DE112013004386T5

DE112013004386T5 - Ölpumpe mit einer variablen Kapazität und diese verwendendes Ölzuführsystem

Info

Publication number: DE112013004386T5
Application number: DE112013004386.6T
Authority: DE
Inventors: c/o HITACHI AUTOMOTIVE SYST Watanabe Yasushi; c/o HITACHI AUTOMOTIVE SYST Ohnishi Hideaki
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2015-06-11
Also published as: CN104541059A; JPWO2014038302A1; CN104541059B; US9347344B2; JP6154386B2; US20150218983A1; WO2014038302A1

Abstract

Es wird eine Ölpumpe mit einer variablen Kapazität angegeben, die ein erforderliches Pumpenausgabevolumen und einen erforderlichen Ausgabedruck auch dann stabil sicherstellen kann, wenn ein Ölfilter verstopft ist oder ein elektromagnetisches Ventil ausfällt. Die Ölpumpe umfasst: eine erste Steuerölkammer 31, die eine Kraft unter einem Öldruck von einer Hauptölgalerie 05 in einer Richtung ausübt, in welcher die Exzentrizität eines Nockenrings kleiner wird; eine zweite Steuerölkammer 32, die eine Kraft unter dem Öldruck von der Hauptölgalerie in Verbindung mit der Federkraft einer Feder 18 in einer Richtung ausübt, in welcher die Exzentrizität des Nockenrings größer wird; einen ersten Verzweigungsflusspfad 3, der die Hauptölgalerie mit der ersten Steuerölkammer verbindet; und einen zweiten Verzweigungsflusspfad 4, der von dem ersten Verzweigungsflusspfad verzweigt und konfiguriert ist, um mit der zweiten Steuerölkammer über das elektromagnetische Ventil verbunden zu werden. Ein erstes Ölfilter 1 ist in der Hauptölgalerie angeordnet, und ein zweites Ölfilter 2 ist in dem ersten Verzweigungsflusspfad angeordnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ölpumpe mit einer variablen Kapazität für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor sowie ein diese verwendendes Ölzuführsystem.
Stand der Technik
Damit das von einer Ölpumpe ausgegebene Öl für Vorrichtungen, die verschiedene Ausgabedrücke erfordern, wie zum Beispiel die gleitenden Teile eines Motors, eine variable Ventilbetätigungseinrichtung für die Steuerung von Betriebseigenschaften von Motorventilen usw. verwendet werden kann, ist eine zweistufige Kennlinie und insbesondere eine Niederdruck-Kennlinie und eine Hochdruck-Kennlinie erforderlich.
Um diese Anforderung zu erfüllen, ist eine Ölpumpe mit einer variablen Kapazität wie zum Beispiel die in dem folgenden Patentdokument 1 angegebene mit einem exzentrischen Ring versehen, der sich gegen eine Federkraft bewegt, um seine Exzentrizität in Bezug auf einen Rotor zu ändern, und weiterhin mit einem elektromagnetischen Ventil zum Schalten der Betätigungsrichtung des Ausgabedrucks versehen. Die Richtungsschaltsteuerung erfolgt über das elektromagnetische Ventil, um zu ermöglichen, dass der Pumpenausgabedruck auf den exzentrischen Ring in einer Richtung, in welcher die Exzentrizität kleiner wird, oder in einer Richtung, in welcher die Exzentrizität größer wird, wirkt.
Außerdem ist bei der oben genannten Ölpumpe mit einer variablen Kapazität ein Ölfilter stromabwärts von einer Hauptölgalerie oder stromaufwärts von dem elektromagnetischen Ventil angeordnet, um zu verhindern, dass sich Verunreinigungen wie etwa Metallabfälle in dem Öl in das elektromagnetische Ventil fressen.
Referenzliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: Vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr. 2004-251267 (A)

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn jedoch bei der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität des Patentdokuments 1 das Ölfilter verstopft ist oder das elektromagnetische Ventil aufgrund eines Bruchs ausfällt, wird der Ölfluss zu der stromabwärts gelegenen Seite des Ölfilters blockiert, sodass Öl aufgrund eines Ölleckens in dem Pumpenkörper in eine Steuerkammer fließt. Eine durch den Hydraulikdruck des fließenden Öls verursachte Kraft wirkt auf den exzentrischen Ring nur in der Richtung, in welcher die Exzentrizität kleiner wird, während das in der Richtung, in der die Exzentrizität größer wird, wirkende Öl ausgegeben wird. Deshalb besteht eine Tendenz dafür, dass sich der exzentrische Ring in der Richtung bewegt, in welcher die Exzentrizität des exzentrischen Rings kleiner wird, was von dem Pumpenausgabedruck abhängig ist.
Es besteht also die Gefahr, dass ein durch die Pumpe erzeugtes mindestens erforderliches Ölausgabevolumen nicht sichergestellt werden kann.
Es ist deshalb angesichts der oben geschilderten Nachteile aus dem Stand der Technik eine Aufgabe der Erfindung, eine Ölpumpe mit einer variablen Kapazität anzugeben, die ein erforderliches Pumpenausgabevolumen und einen erforderlichen durch die Pumpe erzeugten Ausgabedruck auch dann stabil sicherstellen kann, wenn ein Ölfilter verstopft ist oder ein elektromagnetisches Ventil ausfällt.
Problemlösung
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Ölpumpe mit einer variablen Kapazität: einen Rotor, der drehend durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird; eine Vielzahl von Flügeln, die zurückziehbar an einem Außenumfang des Rotors angeordnet sind; einen Nockenring, der konfiguriert ist, um den Rotor und die Flügel auf einer Innenumfangsseite aufzunehmen, um eine Vielzahl von Betriebsölkammern zu definieren, und um eine Exzentrizität der Mitte einer Innenumfangsfläche des Nockenrings von einer Drehmitte des Rotors durch eine Verschiebung des Nockenrings zu ändern; einen Ansaugteil, der konfiguriert ist, um sich in die Betriebsölkammern zu öffnen, deren Volumen größer werden, wenn der Nockenring in Bezug auf die Drehmitte des Rotors verschoben wird; einen Ausgabeteil, der konfiguriert ist, um sich in die Betriebsölkammern zu öffnen, deren Volumen kleiner werden, wenn der Nockenring in Bezug auf die Drehmitte des Rotors verschoben wird; einen Vorspannmechanismus, der konfiguriert ist, um den Nockenring in einer Richtung vorzuspannen, in welcher die Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf die Drehmitte des Rotors größer wird; eine erste Steuerkammer, die auf einer Außenumfangsseite des Nockenrings definiert ist und konfiguriert ist, um eine Kraft, die durch die Einführung eines Öldrucks von der Hauptölgalerie in die erste Steuerkammer verursacht wird, auf den Nockenring in einer Richtung auszuüben, in welcher die Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Rotor kleiner wird; eine zweite Steuerkammer, die auf der Außenumfangsseite des Nockenrings definiert ist und konfiguriert ist, um eine Kraft, die durch die Einführung des Öldrucks von der Hauptölgalerie in die zweite Steuerkammer und durch eine kleiner als die erste Steuerkammer gesetzte Druckempfangsfläche verursacht wird, auf den Nockenring in der Richtung auszuüben, in welcher die Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Rotor größer wird; ein elektromagnetisches Ventil, das konfiguriert ist, um eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und der Hauptölgalerie in einem nicht mit Strom versorgten Zustand herzustellen und eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und einem Niederdruckteil in einem mit Strom versorgten Zustand herzustellen; einen ersten Steuerkammer-Flusspfad, der konfiguriert ist, um einen von der Hauptölgalerie verzweigten Verzweigungsflusspfad mit der ersten Steuerkammer zu verbinden; einen zweiten Steuerkammer-Flusspfad, der von dem ersten Steuerkammer-Flusspfad verzweigt ist und konfiguriert ist, um mit der zweiten Steuerkammer über das elektromagnetische Ventil verbunden zu werden; und ein Ölfilter, das zwischen einer Verbindung des Verzweigungsflusspfads mit der Hauptölgalerie und einem Verzweigungsteil des von dem ersten Steuerkammer-Flusspfad verzweigten zweiten Steuerkammer-Flusspfads angeordnet ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Erfindung können ein erforderliches Pumpenausgabevolumen und ein Ausgabedruck stabil auch dann sichergestellt werden, wenn ein Ölfilter verstopft ist oder ein elektromagnetisches Ventil ausfällt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Hydraulikkreis eines Ölzuführsystems zeigt, das eine Ölpumpe mit einer variablen Kapazität gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
2 ist eine schematische Gesamtansicht der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität gemäß der ersten Ausführungsform und zeigt einen maximalen exzentrischen Zustand, in dem die Exzentrizität eines Nockenrings ein Maximum erreicht.
3 ist eine Längsschnittansicht der Ölpumpe der ersten Ausführungsform.
4 ist eine Ansicht des Pumpenkörpers der Ölpumpe der ersten Ausführungsform.
5 ist eine schematische Ansicht der Ölpumpe der ersten Ausführungsform und zeigt einen minimalen exzentrischen Zustand, in dem die Exzentrizität des Nockenrings ein Minimum erreicht.
6 ist eine Querschnittansicht und zeigt einen Zustand, in dem ein elektromagnetisches Richtungsschaltventil und ein zweites Ölfilter der ersten Ausführungsform beide installiert sind.
7 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Öldruck (Ausgabedruck) der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist eine Ansicht der Ölpumpe einer zweiten Ausführungsform in einem Zustand, in dem ein Abdeckungsglied entfernt ist.
9 ist eine Querschnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein zweites Ölfilter installiert ist.
10 ist eine perspektivische Ansicht des zweiten Ölfilters.
11 ist eine schematische Gesamtansicht der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität gemäß einer dritten Ausführungsform.
12 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betrieb der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität der dritten Ausführungsform zeigt.
13 ist eine erläuternde Ansicht, die einen anderen Betrieb der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität der dritten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine erläuternde Ansicht, die einen weiteren Betrieb der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität der dritten Ausführungsform zeigt.
15 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Hydraulikdruck (Ausgabedruck) der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität der dritten Ausführungsform zeigt.
16 ist eine schematische Gesamtansicht der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität gemäß einer vierten Ausführungsform.
17 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Betrieb der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität der vierten Ausführungsform zeigt.
18 ist eine erläuternde Ansicht, die einen anderen Betrieb der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität der vierten Ausführungsform zeigt.
19 ist eine erläuternde Ansicht, die einen weiteren Betrieb der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität der vierten Ausführungsform zeigt.
20 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Hydraulikdruck (Ausgabedruck) der Ölpumpe mit einer variablen Kapazität der vierten Ausführungsform zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform einer Pumpe mit einer variablen Kapazität und einer diese verwendenden Ölzufuhr gemäß der Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen beschrieben. Die hier beschriebenen Ausführungsformen werden übrigens auf eine Ölpumpe mit einer variablen Kapazität angewendet, die konfiguriert ist, um als eine Betätigungsquelle für einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus zu dienen, der die Ventilzeiten von Motorventilen eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors variiert, und Schmieröl zu den Gleitteilen des Motors und insbesondere zu allen Gleitteilen von Kolben und Zylinderbohrungen in der Form eines Ölstrahls und weiterhin Schmieröl zu den Lagerzapfen einer Kurbelwelle zuzuführen.
[Erste Ausführungsform]
1 ist ein Hydraulikdiagramm, das eine erste Ausführungsform zeigt. Eine Ölpumpe 10 mit einer variablen Kapazität wird durch eine Drehantriebskraft gedreht, die von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors übertragen wird, und ist konfiguriert, um in einer Ölpfanne 01 gespeichertes Öl durch ein Sieb 02 und einen Ansaugflusspfad 03 anzusaugen und um das Öl von einem Ausgabeflusspfad 04 zu einer Hauptölgalerie 05 des Motors auszugeben.
Ein Entlastungsventil 07 des Kugelrückschlagtyps ist in einem Entlastungsflusspfad 06 angeordnet, der sich von dem Ausgabeflusspfad 04 verzweigt, um das zu der Ölpfanne 01 zurück fließende Öl zurückzuführen oder abzulenken, wenn der Pumpenausgabedruck übermäßig ansteigt.
Die oben genannte Hauptölgalerie 05 ist konfiguriert, um Öl zu jedem gleitenden Teil des Motors, einer Ventilzeit-Steuereinrichtung und Lagerzapfen der Kurbelwelle zuzuführen. Ein erstes Ölfilter 1 ist auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Hauptölgalerie dem Ausgabeflusspfad 04 zugewandet angeordnet oder installiert, um Fremdstoffe (Verunreinigungen) in dem Ölfluss aufzufangen. Weiterhin ist ein Bypassflusspfad 08 vorgesehen und konfiguriert, um das erste Ölfilter 1 der Hauptölgalerie 05 zu umgehen. Ein Bypassventil 09 des Kugelrückschlagtyps ist in dem Bypassflusspfad 08 angeordnet und konfiguriert, um sich zu öffnen und dadurch einen Ölfluss durch den Bypassflusspfad 08 zu der stromabwärts gelegenen Seite zu gestatten, wenn das erste Ölfilter 1 verstopft ist und also das Zuführsystem Schwierigkeiten mit dem Ölfluss durch das erste Ölfilter hat.
Ein erster Verzweigungsflusspfad 3 verzweigt sich von der Hauptölgalerie 05 stromabwärts von dem ersten Ölfilter 1. Das stromabwärts gelegene Ende des ersten Verzweigungsflusspfads 3 ist mit einer ersten Steuerölkammer 30 (weiter unten beschrieben) der Ölpumpe 10 verbunden. Und ein zweiter Verzweigungsflusspfad 4 verzweigt sich von der Mitte des ersten Verzweigungsflusspfads.
Die stromabwärts gelegene Seite des zweiten Verzweigungsflusspfads 2 ist mit einer zweiten Steuerölkammer 31 (weiter unten beschrieben) der Ölpumpe 10 über einen Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6 verbunden. Ein elektromagnetisches Richtungsschaltventil 40, das als ein elektromagnetisches Ventil klassifiziert ist, ist an dem Verbindungsteil des zweiten Verzweigungsflusspfads mit dem Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6 vorgesehen.
