DE112011100065B4 - Ölpumpe - Google Patents

Abstract

Ölpumpe (1) mit einem Innenrotor (3), der eine Vielzahl von Außenzähnen (3a) hat, einem Außenrotor (2), der exzentrisch vorgesehen ist und der eine Vielzahl von Innenzähnen (2a) hat, die mit den Außenzähnen (3a) des Innenrotors (3) kämmen, und einem Ölpumpenkörper (5), der den Außenrotor (2) und den Innenrotor (3) aufnimmt, wobei durch drehendes Antreiben des Innenrotors (3) zum Vergrößern und Verkleinern eines Raums (S) zwischen den Innenzähnen (2a) und den Außenzähnen (3a) ein Einlasstakt (I), bei dem Hydrauliköl von einem in dem Ölpumpenkörper (5) ausgebildetem Einlassanschluss (11) angesaugt wird, und ein Abgabetakt (IV) durchgeführt werden, bei dem das angesaugte Hydrauliköl zu einem in dem Ölpumpenkörper (5) ausgebildeten Abgabeanschluss (12) abgegeben wird, wobei zwischen dem Einlasstakt (I) und dem Abgabetakt (IV) ein Einsperrtakt (II), bei dem das angesaugte Hydrauliköl von dem Einlassanschluss (11) abgeschnitten wird und das angesaugte Hydrauliköl in dem Raum (S) eingesperrt wird, und ein Kompressionstakt (III) durchgeführt werden, bei dem der Raum (S) verkleinert wird und das eingesperrte Hydrauliköl komprimiert wird, und wobei ein Intervall (a) zwischen einem Fertigstellungsendabschnitt (11b) des Einlassanschlusses (11) und einem Startendabschnitt (12a) des Abgabeanschlusses (12) so festgelegt ist, dass ein Rotationswinkel des Innenrotors (3) während des Kompressionstakts 21 bis 27 Grad beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassanschluss (11) mit dem Raum (S) in einem Intervall, in dem das Volumen des Raums (S) größer wird, verbunden ist, wobei der Fertigstellungsendabschnitt (11a) so ausgebildet ist, dass die Verbindung zwischen dem Einlassanschluss (11) und dem Raum (S) zum Zeitpunkt des das maximalen Volumens beibehalten wird, ...

