JP2825782B2 - 吸引制御リングギア／内部ギアポンプを有するバルブ列 - Google Patents

吸引制御リングギア／内部ギアポンプを有するバルブ列

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のための
バルブ列に関する。詳しくは、これに使用され得る吸引
制御のリングギア／内部ギアポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジニアリングが発展を続けて
いる中で、エンジンの性能についての要求も常に増大し
ている。これらのエンジンは、幅広い回転速度範囲にわ
たって最適な制御を行うことが要求される。エンジンの
低速および高速範囲の両方でこの要求を満たすために、
吸入バルブおよび排出バルブのオーバラップタイミング
を回転速度の関数として変動させ得るバルブ列が開発さ
れている。いわゆるＶＴＣ（バルブタイミングコントロ
ール）システムとして知られるバルブのオーバラップタ
イミングの調整を制御するシステムでは、吸入バルブお
よび排出バルブの各々のためのカムシャフトは、２つの
カムシャフトのカムが位相のシフトを受けるように互い
に調整される。
【０００３】カムシャフトを互いに回すことによるこの
カムシャフト制御に加えて、バルブのストロークもまた
変動させ得る。大きいバルブストロークは、エンジンの
高速範囲に対応して長いオーバラップタイミングに調整
され、小さいバルブストロークは、低速範囲において短
いオーバラップタイミングに、またはオーバラップタイ
ミングなしに設定される。さらに、ホットランニング
（hot-running）動作から通常動作へのバルブストロー
クおよび／またはオーバラップタイミングの制御が所望
される。
【０００４】多相バルブ調整メカニズムは独国の自動車
専門雑誌「Motortechnische Zeitschrift」55 (1994) 6
の３４２頁に記載されている。この配置で用いられる６
シリンダエンジンのカムセットには２つのロッカーアー
ムが配備されている。関連する速度に依存して、ティー
連結シャフト（ティーシャフト）が１シリンダ当たり２
つの吸入および排出バルブを同時に制御する。高速で
は、油圧ピストンは２つのロッカーアームをティーシャ
フトに接続する。低速では、ティーシャフトは低速用の
アームに接続される。さらに、このメカニズムではシリ
ンダを遮断することが可能である。このためには、ティ
ーシャフトは高速用のロッカーアームから解除され、こ
れにより、６つのシリンダのうち３つしか作動しない。
【０００５】エンジンオイル供給用の通常のポンプ、例
えば、羽根ポンプまたは通常のギア型ポンプは、ポンプ
の回転速度に応じて連続的に増大する供給圧力または流
量で作動媒体を供給する。これらのポンプは、通常、対
応するリブ付きベルトドライブ装置または他の適切なギ
ア類を介してエンジンによって直接駆動され、これによ
り、供給圧力または流量はエンジン速度に応じて増大す
る。必要なバルブ列の動作を既に低いエンジン速度で実
現させ得るためには、利用可能なポンプは、エンジンの
低速範囲内で流量供給を急峻に増加させる必要がある。
従って、既知のポンプは大きく設計され、これに対応し
て電力消費も大きい。このため、エンジン速度が増大す
ると共に、ポンプはバルブ列のアクチュエータ手段が必
要とするより多くのエンジンオイルを供給し、これによ
り、過剰分をポンプ出口から油だめに直接戻す必要が生
じる。
【０００６】内部ギアポンプとして設計されるポンプ
は、例えば、独国特許第39 33 978号に記載されてい
る。駆動は原則としてピニオンを備えたシャフトによっ
て行われる。このようなポンプ、例えば、自動車のエン
ジンの潤滑油ポンプの設計供給量は、作動範囲の下方部
においてのみ速度にほぼ比例する。高速範囲では、潤滑
油または作動流体の要求量の増加はエンジンの速度より
はるかに小さく、従って、ポンプの吸引制御が必要とな
る。
【０００７】このような吸引制御の欠点の１つは、キャ
ビテーションが生じることである。速度の増大により線
形的であると予想される圧力の増大は、このようなポン
プの圧力領域内で保持され得ず、代わりに、圧力は所定
の速度に関しては低い増大率で非線形的に増大する。作
動範囲内において完全な幾何学的供給流量が比例的な領
域にわたって実現されない場合は、キャビテーションが
発生し、この結果、ポケットの流体内容物の気体成分が
内破し、これにより、不快なノイズおよびポケットの壁
への損傷が生じる。さらに、このようなポンプは高速範
囲では比較的効率が悪い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、エンジンのバルブの制御手段を調整するためのアク
チュエータ部材に、アクチュエータ部材を操作するのに
必要な作動流体が、エネルギーを節約し、これによりコ
スト効率性が高められる方法で供給され得る、燃焼機関
のためのバルブ列を製造することである。本発明の別の
目的は、キャビテーションが最小限であり、かつ高い効
率性を有する、特に上述のバルブ列で用いられ得る内部
ギアポンプを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関のため
のバルブ列には、作動流体のための入口からポンプ出口
に向かって次第に小さくなる複数のポケット、いわゆる
圧力ポケットを備える密封ウェブを有する吸引制御リン
グギアポンプが配備されている。本発明の目的に用いら
れるこのようなポンプは、本来、バルブ列の要求量に実
質的に対応する回転速度の関数としての供給特性を有す
る。低速範囲においては、このようなポンプは、すべて
の消費体に即座に十分なオイルを供給し得るように供給
の急峻な増加を示す。高速範囲では、供給曲線はバルブ
列の実際の要求量に対応して平坦、すなわち、この範囲
内では実質的に一定となり、これにより、油圧散逸損失
が低減され得る。ポンプを適切に設計することにより、
従来必要であった高価な圧力制御バルブが省略され得
る。エンジンを冷却状態で始動させるとき、特に高感度
の消費体が加圧され過ぎるのを防ぐためには、単純な安
全バルブで十分である。供給がこの必要に適合すること
により、油圧（hydrostatic power）の節約が達成され
るだけではなく、ポンプ供給回路の構成要素もほとんど
必要とされない。
【００１０】吸引制御リングギアポンプは、カムシャフ
ト制御のための供給ポンプとして適用されるのが有利で
ある。別の好適な適用は、バルブストローク制御のため
の供給ポンプとして用いることである。さらに、このよ
うなポンプは、例えば前述の雑誌「Motortechnische Ze
itschrift」55 (1994) 6の３４２頁に記載されているよ
うに、シリンダの開閉を有利にするように用いられ得
る。このようなタイプのバルブ列の組み合わせにおいて
も、吸引制御リングギアポンプによって同様に利点が得
られる。適切な寸法であれば、バルブ制御のために用い
られる本発明のポンプは、さらにエンジンに潤滑オイル
を供給し得る。この潤滑オイルまたはエンジンオイルは
また、同時にバルブ列のアクチュエータ手段のための作
動オイルとして作用する。
【００１１】好ましくは、ポンプは吸引端部にスロット
ル手段を有し、スロットル手段は、供給特性を消費体の
要求量により適合させ得るように可変である。従って、
多段階供給特性を有するポンプは、多段階スロットル手
段により利用可能とされ得る。供給特性の段階の数はス
ロットル手段の段階の数に対応する。このスロットル手
段は簡潔な制限器またはスロットルであり得るが、規制
バルブであってもよい。スロットル手段の無限可変調整
もまた、大容量のポンプを異なる要求量にその場で柔軟
に適合させ得る有利な適用例であり得る。
【００１２】本発明の新規な内部ギアポンプの重要な利
点は、作動流体を出口ポートから入口ポートに規制供給
し、同時に入口通路から入口ポートへの作動流体の供給
を阻止することにより、速度が増大して圧力降下および
これによるキャビテーションが発生するポケットの出口
