil also der Nockenring 4 in dem ovalen Adapterring 5 installiert ist, ist eine hydraulische Druckkammer „A” zwischen dem Innenumfang des Adapterrings 5 und einem Außenumfang des Nockenrings 4 in einem Raum außerhalb des Außenumfangs des Nockenrings 4 definiert. Der Nockenring 4 kann also innerhalb des Adapterrings 4 in der y-Achsenrichtung schwenken oder kippen.
Ein Dichtungsglied 50 (ein erstes Dichtungsglied) ist an einem oberen Endteil in der positiven Richtung der z-Achse an einer Innenumfangsfläche 53 des Adapterrings 5 vorgesehen. Weiterhin ist an einem unteren Endteil in der negativen Richtung der z-Achse an der Innenumfangsfläche 53 eine Haltefläche „N” ausgebildet. Der Adapterring 5 hält den Nockenring 4 und stoppt eine Bewegung in der negativen Richtung der z-Achse des Nockenrings 4 durch die Haltefläche „N”.
Auf der Haltefläche „N” ist der Stift 40 (ein zweites Dichtungslied) vorgesehen. Die oben genannte Hydraulikdruckkammer „A” zwischen dem Nockenring 4 und dem Adapterring 5 wird durch diesen Stift 40 und das Dichtungsglied 50 jeweils auf der Seite der negativen Richtung und auf der Seite der positiven Richtung der y-Achse in zwei Hydraulikdruckkammern unterteilt, sodass eine erste Hydraulikdruckkammer A1 und eine zweite Hydraulikdruckkammer A2 definiert werden.
Weil der Nockenring 4 schwenkt oder kippt, während sich die Haltefläche „N” dreht, werden die Kapazitäten oder Volumina der ersten und der zweiten Hydraulikdruckkammer A1, A2 variiert. Die Haltefläche „N” auf der Seite der negativen Richtung der z-Achse ist parallel zu der ξ-Achse ausgebildet, die durch eine Drehung der y-Achse gegen den Uhrzeigersinn mit dem Ausgangspunkt als Zentrum definiert wird. Die Haltefläche „N” neigt sich also in der positiven Richtung der z-Achse, wenn sich die Haltefläche „N” in der positiven Richtung der y-Achse erstreckt. Und außerdem gestattet diese sich neigende Haltefläche „N”, dass der Nockenring 4 einfach in der negativen Richtung der y-Achse schwenken oder kippen kann.
Weil ein Einlassdruck in die zweite Hydraulikdruckkammer A2 geführt wird, kann durch den Innendruck der zweiten Hydraulikdruckkammer A2 keine ausreichende Haltekraft des Nockenrings 4 erhalten werden. Der Nockenring 4 neigt also dazu, zu der Seite der zweiten Hydraulikdruckkammer A2 zu kippen (zu der Seite in der positiven Richtung der y-Achse). Indem jedoch eine Halteposition auf der Haltefläche „N” in einem Zustand mit einer großen Drehung und einem niedrigen Druck höher eingestellt wird als in einem Zustand mit einer geringen Drehung und einem hohen Druck (die Halteposition in dem Zustand mit einer großen Drehung und einem niedrigen Druck auf der Seite der Einlassöffnung 62, 121 vorgesehen wird), wird ein Kippen des Nockenrings 4 verhindert.
Der Außendurchmesser des Rotors 3 ist kleiner als derjenige eines Nockenring-Innenumfangs 41, und der Rotor 3 ist in dem Nockenring 4 installiert. Der Rotor 3 ist derart vorgesehen, dass der Außenumfang des Rotors 3 den Nockenring-Innenumfang 41 auch dann nicht berührt, wenn der Nockenring 4 schwenkt und sich die relative Position zwischen dem Rotor 3 und dem Nockenring 4 ändert.
Wenn der Nockenring 4 schwenkt und an dem Ende in der negativen Richtung der y-Achse in dem Adapterring 5 positioniert ist, wird die Distanz „L” zwischen der Nockenring-Innenfläche 41 und der Außenfläche des Rotors 3 maximal. Wenn dagegen der Nockenring 4 an dem Ende in der positiven Richtung der y-Achse in dem Adapterring 5 positioniert ist, wird die Distanz „L” minimal.
Die Länge in der Radialrichtung des Flügels 32 ist länger als die maximale Distanz „L” gesetzt. Deshalb berührt der Flügel 32 immer den Nockenring-Innenumfang 41, während er in dem Schlitz 31 eingesteckt ist, unabhängig von der relativen Position zwischen dem Rotor 3 und dem Nockenring 4. Bei dieser Einstellung empfängt der Flügel 32 immer einen Rückdruck aus der Rückruckkammer 33 und berührt der Flügel 32 den Nockenring-Innenumfang 41 in einem für Flüssigkeiten dichten Zustand.
Dementsprechend werden immer für Flüssigkeiten dichte Räume zwischen dem Nockenring 4 und dem Rotor 3 durch die Vielzahl von benachbarten Flügeln 32 definiert und wird die Pumpenkammer „B” gebildet. Wenn die Mitte des Nockenrings 4 durch das Schwenken des Nockenrings 4 von der Mitte des Rotors 3 verschoben wird (d. h. der Rotor 3 und der Nockenring 4 unter exzentrisch positioniert sind), variiert das Volumen jeder Pumpenkammer „B” bei einer Drehung des Rotors 3.
Die Einlassöffnungen 61, 121 und die Auslassöffnungen 63, 122 sind jeweils in der Seitenplatte 6 und dem zweiten Gehäuse 12 vorgesehen und entlang des Außenumfangs des Rotors 3 ausgebildet, wobei das Zuführen und Abführen des Arbeitsfluids durch eine Volumenänderung jeder Pumpenkammer „B” bewerkstelligt wird.