Der Schaltbetrieb des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 zwischen EIN (mit Strom versorgter Zustand) und AUS (nicht mit Strom versorgter Zustand) wird durch eine Steuereinheit (nicht gezeigt) gesteuert, um eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Verzweigungsflusspfad 4 und dem Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6 oder eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Verzweigungsflusspfad 4 und einem Ablassflusspfad 5 herzustellen. Die konkrete Flusspfadkonfiguration durch das elektromagnetische Ventil wird weiter unten beschrieben.
Ein zweites Ölfilter 2 ist in Nachbarschaft zu dem verzweigten Teil des von der Hauptölgalerie 05 verzweigten ersten Verzweigungsflusspfads 1 installiert. Wie in 6 gezeigt, umfasst das zweite Ölfilter 2 einen im Wesentlichen zylindrischen Hauptkörper 2a, der in den großdurchmessrigen verzweigten Teil des von der Hauptölgalerie 05 verzweigten ersten Verzweigungsflusspfads 3 pressgepasst wird, und ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Metallnetzglied 2b, das mit einem Ende des Hauptkörpers 2a verbunden ist und konfiguriert ist, um zu verhindern das in das Öl gemischte Verunreinigungen in das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 fließen.
Zum Beispiel wird ein Filterpapier oder ein Metallnetzglied als Ölfilter in dem ersten und zweiten Ölfiltern 1, 2 verwendet. Weil ein Filterpapier oder ein Netzglied verstopfen können, wird ein austauschbares Filter des Kartuschentyps verwendet oder wird ein ersetzbares Filterpapier verwendet. Außerdem ist das Netz des Netzglieds 2b des zweiten Ölfilters 2 mit einem größeren Durchmesser versehen als das Netz des Netzglieds des ersten Ölfilters 1.
Die vorstehend beschriebene Ölpumpe 10 wird zum Beispiel an dem vorderen Ende eines Zylinderblocks 35 des Verbrennungsmotors installiert. Wie in 2 bis 5 gezeigt, umfasst die Ölpumpe: ein Gehäuse, das durch einen Pumpenkörper 11 gebildet wird, der mit einem Öffnungsende und einem C-förmigen Querschnitt konfiguriert ist und mit einer Pumpenaufnahmekammer 13 ausgebildet ist, in der ein zylindrischer Hohlraum definiert ist; ein Abdeckungsglied 12, das konfiguriert ist, um das Öffnungsende des Pumpenkörpers 11 hermetisch zu schließen; eine Antriebswelle 14, die drehbar an dem Gehäuse gehalten wird und konfiguriert ist, um sich beinahe durch den mittleren Teil der Pumpenaufnahmekammer 13 zu erstrecken, und drehend durch eine Motorkurbelwelle angetrieben wird; Pumpenelemente (Pumpenkomponenten), die aus einem Rotor 15, der drehbar in der Pumpenaufnahmekammer 13 aufgenommen ist und dessen Mitte fix mit der Antriebswelle 14 verbunden ist, und aus einer Vielzahl von Flügeln 16, die zurückziehbar in entsprechenden Schlitzen 15a angeordnet sind, die radial in den Außenumfang des Rotors 15 geschnitten sind, bestehen; einen Nockenring 17, der auf der Außenumfangsseite der Pumpenelemente platziert ist, um zu gestatten, dass der Nockenring exzentrisch zu der Drehmitte des Rotors 15 verschoben wird, und konfiguriert ist, um Pumpenkammern 20, die eine Vielzahl von Betriebsölkammern sind, in Verbindung mit dem Rotor 15 und Flügeln 16, die dazu benachbart sind, zu definieren; eine Feder 18, die in dem Pumpenkörper 11 aufgenommen ist und konfiguriert ist, um den Nockenring 17 permanent in einer Richtung vorzuspannen, in der eine Exzentrizität des Nockenrings 17 in Bezug auf die Drehmitte des Rotors 15 größer wird; und ein Paar von Ringgliedern 19, 19, die gleitbar auf beiden Seiten des Innenumfangs des Rotors 15 platziert sind und einen Durchmesser aufweisen, der kleiner als derjenige des Innenumfangs des Rotors 15 ist.
Der oben genannte Pumpenkörper 11 ist einstückig aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Wie in 3–4 gezeigt, ist ein Lagerloch 11a konfiguriert, um sich beinahe durch die Mitte einer Bodenfläche 13a der Pumpenaufnahmekammer 13 zu erstrecken, um ein Ende der Antriebswelle 14 drehbar zu halten. Wie in 4 gezeigt, ist ein Halteloch 11b auch an einer bestimmten Position der Innenumfangswand der Pumpenaufnahmekammer 13 ausgebildet, wobei diese Wand der Seitenwandfläche des Pumpenkörpers 11 entspricht. Ein Schwenkzapfen 24, der konfiguriert ist, um den Nockenring 17 schwenkbar zu halten, ist in das Halteloch 11b eingesteckt und fix mit diesem verbunden. Übrigens ist die Ölhaltevertiefung 11e in der Innenumfangsfläche des oben genannten Lagerlochs 11a ausgebildet, um Öl für das Schmieren der Antriebswelle 14 zu halten.
Weiterhin sind eine erste Dichtungsgleitkontaktfläche 11c und eine zweite Dichtungsgleitkontaktfläche 11d an der Innenumfangsfläche der Pumpenaufnahmekammer 13 ausgebildet und auf beiden Seiten angeordnet, sodass sie eine gerade Linie M (nachfolgend als „Nockenring-Bezugslinie” bezeichnet) einschließen, die die Mitte des Lagerlochs 11a mit der Mitte des Haltelochs 11b verbindet. Dichtungsglieder 30, 30 (weiter unten beschrieben), die an dem Außenumfang des Nockenrings 17 installiert sind, werden in einen Gleitkontakt mit den entsprechenden Dichtungsgleitkontaktflächen gebracht. Die erste Dichtungsgleitkontaktfläche 11c ist als eine kreisbogenförmige Fläche mit der Mitte des Halteblochs 11b und einem vorbestimmten Radius R1 konfiguriert, während die zweite Dichtungsgleitkontaktfläche 11d als eine kreisbogenförmige Fläche mit der Mitte des Haltelochs 11b und einem vorbestimmten Radius R2 konfiguriert ist. Die Umfangslängen dieser Gleitkontaktflächen sind derart dimensioniert, dass die Dichtungsglieder 30, 30 immer in einem Gleitkontakt mit den entsprechenden Dichtungsgleitkontaktflächen über den gesamten Bereich der exzentrischen Schwenkbewegung des Nockenrings 17 gehalten werden können. Der Nockenring 17 wird also während der exzentrischen Schwenkbewegung entlang der entsprechenden Dichtungsgleitkontaktflächen 11c, 11d geführt, um einen glatten Betrieb (eine glatte exzentrische Schwenkbewegung) des Nockenrings 17 sicherzustellen.
Wie in 2 und 4 gezeigt, sind eine Ansaugöffnung 21, die ein im Wesentlichen kreisbogenförmiger, vertiefter Ansaugteil ist, und eine Ausgabeöffnung 22, die ein im Wesentlichen kreisbogenförmiger, vertiefter Ausgabeteil ist, ausgeschnitten und in der Bodenfläche 13a der Pumpenaufnahmekammer 13 um das Lagerloch 11a herum ausgebildet, sodass sie einander über das Lagerloch 11a gegenüberliegen. Die Ansaugöffnung ist konfiguriert, um eine Fläche (Ansaugfläche) zu öffnen, die das innere Volumen jeder Pumpenkammer 20 mit einer Pumpaktion der Pumpelemente vergrößert, während die Ausgabeöffnung konfiguriert ist, um eine Fläche (Ausgabefläche) zu öffnen, die das innere Volumen jeder Pumpenkammer 20 mit der Pumpaktion der Pumpelemente verkleinert.
Die oben genannte Ansaugöffnung 21 ist mit einem Ansaugloch 21a ausgebildet, das sich von der beinahe mittigen Position der Ansaugöffnung 21 zu einer Federaufnahmekammer 28 (weiter unten beschrieben) erstreckt und konfiguriert ist, um sich nach außen durch die Bodenwand des Pumpenkörpers 11 zu öffnen. Auf diese Weise kann in der Ölpfanne 01 des Motors gespeichertes Schmieröl in jede Pumpenkammer 20 in der Saugfläche durch das Saugloch 21a und die Saugöffnung 21 aufgrund eines durch eine Pumpaktion der Pumpelemente erzeugten Negativdrucks gesaugt werden.
Übrigens ist das oben genannte Ansaugloch 21a konfiguriert, um der Außenumfangsfläche des Nockenrings 17 auf der Pumpenansaugseite zugewandt zu sein, sodass Ansaugdruck in die Außenumfangsfläche der Pumpenansaugseite des Nockenrings 17 eingeführt wird. Die Außenumfangsfläche des Nockenrings 17, die zu der Pumpenansaugseite gehört und in Nachbarschaft zu jeder Pumpenkammer 20 in der Ansaugfläche positioniert ist, wird also zu einem Niederdruckteil, dessen Druck ein Ansaugdruck oder atmosphärischer Druck ist. Dadurch wird ein Lecken von Schmieröl von jeder Pumpenkammer 20 in der Ansaugfläche zu der Außenumfangsfläche des Nockenrings 17 auf der Pumpenansaugseite unterdrückt.
Die oben genannte Ausgabeöffnung 22 ist mit einem Ausgabeloch 22a an der oberen Position der Ausgabeöffnung in 4 ausgebildet und konfiguriert, um mit der Hauptölgalerie 05 über den Ausgabeflusspfad 04 durch die Bodenwand des Pumpenkörpers 11 hindurch verbunden zu werden.
Bei der vorstehend erläuterten Konfiguration wird durch eine Pumpenaktion der Pumpelemente unter Druck gesetzte und von jeder Pumpenkammer 20 in der Ausgabefläche ausgegebenes Öl durch die Ausgabeöffnung 22 und das Ausgabeloch 22a zu der Hauptölgalerie 05 zugeführt und dann zu jedem Gleitteil des Motors, einer Ventilzeit-Steuereinrichtung und ähnlichem ausgegeben.
Das oben genannte Abdeckungsglied 12 ist mit einer im Wesentlichen flachen Form ausgebildet. Ein Teil der Außenseite des Abdeckungsglieds in Entsprechung zu dem Lagerloch 11a des Pumpenkörpers 11 ist mit einer zylindrischen Form ausgebildet. Die Innenumfangsfläche dieses zylindrischen Teils ist als ein Lagerloch 12a (ein Durchgangsloch) ausgebildet, durch welches das andere Ende der Antriebswelle 14 drehbar gehalten wird. Das Abdeckungsglied 12 ist an der Öffnungsendfläche des Pumpenkörpers 11 mittels einer Vielzahl von Schrauben 26 montiert.
Übrigens ist die Innenfläche des Abdeckungsglieds 12 mit einer im Wesentlichen flachen Form, aber in ähnlicher Weise wie die Bodenfläche des Pumpenkörpers 11 ausgebildet, wobei eine Ansaugöffnung 21 und eine Ausgabeöffnung 22 in der Innenfläche des Abdeckungsglieds ausgebildet sein können.
Die oben genannte Antriebswelle 14 ist konfiguriert, um den Rotor 15 in der Richtung im Uhrzeigersinn in 2 durch ein von der Kurbelwelle übertragenes Drehmoment zu drehen.
Wie in 2 gezeigt ist der oben genannte Rotor 15 mit sieben Schlitzen 15a ausgebildet, die derart geschnitten sind, dass sie sich radial von dem mittleren Teil des Rotors nach außen erstrecken. Weiterhin ist an dem innersten unteren Ende jeder der Schlitze 15a eine Rückdruckkammer 15b ausgebildet, die einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist und in die das in die Ausgabeöffnung 22 ausgegebene Öl eingeführt wird. Somit wird jeder der Flügel 16 durch die aufgrund der Drehung des Rotors 15 auf die Ringglieder 19, 19 wirkende Zentrifugalkraft und den Öldruck in den entsprechenden Rückdruckkammern 15b nach außen gedrückt.
Die obere Endfläche jedes der Flügel 16 wird in einem Gleitkontakt mit der Innenumfangsfläche des Nockenrings 17 gehalten. Die innerste Endfläche des Basisendes jedes der Flügel wird ebenfalls in einem Gleitkontakt mit der Außenumfangsfläche jedes der Ringglieder 19, 19 gehalten. Also auch wenn die Motordrehzahl niedrig ist und somit die zuvor erläuterte Zentrifugalkraft und der Öldruck in der Rückdruckkammer 15b klein sind, wirken die Außenumfangsfläche des Rotors 15, die Innenflächen der benachbarten Flügel 16, 16, die Innenumfangsfläche des Nockenrings 17, die Bodenfläche 13a der Pumpenaufnahmekammer 13 des Pumpenkörpers 11, wobei die Bodenfläche der Seitenwandfläche entspricht, und die Innenfläche des Abdeckungsglieds 12 zusammen, um jede Pumpenkammer 20 in einer fluiddichten Weise zu definieren.
Der oben genannte Nockenring 17 ist einstückig aus einer gesinterten Legierung im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. Weiterhin weist der Nockenring einen im Wesentlichen kreisförmig vertieften Schwenkteil 17a auf, der an einer bestimmten Position des Außenumfangs derart ausgebildet ist, dass er sich axial erstreckt. Der Schwenkteil ist konturiert, um einen Schwenkpunkt für die exzentrische Schwenkbewegung durch das Passen des Schwenkteils auf den Schwenkzapfen 24 vorzusehen. Ein Armteil 17b ist derart ausgebildet, dass er von der gegenüberliegenden Seite des Schwenkteils 17a in Bezug auf die Mitte des Nockenrings 17 vorsteht und mit der Feder 18 verbunden ist.
Die Federaufnahmekammer 28 ist derart in dem Pumpenkörper 11 vorgesehen oder definiert, dass sie mit der Pumpenaufnahmekammer 13 über einen Verbindungsteil 27 verbunden ist, der an einer Position gegenüber dem Halteloch 11b ausgebildet ist. Die Feder 18 ist in der Federaufnahmekammer 28 installiert.