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ölpumpe, die beispielsweise in einem Automatikgetriebe oder dergleichen installiert ist. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Ölpumpe, die Hydrauliköl ansaugt und abgibt, indem Außenzähne eines Innenrotors mit Innenzähnen eines exzentrisch ausgebildeten Außenrotors kämmen und indem ein Raum zwischen dem Innenrotor und dem Außenrotor vergrößert und verkleinert wird.
• Im Allgemeinen sind einbeschriebene Ölpumpen, die als eine Trochoidölpumpe typisiert sind, weit verbreitet beispielsweise als Ölpumpen bekannt, die in Fahrzeugen, etwa Automobilen verwendet werden.
• Einbeschriebene Ölpumpen sind konfiguriert, indem Außenzähne eines Innenrotors mit Innenzähnen eines exzentrischen Außenrotors kämmen. Das drehende Antreiben des Innenrotors lässt einen Raum zwischen dem Innen- und dem Außenrotor entlang eines Einlassanschlusses vergrößern, um Hydrauliköl anzusaugen, und in Richtung eines Abgabeanschlusses verkleinern, um das angesaugte Hydrauliköl abzugeben.
• Wenn sich bei dieser Bauart einer Ölpumpe der Rotor mit hoher Geschwindigkeit dreht, wird ein Unterdruck an der Einlassanschlussseite des Raums teilweise niedriger als ein gesättigter Dampfdruck des Hydrauliköls. Als eine Folge davon verdampft das Hydrauliköl und verursacht eine Kavitation (Luftblasen) in dem Raum.
• Wenn die Kavitation auftritt, wird das flüssige Hydrauliköl zu einem Gas, dessen Volumen stark zunimmt. Zusätzlich zu der Gefahr, dass die Ölpumpenabgabemenge unzureichend wird, ist der Raum mit dem Abgabeanschluss in Verbindung und ein Innendruck des Raums wird gleich oder größer als der gesättigte Dampfdruck des Hydrauliköls, wodurch eine Kavitation an einer bestimmten Stelle beseitigt wird, jedoch ein Strahlstrom erzeugt wird, der in der Ölpumpe eine Erosion verursacht.
• Wenn eine Kavitation verschwindet, dann eilt das umgebende Hydrauliköl in Richtung zu der Mitte der Luftblase und die darauffolgende Kollision des Hydrauliköls erzeugt eine Druckwelle. Diese Druckwelle wird zu einem Kavitationsgeräusch und vergrößert das Geräusch und die Vibration in der Ölpumpe.
• Um eine solche Erosion und ein solches Kavitationsgeräusch zu unterdrücken, ist im Stand der Technik eine Ölpumpe vorgeschlagen, in der eine Druckverringerungsflachnut D zum Zuführen von Hydrauliköl von einem Beschickungsanschluss 5 in einem Raumabschnitt (Spaltabschnitt) S zum Zeitpunkt eines maximalen Volumens Vmax ausgebildet ist (siehe die JP 2 582 167 B2 ).
• Die Ölpumpe gemäß der JP 2 582 167 B2 ist gegen Erosion wirksam, da das Hydrauliköl von dem Beschickungsanschluss in den Raumabschnitt zum Zeitpunkt des maximalen Volumens durch die Druckverringerungsflachnut strömt, um den Innendruck des Raumabschnitts zu erhöhen, wodurch die Differenz zwischen einem Abgabedruck und dem Innendruck des Raumabschnitts verringert wird, und zudem die Wucht des Strahlstroms verringert wird.
• Es ist jedoch schwierig, den Innendruck des Raumabschnitts mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens, bei dem das Hydrauliköl von dem Beschickungsanschluss dazu verwendet wird, den Druck des Raumabschnitts zu erhöhen, allmählich zu erhöhen, und zu der Stufe des Verbindens mit dem Beschickungsanschluss verbleibt ein bestimmter Betrag der Kavitation in dem Raumabschnitt.
• Eine solche verbleibende Kavitation wird kollektiv beseitigt, sobald der Raumabschnitt mit dem Beschickungsanschluss in Verbindung ist. Als eine Folge wird immer noch ein lautes Kavitationsgeräusch erzeugt, sodass dieses Mittel zum Verringern des Ölpumpengeräuschs immer noch ungeeignet ist.
• Ferner ist eine Ölpumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 aus der US 4 767 296 A bekannt. Weitere Ölpumpen sind in US 2005/0 019 196 A1 und JP 2003-227 474 A offenbart.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ölpumpe bereitzustellen, die das vorgenannte Problem löst, indem ein Kompressionstakt zwischen einem Einlasstakt, der Hydrauliköl ansaugt, und einem Abgabetakt, der Hydrauliköl abgibt, vorgesehen wird, und indem die Kavitation in dem Kompressionstakt allmählich zerstört und beseitigt wird.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Ölpumpe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