圧力が高くなり、この結果、このポケットでのキャビテ
ーションが防止される。さらに、このポケットには空洞
部、すなわち負の圧力が生じず、代わりに正の圧力を受
け、この圧力がピニオンに正のトルクを生成するという
主要な利点が得られる。従って、高圧に曝されたこのポ
ケットは油圧モータのように働き、非常に高い効率性が
達成され得る。
【００１３】１つの好適な実施態様によれば、請求項１
６のｆ）項に示した手段は、圧力領域内の圧力が増大す
ると、隣接する入口ポートを圧力領域に連続して接続さ
せる。この結果、圧力が増大すると、圧力降下およびこ
れによるキャビテーションが起こる毎に、ポケットは圧
力が早めに供給され、これによりノイズおよび損傷が回
避され得るのが確実になる。
【００１４】好ましくは、上述の手段は出口ポートに接
続する通過通路を有する。通過通路は、バルブ装置を介
して入口ポートに順に接続する少なくとも１つの供給通
路に通じる。従って、バルブ装置は、出口ポート（すな
わち圧力領域）から、入口ポートへの作動流体の規制供
給を制御し得ると同時に、入口通路からこの入口ポート
への作動流体の供給を最初は狭め、そして後には阻止し
得る。このため、このようなバルブ装置は、好ましく
は、ハウジング内に支持されるスプリングによって通過
通路内の作動流体の圧力に抗して付勢され、そして先頭
スリーブによって作動流体の供給通路へのアクセスを遮
断または開放するスプールを有する。従って、このスプ
リングは、剛性を選択することによって、バルブ装置の
作動の振舞いを制御する可能性を提供し、一方、スプー
ルの先頭スリーブは、加圧された作動流体がスプリング
力と反対に、先頭スリーブの表面の一方を押すのに対
し、その側面によって、スプールの位置に依存して作動
流体の流れに対する供給通路を遮断または開放するよう
に構成され得る。
【００１５】通過通路の圧力が加えられていない状態ま
たは所定の値までの圧力が加えられた状態では、ハウジ
ングのストップによってスプリングの力と反対に作用し
て、スプールは通過通路から供給通路へ作動流体が流れ
ない位置に保持され得る。この状態は、低速度またはポ
ンプが静止しているときのバルブ手段の開始位置に対応
する。スプールの反対側のストップ点は、スプリングが
完全に圧縮された状態にあるため、スプリングの力の方
向とは反対の動きにおいて、作動流体が通過通路からす
べての供給通路に流れる位置にスプールを保持すること
によって実現され得る。
【００１６】通過通路に接続されないポケットのための
入口ポートは、好ましくは、ほぼこれらのポケットによ
って覆われる領域に大きさが制限される。従って、速度
が増大すると、高圧部からの圧力に曝されるポケット
は、吸引部から完全に隔離され得ることが確実となる。
これに比べて、出口ポートは、供給の方向から見て通過
通路に接続され得るポケットより下流側に位置するポケ
ットのほぼ全領域を覆い得る。これに接続されるポケッ
トは動作全体にわたって実際に高圧状態にあるため、こ
のように出口ポートを構成することが適切である。
【００１７】１つの好適な実施態様では、スプールの先
頭スリーブから離れた側の端部は、ハウジングと共にス
プリングチャンバを形成する。スプリングチャンバは、
スプールの動きを減衰するために作動流体で満たされ、
そして貫通通路を介して入口通路内の作動流体に流体接
続される。
【００１８】バルブ装置は、好ましくは、バイパスバル
ブの形態の安全バルブとして同時に作用する。先頭スリ
ーブの圧力領域内の最大圧力が最後の供給通路を超え、
これにより、得られる減圧により、作動流液が圧力領域
から入口通路に短絡して流れると、スプリングは完全な
収縮を遅らせ、最後には、十分な排出流量断面が形成さ
れる。
【００１９】本発明のさらに別の好適な実施態様では、
内部ギアポンプのピニオンはリングギアより歯数が２つ
だけ少なく、歯が噛み合わない位置には、ハウジングに
固定された三日月形状の充填材が配備される。この配置
では、リングギアの歯は十分に尖った形状であるため、
吸引領域ではポケットは歯の噛み合いを介して互いから
密封遮断される。
【００２０】本発明のバルブ列は、ａ）バルブ制御手段
をエンジン速度の関数として調整する油圧アクチュエー
タ手段と、ｂ）該エンジンにより駆動され、該アクチュ
エータ手段に作動流体を供給するポンプ（１００）とを
備えた内燃機関のためのバルブ列であって、ｃ）該ポン
プ（１００）が、複数のポケット（１７．１〜１７．
３）にわたって延びる封印ウェブを有し、かつ該アクチ
ュエータ手段の作動流体要求量に適応する速度の関数と
しての供給特性を特徴とする吸引制御リングギアポンプ
として構成される。
【００２１】本発明の好適な実施態様では、上記バルブ
制御手段はカムシャフトであり、その位相が吸入および
排出バルブのオーバラップタイミングの制御のために可
変である。
【００２２】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
ポンプ（１００）は、アクチュエータ手段にバルブスト
ロークを変更するための作動流体を供給する。
【００２３】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
ポンプ（１００）は、アクチュエータ手段に、エンジン
のシリンダを開閉させ得る作動流体を供給する。
【００２４】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
ポンプ（１００）はエンジンに潤滑オイルを供給し、そ
して該潤滑オイルはさらに前記油圧アクチュエータ手段
のための作動オイルとして働く。
【００２５】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
ポンプ（１００）の吸引部のスロットル（１４、４３）
は可変であり、これにより、該ポンプの供給特性はバル
ブ列の要求量に適応し得る。
【００２６】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
スロットル（１４、４３）は、段階的な方法で、特に２
段階で構成される。
【００２７】本発明のさらに好適な実施態様では、ハウ
ジング（１）と、該ハウジング（１）のギアチャンバ内
に回転可能に配置された内部歯環と、該環（２）内に噛
み合うように配置され、該環より歯数が１つ少ないピニ
オン（４）であって、該ピニオンの歯が該環（２）の歯
と共に、拡張する流体ポケット（１３）および収縮する
流体ポケット（１７）を形成し、該ポケットが連続し、
互いから密封遮断され、そして該環（２）および／また
は該ピニオン（４）内に配備されるオーバフロー通路
（１２８）によって各々が隣のポケットに接続されてい
る、ピニオンと、最深噛み合い点（７）の両側の該ギア
チャンバ内で合流する作動オイルの供給および排出のた
めの該オーバフロー通路（１２８）のチェックバルブ
（２１）であって、出力ポート（１９）のポート（２
０）の該最深噛み合い点（７）から離れた側の端部が該
最深噛み合い点（７）に非常に接近しているため、該端
部と該ポケットが収縮を始める円周上の点との間には、
複数の該収縮する流体ポケット（１７．１〜１７．３）
がいつでも存在する、チェックバルブとを備えたポンプ
を有する。
【００２８】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
出口通路（１９）に接続する少なくとも１つの別のポー
ト（３５）は該ポンプの円周方向に該出口通路（１９）
の該ポート（２０）より上流側に配置され、導管（３
６）を介して該出口通路（１９）に接続され、該導管
（３６）を通る流量は制御可能であり、特にスロットル
部材（３７）の手段によって遮断され得、そして、吸引
端部で該スロットル（１４、４３）および該スロットル
部材（３７）のための制御装置が配備される。
【００２９】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
制御装置は、上記アクチュエータ手段の作動流体要求量
