DE102004035743B4 - Variable Verdrängungspumpe - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Verdrängungspumpe, die als eine Quelle zum Zuführen des Hydraulikdrucks zu einer hydraulischen Vorrichtung, z. B. einer Servolenkvorrichtung eines Fahrzeugs, dient, und insbesondere eine variable Verdrängungspumpe mit einer Förderleistung, die durch Veränderung des Volumens eines Hauptteils der Pumpe gesteuert und geregelt wird.
- Typischerweise umfasst die variable Verdrängungspumpe einen von einer Antriebswelle gedrehten Rotor, Rotorschaufeln, die am Außenumfang des Rotors montiert sind, um radial beweglich zu sein, und einen Nockenring, der exzentrisch am Außenumfang des Rotors angeordnet ist und eine ungefähr kreisförmige Innenumfangsfläche aufweist. Da der Rotor und der Nockenring zueinander versetzt sind, wenn der Rotor sich dreht, bewegen sich die Rotorschaufeln radial in Übereinstimmung damit, wobei die Vorderenden einen Gleitkontakt mit der Innenumfangsfläche des Nockenrings herstellen. Somit wird das Volumen der Pumpenkammern, die jeweils zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Rotorschaufeln ausgebildet sind, ständig vergrößert oder verkleinert.
- Einige variable Verdrängungspumpen umfassen ferner eine Vorrichtung zum variablen Steuern des Volumens der Pumpenkammern. Bei einer solchen variablen Verdrängungspumpe ist der Nockenring schwenkbar am Außenumfang des Rotors angeordnet und seine beiden Seiten werden gleitend von Schließelementen verschlossen. Das Volumen der Pumpenkammern kann beliebig eingestellt werden, indem das Ausmaß der Exzentrizität zwischen dem Rotor und dem Nockenring durch Einstellung der Schwingung des Nockenrings verändert wird. Der Nockenring ist schwenkbar innerhalb eines ungefähr elliptischen Adapterrings angeordnet. Das Innere des Adapterrings weist eine erste und eine zweite Arbeitskammer auf, die in der ersten und der zweiten Schwenkrichtung des Nockenrings definiert sind.
- Ansaug- und Auslassdurchgänge sind mit den Ansaug- bzw. Auslassbereichen innerhalb des Nockenrings verbunden. Eine Öffnung ist am Auslassdurchgang vorgesehen. Die erste Arbeitskammer ist so aufgebaut, dass Arbeitsfluid in diese eingeführt wird, dessen Druck durch ein Steuerventil gesteuert und geregelt wird. Die zweite Arbeitskammer ist so aufgebaut, dass sie eine Feder zum Vorspannen des Nockenrings zur ersten Arbeitskammer aufnimmt und dass ständig Niederdruck-Arbeitsfluid vom Ansaugdurchgang in diese eingeführt wird. Das Steuerventil wird in Antwort auf einen Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Öffnung betätigt, um in die erste Arbeitskammer eingeleitetes Arbeitsfluid gemäß dem Druckunterschied zu steuern.
- Bei der obigen variablen Verdrängungspumpe weist die zweite Arbeitskammer einen ansaugseitigen Niederdruck auf, der immer aufrechterhalten wird, während die erste Arbeitskammer einen Druck aufweist, der gemäß dem Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Öffnung gesteuert wird. Somit kann ein lästiger Umstand beseitigt werden, nämlich dass unter den Bedingungen einer niedrigen Pumpendrehzahl, wenn ein Anstieg der Fließrate des Arbeitsfluids erwünscht ist (wobei der Nockenring maximal zur ersten Arbeitskammer verschoben ist, um das Ausmaß der Exzentrizität zu maximieren, Hochdruck-Arbeitsfluid zur Niederdruckseite von der ersten Arbeitskammer durch Zwischenräume um diese ausläuft.
- Das an der Seite des Nockenrings angeordnete Schließelement ist mit einer Ansaugöffnung, welche sich zum Ansaugbereich des Nockenrings öffnet, und einer Auslassöffnung, die sich zum Auslassbereich des Nockenrings öffnet, ausgebildet. Die Ansaug- bzw. Auslassöffnung ist mit dem Ansaug- bzw. Auslassdurchgang verbunden. Dieses Schließelement ist außerdem mit einer Niederdruck-Einführöffnung ausgebildet, die sich axial erstreckt, um die zweite Arbeitskammer und den Ansaugdurchgang zu verbinden, durch welche Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs ständig in die zweite Arbeitskammer eingeführt wird.
- Bei der obigen variablen Verdrängungspumpe muss jedoch, da die Niederdruck-Einführöffnung, die sich axial parallel zur Ansaugöffnung erstreckt, in einem Schließelement ausgebildet ist, um den Druck innerhalb der zweiten Arbeitskammer ständig auf niedrigem Druck zu halten, der Ansaugdurchgang an der Rückseite der Niederdruck-Einführöffnung angeordnet sein, wodurch ein Problem auftritt, nämlich dass die Flexibilität der Konstruktion des Ansaugdurchgangs stark verringert wird.