• Erfindungsgemäß ist zwischen einem Einlasstakt und einem Abgabetakt ein Kompressionstakt vorgesehen, der einen Rotorzwischenraum komprimiert. Ein Rotationswinkel, mit dem ein Innenrotor während des Kompressionstakts vorrückt, ist auf einen Bereich von 21 bis 27 Grad festgelegt. Das Meiste der in dem Raum auftretenden Kavitation kann somit während des Kompressionstakts allmählich zerstört und beseitigt werden und ein Ölpumpgeräusch kann in einem Bereich gehalten werden, der dem Fahrer kein unkomfortables Gefühl vermittelt. Außerdem löst sich eine solche Kavitation auf und verschwindet über die Zeit während des Kompressionstakts anstelle des kollektiven Verschwindens an einer bestimmten Stelle, was beim Verhindern des Auftretens einer Erosion helfen kann.
• Erfindungsgemäß kann bei niedriger Drehzahl, bei der die Kavitation nicht auftritt, das in dem Kompressionstakt komprimierte Hydrauliköl durch eine Flachnut zu einem Abgabeanschluss abgegeben werden. Daher kann ein übermäßiger Anstieg des Drucks in dem Raum während des Kompressionstakts unterdrückt werden. Außerdem können ein Geräusch eines kämmenden Abschnitts des Innenrotors und eines Außenrotors, ebenso wie eine Verringerung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit von dem übermäßigen Anstieg des Innendrucks in dem Raum ebenso unterdrückt werden.
• 1A ist eine Frontansicht eines wesentlichen Abschnitts einer Ölpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und zeigt ein maximales Volumen eines Rotorzwischenraums.
• 1B ist eine Frontansicht eines wesentlichen Abschnitts der Ölpumpe gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und zeigt den Zustand eines Takts, der den Rotorzwischenraum schließt.
• 2 ist ein Graph der Ölpumpe gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und zeigt die Beziehung zwischen einer volumetrischen Änderung des Rotorzwischenraums und einem Rotationswinkel eines Innenrotors.
• 3A ist ein schematisches Schaubild, das eine Anschlusskonfiguration der Ölpumpe gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt und zeigt ein Beispiel, das eine Flachnut zum Ablassen des Drucks aufweist.
• 3B zeigt ein Beispiel, das die Flachnut zum Ablassen von Druck in 3A nicht aufweist.
• 3C ist ein schematisches Schaubild, das die Anschlusskonfiguration einer Ölpumpe zeigt, die keinen Kompressionstakt hat.
• 4A ist ein Graph, der bei hoher Drehzahl die Beziehung zwischen einem Innendruck des Rotorzwischenraums und jedem Takt in einer Ölpumpe zeigt, deren Kompressionswinkel auf einen Bereich von 21 bis 27 Grad festgelegt ist.
• 4B ist ein Graph, der bei niedriger Drehzahl und ohne die Flachnut zum Ablassen des Drucks die Beziehung zwischen dem Innendruck des Rotorzwischenraums und jedem Takt in der Ölpumpe zeigt, deren Kompressionswinkel auf den Bereich von 21 bis 27 Grad festgelegt ist.
• 4C ist ein Graph, der bei niedriger Drehzahl und mit der Flachnut zum Ablassen des Drucks die Beziehung zwischen dem Innendruck des Rotorzwischenraums und jedem Takt in der Ölpumpe, deren Kompressionswinkel auf den Bereich von 21 bis 27 Grad festgelegt ist, zeigt.
• 5A ist ein Graph, der bei hoher Drehzahl die Beziehung zwischen dem Innendruck des Rotorzwischenraums und jedem Takt in der Ölpumpe zeigt, deren Kompressionswinkel in einem Bereich von 0 bis 16 Grad festgelegt ist.
• 5B ist ein Graph, der bei niedriger Drehzahl die Beziehung zwischen dem Innendruck des Rotorzwischenraums und jedem Takt in der Ölpumpe zeigt, deren Kompressionswinkel in dem Bereich von 0 bis 16 Grad festgelegt ist.
• 6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen Kraftmaschinendrehzahl und dem Ölpumpengeräusch bei verschiedenen Kompressionswinkeln zeigt.
• BESTE ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
• Zusammenfassung der Ölpumpe
• Eine Ölpumpe gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Eine Ölpumpe 1 ist zwischen einem Drehzahländerungsmechanismus (nicht gezeigt), der aus einer Vielzahl von Planetengetrieben besteht, und einem Drehmomentenwandler (nicht gezeigt) eines Automatikgetriebes vorgesehen. Wie dies in 1A und 1B gezeigt ist, hat die Ölpumpe 1 einen Innenrotor 3, der Außenzähne 3a hat, die aus einer Vielzahl von Trochoidzähnen ausgebildet ist; einen Außenrotor 2, der Innenzähne 2a hat, die mit den Außenzähnen 3a kämmen, und einen Ölpumpenkörper 5, der den Außenrotor 2 und den Innenrotor 3 aufnimmt.