に適応して上記吸引端部スロットル（１４、４３）およ
び上記スロットル部材（３７）を制御する。
【００３０】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
ギアチャンバの前記出口通路（１９）の前記ポート（２
０）から円周方向に離れた側の壁の収縮する流体ポケッ
ト（１７．１〜１７．３）の領域において、該ポケット
（１７．１〜１７．３）および該ポケットを隔てる歯と
によって交互に覆われる少なくとも１つの開口部（５
０、５１）が配置され、該開口部（５０、５１）が接続
通路（５３）を介して該出口通路（１９）に接続され、
そして該開口部（５０、５１）がオーバフロー毎に１つ
の歯によって完全にまたは少なくとも大部分が覆われ
る。
【００３１】本発明のさらに好適な実施態様では、複数
の上記開口部（５０、５１）は上記接続通路（５３）を
介して上記出口通路（１９）に接続される。
【００３２】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
接続通路（５３）は、上記開口部（５０、５１）から半
径方向に分岐する通路（５４，５５）を備えている。
【００３３】本発明のさらに好適な実施態様では、連続
して円周方向に配置された上記複数の開口部（５０、５
１）の開口部分は歯ピッチのほぼ半分だけ互いに離れ、
そして該開口部（５０、５１）の円周方向の範囲は該開
口部（５０、５１）の半径方向の高さに対してこれらを
覆う歯の厚さとほぼ同じである。
【００３４】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
開口部（５０、５１）は、これらを覆う歯の高さのほぼ
１／５からほぼ１／３まで半径方向に延びる。
【００３５】さらに、本発明の内部ギアポンプは、スリ
ーブベースとスリーブベースに長さ方向に結合する同じ
外径のウェブとを備えたスプールの先頭スリーブを特徴
とし得る。ハウジングの孔内のスプールの誘導および密
封作用は、先頭スリーブのベースおよび先頭スリーブの
ウェブの外表面のハウジングスリーブによって提供され
る。
【００３６】好ましくは、本発明の内部ギアポンプは、
本発明のバルブ列のために吸引制御ポンプとして用いら
れ得る。
【００３７】本発明の内部ギアポンプは、ａ）ギアチャ
ンバ（２０６）を有するハウジング（２０１）と、ｂ）
該ハウジング（２０１）内のリングギア（２０２）と、
ｃ）該リングギア（２０２）と噛み合うように該リング
ギア内に配置されたピニオン（２０３）であって、該リ
ングギア（２０２）より歯数が少なくとも１つ少なく、
該リングギアと共に、各々が該噛み合いによって互いか
ら密封遮断された作動流体のための一連のポケット（２
１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１
６）を形成する、ピニオンと、ｄ）該ハウジング（２０
１）内の該作動流体のための少なくとも１つの入口通路
（２０４）および少なくとも１つの出口通路（２０５）
と、ｅ）該入口通路から少なくとも１つの入口ポート
（２０７、２０８ａ、２０８ｂ，２０８ｃ）を介して該
ギアチャンバ（２０６）の吸引領域に供給され、そして
該ギアチャンバ（２０６）の圧力領域から少なくとも１
つの出口ポート（２０９）を介して該出口通路（２０
５）に排出される、該作動流体とを備える内部ギアポン
プであって、ｆ）圧力領域内の圧力が増大すると共に、
該出口ポート（２０９）から少なくとも１つの入口ポー
ト（２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ）に制御量の作動流
体を供給し、一方、同時に、該入口通路（２０４）から
該入口ポート（２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ）への作
動流体の供給を妨害する手段（２２０、２２１、２２
２）がさらに配備される。
【００３８】本発明の好適な実施態様では、圧力領域内
の圧力の増大と共に、上記手段（２２０、２２１、２２
２）は、連続して形成された上記入口ポート（２０８
ａ、２０８ｂ、２０８ｃ）に接続する。
【００３９】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
手段（２２０、２２１、２２２）は、上記出口ポート
（２０９）に接続され、バルブ手段（２２１、２２３、
２２４）を介して入口ポート（２０８ａ、２０８ｂ，２
０８ｃ）と接続する少なくとも１つの供給通路（２２２
ａ、２２２ｂ，２２２ｃ）に合流する通過通路（２２
０）を有する。
【００４０】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
バルブ装置（２２１、２２２、２２３）は、上記ハウジ
ング（２０１）内で支持されるスプリングによって、上
記通過通路（２２０）内の作動流体の圧力に対して付勢
され、そして先頭スリーブ（２２４）によって作動流体
の上記供給通路（２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ）への
アクセスを遮断または開放するスプール（２２１）を有
する。
【００４１】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
通過通路（２２０）に圧力を加えていない状態または所
定の値までの圧力が加えられた状態にある上記スプール
（２２１）は、スプリング（２２３）の力に抗して、上
記ハウジング（２０１）のストップによって、該通過通
路（２２０）から供給通路（２２２）に作動流体が流れ
ない位置に保持される。
【００４２】本発明のさらに好適な実施態様では、作動
流体が上記通過通路（２２０）からすべての供給通路
（２２２）に流れる位置にある上記スプール（２２１）
は、上記スプリング（２２３）が完全に圧縮された状態
で保持されるスプリングの力の方向に抗してその動きに
ついて維持される。
【００４３】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
通過通路（２２０）に接続されない上記ポケット（２１
０、２１１）のための上記入口ポート（２０７）は、そ
の大きさについて該ポケットによって覆われる領域にほ
ぼ制限される。
【００４４】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
出口ポート（２０９）は、上記通過通路（２２０）に接
続され得る上記ポケット（２１２、２１３）からの供給
の方向の下流側に位置する上記ポケット（２１４、２１
５、２１６）の完全な領域をほぼ覆う。
【００４５】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
スプール（２２１）の上記先頭スリーブ（２２４）から
離れた側の端部は、上記ハウジング（２０１）と共に上
記ピストンの動きを減衰させるために作動流体で満たさ
れそして上記入口通路（２０４）内の作動流体に流体接
続するスプリングチャンバ（２２５）を形成する。
【００４６】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
バルブ装置（２２１、２２３、２２４）は、同時に圧力
領域内の最大圧力で上記先頭スリーブ（２２４）が最後
の供給通路（２２２ｃ）を超え、これにより得られる減
圧により作動流体の短絡の流れが圧力領域から上記入口
通路（２０４）へと発生するとき、バイパスバルブの形
態の安全バルブとして作用する。
【００４７】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
ピニオン（２０３）は、上記リングギア（２０２）より
歯数が２つ少なく、そして噛み合っていない位置ではハ
ウジングに固定された三日月形状の充填材が配備され
る。
【００４８】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
リングギアの歯は、十分に尖った形状であるため、吸引