- Aus der
DE 102 40 409 A1 ist eine Verdrängungspumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. - Die
US 5,618,165 A1 zeigt eine Pumpe mit einem Rotor und federvorgespannten Elementen, welche sich in Kontakt mit einer Wand einer Kammer befinden. Die Kammer ist in einem Gleitblock angeordnet, welcher innerhalb eines Gehäuses zwischen einer konzentrischen und einer exzentrischen Position schwenkbar ist. - Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variable Verdrängungspumpe vorzusehen, welche eine verbesserte Konstruktionsflexibilität der Pumpe ermöglicht, während der Druck innerhalb der zweiten Arbeitskammer immer auf einem niedrigen Druck gehalten wird.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Unteranspruch betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.
- Die vorliegende Erfindung sieht ganz allgemein eine variable Verdrängungspumnpe vor, die folgendes umfasst: einen von einer Antriebswelle gedrehten Rotor, wobei der Rotor eine Vielzahl von Rotorschaufeln umfasst, die so montiert sind, dass sie radial einziehbar sind; einen Nockenring, der auf einem Umfang des Rotors angeordnet ist, um in Bezug auf den Rotor schwenkbar zu sein; ein Paar von Schließelementen, die auf beiden Seiten des Nockenrings angeordnet sind, wobei die Schließelemente einen Gleitkontakt mit dem Nockenring herstellen, wobei zumindest ein Schließelement eine Endfläche auf einer Seite des Nockenrings aufweist, wobei die Endfläche mit einer Ansaugöffnung ausgebildet ist; ein Dichtelement, das in einer Kammer, die zwischen einem Pumpengehäuse und dem Nockenring ausgebildet ist, angeordnet ist, wobei das Dichtelement die Kammer in zwei Bereiche teilt, welche eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer definieren; eine in der zweiten Arbeitskammer angeordnete Feder, wobei die Feder den Nockenring zur ersten Arbeitskammer vorspannt; einen Ansaugdurchgang, der ein Arbeitsfluid in einen Ansaugbereich innerhalb des Nockenrings einführt, wobei der Ansaugbereich dazu dient, das Arbeitsfluid durch die Ansaugöffnung, den Ansaugdurchgang und die zweite Arbeitskammer, die während des Pumpvorgangs ständig in Fluidverbindung sind, anzusaugen; einen Auslassdurchgang, der das Arbeitsfluid von einem Auslassbereich innerhalb des Nockenrings nach außen zuführt; einen Verbindungsdurchgang, der in dem zumindest einen Schließelement im Wesentlichen entlang der Endfläche davon ausgebildet ist, wobei der Verbindungsdurchgang eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung und der zweiten Arbeitskammer herstellt; eine Öffnung, die am Auslassdurchgang vorgesehen ist; und ein Steuerventil, das durch einen Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Öffnung betätigt wird, wobei das Steuerventil einen Druck des Arbeitsfluids, das in die erste Arbeitskammer eingeführt werden soll, steuert und regelt.
- Die weiteren Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
-
1 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 1-1 aus2 , welche ein Ausführungsbeispiel einer variablen Verdrängungspumpe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
2 ist eine Längsschnittansicht des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; -
3 ist eine Endansicht, betrachtet von der Linie 3-3 in2 ; -
4 ist eine Ansicht ähnlich der3 , betrachtet von der Linie 4-4 in2 ; -
5 ist eine Ansicht ähnlich zur1 , betrachtet entlang der Linie 5-5 in2 , und zeigt das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
6 ist eine Ansicht ähnlich der5 , betrachtet entlang der Linie 6-6 in2 , und zeigt das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und -
7 ist eine Ansicht ähnlich zur4 , welche ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. - Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun ein Beispiel der variablen Verdrängungspumpe, die die vorliegende Erfindung beinhaltet, beschrieben.