Die Feder 18 wird elastisch zwischen der Unterseite der Spitze eines Armteils 17b, der sich durch den Verbindungsteil 27 in die Federaufnahmekammer 28 erstreckt, und der Bodenfläche der Federaufnahmekammer 28 unter einer voreingestellten Last W gehalten. Die Unterseite der Spitze des Armteils 17b ist mit einem im Wesentlichen kreisbogenförmigen Haltevorsprung 17c ausgebildet. Ein Ende der Feder 18 wird durch den Haltevorsprung 17c gehalten.
Deshalb ist die zuvor genannte Feder 18 konfiguriert, um den Nockenring 17 permanent über den Armteil 17b in einer Richtung, in welcher die Exzentrizität des Nockenrings 17 größer wird (d. h. in einer Richtung im Uhrzeigersinn in 2), mittels einer elastischen Kraft basierend auf der voreingestellten Last W vorzuspannen. In dem nicht in Betrieb befindlichen Zustand des Nockenrings 17 von 2 wird der Nockenring 17 in einem federgeladenen Zustand, in dem die obere Seite des Armteils 17b gegen einen Stopperteil 28a, der an der Unterseite des oberen Teils der Umfangswand der Federaufnahmekammer 28 ausgebildet ist, durch die Federkraft der Feder 18 gehalten. Der Nockenring wird an einer federgeladenen Position gehalten, an welcher seine Exzentrizität in Bezug auf die Drehmitte des Rotors 15 größer wird.
Der Armteil 17b ist also angeordnet, um sich auf der gegenüberliegenden Seite des Schwenkteils 17a zu erstrecken, und die Spitze des Armteils 17b wird durch die Feder 18 vorgespannt. Dadurch wird das Auftreten einer auf den Nockenring 17 wirkenden maximalen Drehkraft unterstützt. Dies trägt auch zu einer Verkleinerung der Feder 18 bei, wodurch eine Verkleinerung der gesamten Pumpe sichergestellt wird.
Ein Paar von Dichtungsstrukturteilen, die jeweils einen im Wesentlichen dreieckigen Lateralquerschnitt aufweisen, nämlich ein erster Dichtungsstrukturteil 17d und ein zweiter Dichtungsstrukturteil 17e sind derart ausgebildet, dass sie von dem Außenumfang des Nockenrings 17 vorstehen und jeweils der ersten Dichtungsgleichkontaktfläche 11c und der zweiten Dichtungsgleitkontaktfläche 11d gegenüberliegen. Der erste Dichtungsstrukturteil und der zweite Dichtungsstrukturteil sind konfiguriert, um jeweils eine erste Dichtungsfläche und eine zweite Dichtungsfläche aufzuweisen. Weiterhin sind eine erste Dichtungshaltevertiefung und eine zweite Dichtungshaltevertiefung mit jeweils einem im Wesentlichen rechteckigen Lateralquerschnitt vorgesehen, die axial ausgeschnitten sind und in den entsprechenden Dichtungsfläche der Dichtungsstrukturteile 17d, 17e ausgebildet sind. Das zuvor erläuterte Dichtungsgliedpaar, d. h. die Dichtungsglieder 30, 30, die in einem Gleitkontakt mit den entsprechenden Dichtungsgleitkontaktflächen 11c, 11d während der exzentrischen Schwenkbewegung des Nockenrings 17 gehalten werden, werden in den entsprechenden Dichtungshaltevertiefungen installiert und gehalten.
Dann werden die zuvor erläuterten Dichtungsflächen mit vorbestimmten Radien konturiert, die etwas kleiner als die entsprechenden Radien R1, R2 sind, mit denen die assoziierten Dichtungsgleitkontaktflächen 11c, 11d konturiert sind, um kleine Zwischenräume C zwischen den Dichtungsflächen der assoziierten Dichtungsgleitkontaktflächen 11c, 11d zu definieren.
Zum Beispiel ist jedes der Dichtungsglieder 30, 30 aus einem Fluorharz-basierten Material mit einer geringen Reibungseigenschaft ausgebildet und als ein gerades, längliches Glied konfiguriert, das sich entlang der Axialrichtung des Nockenrings 17 erstreckt. Diese Dichtungsglieder sind konfiguriert, um durch die elastische Kraft der aus Gummi ausgebildeten elastischen Glieder, die in dem Boden der Dichtungshaltevertiefungen installiert sind, gegen entsprechende Dichtungsgleitkontaktflächen 11c, 11d gedrückt zu werden. Dadurch wird immer eine gute Fluiddichtung für jede der Steuerölkammern 31, 32 (weiter unten beschrieben) sichergestellt.
Wie in 2 gezeigt, sind die erste Steuerölkammer 31 und die zweite Steuerölkammer 32 an der Außenumfangsfläche des Nockenrings 17 der Pumpenausgabeseite und damit auf der Seite des Schwenkteils 17a konfiguriert. Die erste Steuerölkammer und die zweite Steuerölkammer sind zwischen der Außenumfangsfläche des Nockenrings 17 und der Innenumfangsfläche des Pumpenkörpers 11 durch die Außenumfangsfläche des Nockenrings 17, den Schwenkteil 17a, die Dichtungsglieder 30, 30 und die Innenumfangsfläche des Pumpenkörpers 11 definiert. Die erste Steuerölkammer und die zweite Steuerölkammer sind auf beiden Seiten des Schwenkteils 17a angeordnet.
Die erste Steuerölkammer 31 ist derart konfiguriert, dass der Pumpenausgabedruck des in die Ausgabeöffnung 22 ausgegebenen Öls immer in die erste Steuerölkammer durch die Hauptölgalerie 05, den ersten Verzweigungsflusspfad 3 und ein erstes Verbindungsloch 25a in einem Seitenteil des Pumpenkörpers 11 eingeführt wird. Eine erste Druckempfangsfläche 33, die durch einen Teil der Außenumfangsfläche des Nockenrings 17 gebildet oder definiert wird und der ersten Steuerölkammer 31 zugewandt ist, ist konfiguriert, um den Öldruck von der Hauptölgalerie 05 zu empfangen und eine Kraft für eine Schwenkbewegung (Verschiebung) des Nockenrings 17 in der Richtung, in der die Exzentrizität kleiner wird (d. h. in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn in 2), auf den Nockenring auszuüben.
Die erste Steuerölkammer 31 ist also konfiguriert, um immer den Nockenring 17 in der Richtung vorzuspannen, in welcher sich die Mitte des Nockenrings 17 und die Mitte des Rotors 15 konzentrisch über die erste Druckempfangsfläche 33 annähern, d. h. in der Richtung, in der die Exzentrizität kleiner wird. Mit anderen Worten wird die erste Steuerölkammer für eine Verschiebungssteuerung verwendet, in welcher eine Verschiebung des Nockenrings 17 in der konzentrischen Richtung gesteuert wird.
Dagegen ist die zweite Steuerölkammer 32 derart konfiguriert, dass der Ausgabedruck in dem zweiten Verzweigungsflusspfad 4 in die zweite Steuerölkammer durch ein zweites Verbindungsloch 25b durch die Schaltbetätigung des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 zwischen EIN und AUS eingeführt wird. Das zweite Verbindungsloch ist derart ausgebildet, dass es sich durch den Seitenteil des Pumpenkörpers 11 ähnlich wie das erste Verbindungsloch 25a erstreckt und parallel zu dem ersten Verbindungsloch angeordnet ist.
Weiterhin ist eine zweite Druckempfangsfläche 34, die durch einen Teil der Außenumfangsfläche des Nockenrings 17 gebildet oder definiert wird und der zweiten Steuerölkammer 32 zugewandt ist, konfiguriert, um eine Kraft zu empfangen, die in einer die Vorspannkraft der Feder 18 unterstützenden Richtung wirkt. Das heißt, dass eine Kraft für eine Schwenkbewegung (Verschiebung) des Nockenrings 17 auf den Nockenring in der Richtung, in der die Exzentrizität größer wird (d. h. in der Richtung im Uhrzeigersinn in 2), ausgeübt werden kann, indem der Ausgabedruck gegen die zweite Druckempfangsfläche ausgeübt wird.
Wie in 2 gezeigt, ist die Fläche S2 der Druckempfangsfläche 34 kleiner gesetzt als die Fläche S1 der ersten Druckempfangsfläche 33. Diese Druckempfangsflächen sind derart konfiguriert, dass eine summierte Vorspannkraft aus einer Vorspannkraft, die basierend auf dem Innendruck der zweiten Steuerölkammer 32 erzeugt wird, und aus einer Vorspannkraft der Feder 18, die in einer exzentrischen Richtung des Nockenrings 17 ausgeübt wird, in einer gegebenen Vorspannkraftbeziehung mit einer durch die erste Steuerölkammer 31 erzeugten Vorspannkraft ausgeglichen werden kann. Auf diese Weise kann die durch die zweite Steuerölkammer 32 erzeugte Vorspannkraft die Vorspannkraft der Feder 18 unterstützen. Das heißt, dass die zweite Steuerölkammer 32 konfiguriert ist, um den über das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 zugeführten Ausgabedruck bei Bedarf auf die zweite Druckempfangsfläche 34 auszuüben, um die Vorspannkraft der Feder 18 zu unterstützen. Mit anderen Worten wird die zweite Steuerölkammer für eine Verschiebungssteuerung verwendet, in welcher eine Verschiebung des Nockenrings 17 in der exzentrischen Richtung gesteuert wird.
Das weiter oben erläuterte elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 ist konfiguriert, um in Reaktion auf einen Erregungsstrom von der Steuereinheit (nicht gezeigt), die den Verbrennungsmotor steuert, in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Motors betrieben zu werden. Die Fluidverbindung zwischen dem zweiten Verzweigungsflusspfad 4 und dem zweiten Verbindungsloch 25b kann durch das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 hergestellt oder blockiert werden.
Wie in 2 und 6 gezeigt, ist das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 ein Dreiwege-Richtungsschaltventil. Das elektromagnetische Richtungsschaltventil wird in ein Ventilaufnahmeloch 35a in einer Seitenwand des Zylinderblocks 35 des Motors pressgepasst. Das elektromagnetische Richtungsschaltventil besteht vor allem aus einem Ventilkörper 41, einem Ventilsitz 42, einem Metallkugelventil 43 und einer Solenoideinheit 44. Der Ventilkörper weist eine Betätigungsbohrung 41aa auf, die sich axial in dem Ventilkörper erstreckt. Der Ventilsitz ist in das obere Ende der Betätigungsbohrung 41aa pressgepasst und weist eine Solenoidöffnung 42a auf, die in seiner Mitte ausgebildet ist, um mit der stromabwärts gelegenen Seite des zweiten Verzweigungsflusspfads 4 verbunden zu sein. Das Metallkugelventil ist in dem Ventilsitz 42 derart installiert, dass die Bewegung des Kugelventils weg von und zu dem Ventilsitz gestattet ist, um die Solenoidöffnung 42a zu öffnen und zu schließen. Die Solenoideinheit ist an einem Axialende des Ventilkörpers 41 vorgesehen.
Der oben genannte Ventilkörper 41 weist eine Verbindungsöffnung 45 auf, die sich radial durch das obere Ende der Umfangswand des Ventilkörpers erstreckt, um mit dem ersten Verzweigungsflusspfad 3 durch die Solenoidöffnung 42a hindurch verbunden zu werden. Weiterhin weist der Ventilkörper eine Ablassöffnung 46 auf, die sich radial durch das untere Ende der Umfangswand des Ventilkörpers erstreckt, um mit der Betätigungsbohrung 41aa verbunden zu werden.
Obwohl nicht deutlich gezeigt, weist die oben genannte Solenoideinheit 44 eine elektromagnetische Spule, einen fixen Eisenkern, einen beweglichen Eisenkern und ähnliches auf, die alle in dem Solenoidgehäuse installiert sind. Eine Drückstange 47 ist an dem oberen Stammende des beweglichen Eisenkerns angebracht, um in der Betätigungsbohrung 41a mit einem spezifizierten radialen Zwischenraum zu gleiten und einen Druck auf das Kugelventil 43 über die Spitze der Drückstange auszuüben oder den Druck aufzuheben.
Ein ringförmiger Flusspfad 48 ist zwischen der Außenumfangsfläche der Drückstange 47 und der Innenumfangsfläche der Betätigungsbohrung 41a definiert, um eine Fluidverbindung zwischen der Verbindungsöffnung 45 und der Ablassöffnung 46 herzustellen.
Die oben genannte elektromagnetische Spule ist ausgebildet, um zwischen EIN (mit Strom versorgter Zustand) und AUS (nicht mit Strom versorgter Zustand) in Reaktion auf ein EIN-Signal oder ein AUS-Signal von der Steuereinheit des Motors geschaltet zu werden.
Wenn also ein AUS-Signal (nicht-Stromversorgung) von der Steuereinheit zu der elektromagnetischen Spule ausgegeben wird, bewegt sich der bewegliche Kern nach hinten (zieht sich zurück) aufgrund der Federkraft einer Rückstellfeder (nicht gezeigt), sodass der auf das Kugelventil 43 über die Drückstange 47 ausgeübte Druck aufgehoben wird, um die Solenoidöffnung 42a zu öffnen. Deshalb bewegt sich das Kugelventil 43 wie in 6 gezeigt nach hinten aufgrund des durch den zweiten Verzweigungsflusspfad 4 eingeführten Ausgabedrucks, sodass eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Verzweigungsflusspfad 4 und dem Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6 hergestellt wird, um den Öldruck zu der zweiten Steuerölkammer 32 zuzuführen. Gleichzeitig wird ein Öffnungsende des ringförmigen Flusspfads 48 geschlossen, sodass also die Fluidverbindung zwischen dem ringförmigen Flusspfad 48 und der Ablassöffnung 46 blockiert wird.
Wenn dagegen ein EIN-Signal (Stromversorgung) von der Steuereinheit zu der elektromagnetischen Spule ausgegeben wird, bewegt sich der bewegliche Eisenkern nach vorne (wird vorgeschoben) gegen die Federkraft der Rückstellfeder, sodass das Kugelventil 43 über die Drückstange 47 geschoben wird. Wie in 1 gezeigt wird also die Solenoidöffnung 42a durch das Kugelventil 43 geschlossen und wird eine Fluidverbindung zwischen der Verbindungsöffnung 45 und dem ringförmigen Flusspfad 48 hergestellt. Der Öldruck in der zweiten Steuerölkammer 32 wird also durch den Ölfluss von dem Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6 durch die Verbindungsöffnung 45, den ringförmigen Flusspfad 48 und die Ablassöffnung 46 in die Ölpfanne 01 entlastet.