領域では上記ポケット（２１０、２１１、２１２）が噛
み合い作用を介して互いから密封遮断される。
【００４９】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
スプール（２２１）の上記先頭スリーブ（２２４）はス
リーブベース（２２４ａ）と該スリーブベースと長さ方
向に結合する同じ外径のスリーブウェブ（２２４ｂ）と
を備え、上記ハウジング（２１７）の貫通通路内の該ス
プール（２２１）の誘導および密封機能は該スリーブベ
ース（２２４ａ）と該スリーブウェブ（２２４ｂ）との
外表面のハウジングスリーブ（２１７ａ、２１７ｂ、２
１７ｃ、２１７ｄ）によって提供される。
【００５０】本発明のさらに好適な実施態様では、上記
バルブ列を吸引制御リングポンプとして用いる。
【００５１】本発明は、図面に示される実施態様を参照
してさらに詳細に説明される。
【００５２】
【発明の実施の形態】図１には、エンジン速度ＤMの関
数としてのポンプの流量ＶPおよびバルブ列の流量要求
量を示す。バルブ列の流量要求量は、先ずエンジン速度
Ｄ１Mまでは増大し、次の速度範囲Ｄ１MとＤ２Mとの間
は実質的に一定に保たれ、エンジン速度Ｄ２Mからエン
ジン速度Ｄ３Mまでの第２の時間では増大し、以後はエ
ンジン速度が増大してもＤ３Mで得られた値が実質的に
維持される。
【００５３】図２は吸入制御リングギアポンプ１００を
示し、このポンプは、吸引制御により、バルブ列の流量
要求量に適合する供給特性を既に示す。図２に示すよう
な吸引制御リングギアポンプの供給特性、すなわち、ポ
ンプ速度の関数としての流量ＶPを図３に示すが、これ
はまた、ポンプ供給圧力に置き換えられるものとしても
考えられ得る。これによれば、ポンプによって供給され
る流量ＶPは、設計において確立され得るかまたは作動
中に調整され得る制限速度Ｄg、いわゆる下降制御点に
おいて平坦化、すなわち先端が切れた状態となる。この
結果、以後はポンプ速度ＤPがいくら増大しても少なか
らず一定に維持される。
【００５４】ポンプ１００の吸引管または入口通路１２
内の制限器１４によって、下降制御点Ｄgでオイル流量
が制限される。臨界流速が制限器１４で実現され、吸入
および供給オイル流量は、たとえ速度がさらに増大して
も、下降制御点において少なからず一定に維持される。
吸引端部でのこの絞りにより、オイルの蒸気圧より小さ
い強力な負の圧力が制限器１４より下流側に実現され
る。オイルは沸騰および蒸発を開始する。内側に向いた
歯を有する環２およびこれと噛み合うピニオン４が下降
制御点Ｄgより高い速度で回転すると、歯ポケット１３
は、ポンプの内部を通る入口、いわゆる腎臓形の吸引部
１１を介してオイルとガスとの混合物で満たされる。従
来のリングギアポンプにおいては、腎臓形の吸引部１１
とポンプ出口、いわゆる腎臓形の圧力部２０との間の密
封ランド部は小さい。このようなポンプが使用される
と、低圧を受けている歯容量部が突然圧力に曝されるこ
とになる。「高圧オイル」が「低圧領域」に入り込み、
気泡は直ちに気体状態から流体複合状態に変化する。す
なわち内破する。「キャビテーション」として知られる
この現象により、ポンプにノイズおよび損傷が生じる。
これを避けるために、吸引制御リングギアポンプは、腎
臓形の吸引部１１と圧力部２０との間に長い密封ウェブ
を有する。この密封ウェブは少なくとも４５°、好まし
くは少なくとも９０°の角度範囲をカバーすべきであ
る。これで、オイル／ガス混合物は、ポンプの回転によ
って、最大の歯ポケット容量で、吸引の終わりに引き続
き容量を次第に減少させて、一瞬にではなく徐々に圧縮
される。密封ウェブを形成する圧力ポケット１７では、
ガスは複合状態における制御された変化を通して通過
し、腎臓形の圧力部２０の歯ポケット容量が空になる前
に流体状態に移行し得る。
【００５５】下降制御点Ｄgより低いポンプ速度範囲で
は、腎臓形の吸引部１１と圧力部２０との間の密封ウェ
ブに沿って位置する歯ポケット１７は１００％オイルで
満たされる。先ず最大の歯ポケット容量を仮定すると、
ギアセット２、４が回転すると、腎臓形の吸引部の縁が
横断して、歯ポケット容量が隔離され、そしてさらに回
転すると、容量が減少することにより加圧される。この
とき、外環２内に配置されている、オーバフロー通路１
２８内のボールバルブ２１が機能を開始し、チェックバ
ルブとして作用する。歯ポケット１７内の圧力が増大す
ると、末端のバルブ２１は腎臓形の吸引部１１に対して
閉鎖し、吸引空間として作用する。一方、先頭バルブ２
１は腎臓形の圧力部２０に対して開口し、圧力空間とし
て作用する。この結果得られるバイパスを介してオイル
は次の歯ポケットへと流れる。ここでもまた、回転によ
り圧力が増大するため、オイルは次の歯ポケットに流
れ、これが繰り返され、遂には腎臓形の圧力部２０に到
達する。このポンプはキャビテーションを生成しないこ
とは測定により示され得る。オイルは気泡を形成し得る
が、内破はせず、制御下で徐々に流体状態に変化する。
【００５６】従って、入口端部で下降制御点Ｄgまで絞
られ、そして上述のような構成をしたリングギアポンプ
であれば、ポンプは適切な大きさである一方で、図３に
示すように、オイルの供給流量ＶPの所望の急峻な増加
が低いポンプ速度で実現され得る。腎臓形の吸引部１１
と圧力部２０との間の密封ウェブ内でポンプ速度ＤPが
増大するに従ってオイル／ガス混合物が形成されるにも
関わらず、ポンプの電力消費は、そのときの少なからず
一定の流量ＶPに対して比較的低く維持される。このよ
うなポンプがバルブ列の供給回路内で用いられると、過
剰な供給オイルをほとんどまたはまったく油だめに送る
必要はない。また、高価な圧力制御バルブを用いる必要
もなく、必要であっても安価な圧力制限バルブが必要な
だけである。従来用いられるポンプに比べて、節電量
は、下降制御点Ｄgより上の流量三角形、すなわち図３
の黒く塗ったほぼ三角形の領域にほぼ対応する。
【００５７】図４は、本発明の目的に特に適切なポンプ
を示す。これは独国特許第42 09 143 C1号に記載されて
いる。このポンプはポンプハウジング１を有する。これ
は、図では簡略して示しているが、円筒状のギアチャン
バ内にあり、環２がギアチャンバの周囲壁に周部を接着
させて取り付けられている。ポンプハウジング１にはま
た、リングギアポンプを支えるシャフト３のピニオン４
が取り付けられている。しかし、この範囲内では他の取
り付けもまた可能である。
【００５８】ピニオン４の歯数は環２の歯数より１つ少
ない。これにより、ピニオン４の各歯はいつでも環２の
１つの歯と噛み合い、この結果、ピニオンと環との歯間
隔によって形成されるすべてのポケットが隣のポケット
から連続して密封遮断される。ポンプは時計回りに回転
する。腎臓形の吸引部１１は、図の面より背後に位置す
るギアチャンバの端部壁内に配備される。腎臓形の圧力
部２０もまた同様に配備される。２つのギア２および４
の中心点はずれており、これは、歯先円の直径および歯
幅と共に、ポンプの供給特性に急峻性を与える（図
３）。
【００５９】低速では、吸引管１２の吸引速度が小さい
ため、オイルは、ハウジング１の側部に配置された腎臓
形の吸引部１１に気泡を発生させることなく流入し得、
そして実質的な負の圧力は発生しないため、実質的に吸
引円周領域全体にわたって広がる。低速および歯の回数
が少ないときは、歯と歯の隙間との間の流量へのインピ
ーダンスが小さいため、吸引端部のギア２および４の歯
によって形成される吸引ポケット１３は、実質的に気泡
のないオイルで満たされる。吸引管の口となる腎臓形の
吸引部１１は、ギア２および４の円周方向に最も噛み合
いが少ない点１６の近辺まで延長する。この点１６の領
域では、互いに対向する２つの各歯間隔によって形成さ
れるポケット１３は最大容量を実現し、そして低速で完
全にオイルで満たされる。ポンプがさらに回転すると、
ポケットは点１６の左側の領域に達し、１７．１、１
７．２、および１７．３の位置のポケットは排出ポケッ
トとなる。ここから、最小噛み合い点１６の直径方向に