- Bezugnehmend auf
1 bis6 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In2 dient die variable Verdrängungspumpe als eine Quelle zum Zuführen des Hydraulikdrucks zu einer hydraulischen Vorrichtung, z. B. einer Servolenkvorrichtung, und umfasst eine von einem Motor gedrehte Antriebswelle1 und ein Gehäuse2 mit einem Hauptkörper3 , der eine konkave Vertiefung3a aufweist, um einen Hauptkörper der Pumpe und eine hintere Abdeckung4 , die am Hauptkörper3 befestigt ist, um die konkave Vertiefung3a abzudecken, unterzubringen. Die Antriebswelle1 ist drehbar am Pumpengehäuse2 gelagert und weist einen Rotor5 auf, der daran befestigt ist, so dass sie gemeinsam drehbar sind. Bezugnehmend auch auf1 umfasst der Rotor5 Schlitze, die radial im Außenumfang ausgebildet sind, und Rotorschaufeln6 , die darin gehalten werden, um radial beweglich zu sein. - Ein Nockenring
7 , der zusammen mit dem Rotor5 den Hauptteil der Pumpe darstellt, nimmt den Rotor5 auf der Innenumfangsseite auf. Der Nockenring7 ist mit einer ungefähr kreisförmigen Innennockenfläche ausgebildet, mit der ein vorderes Ende der Rotorschaufeln6 einen Gleitkontakt eingehen. Ein Teil des Außenumfangs des Nockenrings7 (unteres Ende in1 ) ist am Pumpengehäuse2 von einem Stift8 schwenkbar gelagert. Durch Schwingung um den Stift8 kann der Nockenring7 ein Ausmaß der Exzentrizität in Bezug auf den Rotor5 einstellen. Es sei angemerkt, dass die Mitte des Nockenrings7 durch Schwingung des Nockenrings ungefähr in der Querrichtung in1 versetzt ist. - Bei der variablen Verdrängungspumpe ist im normalen Zustand der Nockenring
7 in Bezug auf die Rotationsmitte des Rotors5 versetzt. Wenn der Rotor5 dreht, wobei die Vorderenden der Rotorschaufeln6 einen Gleitkontakt mit der Innenumfangsfläche des Nockenrings7 eingehen, wird somit das Volumen der zwischen benachbarten Rotorschaufeln6 ausgebildeten Pumpenkammern vergrößert oder verringert, wodurch ein ununterbrochener Pumpenbetrieb erreicht wird. Und wenn das Ausmaß der Exzentrizität zwischen Nockenring7 und Rotor5 verändert wird, variiert die Änderungsrate des Volumens der Pumpenkammern, um dementsprechend die Pumpenkapazität zu verändern. - Bezugnehmend auf
1 und2 ist ein Adapterring9 mit der konkaven Vertiefung des Pumpengehäuses2 , in dem ein Raum zum Aufnehmen des Nockenrings7 ausgebildet ist, in Eingriff. Eine Seitenplatte10 ist zusammen mit dem Adapterring9 in der konkaven Vertiefung3a untergebracht. Der Adapterring9 wird am Gehäuse2 in einer nicht-drehenden Weise durch den Stift8 gehalten, der die Mitte der Schwingung des Nockenrings7 bildet, und weist eine Innenumfangsfläche auf, die ungefähr elliptisch geformt ist, um eine schwingende Verdrängung des Nockenrings7 zu ermöglichen. Die Seitenplatte10 ist gegenüber der hinteren Abdeckung4 angeordnet, um den Adapterring9 dazwischen zu halten. Die Seite des Nockenrings7 wird gleitend von der Seitenfläche der Seitenplatte10 und der Innenendfläche der hinteren Abdeckung4 geschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel stellen die Seitenplatte10 und die hintere Abdeckung4 die Schließelemente dar. - Ein Dichtelement
11 ist an der Innenumfangsfläche des Adapterrings9 an der Position gegenüber dem Stift8 angeordnet, um sich axial zu erstrecken. Das Dichtelement11 geht einen engen Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Nockenrings7 ein, während es eine Verschiebung oder Schwingung des Nockenrings7 erlaubt. Das Dichtelement11 arbeitet mit dem Stift8 zusammen, um eine erste Arbeitskammer12 und eine zweite Arbeitskammer13 in einem Innenraum des Adapterrings9 zu definieren. Wenn der Nockenring7 , wie in1 gezeigt, maximal zur ersten Arbeitkammer12 verschoben ist, weist er das maximale Ausmaß der Exzentrizität in Bezug auf den Rotor5 auf. - Ein Durchgangsloch
14 mit großem Durchmesser ist in einer Umfangswand des Adapterrings9 an der der zweiten Arbeitskammer13 zugewandten Position ausgebildet, durch welches eine Vorspannfeder oder Schraubenfeder15 zwischen dem Nockenring7 und dem Pumpengehäuse2 angeordnet ist. Die Schraubenfeder15 dient zum Vorspannen des Nockenrings7 zur ersten Arbeitskammer12 . Der Nockenring7 schwenkt in Übereinstimmung mit einem Ausgleich zwischen dem Druck innerhalb der ersten Arbeitskammer12 und einer Kraft der Schraubenfeder15 . Ein Ende der Schraubenfeder15 ist auf einem am Gehäusehauptkörper3 befestigten Dichtungsstecker16 gelagert. - Bezugnehmend auf