Die zuvor erläuterte Steuereinheit ist konfiguriert, um die aktuelle Motorbetriebsbedingung basierend auf der Motoröltemperatur oder Wassertemperatur, der Motordrehzahl, der Motorlast oder ähnlichem zu erfassen. Insbesondere wenn die Motordrehzahl kleiner als ein vorbestimmter Motordrehzahlwert ist, gibt die Steuereinheit ein AUS-Signal (nicht-Stromversorgung) zu der elektromagnetischen Spule des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 aus. Wenn die Motordrehzahl umgekehrt den vorbestimmten Motordrehzahlwert überschreitet, gibt die Steuereinheit ein EIN-Signal (Stromversorgung) zu der elektromagnetischen Spule aus.
Wenn jedoch die Motordrehzahl kleiner als der vorbestimmte Motordrehzahlwert ist, aber der Motor in einem hohen Lastbereich betrieben wird, wird ein AUS-Signal zu der elektromagnetischen Spule ausgegeben, sodass der Öldruck zu der zweiten Steuerölkammer 32 zugeführt wird.
Bei der weiter oben erläuterten Konfiguration ist die oben genannte Ölpumpe 10 konfiguriert, um die Exzentrizität des Nockenrings 17 durch die relative Kraftbeziehung zwischen den auf den Nockenring 17 ausgeübten Kräften zu steuern, nämlich dem Innendruck der ersten Steuerölkammer 31, zu der immer ein Öldruck von der Hauptölgalerie 05 zugeführt wird, und der summierten Kraft aus der Vorspannkraft der Feder 18 und dem Innendruck der zweiten Steuerölkammer 32, der durch das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 geregelt wird. Die Ausgabedruckkennlinie der Ölpumpe 10 kann also gesteuert werden, indem die Exzentrizität gesteuert wird und indem eine Variation des inneren Volumens jeder Pumpenkammer 20 (jeder Betriebsölkammer) während einer Pumpaktion gesteuert wird.
[Betrieb der ersten Ausführungsform]
Im Folgenden wird der durch die Ölpumpe 10 der ersten Ausführungsform gekennzeichnete Betrieb, d. h. die Pumpenausgabedrucksteuerung basierend auf einer Exzentrizitätssteuerung des Nockenrings 17, mit Bezug auf das Kurvendiagramm von 7, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Pumpenausgabedruck zeigt, beschrieben.
Zuerst wird in einem niedrigen Drehzahlbereich nach dem Starten des Motors ein EIN-Signal von der Steuereinheit zu der elektromagnetischen Spule des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 ausgegeben, sodass das Schaltventil mit Strom versorgt wird. Deshalb wird der Ausgabedruck, der zu der Hauptölgalerie 05 durch den Betrieb der Ölpumpe 10 zugeführt wird, über den ersten Verzweigungsflusspfad 3 und den ersten Verbindungsdurchgang 25a zu der ersten Steuerölkammer 31 zugeführt. Weiterhin schließt wie in 2 gezeigt das Kugelventil 43 des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 die Solenoidöffnung 42a aufgrund des Drückens der Drückstange 47 und stellt gleichzeitig eine Fluidverbindung zwischen dem Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6 und dem ringförmigen Flusspfad 48 her, sodass der Öldruck in der zweiten Steuerölkammer 32 aufgrund des Ölflusses durch die Ablassöffnung 46 in die Ölpfanne 03 entlastet wird.
Wie in 2 gezeigt, wird also der Armteil 17b des Nockenrings 17 in einen anstoßenden Eingriff mit dem Stopperteil 28a durch die Federkraft der Feder 28 gebracht, wodurch der Nockenring an einer gegen den Uhrzeigersinn maximalen Drehposition gehalten wird. In diesem Zustand wird die Exzentrizität des in Bezug auf den Rotor 15 verschobenen Nockenrings 17 maximal, sodass eine Variation des Volumens jeder Pumpenkammer 20 maximal wird. Deshalb wird die Ölpumpe zu einem maximalen Kapazitätszustand versetzt. In diesem Zustand tritt ein Anstieg des Pumpenausgabedrucks auf. Das heißt, dass der Pumpenausgabedruck zu einem durch den Bereich „a” in 7 angegebenen Ausgabedruck wird. Der Ausgabedruck wird als ein Hydraulikdruck für eine hydraulische Betätigung der Ventilzeitsteuereinrichtung (VTC) und auch für das Schmieren der gleitenden Teile des Motors verwendet.
Wenn der Ausgabedruck mit einer Erhöhung der Motordrehzahl steigt, wirkt der von der Hauptölgalerie 03 in die erste Steuerölkammer 31 eingeführte Öldruck auf die Außenumfangsfläche des Nockenrings 17 und dient als eine Kraft, mit welcher der Nockenring 17 gegen den Uhrzeigersinn verschoben wird, indem er um den Schwenkzapfen 24 gegen die Federlast der Feder 18 schwenkt. 5 zeigt einen Zustand, in dem der Nockenring 17 schwenkend gegen den Uhrzeigersinn verschoben wurde. In diesem Zustand nähert sich die Mitte (die geometrische Mitte) des Innendurchmessers des Nockenrings 17 der Mitte der Antriebswelle 14, sodass die Exzentrizität kleiner wird. Aufgrund einer derartigen Verkleinerung der Exzentrizität wird eine Variation des Volumens jeder Pumpenkammer 20 kleiner und wird entsprechend auch die Pumpenkapazität kleiner. Dabei wird die Öldruckkennlinie des Motors in einem durch den Bereich „b” in 7 angegebenen Niederdruck-Steuerzustand gehalten. Die Last (Vorlast) der Feder 18 ist derart gesetzt, dass sich der Nockenring 17 zu bewegen beginnt, wenn ein erforderlicher Hydraulikdruck für eine variable Ventilbetätigungseinrichtung wie etwa eine VTC-Einrichtung überschritten wird.
Wenn sich dann die Motordrehzahl weiter erhöht und eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, wird ein AUS-Signal von der Steuereinheit zu dem elektromagnetischen Richtungsschaltventil 40 ausgegeben und wird also das Schaltventil nicht mit Strom versorgt. Daraus resultiert, dass sich wie in 6 gezeigt die Drückstange 47 nach hinten bewegt und also das Kugelventil 43 nach hinten bewegt, indem es den Öldruck von dem zweiten Verzweigungsflusspfad 4 empfängt, um die Solenoidöffnung 42a zu öffnen und gleichzeitig das eine Öffnungsende des ringförmigen Flusspfads 48 zu schließen.
Auf diese Weise wird die Fluidverbindung zwischen dem zweiten Verzweigungsflusspfad 4 und dem Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6 hergestellt, sodass eine Einführung des Öldrucks in der Hauptölgalerie 05 in die zweite Steuerölkammer 32 in Verbindung mit der zweiten Steuerung ermöglicht wird. Dementsprechend werden der Öldruck in der ersten Steuerölkammer 31 und der Öldruck in der zweiten Steuerölkammer 32 gleich.
Wenn unter diesen Bedingungen der Pumpenausgabedruck einen vorbestimmten Hydraulikdruckwert überschreitet, beginnt sich der Nockenring 17 gegen den Uhrzeigersinn zu bewegen, weil in der ersten Steuerölkammer 31 wie weiter oben erläutert eine größere Druckempfangsfläche gesetzt ist. Weil jedoch eine Hydraulikkraft, die durch den in die beiden Steuerölkammern eingeführten und auf den Nockenring 17 wirkenden Öldruck erzeugt wird, kleiner ist als eine Hydraulikkraft, die durch den nur in die erste Steuerölkammer 31 eingeführten Öldruck erzeugt wird, wird der Hydraulikdruckpegel hoch, wenn sich der Nockenring 17 zu bewegen beginnt.
Dabei wird die Öldruckkennlinie in einem Hochdruck-Steuerzustand wie durch die vordere Kante „c” in 7 angegeben gehalten.
Die Federlast (Vorlast) der Feder 18 und das Druckempfangsflächenverhältnis der ersten Steuerölkammer 31 und der zweiten Steuerölkammer 32 werden derart gesetzt, dass sich der Nockenring 17 zu bewegen beginnt, wenn ein Ventilöffnungsdruck für eine Ölstrahleinrichtung (OJ) überschritten wird oder wenn ein erforderlicher Hydraulikdruck für Kurbelwellenlager (CM) überschritten wird.
Gewöhnlich sind der Einspritzdruck einer Ölstrahleinrichtung und der erforderliche Hydraulikdruck für Kurbelwellenlager während eines Betriebs mit einer hohen Drehzahl erforderlich. Deshalb wird während des Betriebs mit einer niedrigen Drehzahl des Motors die Öldruckkennlinie in einem Niederdruck-Steuerzustand gehalten, indem das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 mit Strom versorgt wird, um einen Anstieg des Öldrucks zu verhindern und den Stromverbrauch zu reduzieren. Im Gegensatz dazu wird während des Betriebs mit einer hohen Drehzahl die Öldruckkennlinie zu einem Hochdruck-Steuerzustand geschaltet, indem das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 nicht mit Strom versorgt wird, um den Öldruck zu einem erforderlichen Pegel zu erhöhen. Auf diese Weise kann die durch die durchgezogene Linie in 7 angegebene Öldruckkennlinie erhalten werden.
Der zuvor erläuterte Motordrehzahl-Schwellwert für das Schalten des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 zwischen einem mit Strom versorgten Zustand und einem nicht mit Strom versorgten Zustand kann in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Motors geändert werden. Die Steuereinheit ist konfiguriert, um diesen Motordrehzahl-Schwellwert basierend auf Parametern wie etwa der Motordrehzahl, der Motorlast, der Öltemperatur, der Wassertemperatur oder ähnlichem zu bestimmen.
Zum Beispiel wird bei einem Betrieb mit einer hohen Last oder mit hohen Öltemperaturen die Öldruckkennlinie auch bei einer niedrigen Drehzahl zu einem Hochdruck-Steuerzustand geschaltet. Dadurch wird eine Ölstrahl-Einspritzung gestattet, um ein Klopfen zu verhindern. Die Zündzeit kann in der Phase vorgeschoben werden, um eine verbesserte Kraftstoffökonomie sicherzustellen. Im Gegensatz dazu wird bei niedrigen Öltemperaturen die Öldruckkennlinie in einem Niederdruck-Steuerzustand gehalten, um den Stromverbrauch zu reduzieren und ein Stoppen der Ölstrahl-Einspritzung zu gestatten. Dies trägt zu einer verkürzten Aufwärmzeit und reduzierten Emissionen von Kohlenwasserstoff (HC) bei.
Übrigens neigt bei einem Steuerzustand mit einem hohen Öldruck in einem hohen Drehzahlbereich des Motors der Pulsdruck in der Hauptölgalerie 05 dazu, groß zu werden. Wenn der Pulsdruck auf die ersten und zweiten Steuerölkammern 31, 32 wirkt, vibriert der Nockenring 17 und wird eine Pulsierung des Pumpenausgabedrucks vermehrt. Dies führt zu Problemen wie etwa dem Auftreten von Geräuschen und Vibrationen.
Wenn ein hoher Öldruck zu der ersten Steuerölkammer 31 und der zweiten Steuerölkammer 32 zugeführt wird, wirken Pulsdrücke auf die beiden Steuerölkammern zusammen mit den zugeführten Öldrücken. Aufgrund der summierten Pulsdrücke vibriert der Nockenring 17 und neigt die Position/Bewegung dazu, instabil zu werden.
In der gezeigten Ausführungsform ist jedoch das zweite Ölfilter 2 stromabwärts von der Verbindung des von der Hauptölgalerie 05 verzweigten ersten Verzweigungsflusspfads 3 und stromaufwärts von dem Verzweigungspunkt des ersten Verzweigungsflusspfads 3 und des zweiten Verzweigungsflusspfads 4 angeordnet. Die Pulsierungen des Fluidflusses stromaufwärts von dem Verzweigungspunkt können durch den Fluidwiderstand des zweiten Ölfilters 2 gedämpft werden.
Daraus resultiert, dass die Pulsdrücke in der ersten Steuerölkammer 31 und der zweiten Steuerölkammer 32 auf den gleichen Pegel gedämpft oder reduziert werden können. Weil die Pulsdrücke in den beiden Steuerölkammern auf den gleichen Pegel reduziert werden, ist das Auftreten einer unausgeglichenen Differenz zwischen dem Pulsdruck in der ersten Steuerölkammer 31 und dem Pulsdruck in der zweiten Steuerölkammer 32 weniger wahrscheinlich. Dadurch wird eine stabile Bewegung des Nockenrings 17 sichergestellt.
Für den Fall eines Ausfalls des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 und ähnliches muss eine ausfallsichere Funktion vorgesehen werden, mit welcher der Pumpenausgabedruck zu einem Hochdruck-Steuerzustand versetzt werden kann, wenn eine Betriebsbedingung herrscht, in welcher der Motor mit hohen Motordrehzahlen, hohen Lasten und hohen Öltemperaturen betrieben wird.
Das heißt, dass das ausfallsichere System konfiguriert ist, um die elektromagnetische Spule nicht mit Strom zu versorgen und eine Fluidverbindung zwischen der Solenoidöffnung 42a und der Verbindungsöffnung 45 herzustellen, damit ein Öldruck in die zweite Steuerölkammer 32 eingeführt werden kann, wenn ein Ausfall aufgrund eines Bruchs der Spule und/oder des Kabelbaums des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 auftritt.
Das zweite Ölfilter 2 ist übrigens stromaufwärts von dem elektromagnetischen Richtungsschaltventil 40 vorgesehen. Auf diese Weise kann das Auftreten eines Betriebsfehlers des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 aufgrund einer Verstopfung mit Verunreinigungen verhindert werden und kann eine unerwünschte Herstellung einer Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerölkammer 32 und dem Ablassflusspfad 5 im nicht mit Strom versorgten Zustand verhindert werden.