An einem Endteil in der positiven Richtung der y-Achse des Adapterrings 5 ist ein sich in der radialen Richtung erstreckendes Durchgangsloch 51 ausgebildet. Weiterhin ist ein Verschlussglied-Einsteckloch 114 an einem Endteil in der positiven Richtung der y-Achse des ersten Gehäuses 11 ausgebildet. Ein napfförmiges Verschlussglied 70 mit einem Boden ist in das Verschlussglied-Einsteckloch 114 eingesteckt, wobei das Innere der Pumpe gegenüber dem Äußeren des ersten und des zweiten Gehäuses 11, 12 isoliert ist und der für Flüssigkeiten dichte Zustand des Pumpeninneren aufrechterhalten wird.
Die oben genannte Feder 201 ist in das Verschlussglied 70 eingesteckt und an einem Innenumfang des Verschlussglieds 70 befestigt, sodass die Feder 201 in der y-Achsenrichtung erweitert und kontrahiert werden kann. Insbesondere ist die Feder 201 in das sich in der Radialrichtung erstreckende Durchgangsloch 51 des Adapterrings 5 eingesteckt und berührt oder kontrahiert den Nockenring 4, um den Nockenring 4 in der negativen Richtung der y-Achsenrichtung zu drücken.
Die Feder 201 ist eine Feder, die den Nockenring 4 in der negativen Richtung der y-Achse drückt, in der die Schwenkgröße des Nockenrings maximal wird. Weiterhin stabilisiert die Feder 201 die Ausgabemenge (die Schwenkposition des Nockenrings 4) während eines Pumpstarts, während dem der Druck nicht stabil ist.
In der Ausführungsform wirkt eine Öffnung des sich in der Radialrichtung 51 erstreckenden Durchgangslochs 51 des Adapterrings 5 als Stopper, der das Schwenken in der positiven Richtung der y-Achse des Nockenrings 4 begrenzt. Das Verschlussglied 70 selbst könnte jedoch auch in das sich in der Radialrichtung erstreckende Durchgangsloch 51 eingesteckt werden und von dem Innenumfang des Adapterrings 5 vorstehen, um als Stopper zu dienen, der ein Schwenken des Nockenrings 4 in der positiven Richtung der y-Achse beschränkt.
[Zufuhr des unter Druck stehenden Fluids zu der ersten und der zweiten Hydraulikdruckkammer]
Ein Durchgangsloch 52 ist an einem oberen Teil in der positiven Richtung der z-Achse des Adapterrings 5 auf einer Seite des Dichtungsglieds 50 in der negativen Richtung der y-Achse vorgesehen. Dieses Durchgangsloch 52 ist über eine Ölleitung 113 in dem ersten Gehäuse 11 mit einem Steuerventil 7 verbunden. Außerdem ist das Durchgangsloch 52 mit der ersten Hydraulikdruckkammer A1 auf der Seite der negativen Richtung der y-Achse und weiterhin mit der ersten Hydraulikdruckkammer A1 und dem Steuerventil 7 verbunden. Die Ölleitung 113 öffnet sich zu einem Ventilinstallationsloch 115, in dem das Steuerventil 7 installiert ist, wobei mit der Pumpaktion ein Steuerdruck „Pv” in die erste Hydraulikdruckkammer A1 eingeführt wird.
Das Durchgangsloch 52 an dem Adapterring 5 ist an einem mittleren Teil der Breite des Adapterrings in der Achsenrichtung vorgesehen, sodass eine Außenumfangsrichtung des Adapterrings 5 als eine Dichtungsfläche wirkt und eine Leckage reduziert werden kann.
Das Steuerventil 7 ist über die Ölleitungen 21 und 22 mit den Auslassöffnungen 63, 122 verbunden. Eine Mündung 8 ist an der Ölleitung 22 vorgesehen, und ein Auslassdruck „Pout” als vorgeordneter Druck der Mündung 8 und ein nachgeordneter Druck „Pfb” der Mündung 8 werden in das Steuerventil 7 eingeführt. Dann wird das Steuerventil 7 durch eine Druckdifferenz zwischen „Pout” und „Pfb” einerseits und einer Ventilfeder 7a andererseits betrieben, und es wird der Steuerdruck „Pv” erzeugt.
Weil also der Steuerdruck „Pv” in die erste Hydraulikdruckkammer A1 eingeführt wird und dieser Steuerdruck „Pv” auf der Basis eines Einlassdrucks „Pin” und des Auslassdrucks „Pout” erzeugt wird, gilt die folgende Beziehung zwischen dem Steuerdruck „Pv” und dem Einlassdruck „Pin”: Steuerdruck „Pv” ≥ Einlassdruck „Pin”.
Weiterhin wird der Einlassdruck „Pin” über einen Verbindungspfad 64 in die zweite Hydraulikdruckkammer A2 eingeführt. Dieser Verbindungspfad 64 ist ein Ölpfad, der mit dem Einlassloch „EIN” und mit der Seitenfläche 120 in der negativen Richtung der x-Achse und weiterhin mit dem Einlassloch „EIN” und der zweiten Hydraulikdruckkammer A2 verbunden ist. Der Verbindungspfad 64 öffnet sich immer zu der zweiten Hydraulikdruckkammer A2 unabhängig von der Schwenkposition des Nockenrings 4.
Deshalb wird die zweite Hydraulikdruckkammer A2 stets mit dem Einlassdruck „Pin” versorgt. Dadurch wird in der Flügelpumpe 1 der vorliegenden Erfindung nur ein Fluiddruck P1 der ersten Hydraulikdruckkammer A1 gesteuert. Dagegen wird ein Fluiddruck P2 der zweiten Hydraulikdruckkammer A2 nicht gesteuert, wobei der Fluiddruck P2 stets gleich dem Einlassdruck „Pin” (P2 = Einlassdruck „Pin”) ist. Dadurch wird die Leckage des Drucks von der Seite der zweiten Hydraulikdruckkammer A2 zu der Seite der Einlassöffnung 62, 121 reduziert und eine Verminderung der Pumpeneffizienz unterdrückt.