反対側の最深噛み合い位置７までポケットの容量は連続
的にほとんどゼロまで減少する。
【００６０】吸引制御を有しないリングギアポンプで
は、出口として働く腎臓形の圧力部２０は点１６近辺ま
で延長し得、腎臓形の圧力部２０および従ってポケット
も第１の位置１７．１で十分な供給圧力に曝される。
【００６１】この配置とは異なり、本発明のポンプのギ
アチャンバの腎臓形の圧力部２０は最深噛み合い点に向
かう円周方向に短くされ、これにより、複数のポケット
１７．１から１７．３は腎臓形の吸引部１１と圧力部２
０との間に位置する。本実施態様では、密封ウェブは９
０°より大きい角度をカバーし、ポケット１７．１から
１７．３は、気泡のないオイルで満たされているとき自
らを空にし得る必要がある。これは、環２の歯内のオー
バフロー通路１２８によって行われる。各オーバフロー
通路１２８にはチェックバルブ２１が配備されている。
圧縮された媒体の容量が連続的に減少するポケット１
７．１から１７．３は、連続的に配置されたオーバフロ
ー通路１２８とこれら通路内に配置されたチェックバル
ブ２１．１から２１．３とによって腎臓形の圧力部２０
への供給の方向に向かって自らを空にし得る。この配置
では、腎臓形の圧力部２０内より幾分か高い静圧がポケ
ット１７．１から１７．３内に存在することが必要であ
る。何故なら、チェックバルブ２１と共にオーバフロー
通路１２８では本来的に流量インピーダンスにより損失
が生じるからである。低速では、流速が低いためこれら
の損失は高くはない。これら絞り損失はチェックバルブ
を適切に設計することにより、できる限り小さく維持さ
れるべきである。
【００６２】所定の制限速度Ｄg（図３）までは、供給
は速度にほぼ比例する。この制限速度Ｄgを超えると、
吸引管１２内の静圧が下降を始め、臨界値より下がる。
本実施態様に従って試験されたポンプでは、この制限速
度Ｄgは約１，２００ｒｐｍである。約１，５００ｒｐ
ｍでは、静止吸入圧が作動オイルの蒸留圧より下がるた
め、速度が増大しても供給は停滞する。これ以上では、
ポンプの吸引端部のポケット内に空洞部が形成され、理
論的にはピニオン４の歯元円の領域、すなわち参照番号
２２の位置に集中する。何故なら、気泡のないオイルは
遠心力により半径方向に外側に移動するからである。約
２，１００ｒｐｍでは、ポンプは最大排出能力の約３分
の２しか供給しない。この状態は、環の中心と同心の円
として、点線で示したレベルライン２３によって示され
る。このレベルライン２３はレベル番号２４によって示
される。レベルライン２３の半径方向の内側には、実質
的にはオイル蒸気および／または空気が存在し、オイル
は実質的に半径方向に外側に存在している。このレベル
ライン２３は、腎臓形の圧力部２０とまさに接触しよう
としているポケット１７．３のピニオン歯隙間の歯元２
５を通る。予測される最大作動速度においても、レベル
ライン２３は、腎臓形の圧力部２０の縁にまさに達しよ
うとしているポケット１７．３のピニオン歯隙間の歯元
２５より半径方向に外側には実質的にはみ出さないよう
に、ポンプを設計すると有利である。当然ながら、この
レベルライン２３は、吸引制御に影響を与えない限り、
いつでも半径方向にさらに内側に位置してもよい。
【００６３】ポケット１７．１から１７．３は、歯先お
よび側部の噛み合いによって互いから密封隔離されてお
り、そして図示される設計ではチェックバルブ２１は、
バルブボールに作用する遠心力によってのみではなく、
ポケット１７．１から１７．２を経由して１７．３まで
増大する静圧によっても閉鎖されるため、腎臓形の圧力
部２０の供給圧はポケット１７．１から１７．３内では
有効ではあり得ない。従って、レベルリング領域２３内
の空洞部は、十分な時間をかけて、容積の減少によりポ
ケット１７．３に到達する前に消滅する。
【００６４】制限速度Ｄgを上方に移行させるために
は、吸引管１２内に制限器１４と平行してバイパスを配
備し、別のスロットル、すなわちスロットル４３がこの
バイパス内に配置され、「開放」および「閉鎖」位置間
の調整を行う。
【００６５】制限器１４とこれに平行に配置されたスロ
ットルとを備えたこのような構成のポンプは、図１に示
すようなバルブ列の要求量曲線に既に適用されており、
図３に示したようにエンジン速度Ｄ２Mでスロットル４
３がその「閉鎖」位置から「開放」位置に変わるのが必
要なだけである。
【００６６】さらに、腎臓形の圧力部２０の排出通路１
９は、腎臓形の圧力部２０によってのみではなく、この
腎臓形の圧力部２０より上流側に位置する別の出口開口
部３５によっても供給される。出口開口部は、図４から
明らかな方法で通路３６を介して出口通路１９に接続さ
れる。通路３６には、通路３６を遮断する一方の位置と
通路３６を通る流れを開放する他方の位置との間で調整
または切り換え可能なスロットル３７もまた配備され
る。
【００６７】通常の作動状態では、２つのスロットル４
３および３７は閉鎖している。大量のオイルが必要な場
合は、アクチュエータ手段が回路内に含まれているた
め、対応する制御手段が２つのスロットル４３および３
７を開放する。これにより、一方では、吸引インピーダ
ンスが極度に減少し、これに対応してレベルライン２３
を外側に移行させる。図３では、傾斜線に沿った供給特
性の制限速度Ｄgが上昇する。スロットル４３の開放は
適切な制御電子回路を介してポンプ速度、従ってエンジ
ン速度に結合され、これにより、例えば、図３に示すエ
ンジン速度Ｄ２Mに達するとき、スロットル４３が開放
される。
【００６８】スロットル３７はまた、スロットル４３の
切り換えと共に切り換えられるため、この時点で多くな
っているオイルは、オーバフロー通路１２８を通って腎
臓形の圧力部２０の前方端部に向かってさらに転送され
ることはない。代わりに、前方出口開口部３５および通
路３６により、腎臓形の圧力部２０の機能上の決定端部
は、最小噛み合い点１６により近くなる。このようにし
て、オーバフロー通路１２８の絞り損失は最小限とな
る。ポンプの効率は向上し、供給は少なからず線形的に
増大し、遂には、エンジン速度は新たなより高い制限速
度に達する。
【００６９】吸引管１２には他の絞り配置も可能であ
る。例えば、バイパスを用いず、段階的にまたは連続的
に調整可能な単一のスロットルの配置を用いることも有
利である。また、制御バルブも配備され得る。吸引管１
２および出口通路１９、３６の絞りはエンジン速度の関
数として制御される。エンジンのバルブ列の作動オイル
要求量もまたエンジン速度に依存する。従って対応する
絞り配置によって、吸引制御リングギアポンプは広い範
囲の要求レベルに適用され得る。
【００７０】チェックバルブ２１が配備されたオーバフ
ロー通路１２８に加えて、別のバイパスがギアチャンバ
の端部壁のポケット１７．１から１７．３の通路に、す
なわち環２の歯元円の近辺に配置され得る。このバイパ
スは腎臓形の圧力部２０の前方端部へと円周方向に延び
る。このようなバイパスの１つの構成は、独国特許出願
第43 30 586.5号に記載されており、それを図５に示
す。
【００７１】比較的多い歯数に従って、このバイパスは
ギアチャンバの端部壁内に形成された開口部によって形
成される。本実施態様では２つのこのような開口部５０
および５１が示され、接続通路５２もまた端部壁に形成
される。開口部５０および５１は、環２の歯列の歯元円
の近辺であって歯元円内に位置している。２つの開口部
５０および５１の各々は、短い通路５４および５５を介
して半径方向に外側にそれぞれ向かい、円周方向に向か
う接続通路５３に接続される。接続通路は腎臓形の圧力
部２０に接続している。半径方向の通路、開口部５０、
５１、および接続通路５３はギアチャンバの端部壁内の
溝として形成される。これらは角が丸くなった長方形の
断面を有し得、例えば、深さは図示される溝の幅にほぼ
等しい。接続通路５３は、歯を有する環２のリング部に
よって連続的に覆われる。歯先接触点１６から少し離れ
ており、ポケットは依然として徐々に減少しているた
め、第１の開口部５０の点１６に面する方の端部とこの