Weiterhin ist das erste Ölfilter 1 zwischen der Ölpumpe 10 und der Hauptölgalerie 03 vorgesehen, sodass ein Fließen von Verunreinigungen in die Hauptölgalerie 05 und den ersten Verzweigungsflusspfad 3 weniger wahrscheinlich ist.
Und wenn das erste Ölfilter 1 mit dem Bypassventil 09 versehen ist, wird das Bypassventil geöffnet, um den Motor zum Beispiel bei einer Verstopfung des ersten Ölfilters zu schützen. Dabei kann es vorkommen, dass Verunreinigungen in den ersten Verzweigungsflusspfad 3 eindringen.
Allerdings ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Verstopfung des ersten Ölfilters 1 innerhalb einer Austauschperiode auftritt. Es kann also ein nicht-ersetzbares Ölfilter, das im Vergleich zu dem ersten Ölfilter 1 kleiner ist, als das zweite Ölfilter 2 verwendet werden.
Weiterhin muss das zweite Ölfilter 2 nur Verunreinigungen auffangen, die jeweils eine derartige Größe aufweisen, dass sie an dem Kugelventil 43 in dem elektromagnetischen Richtungsschaltventil 40 haften und dieses sperren oder verkleben können. Aus dem oben genannten Grund kann die Maschengröße des zweiten Ölfilters größer als diejenige des ersten Ölfilters 1 sein.
Es soll hier angenommen werden, dass das erste Ölfilter 1 für eine lange Zeitdauer in einem umgangenen Zustand betrieben wurde und das zweite Ölfilter ebenfalls verstopft wurde, sodass der Fluidpfad auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Verzweigungspunkts des ersten Verzweigungsflusspfads 3 und des zweiten Verzweigungsflusspfads 4 blockiert wird. Dadurch wird das Einführen von Öldruck in die erste Steuerölkammer 31 und die zweite Steuerölkammer 32 unmöglich gemacht.
In diesem Fall versetzt die Federkraft der Feder 18 den Nockenring 17 zurück zu der federgeladenen Position in Entsprechung zu der maximalen Exzentrizität, sodass die Pumpe in dem maximalen Kapazitätszustand gehalten wird. Auf diese Weise kann ein hoher Öldruckzustand aufrechterhalten werden.
Wie oben genannt, kann ein hoher Öldruckzustand unabhängig davon sichergestellt werden, ob das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 mit Strom versorgt wird oder nicht. Auch wenn ein Ausfall des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 auftritt, kann ein hoher Öldruckzustand aufrechterhalten werden.
Außerdem kann als eine Gegenmaßnahme bei einem übermäßig hohen Öldruck das Rückschlagventil 07 betrieben werden, um eine Beschädigung der Ölpumpe 10 und/oder entsprechender Komponenten in dem Hydraulikkreis zu unterdrücken.
Die erste Steuerölkammer 31 und die zweite Steuerölkammer 32 sind übrigens beide in nächster Nähe zu der Ausgabeöffnung 34 angeordnet und schließen die Seitenflächenzwischenräume ein, die zwischen den Ringgliedern 19, dem Pumpenkörper 1 und dem Abdeckungsglied 12 definiert werden. Wenn also die hohe Öltemperaturbedingung weiter andauert, kann unter Umständen Öl in die erste Steuerölkammer 31 und die zweite Steuerölkammer 32 lecken oder fließen.
Weil das zweite Ölfilter 2 verstopft ist, neigt das Öl dazu, in die Ansaugseite, die als ein Niederdruckteil dient, über die Dichtungsglieder 30, 30 zu fließen. Wegen einer vergleichsweise größeren Menge an einfließendem Öl neigen jedoch sowohl der Öldruck in de ersten Steuerölkammer 31 als auch der Öldruck in der zweiten Steuerölkammer 32 zu einem Anstieg.
Wenn sich das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 in dem nicht mit Strom versorgten Zustand befindet, werden die erste Steuerölkammer 31 und die zweite Steuerölkammer 32 über den ersten Verzweigungsflusspfad 3 und den Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6 miteinander verbunden. Dementsprechend werden der Öldruck in der ersten Steuerölkammer und der Öldruck in der zweiten Steuerölkammer gleich. Wenn die Öldrücke in diesen Steuerölkammern aus dem gleichen Hydraulikdruckzustand zu dem zuvor erläuterten vorbestimmten Hydraulikdruckwert steigen, beginnt sich der Nockenring 17 zu bewegen. Dies ermöglicht oder gestattet eine Hydraulikdrucksteuerung auf der Hochdruckseite.
Und wenn das erste Ölfilter 1 verstopft ist, fällt der Öldruck in der Hauptölgalerie 05 ab. Deswegen neigt der Öldruck in der ersten Steuerölkammer 31 und der zweiten Steuerölkammer 32 dazu, höher zu werden als in der Hauptölgalerie 05. Daraus resultiert, dass das Öl von den ersten und zweiten Steuerölkammern 31, 32 zurück zu der Hauptölgalerie 05 fließt und also Verunreinigungen, mit denen das zweite Ölfilter 2 verstopft wurde, entfernt werden können.
[Zweite Ausführungsform]
8 zeigt die zweite Ausführungsform, in der die Ölpumpe 10 und das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 miteinander vereint oder integriert sind. Was die Ölpumpe 10 betrifft, ist der Außenumfang des Nockenrings 17 einstückig mit einem ringförmigen Vorsprungsteil 17f ausgebildet, der ein Verbindungsloch 36 aufweist. Das Verbindungsloch 36 ist konfiguriert, um mit der Ausgabeöffnung 22 in dem Abdeckungsglied 12 ähnlich wie bei dem Pumpenkörper 1 verbunden zu werden, um das ausgegebene Öl in das Ausgabeloch 22a einzuführen.
Die zweite Ausführungsform verwendet das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 mit der gleichen Konfiguration wie in der ersten Ausführungsform. Obwohl nicht deutlich gezeigt, wird der Ventilkörper 41 in ein Ventilaufnahmeloch (nicht gezeigt) in einer einstückig mit dem Pumpenkörper 11 ausgebildeten Zylinderwand 37 pressgepasst. Das erste Verbindungsloch 25a und das zweite Verbindungsloch 25b, die ausgebildet sind, um jeweils mit der ersten Steuerölkammer 31 und der zweiten Steuerölkammer 32 verbunden zu werden, sind als Vertiefungen in dem Pumpenkörper 11 konfiguriert, um Flussdurchgänge vorzusehen, wenn das Abdeckungsglied 12 an dem Pumpenkörper 11 montiert oder befestigt wird.
Durchgangslöcher 25c, 25d sind an einem von der Steuerölkammer 32 abgewandten Ende des zweiten Verzweigungsflusspfads 4 oder des zweiten Verbindungslochs 25b ausgebildet und sind konfiguriert, um sich in die Zylinderwand 37 zu erstrecken und jeweils mit dem ersten Verzweigungsflusspfad 3 und der Verbindungsöffnung 45 des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 verbunden zu werden. Ein Ablassflusspfad 5 ist in der Zylinderwand 37 ausgebildet und außerhalb der Ölpumpe 10 angeordnet, um mit der Ablassöffnung 46 des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 verbunden zu werden.
Wie in 9 gezeigt, erstreckt sich das erste Verbindungsloch 25a durch eine Montagefläche 35a des Zylinderblocks 35 am Boden der ersten Steuerölkammer 31 und ist vorgesehen, um mit dem ersten Verzweigungsflusspfad 3 verbunden zu werden. Weiterhin ist der erste Verzweigungsflusspfad 3 auf der Seite des Zylinderblocks 35 vorgesehen und entspricht im Wesentlichen der gleichen Position wie das erste Verbindungsloch. Eine scheibenförmige Filtervertiefung 35b ist in der Kontaktfläche des Zylinderblocks 35 ausgebildet, die auf die Kontaktfläche des Pumpenkörpers 1 gepasst wird, um das zweite Ölfilter 2 in der Filtervertiefung zu halten.
Wie in 9–10 gezeigt, umfasst das zweite Ölfilter 2 der zweiten Ausführungsform einen ringförmigen äußeren Metallrahmen 38a und ein Metallnetzglied 38b, das an der Innenseite des ringförmigen äußeren Metallrahmens befestigt ist. Wie in 9 gezeigt, ist ein O-Ring 39 in der Filtervertiefung 35b installiert, um den äußeren Rahmen 38a des zweiten Ölfilters 2 axial zu drücken und dadurch eine Bewegung des zweiten Ölfilters zu beschränken.
Die restliche Konfiguration der zweiten Ausführungsform ist gleich derjenigen der ersten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform bietet also den gleichen Betrieb und die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform.
[Dritte Ausführungsform]
11–12 zeigen die dritte Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform sind die Grundkonfiguration und die Hydraulikdruckleitungen der Ölpumpe 10 und des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 gleich denjenigen der ersten Ausführungsform. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass in der dritten Ausführungsform ein Pilotventil 50 in dem Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6 des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 angeordnet ist. Es werden gleiche Bezugszeichen wie für die Elemente in der ersten Ausführungsform verwendet, um die entsprechenden Elemente in der dritten Ausführungsform anzugeben, wobei hier auf eine wiederholte ausführliche Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Die Systemkonfiguration der dritten Ausführungsform wird der einfacheren Darstellung halber in drei Abschnitte klassifiziert, nämlich in einen stromaufwärts gelegenen Abschnitt „A” von dem ersten Verzweigungsflusspfad 3 zu dem elektromagnetischen Richtungsschaltventil 40, einen mittleren Abschnitt „B” von dem elektromagnetischen Richtungsschaltventil 40 zu dem Pilotventil 50 und einen stromabwärts gelegenen Abschnitt „C” von dem Pilotventil 50 zu der Ölpumpe 10.
Das Spulenventil 53 des oben genannten Pilotventils 50 ist gleitbar in einer Gleitbohrung 52 eines Ventilkörpers 51 installiert. Das Spulenventil 53 wird durch eine Ventilfeder 54 nach oben vorgespannt. Das untere Öffnungsende der Gleitbohrung 52 wird durch einen Stopfen 49 hermetisch verschlossen. Das oben genannte Spulenventil 53 umfasst einen ersten Stegteil 53a, einen kleindurchmessrigen Schaftteil 53b und einen zweiten Stegteil 53c in dieser Reihenfolge von einem der Ventilfeder 54 abgewandten axialen Ende. Die Durchmesser des ersten Stegteils 53a und des zweiten Stegteils 53c sind jeweils identisch. Diese Stegteile sind konfiguriert, um in der eng gepassten Innenumfangsfläche der Gleitbohrung 52 mit einem sehr kleinen Zwischenraum zu gleiten. Eine ringförmige Vertiefung 53d ist an dem Außenumfang des oben genannten kleindurchmessrigen Schaftteils 53b definiert.
Eine Pilotdruck-Einführöffnung 55 ist an dem oberen Ende der Gleitbohrung 52 ausgebildet und konfiguriert, um mit einem von dem zweiten Verzweigungsflusspfad 4 verzweigten Verzweigungsteil 4a verbunden zu werden. Die Pilotdruck-Einführöffnung 55 weist einen kleineren Durchmesser auf als die Gleitbohrung 52, und außerdem ist der Querschnitt dieser Öffnung als eine Sitzfläche konfiguriert, auf welcher der erste Stegteil 53a aufgrund der Federkraft der Ventilfeder 54 sitzt, wenn kein Hydraulikdruck auf das Spulenventil 53 ausgeübt wird.
Öffnungsenden einer Verbindungsöffnung 56, einer Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57, einer Ablassöffnung 58 und einer Rückdruckentlastungsöffnung 59 sind in der Innenfläche der Gleitbohrung 52 ausgebildet. Die Verbindungsöffnung ist konfiguriert, um mit der Verbindungsöffnung 45 des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 über einen Zwischenflusspfad 60 verbunden zu werden. Die Zufuhr-und-Ablass-Öffnung ist konfiguriert, um mit dem Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6 verbunden zu werden, der konfiguriert ist, um mit der zweiten Steuerölkammer 32 über das zweite Verbindungsloch 25b verbunden zu werden.
Im Folgenden wird die Gesamtkonfiguration des Ölflusspfads beschrieben. Einerseits ist das stromabwärts gelegene Ende des zweiten Verzweigungsflusspfads 4 konfiguriert, um mit der Solenoidöffnung 42a des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 verbunden zu werden. Andererseits ist der von dem zweiten Verzweigungsflusspfad 4 verzweigte Verzweigungsteil 4a konfiguriert, um mit der Pilotdruck-Einführöffnung 55 des Pilotventils 50 verbunden zu werden.
Wie zuvor erläutert, ist ein Ende des oben genannten Zwischenflusspfads 60 mit der Verbindungsöffnung 45 des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 verbunden, während das andere Ende des Zwischenflusspfads mit der Verbindungsöffnung 56 des Pilotventils 50 verbunden ist. Ein Ende des Zufuhr-und-Ablass-Flusspfads 6 ist mit der Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57 des Pilotventils 50 verbunden, während das andere Ende des Zufuhr-und-Ablass-Flusspfads mit dem zweiten Verbindungsloch 25b verbunden ist, das konfiguriert ist, um mit der zweiten Steuerölkammer 32 der Ölpumpe 10 verbunden zu werden.
Der Betrieb des Pilotventils 50 wird im Folgenden mit Bezug auf die Öldruckkennlinie von 15 beschrieben. Der Betrieb der Ölpumpe 10 und der Betrieb des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 sind gleich denjenigen in der ersten Ausführungsform.
11 zeigt den durch den Drehzahlbereich „a” in 15 angegebenen Drucksteuerzustand. In diesem Zustand wird ein EIN-Signal von der Steuereinheit zu dem elektromagnetischen Richtungsschaltventil 40 ausgegeben und wird also das Schaltventil mit Strom versorgt. Dementsprechend wird eine Fluidverbindung zwischen der Verbindungsöffnung 45 und der Ablassöffnung 46 hergestellt. Aufgrund der niedrigen Motordrehzahl und damit des niedrigen Öldrucks wird der erste Stegteil 53a des Spulenventils 53 des Pilotventils 50 auf der weiter oben genannten Sitzfläche sitzend gehalten. Dabei sind die Verbindungsöffnung 56 und die Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57 miteinander über die ringförmige Vertiefung 53d verbunden, die an dem Außenumfang des kleindurchmessrigen Schaftteils 53b definiert ist.