[Schwenken des Nockenrings]
Wenn eine Vorspannkraft in der positiven Richtung der y-Achse, die der Nockenring 4 von dem Druck P1 der ersten Hydraulikdruckkammer A1 empfängt, größer als eine Vorspannkraft in der negativen Richtung der y-Achse wird, die der Nockenring 4 von dem Druck P2 der zweiten Hydraulikdruckkammer A2 und der Feder 201 empfängt, schwenkt der Nockenring 4 in der positiven Richtung der y-Achse um den als Drehpunkt dienenden Stift 40. Das Volumen einer Pumpenkammer By+ auf der Seite der positiven Richtung der y-Achse wird durch das Schwenken des Nockenrings 4 erhöht, während das Volumen einer Pumpenkammer By– auf der Seite der negativen Richtung der y-Achse vermindert wird.
Wenn das Volumen der Pumpenkammer By– auf der Seite der negativen Richtung der y-Achse vermindert wird, werden die Ölmenge, die während einer Zeiteinheit von den Einlassöffnungen 62, 121 zu den Auslassöffnungen 63, 122 geführt wird, und der Auslassdruck reduziert. Durch diese Reduktion wird auch der Druck P1 der ersten Hydraulikdruckkammer A1, in die der Auslassdruck eingeführt wird, reduziert. Wenn dann die Gesamtvorspannkraft in der negativen Richtung der y-Asche größer wird, schwenkt der Nockenring 4 in der negativen Richtung der y-Achse.
Wenn die Vorspannkraft in der positiven Richtung der y-Achse und die Vorspannkraft in der negativen Richtung der y-Achse im wesentlichen gleich werden, heben die beiden Kräfte in der y-Achsenrichtung, die auf den Nockenring 4 wirken, einander auf, sodass der Nockenring 4 ruht. Wenn der Auslassdruck erhöht wird, schwenkt der Nockenring 4 in der positiven Richtung der y-Achse und wird die Mittenposition der Achse des Nockenrings 4 identisch mit derjenigen des Rotors 3. Dann werden die Volumen der beiden Pumpenkammern By+, By– auf der Seite der positiven Richtung und auf der Seite der negativen Richtung der y-Achse gleich, sodass die folgende Druckbeziehung gilt: Einlassdruck = Auslassdruck = 0.
Dadurch wird der Druck P1 der ersten Hydraulikdruckkammer A1 auch gleich 0 und wird der Nockenring 4 in der negativen Richtung der y-Achse durch die Vorspannkraft F der Feder 201 gedrückt. Dadurch wird der Auslassdruck „Pout” zurückgesetzt und wird die Exzentrizitätsgröße des Nockenrings 4 eingestellt, sodass die Druckdifferenz zwischen der vorgeordneten Seite und der nachgeordneten Seite der Auslassmündung konstant ist.
[Abweichung der Positionen zwischen der Antriebswellenmitte und der Nockenringmitte]
4 ist eine Schnittansicht eines Teils der Flügelpumpe 1 in einem nicht-Ladungszustand (in einem nicht-Pumpantriebszustand). Die Mitte der Antriebswelle 2 und des Rotors 3 ist als O_R definiert, und die Mitte des Nockenrings 4 ist als O_C definiert.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Nockenringmitte O_C in dem nicht-Ladungszustand derart gesetzt, dass die Nockenringmitte O_C auf der Seite der Einlassöffnung 62, 121 (auf der Seite der positiven Richtung der z-Achse) im Vergleich zu der Mitte O_R der Antriebswelle 2 positioniert ist. Der Rotor 3 wird durch den Auslassdruck von der Seite der negativen Richtung der z-Achse gedrückt und die Antriebswelle 2 wird durch diese Vorspannkraft in der positiven Richtung der z-Achse gebogen und verschoben.
Weil also die Mitte O_R der Antriebswelle 2 in der positiven Richtung der z-Achse verschoben wird, wird die Mitte O_C des Nockenrings 4 zuvor zu der Seite der positiven Richtung der z-Achse im Vergleich zu der Antriebswellenmitte O_R versetzt. Insbesondere indem die Haltefläche „N” geneigt wird, wird die Position in der z-Achsenrichtung des Nockenrings 4 hoch gesetzt. Auch wenn bei dieser Einstellung die Antriebswelle 2 durch den Auslassdruck des Pumpenantriebs gebogen und verschoben wird, kann eine stabile Ausgabemenge sichergestellt werden (entsprechende Details werden weiter unten erläutert).
Der Nockenring-Innenumfang 41 und der Außenumfang des Rotors 3 sind im wesentlichen kreisförmig. Wenn also die Nockenringmitte O_C und die Antriebswellenmitte O_R identisch sind, ist die Distanz „L” zwischen dem Nockenring-Innenumfang 41 und dem Außenumfang des Rotors 3 entlang des gesamten Umfangs im wesentlichen gleich.
Wenn die Mitte O_C des Nockenrings 4 von der Mitte O_R des Rotors 3 und der Antriebswelle 2 verschoben wird, ist die Distanz „L” zwischen dem Nockenring-Inneumfang 41 und dem Außenumfang des Rotors 3 nicht überall gleich, sodass die Distanz „L” einen maximalen Wert und einen minimalen Wert auf einer geraden O_C-O_R-Linie annimmt.
Der Flügel 32 wird in der Radialrichtung durch den Druck aus der Rückdruckkammer 33 nach außen gedrückt, sodass wenn die Distanz „L” variiert, auch die Vorsprungsgröße des Flügels 32 variiert. Deshalb variiert auch das Volumen der Pumpenkammer „B”, das durch den Außenumfang des Rotors 3 und den Nockenring-Innenumfang 41 und den Flügel 32 definiert wird, in Abhängigkeit von der Distanz „L”.
An der Position des Nockenrings 4, an welcher die Distanz „L” zwischen dem Nockenring-Innenumfang 41 und dem Außenumfang des Rotors 3 groß ist, ist auch das Volumen der Pumpenkammer „B” groß. An der Position des Nockenrings 4, an welcher die Distanz „L” klein ist, ist das Volumen der Pumpenkammer „B” klein. Folglich wechselt an einem Punkt, bevor und nachdem die Distanz „L” aufgrund der Drehung des Rotors 3 den maximalen Wert Lmax auf der geraden O_C-O_R-Linie annimmt (auf der Seite der negativen Richtung der y-Achse auf der geraden O_C-O_R-Linie), das Volumen der Pumpenkammer von einer Zunahme zu einer Verminderung. Andererseits wechselt an einem Punkt, bevor und nachdem die Distanz „L” den minimalen Wert Lmin auf der geraden O_C-O_R-Linie annimmt (auf der Seite der positiven Richtung der y-Achse auf der geraden O_C-O_R-Linie) das Volumen der Pumpenkammer „B” von einer Verminderung zu einer Zunahme.