• Eine Gleitfläche 5a des Ölpumpenkörpers 5, die an dem Innenrotor 3 und dem Außenrotor 2 gleitet, ist mit einem Einlassanschluss 11, der über einen Ansaugfilter mit einer Ölwanne in Verbindung ist, und einem Abgabeanschluss 10 ausgebildet, der mit einem Steuerventil des Automatikgetriebes in Verbindung ist. Der Einlassanschluss 11 und der Abgabeanschluss 10 liegen einander gegenüber. Außerdem ist der Innenrotor 3 durch einen Keil 3b und eine Keilnut 6a fest an einer Ölpumpenantriebswelle 6 angebracht, die mit einer Abgabewelle einer Antriebsquelle verbunden ist.
• Der Außenrotor 2 ist exzentrisch vorgesehen. Daher hat ein zwischen einem Abstand der Außenzähne 3a und der Innenzähne 2a ausgebildeter Raum S ein Volumen, das in Übereinstimmung mit der Drehung des Innenrotors 3 und des Außenrotors 2 größer und kleiner wird, wenn der Innenrotor 3 von einer Seite des Einlassanschlusses 11 zu einer Seite des Abgabeanschlusses 10 (in einer Rotationsrichtung R in 1A) drehend angetrieben wird.
• Genauer gesagt ist der Raum S zwischen einem Eingriffspunkt E₁ an einer Rotationsvorderseite und einem Eingriffspunkt E₂ an einer Rotationsrückseite der Außenzähne 3a und der Innenzähne 2a ausgebildet. Wie dies durch einen Raum S₁ in 1B gezeigt ist, wird das Volumen des Raums S₁ entlang des Einlassanschlusses 11 größer und wird in der Nähe eines Fertigstellungsendabschnitts 11b des Einlassanschlusses 11 zu einem maximalen Volumen (ein Raum S_max in 1A).
• Wie dies aus 1A und 2 ersichtlich ist, lässt der entlang des Einlassanschlusses 11 volumenmäßig größer werdende Raum S somit Hydrauliköl von dem Einlassanschluss 11 in das Innere des Raums S ansaugen (ein Einlasstakt I).
• Wie dies durch einen Raum S₂ in 1B gezeigt ist, wird, sobald der Eingriffspunkt E₂ an der Rotationsrückseite den Fertigstellungsendabschnitt 11b des Einlassabschnitts 11 erreicht, wie vorstehend beschrieben ist, in dem Raum S eingesaugtes Hydrauliköl von dem Einlassanschluss 11 abgeschnitten und den Raum S eingesperrt (ein Einsperrtakt II).
• Zwischen dem Fertigstellungsendabschnitt 11b des Einlassabschnitts 11 und einem Startendabschnitt 10a des Abgabeanschlusses 10 ist durch einen Zwischenanschlusstrennabschnitt 4, der später ausführlich beschrieben ist, ein vorbestimmtes Intervall (Winkel) c ausgebildet, und der Zwischenanschlusstrennabschnitt 4 ist so konfiguriert, dass er eine Abgabezeitgebung verzögert, zu der der Eingriffspunkt E₁ an der Rotationsvorderseite mit dem Abgabeanschluss 10 in Verbindung ist. Daher wird das Volumen des Raums S, wie dies durch einen Raum S₃ in 1A gezeigt ist, nach der Position des Einsperrtakts II bis zum Verbinden mit dem Abgabeanschluss 10 komprimiert (ein Kompressionstakt III).
• Sobald der Eingriffspunkt E₁ an der Rotationsvorderseite an dem Startendabschnitt 10a des Abgabeanschlusses 10 ankommt, wie dies durch einen Raum S₄ in 1B gezeigt ist, ist der Raum S mit dem Abgabeanschluss 10 in Verbindung und angesaugtes Hydrauliköl wird zu dem Abgabeanschluss 10 abgegeben (ein Abgabetakt IV).
• Es ist anzumerken, dass der Fertigstellungsendabschnitt 11b des Einlassabschnitts 11 mit einem Vertiefungsabschnitt an einer radialen Position an einem durch die Eingriffspunkte E₁, E₂ ausgebildeten Ort 1 ausgebildet ist, sodass mehr Hydrauliköl in den Raum S gesaugt werden kann, und eine Spitze in dem Vertiefungsabschnitt ist der Fertigstellungsendabschnitt 11b des Einlassanschlusses 11 (siehe 1A).
• Anschlusskonfiguration der Ölpumpe
• Als Nächstes wird die Anschlusskonfiguration der Ölpumpe 1 beschrieben. Wie dies vorstehend erwähnt ist, stellt der Zwischenanschlusstrennabschnitt 4 ein vorbestimmtes Intervall c zwischen dem Fertigstellungsendabschnitt 11b des Einlassanschlusses 11 und dem Startendabschnitt 10a des Abgabeanschlusses 11 bereit. Der Einsperrtakt II und der Kompressionstakt III treten in dem vorbestimmten Intervall c auf.
• Wie dies in 1B gezeigt ist, tritt der Einsperrtakt II innerhalb des Zwischenanschlusstrennabschnitts 4 auf, wenn der Raum S in b passt, welches zwischen einer Linie A₂, die eine Rotationsmitte O des Innenrotors 3 und den Eingriffspunkt E₁ an der Rotationsvorderseite in dem Raum S₂ des Einsperrtakts II verbindet, und einer Linie A3 definiert ist, die die Rotationsmitte O des Innenrotors 3 und den Fertigstellungsendabschnitt 11b des Einlassanschlusses 11 verbindet.