点との間の円周方向の角間隔は比較的大きい。これは、
この場合において、この開口部５０を覆う縁ギアの角度
により測定された歯ピッチの３分の２にほぼ等しい。こ
れに比べ、開口部５１の供給の方向に位置する端部は、
腎臓形の圧力部２０の前方端部から実質的にさらに離
れ、１歯ピッチより僅かに大きい距離だけ離れており、
これにより、ポケットは開口部５１との接触がなくなる
とやがて腎臓形の圧力部２０に向かって開き始める。２
つの開口部５０および５１の互いに対向する端部間の間
隔は、２つの開口部５０および５１が１つのポケットに
よって接続されないような大きさとされる。開口部が狭
い場合は、間隔をもう少し大きくしてもよい。
【００７２】開口部５０および５１の構成において、こ
れらの開口部の半径方向の位置もまた考慮に入れる必要
がある。例えば、開放および閉鎖時間を等しくするため
には、開口部５０、５１が環２の歯元円から離れるに従
って、開口部の大きさは円周方向に小さくする必要があ
る。つまり、開口部５０は開口部５１より幾分さらに半
径方向に内側に配置されているが、円周方向の長さは幾
分短い。本実施態様では両方の開口部５０および５１共
に比較的短いが、多くの場合においては幾分より長く構
成され得る。
【００７３】リングギアポンプが低速で作動されるとき
は、接続通路５３を通るトラップされたオイルの流量Ｑ
Ｌは、ポケット１７．１から１７．３の排出容量に対応
する。速度が増大すると、開口部５０および５１の開放
時間が次第に短くなるため、接続通路５３を通る流量の
見かけの流量インピーダンスは上昇する。これに対応し
て、ポケット１７．１から１７．３内の圧力ＰＩは増大
し、これと同時に、接続通路５３を通るトラップオイル
ＱＬの流量が下がる。しかし、これらの関係は、腎臓形
の吸引部１１、すなわちポケット１３内でキャビテーシ
ョンが依然として発生する速度より低い速度に当てはま
るだけである。供給特性（図３）が線形的に上昇する輪
郭から少なからず水平の輪郭へと移行する高速度におけ
るキャビテーション領域では、ポケット内の圧力ＰＩは
大気圧近くまで下がる。吸引圧力は速度と共に一定に維
持されるため、ＱＬ曲線はゼロ点を通り、僅かに負にも
なる。オイルは、僅かな程度ではあるが、腎臓形の圧力
部２０から接続通路５３を通って流れポケットへ戻る。
非常に高い速度では、これは実際には起こることはない
が、腎臓形の圧力部２０から開口部５０および５１への
漏洩オイルの負の流れＱＬは、流れの見かけのインピー
ダンスが上昇するため、再びゼロラインに近づく。この
ような関係を図６に示す。図７は、腎臓形の吸引部１１
内の対応する吸引圧ＰＳをポンプ速度の関数として示
す。図８は、密封ウェブ内の中間圧ＰＩと圧力差ＰＩ−
ＰＨとをこのようなポンプのポンプ速度の関数として示
す。ＰＨは腎臓形の圧力部２０内の圧力である。
【００７４】開口部５０および５１ならびに接続通路５
３によって形成されるバイパスはまた、図４に示すポン
プのチェックバルブ２１を備えたオーバフロー通路１２
８に加えて配備され得る。実際において、これは１つの
好適な実施態様を表す。このようなバイパスにより、オ
ーバフロー通路１２８を通る流れはさらに安定化されバ
ルブ２１のカタカタ音が防止される。
【００７５】図９は、本発明の内部ギアポンプの１つの
実施態様の断面図を示す。このポンプは、リングギア２
０２を有するギアチャンバ２０６を収容するハウジング
２０１を備えている。リングギア２０２はピニオン２０
３と噛み合い、ピニオンはリングギア２０２より歯数が
１つ少ない。ピニオン２０３はリングギア２０２と共
に、一連のポケット２１０、２１１、２１２、２１３、
２１４、２１５、および２１６を形成し、各ポケットは
ギア歯が噛み合うことによって他のギアから密封遮断さ
れている。入口通路２０４は点線で示す腎臓形の入口部
として形成された入口ポート２０７に合流する。さら
に、図９に示す位置では、入口通路２０４は、ハウジン
グスリーブ２１７ａ、２１７ｂ、２１７ｃ、および２１
７ｄを有するハウジング内の貫通通路２１７を介して、
入口ポート２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃに出る
供給通路２２２ａ、２２２ｂ、および２２２ｃに接続さ
れる。
【００７６】出口端部では、ハウジングは出口通路２０
５を有し、これは、ギアチャンバ２０６内の、これも点
線で示す腎臓形の出力部２０９に接続される。さらに、
腎臓形の出口部２０９は、出口ポート２０５から離れた
側の端部で通過通路２２０に接続する。通過通路はハウ
ジング内の貫通通路２１７の入口通路２０４とは反対側
の端部で、この端部のハウジングスリーブ２１７ａに合
流する。ハウジング２０１の下方部分にはバルブ手段が
配備される。ハウジングの貫通通路２１７内のバルブ手
段のこの位置にはスプール２２１が位置し、このスプー
ル２２１の先頭スリーブ２２４は、その前方端部によっ
て通過通路２２０内のハウジングに当接し、その側部表
面によってハウジングの貫通通路２１７をハウジングス
リーブ２１７ａで通過通路２２０内の流体から密封遮断
する。後方端部では、スプール２２１はその後方スリー
ブ２２９によってスプリングチャンバ２２５内に誘導さ
れる。スプリングチャンバ内では、スプリング２２３は
スプールを、各々通過通路２２０内の圧力に対しておよ
びハウジング２０１の先頭スリーブ２２４のスリーブに
対して、ハウジングのスリーブ点の方向（図９の左方
向）に付勢する。スプリングチャンバ２２５はその右側
端部でプラグボルト（図示せず）によってきつく密封隔
離される。スプール２２１内の貫通通路２２６はその周
部を、作動流体で満たされたスプリングチャンバ２２５
に接続させ、この結果、ダンピング効果が得られる。
【００７７】これらすべての構成要素を示す図９に基づ
き、本発明の内部ギアポンプの作動モードを別の図面も
参照して以下に述べる。すべての図面において、見やす
くするために、類似した構成要素は類似した参照番号で
示す。しかし、図１０〜図１３においては、すべての構
成要素の番号は示さず、説明に必要な要素の番号のみを
示す。
【００７８】図９に示すような状態では、ピニオン２０
３は矢印ｎによって示される方向に回される。流体は入
口通路２０４を介して吸引され、一方では、腎臓形の入
口部２０７を介してポケット２１０および２１１に供給
される。しかし、他方では、作動流体はまた、ハウジン
グ内の貫通通路２１７を介して、スプール２２１と貫通
通路２１７との間の中間空間において、供給通路２２２
ａ、２２２ｂ、および２２２ｃに、ならびにこれらを介
して、ポケット２１２および２１３に作動流体を供給す
る入口ポート２０８ａ、２０８ｂ、および２０８ｃに供
給される。図９に示す状態では、ポンプは比例的な供給
を有する。すなわち、供給は速度ｎが増大するに従って
線形的に増大する。先頭スリーブ２２４はハウジング内
の貫通通路２１７をハウジングスリーブ２１７ａで通過
通路２２０内の流体から密封遮断するため、ポケット２
１４、２１５、および２１６のみが加圧される。スプリ
ング力ＦOは、先頭スリーブ２２４の表面に対する圧力
Ｐ0（ＡＫとして示される）より大きいかこれに等しい
圧力をスプール２２１に加える。
【００７９】以下の機能についての記述においては、１
つの消費体が接続される出口通路２０５では、
【００８０】
【数１】
【００８１】である油圧抵抗は少なからず一定であるこ
とが仮定される。
【００８２】通過通路２２０内の作動流体によって先頭
スリーブ２２４に対して加えられる力がスプリングの力
を超えると、制御動作が直ちに開始される。図１０で
は、ピニオン２０３は、ポンプの比例的な供給領域の制
限速度より高い速度ｎ1で回転する。この場合には、圧
力領域における作動流体の圧力は圧力Ｐ1まで線形的に
増大し、これにより、スプール２２１は右側に移動し、
この結果、吸引角αsはαsma x（図９参照）からα
s1（図１０参照）に減少する。しかし、線形的関係を実
現することが必要とされる圧力Ｐ1'は維持することがで
きず、Ｐ1に降下し、これにより、また、供給が線形的