Weil sich der Rotor 3 gegen den Uhrzeigersinn dreht, wenn einer der elf Flügel 32 die gerade O_C-O_R-Linie auf der Seite der negativen Richtung der y-Achse kreuzt, nimmt das Volumen einer Pumpenkammer Ba auf der Seite der positiven Richtung der z-Achse von der geraden O_C-O_R-Linie zu. Wenn jedoch der Flügel 32 exakt auf der geraden O_C-O_R-Linie positioniert ist, wird die Volumenänderung gleich null. Und wenn der Flügel 32 nach dem Kreuzen der geraden O_C-O_R-Linie auf der Seite der negativen Richtung der z-Achse positioniert ist, wechselt das Volumen zu einer Verminderung.
Also jedes Mal, wenn der Flügel 32a die gerade O_C-O_R-Linie auf der Seite der negativen Richtung der y-Achse kreuzt, wechselt das Volumen der Pumpenkammer Ba von einer Zunahme zu einer Verminderung. Und jedes Mal, wenn der Flügel 32a die gerade O_C-O_R-Linie auf der Seite der positiven Richtung der y-Achse kreuzt, wechselt das Volumen der Pumpenkammer Ba von einer Verminderung zu einer Zunahme. Es wird also mit jedem Kreuzen der geraden O_C-O_R-Linie durch den Flügel 32 zwischen einer positiven und einer negativen Volumenänderung der Pumpenkammer „B” gewechselt.
[Öffnungsbezugslinie]
Das Ansaugen und Ausgeben in der Pumpenkammer „B” wechselt zwischen den Einlassöffnungen 62, 121 und den Auslassöffnungen 62, 122. Die Positionen des Flügels 32 an dem Ansaug/Ausgabe-Wechselpunkt sind die erste und die zweite Bezugsposition M1 und M2. Die erste Bezugsposition M1 ist auf der Seite der negativen Richtung der y-Achse positioniert, während die zweite Bezugsposition M2 auf der Seite der positiven Richtung der y-Achse positioniert ist.
In der Ausführungsform 1 entspricht der Raum zwischen benachbarten Flügeln 32 einem Einheitsabstand, wobei die Position der ersten Bezugsposition M1 eine um einen halben Einheitsabstand von den Endkanten 62a, 121a (den Randteilen in der Drehrichtung des Rotors 3) der Einlassöffnungen 62, 121 vorgerückte Position ist. Entsprechend ist die Position der zweiten Bezugsposition M2 eine um einen halben Einheitsabstand von den Endkanten 63a, 122a (den Randteilen in der Drehrichtung der Rotoren 3) der Auslassöffnungen 63, 122 vorgerückte Position.
Eine durch diese Bezugspositionen M1 und M2 gebildete M1-M2-Linie ist als Öffnungsbezugslinie M1-M2 definiert. Jedes Mal wenn in der Ausführungsform 1 der Flügel 32a durch diese Öffnungsbezugslinie M1-M2 geht, wird zwischen dem Ansaugen und Ausgeben der Pumpenkammer Ba gewechselt.
Deshalb ist ein Abschnitt Bz+ auf der Seite der positiven Richtung in der Z-Achse (auf der Seite der Einlassöffnung 62, 121) in Bezug auf die Öffnungsbezuglinie ein Ansaugabschnitt. Ein Abschnitt Bz– auf der Seite der negativen Richtung der z-Achse (auf der Seite der Auslassöffnung 63, 122) in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 ist ein Ausgabeabschnitt.
Um also die Ausgabe der Flügelpumpe 1 zu stabilisieren, ist es vorteilhaft, wenn die O_C-O_R-Linie, auf der zwischen einer positiven/negativen Volumenänderung der Pumpenkammer „B” gewechselt wird, und die Öffnungsbezugslinie M1-M2, auf der zwischen dem Ansaugen/Ausgeben der Pumpenkammer B gewechselt wird, möglich nahe beieinander liegen. Insbesondere wenn die beiden Linien nahe beieinander auf der ersten Bezugsposition M1 liegen, die der Position des Wechsels zwischen dem Ansaugen zu dem Ausgaben entspricht, ist die Ausgabemenge stabil. Deshalb ist es wünschenswert, dass die O_C-O_R-Linie und die Öffnungsbezugslinie M1-M2 so nahe wie möglich beieinander und so parallel wie möglich zueinander liegen.
[Beziehung zwischen der Öffnungsbezugslinie und der O_C-O_R-Linie]
5 und 6 sind schematische Ansichten, die die Beziehung zwischen der Öffnungsbezugslinie M1-M2 und der O_C-O_R-Linie zeigen.
5 zeigt den Stand der Technik (die Positionen der Mitte O_C des Nockenrings 4 und der Mitte O_R der Antriebswelle 2 in dem nicht-Ladungszustand (in dem nicht-Pumpenantriebszustand). 6 zeigt die Ausführungsform 1 (in der die Nockenringmitte O_C auf der Seite der positiven Richtung der z-Achse in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 in dem nicht-Ladungszustand positioniert ist).
In den Zeichnungen gibt eine dicke, durchgezogene Linie die Öffnungsbezugslinie M1-M2 wieder, während eine dicke, alternierend lang und kurz gestrichelte Linie die O_C-O_R-Linie in einem Zustand hohen Pumpdrucks wiedergibt und eine dicke, unterbrochene Linie die O_C-O_R-Linie in einem Zustand niedrigen Pumpdrucks wiedergibt.