1 und2 ist das Pumpengehäuse2 mit einem Ansaugdurchgang18 zum Einführen von Arbeitsfluid von einem Außentank17 zum Ansaugbereich innerhalb des Nockenrings7 (ungefähr obere Hälfte in1 ) und einem Auslassdurchgang20 zum Zuführen von Arbeitsfluid vom Auslassbereich innerhalb des Nockenrings7 (ungefähr untere Hälfe in1 ) zu einem Kraftstellkolben oder Stellglied19 der Servolenkvorrichtung ausgebildet. Eine Öffnung21 ist am Auslassdurchgang20 vorgesehen. - Bezugnehmend auf
3 und4 sind Ansaugöffnungen22 ,22A mit ungefähr kreisförmiger Nut in der hinteren Abdeckung4 und der Seitenplatte10 an der Position, die dem Ansaugbereich des Nockenrings7 zugewandt ist, ausgebildet, wobei die Ansaugöffnung22 der hinteren Abdeckung4 direkt mit dem Ansaugdurchgang18 verbunden ist. In ähnlicher Weise sind Auslassöffnungen23 ,23A mit ungefähr kreisförmiger Nut in der hinteren Abdeckung4 und der Seitenplatte10 an der Position, die dem Auslassbereich des Nockenrings7 zugewandt ist, ausgebildet, wobei die Auslassöffnung23 der Seitenplatte10 direkt mit dem Auslassdurchgang20 verbunden ist. - Wie in
1 gezeigt, wird der Druck innerhalb der ersten Arbeitskammer12 durch ein Steuerventil26 gesteuert und geregelt, welches in Antwort auf den Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Öffnung21 des Auslassdurchgangs20 betätigt wird. Die zweite Arbeitskammer13 ist so aufgebaut, dass Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs18 ständig in diese eingeführt wird. - Das Steuerventil
26 umfasst ein Ventilgehäuse27 , das im Pumpengehäuse2 ausgebildet ist, und einen mit einem Boden versehenen, zylinderförmigen Abstandsring28 , der im Ventilgehäuse27 untergebracht ist, um somit in dem Ventilgehäuse27 eine Hochdruckkammer29 und eine Niederdruckkammer30 zu definieren. Die Hochdruckkammer29 steht mit dem Auslassdurchgang20 auf der stromaufwärtigen Seite der Öffnung21 in Verbindung, während die Niederdruckkammer30 mit dem Auslassdurchgang20 auf der stromabwärtigen Seite der Öffnung21 verbunden ist, und eine Rückstellfeder31 aufnimmt, um den Abstandsring28 zur Hochdruckkammer29 vorzuspannen. - Zwei axial getrennte Durchgänge sind im Wesentlichen in der axialen Mitte des Ventilgehäuses
27 ausgebildet: ein Niederdruck-Durchgang32 , der vom Ansaugdurchgang18 abzweigt, und ein Druckeinführdurchgang33 , der mit dem ersten Arbeitsdurchgang12 , der durch die Umfangswand des Adapterrings9 verläuft, in Verbindung steht. Eine ringförmige Nut34 ist in dem Außenumfang des Schafts des Abstandsrings28 ausgebildet, um eine Fluidverbindung zwischen dem Niederdruck-Durchgang32 und dem Druckeinführdurchgang33 vorzusehen. Wenn sich der Abstandsring28 in einer Anfangsposition oder einer maximal zur Hochdruckkammer29 versetzten Position befindet, stellt die ringförmige Nut34 eine Fluidverbindung zwischen dem Niederdruck-Durchgang32 und dem Druckeinführdurchgang33 her. Und wenn der Abstandsring28 von dort zur Niederdruckkammer30 verschoben wird, wie in5 gezeigt, schließt die ringförmige Nut34 allmählich die Fluidverbindung zwischen dem Niederdruck-Durchgang32 und dem Druckeinführdurchgang33 . Zu diesem Zeitpunkt wird der Druckeinführdurchgang33 durch eine Anschlussfläche des Abstandsrings28 allmählich verschlossen und öffnet dann allmählich zur Hochdruckkammer29 . Somit wird der Druck in dem Druckeinführdurchgang33 gemäß der Verschiebung des Abstandsrings28 erzeugt und wird in die erste Arbeitskammer12 eingeführt. - Bevor der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Öffnung
21 einen festgelegten Druck erreicht, wird deshalb Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs18 vom Niederdruck-Durchgang32 in die erste Arbeitskammer12 durch die ringförmige Nut34 und den Druckeinführdurchgang33 zugeführt. Und wenn der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Öffnung21 größer als ein festgelegter Druck wird, dann wird Arbeitsfluid mit einem Druck, der gemäß dem Druckunterschied gesteuert wird, in die erste Arbeitskammer12 eingeführt. - Bezugnehmend auf