• Zudem tritt in dem Zwischenanschlusstrennabschnitt 4 der Kompressionstakt III zwischen dem Eingriffspunkt E₁ an der Rotationsvorderseite während des Einsperrtakts II und dem Startendabschnitt 10a des Abgabeanschlusses 10 auf. Mit anderen Worten wird unter Bezugnahme auf 2 ein Winkel zwischen der Linie A₂ und einer Linie A₁, die die Rotationsmitte O des Innenrotors 3 und den Startendabschnitt 10a des Abgabeanschlusses 10 verbindet, zu einem Kompressionswinkel, der ein Rotationswinkel des Innenrotors 3 beim Durchführen des Kompressionstakts ist. Das Volumen des verkleinerten Raums S innerhalb des Kompressionswinkels a ist ein Kompressionsvolumen V, das während des Kompressionstakts komprimiert wird.
• Ferner ist die Gleitfläche 5a des Ölpumpenkörpers 5 den Kompressionswinkel a überspannend mit einer Flachnut 12 versehen, die während des Kompressionstakts mit dem Raum S₃ und dem Startendabschnitt 10a des Abgabeanschlusses 10 in Verbindung ist. Die Flachnut 12 befindet sich an dem Ort 1, der durch die Eingriffspunkte E₁, E₂ ausgebildet ist.
• Es ist anzumerken, dass die Flachnut 12 in dem Zwischenanschlusstrennabschnitt 4 extrem flach ausgebildet ist, sodass sie den Eingriffspunkten E₁, E₂ des Innenrotors 3 und des Außenrotors 2 folgt. Die Flachnut 12 ist zudem so ausgebildet, dass der Raum S₂ in dem Einsperrtakt II nicht mit dem Einlassanschluss 11 und dem Abgabeanschluss 10 in Verbindung ist. Mit Bezug auf den Rotationswinkel des Innenrotors 3 ist beispielsweise ein distaler Endabschnitt der Flachnut 12 an einer Stelle vorgesehen, an der der Rotationswinkel um etwa 1 bis 3 Grad mehr als 0 Grad mit Bezug auf den Eingriffspunkt E₁ vorgerückt ist. Wenn die Antriebsquelle (der Innenrotor 3) sich mit niedriger Geschwindigkeit dreht und ein kleiner Strom des Hydrauliköls vorhanden ist, wirkt die Flachnut 12 als eine Nut, die das Hydrauliköl in dem Raum S zu dem Abgabeanschluss 10 abgibt. Die Flachnut 12 stellt zudem sicher, dass dann, wenn sich die Antriebsquelle mit hoher Geschwindigkeit dreht und ein großer Strom des Hydrauliköls vorhanden ist, das Hydrauliköl, das den Innendruck des Raums S beeinträchtigen kann, nicht zu dem Abgabeanschluss 10 strömt.
• Die Beziehung zwischen dem Kompressionswinkel a und dem Innendruck des Raums bei jedem Takt wird auf Grundlage eines Vergleichs einer Ölpumpe, in der der Kompressionswinkel in einem Bereich von 21 bis 27 Grad festgelegt ist, wie dies in 3A und 3B gezeigt ist, und einer Ölpumpe beschrieben, bei der der Kompressionswinkel a in einem Bereich von 0 bis 16 Grad festgelegt ist, wie dies in 3C gezeigt ist. Es ist anzumerken, dass 3A eine Ölpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, die die Flachnut 12 aufweist; 3B eine Ölpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, die die Flachnut nicht aufweist, und 3C eine Ölpumpe zeigt, die weder eine Flachnut noch einen Kompressionstakt aufweist (eine Ölpumpe, deren Kompressionswinkel 0 Grad beträgt).
• 4A bis 4C zeigen Graphen, die den Innendruck des Raums bei jedem Takt einer Ölpumpe veranschaulichen, bei der der Kompressionswinkel a in einem Bereich von 21 bis 27 Grad festgelegt ist. 5A und 5B zeigen Graphen, die den Innendruck des Raums bei jedem Takt einer Ölpumpe veranschaulichen, die die Flachnut 12 nicht aufweist, und bei der der Kompressionswinkel a in einem Bereich von 0 bis 16 Grad festgelegt ist.
• In 4A bis 4C, 5A und 5B zeigt ein Vergleich der Graphen in 4A und 5A bei hoher Drehzahl (4500 bis 7000 upm) deutlich, dass dann, wenn der Kompressionswinkel a auf den Bereich von 21 bis 27 Grad wie in 4A festgelegt ist, der Druck des Raums S in dem Kompressionstakt III von einem Einlassdruck P₁, der ein negativer Druck ist, allmählich auf einen Abgabedruck P₂ ansteigt, der ein positiver Druck ist. Der Kompressionstakt III endet dann, wenn der Innendruck des Raums S zu dem Abgabedruck P₂ wird.
• Wie dies in 5A gezeigt ist, ist demgegenüber der Kompressionstakt III in der Pumpe, bei der der Kompressionswinkel a auf den Bereich von 0 bis 16 Grad festgelegt ist, kurz (oder ist nicht vorhanden). Daher tritt der Abgabetakt IV auf, bevor das Ansteigen des Innendrucks des Raums von dem Einlassdruck P₁ auf den Abgabedruck P₂ endet, und während dieses Druckanstiegs steigt der Innendruck des Raums S plötzlich auf den Abgabedruck P₂ an.