Unter diesen Bedingungen, wird der Öldruck in der Hauptölgalerie 05 in die erste Steuerölkammer 31 eingeführt. Weiterhin ist die zweite Steuerölkammer 32 mit der Ablassöffnung 46 des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 über das Pilotventil 50 verbunden. Der Öldruck wird also nicht zu der zweiten Steuerölkammer zugeführt, wobei jedoch die Exzentrizität des Nockenrings 17 weiterhin bei dem maximalen Wert gehalten wird, weil der Öldruck in der Hauptölgalerie 05 niedrig ist. Deshalb steigt der Öldruck annähernd proportional zu dem Anstieg der Drehzahl.
Wenn der Öldruck der Hauptölgalerie 05 einen in 15 angegebenen Druckpegel P1 wie in 12 gezeigt erreicht, beginnt sich der Nockenring 17 gegen den Uhrzeigersinn gegen die Federkraft der Feder 18 zu bewegen. Die Öldruckkennlinie des Motors wird in einem durch den Motordrehzahlbereich „b” in 15 angegebenen Niederdruck-Steuerzustand gehalten.
Wenn umgekehrt das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 nicht über die Steuereinheit mit Strom versorgt wird, tritt ein Übergang zu dem Drucksteuerzustand von 13 auf. Auf der Seite des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 bewegt sich das Kugelventil 43 nach hinten, sodass die Fluidverbindung zwischen der Solenoidöffnung 42a und der Verbindungsöffnung 45 hergestellt wird. Auf der Seite des Pilotventils 50 wird das Spulenventil 53 weiterhin sitzend gehalten oder beginnt sich das Spulenventil 53 nach unten gegen die Federkraft der Ventilfeder 54 zu bewegen, wobei jedoch die Fluidverbindung zwischen dem Verbindungsteil 56 und der Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57 weiterhin aufrechterhalten wird.
Deshalb wird der Öldruck in der Hauptölgalerie 05 auch in die zweite Steuerölkammer 32 eingeführt. Dementsprechend wird der Pumpenausgabedruck zu einem Hochdruck-Steuerzustand wie durch die vordere Kante in 15 angegeben versetzt. Auch nach dem Wechsel zu dem Hochdruck-Steuerzustand erreicht der Pumpenausgabedruck noch nicht den Druckpegel P2 innerhalb eines durch das Symbol „c” in 15 angegebenen Motordrehzahlbereichs, sodass die Exzentrizität des Nockenrings 17 zu dem maximalen Wert zurückkehrt. Deshalb steigt der Pumpenausgabedruck annähernd proportional zu dem Anstieg der Motordrehzahl.
Wenn der Pumpenausgabedruck den Druckpegel P2 erreicht, beginnt sich das Spulenventil 53 des Pilotventils 50 aufgrund des an der Pilotdruck-Einführöffnung 55 wirkenden Hydraulikdrucks nach unten gegen die Federkraft der Ventilfeder 54 zu bewegen.
Wenn der Pumpenausgabedruck den Druckpegel P2 erreicht, wird wie in 14 gezeigt die Verbindungsöffnung 56 durch den ersten Stegteil 53a geschlossen und beginnt sich gleichzeitig die Ablassöffnung 58, die zuvor durch den zweiten Stegteil 53c geschlossen wurde, zu öffnen. Auf diese Weise wird damit begonnen, eine Fluidverbindung zwischen der Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57 und der Ablassöffnung 58 herzustellen. Dabei wird wie in 4 gezeigt die zweite Steuerölkammer 32 mit der Ablassöffnung 58 verbunden. Deshalb bewegt sich der Nockenring 17 aufgrund des Hydraulikdrucks in der ersten Steuerölkammer 31 in der Richtung, in der die Exzentrizität kleiner wird. Dementsprechend wird der Pumpenausgabedruck zu einem hohen Drucksteuerzustand, der in 15 durch den Motordrehzahlbereich „d” angegeben wird.
Vorteilhafterweise kann durch die Verwendung des Pilotventils 50 ein übermäßiger Öldruckanstieg während des Hochdruck-Steuermodus für den Pumpenausgabedruck verhindert werden.
Wenn also das Pilotventil 50 nicht vorgesehen ist, neigt, wie aus der Öldruckkennlinie der ersten Ausführungsform von 7 hervorgeht, der Öldruck dazu, mit dem Anstieg der Motordrehzahl während der Hydraulikdrucksteuerung anzusteigen. Deshalb wird es erforderlich, die Exzentrizität des Nockenrings 17 bei einer Erhöhung der Motordrehzahl weiter zu reduzieren. Dabei muss jedoch der Öldruck durch einen Hub der eine Federsteifigkeit aufweisenden Feder 18 erhöht werden.
Wenn auf der Seite des Pilotventils 50 ein übermäßiger Abfall des Pumpenausgabedrucks auftritt, bewegt sich das Spulenventil 53 nach oben (zu seinem Sitz) und stellt eine Fluidverbindung zwischen der Verbindungsöffnung 56 und der Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57 her. Daraus resultiert, dass der Öldruck in die zweite Steuerölkammer 32 eingeführt wird und die Exzentrizität des Nockenrings 17 zu der die Exzentrizität vergrößernden Richtung gesteuert wird, sodass ein Anstieg des Öldrucks auftritt.
Wenn der Öldruck übermäßig ansteigt, beginnt sich das Spulenventil 53 gegen die Federkraft der Ventilfeder 54 zu bewegen, um eine Fluidverbindung zwischen der Ablassöffnung 58 und der Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57 herzustellen. Daraus resultiert, dass der Öldruck in der zweiten Steuerölkammer 32 reduziert wird, sodass die Exzentrizität des Nockenrings 17 zu der die Exzentrizität verkleinernden Richtung gesteuert wird und ein Abfall des Öldrucks auftritt. Diese Exzentrizitätsteuermodi können durch eine sehr kleine Verschiebung des Spulenventils 53 gesteuert werden. Der Einfluss der Ventilfeder 54 ist vernachlässigbar, sodass der Öldruck zu annähernd dem Druckpegel P2 wie in 15 angegeben gesteuert werden kann.
In der dritten Ausführungsform dient das Pilotventil 50 auch dazu, von der Verbindungsöffnung 56 oder der Ablassöffnung 58 zu der jeweils anderen Öffnung zu wechseln, um diese mit der Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57 zu verbinden. Statt dessen kann das Pilotventil auch konfiguriert sein, um einen Übergangs-Flusspfadzustand herzustellen, in dem die Flusspfadkonfigurationen gleichzeitig hergestellt werden. Weiterhin kann das Pilotventil konfiguriert sein, um einen Übergangs-Flusspfadzustand herzustellen, in dem die Flusspfadkonfigurationen beide gleichzeitig blockiert werden. Die Grenzen zwischen dem ersten Stegteil 53a, dem kleindurchmessrigen Schaftteil 53b und dem zweiten Stegteil 53c können abgeschrägt oder gerundet konfiguriert sein. Durch derartige Faktoren werden die Ventileigenschaften des Spulenventils 53 wie etwa der Ventilhub, die Öffnungsflächen und ähnliches während des Schaltbetriebs verändert. Diese Faktoren werden unter Berücksichtigung der Pumpkapazitäten und des Schaltdrucks eingestellt.
Der Zeitablauf des Wechsels zwischen der Stromversorgung (EIN) und der nicht-Stromversorgung (AUS) des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 wird durch die Steuereinheit in Abhängigkeit von der Motorbetriebsbedingung bestimmt. Der Zeitablauf des Wechsels ist nicht auf den in 15 angegebenen Zeitablauf (Schaltreihenfolge) beschränkt. Statt dessen kann der Zeitablauf des Wechsels auch derart bestimmt werden, dass ein Übergang von einem dem Motordrehzahlbereich „a” entsprechenden Zustand zu einem dem Motordrehzahlbereich „c” entsprechenden Zustand oder ein Übergang von einem dem Motordrehzahlbereich „b” entsprechenden Zustand zu einem dem Motordrehzahlbereich „d” entsprechenden Zustand auftritt.
Die Aufgabe und die Effekte des ersten Ölfilters 1 und des zweiten Ölfilters 2 und des ausfallsicheren Verfahrens sind gleich denjenigen der ersten Ausführungsform. Wenn also eine Verstopfung des zweiten Ölfilters 2 und ein Ausfall des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 (ein unerwünschter nicht-Stromversorgungszustand aufgrund eines Bruchs des Kabelbaums) gleichzeitig auftreten, wird weniger Öldruck zu der Pilotdruck-Einführöffnung 55 des Pilotventils 50 eingeführt. Daraus resultiert, dass das Spulenventil 53 sitzend gehalten wird. Auf diese Weise wird die Fluidverbindung zwischen der Verbindungsöffnung 56 und der Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57 hergestellt. Die dritte Ausführungsform kann also den gleichen ausfallsicheren Modus wie die erste Ausführungsform, in der das Pilotventil 50 nicht vorgesehen ist, bieten.
Weiterhin ist das zweite Ölfilter 2 stromaufwärts von dem Pilotventil 50 angeordnet. Es werden also Pulsdrücke durch einen Widerstand des zweiten Ölfilters 2 reduziert oder gedämpft, wobei dann die reduzierten Pulsdrücke auf das Pilotventil 50 wirken, um die Ventilvibration zu reduzieren.
[Vierte Ausführungsform]
16 zeigt die vierte Ausführungsform. 20 zeigt die Öldruckkennlinie der vierten Ausführungsform. In der vierten Ausführungsform wird ein Wechsel der Ölpumpe 10 zwischen der Niederdrucksteuerung und der Hochdrucksteuerung unter Verwendung des Pilotventils 50 gesteuert. Das heißt, dass das einzelne Pilotventil auch als ein Niederdruck/Hochdruck-Steuerventil dient.
Die grundlegenden Hydraulikdruckleitungen sind konfiguriert, um von der Ölpumpe 10 durch den Ausgabeflusspfad 04 und das erste Ölfilter 1 zu der Hauptölgalerie 05 zu leiten. Die Flusspfadkonfiguration, die von dem von der Hauptölgalerie 05 verzweigten ersten Verzweigungsflusspfad 3 über das zweite Ölfilter 2 zu den ersten und zweiten Verbindungsdurchgängen 25a, 25b führt, ist identisch wie in der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform.
Andere Flusspfadkonfigurationen einschließlich des Entlastungsflusspfads 06 und des Bypassflusspfads 08 sind nicht in den die vierte Ausführungsform erläuternden Zeichnungen gezeigt, wobei diese Flusspfadkonfigurationen jedoch an den gleichen Positionen wie in dem Hydraulikkreisdiagramm von 1 angegeben vorgesehen sind.
Ähnlich wie in der dritten Ausführungsform wird auch die Systemkonfiguration der vierten Ausführungsform der einfacheren Darstellung halber in drei Abschnitte klassifiziert, nämlich in einen stromaufwärts gelegenen Abschnitt „A” von dem Verzweigungspunkt des ersten Verzweigungsflusspfads zu dem elektromagnetischen Richtungsschaltventil 40, einen mittleren Abschnitt „B” von dem elektromagnetischen Richtungsschaltventil 40 zu dem Pilotventil 50 und einen stromabwärts gelegenen Abschnitt „C” von dem Pilotventil 50 zu der Ölpumpe 10.
Außerdem ist das Pilotventil 50 in der Mitte des ersten Verzweigungsflusspfads 3 vorgesehen. Für die Erläuterung der vierten Ausführungsform wird die Systemkonfiguration deshalb weiterhin in einen stromaufwärts gelegenen Abschnitt stromaufwärts von dem Pilotventil 50 und einen stromabwärts gelegenen Abschnitt stromabwärts von dem Pilotventil klassifiziert.
Das Spulenventil 53 des oben genannten Pilotventils 50 ist gleitbar in der Gleitbohrung 52 des Ventilkörpers 51 installiert. Das untere Öffnungsende der Gleitbohrung wird durch den Stopfen 49 unter einem vorgeladenen Zustand, in dem das Spulenventil durch die Federlast der Ventilfeder 54 vorgespannt wird, hermetisch geschlossen.
Das Spulenventil 53 ist mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Das Spulenventil ist mit einem Flusspfadloch 53i ausgebildet, das in das Spulenventil gebohrt ist und in dem die Ventilfeder 54 aufgenommen ist. Das Spulenventil ist mit einer gestuften Form ausgebildet und umfasst den ersten Stegteil 53a, den ersten kleindurchmessrigen Schaftteil 53b, den zweiten Stegteil 53c, einen zweiten kleindurchmessrigen Schaftteil 53e und einen dritten Stegteil 53f in dieser Reihenfolge von der Seite der Pilotdruck-Einführöffnung 55.
Die Durchmesser des ersten Stegteils 53a, des zweiten Stegteils 53c und des dritten Stegteils 53f sind identisch vorgesehen. Diese Stegteile sind konfiguriert, um in der Gleitbohrung 52 mit einem sehr kleinen Zwischenraum zu gleiten. Eine erste ringförmige Vertiefung 53g und eine zweite ringförmige Vertiefung 53h sind an den entsprechenden Außenumfängen des ersten kleindurchmessrigen Schaftteils 53b und des zweiten kleindurchmessrigen Schaftteils 53e definiert. Die erste ringförmige Vertiefung 53g des ersten kleindurchmessrigen Schaftteils 53b ist konfiguriert, um mit der Gleitbohrung 52 und der Verbindungsöffnung 56 über ein sich radial durch das Spulenventil erstreckendes Durchangsloch 53j und über das Flusspfadloch 53i verbunden zu werden.
Die Pilotdruck-Einführöffnung 55 ist an dem oberen Ende gegenüber dem unteren Öffnungsende der Gleitbohrung 52 ausgebildet und mit einem Innendurchmesser konfiguriert, der kleiner als der Innendurchmesser der Gleitbohrung 52 ist. Der gestufte oder schulterförmige Abschnitt derselben ist als eine Sitzfläche konfiguriert, auf welcher das Spulenventil sitzt, wenn kein Hydraulikdruck auf das Spulenventil 53 ausgeübt wird.