1 und3 ist fortlaufend in der Endfläche der hinteren Abdeckung4 auf der Seite des Nockenrings7 eine Verbindungsnut35 , die sich radial nach außen von der Ansaugöffnung22 erstreckt, an der Position, die zur zweiten Arbeitskammer13 leicht versetzt ist, und eine ungefähr kreisförmige Endnut36 , die sich zur zweiten Arbeitskammer13 in der Nähe eines schwingenden Endes des Nockenrings7 in der Richtung der Verringerung des Ausmaßes der Exzentrizität öffnet, ausgebildet. Die Nuten35 ,36 bilden einen Verbindungsdurchgang zum Vorsehen einer Fluidverbindung zwischen Ansaugöffnung22 und zweiter Arbeitskammer13 . Das heißt, Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs18 wird immer in die zweite Arbeitskammer13 durch die Endnut36 , die Verbindungsnut35 und die Ansaugöffnung22 zugeführt. - Die Stelle der hinteren Abdeckung
4 mit der Verbindungsnut35 und der Endnut36 ist ein Bereich, mit welchem die Seitenfläche des Nockenrings7 einen Gleitkontakt während seiner Schwingung herstellt. Wie in5 gezeigt, ist ein Teil der Endnut36 so konstruiert, dass sie vom Nockenring7 nicht vollständig geschlossen wird, während der Nockenring innerhalb des üblichen Funktionsbereichs schwenkt. Es sei angemerkt, dass nur dann, wenn der Nockenring7 über den normalen Funktionsbereich hinaus schwenkt, aufgrund eines anormalen Druckanstiegs des Arbeitsfluids, einer Verformung eines Bauteils oder dergleichen, die Endnut vollständig vom Nockenring7 geschlossen wird. - Bei dem obigen Aufbau dreht der Rotor
5 innerhalb des Nockenrings7 im ursprünglichen Zustand, in dem der Nockenring7 zur maximal verschobenen Position, wie in1 gezeigt, verschoben ist, wenn die Antriebswelle1 beim Motorstart gedreht wird. Durch die Drehung des Rotors5 wird eine Pumpenfunktion innerhalb des Nockenrings7 durchgeführt, so dass Arbeitsfluid, das von der Ansaugöffnung22 angesaugt wurde, von den Rotorschaufeln6 komprimiert wird, und dann zum Auslassdurchgang20 über die Auslassöffnung23 ausgelassen wird. Das am Auslassdurchgang20 ausgelassene Arbeitsfluid wird zum Kraftstellkolben19 durch die Öffnung21 auf einer Seite zugeführt und wird in die Hochdruckkammer29 und die Niederdruckkammer30 des Steuerventils26 von der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Öffnung21 eingeführt. - Dann wird der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Öffnung
21 gemäß der Förderleistung des Hauptkörpers der Pumpe erzeugt und der daraus resultierende Differentialdruck wirkt auf den Abstandsring28 des Steuerventils26 . Bis jedoch der Druckunterschied einen festgelegten Wert erreicht, wird der Abstandsring28 durch die Rückstellfeder31 zur Hochdruckkammer29 gedrückt. Dadurch wird Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs18 in die erste Arbeitskammer12 durch den Druckzuführdurchgang33 und die ringförmige Nut34 eingeführt, und der Nockenring7 wird in der Richtung des maximalen Ausmaßes der Exzentrizität durch eine Kraft der Schraubenfeder15 gedrückt. Bis der Druckunterschied den festgelegten Wert erreicht hat, steigt außerdem die Fließrate des Arbeitsfluids, das dem Kraftstellkolben19 zugeführt wird, ungefähr im Verhältnis zu einem Anstieg der Drehzahl des Rotors5 . - Danach ist die Drehzahl des Rotors
5 relativ niedrig und verursacht eine eher unzureichende Fließrate des dem Kraftstellkolben19 zuzuführenden Arbeitsfluids. Da jedoch Hochdruck-Arbeitsfluid, das vom Hauptkörper der Pumpe ausgelassen wird, nicht in die erste Arbeitskammer12 und die zweite Arbeitkammer13 eingeführt wird, tritt der lästige Umstand, dass Arbeitsfluid aus den Zwischenräumen um die erste Arbeitskammer12 und die zweite Arbeitskammer13 zum Niederdruckbereich ausläuft, nicht auf. - Wenn sich die Drehzahl des Rotors
5 erhöht, so dass der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Öffnung21 größer ist als ein festgelegter Wert, wird der Abstandsring28 des Steuerventils26 im Ventilgehäuse27 gemäß dem Druckunterschied verschoben. Der gemäß der Verschiebung erzeugte Druck wird über den Druckeinführdurchgang33 in die erste Arbeitskammer12 eingeführt. Somit wird der Nockenring7 durch eine Kraft, die dem Druckunterschied entspricht, in die Richtung der zweiten Arbeitskammer13 gedrückt, wobei er innerhalb des Adapterrings9 in einer solchen Weise schwenkt, dass eine Kraft der Schraubenfeder15 ausgeglichen wird. Dadurch wird die Fließrate des dem Kraftstellkolben19 zugeführten Arbeitsfluids ungefähr auf einem festgelegten Wert gehalten. - In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Einrichtung zum Zuführen von Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs
18 in die zweite Arbeitskammer13 eine Verbindungsnut35 und eine Endnut36 , die in der Endfläche der hinteren Abdeckung4 auf der Seite des Nockenrings7 ausgebildet ist. Im Vergleich zur Pumpe des Standes der Technik, bei der ein axiales Loch zum Einführen des Niederdruck-Arbeitsfluids in die zweite Arbeitskammer13 parallel zur Ansaugöffnung22 angeordnet ist, kann somit der Ansaugdurchgang18 relativ frei gestaltet sein. Das heißt, der Ansaugdurchgang18 in diesem Ausführungsbeispiel muss nicht notwendigerweise an der Rückseite der zweiten Arbeitskammer13 angeordnet sein. Sogar wenn der Ansaugdurchgang18 und die zweite Arbeitskammer13 entfernt voneinander angeordnet sind, kann das Niederdruck-Arbeitsfluid des Ansaugdurchgangs18 sicher in die zweite Arbeitskammer13 eingeführt werden. - In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Verbindungsdurchgang zum Verbinden der Ansaugöffnung
22 und der zweiten Arbeitskammer13 eine Verbindungsnut35 und eine Endnut36 . Optional kann der Verbindungsdurchgang ein Loch oder dergleichen aufweisen, das im Wesentlichen entlang der Endfläche der hinteren Abdeckung auf der Seite des Nockenrings7 ausgebildet ist. Es sei angemerkt, dass die Ausbildung des Verbindungsdurchgangs mit einer Nut, die sich zur Seite des Nockenrings7 öffnet, wie in diesem Ausführungsbeispiel, den Vorteil einer leichten maschinellen Bearbeitung und verringerter Herstellungskosten aufweist. - In dem Fall, wenn der Verbindungsdurchgang durch eine Verbindungsnut
35 und eine Endnut36 gebildet ist, wie in diesem Ausführungsbeispiel, wird der obere Bereich der Verbindungsnut35 allmählich durch den Nockenring7 geschlossen, wenn der Nockenring7 in der Richtung eines verringerten Ausmaßes der Exzentrizität schwenkt, um einen Fließwiderstand des Arbeitsfluids zwischen der Ansaugöffnung22 und der zweiten Arbeitskammer13 entsprechend zu erhöhen. Wenn er aus diesem Zustand abrupt schwenkt, wird der Nockenring7 deshalb einer Dämpfungswirkung unterworfen, die durch den Fließwiderstand entsteht, was eine Einschränkung der Feinbewegung desselben erlaubt. - In diesem Ausführungsbeispiel tritt kein unerwünschter Effekt ein, dass die problemlose Betätigung des Nockenrings
7 durch ein Schließen der Innenseite der zweiten Arbeitskammer13 beeinträchtigt wird, da sich die Endnut36 zur zweiten Arbeitskammer13 öffnet, während der Nockenring7 innerhalb des normalen Funktionsbereichs schwenkt. Es sei angemerkt, dass in diesem Ausführungsbeispiel, wenn der Nockenring7 über den normalen Funktionsbereich hinaus schwenkt, d. h. wenn sich der Nockenring7 über einen vorbestimmten Bereich hinaus bewegt aufgrund irgendeiner Anormalität, die Endnut36 vom Nockenring7 verschlossen wird, um das Innere der zweiten Arbeitskammer13 zu verschließen, wie in6 gezeigt. Dadurch wird eine Schwingung des Nockenrings7 , die größer ist als erforderlich, sicher eingeschränkt. - Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit dem erläuternden Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses beschränkt, und verschiedene Änderungen und Modifikationen können durchgeführt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Als Beispiel ist in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Verbindungsdurchgang (Verbindungsnut
35 und Endnut36 ) in der hinteren Abdeckung4 , welche eines der Schließelemente zum Verschließen der Seite des Nockenrings7 ist, ausgebildet. Optional kann der Verbindungsdurchgang in einem anderen Ausführungsbeispiel, das in7 gezeigt ist, in der Seitenplatte10 , welche ein weiteres Schließelement ist, ausgebildet sein. Außerdem kann der Verbindungsdurchgang in den Schließelementen auf beiden Seiten des Nockenrings7 ausgebildet sein. - Wie oben beschrieben, umfasst der Verbindungsdurchgang gemäß der vorliegenden Erfindung eine Nut, die im Wesentlichen entlang der Endfläche des zumindest einen Schließelements ausgebildet ist. Somit kann der Verbindungsdurchgang einfach durch maschinelle Bearbeitung der Endfläche des Schließelements erhalten werden.