• Da mit anderen Worten das Vorhandensein einer Kavitation von dem Innendruck des Raums S abhängt, wenn der Kompressionswinkel a in dem Bereich von 21 bis 27 Grad liegt (4A), verschwindet die Kavitation allmählich, wenn der Innendruck des Raums S während des Kompressionstakts III zunimmt, und das Meiste der Kavitation kann nach dem Erreichen des Abgabetakts IV beseitigt werden. Wenn jedoch der Kompressionswinkel a 0 bis 16 Grad beträgt (5A) dann nimmt der Druck des Raums S plötzlich auf den Abgabedruck P₂ zu, bevor die Kavitation die Möglichkeit hat, allmählich zu verschwinden. Als ein Ergebnis ist die Beseitigung der Kavitation nicht über die Zeit verteilt, wie in dem Fall von 4A, und die Kavitation wird kollektiv zu dem Zeitpunkt beseitigt, zu dem der Druck des Raums S den Abgabedruck P₂ erreicht.
• Auf Grundlage von 4B, 4C und 5B werden Beispiele bei niedriger Drehzahl (0 bis 4500 upm) beschrieben. Wenn der Kompressionswinkel a 0 bis 16 Grad beträgt, wie dies in 5B gezeigt ist, tritt selbst bei niedriger Drehzahl, bevor der Druck des Raums S von dem Einlassdruck P₁ auf den Abgabedruck P₂ sanft ansteigen kann, der Abgabetakt IV auf und der Druck des Raums S steigt plötzlich auf den Abgabedruck P₂ an.
• Wenn hingegen, wie dies in 4B und 4C gezeigt ist, der Kompressionswinkel a 21 bis 27 Grad beträgt, steigt der Innendruck des Raums S während des Kompressionstakts sanft an und es gibt nahezu keine Kavitation bei niedriger Drehzahl. Daher wird bei dem Beispiel von 4B, das mit der Flachnut 12 versehen ist, die dem Druck des Raums S ermöglicht, zu verschwinden, das flüssige Hydrauliköl in dem Kompressionstakt III komprimiert und der Druck wird zu einem Druck P₃, der höher als der Abgabedruck P₂ ist. Bei dem Beispiel von 4C, das mit der Flachnut 12 versehen ist, wird komprimiertes Hydrauliköl von dem Raum S durch die Flachnut 12 zu dem Abgabeanschluss 10 abgegeben, sobald der Innendruck des Raums S ansteigt, und es wird verhindert, dass der Innendruck des Raums S größer als der Abgabedruck P₂ wird.
• Im Lichte der Beziehung zwischen dem Kompressionswinkel a und dem Innendruck des Raums bei jedem Takt, wie diese vorstehend beschrieben ist, wird nachstehend die Beziehung zwischen dem Kompressionswinkel a und dem Kavitationsgeräusch beschrieben.
• 6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Antriebsquelle (des Innenrotors) und dem Geräusch von der Ölpumpe zeigt, wobei a₁ den Kompressionswinkel a bei 0 Grad zeigt, a₄ den Kompressionswinkel a bei 27 Grad zeigt, B₁ einen Durchschnitt des Kompressionswinkels a bei 21 bis 27 Grad zeigt und B₂ einen Durchschnitt des Kompressionswinkels a bei 0 bis 16 Grad zeigt.
• Unter Bezugnahme auf a₁ nimmt das Geräusch von der Ölpumpe in der Nähe von 4500 upm zu. Dies liegt daran, dass in dem Raum S die Kavitation auftritt, wenn sich die Antriebsquelle mit hoher Drehzahl dreht, und das Kavitationsgeräusch wird aus dem Beseitigen dieser Kavitation erzeugt.
• Wenn unter Bezugnahme auf a₄ der Kompressionswinkel a 27 Grad beträgt, obwohl die Kavitation bei 4500 upm auftritt, steigt das Ölpumpengeräusch nicht mal über 4500 upm an und das Geräusch von der Ölpumpe 1 wird unterdrückt. Zu diesem Zeitpunkt kann das Geräusch von der Ölpumpe 1 bei 80 dB oder weniger gehalten werden.
• Vergleicht man B₂, welches einen Durchschnittswert darstellt, wenn der Kompressionswinkel a 0 bis 16 Grad beträgt, und B₁, welches einen Durchschnittswert darstellt, wenn der Kompressionswinkel a 21 bis 27 Grad beträgt, hat B₁ eine niedrigere Geräuschlautstärke als B₂. Tatsächlich beträgt das Durchschnittsgeräusch für B₂ ca. 90 dB und 80 dB oder weniger für B₁. Es gibt einen Lautstärkeunterschied von ca. 10 dB zwischen B₁ und B₂. Wenn auf dieser Grundlage der Kompressionswinkel a in dem Bereich von 0 bis 16 Grad liegt (ein ineffektiver Kompressionswinkel C₁ in 2) kann nahezu keine Kavitation währen des Kompressionstakts III beseitigt werden und ein solcher Bereich ist vom Gesichtspunkt des Unterdrückens des Kavitationsgeräuschs nicht wirkungsvoll. Um das Kavitationsgeräusch zu verringern, ist es klar, dass der Kompressionswinkel a in dem Bereich von 21 bis 27 Grad (ein effektiver Kompressionswinkel C₂ in 2) effektiver ist.
• Wie dies vorstehend beschrieben ist, sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Einsperrtakt II und ein Kompressionstakt III zwischen dem Einlasstakt I und dem Abgabetakt IV vorgesehen. Zwischen dem Fertigstellungsendabschnitt 11b des Einlassanschlusses 11 und dem Startendabschnitt 10a des Abgabeanschlusses 10 ist ein Intervall c festgelegt, sodass der Kompressionswinkel a in einem Bereich C₂ liegt, der sich von einem Winkel (beispielsweise 27 Grad), bei dem eine Kavitation, die bei maximaler Drehzahl in einem hohen Drehzahlbereich unter Drehzahlbereichen der während der normalen Fahrzeugfahrt verwendeten Antriebsquelle auftritt, verschwindet, bis zu einem Winkel (beispielsweise 21 Grad) erstreckt, bei dem das Geräusch von der Ölpumpe 1 auf eine vorbestimmtes Lautstärke oder weniger fällt. Dementsprechend kann nahezu die gesamte Kavitation in dem Kompressionstakt III allmählich zerstört und beseitigt werden und das Ölpumpengeräusch kann auf eine Lautstärke unterdrückt werden, die dem Fahrer im Allgemeinen kein unangenehmes Gefühl vermittelt.