に降下する結果となる。増大した速度ｎ1では、新しい
供給および新しい圧力Ｐ1が実現される。後者はＰ1'よ
り低いが、Ｐ0より高い。圧力Ｐ0より高い圧力Ｐ1の調
整はまた、バルブ手段およびポンプの構成による設計の
結果である。この圧力がＰ0より高くならないときは、
スプール２２１はスプリング２２３によって元の位置に
押し戻され、速度は開始位置にいたときより高いため、
このプロセスが再び開始される。圧力領域の圧力Ｐ1が
値Ｐ1 'のままであるならば、ポケット２１２が満たされ
ると先頭スリーブ２２４が供給通路２２２ａに入ること
により右側に移行するピストン２２１の絞り効果はゼロ
のままである。これが、圧力Ｐ1がＰ0とＰ1'との間であ
る必要がある理由である。
【００８３】図１０および図１１を組み合わせて考慮す
ると、速度、この場合には図１１の速度ｎ2がさらに増
大するとき、何が起こるかは明らかである。速度の増加
に関して上述したようなプロセスが続き、これにより、
圧力の増大により、スプール２２１はさらに右側に移行
して、最後には、例えば図１１に示すように、スプール
２２１がハウジング内の貫通通路２１７をその先頭スリ
ーブ２２４によってハウジングスリーブ２１７ａで密封
遮断し、これにより、ここでは参照番号２１２で示され
るポケットに、入口通路２０４を介してではなく、加圧
作動流体を有する通過通路２２０ならびに通路２２２ａ
および２０８ａを介して吸引された作動流体が供給され
る。ポケット２１２の作動流体は、下流側に位置するポ
ケットと共に、増大した圧力Ｐ2に曝され、これにより
空洞部が内部に形成されることはなく、また、空間は増
大するにも関わらず、負の圧力は形成され得ない。反対
に、圧力Ｐ2に曝されるため、このポケット２１２はピ
ニオン２０３に正のトルクを生成する。これは、その空
間が高圧の下で膨張し、油圧モータのように働くためで
ある。従って、この内部差異制御は高い効率で働く。圧
力Ｐ2で加圧された作動流体は大気圧まで減圧されず、
代わりに、機械的パワーとしてのその潜在エネルギーを
通路を通してポンプの駆動軸に戻す。このとき流量にお
いて多少の損失がある。この位置での吸引角はａs2'で
示される。
【００８４】図１２に示す状況では、速度ｎ3はこのと
き増大しており、このためスプール２２１は右側に非常
に深くまで移動しているため、ハウジング内の貫通通路
２１７の全体がハウジングスリーブ２１７ｄで入口通路
２０４内の作動流体から密封遮断される。ポケット２１
２およびこれより下流側に位置するすべてのポケットは
このとき、腎臓形の出口部２０９を介してまたは通過通
路２２０ならびにこれに交差する供給および入口通路２
２２ａ、２２２ｂ，２０８ａ、および２０８ｂを介して
加圧作動流体の供給を受ける。スプリング２２３は完全
に圧縮されている。吸引のための最初の段階で用いられ
るポケットの半分は入口通路２０４から隔離されてお
り、同時に、高圧Ｐ3に接続され、これにより、上述の
ように、これらは油圧モータとして作用する。とりわ
け、ポンプは実際にキャビテーションが発生することな
く制御領域全体にわたって働くため、ノイズが生じるこ
とはない。速度範囲ｎ0からｎ3においては、上述のよう
な内部制御により、入口通路２０４には制限器または他
のいかなるスロットルも必要ない。
【００８５】図１２におけるように、右側に押されてス
プリングが完全に圧縮されると、スプール２２１がさら
に内部制御を行うことはできない。速度をさらに増大さ
せると、供給は、速度に比例するがもっと緩やかな勾配
で増大し、最後には空洞部が、短い腎臓形の吸引部２０
７の領域内の残りの吸引歯ポケット内に形成される。
【００８６】上述のポンプは、主に、２５バール（ba
r）までまたはそれ以上の圧力レベルを有する自動トラ
ンスミッションを供給するのに適している。スプリング
２２３の剛性により、下降制御の領域内の供給特性が急
峻となり、また消費体の油圧インピーダンスに適応させ
る必要がある。
【００８７】図１３は、本発明のさらに２つの局面を強
調する、本発明の内部ギアポンプの別の実施態様であ
る。第１局面は、ここでは、リングギア２０２より歯数
が２つ少ないピニオン２０３を有するポンプを構成する
ことに関する。
【００８８】ピニオン２０３の歯がリングギア２０２と
噛み合わない位置では、三日月形状のフィルタ２２７が
ハウジングに固定して配備される。リングギア２０２の
歯２２８は、吸引領域内で噛み合うためにポケットを互
いから十分に密封遮断するように十分に尖った形状とさ
れる。
【００８９】図１３に示す内部ギアポンプの動作および
バルブ手段の機能は、図９〜図１２を参照して述べた動
作および機能に対応する。
【００９０】本発明のもう１つの局面は、図１３に示す
ように、先頭スリーブ２２４の圧力領域で最も高い圧力
が最後の供給通路２２２ｃを超え、これにより、圧力領
域が減圧下で入口通路２０４内で短絡されるとき、バイ
パスバルブとして作動するバルブ手段の安全バルブ効果
に関する。この配置では、スプリング２２３は、排出流
れの断面がこの目的にとって十分な点に達してはじめて
完全に圧縮し得る。スプール２２１が安全バルブとして
機能するためには、先頭スリーブ２２４は凹部２３０の
幅より長い必要がある。図１３では、先頭スリーブ２２
４はこのように構成されている。先頭スリーブが短すぎ
ると、ピストンはその誘導を失う。
【００９１】図１３からさらに明らかなように、この場
合のスプール２２１の先頭スリーブ２２４は、スリーブ
ベース２２４ａとスリーブベースに長さ方向に接続し同
じ外径を有するスリーブタグ２２４ｂを備えている。ハ
ウジング内の貫通通路２１７内のスプール２２１のその
スリーブでの誘導および密封機能は、スリーブベース２
２４ａおよびスリーブタグ２２４ｂの外表面で作用す
る。スリーブベース２２４ａ自体は狭く構成されてお
り、詳しくは、供給通路２２２の幅より狭いが、凹状の
スリーブタグ２２４によって良好な誘導および密封が確
保され得る。
【００９２】このように、本発明は、バルブ制御手段を
エンジン速度の関数として制御する油圧アクチュエータ
手段と、エンジンにより駆動され、アクチュエータ手段
に作動流体を供給するポンプとを有する内燃機関のため
のバルブ列に関する。このポンプは、複数のポケットに
わたって延長する密封ウェブを有し、このアクチュエー
タ手段の作動流体要求量に適合する、速度の関数として
の供給特性を特徴とする吸引制御リングギアポンプとし
て構成される。さらに、特に上記のバルブ列にとって有
用な内部ギアポンプが提供される。
【００９３】
【発明の効果】本発明のバルブ列によれば、エンジンの
バルブの制御手段を調整するためのアクチュエータ部材
に、アクチュエータ部材を操作するのに必要な作動流体
がエネルギーを節約し、これによりコスト効率性が高め
られ得、そして最小限かつ高い効率性のキャビテーショ
ンを有する内部ギアポンプが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】バルブ列の作動オイル要求量を示すグラフ。
【図２】入口通路内に制限器を有する吸引制御リングギ
アポンプを示す。
【図３】図２に示す吸引制御リングギアポンプの供給特
性を示すグラフ。
【図４】吸引制御リングギアポンプの断面図。
【図５】別の吸引制御リングギアポンプの断面図。
【図６】図５に示すポンプにおいて、漏洩オイル流量を
速度Ｎの関数として示すグラフ。
【図７】図５に示すポンプの入口における吸引圧をポン
プ速度の関数として示すグラフ。
【図８】図５に示すポンプの中間圧力ＰＩと圧力差ＰＩ
−ＰＨとをポンプ速度の関数として示すグラフ。
【図９】バルブ手段の位置がポンプの開始状態で表され
る、本発明の内部ギアポンプの断面図。
【図１０】図９に示すポンプより高い速度状態にある、
本発明の内部ギアポンプの断面図。
【図１１】速度が増加して、圧力領域からの加圧のため
に入口ポートによって供給から隔離された１つのポケッ
トをバルブ手段が既に開放している、本発明の内部ギア
ポンプの断面図。
【図１２】すべての入口ポートおよび供給通路がこれら
に接続したポケットに高圧作動流体を供給する位置にバ