Die Nockenringmitte O_C wird durch das Schwenken des Nockenrings 4 in der y-Achsenrichtung verschoben. Dann wird bei einer nicht-Ladung und bei einer maximalen Exzentrizität, an der die Geschwindigkeit eine niedrige Geschwindigkeit ist (siehe 2), die Nockenringmitte O_C weit von der Antriebswellenmitte O_R in der negativen Richtung der y-Achse verschoben. Weiterhin wird bei einer hohen Geschwindigkeit die Exzentrizitätsgröße des Nockenrings 4 klein und wird die Versatzgröße der Nockenringmitte O_C ebenfalls klein. Außerdem ist die Nockenringmitte O_C weiterhin von der Antriebswellenmitte O_R versetzt.
Wenn die Pumpe 1 angetrieben wird und der Druck in der Pumpenkammer „B” erzeugt wird, entspricht der Abschnitt Bz– auf der Seite der negativen Richtung der z-Achse dem hohen Druck, während die Seite auf der positiven Richtung der z-Achse dem niedrigen Druck entspricht, wobei die Öffnungsbezugslinie M1-M2 eine Grenze in der Pumpenkammer „B” ist und somit eine Druckdifferenz auftritt.
Durch diese Druckdifferenz wird der Rotor 3 zusammen mit der Antriebswelle 2 in der positivern Richtung der z-Achse gedrückt und wird die Antriebswelle 2 elastisch in der positiven Richtung der z-Achse gebogen. Die Mitte O_R der Antriebswelle 2 wird durch diese elastische Verformung ebenfalls zu der Seite der positiven Richtung der z-Achse verschoben, wobei dann die Abweichung zwischen der Nockenringmitte O_C und der Antriebswellenmitte O_R auftritt. Die Abweichungsgröße wird bei dem hohen Druck groß, während sie bei dem niedrigen Druck klein wird.
Aufgrund der elastischen Verformung der Antriebswelle 2 durch den Ausgabedruck neigt sich jede der O_C-O_R-Linien bei dem hohen Druck und bei dem niedrigen Druck in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2. Die Winkel der O_C-O_R-Linien bei dem hohen Druck und bei dem niedrigen Druck in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 sind jeweils α' und β'. α' und β' sind beide groß, sodass die O_C-O_R-Linie und die Öffnungsbezugslinie M1-M2 voneinander entfernt an der ersten und der zweiten Bezugsposition M1, M2, an denen zwischen dem Ansaugen und dem Ausgaben gewechselt wird, positioniert sind, was eine instabile Ausgabe zur Folge hat.
Weiterhin wird in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung die Nockenringmitte O_C zuvor von der Antriebswellenmitte O_R zu der Seite der positiven Richtung der z-Achse (zu der Seite der Einlassöffnung 62, 121) versetzt. Also auch wenn die Antriebswelle 2 durch den Auslassdruck gebogen wird und die Antriebswellenmitte O_R zu der Seite der positiven Richtung der z-Achse verschoben wird, neigt sich die O_C-O_R-Linie nicht stark in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2.
Bei dieser Einstellung wird ein Winkel α zwischen der O_C-O_R-Linie und der Bezugsöffnungslinie M1-M2 während des Pumpenantriebs kleiner als der Winkel α' aus dem Stand der Technik (d. h. α < α') und werden die O_C-O_R-Linie und die Bezugsöffnungslinie M1-M2 beinahe parallel zueinander. In dem Zustand eines hohen Drucks gelangt an der ersten und an der zweiten Bezugsposition M1, M2, an denen zwischen dem Ansaugen und dem Ausgaben gewechselt wird, die O_C-O_R-Linie nahe zu der Öffnungsbezugslinie M1-M2. Folglich wird die Ausgabemengenfluktuation bei einem Wechsel zwischen dem Ansaugen/Ausgeben klein, wodurch die Ausgabe stabilisiert wird.
[Effekt der Ausführungsform 1]
Eine Flügelpumpe mit variabler Kapazität umfasst den Pumpenkörper 10; die Antriebwelle 2, die drehbar durch den Pumpenkörper 10 gehalten wird; den Rotor 3, der in dem Pumpenkörper 10 vorgesehen und drehend durch die Antriebswelle 2 angetrieben wird; eine Vielzahl von Flügeln 32, die radial ausfahrbar in entsprechenden Schlitzen 31 installiert sind, die in einer Umfangsrichtung des Rotors 3 angeordnet sind; den Nockenring 4, der schwenkbar auf der Haltefläche N in dem Pumpenkörper 10 vorgesehen ist und zusammen mit dem Rotor 3 und den Flügeln 32 eine Vielzahl von Pumpenkammern B auf der Seite des Innenumfangs 41 des Nockenrings 4 bildet; die Seitenplatte 6 und das zweite Gehäuse 12, die auf beiden Seiten in der x-Achsenrichtung des Nockenrings 4 vorgesehen sind; die Einlassöffnung 62, 121, die auf der Seitenplatte 6 und/oder dem zweiten Gehäuse 12 vorgesehen ist und sich zu einem Abschnitt der Pumpenkammer öffnet, in dem das Volumen der Pumpenkammer größer wird; die Auslassöffnung 63, 122, die an der Seitenplatte 6 und/oder dem zweiten Gehäuse 12 vorgesehen ist und sich zu einem Abschnitt der Pumpenkammer öffnet, in dem das Volumen der Pumpenkammer kleiner wird; und das Dichtungsglied 50, das an einer Außenumfangsseite des Nockenrings 4 vorgesehen ist und die erste Hydraulikdruckkammer A1 auf der Seite, auf der die Pumpausgabemenge zunimmt, und die zweite Hydraulikdruckkammer A2 auf der Seite, auf der sich die Pumpausgabemenge vermindert, in dem Raum (in der Hydraulikdruckkammer A) außerhalb des Außenumfangs des Nockenrings 4 definiert, wobei die Mitte O_C des Nockenrings 4 von der Mitte O_R in dem nicht-Ladungszustand der Antriebswelle 2 zu der Seite der Einlassöffnung 62, 121 versetzt ist (zu der Seite in der positiven Richtung der z-Achse).
Bei einem Wechsel zwischen dem Ansaugen und Ausgaben unter dem hohen Druck wird die Ausgabemengenfluktuation klein und kann eine Verminderung der Pumpeneffizienz und eine Schwingung durch die stabile Ausgabe unterdrückt werden.