• Es ist anzumerken, dass der Fahrer dann, wenn das Geräusch der Ölpumpe 1 wie in 6 direkt gemessen wird, im Allgemeinen dann durch das Geräusch von der Ölpumpe 1 in dem Fahrersitz gestört wird, wenn das Geräusch 80 bis 85 dB erreicht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Geräusch in der Nähe der Ölpumpe verglichen mit der den ineffektiven Kompressionswinkel C₁ verwendenden Ölpumpe um etwa 10 dB verringert werden, indem der Kompressionswinkel a auf den effektiven Kompressionswinkel C₂ festgelegt wird. Insbesondere kann das Ölpumpengeräusch auf erträgliche 80 dB oder weniger in einem Personenkraftwagen und sogar in einem Hybridfahrzeug unterdrückt werden, welches bei der Fahrt ein leises Geräusch erzeugt.
• Das Auflösen und Beseitigen der Kavitation über die Zeit ermöglicht zudem ein verringertes Auftreten von Erosion.
• Ferner ist ein oberer Grenzwert des Kompressionswinkels a auf einen Winkel festgelegt, der die Beseitigung von Kavitation ermöglicht, die bei einer maximalen Drehzahl in einem hohen Drehzahlbereich unter den Drehzahlbereichen der während der normalen Fahrzeugfahrt verwendeten Antriebsquelle auftritt. Somit wird der Raum S nicht um einen Betrag komprimiert, der größer als der Betrag der Kavitation ist, wodurch es ermöglicht wird, das Geräusch eines Verzahnungsabschnitts der Außenzähne 3a und der Innenzähne 2a zu unterdrücken, welches durch den Druck des Raums S erzeugt wird, der stärker als erforderlich ansteigt, und zudem eine Verringerung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu unterdrücken, die durch einen vergrößerten Widerstand hervorgerufen wird.
• Da die Flachnut 12 zum Ablassen des Drucks über den Kompressionswinkel a vorgesehen ist, kann selbst bei niedriger Drehzahl verhindert werden, dass der Innendruck des Raums S stärker als erforderlich ansteigt.
• Es ist anzumerken, dass die Antriebsquelle in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht auf eine Kraftmaschine beschränkt ist und auch einen Motor, ein die Kraftmaschine und den Motor kombinierendes Hybridantriebssystem und einen elektrischen Ölpumpenmotor beinhaltet, der eine Ölpumpe unabhängig des Antriebs in einem Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug dreht.
• Ein Hybridfahrzeug kann in einem EV-Modus fahren, bei dem die Kraftmaschine bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit nicht angetrieben wird, und bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit kann die Ölpumpe eine hohe Antriebsdrehzahl erreichen. Das Ölpumpengeräusch kann merklicher werden, da während der Fahrt in dem EV-Modus bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit kein Kraftmaschinengeräusch vorhanden ist. Falls die vorliegende Erfindung jedoch auf ein solches Hybridfahrzeug angewendet wird, kann ein solches Ölpumpengeräusch verringert werden und zudem kann das durch die Kavitation bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit verursachte Geräusch verringert werden.
• Ein hoher Drehzahlbereich unter den Drehzahlbereichen der während der normalen Fahrzeugfahrt verwendeten Antriebsquelle ist niedriger festgelegt als eine maximale Drehzahl unter den durch die Antriebsquelle ermöglichten Drehzahlen. Jedoch kann die maximale Drehzahl in dem hohen Drehzahlbereich eine maximale Drehzahl unter den zulässigen Drehzahlen sein.
• Die Ölpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Verwendung in einem Automatikgetriebe beschränkt und kann als eine Ölpumpe für eine Kraftmaschine oder eine andere hydraulische Vorrichtung verwendet werden. Ferner sind die Innenzähne 2a und die Außenzähne 3a nicht notwendigerweise Trochoidzähne und sie können beispielsweise eine gewöhnliche Zahnkonfiguration aufweisen.
• GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
• Die Ölpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise als eine Ölpumpe verwendet werden, die in einem Automatikgetriebe, einem Hybridantriebssystem oder dergleichen installiert ist.
• Bezugszeichenliste