ルブ手段がある、本発明の内部ギアポンプの断面図。
【図１３】ピニオンがリングギアの歯数より２つ少ない
歯を有し、ハウジングに固定された三日月形状の充填材
が歯の噛み合っていない部分に配備されている、本発明
の内部ギアポンプの別の実施態様を示す。
【符号の説明】
２ 環 ４ ピニオン １１ 腎臓形の吸引部 １２ 入口通路 １３、１７ 歯ポケット １４ 制限器 １９ 出口通路 ２０ 腎臓形の圧力部 ２１ ボールバルブ ３７、４３ スロットル ５０、５１ 開口部 ５３ 接続通路 １２８ オーバフロー通路 ２０２ リングギア ２０３ ピニオン ２０４ 入口通路 ２０５ 出口通路 ２０７、２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ 入口ポート ２０９ 腎臓形の出口部 ２１７ 貫通通路 ２２１ スプール ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ 供給通路 ２２４ 先頭スリーブ ２２５ スプリングチャンバ

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）ギアチャンバ（２０６）を有するハ
    ウジング（２０１）と、 ｂ）該ハウジング（２０１）内のリングギア（２０２）
    と、 ｃ）該リングギア（２０２）と噛み合うように該リング
    ギア内に配置されたピニオン（２０３）であって、該リ
    ングギア（２０２）より歯数が少なくとも１つ少なく、
    該リングギアと共に、各々が該噛み合いによって互いか
    ら密封遮断された作動流体のための一連のポケット（２
    １０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１
    ６）を形成する、ピニオンと、 ｄ）該ハウジング（２０１）内の該作動流体のための少
    なくとも１つの入口通路（２０４）および少なくとも１
    つの出口通路（２０５）と、 ｅ）該入口通路から少なくとも１つの入口ポート（２０
    ７、２０８ａ、２０８ｂ，２０８ｃ）を介して該ギアチ
    ャンバ（２０６）の吸引領域に供給され、そして該ギア
    チャンバ（２０６）の圧力領域から少なくとも１つの出
    口ポート（２０９）を介して該出口通路（２０５）に排
    出される、該作動流体とを備える内部ギアポンプであっ
    て、 ｆ）圧力領域内の圧力が増大すると共に、該出口ポート
    （２０９）から少なくとも１つの入口ポート（２０８
    ａ、２０８ｂ、２０８ｃ）に制御量の作動流体を供給
    し、一方、同時に、該入口通路（２０４）から該入口ポ
    ート（２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ）への作動流体の
    供給を妨害する手段（２２０、２２１、２２２）がさら
    に配備される、内部ギアポンプ。
  2. 【請求項２】 圧力領域内の圧力の増大と共に、前記手
    段（２２０、２２１、２２２）が、連続して形成された
    前記入口ポート（２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ）に接
    続する、請求項１に記載の内部ギアポンプ。
  3. 【請求項３】 前記手段（２２０、２２１、２２２）
    が、前記出口ポート（２０９）に接続され、バルブ手段
    （２２１、２２３、２２４）を介して入口ポート（２０
    ８ａ、２０８ｂ，２０８ｃ）と接続する少なくとも１つ
    の供給通路（２２２ａ、２２２ｂ，２２２ｃ）に合流す
    る通過通路（２２０）を有する、請求項１または２に記
    載の内部ギアポンプ。
  4. 【請求項４】 前記バルブ装置（２２１、２２２、２２
    ３）が、前記ハウジング（２０１）内で支持されるスプ
    リングによって、前記通過通路（２２０）内の作動流体
    の圧力に対して付勢され、そして先頭スリーブ（２２
    ４）によって作動流体の前記供給通路（２２２ａ、２２
    ２ｂ、２２２ｃ）へのアクセスを遮断または開放するス
    プール（２２１）を有する、請求項３に記載の内部ギア
    ポンプ。
  5. 【請求項５】 前記通過通路（２２０）に圧力を加えて
    いない状態または所定の値までの圧力が加えられた状態
    にある前記スプール（２２１）が、スプリング（２２
    ３）の力に抗して、前記ハウジング（２０１）のストッ
    プによって、該通過通路（２２０）から供給通路（２２
    ２）に作動流体が流れない位置に保持される、請求項４
    に記載の内部ギアポンプ。
  6. 【請求項６】 作動流体が前記通過通路（２２０）から
    すべての供給通路（２２２）に流れる位置にある前記ス
    プール（２２１）が、前記スプリング（２２３）が完全
    に圧縮された状態で保持されるスプリングの力の方向に
    抗してその動きについて維持される、請求項４または５
    に記載の内部ギアポンプ。
  7. 【請求項７】 前記通過通路（２２０）に接続されない
    前記ポケット（２１０、２１１）のための前記入口ポー
    ト（２０７）が、その大きさについて該ポケットによっ
    て覆われる領域にほぼ制限される、請求項１から６のい
    ずれかに記載の内部ギアポンプ。
  8. 【請求項８】 前記出口ポート（２０９）が、前記通過
    通路（２２０）に接続され得る前記ポケット（２１２、
    ２１３）からの供給の方向の下流側に位置する前記ポケ
    ット（２１４、２１５、２１６）の完全な領域をほぼ覆
    う、請求項１から７のいずれかに記載の内部ギアポン
    プ。
  9. 【請求項９】 前記スプール（２２１）の前記先頭スリ
    ーブ（２２４）から離れた側の端部が、前記ハウジング
    （２０１）と共に、前記ピストンの動きを減衰させるた
    めに作動流体で満たされ、そして前記入口通路（２０
    ４）内の作動流体に流体接続するスプリングチャンバ
    （２２５）を形成する、請求項４から８のいずれかに記
    載の内部ギアポンプ。
  10. 【請求項１０】 前記バルブ装置（２２１、２２３、２
    ２４）が、同時に圧力領域内の最大圧力で前記先頭スリ
    ーブ（２２４）が最後の供給通路（２２２ｃ）を超え、
    これにより得られる減圧により作動流体の短絡の流れが
    圧力領域から前記入口通路（２０４）へと発生すると
    き、バイパスバルブの形態の安全バルブとして作用す
    る、請求項１から９のいずれかに記載の内部ギアポン
    プ。
  11. 【請求項１１】 前記ピニオン（２０３）が、前記リン
    グギア（２０２）より歯数が２つ少なく、そして噛み合
    っていない位置ではハウジングに固定された三日月形状
    の充填材が配備される、請求項１から１０のいずれかに
    記載の内部ギアポンプ。
  12. 【請求項１２】 前記リングギアの歯が、十分に尖った
    形状であるため、吸引領域では前記ポケット（２１０、
    ２１１、２１２）が噛み合い作用を介して互いから密封
    遮断される、請求項１１に記載の内部ギアポンプ。
  13. 【請求項１３】 前記スプール（２２１）の前記先頭ス
    リーブ（２２４）がスリーブベース（２２４ａ）と、該
    スリーブベースと長さ方向に結合する同じ外径のスリー
    ブウェブ（２２４ｂ）とを備え、前記ハウジング（２１
    ７）の貫通通路内の該スプール（２２１）の誘導および
    密封機能が、該スリーブベース（２２４ａ）と該スリー
    ブウェブ（２２４ｂ）との外表面のハウジングスリーブ
    （２１７ａ、２１７ｂ、２１７ｃ、２１７ｄ）によって
    提供される、請求項４から１２のいずれかに記載の内部
    ギアポンプ。
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