Der Raum zwischen den benachbarten Flügeln 32 entspricht einem Einheitsabstand, wobei die Mitte O_C des Nockenrings 4 von der Öffnungsbezugslinie M1-M2, die die um einen halben Einheitsabstand von den Endkanten der Einlassöffnungen 62, 121 in der Drehrichtung des Rotors 3 (d. h. in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn von 2 bis 6) vorgerückte Position mit der um einen halben Einheitsabstand von den Endkanten der Auslassöffnungen 63, 122 in der Drehrichtung des Rotors 3 vorgerückten Position verbindet, zu der Seite der Einlassöffnung 62, 121 versetzt ist.
Dabei wird der Winkel zwischen der O_C-O_R-Linie und der Öffnungsbezugslinie M1-M2 während des Pumpenantriebs kleiner als im Stand der Technik, wobei die O_C-O_R-Linie und die Öffnungsbezugslinie M1-M2 beinahe parallel werden. Außerdem liegt an der ersten und an der zweiten Bezugsposition M1, M2, an der zwischen dem Ansaugen und Ausgeben gewechselt wird, die O_C-O_R-Linie nahe der Öffnungsbezugslinie M1-M2. Dementsprechend wird die Ausgabemengenfluktuation bei einem Wechsel zwischen dem Ansaugen und Ausgeben klein und ist die Ausgabe stabil, sodass eine Verminderung in der Pumpeneffizienz und eine Schwingung unterdrückt werden können.
Im Folgenden wird ein modifiziertes Beispiel der Ausführungsform 1 beschrieben.
(Ausführungsform 1-1]
7 ist ein Beispiel, in dem die Definition der Öffnungsbezugslinie geändert ist. In der Ausführungsform 1 sind die erste und die zweite Bezugsposition M1 und M2, an der zwischen dem Ansaugen und dem Ausgaben gewechselt wird, und die Antriebswellenmitte O_R auf einer geraden Linie angeordnet. In der Ausführungsform 1-1 dagegen ist ein Fall gezeigt, in dem diese Positionen nicht auf einer geraden Linie liegen.
Die Mitte O_c des Nockenrings 4 ist von einer Bezugsöffnungslinie M1-M2, die die Mitte O_R der Antriebswelle 2 in dem nicht-Ladungszustand mit der von den Endkanten 62a, 121a der Einlassöffnungen 62 um einen halben Einheitsabstand vorgerückten ersten Bezugsposition M1 oder mit der von den Endkanten 63a, 122a der Auslassöffnungen 63, 122 vorgerückten zweiten Bezugsposition verbindet, zu der Seite der Einlassöffnung 62, 121 versetzt.
Bei dieser Einstellung können dieselben Funktionen und Effekte wie in der Ausführungsform 1 erhalten werden. Weil in der Ausführungsform 1-1 die M1-O_R-M2-Linie gebogen ist, ist eine M1-O_R-Linie oder eine M2-O_R-Linie die Öffnungsbezugslinie. Indem die Öffnungsbezugslinie in Übereinstimmung mit der Flügelpumpe 1 geändert wird, kann eine optimale Ausgabeleistung erzielt werden. Hier kann die M1-O_R-M2-Linie so wie sie ist als Öffnungsbezugslinie verwendet werden.
Ausführungsform 2
Im Folgenden wird die Ausführungsform 2 auf der Basis von 8 und 9 erläutert. Der Grundaufbau der Ausführungsform 2 ist identisch mit demjenigen der Ausführungsform 1. In der Ausführungsform 1 ist die Nockenringmitte O_C nur auf der Seite der positiven Richtung der z-Achse in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 gesetzt und ist der Winkel der den Nockenring 4 haltenden Haltefläche „N” auf der Seite der negativen Richtung der z-Achse nicht beschränkt.
Die Ausführungsform 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 dadurch, dass der Winkel γ der Haltefläche „N” vorgegeben ist. Die Nockenringmitte O_C in dem nicht-Ladungszustand ist jedoch auf der Seite der positiven Richtung der z-Achse (auf der Seite der Einlassöffnung 62, 121) in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 (einschließlich der Antriebswellenmitte O_R) gesetzt, was der Ausführungsform 1 entspricht.
8 ist eine Schnittansicht des Teils der Flügelpumpe 1 gemäß der Ausführungsform 2. 9 ist eine schematische Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Öffnungsbezugslinie M1-M2 und der O_C-O_R-Linie zeigt. In der Ausführungsform 2 neigt sich die Haltefläche „N” in der positiven Richtung der z-Achse, wenn sich die Haltefläche „N” in der positiven Richtung der y-Achse erstreckt, wobei der Winkel γ in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 auf 2° bis 8° gesetzt ist (in 8 ist M1'-M2' eine gerade Linie, die durch den Stift 40 verläuft und parallel zu M1-M2 ist).
Außerdem ist in 9 eine dünne, alternierend lang und kurz gestrichelte Linie N-N eine gerade Linie, die parallel zu der Haltefläche „N” des Nockenrings 4 ist. Eine dünne, alternierend lang und zwei Mal kurz gestrichelte Linie Y-Y ist eine gerade Linie, die parallel zu der y-Achse ist. Deshalb schwenkt der Nockenring 4 entlang der geraden Linie N-N. Und wie die Haltefläche „N” ist auch die gerade Linie N-N parallel zu der ξ-Achse, wobei ihr Winkel zu der geraden Linie Y-Y gleich γ wird.
Der Winkel γ der Haltefläche „N” ist normalerweise mit 360°/(Anzahl der Flügel × 4) vorgesehen. Der Winkel der Haltefläche „N” der vorliegenden Flügelpumpe 1 mit 11 Flügel beträgt also in dem normalen Entwurf ungefähr 8° (siehe 10).
In 10 ist ein Neigungswinkel der Haltefläche „N” in diesem Fall groß, wobei die Position in der positiven Richtung der z-Achse des Nockenrings 4 in dem Zustand hoher Geschwindigkeit hoch wird. Deshalb ist die Position der Nockenringmitte O_C weit von der Antriebswellenmitte O_R in der positiven Richtung der z-Achse versetzt.