Eine erste Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57a, eine zweite Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57b und die Ablassöffnung 58 sind in der Innenfläche der Gleitbohrung 52 ausgebildet. Die erste Zufuhr-und-Ablass-Öffnung ist konfiguriert, um mit der ersten Steuerölkammer 31 über einen ersten Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6a verbunden zu werden. Die zweite Zufuhr-und-Ablass-Öffnung ist konfiguriert, um mit der zweiten Steuerölkammer 32 über einen zweiten Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6b verbunden zu werden. Die Ablassöffnung 58 ist konfiguriert um ebenfalls als eine Rückdruck-Entlastungsöffnung zu dienen.
Der von der Hauptölgalerie 05 verzweigte erste Verzweigungsflusspfad 3 ist konfiguriert, um mit der Pilotdruck-Einführöffnung 55 des Pilotventils 50 über das zweite Ölfilter 2 verbunden zu werden. Und der von dem ersten Verzweigungsflusspfad 3 verzweigte zweite Verzweigungsflusspfad 4 ist konfiguriert, um mit der Solenoidöffnung 42a des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 verbunden zu werden.
Der Zwischenflusspfad 60 ist konfiguriert, um die Verbindungsöffnung 45 des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 mit der Verbindungsöffnung 56 des Pilotventils 50 zu verbinden.
Der erste Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6a ist konfiguriert, um den ersten Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 57a des Pilotventils 50 mit dem ersten Verbindungsloch 25a der Ölpumpe 10 zu verbinden. Der zweite Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6b ist konfiguriert, um die zweite Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57b des Pilotventils 50 mit dem zweiten Verbindungsloch 25b der Ölpumpe 10 zu verbinden.
Im Folgenden wird der Betrieb des Pilotventils 50 mit Bezug auf die Öldruckkennlinie von 20 beschrieben. Übrigens sind der Betrieb der Ölpumpe 10 und der Betrieb des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 gleich denjenigen der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform.
16 zeigt den durch den Drehzahlbereich „a” in 20 angegebenen Drucksteuerzustand. In diesem Zustand wird das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 mit Strom versorgt. Dementsprechend wird eine Fluidverbindung zwischen der Verbindungsöffnung 45 und der Ablassöffnung 46 hergestellt. Aufgrund einer niedrigen Motordrehzahl und damit einem niedrigen Öldruck wird das Spulenventil 53 des Pilotventils 50 auf der zuvor erläuterten Sitzfläche durch die Federkraft der Ventilfeder 54 gehalten. Dabei wird die erste Steuerölkammer 31 mit der Ablassöffnung 58 über den ersten Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6a und die erste Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57a, die erste ringförmige Vertiefung 53g, das Durchgangsloch 53j und das Flusspfadloch 53i gehalten. Die zweite Steuerölkammer 32 wird mit der Verbindungsöffnung 45 des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 über den zweiten Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad 6b und die zweite ringförmige Vertiefung 53h über die Verbindungsöffnung 56 verbunden und weiterhin mit dem Ablassflusspfad 5 über die Ablassöffnung 46 verbunden.
Dementsprechend werden die erste Steuerölkammer 31 und die zweite Steuerölkammer 32 jeweils mit den Ablassöffnungen 58 und 46 verbunden. Deshalb wird kein Öldruck in diese Steuerölkammern eingeführt, sodass die Exzentrizität des Nockenrings 17 bei ihrem maximalen Wert durch die Feder 18 gehalten wird. Der Öldruck steigt also annähernd proportional zu dem Anstieg der Drehzahl an.
Wenn der Öldruck der Hauptölgalerie 05 einen Druckpegel P1 erreicht, wird der Öldruck durch die Pilotdruck-Einführöffnung 55 des Pilotventils 50 eingeführt und wirkt auf den ersten Stegteil 53a des Spulenventils 53. Das Spulenventil bewegt sich also nach unten zu der in 17 gezeigten Position gegen die Federkraft der Ventilfeder 54. Aufgrund der nach unten gerichteten Bewegung des Spulenventils 53 wird die Fluidverbindung zwischen der Pilotdruck-Einführöffnung 55 und der ersten Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57a hergestellt, während die Fluidverbindung zwischen der ersten Zufuhr-und-Ablass-Öffnung und der Ablassöffnung 58 blockiert wird. Deshalb wird ein Öldruck in die erste Steuerölkammer 31 eingeführt. Daraus resultiert, dass sich der Nockenring 17 gegen den Uhrzeigersinn gegen die Federkraft der Feder 18 zu bewegen beginnt. Die Öldruckkennlinie des Motors wird also in einem durch den Drehzahlbereich „b” in 20 angegebenen niedrigen Drucksteuerzustand gehalten.
Auch wenn bei einem derartigen Niederdruck-Steuerzustand das Pilotventil 50 nicht vorgesehen ist, neigt der Öldruck, wie aus der Öldruckkennlinie der ersten Ausführungsform von 7 hervorgeht, zu einem Anstieg, wenn die Motordrehzahl während der Hydraulikdrucksteuerung ansteigt. Gemäß der vierten Ausführungsform kann aufgrund der Verwendung des Pilotventils 50 auch während des Niederdruck-Steuermodus ein übermäßiger Anstieg des Öldrucks in gleicher Weise wie während des Hochdruck-Steuermodus verhindert werden.
Wenn auf der Seite des Pilotventils 50 ein übermäßiger Abfall des Öldrucks auftritt, bewegt sich das Spulenventil 53 zu seinem Sitz, um die Fluidverbindung zwischen der Pilotdruck-Einführöffnung 55 und der ersten Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57a zu blockieren und gleichzeitig eine Fluidverbindung zwischen der ersten Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57a und der Ablassöffnung 58 herzustellen. Daraus resultiert, dass der Öldruck in der ersten Steuerölkammer 31 reduziert wird, sodass die Exzentrizität des Nockenrings 17 zu der Richtung, in der die Exzentrizität größer wird, gesteuert wird und ein Anstieg des Öldrucks auftritt.
Wenn der Öldruck übermäßig ansteigt, beginnt sich das Spulenventil 53 zu dem unteren Öffnungsende und damit zu dem Stopfen 49 gegen die Federkraft der Ventilfeder 54 zu bewegen, sodass eine Fluidverbindung zwischen der Pilotdruck-Einführöffnung 55 und der ersten Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57a hergestellt wird. Daraus resultiert, das der Öldruck in die erste Steuerölkammer 31 eingeführt wird, sodass die Exzentrizität des Nockenrings 17 in der Richtung, in der die Exzentrizität kleiner wird, gesteuert wird und ein Abfall des Öldrucks auftritt.
Diese Exzentrizität-Steuermodi können durch eine sehr kleine Verschiebung des Spulenventils 53 gesteuert werden. Der Einfluss der Ventilfeder 54 ist vernachlässigbar, sodass der Öldruck auf annähernd den Druckpegel P1 gesteuert werden kann.
Wenn umgekehrt das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 nicht mit Strom versorgt wird, tritt ein Übergang zu dem Drucksteuerzustand von 18 auf. Auf der Seite des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 wird eine Fluidverbindung zwischen der Solenoidöffnung 42a und der Verbindungsöffnung 45 hergestellt. Auf der Seite des Pilotventils 50 bewegt sich das Spulenventil 53 zu dem Stopfen 49 gegen die Federkraft der Ventilfeder 54 und wird zu einer gegebenen Position verschoben, bei der eine Fluidverbindung zwischen der Pilotdruck-Einführöffnung 55 und der ersten Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57a hergestellt wird, während eine Fluidverbindung zwischen der Verbindungsöffnung 56 und der zweiten Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57b weiterhin aufrechterhalten wird.
Deshalb wird ein Öldruck in der Hauptölgalerie 05 sowohl in die erste Steuerölkammer 31 als auch in die zweite Steuerölkammer 32 eingeführt. Dementsprechend verschiebt sich der Öldruck zu einem Hochdruck-Steuerzustand wie durch die vordere Kante in 20 angegeben. Auch nachdem zu dem Hochdruck-Steuerzustand gewechselt wurde, erreicht der Öldruck noch nicht den Druckpegel P2 innerhalb eines durch das Symbol „c” in 20 angegebenen Motordrehzahlbereichs, sodass die Exzentrizität des Nockenrings 17 zu ihrem maximalen Wert zurückkehrt. Der Öldruck steigt also annähernd proportional zu dem Anstieg der Motordrehzahl an.
Wenn der Pumpenausgabedruck den Druckpegel P2 erreicht, bewegt sich das Spulenventil 53 des Pilotventils 50 wie in 19 gezeigt weiter zu dem Stopfen 49 gegen die Federkraft der Ventilfeder 54 aufgrund des auf den Pilotdruck-Einführteil 55 wirkenden Hydraulikdrucks. Deshalb wird die Fluidverbindung zwischen der Verbindungsöffnung 56 und der zweiten Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57b blockiert. Gleichzeitig beginnt die zweite Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57b mit der ersten ringförmigen Vertiefung 53b verbunden zu werden und auch mit der Ablassöffnung 58 durch das Flusspfadloch 53i verbunden zu werden. Die Fluidverbindung zwischen der zweiten Zufuhr-und-Ablass-Öffnung 57b und der Ablassöffnung 58 beginnt hergestellt zu werden.
Dabei wird wie in 19 gezeigt die zweite Steuerölkammer 32 mit der Ablassöffnung 58 verbunden. Deshalb bewegt sich der Nockenring 17 in der Richtung, in der die Exzentrizität kleiner wird. Dementsprechend wird der Öldruck ein Hochdruck-Steuerzustand, der durch den Motordrehzahlbereich „d” in 20 angegeben wird.
Der vorteilhafte Betrieb und Effekt des Pilotventils 50, mit denen ein übermäßiger Anstieg des Öldrucks während des Hochdruck-Steuermodus verhindert werden kann, und das zugrundeliegende Prinzip sind gleich denjenigen der dritten Ausführungsform.
In der vierten Ausführungsform sind die Öffnungsschaltzeit des ersten Stegteils 53a und die Öffnungsschaltzeit des zweiten Stegteils 53c gleichzeitig. Statt dessen können die Öffnungsschaltzeiten der Stegteile aber auch derart vorgesehen sein, dass sie einen Übergangs-Flusspfadzustand herbeiführen, in dem diese Flusspfadkonfigurationen beide gleichzeitig hergestellt sind. Weiterhin können die Öffnungsschaltzeiten der Stegteile derart vorgesehen sein, dass sie einen Übergangs-Flusspfadzustand herbeiführen, in dem diese Flusspfadkonfigurationen beide gleichzeitig blockiert sind. Die Grenzen zwischen dem ersten Stegteil 53a, dem Schaftteil 53b und dem zweiten Stegteil 53c können abgeschrägt oder gerundet konfiguriert sein. Durch diese Faktoren werden Ventileigenschaften des Spulenventils 53 wie etwa der Ventilhub, die Öffnungsflächen und ähnliches während des Schaltbetriebs geändert. Diese Faktoren werden in gleicher Weise wie in der dritten Ausführungsform unter Berücksichtigung der Pumpkapazitäten und des Schaltdrucks eingestellt.
Der Zeitablauf des Wechsels zwischen der Stromversorgung (EIN) und der nicht-Stromversorgung (AUS) des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 wird durch die Steuereinheit in Abhängigkeit von der Motorbetriebsbedingung bestimmt. Der Zeitablauf des Wechsels ist nicht auf den in 20 angegebenen Zeitablauf (Schaltreihenfolge) beschränkt. Statt dessen kann der Zeitablauf des Wechsels auch derart bestimmt werden, dass ein Übergang von einem dem Motordrehzahlbereich „a” entsprechenden Zustand zu einem dem Motordrehzahlbereich „c” entsprechenden Zustand oder ein Übergang von einem dem Motordrehzahlbereich „b” entsprechenden Zustand zu einem dem Motordrehzahlbereich „d” entsprechenden Zustand auftritt.
Die Aufgabe und die Effekte des zweiten Ölfilters 2 und des ausfallsicheren Verfahrens sind gleich denjenigen der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform. Wenn also eine Verstopfung des zweiten Ölfilters 2 und ein Ausfall des elektromagnetischen Richtungsschaltventils 40 (ein unerwünschter nicht-Stromversorgungszustand aufgrund eines Bruchs des Kabelbaums) gleichzeitig auftreten, wird weniger Öldruck zu der Pilotdruck-Einführöffnung 55 des Pilotventils 50 eingeführt. Daraus resultiert, dass das Spulenventil 53 sitzend gehalten wird. Auf diese Weise wird die Fluidverbindung zwischen der ersten Steuerölkammer 31 und der Ablassöffnung 58 hergestellt. Die Exzentrizität des Nockenrings 17 wird also bei dem maximalen Wert gehalten, sodass die Gefahr einer unbeabsichtigten Bewegung des Nockenrings kleiner ist.
In den ersten bis vierten Ausführungsformen ist das System derart konfiguriert, dass eine Fehlerdiagnose durch einen Öldrucksensor oder eine Öldruckschalter vorgenommen werden kann, wobei der Sensor/Schalter allgemein in der Hauptölgalerie 05 angeordnet ist. Das System ist derart voreingestellt, dass der Öldruck kleiner als ein vorbestimmter Öldruck bei einer gegebenen Drehzahl und einer gegebenen Öltemperatur wird, wenn sich das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 in dem mit Strom versorgten Modus befindet. Weiterhin ist das System derart voreingestellt, dass der Öldruck höher als ein vorbestimmter Öldruck bei einer gegebenen Drehzahl und einer gegebenen Öltemperatur wird, wenn sich das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 in dem nicht mit Strom versorgten Modus befindet.
Wenn sich der tatsächliche Ausgabedruck von einem voreingestellten Öldruck in Entsprechung zu einem Befehl für das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 unterscheidet, wird bestimmt, dass ein Ausfall aufgetreten ist, und wird dementsprechend eine Warnleuchte eingeschaltet und wird das elektromagnetische Richtungsschaltventil 40 zu dem nicht mit Strom versorgten Zustand geschaltet, sodass der Pumpenausgabedruck zu einem Hochdruck-Steuerzustand versetzt wird.