1

ÖLPUMPE

2

AUßENROTOR

2A

INNENZÄHNE

3

INNENROTOR

3a

AUßENZÄHNE

5

ÖLPUMPENKÖRPER

5a

GLEITFLÄCHE

11

EINLASSANSCHLUSS

11b

FERTIGSTELLUNGSENDABSCHNITT

10

ABGABEANSCHLUSS

10a

STARTENDABSCHNITT

A

ROTATIONSWINKEL (KOMPRESSIONSWINKEL)

C

INTERVALL

S

RAUM

I

EINLASSTAKT

II

EINSPERRTAKT

III

KOMPRESSIONSTAKT

IV

ABGABETAKT

Claims (1)

1. Ölpumpe (1) mit einem Innenrotor (3), der eine Vielzahl von Außenzähnen (3a) hat, einem Außenrotor (2), der exzentrisch vorgesehen ist und der eine Vielzahl von Innenzähnen (2a) hat, die mit den Außenzähnen (3a) des Innenrotors (3) kämmen, und einem Ölpumpenkörper (5), der den Außenrotor (2) und den Innenrotor (3) aufnimmt, wobei durch drehendes Antreiben des Innenrotors (3) zum Vergrößern und Verkleinern eines Raums (S) zwischen den Innenzähnen (2a) und den Außenzähnen (3a) ein Einlasstakt (I), bei dem Hydrauliköl von einem in dem Ölpumpenkörper (5) ausgebildetem Einlassanschluss (11) angesaugt wird, und ein Abgabetakt (IV) durchgeführt werden, bei dem das angesaugte Hydrauliköl zu einem in dem Ölpumpenkörper (5) ausgebildeten Abgabeanschluss (12) abgegeben wird, wobei zwischen dem Einlasstakt (I) und dem Abgabetakt (IV) ein Einsperrtakt (II), bei dem das angesaugte Hydrauliköl von dem Einlassanschluss (11) abgeschnitten wird und das angesaugte Hydrauliköl in dem Raum (S) eingesperrt wird, und ein Kompressionstakt (III) durchgeführt werden, bei dem der Raum (S) verkleinert wird und das eingesperrte Hydrauliköl komprimiert wird, und wobei ein Intervall (a) zwischen einem Fertigstellungsendabschnitt (11b) des Einlassanschlusses (11) und einem Startendabschnitt (12a) des Abgabeanschlusses (12) so festgelegt ist, dass ein Rotationswinkel des Innenrotors (3) während des Kompressionstakts 21 bis 27 Grad beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassanschluss (11) mit dem Raum (S) in einem Intervall, in dem das Volumen des Raums (S) größer wird, verbunden ist, wobei der Fertigstellungsendabschnitt (11a) so ausgebildet ist, dass die Verbindung zwischen dem Einlassanschluss (11) und dem Raum (S) zum Zeitpunkt des das maximalen Volumens beibehalten wird, wobei während des Kompressionstakts (III) ein Druck in dem Raum (S), der zwischen den Innenzähnen (2a) und den Außenzähnen (3a) ausgebildet ist, unterhalb eines Drucks in dem Abgabeanschluss (12) gehalten wird, sodass verhindert wird, dass während des Kompressionstakts (III) Hydrauliköl aus dem Raum (S) herausströmt, wobei eine Gleitfläche des Ölpumpenkörpers (5), die an dem Innenrotor (3) gleitet, mit einer Flachnut (12) ausgebildet ist, die den Abgabeanschluss (12) und den Raum (S) während des Kompressionstakts (III) verbindet.

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