Weil, in dem Zustand eines hohen Drucks, die Antriebswellenmitte O_R weit zu der Seite der positiven Richtung der z-Achse verschoben wird, verändert sich der Winkel α1 zwischen der O_C-O_R-Linie bei einer niedrigen Geschwindigkeit und einem hohen Druck, die die Nockenringmitte O_C und die Antriebswellenmitte O_R verbindet, und der M1-M2-Linie nicht viel. Weil in dem Zustand eines niedrigen Drucks in Bezug auf den Winkel β1 zwischen der O_C-O_R-Linie bei einer niedrigen Geschwindigkeit und einem hohen Druck die Veränderungsgröße der Antriebswellenmitte O_R klein ist, sind die Positionen der Mitte O_C und der Mitte O_R weiterhin in der z-Achsenrichtung voneinander getrennt (Ausführungsform 2, siehe 9).
Obwohl also der Neigungswinkel α der O_C-O_R-Linie in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M₁-M₂ in dem Zustand eines hohen Drucks klein und parallel wird, wird der Neigungswinkel β in dem Zustand eines niedrigen Drucks groß. Die erste und die zweite Bezugsposition M1, M2, an denen zwischen dem Ansaugen und dem Ausgeben gewechselt wird, und die O_C-O_R-Linie sind also weit voneinander entfernt, sodass die Pumpausgabe instabil wird.
Folglich wird in der Ausführungsform 2 der Winkel γ der Haltefläche „N” in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 niedrig gesetzt und liegt zwischen 2° und 8°. Bei dieser Einstellung wird die Höhe in der z-Achsenrichtung des Nockenrings niedrig und wird die Position in der z-Achsenrichtung der Nockenringmitte O_C ebenfalls niedrig (9).
Die Nockenringmitte O_C in dem nicht-Ladungszustand wird auf der Seite der positiven Richtung der z-Achse in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 gesetzt, wobei die Nockenringmitte O_C um eine Größe, die der niedrigen Einstellung des Winkels γ der Haltefläche „N” entspricht, näher zu der Öffnungsbezugslinie M1-M2 gelangt.
Weil die Nockenringmitte O_C zuvor nahe an der Öffnungsbezugslinie M1-M2 positioniert wurde, sind also auch dann, wenn der Pumpausgabedruck niedrig ist und die Antriebswellenmitte O_R nicht weit zu der Seite der positiven Richtung der z-Achse verschoben wird, die Positionen in der z-Achsenrichtung der Mitte O_C und der Mitte O_R nicht weit voneinander entfernt und wird der Neigungswinkel β1 der O_C-O_R-Linie in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 in dem Zustand eines niedrigen Drucks in der Ausführungsform 2 kleiner als der Neigungswinkel β in einem Zustand niedrigen Drucks in der Ausführungsform 1 (β1 < β).
Also auch dann, wenn bei dem niedrigen Druck die Verschiebungsgröße der Antriebswellenmitte O_R in der positiven Richtung der z-Achse klein ist, gelangt die O_C-O_R-Linie nahe zu der ersten und der zweiten Bezugsposition M1, M2, an denen zwischen dem Ansaugen und dem Ausgeben gewechselt wird, und wird die Pumpausgabemenge bei dem niedrigen Druck stabil.
Wie zuvor genannt, wird die Nockenringmitte O_C in dem nicht-Ladungszustand wie in der Ausführungsform 1 auf der Seite der positiven Richtung der z-Achse (auf der Seite der Einlassöffnung 62, 121) in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 (einschließlich der Antriebswellenmitte O_R) gesetzt. Bei einem hohen Druck wird also der Neigungswinkel α1 der O_C-O_R-Linie in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 klein, wobei die Stabilität der Pumpausgabegröße bei dem hohen Druck aufrechterhalten wird.
Weil weiterhin der Einlassdruck in die zweite Hydraulikdruckkammer A2 geführt wird, kann keine ausreichende Haltefläche des Nockenrings 4 durch den Innendruck der zweiten Hydraulikdruckkammer A2 erhalten werden. Der Nockenring 4 neigt dann dazu, zu der Seite der zweiten Hydraulikdruckkammer A2 zu kippen. Indem jedoch der Winkel der Haltefläche „N” auf den Bereich von 2° bis 8° beschränkt wird, kann ein Kippen des Nockenrings 4 effektiver verhindert werden.
[Effekt der Ausführungsform 2]
In der Ausführungsform 2 ist der Bereich des Winkels γ der Haltefläche „N” in Bezug auf die Öffnungsbezugslinie M1-M2 auf 2° bis 8° gesetzt. Also auch dann, wenn bei einem niedrigen Druck die Verschiebungsgröße der Antriebswellenmitte O_R in der positiven Richtung der z-Achse klein ist, kann die Pumpausgabegröße stabilisiert werden.