Bezugszeichenliste

04: Ausgabeflusspfad
05: Hauptölgalerie
1: erstes Ölfilter
2: zweites Ölfilter
2a: Hauptkörper
2b: Netzglied
3: erster Verzweigungsflusspfad
4: zweiter Verzweigungsflusspfad
5: Ablassflusspfad
6: Zufuhr-und-Ablass-Flusspfad
10: Ölpumpe
11: Pumpenkörper (Gehäuse)
12: Abdeckungsglied (Gehäuse)
13: Pumpenaufnahmekammer
14: Antriebswelle
15: Rotor
16: Flügel
17: Nockenring
18: Feder (Vorspannmechanismus)
20: Pumpenkammern (Betriebsölkammern)
21: Ansaugöffnung (Ansaugteil)
22: Ausgabeöffnung (Ausgabeteil
25a: erstes Verbindungsloch (erster Steuerkammer-Flusspfad)
25b: zweites Verbindungsloch (zweiter Steuerkammer-Flusspfad)
31: erste Steuerölkammer (erste Steuerkammer)
32: zweite Steuerölkammer (zweite Steuerkammer)
33: erste Druckempfangsfläche
34: zweite Druckempfangsfläche
40: elektromagnetisches Richtungsschaltventil (elektromagnetisches Ventil)
50: Pilotventil

Claims

Ölpumpe mit einer variablen Kapazität zum Ausgeben von Öl in eine Hauptölgalerie, umfassend: einen Rotor, der drehend durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird, eine Vielzahl von Flügeln, die zurückziehbar an einem Außenumfang des Rotors angeordnet sind, einen Nockenring, der konfiguriert ist, um den Rotor und die Flügel auf einer Innenumfangsseite aufzunehmen, um eine Vielzahl von Betriebsölkammern zu definieren, und um eine Exzentrizität der Mitte einer Innenumfangsfläche des Nockenrings von einer Drehmitte des Rotors durch eine Verschiebung des Nockenrings zu ändern, einen Ansaugteil, der konfiguriert ist, um sich in die Betriebsölkammern zu öffnen, deren Volumen größer werden, wenn der Nockenring in Bezug auf die Drehmitte des Rotors verschoben wird, und einen Ausgabeteil, der konfiguriert ist, um sich in die Betriebsölkammern zu öffnen, deren Volumen kleiner werden, wenn der Nockenring in Bezug auf die Drehmitte des Rotors verschoben wird, einen Vorspannmechanismus, der konfiguriert ist, um den Nockenring in einer Richtung vorzuspannen, in welcher die Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf die Drehmitte des Rotors größer wird, eine erste Steuerkammer, die auf einer Außenumfangsseite des Nockenrings definiert ist und konfiguriert ist, um eine Kraft, die durch die Einführung eines Öldrucks von der Hauptölgalerie in die erste Steuerkammer verursacht wird, auf den Nockenring in einer Richtung auszuüben, in welcher die Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Rotor kleiner wird, eine zweite Steuerkammer, die auf der Außenumfangsseite des Nockenrings definiert ist und konfiguriert ist, um eine Kraft, die durch die Einführung des Öldrucks von der Hauptölgalerie in die zweite Steuerkammer und durch eine kleiner als die erste Steuerkammer gesetzte Druckempfangsfläche verursacht wird, auf den Nockenring in der Richtung auszuüben, in welcher die Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Rotor größer wird, ein elektromagnetisches Ventil, das konfiguriert ist, um eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und der Hauptölgalerie in einem nicht mit Strom versorgten Zustand herzustellen und eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und einem Niederdruckteil in einem mit Strom versorgten Zustand herzustellen, einen ersten Steuerkammer-Flusspfad, der konfiguriert ist, um einen von der Hauptölgalerie verzweigten Verzweigungsflusspfad mit der ersten Steuerkammer zu verbinden, einen zweiten Steuerkammer-Flusspfad, der von dem ersten Steuerkammer-Flusspfad verzweigt ist und konfiguriert ist, um mit der zweiten Steuerkammer über das elektromagnetische Ventil verbunden zu werden, und ein Ölfilter, das zwischen einer Verbindung des Verzweigungsflusspfads mit der Hauptölgalerie und einem Verzweigungsteil des von dem ersten Steuerkammer-Flusspfad verzweigten zweiten Steuerkammer-Flusspfads angeordnet ist.
Ölpumpe mit einer variablen Kapazität nach Anspruch 1, wobei: das elektromagnetische Ventil zu dem nicht mit Strom versorgten Zustand versetzt wird, wenn sich der tatsächliche Ausgabedruck in der Hauptölgalerie von einem Befehl für das elektromagnetische Ventil unterscheidet.
Ölpumpe mit einer variablen Kapazität nach Anspruch 2, wobei: eine Warnleuchte eingeschaltet wird, wenn sich der tatsächliche Ausgabedruck in der Hauptölgalerie von dem Befehl für das elektromagnetische Ventil unterscheidet.
Ölpumpe mit einer variablen Kapazität zum Ausgeben von Öl in eine Hauptölgalerie, umfassend: Pumpenkomponenten, die drehend durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden, um die Volumen einer Vielzahl von Betriebsölkammern zu ändern und das Öl auszugeben, einen variablen Mechanismus, der konfiguriert ist, um Variationen der Volumen der Betriebsölkammern, die sich in den Ausgabeteil öffnen, durch eine Bewegung eines beweglichen Glieds zu ändern, einen Ansaugteil, der konfiguriert ist, um sich in die Betriebsölkammern zu öffnen, deren Volumen größer werden, wenn die Volumen der Betriebsölkammern mittels des variablen Mechanismus geändert werden, einen Ausgabeteil, der konfiguriert ist, um sich in die Betriebsölkammern zu öffnen, deren Volumen kleiner werden, wenn die Volumen der Betriebsölkammern mittels des variablen Mechanismus geändert werden, einen Vorspannmechanismus, der konfiguriert ist, um das bewegliche Glied in einer Richtung vorzuspannen, in welcher die Volumen der Betriebsölkammern größer werden, eine erste Steuerkammer, die konfiguriert ist, um eine Kraft, die durch die Einführung des Öls von der Hauptölgalerie in die erste Steuerkammer verursacht wird, auf das bewegliche Glied in einer Richtung auszuüben, in welcher die Volumen der Betriebsölkammern kleiner werden, eine zweite Steuerkammer, die konfiguriert ist, um eine Kraft, die durch die Einführung des Öls von der Hauptölgalerie in die zweite Steuerkammer und durch eine kleiner als die erste Steuerkammer gesetzte Druckempfangsfläche verursacht wird, auf das bewegliche Glied in der Richtung auszuüben, in welcher die Volumen der Betriebsölkammern größer werden, ein elektromagnetisches Ventil, das konfiguriert ist, um eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und der Hauptölgalerie in einem nicht mit Strom versorgten Zustand herzustellen und um eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und einem Niederdruckteil in einem mit Strom versorgten Zustand herzustellen, einen ersten Steuerkammer-Flusspfad, der konfiguriert ist um einen von der Hauptölgalerie verzweigten Verzweigungsflusspfad mit der ersten Steuerkammer zu verbinden, einen von dem ersten Steuerkammer-Flusspfad verzweigten zweiten Steuerkammer-Flusspfad, der konfiguriert ist, um mit der zweiten Steuerkammer über das elektromagnetische Ventil verbunden zu werden, und ein Ölfilter, das zwischen einer Verbindung des Verzweigungsflusspfads mit der Hauptölgalerie und einem Verzweigungsteil des von dem ersten Steuerkammer-Flusspfad verzweigten zweiten Steuerkammer-Flusspfads angeordnet ist.
In einem Ölzufuhrsystem, das für das Zuführen von Öl von einer Ölpumpe mit einer variablen Kapazität zu einer Hauptölgalerie konfiguriert ist, umfasst die Ölpumpe mit einer variablen Kapazität in Kombination: einen Rotor, der drehend durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird, eine Vielzahl von Flügeln, die zurückziehbar an einem Außenumfang des Rotors angeordnet sind, einen Nockenring, der konfiguriert ist, um den Rotor und die Flügel auf einer Innenumfangsseite aufzunehmen, um eine Vielzahl von Betriebsölkammern zu definieren, und um eine Exzentrizität der Mitte einer Innenumfangsfläche des Nockenrings von einer Drehmitte des Rotors durch eine Verschiebung des Nockenrings zu ändern, einen Ansaugteil, der konfiguriert ist, um sich in die Betriebsölkammern zu öffnen, deren Volumen größer werden, wenn der Nockenring in Bezug auf die Drehmitte des Rotors verschoben wird, einen Ausgabeteil, der konfiguriert ist, um sich in die Betriebsölkammern zu öffnen, deren Volumen kleiner werden, wenn der Nockenring in Bezug auf die Drehmitte des Rotors verschoben wird, einen Vorspannmechanismus, der konfiguriert ist, um den Nockenring in einer Richtung vorzuspannen, in welcher die Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf die Drehmitte des Rotors größer wird, eine erste Steuerkammer, die auf einer Außenumfangsseite des Nockenrings definiert ist und konfiguriert ist, um eine Kraft, die durch die Einführung eines Öldrucks von der Hauptölgalerie in die erste Steuerkammer verursacht wird, auf den Nockenring in einer Richtung auszuüben, in welcher die Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Rotor kleiner wird, eine zweite Steuerkammer, die auf der Außenumfangsseite des Nockenrings definiert ist und konfiguriert ist, um eine Kraft, die durch die Einführung des Öldrucks von der Hauptölgalerie in die zweite Steuerkammer und durch eine kleiner als die erste Steuerkammer gesetzte Druckempfangsfläche verursacht wird, auf den Nockenring in der Richtung auszuüben, in welcher die Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Rotor größer wird, ein elektromagnetisches Ventil, das konfiguriert ist, um eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und der Hauptölgalerie in einem nicht mit Strom versorgten Zustand herzustellen und eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und einem Niederdruckteil in einem mit Strom versorgten Zustand herzustellen, einen ersten Steuerkammer-Flusspfad, der konfiguriert ist, um einen von der Hauptölgalerie verzweigten Verzweigungsflusspfad mit der ersten Steuerkammer zu verbinden, einen zweiten Steuerkammer-Flusspfad, der von dem ersten Steuerkammer-Flusspfad verzweigt ist und konfiguriert ist, um mit der zweiten Steuerkammer über das elektromagnetische Ventil verbunden zu werden, und ein Ölfilter, das zwischen einer Verbindung des Verzweigungsflusspfads mit der Hauptölgalerie und einem Verzweigungsteil des von dem ersten Steuerkammer-Flusspfad verzweigten zweiten Steuerkammer-Flusspfads angeordnet ist.
Ölzufuhrsystem nach Anspruch 5, das weiterhin umfasst: ein Hauptölfilter, das in der Hauptölgalerie angeordnet ist, einen Bypassflusspfad, der konfiguriert ist, um zu gestatten, dass das Öl durch den Bypassflusspfad fließt und das Hauptölfilter umgeht, wenn eine Druckdifferenz zwischen stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten des Hauptölfilters einen vorbestimmten Wert überschreitet, und ein Einweg-Bypassventil, das in dem Bypassflusspfad angeordnet ist.
Ölzufuhrsystem nach Anspruch 6, wobei: ein Netz des Hauptölfilters mit einer kleineren Größe dimensioniert ist als das Ölfilter.
Ölzufuhrsystem nach Anspruch 5, wobei: die Netzgröße des Hauptölfilters gesetzt ist, um einen Rückwärtsfluss des Öls durch den ersten Steuerkammer-Flusspfad zu gestatten, wenn das Ölfilter verstopft ist.
Ölzufuhrsystem, das konfiguriert ist, um Öl von einer Ölpumpe mit einer variablen Kapazität zu einer Hauptölgalerie zuzuführen, wobei das Ölzufuhrsystem umfasst: Pumpenkomponenten, die drehend durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden, um die Volumen einer Vielzahl von Betriebsölkammern zu ändern und das Öl auszugeben, einen variablen Mechanismus, der konfiguriert ist, um Variationen der Volumen der Betriebsölkammern, die sich in den Ausgabeteil öffnen, durch eine Bewegung eines beweglichen Glieds zu ändern, einen Ansaugteil, der konfiguriert ist, um sich in die Betriebsölkammern zu öffnen, deren Volumen größer werden, wenn die Volumen der Betriebsölkammern mittels des variablen Mechanismus geändert werden, einen Ausgabeteil, der konfiguriert ist, um sich in die Betriebsölkammern zu öffnen, deren Volumen kleiner werden, wenn die Volumen der Betriebsölkammern mittels des variablen Mechanismus geändert werden, einen Vorspannmechanismus, der konfiguriert ist, um das bewegliche Glied in einer Richtung vorzuspannen, in welcher die Volumen der Betriebsölkammern größer werden, eine erste Steuerkammer, die konfiguriert ist, um eine Kraft, die durch die Einführung des Öls von der Hauptölgalerie in die erste Steuerkammer verursacht wird, auf das bewegliche Glied in einer Richtung auszuüben, in welcher die Volumen der Betriebsölkammern kleiner werden, eine zweite Steuerkammer, die konfiguriert ist, um eine Kraft, die durch die Einführung des Öls von der Hauptölgalerie in die zweite Steuerkammer und durch eine kleiner als die erste Steuerkammer gesetzte Druckempfangsfläche verursacht wird, auf das bewegliche Glied in der Richtung auszuüben, in welcher die Volumen der Betriebsölkammern größer werden, ein elektromagnetisches Ventil, das konfiguriert ist, um eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und der Hauptölgalerie in einem nicht mit Strom versorgten Zustand herzustellen und um eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerkammer und einem Niederdruckteil in einem mit Strom versorgten Zustand herzustellen, einen ersten Steuerkammer-Flusspfad, der konfiguriert ist um einen von der Hauptölgalerie verzweigten Verzweigungsflusspfad mit der ersten Steuerkammer zu verbinden, einen von dem ersten Steuerkammer-Flusspfad verzweigten zweiten Steuerkammer-Flusspfad, der konfiguriert ist, um mit der zweiten Steuerkammer über das elektromagnetische Ventil verbunden zu werden, und ein Ölfilter, das zwischen einer Verbindung des Verzweigungsflusspfads mit der Hauptölgalerie und einem Verzweigungsteil des von dem ersten Steuerkammer-Flusspfad verzweigten zweiten Steuerkammer-Flusspfads angeordnet ist.