- Weiterhin umfasst die Nut gemäß der vorliegenden Erfindung einen Endnutbereich, der sich zur zweiten Arbeitskammer in der Nähe eines schwenkenden Endes des Nockenrings in der Richtung öffnet, in welcher ein Ausmaß der Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Rotor verringert ist, und einen Verbindungsnutbereich, der eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung und dem Endnutbereich im Wesentlichen entlang der Richtung der Schwingung des Nockenrings herstellt. Mit diesem Aufbau wird der obere Bereich des Verbindungsnutbereichs allmählich von der Seitenfläche des Nockenrings geschlossen, wenn der Nockenring in der Richtung des verringerten Ausmaßes der Exzentrizität schwenkt. Wenn er aus diesem Zustand abrupt schwenkt, wird der Nockenring deshalb einer Dämpfungswirkung unterworfen, die durch den Fließwiderstand entsteht, was eine Einschränkung der Feinbewegung desselben erlaubt.
- Außerdem ist der Verbindungsdurchgang gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgelegt, dass er sich zur zweiten Arbeitskammer öffnet, wenn der Nockenring maximal innerhalb eines Funktionsbereichs in der Richtung schwenkt, in welcher ein Ausmaß der Exzentrizität des Nockenrings in Bezug auf den Rotor verringert ist. Mit diesem Aufbau wird der Unterdruck innerhalb der zweiten Arbeitskammer während des Betriebs des Nockenrings weniger erzeugt, da die den Verbindungsdurchgang darstellende Nut innerhalb des Funktionsbereichs nicht vollständig geschlossen wird. Somit kann eine reibungslose Funktion des Nockenrings zu jeder Zeit aufrechterhalten werden.
- Der Verbindungsdurchgang gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin von der zweiten Arbeitskammer isoliert, wenn der Nockenring über den Funktionsbereich hinaus schwenkt. Mit diesem Aufbau wird der Verbindungsdurchgang durch den Nockenring geschlossen, um die zweite Arbeitskammer in einen fast hermetisch abgeschlossenen Zustand zu versetzen, wenn der Nockenring aufgrund einer plötzlichen Druckveränderung oder dergleichen über den Funktionsbereich hinaus schwenkt. Dann kann das Volumen der zweiten Arbeitskammer nicht variieren, wodurch eine weitere Schwingung des Nockenrings eingeschränkt wird.
- Erfindungsgemäß ist außerdem der Verbindungsdurchgang zum Vorsehen einer Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung und der zweiten Arbeitskammer ungefähr entlang der Endfläche des zumindest einen Schließelements auf der Seite des Nockenrings ausgebildet, um eine Einleitung des Niederdruck-Arbeitsfluids des Ansaugdurchgangs in die zweite Arbeitskammer durch die Ansaugöffnung zu ermöglichen. Somit muss der Ansaugdurchgang nicht notwendigerweise an der Rückseite der zweiten Arbeitskammer angeordnet sein, was zu einer verbesserten Flexibilität in der Konstruktion der Pumpe im Vergleich zur Pumpe des Standes der Technik führt.
- Zusammenfassend offenbart die vorliegende Erfindung eine variable Verdrängungspumpe mit einer hinteren Abdeckung
4 und einer Seitenplatte, die auf beiden Seiten eines Nockenrings7 angeordnet ist und einen Gleitkontakt mit dem Nockenring7 herstellt. Die hintere Abdeckung hat eine Endfläche auf der Seite des Nockenrings7 , welche mit einer Ansaugöffnung22 ausgebildet ist. Ein Dichtelement11 ist in einer zwischen einem Pumpengehäuse2 und dem Nockenring7 ausgebildeten Kammer angeordnet und dient zum Teilen der Kammer in zwei Bereiche, welche eine erste und eine zweite Arbeitskammer13 definieren. Eine Verbindungsnut und eine Endnut sind in der Endfläche der hinteren Abdeckung ausgebildet, um eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung22 und der zweiten Arbeitskammer13 vorzusehen. - Die gesamte Lehre der
japanischen Patentanmeldung 22003-279867 - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebswelle
- 2
- Gehäuse
- 3
- Hauptkörper
- 4
- hintere Abdeckung
- 5
- Rotor
- 6
- Rotorschaufeln
- 7
- Nockenring
- 8
- Stift
- 9
- Adapterring
- 10
- Seitenplatte
- 11
- Dichtelement
- 12
- erste Arbeitskammer
- 13
- zweite Arbeitskammer
- 14
- Durchgangsloch
- 15
- Schraubenfeder
- 16
- Dichtungsstecker
- 17
- Außentank
- 18
- Ansaugdurchgang
- 19
- Stellglied
- 20
- Auslassdurchgang
- 21
- Öffnung
- 22
- Ansaugöffnungen
- 23
- Auslassöffnungen
- 26
- Steuerventil
- 27
- Ventilgehäuse
- 28
- Abstandsring
- 29
- Hochdruckkammer
- 30
- Niederdruckkammer
- 31
- Rückstellfeder
- 32
- Niederdruck-Durchgang
- 33
- Druckeinführdurchgang
- 34
- ringförmige Nut
- 35