Die Erfindung wurde vorstehend mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Es können verschiedene Änderungen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Flügelpumpe mit variabler Kapazität, die umfasst: einen Pumpenkörper (10), eine Antriebswelle (2), die drehbar durch den Pumpenkörper (10) gehalten wird, einen Rotor (3), der in dem Pumpenkörper (10) vorgesehen ist und drehend durch die Antriebswelle (2) angetrieben wird, eine Vielzahl von Flügeln (32), die radial ausfahrbar in entsprechenden Schlitzen (31) installiert sind, die in einer Umfangsrichtung in dem Rotor (3) angeordnet sind, einen Nockenring (4), der auf einer Haltefläche (N) in dem Pumpenkörper (10) vorgesehen ist und an einer Innenumfangsseite (41) des Nockenrings (4) zusammen mit dem Rotor (3) und den Flügeln (32) eine Vielzahl von Pumpenkammern (B) bildet, wobei eine Exzentrizität des Nockenrings (4) bezüglich des Rotors (3) durch ein Schwenken des Nockenrings (4) auf der Haltefläche (N) verändert wird, ein erstes und ein zweites Glied (6, 12), die auf beiden Seiten in einer Axialrichtung des Nockenrings (4) vorgesehen sind, eine Einlassöffnung (62, 121), die an dem ersten und/oder dem zweiten Glied (6, 12) vorgesehen ist und sich zu einem Ansaugabschnitt der Pumpenkammer (B) öffnet, in dem das Volumen der Pumpenkammer (B) größer wird, eine Auslassöffnung (63, 122), die an dem ersten und/oder dem zweiten Glied (6, 12) vorgesehen ist und sich zu einem Ausgabeabschnitt der Pumpenkammer (B) öffnet, in dem das Volumen der Pumpenkammer (B) kleiner wird, und ein Dichtungsglied (40, 50), das an einer Außenumfangsseite des Nockenrings (4) vorgesehen ist und eine erste Hydraulikdruckkammer (A1) auf der Seite, auf der die Pumpausgabemenge größer wird, und eine zweite Hydraulikdruckkammer (A2) auf der Seite, auf der die Pumpausgabemenge kleiner wird, in einem Raum außerhalb des Außenumfangs des Nockenrings (4) bildet, wobei eine Mitte (O_C) des Nockenrings (4) in einem Nicht-Ladungszustand, in dem ein Druckunterschied zwischen dem Ansaugabschnitt und dem Ausgabeabschnitt nicht auf die Antriebswelle (2) und den Rotor (3) wirkt, bezüglich einer Mitte (O_R) der Antriebswelle (2), zu der Seite der Einlassöffnung (62, 121) hin positioniert ist und in einem Zustand, in dem die Antriebswelle (2) durch den Druckunterschied elastisch zu der Einlassöffnung (62, 121) hin durchgebogen ist, bezüglich der Mitte (O_R) der Antriebswelle (2), zu der Seite der Auslassöffnung (63, 122) hin positioniert ist.
Flügelpumpe mit variabler Kapazität, die umfasst: einen Pumpenkörper (10), eine Antriebswelle (2), die drehbar durch den Pumpenkörper (10) gehalten wird, einen Rotor (3), der in dem Pumpenkörper (10) vorgesehen ist und drehend durch die Antriebswelle (2) angetrieben wird, eine Vielzahl von Flügeln (32), die radial ausfahrbar in entsprechenden Schlitzen (31) installiert sind, die in einer Umfangsrichtung in dem Rotor (3) angeordnet sind, einen Nockenring (4), der auf einer Haltefläche (N) in dem Pumpenkörper (10) vorgesehen ist und an einer Innenumfangsseite (41) des Nockenrings (4) zusammen mit dem Rotor (3) und den Flügeln (32) eine Vielzahl von Pumpenkammern (B) bildet, wobei eine Exzentrizität des Nockenrings (4) bezüglich des Rotors (3) durch ein Schwenken des Nockenrings (4) auf der Haltefläche (N) verändert wird, ein erstes und ein zweites Glied (6, 12), die auf beiden Seiten in einer Axialrichtung des Nockenrings (4) vorgesehen sind, eine Einlassöffnung (62, 121), die an dem ersten und/oder dem zweiten Glied (6, 12) vorgesehen ist und sich zu einem Ansaugabschnitt der Pumpenkammer (B) öffnet, in dem das Volumen der Pumpenkammer (B) größer wird, eine Auslassöffnung (63, 122), die an dem ersten und/oder dem zweiten Glied (6, 12) vorgesehen ist und sich zu einem Ausgabeabschnitt der Pumpenkammer (B) öffnet, in dem das Volumen der Pumpenkammer (B) kleiner wird, und ein Dichtungsglied (40, 50), das an einer Außenumfangsseite des Nockenrings (4) vorgesehen ist und eine erste Hydraulikdruckkammer (A1) auf der Seite, auf der die Pumpausgabemenge größer wird, und eine zweite Hydraulikdruckkammer (A2) auf der Seite, auf der die Pumpausgabemenge kleiner wird, in einem Raum außerhalb des Außenumfangs des Nockenrings (4) bildet, wobei eine Mitte (O_C) des Nockenrings (4), bei einer minimalen Exzentrizität des Nockenrings (4) bezüglich des Rotors (3), in einem Nicht-Ladungszustand, in dem ein Druckunterschied zwischen dem Ansaugabschnitt und dem Ausgabeabschnitt nicht auf die Antriebswelle (2) und den Rotor (3) wirkt, bezüglich einer Mitte (O_R) der Antriebswelle (2), zu der Seite der Einlassöffnung (62, 121) hin positioniert ist und in einem Zustand, in dem die Antriebswelle (2) durch den Druckunterschied elastisch zu der Einlassöffnung (62, 121) hin durchgebogen ist, bezüglich der Mitte (O_R) der Antriebswelle (2), zu der Seite der Auslassöffnung (63, 122) hin positioniert ist.
Die Flügelpumpe mit variabler Kapazität nach einem der Ansprüche 1 oder 3, wobei: wenigstens ein Einlassdruck zu der zweiten Hydraulikdruckkammer (A₂) zugeführt wird.
Die Flügelpumpe mit variabler Kapazität nach Anspruch 1 oder 2, wobei: eine Linie, auf der die Pumpenkammer (B) von Ansaugen zu Ausgeben umschaltet, als eine Öffnungsbezugslinie (M1-M2) bezeichnet ist, und die Haltefläche (N) und die Öffnungsbezugslinie (M₁-M₂) derart vorgesehen sind, dass sich die Haltefläche (N) in der Richtung von der zweiten Hydraulikdruckkammer (A2) zu der ersten Hydraulikdruckkammer (A1) allmählich von der Öffnungsbezugslinie (M₁-M₂) entfernt.
Die Flügelpumpe mit variabler Kapazität nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der Bereich eines Winkels zwischen der Haltefläche (N) und der Öffnungsbezugslinie (M1-M2) zwischen 2° und 8° liegt.
Die Flügelpumpe (1) mit variabler Kapazität nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die Mitte (O_C) der Nockenring-Innenumfangsseite (41) von der Mitte (O_R) der Antriebswelle (2) zu der Seite der Einlassöffnung (62, 121) versetzt ist.