- Verbindungsnut
- 36
- Endnut
Claims (2)
- Variable Verdrängungspumpe, umfassend: einen von einer Antriebswelle (
1 ) gedrehten Rotor (5 ), wobei der Rotor (5 ) eine Vielzahl von Rotorschaufeln (6 ) umfasst, die radial einziehbar montiert sind; einen Nockenring (7 ), der auf einem Umfang des Rotors (5 ) angeordnet ist, um in Bezug auf den Rotor (5 ) schwenkbar zu sein; ein Paar von Schließelementen (4 ,10 ), die auf beiden Seiten des Nockenrings (7 ) angeordnet sind, wobei die Schließelemente (4 ,10 ) einen Gleitkontakt mit dem Nockenring (7 ) herstellen, wobei zumindest ein Schließelement (4 ,10 ) eine Endfläche auf einer Seite des Nockenrings (7 ) aufweist, wobei die Endfläche mit einer Ansaugöffnung (22 ,22A ) ausgebildet ist; ein Dichtelement (11 ), das in einer Kammer, die zwischen einem Pumpengehäuse (2 ) und dem Nockenring (7 ) ausgebildet ist, angeordnet ist, wobei das Dichtelement (11 ) die Kammer in zwei Bereiche teilt, welche eine erste Arbeitskammer (12 ) und eine zweite Arbeitskammer (13 ) definieren; eine in der zweiten Arbeitskammer (13 ) angeordnete Feder (15 ), wobei die Feder (15 ) den Nockenring (7 ) zur ersten Arbeitskammer (12 ) vorspannt; einen Ansaugdurchgang (18 ), der ein Arbeitsfluid in einen Ansaugbereich innerhalb des Nockenrings (7 ) führt, wobei der Ansaugbereich dazu dient, das Arbeitsfluid durch die Ansaugöffnung (22 ,22A ), den Ansaugdurchgang (18 ) und die zweite Arbeitskammer (13 ), die während des Pumpvorgangs ständig in Fluidverbindung sind, anzusaugen; einen Auslassdurchgang (20 ), der das Arbeitsfluid von einem Auslassbereich innerhalb des Nockenrings (7 ) nach außen führt; einen Verbindungsdurchgang (35 ,36 ), der in dem zumindest einen Schließelement (4 ,10 ) im Wesentlichen entlang dessen Endfläche ausgebildet ist, wobei der Verbindungsdurchgang35 ,36 ) eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung (22 ,22A ) und der zweiten Arbeitskammer (13 ) herstellt; eine Öffnung (21 ), die am Auslassdurchgang (20 ) vorgesehen ist; und ein Steuerventil (26 ), das durch einen Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Öffnung (21 ) betätigt wird, wobei das Steuerventil (26 ) einen Druck des Arbeitsfluids, das in die erste Arbeitskammer (12 ) geführt werden soll, steuert und regelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsdurchgang (35 ,36 ) so ausgelegt ist, dass er sich zur zweiten Arbeitskammer (13 ) öffnet, wenn der Nockenring (7 ) maximal innerhalb eines Funktionsbereichs in der Richtung, in welcher der Nockenring (7 ) in einem Ausmaß der Exzentrizität in Bezug auf den Rotor (5 ) verringert ist, schwenkt, wobei der Verbindungsdurchgang (35 ,36 ) eine Nut umfasst, die in der Endfläche des zumindest einen Schließelements (4 ,10 ) ausgebildet ist, und die Nut einen Endnutbereich (36 ), der sich zur zweiten Arbeitskammer (13 ) in der Nähe eines schwenkenden Endes des Nockenrings (7 ) in der Richtung öffnet, in welcher der Nockenring (7 ) in einem Ausmaß der Exzentrizität in Bezug auf den Rotor (5 ) verringert ist, und einen Verbindungsnutbereich (35 ), welcher eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugöffnung (22 ,22A ) und dem Endnutbereich (36 ) im Wesentlichen entlang der Richtung der Schwingung des Nockenrings (7 ) vorsieht, umfasst. - Variable Verdrängungspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsdurchgang (
35 ,36 ) von der zweiten Arbeitskammer (13 ) isoliert ist, wenn der Nockenring (7 ) über den Funktionsbereich hinaus schwenkt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Owner name: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS STEERING, LTD., JP Free format text: FORMER OWNER: UNISIA JKC STEERING SYSTEMS CO., LTD., ATSUGI, KANAGAWA, JP Effective date: 20120823 Owner name: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS STEERING, LTD., JP Free format text: FORMER OWNER: UNISIA JKC STEERING SYSTEMS CO., LTD., ATSUGI, JP Effective date: 20120823 |
|
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Representative=s name: HOEFER & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE Effective date: 20120823 Representative=s name: HOEFER & PARTNER, DE Effective date: 20120823 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HITACHI ASTEMO, LTD., HITACHINAKA-SHI, JP Free format text: FORMER OWNER: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS STEERING, LTD., SAITAMA, JP |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |