DE102012018965A1

DE102012018965A1 - Flügelpumpe

Info

Publication number: DE102012018965A1
Application number: DE102012018965A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Iijima
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2013-09-26
Also published as: JP5897943B2; US20140119969A1; CN103321895B; CN103321895A; JP2013194670A; US9303512B2

Abstract

Eine Flügelpumpe (1) umfasst einen Flügelnocken (27), der in einer Aussparung eines Rotors (6) angeordnet ist, und sich mit einer Exzentrizität bezüglich einer Rotationsachse (O) des Rotors (6) bewegt. Eine Nockenöffnung (48) wird in einer Fläche eines Pumpenkörpers (4), der dem Flügelnocken (27) zugewandt ist, ausgebildet und steht mit der Aussparung des Rotors (6) hydraulisch in Verbindung. Der Flügelnocken (27) umfasst eine äußere Umfangsfläche, die ein proximales Ende von jedem der Flügel (7) kontaktiert und das Hervorstehen der Flügel (7) bei Drehung des Rotors (6) bewirkt. Der Flügelnocken (27) trennt den proximalen Endbereich eines ersten Schlitzes (61) in einen Ansaugbereich vom proximalen Endbereich eines zweiten Schlitzes (61) in einen Abgabebereich.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Flügelpumpen.
Das japanische Patent 3631264 offenbart eine Flügelpumpe, die einen Rotor, der mit Flügeln versehen ist, die sich radial vom Rotor aus erstrecken, wobei jeder Flügel in einem Schlitz angeordnet ist, wobei sich jeder Schlitz radial vom Rotor aus erstreckt. Die Flügelpumpe umfasst erste und zweite bogenförmige Aussparungen, die ausgebildet sind, um einem ringförmigen Bereich zugewandt zu sein, in dem ein proximaler Endbereich von jedem Schlitz angeordnet ist. Die erste bogenförmige Aussparung entspricht einem Ansaugbereich, in dem sich Pumpenkammern ausdehnen und die Arbeitsflüssigkeit bzw. Arbeitsfluid bei Drehung des Rotors ansaugen. Die erste bogenförmige Aussparung wird mit einem ansaugseitigen Hydraulikdruck beaufschlagt. Die zweite bogenförmige Aussparung entspricht einem Abgabebereich, in dem die Pumpenkammern schrumpfen und die Arbeitsflüssigkeit bei Rotation des Rotors abgeben. Die zweite bogenförmige Aussparung wird mit einem abgabeseitigen Hydraulikdruck beaufschlagt.
In einer derartigen Flügelpumpe, wie im japanischen Patent 3631264 offenbart, wird jeder Flügel dem Hydraulikdruck, der auf die entsprechende bogenförmige Aussparung aufgebracht wird, und der Zentrifugalkraft ausgesetzt, die sich bei Rotation des Rotors ergibt, und wird dadurch zum Herausstehen aus dem entsprechenden Schlitz des Rotors gedrückt bzw. gedrängt, so dass ein distaler Endbereich des Flügels mit einer inneren Umfangsfläche eines Nockenrings, der den Rotor umschließt, in Kontakt gebracht wird. Wenn der Rotor bei geringer Drehzahl rotiert, ist es möglich, dass die Zentrifugalkraft nicht ausreichend ist, so dass der Flügel nicht vollständig aus dem Schlitz heraussteht, aber ohne Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Nockenrings verbleibt. Dieser Zustand kann durch die heftige Kollision bzw. heftiges Zusammenprallen des Flügels und der inneren Umfangsfläche des Nockenrings einen starken Schlag bzw. große Erschütterung und Lärm bewirken, wenn der proximale Endbereich des jeweiligen Schlitzes beginnt, sich mit der zweiten bogenförmigen Aussparung zu überlappen und den höheren Hydraulikdruck der Abgabeseite von der zweiten bogenförmigen Aussparung aufnimmt.
Angesichts des Vorhergehenden ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flügelpumpe zu schaffen, die zum Betrieb geeignet ist, ohne diese Probleme zu bewirken. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Flügelpumpe: einen Pumpenkörper; einen Rotor, der im Pumpenkörper aufgenommen ist, und der sich um eine Rotationsachse dreht, wobei der Rotor einen Außenumfang umfasst, der mit einer Mehrzahl von Schlitzen ausgebildet ist; einen Nockenring, der im Pumpenkörper aufgenommen und angeordnet ist, um den Außenumfang des Rotors zu umschließen, und um sich mit einer Exzentrizität bezüglich der Rotationsachse des Rotors zu bewegen; und eine Mehrzahl von Flügeln, die in den entsprechenden Schlitzen der Schlitze des Rotors angeordnet sind, und die von den jeweiligen Schlitzen hervorstehen und einen ringförmigen Raum zwischen dem Rotor und dem Nockenring in eine Mehrzahl von Pumpenkammern teilen; wobei der Pumpenkörper eine erste innere Fläche umfasst, die einer axialen Endfläche des Nockenrings und einer ersten axialen Endfläche des Rotors zugewandt ist, und die axiale Enden der Pumpenkammern definiert; wobei die erste innere Fläche des Pumpenkörpers eine Ansaugöffnung, eine ansaugseitige Gegendrucköffnung, eine Abgabeöffnung und eine abgabeseitige Gegendrucköffnung umfasst; wobei die Ansaugöffnung in einem Ansaugbereich angeordnet ist, in dem sich jede der Pumpenkammern bei Drehung des Rotors ausdehnt; wobei die Abgabeöffnung in einem Abgabebereich angeordnet ist, in dem jede der Pumpenkammern bei Drehung des Rotors schrumpft; wobei die ansaugseitige Gegendrucköffnung angeordnet ist, um mit einem proximalen Endbereich eines ersten Schlitzes der Schlitze unter der Bedingung hydraulisch in Verbindung zu stehen, dass der Flügel, der dem ersten Schlitz entspricht, im Ansaugbereich ist; wobei die abgabeseitige Gegendrucköffnung angeordnet ist, um mit einem proximalen Endbereich eines zweiten Schlitzes der Schlitze unter der Bedingung hydraulisch in Verbindung zu stehen, dass der Flügel, der dem zweiten Schlitz entspricht, im Abgabebereich ist; wobei die Ansaugöffnung und die ansaugseitige Gegendrucköffnung gemeinsam einem Ansaugdruck ausgesetzt sind; wobei die Abgabeöffnung und die abgabeseitige Gegendrucköffnung gemeinsam einem Abgabedruck ausgesetzt sind; wobei der Rotor eine zweite axiale Endfläche umfasst, die der ersten axialen Endfläche gegenüberliegt, wobei die zweite axiale Endfläche eine Aussparung umfasst; wobei die Flügelpumpe ferner aufweist: einen Flügelnocken, der in der Aussparung des Rotors befestigt ist und sich mit einer Exzentrizität bezüglich der Rotationsachse des Rotors bewegt; und eine Nockenöffnung, die in einer Fläche des Pumpenkörpers, die dem Flügelnocken zugewandt ist, ausgebildet ist und mit der Aussparung des Rotors hydraulisch in Verbindung steht; wobei der Flügelnocken eine äußere Umfangsfläche umfasst, die ein proximales Ende von jedem der Flügel kontaktiert und das Hervorstehen der Flügel bei Drehung des Rotors bewirkt wird; und wobei der Flügelnocken den proximalen Endbereich des ersten Schlitzes vom proximalen Endbereich des zweiten Schlitzes hydraulisch trennt. Die Flügelpumpe kann eingerichtet werden, so dass die Nockenöffnung dem Ansaugdruck ausgesetzt ist. Die Flügelpumpe kann eingerichtet werden, so dass: der Flügelnocken eine Durchgangsöffnung umfasst, die sich axial vom Flügelnocken aus erstreckt, wobei die Durchgangsöffnung einer Antriebswelle das Hindurchgehen ermöglicht, wobei der Rotor durch die Antriebswelle gedreht wird; der Pumpenkörper die Antriebswelle auf beiden axialen Seiten des Rotors drehbeweglich abstützt; und die Durchgangsöffnung des Flügelnockens eine innere Umfangsfläche aufweist, wobei die innere Umfangsfläche mit der Antriebswelle unter der Bedingung nicht in Kontakt ist, dass der Flügelnocken bezüglich der Rotationsachse des Rotors maximal exzentrisch ist. Die Flügelpumpe kann eingerichtet werden, so dass die innere Umfangsfläche der Durchgangsöffnung des Flügelnockens derart angeordnet ist, dass der Flügelnocken die proximalen Endbereiche der Schlitze unter der Bedingung abdichtet, dass der Flügelnocken bezüglich der Rotationsachse des Rotors maximal exzentrisch ist. Die Flügelpumpe kann eingerichtet werden, so dass der Pumpenkörper einen vorderen Körper und einen hinteren Körper umfasst, wobei die Aussparung des Rotors, in der der Flügelnocken angeordnet ist, dem hinteren Körper zugewandt ist. Die Flügelpumpe kann eingerichtet werden, so dass der Flügelnocken scheibenförmig ist. Die Flügelpumpe kann eingerichtet werden, so dass die äußere Umfangsfläche des Flügelnockens einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen um das Doppelte einer Länge von jedem Flügel kleiner ist als eine innere Umfangsfläche des Nockenrings.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
1 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines stufenlosen Riemenantriebs, der mit einer Flügelpumpe versehen ist, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 eine Querschnittsansicht der Flügelpumpe gemäß der ersten Ausführungsform, wie sie entlang einer Rotationsachse eines Rotors der Flügelpumpe ersichtlich ist.
3 eine Querschnittsansicht der Flügelpumpe gemäß der ersten Ausführungsform, wie sie in einer Richtung, die senkrecht zur Rotationsachse des Rotors ist, ersichtlich ist.
4 ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration des Rotors, eines Flügels und eines Flügelnockens der Flügelpumpe gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
5A und 5B sind schematische Diagramme, die zwei unterschiedliche Zustände einer Konfiguration gemäß einer ersten Option zur Bildung einer Nockenöffnung darstellen.
6A und 6B sind schematische Diagramme, die zwei unterschiedliche Zustände einer Konfiguration gemäß einer zweiten Option zur Bildung einer Nockenöffnung darstellen.
7A und 7B sind schematische Diagramme, die zwei unterschiedliche Zustände einer Konfiguration gemäß einer dritten Option zur Bildung einer Nockenöffnung darstellen.
8A und 8B sind schematische Diagramme, die zwei unterschiedliche Zustände einer Konfiguration gemäß einer vierten Option zur Bildung einer Nockenöffnung darstellen.
9 eine Tabelle, die die Auswirkungen, die durch die ersten bis vierten Optionen von 5A bis 8B angesichts eines Drucks um den Flügelnocken erzeugt werden, Kräfte, die auf den Flügelnocken wirken und ein Antriebsmoment, das durch Reibung beeinträchtigt wird, zusammenfasst.
<Konfiguration einer Flügelpumpe>
Eine Flügelpumpe 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Quelle bzw. Ursprung eines Hydraulikdrucks für ein Hydrauliksystem eines Kraftfahrzeugs verwendet, das ein stufenloser Riemenantrieb 100 (CVT) in dieser Ausführungsform ist. 1 stellt ein Beispiel einer Konfiguration eines CVT 100 dar. Der CVT 100 umfasst ein Steuerventil bzw. Regelventil 110, das aus einem Satz verschiedener Ventile zusammengesetzt ist, die durch eine CVT-Steuer- bzw. Regeleinheit 130 gesteuert bzw. geregelt werden. Die gesteuerten Ventile umfassen ein Schalt-Steuer- bzw. Regelventil 111, ein Sekundärventil 112, ein Sekundärdruck-Magnetventil 113, ein Leitungsdruck-Magnetventil 114, ein Druckregelventil 115, ein manuelles Ventil 116, ein Überbrückungs/Wähl/Schalt-Magnetventil 117, ein Kupplungsreglerventil 118, ein Wähl-Steuer- bzw. Regelventil 119, ein Überbrückungs-Magnetventil 120, ein Drehmomentwandler- bzw. Wandlerreglerventil 121, ein Überbrückungs-Steuer-/Regelventil 122 und ein Wähl-Schaltventil 123. Die Flügelpumpe 1 gibt eine Arbeitsflüssigkeit bzw. Arbeitsfluid ab, welches verschiedenen Komponenten eines CVT 100 zugeführt wird. Die Komponenten umfassen eine Primärscheibe 101, eine Sekundärscheibe 102, eine Vorwärtskupplung 103, eine Rückwärtsbremse 104, einen Drehmomentwandler bzw. Wandler 105 und ein Schmier- und Kühlsystem 106.
Die Flügelpumpe 1 wird durch eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs angetrieben, um eine Arbeitsflüssigkeit, wie z. B. Öl, anzusaugen und abzugeben. Die Arbeitsflüssigkeit ist in diesem Beispiel ein Automatikgetriebe-Fluid bzw. eine Automatikgetriebe-Flüssigkeit. Die Flügelpumpe 1 ist ein Verstell- bzw. Verschiebungstyp, der geeignet ist, die Pumpenstellung bzw. Pumpenverschiebung (d. h. die Quantität bzw. Menge einer Arbeitsflüssigkeit, die pro Umdrehung bzw. Rotation abgegeben wird) zu verändern. Die Flügelpumpe 1 umfasst einen Pumpbereich zum Ansaugen und Abgeben einer Arbeitsflüssigkeit, einen Steuer- bzw. Regelbereich zum Steuern der Pumpenstellung und einen Pumpenkörper 4 zum Aufnehmen des Pumpbereichs und des Steuerbereichs. 2 und 3 stellen Querschnittsansichten einer Flügelpumpe 1 dar. 2 ist eine Querschnittsansicht einer Flügelpumpe 1, wie sie entlang einer Rotationsachse O eines Rotors 6 einer Flügelpumpe 1 ersichtlich ist, die einen Querschnitt des Pumpbereichs ohne Pumpenkörper 4 darstellt, der entlang einer Ebene, die senkrecht zur Rotationsachse O des Rotors 6 aufgenommen ist, und einen Querschnitt des Steuerbereichs darstellt, der entlang einer Ebene mit einer Längsachse eines Steuerventils 2 aufgenommen ist. 3 ist eine Querschnittsansicht einer Flügelpumpe 1, wie sie in einer Richtung, die senkrecht zur Rotationsachse O ist, ersichtlich ist, die einen Querschnitt des Pumpbereichs mit dem Pumpenkörper 4 darstellt, der entlang einer Ebene mit der Rotationsachse O aufgenommen ist. Zur Erleichterung der Erläuterung wird eine x-Achse definiert, die sich parallel zur Längsachse des Steuerventils 2 erstreckt, wobei eine Richtung, in der sich ein Ventilelement in der Form eines Schiebers bzw. Kolbens 20 von einem Magneten SOL wegbewegt, d. h. eine Richtung von links nach rechts in 2, als positive x-Achsenrichtung definiert wird. Zusätzlich wird eine z-Achse definiert, die sich parallel zur Rotationsachse O des Rotors 6 erstreckt, wobei für einen Leser eine Richtung aus dem Zeichnungsblatt von 2 als positive z-Achsenrichtung definiert wird.
<Konfiguration eines Pumpbereichs>
Der Pumpbereich umfasst üblicherweise eine Antriebswelle 5, einen Rotor 6, eine Mehrzahl von Flügeln 7, einen Nockenring 8 und einen Adapterring bzw. Passring 9. Die Antriebswelle 5 wird durch die Kurbelwelle angetrieben, um sich um die Rotationsachse O herum zu drehen. Der Rotor 6 wird durch die Antriebswelle 5 gedreht, um sich um eine Rotationsachse zu drehen, die mit der Rotationsachse O der Antriebswelle 5 in diesem Beispiel identisch ist. Der Rotor 6 umfasst eine äußere Umfangsfläche, die mit einer Mehrzahl von Schlitzen 61 ausgebildet ist. Der Flügel 7 wird in einem entsprechenden Schlitz von Schlitzen 61 befestigt bzw. angeordnet und bewegt sich bezüglich der Rotationsachse O und des Rotors vorwärts und rückwärts. Der Nockenring 8 ist angeordnet, um die äußere Umfangsfläche des Rotors 6 zu umschließen. Der Adapterring 9 ist angeordnet, um eine äußere Umfangsfläche eines Nockenrings 8 zu umschließen. Der Pumpenkörper 4 umfasst einen hinteren Körper 40, eine Druckplatte 41 und einen vorderen Körper 42. Der hintere Körper 40 umfasst eine Gehäuseaussparung 40b, die den Rotor 6, die Flügel 7 und einen Nockenring 8 darin aufnimmt. Die Druckplatte 41 ist an einem Boden der Gehäuseaussparung 40b des hinteren Körpers 40 auf einer negativen z-Achsenrichtungsseite befestigt und auf einer negativen z-Achsenrichtungsseite eines Nockenrings 8 und Rotors 6 angeordnet, wobei eine Mehrzahl von Pumpenkammern r in Kooperation mit dem Rotor 6, dem Flügel 7 und dem Nockenring 8 definiert wird. Der vordere Körper 42 schließt die Öffnung der Gehäuseaussparung 40b des hinteren Körpers 40 und ist auf der positiven z-Achsenrichtungsseite des Nockenrings 8 und Rotors 6 angeordnet, wobei die Mehrzahl von Pumpenkammern r in Kooperation mit dem Rotor 6, den Flügeln 7 und dem Nockenring 8 definiert wird. Die Antriebswelle 5 wird durch den Pumpenkörper 4 drehbeweglich und schwenkbar abgestützt bzw. gelagert, d. h., besteht somit aus dem hinteren Körper 40, Druckplatte 41 und vorderen Körper 42. Die Antriebswelle 5 umfasst einen Bereich auf der positiven z-Achsenrichtungsseite, der durch eine Kette mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden bzw. gekoppelt ist, so dass sich die Antriebswelle 5 mit der Kurbelwelle synchron dreht. Der Rotor 6 wird durch eine Kerbverzahnung mit einem Außenumfang der Antriebswelle 5 verbunden, so dass sich der Rotor 6 und die Antriebswelle 5 um die gemeinsame Rotationsachse O im Uhrzeigersinn in 2 drehen.
Die Gehäuseaussparung 40b des hinteren Körpers 40 erstreckt sich in z-Achsenrichtung und weist eine zylindrische Form auf. In der Gehäuseaussparung 40b wird der ringförmige Adapterring 9 mit seiner äußeren Umfangsfläche durch Kontakt mit und Anpassung an die innere Umfangsfläche der Gehäuseaussparung 40b befestigt. Der Adapterring 9 weist eine hohle zylindrische Form mit einer zylindrischen Gehäuseöffnung 90 auf, die sich in z-Achsenrichtung erstreckt. Die Gehäuseöffnung 90 des Adapterrings 9 nimmt den ringförmigen Nockenring 8 unter einer Bedingung auf, dass sich der Nockenring 8 bezüglich der Rotationsachse O des Rotors 6 bewegt oder schwingt. Der Adapterring 9 umfasst einen Bereich auf der positiven x-Achsenrichtungsseite auf, an dem ein Längsende eines elastischen Elements in Form einer Schraubenfeder SPG angeschlossen bzw. damit verbunden ist, während das andere Längsende der Schraubenfeder SPG mit einem Bereich des Nockenrings 8 auf der positiven x-Achsenrichtungsseite verbunden ist. Die Schraubenfeder SPG wird in zusammengedrücktem Zustand befestigt, so dass der Nockenring 8 in negativer x-Achsenrichtung bezüglich des Adapterrings 9 konstant vorgespannt ist.
Zwischen dem Adapterring 9 und Nockenring 8 wird ein Stift PIN zum Verhindern einer relativen Drehung dazwischen vorgesehen. Insbesondere wird der Stift PIN in einem Raum angeordnet, der durch eine Aussparung einer inneren Umfangsfläche (Roll- bzw. Abrollfläche 91) des Adapterrings 9 und eine Aussparung einer äußeren Umfangsfläche 81 des Nockenrings 8 definiert ist. Der Stift PIN wird am Pumpenkörper 4 an beiden Längsenden fixiert. Der Nockenring 8 wird bezüglich des Adapterrings durch die Abrollfläche 91, wo der Stift PIN angeordnet ist, abgestützt, und dreht sich oder schwingt um den Stift PIN herum. Der Adapterring 9 umfasst ebenfalls eine zweite Aussparung an einem Bereich der inneren Umfangsfläche, die den Stift PIN bezüglich der Rotationsachse O des Rotors 6 gegenüberliegt, wobei eine Dichtung S1 in der zweiten Aussparung des Adapterrings 9 befestigt ist.
Wenn der Nockenring 8 bezüglich des Adapterrings 9 schwingt, ist die Abrollfläche 91 des Innenumfangs des Adapterrings 9 mit der äußeren Umfangsfläche 81 des Nockenrings 8 in Roll- bzw. Wälzkontakt, während die Dichtung 51 mit der äußeren Umfangsfläche des Nockenrings 8 in Gleitkontakt ist. Ein exzentrischer Abstand δ wird definiert, um einen Abstand der Mittelachse des Nockenrings 8 von der Rotationsachse O des Rotors 6 darzustellen. Wenn sich der Nockenring 8 in einer Position minimaler Exzentrizität befindet, so dass die Mittelachse des Nockenrings 8 mit der Rotationsachse O identisch ist, ist der exzentrische Abstand δ gleich Null. Andererseits, wenn sich der Nockenring 8 in einer Position maximaler Exzentrizität befindet, so dass die äußere Umfangsfläche 81 des Nockenrings 8 mit der negativen x-Achsenrichtungsseite der inneren Umfangsfläche des Adapterrings 9 in Kontakt ist, wie in 2 dargestellt, ist der exzentrische Abstand δ gleich einem spezifischen maximalen Wert.
Der Rotor 6 ist radial innerhalb des Innenumfangs des Nockenrings 8 befestigt. Der Rotor 6 umfasst eine Mehrzahl von Schlitzen 61, die sich radial erstrecken. Wie in z-Achsenrichtung ersichtlich, erstreckt sich jeder Schlitz 61 von einer äußeren Umfangsfläche 60 des Rotors 6 gerade bzw. direkt in Richtung der Rotationsachse O mit einem vorbestimmten Abstand in radialer Richtung des Rotors 6. Jeder Schlitz 61 erstreckt sich über die gesamte Dicke des Rotors 6 in z-Achsenrichtung. In dieser Ausführungsform wird der Rotor 6 mit elf Schlitzen 61 ausgebildet, die in Umfangsrichtung des Rotors 6 angeordnet und gleichmäßig beabstandet bzw. verteilt sind. Jeder Schlitz 61 weist einen proximalen Endbereich auf, der näher zur Rotationsachse O ist, in dem eine Gegendruckkammer br definiert ist, um sich in z-Achsenrichtung zu erstrecken. Jede Gegendruckkammer br weist denselben Querschnitt wie ein Schlitz 61 auf.
Jeder Flügel 7 ist im Wesentlichen eine rechtwinklige Platte und ist in einem jeweiligen unterschiedlichen Schlitz von Schlitzen 61 angeordnet bzw. befestigt, und bewegt sich im Schlitz 61 vorwärts und rückwärts. Die Anzahl der Schlitze 61 und die Anzahl der Flügel 7 sind nicht auf elf begrenzt, sondern sie können mehr oder weniger sein. Der distale Endbereich des Flügels 7 (weiter von der Rotationsachse O weg) weist eine mäßige bzw. gemäßigte gebogene Fläche auf, die an die Form der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 angepasst ist.
Der Rotor 6 umfasst einen Bereich auf der positiven z-Achsenrichtungsseite, der mit einer kreisförmigen Aussparung 62 ausgebildet ist, die sich in axialer Richtung des Rotors 6 erstreckt. Der Innendurchmesser der kreisförmigen Aussparung 62 wird festgelegt, so dass der Innenumfang der kreisförmigen Aussparung 62 eine Kreisform aufweist, die mit einer Kreisform identisch ist, die durch Verbinden des proximalen Endes von jedem Flügel 7 gebildet wird, wenn der Flügel 7 vom jeweiligen Schlitz 61 maximal hervorsteht.
Die kreisförmige Aussparung 62 des Rotors 6 hält und nimmt einen Flügelnocken 27 auf, der ringförmig ist, um eine Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsbohrung 27a aufzuweisen. Der Außendurchmesser des Flügelnockens 27 ist gleich einem Wert, der durch Subtrahieren des Doppelten der Länge des Flügels 7 vom Außendurchmesser der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 erzeugt bzw. erhalten wird. Und zwar bewegt sich der Flügelnocken 27 zusammen mit dem Nockenring 8 mit einer Exzentrizität von der Rotationsachse O des Rotors 6 und weist eine äußere Umfangsfläche auf, die mit den proximalen Endbereichen von allen Flügeln 7 konstant in Kontakt ist. Die Dicke des Flügelnockens 27 in axialer Richtung des Rotors 6 ist im Wesentlichen gleich der Tiefe der kreisförmigen Aussparung 62 des Rotors 6. Der Flügelnocken 27 ermöglicht der Antriebswelle 5, durch die Durchgangsöffnung 27a hindurchzugehen. Insbesondere wird der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 27a des Flügelnockens 27 derart festgelegt, dass, sogar wenn der Flügelnocken 27 von der Rotationsachse O des Rotors 6 eine maximale Exzentrizität aufweist, der Flügelnocken 27 ohne Kontakt mit der Antriebswelle 5 beibehalten wird und die Kante der Durchgangsöffnung 27a näher zur Rotationsachse O ist als die distalen Endbereiche der Gegendruckkammern br. Das Merkmal dient dazu, den distalen Endbereich von jeder Gegendruckkammer br konstant abzudichten, auch wenn der Flügelnocken 27 von der Rotationsachse O maximal versetzt ist.
Die elf Flügel 7 teilen einen ringförmigen Raum zwischen der äußeren Umfangsfläche 60 des Rotors 6 und der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 und zwischen der Fläche 410 der Druckplatte 41 auf der positiven z-Achsenrichtungsseite und der Fläche 420 des vorderen Körpers 42 auf der negativen z-Achsenrichtungsseite, um elf Pumpenkammern r zu definieren. In 2 dreht sich der Rotor 6 im Uhrzeigersinn. Die Richtung im Uhrzeigersinn in 2 wird als Rotor-Rotationsrichtung, normale oder positive Rotationsrichtung etc. bezeichnet, während die Richtung gegen den Uhrzeigersinn in 2 als Rotorgegenlauf- bzw. Umkehrdrehrichtung, negative Drehrichtung etc. bezeichnet wird. Der Abstand (oder Winkel) zwischen zwei benachbarten Flügeln 7 entlang der Drehrichtung des Rotors 6 wird als ein Abstand bzw. eine Teilung definiert. Und zwar ist die Größe bzw. Dimension von jeder Pumpenkammer r in Drehrichtung des Rotors 6 gleich einer Teilung und konstant, während sich der Rotor 6 dreht.
Unter der Bedingung, dass die Mittelachse des Nockenrings 8 zur Rotationsachse O des Rotors 6 exzentrisch ist (in negativer x-Achsenrichtung in diesem Beispiel), nimmt der Abstand in radialer Rotorrichtung zwischen der äußeren Umfangsfläche 60 des Rotors 6 und der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 allmählich zu, ausgehend von der positiven x-Achsenrichtungsseite zur negativen x-Achsenrichtungsseite. In Übereinstimmung mit dieser Änderung des Abstandes zwischen dem Rotor 6 und Nockenring 8 bewegt sich jeder Flügel 7 im Schlitz 61 vorwärts und rückwärts, so dass sich das Hervorstehen des Flügels 7 aus dem Schlitz 61 ändert. Folglich sind die Pumpenkammern r auf der negativen x-Achsenrichtungsseite größer als diejenigen auf der positiven x-Achsenrichtungsseite. Unter dieser Bedingung dehnt sich jede Pumpenkammer r in einem Bereich unterhalb der Rotationsachse O des Rotors 6 aus, während sie sich bei Drehung bzw. Rotation des Rotors 6 von der positiven x-Achsenrichtungsseite zur negativen x-Achsenrichtungsseite bewegt. Andererseits, in einem Bereich oberhalb der Rotationsachse O des Rotors 6 schrumpft jede Pumpenkammer r, während sie sich bei Drehung des Rotors 6 von der negativen x-Achsenrichtungsseite zur positiven x-Achsenrichtungsseite bewegt.
<<Konfiguration eines Pumpenkörpers>> <Druckplatte>
Die Druckplatte 41 umfasst eine Ansaugöffnung 43a, eine Abgabeöffnung 44a, eine ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a und eine abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b, die in der Fläche 410 der Druckplatte 41 auf der positiven z-Achsenrichtungsseite ausgebildet sind. Die Ansaugöffnung 43a dient als Einlass, durch den die Arbeitsflüssigkeit von der Außenseite in die Pumpenkammern r zugeführt wird und ist in einem Ansaugbereich angeordnet, wo sich jede Pumpenkammer r bei Rotation des Rotors 6 ausdehnt. Der Ansaugbereich 43a weist eine Bogenform auf, die sich um die Rotationsachse O herum durch eine Reihe von ansaugseitigen Pumpenkammern r erstreckt. Die Länge der Ansaugöffnung 43a oder ein Winkelbereich von einem Anfangsende der positiven x-Achsenrichtungsseite bis zu einem Abschlussende auf der negativen x-Achsenrichtungsseite ist im Wesentlichen gleich 4,5 Teilungen, die als Ansaugbereich bezeichnet wird. Andererseits dient die Abgabeöffnung 44a als Auslass, durch den die Arbeitsflüssigkeit von den Pumpenkammern r zur Außenseite abgegeben bzw. abgelassen wird und ist in einem Abgabebereich angeordnet, wo jede Pumpenkammer r bei Rotation des Rotors 6 schrumpft. Die Abgabeöffnung 44a weist eine Bogenform auf, die sich um die Rotationsachse O herum durch eine Reihe von abgabeseitigen Pumpenkammern r erstreckt. Die Länge der Abgabeöffnung 44a oder ein Winkelbereich von einem Anfangsende auf der negativen x-Achsenrichtungsseite bis zu einem Abschlussende auf der positiven x-Achsenrichtungsseite ist im Wesentlichen gleich 4,5 Teilungen, die als Abgabebereich bezeichnet wird. Der Bereich zwischen dem Abschlussende der Ansaugöffnung 43a und dem Abschlussende der Abgabeöffnung 44a wird als erster Schließungs- bzw. Sperrungsbereich bezeichnet, wohingegen der Bereich zwischen dem Abschlussende der Ansaugöffnung 43a und dem Anfangsende der Abgabeöffnung 44a als zweiter Schließungsbereich bezeichnet wird. Jeder Schließungsbereich dient dazu, die Pumpenkammern r in diesem Bereich hydraulisch zu schließen und zu verhindern, dass die Ansaugöffnung 43a und Abgabeöffnung 44a durch die Pumpenkammern r miteinander hydraulisch in Verbindung stehen. Der Winkelbereich von jedem Schließungsbereich ist im Wesentlichen gleich einer Teilung.
Die Druckplatte 41 umfasst eine abgabeseitige Gegendrucköffnung 46a im Ansaugbereich und eine abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b im Abgabebereich, wo die ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a mit den distalen Endbereichen der Flügel 7 (d. h. Gegendruckkammern br an den distalen Endbereichen der Schlitze 61 des Rotors 6) an der Ansaugseite und die abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b mit den distalen Endbereichen der Flügel 7 an der Abgabeseite hydraulisch verbunden sind, wobei die ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a von der abgabeseitigen Gegendrucköffnung 46b hydraulisch getrennt ist. Die ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a verbindet die Ansaugöffnung 43a mit den Gegendruckkammern br der Flügel 7 im Ansaugbereich hydraulisch. Die ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a ist eine Aussparung, die mit dem Hydraulikdruck von der Ansaugseite der Pumpe beaufschlagt wird, und weist eine Bogenform auf, die sich um die Rotationsachse O herum und durch eine Reihe von Gegendruckkammern br der Flügel 7 erstreckt. Die abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b ist mit den Gegendruckkammern br der Flügel 7, die im Abgabebereich und hälftigen Abschnitten bzw. Bereichen der ersten und zweiten Schließungsbereiche existieren, hydraulisch verbunden. Die abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b ist eine Aussparung, die mit dem Hydraulikdruck von der Abgabeseite der Pumpe beaufschlagt wird, und weist eine Bogenform auf, die sich um die Rotationsachse O herum und durch eine Reihe von Gegendruckkammern br der Flügel 7 erstreckt. Jede ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a und abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b ist in einer Position in radialer Richtung von der Rotationsachse O des Rotors 6 angeordnet, um den größten Teil der Gegendruckkammern br zu überlappen, ungeachtet der Exzentrizität des Nockenrings 8, wie in z-Achsenrichtung ersichtlich, und steht mit den überlappenden Gegendruckkammern br hydraulisch in Verbindung. Die Bedingung, dass sich der Flügel 7 im Ansaugbereich befindet, bezeichnet insbesondere eine Bedingung, dass der distale Endbereich des Flügels 7 die Ansaugöffnung 43a überlappt, wie in z-Achsenrichtung ersichtlich. Die Bedingung, dass sich der Flügel 7 im Abgabebereich befindet, bezeichnet andererseits eine Bedingung, dass der distale Endbereich des Flügels 7 die Abgabeöffnung 44a überlappt, wie in z-Achsenrichtung ersichtlich.
<Hinterer Körper>
Der Innenraum des hinteren Körpers 40 ist mit einer Lageraufnahmeöffnung 40d, einer Niederdruckkammer 40e und einer Hochdruckkammer 40f ausgebildet. Eine Buchse 45 ist in der Lageraufnahmeöffnung 40d des hinteren Körpers 40 befestigt und dient als Lager bzw. Lagerung, um die Rotation der Antriebswelle 5 zu ermöglichen. Der Endbereich der Antriebswelle 5 auf der negativen z-Achsenrichtungsseite wird innen befestigt bzw. angeordnet und durch die Buchse 45 drehbeweglich abgestützt bzw. gelagert. Die Niederdruckkammer 40e des hinteren Körpers 40 ist mit einem Vorratsbehälter, der nicht dargestellt ist, durch eine Vorratsbehälter-Befestigungsöffnung 400 hydraulisch verbunden. Der Vorratsbehälter dient als Hydraulikdruckquelle zum Speichern der Arbeitsflüssigkeit und Zuführen derselben zur Flügelpumpe 1. Der Druck der Arbeitsflüssigkeit im Vorratsbehälter ist im Wesentlichen gleich dem atmosphärischen Druck bzw. Luftdruck. Die Hochdruckkammer 40f des hinteren Körpers 40 wird als Aussparung eines Bodens der Gehäuseaussparung 40b auf der negativen. z-Achsenrichtungsseite ausgebildet und ist mit einer Abgabeleitung 30 eines Hydraulikkreises bzw. Hydraulikkreislaufes 3 verbunden. Die Abgabeleitung 30 ist mit einer Zuführleitung 34 über eine Drosselblende 320 hydraulisch verbunden, wobei der Hydraulikdruck durch die Leitung 34 zum CVT 100 außerhalb der Flügelpumpe 1 zugeführt wird.
<Vorderer Körper>
Der Innenraum des vorderen Körpers 42 wird mit einer Lageraufnahmeöffnung 42d und einer Niederdruckkammer 42e ausgebildet. Eine Buchse ist in der Lageraufnahmeöffnung 42d befestigt und dient als Lagerung, um die Rotation der Antriebswelle 5 zu ermöglichen. Der Endbereich der Antriebswelle 5 auf der positiven z-Achsenrichtungsseite ist in der Buchse angeordnet und durch sie drehbeweglich abgestützt. Die Niederdruckkammer 42e ist mit der Niederdruckkammer 40e des hinteren Körpers 40 durch eine Verbindungsleitung 401, die im hinteren Körper 40 ausgebildet ist, hydraulisch verbunden. Der vordere Körper 42 umfasst eine Ansaugöffnung 43b, eine Abgabeöffnung 44b und eine Nockenöffnung 48, die in der Fläche 420 des vorderen Körpers 42 auf der negativen z-Achsenrichtungsseite ausgebildet ist.
Die Ansaugöffnung 43b des vorderen Körpers 42 dient als Einlass, durch den die Arbeitsflüssigkeit von der Außenseite in die Pumpenkammer r zugeführt wird und ist im Ansaugbereich angeordnet, wo sich jede Pumpenkammer r bei Rotation des Rotors 6 ausdehnt. Die Ansaugöffnung 43b weist eine Bogenform auf, die sich um die Rotationsachse O herum durch eine Reihe von ansaugseitigen Pumpenkammern r erstreckt. Die Länge der Ansaugöffnung 43b oder ein Winkelbereich von einem Anfangsende auf der positiven x-Achsenrichtungsseite bis zu einem Abschlussende auf der negativen x-Achsenrichtungsseite ist im Wesentlichen gleich 4,5 Teilungen, die als Ansaugbereich bezeichnet wird. Andererseits dient die Abgabeöffnung 44b als Auslass, durch den die Arbeitsflüssigkeit aus den Pumpenkammern r zur Außenseite ausgelassen wird, und ist im Abgabebereich angeordnet, wo jede Pumpenkammer r bei Drehung des Rotors 6 schrumpft. Die Abgabeöffnung 44b weist eine Bogenform auf, die sich um die Rotationsachse O herum durch eine Reihe von abgabeseitigen Pumpenkammern r erstreckt. Die Länge der Abgabeöffnung 44b oder ein Winkelbereich von einem Anfangsende auf der negativen x-Achsenrichtungsseite bis zu einem Abschlussende auf der positiven x-Achsenrichtungsseite ist im Wesentlichen gleich 4,5 Teilungen, die als Abgabereich bezeichnet wird. Der Bereich zwischen dem Abschlussende der Ansaugöffnung 43a und dem Anfangsende der Abgabeöffnung 44a wird als erster Schließungsbereich bezeichnet, wohingegen der Bereich zwischen dem Abschlussende der Ansaugöffnung 43a und dem Anfangsende der Abgabeöffnung 44a als zweiter Schließungsbereich bezeichnet wird. Jeder Schließungsbereich dient dazu, die Pumpenkammern r in diesem Bereich hydraulisch zu schließen und zu verhindern, dass die Ansaugöffnung 43b und Abgabeöffnung 44b über die Pumpenkammern r hydraulisch miteinander verbunden sind. Der Winkelbereich von jedem Schließungsbereich ist im Wesentlichen gleich einer Teilung.
Die Nockenöffnung 48 des vorderen Körpers 42 ist ausgebildet, um sich im Innenumfang der kreisförmigen Aussparung 62 des Rotors 6 zu erstrecken und weist eine Ringform auf, die sich um die Rotationsachse O herum als Mittelpunkt erstreckt und wird mit Hydraulikdruck von der Ansaugseite der Pumpe beaufschlagt.
<Konfiguration des Steuer- bzw. Regelbereichs>
Die Flügelpumpe 1 ist mit einem Steuerbereich versehen, der eine erste Steuerkammer R1, eine zweite Steuerkammer R2, ein Steuer- bzw. Regelventil 2 und einen Hydraulikkreis bzw. Hydraulikkreislauf 3 umfasst. Der Raum zwischen der Gehäuseöffnung 90 des Adapterrings 9 und der äußeren Umfangsfläche 81 des Nockenrings 8 wird auf der negativen z-Achsenrichtungsseite durch die Druckplatte 41 geschlossen und abgedichtet und auf der positiven z-Achsenrichtungsseite durch den vorderen Körper 42 geschlossen und abgedichtet und in die ersten und zweiten Steuerkammern R1, R2 durch den Kontaktbereich zwischen der Abrollfläche 91 des Adapterrings 9 und der äußeren Umfangsfläche 81 des Nockenrings 8 und dem Kontaktbereich zwischen der Dichtung S1 und der äußeren Umfangsfläche 81 des Nockenrings 8 geteilt. Die erste Steuerkammer R1 ist auf der negativen x-Achsenrichtungsseite angeordnet, wo der exzentrische Abstand δ des Nockenrings 8 größer wird, wenn sich der Nockenring 8 in die negative x-Achsenrichtung bewegt. Die zweite Steuerkammer R2 ist auf der positiven x-Achsenrichtungsseite angeordnet, wobei der exzentrische Abstand δ des Nockenrings 8 kleiner wird, wenn sich der Nockenring 8 in die positive x-Achsenrichtung bewegt.
Der Hydraulikkreis 3 umfasst verschiedene Leitungen mit Arbeitsflüssigkeit, die Bereiche des Pumpenkörpers 4 mit anderen verbindet, wobei die meisten der Leitungen im hinteren Körper 40 ausgebildet sind. Der hintere Körper 40 umfasst eine Ventil-Gehäuseöffnung 40a, die eine zylindrische Form aufweist und sich in x-Achsenrichtung erstreckt. Der Schieber bzw. Kolben 20 des Steuerventils 2 ist in der Ventil-Gehäuseöffnung 40a des hinteren Körpers 40 befestigt. Die Abgabeleitung 30 ist mit der Abgabeöffnung 44 (Abgabeöffnung 44a und/oder Abgabeöffnung 44b) des Pumpbereichs hydraulisch verbunden und wird in eine erste Steuerdruck-Quellenleitung 31 und eine Abgabeleitung 32 verzweigt.
Die erste Steuerdruck-Quellenleitung 31 weist eine Öffnung auf der negativen x-Achsenrichtungsseite der Ventilgehäuseöffnung 40a auf, durch die ein Basisdruck dem Steuerventil 2 zum Erzeugen eines Steuerdrucks zum Steuern des exzentrischen Abstands δ des Nockenrings 8 und dadurch zum Steuern einer Pumpenverschiebung zugeführt wird, wobei der Basisdruck im Wesentlichen gleich dem Abgabedruck ist, der von der Abgabeöffnung 44 aufgebracht wird. Die Abgabeleitung 32 ist mit einer Drosselblende 320 versehen, die einen kleineren Fließbereich- bzw. Durchflussquerschnitt als der andere Bereich der Abgabeleitung 32 aufweist. Die Abgabeleitung 32 ist an einem Bereich, der stromabwärts der Drosselblende 320 liegt, in eine zweite Steuerdruck-Quellenleitung 33 und eine Zuführleitung 34 verzweigt. Die Zuführleitung 34 ist eingerichtet, um dem CVT 100 einen Zuführ- bzw. Versorgungsdruck zuzuführen, der ein Druck vom Abgabedruck von der Abgabeöffnung 44 nach der Druckreduzierung durch die Drosselblende 320 ist. Die zweite Steuerdruck-Quellenleitung 33 weist eine Öffnung auf der positiven x-Achsenrichtungsseite der Ventilgehäuseöffnung 40a auf, durch die ein zweiter Basisdruck dem Steuerventil 2 zum Erzeugen eines Steuerdrucks zum Steuern des exzentrischen Abstands δ des Nockenrings 8 zugeführt wird, wobei der zweite Basisdruck im Wesentlichen gleich dem Zuführdruck ist.
Die erste Steuerleitung 35 weist eine Öffnung auf der positiven x-Achsenrichtungsseite der Ventilgehäuseöffnung 40a auf, deren Öffnung neben bzw. nahe bei der Öffnung der ersten Steuerdruck-Quellenleitung 31 ist. Die erste Steuerleitung 35 ist mit der ersten Steuerkammer R1 des Pumpbereichs über eine Durchgangsöffnung 92 hydraulisch verbunden, die sich durch die Wand des Adapterrings 9 in radialer Richtung des Adapterrings 9 erstreckt. Die zweite Steuerleitung 36 weist ebenfalls eine Öffnung auf der negativen x-Achsenrichtungsseite der Ventilgehäuseöffnung 40a auf, deren Öffnung nahe bei der Öffnung der zweiten Steuerdruck-Quellenleitung 33 ist. Die zweite Steuerleitung 36 ist mit der zweiten Steuerleitung R2 des Pumpbereichs über eine weitere Durchgangsöffnung 93 hydraulisch verbunden, die sich durch die Wand des Adapterrings 9 in radialer Richtung des Adapterrings 9 erstreckt.
Das Steuerventil 2 ist ein Hydraulikdruck-Steuerventil in der Form eines Steuerschiebers bzw. Kolbenventils, die den Schieber 20 als Ventilelement betätigt oder bewegt und dadurch die Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit zu den ersten und zweiten Steuerkammern R1, R2 schaltet. Das Steuerventil 2 umfasst den Schieber 20 und eine Schraubenfeder 21. Der Schieber 20 ist in der Ventilgehäuseöffnung 40a des hinteren Körpers 40 befestigt und eingerichtet, um sich in x-Achsenrichtung zu bewegen. Die Schraubenfeder 21 ist im zusammengedrückten Zustand auf der positiven x-Achsenrichtung des Schiebers 20 in der Ventilgehäuseöffnung 40a befestigt, so dass die Schraubenfeder 21 den Schieber 20 in negativer x-Achsenrichtung konstant vorspannt. Der Endbereich der Schraubenfeder 21 auf der positiven x-Achsenrichtungsseite wird durch eine Halterung gehalten, die in einen Gewindebereich 40c geschraubt ist, der auf der positiven x-Achsenrichtungsseite der Ventilgehäuseöffnung 40a ausgebildet ist.
Das Steuerventil 2 ist ein elektromagnetisches Ventil mit einem Magneten SOL. Die Betätigung des Steuerventils 2 (d. h. Verschiebung des Schiebers 20) wird durch eine Differenz zwischen einem ersten Hydraulikdruck und einem zweiten Hydraulikdruck gesteuert, wobei der erste Hydraulikdruck auf eine erste Stirn- bzw. Endfläche des Schiebers 20 und der zweite Hydraulikdruck auf eine zweite Strin- bzw. Endfläche des Schiebers 20 aufgebracht wird und auch durch einen Druck bzw. eine Schubkraft gesteuert, die vom Magneten SOL auf den Schieber 20 aufgebracht wird, der in Übereinstimmung mit einem Steuerbefehl von der CVT-Steuereinheit 130 gesteuert wird.
Der Schieber 20 umfasst einen ersten großen Durchmesserbereich 201 und einen zweiten großen Durchmesserbereich 202, wobei jeder dazu dient, eine jeweilige Öffnung zu schließen bzw. sperren oder das Öffnen der jeweiligen Öffnung einzustellen bzw. anzupassen. Der erste große Durchmesserbereich 201 ist an einem Bereich des Schiebers 20 auf der negativen x-Achsenrichtungsseite angeordnet, während der zweite große Durchmesserbereich 202 an einem Endbereich des Schiebers 20 auf der positiven x-Achsenrichtungsseite angeordnet ist. Jeder große Durchmesserbereich 201, 202 weist eine zylindrische Form mit einem Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der zylindrischen Ventilgehäuseöffnung 40a des hinteren Körpers 40 ist.
Der Innenraum der Ventilgehäuseöffnung 40a des hinteren Körpers 40 ist in eine erste Druckkammer 23 durch den ersten großen Durchmesserbereich 201 des Schiebers 20 und den Endbereich des Magneten SOL auf der positiven x-Achsenrichtungsseite und in eine zweite Druckkammer 24 durch den zweiten großen Durchmesserbereich 202 der Schieber 20 und dem Endbereich der Ventilgehäuseöffnung 40a auf der positiven x-Achsenrichtungsseite und in eine Ablass- bzw. Abflusskammer 25 durch den ersten großen Durchmesserbereich 201 und zweiten großen Durchmesserbereich 202 des Schiebers 20 geteilt. Unabhängig von der Position oder Verschiebung des Schiebers 20 ist die erste Druckkammer 23 konstant mit der ersten Steuerdruck-Quellenleitung 31 hydraulisch verbunden, während die zweite Druckkammer 24 konstant mit der zweiten Steuerdruck-Quellenleitung 33 hydraulisch verbunden ist. Andererseits ist die Abflusskammer 25 konstant mit einer Abflussleitung, nicht dargestellt, hydraulisch verbunden, so dass der Innendruck der Abflusskammer 25 klein bzw. gering aufrechterhalten wird und insbesondere die Abflusskammer 25 dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist.
Die Bewegung des Schiebers 20 in x-Achsenrichtung bewirkt Änderungen im Bereich eines Teils der Öffnung der ersten Steuerleitung 35, die durch den ersten großen Durchmesserbereich 201 geschlossen wird, und im Bereich eines Teils der zweiten Steuerleitung 36, die durch den zweiten großen Durchmesserbereich 202 geschlossen wird, und dadurch schaltet bzw. wechselt jede Steuerleitung 35, 36 zwischen dem offenen und geschlossenen Zustand. Jede Öffnung ist wie folgt angeordnet. Wenn der Schieber 20 in negativer x-Achsenrichtung maximal verschoben wird, ist die Öffnung der ersten Steuerleitung 35 von der ersten Druckkammer 23 durch den ersten großen Durchmesserbereich 201 hydraulisch getrennt und mit der Abflusskammer 25 hydraulisch verbunden. Bei diesem Zustand ist die Öffnung der zweiten Steuerleitung 36 von der Abflusskammer 25 durch den zweiten großen Durchmesserbereich 202 getrennt und mit der zweiten Druckkammer 24 hydraulisch verbunden. Wenn sich der Schieber 20 in die positive x-Achsenrichtung von dieser Position bewegt, wird die Öffnung der ersten Steuerleitung 35 von der Abflusskammer 25 hydraulisch getrennt und mit der ersten Druckkammer 23 hydraulisch verbunden, wenn die Bewegung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Wenn die Verschiebung des Schiebers 20 in positiver x-Achsenrichtung weiter zunimmt, nimmt der Bereich eines Teils der Öffnung der ersten Steuerleitung 35, die durch den ersten großen Durchmesserbereich 201 geschlossen ist, ab. Wenn sich andererseits der Schieber 20 in positiver x-Achsenrichtung bewegt, nimmt der Bereich eines Teils der Öffnung der zweiten Steuerleitung 36, die durch den zweiten großen Durchmesserbereich 202 geschlossen ist, zu. Wenn die Verschiebung des Schiebers 20 einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, dann wird die Öffnung der zweiten Steuerleitung 36 von der zweiten Druckkammer 24 hydraulisch getrennt.
Wenn der Schieber 20 in positiver x-Achsenrichtung maximal verschoben ist, wird die Öffnung der ersten Steuerleitung 35 von der Abflusskammer 25 durch den ersten großen Durchmesserbereich 201 hydraulisch getrennt und mit der ersten Druckkammer 23 hydraulisch verbunden. Bei diesem Zustand ist die Öffnung der zweiten Steuerleitung 36 von der zweiten Druckkammer 24 durch den zweiten großen Durchmesserbereich 202 hydraulisch getrennt und mit der Abflusskammer 25 hydraulisch verbunden.
Der Magnet SOL ist eingerichtet, um einen Kolben 2a in positiver x-Achsenrichtung durch eine Schubkraft zu drücken, die von einem Erregerstrom abhängig ist, der als Antwort auf einen Steuerbefehl von der CVT-Steuereinheit 130 erzeugt wird. Die Konfiguration, dass das Ende des Kolbens 2a auf der positiven x-Achsenrichtungsseite mit dem Ende des Schiebers 20 auf der negativen x-Achsenrichtungsseite in Kontakt ist und der Schieber 20 in positiver x-Achsenrichtung durch eine elektromagnetische Kraft des Magneten SOL vorgespannt wird, erzeugt dieselben Effekte wie die Konfiguration, dass die anfänglich festgelegte Last bzw. Belastung der Schraubenfeder 21 kleiner ist. Beim Steuern des Magneten SOL kann der Schieber 20 durch einen kleineren Differentialdruck zu einem früheren Zeitpunkt als bei einem Zustand, wo der Magnet SOL nicht betätigt bzw. inaktiv ist, bewegt werden, um eine relativ kleine Abgaberate der Arbeitsflüssigkeit zu erreichen und danach die Abgaberate konstant aufrecht zu halten. So wird der Abgabedurchfluss bzw. die Abgabemenge durch die Vorspannkraft, die durch den Magneten SOL erzeugt wird, gesteuert. Die CVT-Steuereinheit 130 legt einen gewünschten Effektivstrom am Magneten SOL an und ändert die Antriebskraft des Kolbens 2a kontinuierlich, z. B. durch eine PWM-Steuerung des Magneten SOL, in der die Impulsbreite des Antriebsstroms eingestellt ist. Die CVT-Steuereinheit 130 steuert den Leitungsdruck in Abhängigkeit des Betriebszustands des Fahrzeugs, wie z. B. Gaspedalöffnung, Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn der Abgabedurchfluss mit hohem Ausmaß angefordert wird, reduziert oder stoppt die CVT-Steuereinheit 130 den am Magneten SOL angelegten Erregerstrom. Wenn andererseits der Abgabedurchfluss mit geringem Ausmaß angefordert wird, erhöht die CVT-Steuereinheit 130 den am Magneten SOL angelegten Erregerstrom.
<<Betrieb der Flügelpumpe>>
Das Folgende beschreibt den Betrieb der Flügelpumpe 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
<Pumpenbetrieb>
Wenn der Rotor 6 bei der Bedingung gedreht wird, dass der Nockenring 8 bezüglich der Rotationsachse O in negativer x-Achsenrichtung exzentrisch wird, dehnt sich jede Pumpenkammer r aus und schrumpft periodisch, während sie sich um die Rotationsachse O herum dreht. Im Ansaugbereich, wo sich jede Pumpenkammer r bei Rotation des Rotors 6 ausdehnt, wird der Pumpenkammer r die Arbeitsflüssigkeit über die Ansaugöffnung 43 (Ansaugöffnung 43a und/oder Ansaugöffnung 43b) zugeführt. Im Abgabebereich, wo jede Pumpenkammer r bei Rotation des Rotors 6 schrumpft, gibt die Pumpenkammer r Arbeitsflüssigkeit durch die Abgabeöffnung 44 (Abgabeöffnung 44a und/oder Abgabeöffnung 44b) ab. Wenn insbesondere eine Pumpenkammer r folgt, dehnt sich die Pumpenkammer r weiter aus, bis der hintere Flügel 7 (Flügel 7 auf der Rotor-Umkehrrotationsseite der Pumpenkammer r) durch den Endpunkt der Ansaugöffnung 43 hindurchgeht, mit anderen Worten, bis der vordere Flügel 7 (Flügel 7 auf der Rotor-Rotationsseite der Pumpenkammer r) durch den Anfangspunkt der Abgabeöffnung 44 hindurchgeht. Während dieser Periode ist die Pumpenkammer r mit der Ansaugöffnung 43 hydraulisch verbunden, um die Arbeitsflüssigkeit durch die Ansaugöffnung 43 anzusaugen.
Im ersten Schließungsbereich ist der Rotor 6 in derjenigen Position, dass die Rotor-Rotationsseitenfläche des hinteren Seitenflügels 7 der Pumpenkammer r mit dem Endpunkt der Ansaugöffnung 43 identisch ist und die Rotor-Umkehrrotationsseitenfläche des vorderen Seitenflügels 7 mit dem Anfangspunkt der Abgabeöffnung 44 identisch ist, so dass die Pumpenkammer von der Ansaugöffnung 43 und Abgabeöffnung 44 hydraulisch getrennt und dadurch flüssigkeitsdicht aufrechterhalten wird. Nachdem der hintere Seitenflügel 7 durch den Endpunkt der Ansaugöffnung 43 hindurchgeht, nämlich nachdem der vordere Seitenflügel 7 durch den Anfangspunkt der Abgabeöffnung 44 hindurchgeht, erreicht die Pumpenkammer r den Abgabebereich, wo die Pumpenkammer r bei Rotation des Rotors 6 schrumpft und mit der Abgabeöffnung 44 hydraulisch verbunden wird, und dadurch Arbeitsflüssigkeit an die Abgabeöffnung 44 abgibt. Im zweiten Schließungsbereich ist der Rotor 6 ebenfalls in einer derartigen Position, dass die Rotor-Rotationsseitenfläche des hinteren Seitenflügels 7 der Pumpenkammer r mit dem Endpunkt der Abgabeöffnung 44 identisch ist und die Rotor-Umkehrrotationsseitenfläche der Vorderseite des Flügels 7 mit dem Anfangspunkt der Ansaugöffnung 43 identisch ist, so dass die Pumpenkammer r von der Ansaugöffnung 43 und Abgabeöffnung 44 getrennt und dadurch flüssigkeitsdicht aufrechterhalten wird. In der ersten Ausführungsform weist jeder Schließungsbereich einen Winkelbereich von einer Teilung auf, die gleich der von einer Pumpenkammer r ist. Dieses Merkmal dient dazu, eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Ansaugbereich und Abgabebereich zu verhindern und ermöglicht auch den Bereichen des Ansaugbereichs und Abgabebereichs, maximiert zu werden und dadurch die Pumpeffizienz zu verbessern. Jedoch kann der Bereich von jedem Schließungsbereich zwischen Ansaugöffnung 43a, 43b und Abgabeöffnung 44a, 44b größer als eine Teilung festgelegt werden.
<Variable Verschiebung der Flügelpumpe>
Wenn der exzentrische Abstand δ des Nockenrings 8 in negativer x-Achsenrichtung bezüglich des Rotors 6 nicht Null ist, dehnt sich jede Pumpenkammer r im Ansaugbereich bei Rotation des Rotors 6 aus und wird maximiert, wenn die Pumpenkammer r sich im ersten Schließungsbereich befindet. Andererseits schrumpft jede Pumpenkammer r im Abgabebereich bei Rotation des Rotors 6 und wird im zweiten Schließungsbereich minimiert. Wenn der exzentrische Abstand δ des Nockenrings 8 maximiert wird, wie in 2 dargestellt, wird die Differenz bei der Volumenkapazität zwischen der Pumpenkammer r im maximalen geschrumpften Zustand und der Pumpenkammer r im maximalen ausgedehnten Zustand maximiert, so dass die Pumpenverschiebung maximiert wird. Wenn andererseits der exzentrische Abstand δ des Nockenrings 8 in negativer x-Achsenrichtung bezüglich des Rotors 6 auf Null minimiert wird, wird die Volumenkapazität der Pumpenkammer r konstant beibehalten, wenn der Rotor 6 im Ansaugbereich und auch im Abgabebereich gedreht wird. Mit anderen Worten, alle Pumpenkammern r weisen dieselbe Volumenkapazität auf, so dass die Pumpenverschiebung minimiert wird. So wird die Pumpenverschiebung gemäß der Differenz bei der Volumenkapazität, die sich gemäß dem exzentrischen Abstand δ des Nockenrings 8 verändert, verändert.
Die Flügelpumpe 1 umfasst das Steuerventil 2 zum Steuern der variablen Pumpenverschiebung. Das Steuerventil 2 nimmt die Zufuhr des Hydraulikdrucks von der Abgabeöffnung 44 auf und erzeugt einen Steuerdruck auf der Basis des zugeführten Drucks zum Steuern des exzentrischen Abstands δ des Nockenrings 8. Insbesondere wird die Arbeitsflüssigkeit in den Pumpenkammern r im Abgabebereich zusammengedrückt und danach der Hochdruckkammer 40f über die Abgabeöffnung 44 zugeführt. Die Arbeitsflüssigkeit in der Hochdruckkammer 40f wird der ersten Druckkammer 23 des Steuerventils 2 über die Abgabeleitung 30 und erste Steuerdruck-Quellenleitung 31 zugeführt und der zweiten Druckkammer 24 des Steuerventils 2 über die Abgabeleitung 30, Abgabeleitung 32 und zweite Steuerdruck-Quellenleitung 33 zugeführt.
Die erste Steuerkammer R1 nimmt die Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit als Steuerdruck von der ersten Druckkammer 23 des Steuerventils 2 über die erste Steuerleitung 35 auf und erzeugt einen ersten Hydraulikdruck zum Drücken des Nockenrings 8 in die positive x-Achsenrichtung gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder SPG. Die zweite Steuerkammer R2 nimmt die Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit als Steuerdruck von der zweiten Druckkammer 24 des Steuerventils 2 über die zweite Steuerleitung 36 auf und erzeugt einen zweiten Hydraulikdruck zum Drücken des Nockenrings 8 in die negative x-Achsenrichtung zusätzlich zur Vorspannkraft der Schraubenfeder SPG.
Wenn sich die Kraft, die sich aus den ersten und zweiten Hydraulikdrücken im Steuerventil 2 ergibt, in der Richtung befindet, um den Nockenring 8 in die positive x-Achsenrichtung zu drücken und die resultierende Kraft größer als die Vorspannkraft der Schraubenfeder SPG ist, die den Nockenring 8 in die negative x-Achsenrichtung drückt, dann wird bewirkt, dass sich der Nockenring 8 in positiver x-Achsenrichtung bewegt. Diese Bewegung bewirkt eine Verringerung beim exzentrischen Abstand δ des Nockenrings 8 und bewirkt dadurch eine Verringerung bei der Differenz bei der Volumenkapazität der Pumpenkammer r zwischen dem komprimierten bzw. zusammengedrückten Zustand und dem ausgedehnten Zustand und bewirkt dadurch eine Verringerung bei der Pumpenverschiebung. Wenn sich umgekehrt die Kraft, die sich aus den ersten und zweiten Hydraulikdrücken im Steuerventil 2 ergeben, in der Richtung befindet, um den Nockenring 8 in die positive x-Achsenrichtung zu drücken, aber die resultierende Kraft kleiner als die Vorspannkraft der Schraubenfeder SPG ist, die den Nockenring 8 in die negative x-Achsenrichtung drückt, oder wenn sich die resultierende Kraft in der Richtung befindet, um den Nockenring 8 in die negative x-Achsenrichtung zu drücken, dann wird bewirkt, dass sich der Nockenring 8 in die negative x-Achsenrichtung bewegt. Diese Bewegung bewirkt eine Erhöhung des exzentrischen Abstandes δ des Nockenrings 8 und bewirkt dadurch eine Erhöhung bei der Differenz bei der Volumenkapazität der Pumpenkammer r zwischen dem zusammengedrückten Zustand und ausgedehnten Zustand und bewirkt dadurch eine Erhöhung bei der Pumpenverschiebung. Unter der Bedingung, dass keine Arbeitsflüssigkeit den ersten und zweiten Steuerkammern R1, R2 zugeführt wird, wird der Nockenring 8 durch die Schraubenfeder SPG in die negative x-Achsenrichtung gedrückt, so dass der exzentrische Abstand δ des Nockenrings 8 maximiert wird. Es ist optional, die zweite Steuerkammer R2 wegzulassen und den exzentrischen Abstand δ nur durch den Hydraulikdruck der ersten Steuerkammer R1 zu steuern. Die Schraubenfeder SPG kann durch ein anderes elastisches Element zum Vorspannen des Nockenrings 8 ersetzt werden.
Das Steuerventil 2 schaltet die Zufuhr des Steuerdrucks in Abhängigkeit von der Verschiebung des Schiebers 20. Wenn insbesondere der Schieber 20 in positiver x-Achsenrichtung verschoben wird, führt das Steuerventil 2 Arbeitsflüssigkeit als Steuerdruck von der ersten Druckkammer 23 der ersten Steuerkammer R1 über die erste Steuerleitung 35 zu. Wenn umgekehrt der Schieber 20 in negativer x-Achsenrichtung verschoben wird, führt das Steuerventil 2 Arbeitsflüssigkeit als Steuerdruck von der zweiten Druckkammer 24 der zweiten Steuerkammer R2 über die zweite Steuerleitung 36 zu. Der Schieber 20 nimmt Hydraulikdrücke (erste und zweite Hydraulikdrücke), die durch die Abgabeöffnung 44 zugeführt werden, auf und bewegt sich in Abhängigkeit der aufgenommenen Hydraulikdrücke. Dieses Merkmal ermöglicht die Vereinfachung der Anordnung, weil das Steuerventil 2 als Antwort auf die Betätigung bzw. Betrieb des Pumpbereichs, der ein gesteuertes Objekt ist, mechanisch betrieben werden kann, so dass keine zusätzliche Steuereinrichtung zum Steuern der Betätigung des Steuerventils 2 erforderlich ist. Wenn insbesondere die Drehzahl des Rotors 6 größer als Null und kleiner als oder gleich einem spezifischen Wert α ist, wirken die ersten und zweiten Hydraulikdrücke auf den Schieber 20 in negativer x-Achsenrichtung, so dass sich der Schieber 20 in negativer x-Achsenrichtung bewegt, um einen Steuerdruck zuzuführen, um den exzentrischen Abstand δ des Nockenrings 8 zu erhöhen. Wenn andererseits die Drehzahl des Rotors größer als der spezifische Wert α ist, wirken die ersten und zweiten Hydraulikdrücke auf den Schieber 20 in positiver x-Achsenrichtung, so dass sich der Schieber 20 in positiver x-Achsenrichtung bewegt, um einen Steuerdruck zuzuführen, um den exzentrischen Abstand δ des Nockenrings 8 zu verringern. So wird die Pumpenverschiebung mechanisch gesteuert, so dass die Pumpenverschiebung zunimmt, wenn die Flügelpumpe 1 bei geringer Drehzahl gedreht wird, und abnimmt, wenn die Flügelpumpe 1 bei hoher Drehzahl gedreht wird.
Wenn insbesondere die Drehzahl des Rotors 6 größer als Null und kleiner als oder gleich dem spezifischen Wert α ist, wird die Position des Schiebers 20 gesteuert, so dass die Öffnung der ersten Steuerleitung 35 durch den ersten großen Durchmesserbereich 201 geschlossen und dadurch von der ersten Druckkammer 23 hydraulisch getrennt wird. Wenn andererseits die Drehzahl des Rotors 6 größer als der spezifische Wert α ist, wird die Position des Schiebers 20 gesteuert, so dass die Öffnung der ersten Steuerleitung 35 nicht durch den ersten großen Durchmesserbereich 201 geschlossen wird, aber mit der ersten Druckkammer 23 hydraulisch verbunden wird. So wird die Pumpenverschiebung mechanisch gesteuert, so dass die Pumpenverschiebung zunimmt, wenn die Flügelpumpe 1 bei geringer Drehzahl gedreht wird, und abnimmt, wenn die Flügelpumpe 1 bei hoher Drehzahl gedreht wird.
Die zweite Steuerleitung 36 weist eine Öffnung in der Wand der Ventilgehäuseöffnung 40a auf und ist eingerichtet, um einen Steuerdruck zum Erhöhen des exzentrischen Abstands δ des Nockenrings 8 zuzuführen. Wenn die Drehzahl des Rotors 6 größer als Null und kleiner als oder gleich dem spezifischen Wert α ist, wird die Öffnung der zweiten Steuerleitung 36 durch den zweiten großen Durchmesserbereich 202 nicht geschlossen, aber mit der zweiten Druckkammer 24 hydraulisch verbunden wird. Wenn die Drehzahl des Rotors 6 größer als der spezifische Wert α ist, wird die Öffnung der zweiten Steuerleitung 36 durch den zweiten großen Durchmesserbereich 202 geschlossen und von der zweiten Druckkammer 24 hydraulisch getrennt. So wird die Pumpenverschiebung mechanisch gesteuert, so dass die Pumpenverschiebung zunimmt, wenn die Flügelpumpe 1 bei geringer Drehzahl gedreht wird, und abnimmt, wenn die Flügelpumpe 1 bei hoher Drehzahl gedreht wird.
Die Abgabeleitung 32 ist mit einer Drosselblende 320 versehen, wobei die Abgabeleitung 32 Druck (Basisdruck zum Erzeugen des Steuerdrucks) von der Abgabeöffnung 44 der zweiten Druckkammer 24 zuführt und die Drosselblende 320 einen Differentialdruck erzeugt, der zunimmt, wenn der Durchfluss der Arbeitsflüssigkeit durch die Drosselblende 320 zunimmt. Folglich wird die zweite Druckkammer 24 mit niedrigerem Druck als der Abgabedruck beaufschlagt. Andererseits wird die erste Steuerdruck-Quellenleitung 31 nicht mit einer Blende versehen, wobei die erste Steuerdruck-Quellenleitung 31 Druck (Basisdruck zum Erzeugen des Steuerdrucks) von der Abgabeöffnung 44 der ersten Druckkammer 23 zuführt. Folglich wird die erste Druckkammer 23 mit einem Druck beaufschlagt, der im Wesentlichen mit dem Abgabedruck identisch ist. Dieses Merkmal bewirkt einen Differentialdruck der Arbeitsflüssigkeit zwischen der ersten Steuerkammer R1 und zweiten Steuerkammer R2, wobei der Differentialdruck den exzentrischen Abstand δ des Nockenrings 8 bestimmt. Dies ermöglicht ein einfaches Erreichen einer automatischen Steuerung zur Reduzierung der Pumpenverschiebung. In der ersten Ausführungsform wird die Anordnung durch das Merkmal vereinfacht, dass die Einrichtung zum Erzeugen des Differentialdrucks durch die Drosselblende 320 durchgeführt wird. Es ist jedoch optional, die zweite Druckkammer 24 wegzulassen und den exzentrischen Abstand δ des Nockenrings 8 nur durch die erste Druckkammer 23 zu steuern. In diesen Fällen kann der Schieber 20 durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 21 und den Hydraulikdruck der ersten Druckkammer 23 verschoben werden.
Die CVT-Steuereinheit 130 ist eingerichtet, um eine Betätigung des Steuerventils 2 durch den Magneten SOL zu steuern, um die Verschiebung des Schiebers 20 zu steuern und um eine Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit zu den ersten und zweiten Steuerkammern R1, R2 zu schalten und dadurch die ersten und zweiten Hydraulikdrücke zu steuern. Die CVT-Steuereinheit 130 kann die Pumpenverschiebung, z. B. in Abhängigkeit des Betriebszustands der CVT 100, beliebig steuern, unabhängig von der Drehzahl der Flügelpumpe 1 (oder der Motordrehzahl), auf die die vorhergehende mechanische Steuerung der Pumpenverschiebung basiert. Das Steuerventil 2 ist nicht auf ein elektromagnetisches Ventil, das durch den Magneten SOL aktiviert wird, beschränkt, kann aber ohne Magnet SOL konfiguriert werden.
Das Merkmal, dass die Flügelpumpe 1 zum beliebigen Steuern der Pumpenverschiebung, wie oben beschrieben, konfiguriert wird, dient dazu, das Drehmoment zu minimieren, das zum Antreiben der Pumpe erforderlich ist, während die Pumpenabgabe, wie gefordert, aufrechterhalten wird. Dies dient zum Reduzieren von Drehmomentverlusten oder Energie- bzw. Spannungsverlusten im Vergleich zu Fällen mit konstanten Verschiebungs- bzw. Verstellpumpen.
<Reduzierung eines Energieverlusts durch Trennung zwischen den Gegendrucköffnungen>
Wenn der Rotor 6 gedreht wird, werden die Flügel 7 Zentrifugalkräften ausgesetzt, um die Flügel 7 nach außen in radiale Richtungen zu drücken. Wenn die Drehzahl des Rotors 6 ausreichend hoch und eine spezifische Bedingung erfüllt ist, steht der distale Endbereich von jedem Flügel 7 aus dem Schlitz 61 hervor und geht in Gleitkontakt mit der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 über. Der Kontakt zwischen dem distalen Endbereich des Flügels 7 und die innere Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 beschränken die Auswärtsbewegung des Flügels 7 in radialer Richtung des Rotors 6. Das Hervorstehen des Flügels 7 aus dem Schlitz 61 bewirkt eine Erhöhung bei der Volumenkapazität der Gegendruckkammer br des Flügels 7, während die rückwärtige Bewegung des Flügels 7 in den Schlitz 61 eine Verringerung bei der Volumenkapazität der Gegendruckkammer br des Flügels 7 bewirkt. Wenn der Rotor 6 unter der Bedingung gedreht wird, dass der Nockenring 8 in negativer x-Achsenrichtung bezüglich der Rotationsachse O exzentrisch wird, dehnt sich die Gegendruckkammer br von jedem Flügel 7 in Gleitkontakt mit der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 periodisch aus und schrumpft, während sie sich um die Rotationsachse O herum dreht. Wenn der Gegendruckkammer br im Ansaugbereich, wo sich die Gegendruckkammer br ausdehnt, keine Arbeitsflüssigkeit zugeführt wird, ist es möglich, dass der Flügel 7 das Hervorstehen aus dem Schlitz 61 vorgibt bzw. vortäuscht und das distale Ende des Flügels 7 keinen Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 hat und die Flüssigkeitsdichtheit der Pumpenkammer r nicht aufrechterhalten wird. Wenn andererseits keine Arbeitsflüssigkeit von der Gegendruckkammer br im Abgabebereich, wo die Gegendruckkammer br schrumpft, abgelassen wird, ist es möglich, dass der Flügel 7 ein Rückwärtsbewegen in den Schlitz 61 vorgibt bzw. vortäuscht und das distale Ende des Flügels 7 auf die innere Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 gedrückt wird. Dieses Problem wird durch die Konfiguration gelöst, dass den Gegendruckkammern br im Ansaugbereich Arbeitsflüssigkeit von der ansaugseitigen Gegendrucköffnung 46a zugeführt wird, so dass die Fähigkeit zum Hervorstehen der Flügel 7 verbessert wird, und auch durch die Konfiguration gelöst wird, dass den Gegendruckkammern br im Abgabebereich ermöglicht wird, Arbeitsflüssigkeit zur abgabeseitigen Gegendrucköffnung 46b abzugeben, so dass verhindert wird, dass sich der Gleitwiderstand der Flügel 7 übermäßig erhöht.
Insbesondere ist, im Ansaugbereich, der distale Endbereich von jedem Flügel 7 dem Druck von der Ansaugöffnung 43 ausgesetzt und der proximale Endbereich des Flügels 7 dem Druck von der ansaugseitigen Gegendrucköffnung 46a ausgesetzt. Der Druck in der Ansaugöffnung 43 und der Druck in der ansaugseitigen Gegendrucköffnung 46a sind relativ klein, weil beide gemeinsam mit einer Niederdruckkammer 40e und einer Niederdruckkammer 42e hydraulisch verbunden sind. Folglich ist die Differenz zwischen der Kraft, die auf den distalen Endbereich des Flügels 7 aufgebracht wird, und die Kraft, die auf den proximalen Endbereich des Flügels 7 aufgebracht wird, relativ klein. Insbesondere wird Arbeitsflüssigkeit vom Vorratsbehälter durch die Niederdruckkammer 40e und Niederdruckkammer 42e den Ansaugöffnungen 43a, 43b über die Verbindungsleitung 412 und Verbindungsleitung 422 und der ansaugseitigen Gegendrucköffnung 46a über die Verbindungsleitung 413 zugeführt. Während des Betriebs der Flügelpumpe 1, im Ansaugbereich, wird Arbeitsflüssigkeit ständig zugeführt, so dass der Druck (Ansaugdruck) in den Ansaugöffnungen 43a, 43b ein Unterdruck ist, nämlich unterhalb des atmosphärischen Drucks. Während des Betriebs der Flügelpumpe 1 ist andererseits die ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a mit den Ansaugöffnungen 43a, 43b durch die Niederdruckkammer 40e und Niederdruckkammer 42e hydraulisch verbunden, so dass die ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a mit einem Druck, der nahe am Ansaugdruck ist, von der Verbindungsleitung 413 beaufschlagt wird.
Andererseits ist, im Abgabebereich, der distale Endbereich von jedem Flügel 7 dem Druck von der Abgabeöffnung 44 und der proximale Endbereich des Flügels 7 dem Druck von der abgabeseitigen Gegendrucköffnung 46b ausgesetzt. Der Druck in der Abgabeöffnung 44 und der Druck in der abgabeseitigen Gegendrucköffnung 46b sind relativ hoch, weil beide gemeinsam mit der Hochdruckkammer 40f über die Verbindungsleitung 414 und Verbindungsleitung 415 hydraulisch verbunden sind. Folglich ist die Differenz zwischen der Kraft, die auf den distalen Endbereich des Flügels 7 aufgebracht wird und der Kraft, die auf den proximalen Endbereich des Flügels 7 aufgebracht wird, relativ klein. Während des Betriebs der Flügelpumpe 1 wird insbesondere, im Abgabebereich, die Arbeitsflüssigkeit durch die Pumpfunktion ständig unter Druck gesetzt, so dass der Druck (Abgabedruck) in den Abgabeöffnungen 44a, 44b ein Überdruck ist, nämlich oberhalb des atmosphärischen Drucks. Während des Betriebs der Flügelpumpe 1 ist andererseits die abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b mit den Abgabeöffnungen 44a, 44b durch die Hochdruckkammer 40f hydraulisch verbunden, so dass die abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b mit einem Druck beaufschlagt wird, der nahe am Abgabedruck ist. Folglich wird verhindert, dass der distale Endbereich des Flügels 7 einen unnötigen heftigen bzw. kräftigen Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 ausführt, so dass verhindert wird, dass der Drehmomentverlust, der sich aus der Reibung des Gleitkontakts zwischen dem Flügel 7 und Nockenring 8 ergibt, groß wird.
Das Merkmal, dass die Flügelpumpe 1 mit der ansaugseitigen Gegendrucköffnung 46a und abgabeseitigen Gegendrucköffnung 46b, die von einander getrennt sind, versehen wird, dient so dazu, den Differentialdruck zwischen dem distalen Ende und proximalen Ende von jedem Flügel 7 während des Ansaugbetriebs und während des Abgabebetriebs zu unterdrücken, um so groß wie der Differentialdruck zwischen dem Ansaugdruck und Abgabedruck zu werden. Dieses Merkmal dient dazu, jeden Flügel 7 durch eine geeignete Kraft, die sich aus der Zentrifugalkraft ergibt, auf den Nockenring 8 zu drücken, während der Widerstand zum Gleiten zwischen dem Flügel 7 und Nockenring 8 minimiert wird. Dies führt zu einer Verringerung beim Verschleiß der Kontaktflächen, einer Verringerung beim Antriebsmoment zum Drehen des Rotors 6 und dadurch zu einer Verringerung beim Energieverlust. Mit anderen Worten ist die Flügelpumpe 1 eine kompakte und sehr effiziente Flügelpumpe mit einem geringen erforderlichen Antriebsmoment bezüglich der Drehzahl, mit einem reduzierten Energieverlust und dadurch einer verbesserten Kraftstoffeffizienz und mit einer großen Verschiebung bzw. Verstellung bezüglich der Vorrichtungsdimension im Vergleich mit typischen Verstellflügelpumpen.
<Lärmunterdrückung durch Festlegung bzw. Bestimmung des Flügelnockens>
Obwohl die Flügelpumpe 1 die Konfiguration aufweist, dass den Gegendruckkammern br Arbeitsflüssigkeit von der ansaugseitigen Gegendrucköffnung 46a im Ansaugbereich zugeführt wird, wie oben beschrieben, ist es möglich, dass die Kraft, die auf den Flügel 7 nach außen in radialer Richtung wirkt, relativ klein ist, weil die Zentrifugalkraft klein ist, wenn die Flügelpumpe 1 bei kleiner Drehzahl gedreht wird, z. B. wenn sich der Motor beim Start oder im Leerlauf befindet. Dies kann ein Problem bewirken, dass, wenn der Rotor bei kleiner Drehzahl gedreht wird, das Hervorstehen des Flügels 7 während des Ansaugvorgangs unzureichend ist, so dass der distale Endbereich des Flügels 7 keinen Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 hat. Wenn dieser Zustand von einer Situation gefolgt wird, dass die Gegendruckkammer br des Flügels 7 beginnt, in den Bereich der abgabeseitigen Gegendrucköffnung 46b einzutreten, dann beginnt der proximale Endbereich des Flügels 7, sich einer schnellen Erhöhung beim Druck auszusetzen, so dass der Flügel 7 fest gedrückt wird, um herauszustehen und heftig mit dem Nockenring 8 zusammenzustoßen und dadurch Lärm zu verursachen.
In einer ersten Ausführungsform wird die Flügelpumpe 1 mit dem Flügelnocken 27 versehen, der auf der positiven z-Achsenrichtungsseite des Rotors 6 angeordnet ist. Der Flügelnocken 27 weist einen Außendurchmesser auf, der um das Doppelte der Länge des Flügels 7 kleiner als der Durchmesser der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 ist. Der Flügelnocken 27 ist eingerichtet, um sich bezüglich des Rotors 6 zu drehen, um bezüglich des Rotors 6 ebenso wie zum Nockenring 8 exzentrisch zu sein, so dass die äußere Umfangsfläche des Flügelnockens 27 mit dem distalen Endbereich von jedem Flügel 7 konstant in Kontakt ist. 4 stellt schematisch eine Konfiguration vom Rotor 6, von Flügeln 7 und vom Flügelnocken 27 der Flügelpumpe gemäß der ersten Ausführungsform dar. Der Flügelnocken 7 schwingt bei der Schwingbewegung des Nockenrings 8, um bezüglich des Rotors 6 exzentrisch zu sein, und drückt den proximalen Endbereich des Flügels 7 in radialer Richtung nach außen. Der Flügelnocken 27 zwingt bzw. forciert die Flügel 7 konstant und ausreichend, damit sie hervorzustehen und die innere Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 kontaktieren und dadurch das Auftreten von Lärm verhindern, auch wenn der Rotor 6 bei kleiner Drehzahl, z. B. beim Start oder im Leerlauf, gedreht wird, so dass der Flügel 7 nur durch die Zentrifugalkraft nicht ausreichend bewegt werden kann.
<Stabile Abstützung bzw. Lagerung der Antriebswelle>
Es ist vorteilhaft, dass die Antriebswelle 5 auf beiden Seiten des Rotors 6 drehbeweglich abgestützt wird. In der ersten Ausführungsform weist der Flügelnocken 27 die Durchgangsöffnung 27a am Mittelpunkt des Flügelnockens 27 auf, wobei sich die Durchgangsöffnung 27a in z-Achsenrichtung über die Dicke des Flügelnockens 27 erstreckt. Der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 27a wird so festgelegt, dass der Flügelnocken 27 konstant nicht mit der Antriebswelle 5 in Kontakt ist, auch wenn der Flügelnocken 27 bezüglich der Antriebswelle 5 am exzentrischsten ist. Diese Konfiguration ermöglicht das drehbewegliche Abstützen der beiden Enden der Antriebswelle 5 und dadurch die stabile Abstützung der Antriebswelle 5.
<Dichtungsfunktion des Flügelnockens>
Die Schlitze 61 und die Gegendruckkammern br des Rotors 6 werden mit dem Druck von der ansaugseitigen Gegendrucköffnung 46a beaufschlagt, wenn sie im Ansaugbereich sind, und mit dem Druck von der abgabeseitigen Gegendrucköffnung 46b beaufschlagt, wenn sie im Abgabebereich sind. Auch im Grenzbereich, wo der Flügelnocken 27 und der Rotor 6 miteinander in Kontakt sind, werden folglich die Schlitze 61 und Gegendruckkammern br im Ansaugbereich abgedichtet und von denjenigen im Abgabebereich getrennt. Insbesondere ist der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 27a kleiner, so dass, auch wenn der Flügelnocken 27 bezüglich des Rotors 6 am exzentrischsten ist, der Innenumfang des Flügelnockens 27 näher am Mittelpunkt des Rotors 6 ist als die proximalen Enden der Gegendruckkammern br. Auch wenn der Flügelnocken 27 bezüglich des Rotors 6 am exzentrischsten ist, wird so der proximale Endbereich von jeder Gegendruckkammer br gegenüber der Außenseite abgedichtet. Andererseits wird die Dicke des Flügelnockens 27 innerhalb der Tiefe der kreisförmigen Aussparung 62 des Rotors 6 maximiert und innerhalb dieses Bereichs wird die Bewegung des Flügelnockens 27 bezüglich des Rotors 6 nicht eingeschränkt. Die Länge des Flügels 7 wird innerhalb dieses Bereichs so maximiert, dass der Flügel 7 zwischen dem Nockenring 8 und Flügelnocken 27 beweglich ist. In dieser Konfiguration sind die Schlitze 61 und Gegendruckkammern br im Ansaugbereich getrennt und von denjenigen im Abgabebereich angemessen abgedichtet.
<Betätigung der Nockenöffnung>
Am Außenumfang des Flügelnockens 27 sind Flügelnockenkammern cr entsprechend den Flügeln 7 ausgebildet, wobei die Anzahl der Flügelnockenkammern cr gleich der Anzahl der Flügel 7 ist. Jede Flügelnockenkammer cr wird durch einen Flügelnocken 27, eine kreisförmige Aussparung 62 des Rotors 6, zwei benachbarten Flügeln 7 und einen Pumpenkörper 4 definiert. Die Volumenkapazität von jeder Flügelnockenkammer cr ändert sich bei Rotation des Rotors 6. Im Ansaugbereich verringert sich insbesondere die Volumenkapazität der Flügelnockenkammer cr bei Drehung des Rotors 6 allmählich. Im Abgabebereich erhöht sich die Volumenkapazität der Flügelnockenkammer cr bei Rotation des Rotors 6 allmählich. Die Gesamtverringerung bei der Volumenkapazität der Flügelnockenkammern cr im Ansaugbereich ist gleich der Gesamterhöhung bei der Volumenkapazität der Flügelnockenkammern cr im Abgabebereich.
Wenn den Flügelnockenkammern cr zusammen bei Änderungen bei der Volumenkapazität der Flügelnockenkammern cr keine Arbeitsflüssigkeit zugeführt oder abgelassen wird, dann werden die Flügelnockenkammern cr geschlossen, so dass der Rotor 6 blockiert bzw. gesperrt ist. Dieses Problem wird durch ein Merkmal behandelt bzw. angesprochen, dass die Fläche 420 des vorderen Körpers 42 auf der negativen z-Achsenrichtungsseite mit einer Nockenöffnung 48 ausgebildet wird, die der kreisförmigen Aussparung 62 des Rotors 6 zugewandt ist, wobei die Nockenöffnung 48 der Arbeitsflüssigkeit ermöglicht, in die Flügelnockenkammern cr hinein- und herauszufließen. Die Nockenöffnung 48 erstreckt sich entlang des gesamten Umfangs um die Rotationsachse O herum und wird mit dem Ansaugdruck beaufschlagt, der ein Druck von der Ansaugseite der Pumpe ist. Bei Rotation des Rotors 6 fließt fast die gesamte Arbeitsflüssigkeit, die durch Schrumpfung der Flügelnockenkammern cr während des Ansaugvorgangs abgegeben wird, durch die Nockenöffnung 48 in die Flügelnockenkammern cr, die sich während des Abgabevorgangs ausdehnen. Der innere Druck der Nockenöffnung 48 wird bei Ansaugdruck aufrecht erhalten, weil die Nockenöffnung 48 mit dem Ansaugdruck beaufschlagt wird. So wird verhindert, dass die Arbeitsflüssigkeit innerhalb der Flügelnockenkammern cr eingeschlossen wird, und außerdem verhindert, dass sich der Rotor 6 dreht.
<Reduzierung der Kraft, die auf den Flügelnocken wirkt, und Unterdrückung einer Erhöhung des Antriebsmoments>
5A bis 8B stellen schematisch vier verschiedene Optionen zur Ausbildung der Nockenöffnung 48 dar, die zum Zuführen der Arbeitsflüssigkeit zu den Flügelnockenkammern cr dient. Zum leichteren Verständnis stellt jede der 5A bis 8B nur vier repräsentative Flügel 7 dar. In der ersten Ausführungsform wird die Nockenöffnung 48 im Pumpenkörper 4 ausgebildet, um sich insgesamt entlang des Umfangs um die Rotationsachse O herum zu erstrecken, und wird mit dem Ansaugdruck beaufschlagt, wie oben beschrieben. Jedoch gibt es zumindest die folgenden vier Optionen zur Bildung der Nockenöffnung 48. Die erste Option ist die, dass die Nockenöffnung 48 aus zwei separaten Teilen gebildet wird, d. h. ein erstes Teil im Ansaugbereich und ein zweites Teil im Abgabebereich, wobei das erste Teil mit dem Ansaugdruck und das zweite Teil mit dem Abgabedruck beaufschlagt wird, wie in 5A und 5B dargestellt. Die zweite Option ist die, dass die Nockenöffnung 48 ein ringförmiges Teil ist, das sich entlang des gesamten Umfangs erstreckt und mit dem Ansaugdruck beaufschlagt wird, wie in 6A und 6B dargestellt, die als erste Ausführungsform übernommen wird. Die dritte Option ist die, dass die Nockenöffnung 48 ein ringförmiges Teil ist, das sich entlang des gesamten Umfangs erstreckt und weder durch den Ansaugdruck noch durch den Abgabedruck direkt beaufschlagt wird, sondern mit einem Zwischendruck zwischen dem Ansaugdruck und dem Abgabedruck beaufschlagt wird, wie in 7A und 7B dargestellt. Die vierte Option ist die, dass die Nockenöffnung 48 ein ringförmiges Teil ist, das sich entlang des gesamten Umfangs erstreckt und mit dem Abgabedruck beaufschlagt wird, wie in 8A und 8B dargestellt. 9 ist eine Tabelle, die die Effekte, die durch die ersten bis vierten Optionen aus 5A bis 8B erzeugt werden, hinsichtlich des Drucks um den Flügelnocken herum, der Kräfte, die auf den Flügelnocken wirken, und des Antriebsmoments, das durch Reibung beeinflusst wird, zusammenfasst. In der Tabelle bedeuten die Zahlen 1 bis 4 Signifikanzniveaus von Auswirkungen in aufsteigender Reihenfolge.
<<Option 1>> <Druck auf den Umfang des Flügelnockens>
Weil das erste Teil der Nockenöffnung 48 mit dem Ansaugdruck und das zweite Teil des Flügelnockens 48 mit dem Abgabedruck beaufschlagt werden, wird ein Teil des Außenumfangs des Flügelnockens 27 im Ansaugbereich dem Ansaugdruck ausgesetzt, während ein Teil des Außenumfangs des Flügelnockens 27 im Abgabebereich dem Abgabedruck ausgesetzt wird.
<Kraft auf den Flügelnocken in radialer Richtung>
Die Bedingung, dass ein Teil des Außenumfangs des Flügelnockens 27 im Ansaugbereich mit dem Ansaugdruck beaufschlagt wird, während ein Teil des Außenumfangs des Flügelnockens 27 im Abgabebereich mit dem Abgabedruck beaufschlagt wird, führt dazu, dass der gesamte Flügelnocken 27 einer resultierenden Kraft in einer Richtung von der Abgabebereichsseite zur Ansaugbereichsseite ausgesetzt ist (links in 5A und 5B). Diese resultierende Kraft wird durch Flügel 7 aufgenommen, die auf der Ansaugbereichsseite angeordnet sind. Der größte Teil der resultierenden Kraft wird durch einen oder zwei Flügel 7 aufgenommen, obwohl die Anzahl der beteiligten Flügel 7 von der Drehposition des Rotors 6 abhängt. Folglich ist es angemessen bzw. möglich, die Haltbarkeit bzw. Lebensdauer der Kontaktflächen der Flügel 7, die die innere Umfangsfläche des Nockenrings 8 kontaktieren, und auch die Festigkeit des Flügelnockens 27 zu verbessern.
<Kraft auf den Flügelnocken in axialer Richtung>
Der Flügelnocken 27 dichtet die Schlitze 61 und Gegendruckkammern br des Rotors 6 ab, so dass der Flügelnocken 27 dem Hydraulikdruck in axialer Richtung des Flügelnockens 27 oder Rotors 6 ausgesetzt ist. Jedoch wird das erste Teil der Nockenöffnung 48 mit dem Ansaugdruck und das zweite Teil der Nockenöffnung 48 mit dem Abgabedruck beaufschlagt, so dass die beaufschlagten Kräfte im Gleichgewicht sind und der Flügelnocken 27 einer kleinen Kraft in axialer Richtung ausgesetzt ist.
<Auswirkung auf das Antriebsmoment>
Die Bedingung, dass der Flügelnocken 27 einer kleinen Kraft in axialer Richtung ausgesetzt ist, führt dazu, dass die Reibung zwischen dem Flügelnocken 27 und Pumpenkörper 4 klein bzw. gering ist, um eine kleine Auswirkung auf das Antriebsmoment aufzuweisen. Jedoch drückt die Kraft, die auf den Flügelnocken 27 in radialer Richtung wirkt, den Flügel 7 auf den Nockenring 8 und bewirkt dadurch eine kleine Erhöhung beim Antriebsmoment.
<<Option 2>> <Druck auf den Umfang des Flügelnockens>
Weil der gesamte Teil der Nockenöffnung 48 mit dem Ansaugdruck beaufschlagt wird, wird der gesamte Außenumfang des Flügelnockens 27 dem Ansaugdruck ausgesetzt.
<Kraft auf den Flügelnocken in radialer Richtung>
Die Bedingung, dass der gesamte Außenumfang des Flügelnockens 27 mit dem Ansaugdruck beaufschlagt wird, führt dazu, dass der gesamte Flügelnocken 27 nicht direkt einer Kraft in radialer Richtung ausgesetzt ist. Jedoch ist im Ansaugbereich der distale Endbereich des Flügels 7 dem Abgabedruck und der proximale Endbereich des Flügels 7, der mit dem Flügelnocken 27 in Kontakt ist, dem Ansaugdruck ausgesetzt, so dass der Flügel 7 mit einer resultierenden Kraft nach innen in radialer Richtung beaufschlagt wird. Diese resultierende Kraft wird durch den Flügelnocken 27 aufgenommen. Die auf den Flügelnocken 27 aufgebrachte Kraft ist kleiner als die in Option 1, weil der Bereich des distalen Endbereichs des Flügels 7 kleiner ist als die im Wesentlichen eine Hälfte der äußeren Umfangsfläche des Flügelnockens 27, der mit der Kraft in Option 1 beaufschlagt wird.
<Kraft auf den Flügelnocken in axialer Richtung>
Der Flügelnocken 27 dichtet die Schlitze 61 und Gegendruckkammern br des Rotors 6 ab, so dass der Flügelnocken 27 dem Hydraulikdruck in axialer Richtung des Flügelnockens 27 oder Rotors 6 ausgesetzt ist. Im Abgabebereich wird folglich der Flügelnocken 27 auf den vorderen Körper 42 gedrückt. In 9 wird diese Auswirkung als Level bzw. Niveau 3 geschätzt, weil der Flügelnocken 27 auf den stationären bzw. feststehenden vorderen Körper 42 gedrückt wird, wobei die Druckkraft eine geringere Wirkung als im Optionsfall 4 aufweist, die nachstehend detailliert wird, in dem der Flügelnocken 27 auf die drehenden Flügel 7 gedrückt wird, wobei das Niveau 4 als Option 4 festgelegt wird.
<Auswirkung auf das Antriebsmoment>
Der Flügelnocken 27 wird auf den vorderen Körper 42 im Abgabebereich gedrückt, wobei sich die Druckkraft in einer Richtung weg vom drehenden Rotor 6 befindet. Wenn sich folglich der exzentrische Abstand des Flügelnockens 27 ändert, kann die Reibung zwischen dem Flügel 7 und der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 erhöht werden. Obwohl die Flügel 7 im Ansaugbereich auf die innere Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 durch den Flügelnocken 27 gedrückt werden, weist dieser Zustand nur eine geringe Auswirkung auf die Erhöhung des Antriebsmoments auf.
<<Option 3>> <Druck auf den Umfang des Flügelnockens>
Weil der gesamte Teil der Nockenöffnung 48 mit dem Zwischendruck beaufschlagt wird, wird der gesamte Außenumfang des Flügelnockens 27 dem Zwischendruck ausgesetzt.
<Kraft auf den Flügelnocken in radialer Richtung>
Die Bedingung, dass der gesamte Außenumfang des Flügelnockens 27 mit dem Zwischendruck beaufschlagt wird, führt dazu, dass der gesamte Flügelnocken 27 keiner direkten Kraft in radialen Richtungen ausgesetzt ist. Jedoch ist, wenn im Abgabebereich, der distale Endbereich des Flügels 7 dem Abgabedruck und der proximale Endbereich des Flügels 7, der mit dem Flügelnocken 27 in Kontakt ist, dem Zwischendruck ausgesetzt, so dass der Flügel 7 mit einer ersten resultierenden Kraft nach innen in radialer Richtung beaufschlagt und die resultierende Kraft wird durch den Außenumfang des Flügelnockens 27 aufgenommen. Im Ansaugbereich wird andererseits der distale Endbereich des Flügels 7 dem Ansaugdruck und der proximale Endbereich des Flügels 7, der mit dem Flügelnocken 27 in Kontakt ist, dem Zwischendruck ausgesetzt, so dass der Flügel 7 mit einer zweiten resultierenden Kraft nach außen in radialer Richtung beaufschlagt wird. Diese radialen Kräfte werden durch die Flügel 7 im Ansaugbereich aufgenommen, so dass die Flügel 7 im Ansaugbereich auf die innere Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 gedrückt werden, um eine Reibkraft zu bewirken. Die zweite resultierende Kraft, die auf die Flügel 7 im Ansaugvorgang aufgebracht wird, ist dieselbe wie in Option 2.
<Kraft auf den Flügelnocken in axialer Richtung>
Der Flügelnocken 27 dichtet die Schlitze 61 und Gegendruckkammern br des Rotors 6 ab, so dass der Flügelnocken 27 dem Hydraulikdruck in axialer Richtung des Flügelnockens 27 oder Rotors 6 ausgesetzt ist. Folglich wird der Flügelnocken 27 auf den vorderen Körper 42 im Abgabebereich gedrückt, während der Flügelnocken 27 auf den Rotor 6 im Ansaugbereich gedrückt wird.
<Auswirkung auf das Antriebsmoment>
Der Flügelnocken 27 wird konstant auf den drehenden Rotor 6 und den stationären vorderen Körper 42 gedrückt und steht mit diesen in Gleitkontakt. Dies ist ein Umstand bzw. Faktor, der das Antriebsmoment erhöht.
<<Option 4>> <Druck auf den Umfang des Flügelnockens>
Weil der gesamte Teil der Nockenöffnung 48 mit dem Abgabedruck beaufschlagt wird, wird der gesamte Außenumfang des Flügelnockens 27 dem Abgabedruck ausgesetzt.
<Kraft auf den Flügelnocken in radialer Richtung>
Die Bedingung, dass der gesamte Außenumfang des Flügelnockens 27 mit dem Abgabedruck beaufschlagt wird, führt dazu, dass der gesamte Flügelnocken 27 keiner direkten Kraft in radialen Richtungen ausgesetzt ist. Jedoch wird im Ansaugbereich der distale Endbereich des Flügels 7 dem Ansaugdruck und der proximale Endbereich des Flügels 7, der mit dem Flügelnocken 27 in Kontakt ist, dem Abgabedruck ausgesetzt, so dass der Flügel 7 mit einer resultierenden Kraft nach außen in radialer Richtung beaufschlagt wird. Diese nach außen gerichtete Kraft wirkt auf den Flügel 7 und drückt den Flügel 7 auf die innere Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8, wodurch eine Reibkraft hervorgerufen wird. Diese Druckkraft ist gleich derjenigen in den Optionen 2 und 3. Andererseits wird der Flügelnocken 27 keiner radialen Kraft ausgesetzt, weil sich die nach außen gerichtete Kraft, die auf den Flügel 7 aufgebracht wird, in der Richtung weg vom Flügelnocken 27 befindet.
<Kraft auf den Flügelnocken in axialer Richtung>
Der Flügelnocken 27 dichtet die Schlitze 61 und Gegendruckkammern br des Rotors 6 ab, so dass der Flügelnocken 27 dem Hydraulikdruck in axialer Richtung des Flügelnockens 27 oder Rotors 6 ausgesetzt ist. Folglich wird im Ansaugbereich der Flügelnocken 27 auf den Rotor 6 gedrückt.
<Auswirkung auf das Antriebsmoment>
Der Flügelnocken 27 wird konstant auf den drehenden Rotor 6 gedrückt und ist mit diesem in Gleitkontakt. Dies ist ein Umstand, der das Antriebsmoment erhöht.
Nach Vergleich zwischen den vorhergehenden vier Optionen wird die erste Ausführungsform mit der Option 2 versehen, dass die Nockenöffnung 48 mit dem Ansaugdruck beaufschlagt wird, weil die Option 2 das Merkmal aufweist, dass die Kräfte, die auf den Flügelnocken 27 und die Flügel 7 aufgebracht werden, relativ klein sind und die nachteilige bzw. ungünstige Auswirkung auf das Drehmoment durch die Reibung relativ klein ist.
Das Folgende fasst die Merkmale der ersten Ausführungsform und vorteilhafte Auswirkungen, die durch die Merkmale erzeugt werden, zusammen.

<1> Eine Flügelpumpe 1 weist auf: einen Pumpenkörper 4; einen Rotor 6, der im Pumpenkörper 4 aufgenommen ist, und der sich um eine Rotationsachse O dreht, wobei der Rotor 6 einen Außenumfang umfasst, der mit einer Mehrzahl von Schlitzen 61 ausgebildet ist; einen Nockenring 8, der im Pumpenkörper 4 aufgenommen und angeordnet ist, um den Außenumfang des Rotors 6 zu umschließen, und um sich mit einer Exzentrizität bezüglich der Rotationsachse O des Rotors 6 zu bewegen; und eine Mehrzahl von Flügeln 7, die in den entsprechenden Schlitzen der Schlitze 61 des Rotors 6 angeordnet sind, und die von den jeweiligen Schlitzen 61 hervorstehen und einen ringförmigen Raum zwischen dem Rotor 6 und dem Nockenring 8 in eine Mehrzahl von Pumpenkammern r teilen; wobei der Pumpenkörper 4 eine erste innere Fläche 410 umfasst, die einer axialen Endfläche des Nockenrings 8 und einer ersten axialen Endfläche des Rotors 6 zugewandt ist, und die axiale Enden der Pumpenkammern r definiert; wobei die erste innere Fläche 410 des Pumpenkörpers 4 eine Ansaugöffnung 43a, eine ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a, eine Abgabeöffnung 44a und eine abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b umfasst; wobei die Ansaugöffnung 43a in einem Ansaugbereich angeordnet ist, in dem sich jede der Pumpenkammern r bei Drehung des Rotors 6 ausdehnt; wobei die Abgabeöffnung 44a in einem Abgabebereich angeordnet ist, in dem jede der Pumpenkammern r bei Drehung des Rotors 6 schrumpft; wobei die ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a angeordnet ist, um mit einem proximalen Endbereich eines ersten Schlitzes der Schlitze 61 unter der Bedingung hydraulisch in Verbindung zu stehen, dass der Flügel 7, der dem ersten Schlitz 61 entspricht, im Ansaugbereich ist; wobei die abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b angeordnet ist, um mit einem proximalen Endbereich eines zweiten Schlitzes der Schlitze 61 unter der Bedingung hydraulisch in Verbindung zu stehen, dass der Flügel 7, der dem zweiten Schlitz 61 entspricht, im Abgabebereich ist; wobei die Ansaugöffnung 43a und die ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a gemeinsam einem Ansaugdruck ausgesetzt sind; wobei die Abgabeöffnung 44a und die abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b gemeinsam einem Abgabedruck ausgesetzt sind; wobei der Rotor 6 eine zweite axiale Endfläche umfasst, die der ersten axialen Endfläche gegenüberliegt, wobei die zweite axiale Endfläche eine Aussparung 62 umfasst; wobei die Flügelpumpe 1 ferner aufweist: einen Flügelnocken 27, der in der Aussparung 62 des Rotors 6 befestigt ist und sich mit einer Exzentrizität bezüglich der Rotationsachse O des Rotors 6 bewegt; und eine Nockenöffnung 48, die in einer Fläche des Pumpenkörpers 4, die dem Flügelnocken 27 zugewandt ist, ausgebildet ist und mit der Aussparung 62 des Rotors 6 hydraulisch in Verbindung steht; wobei der Flügelnocken 27 eine äußere Umfangsfläche umfasst, die ein proximales Ende von jedem der Flügel 7 kontaktiert und das Hervorstehen der Flügel 7 bei Drehung des Rotors 6 bewirkt wird; und wobei der Flügelnocken 27 den proximalen Endbereich des ersten Schlitzes 61 vom proximalen Endbereich des zweiten Schlitzes 61 hydraulisch trennt. Dieses Merkmal dient zum Drücken bzw. Drängen der Flügel 7 nach außen in radiale Richtungen und zum Aufrechterhalten des geeigneten Kontakts zwischen dem Flügel 7 und dem Nockenring 8 und dadurch zum Unterdrücken des Lärms infolge des Aufpralls bzw. Zusammenpralls zwischen Nockenring 8 und Flügeln 7, auch in Situationen, wo der Motor und die Pumpe bei kleiner Drehzahl gedreht werden, z. B., wenn der Motor gestartet wird oder sich im Leerlauf befindet, so dass die Zentrifugalkraft, die auf die Flügel 7 wirkt, klein ist und die Flügel 7 dazu neigen, nicht ausreichend in Richtung der inneren Umfangsfläche 80 des Nockenrings 8 hervorzustehen.
<2> Die Flügelpumpe ist eingerichtet, so dass die Nockenöffnung 48 dem Ansaugdruck ausgesetzt ist. Dieses Merkmal dient dazu, die Kräfte, die auf den Flügelnocken 27 und die Flügel 7 aufgebracht werden, gering zu halten, und dadurch die ungünstige Reibauswirkung auf das Antriebsmoment zu reduzieren.
<3> Die Flügelpumpe wird eingerichtet, so dass: der Flügelnocken 27 eine Durchgangsöffnung 27a umfasst, die sich axial vom Flügelnocken 27 aus erstreckt, wobei die Durchgangsöffnung 27a einer Antriebswelle 5 das Hindurchgehen ermöglicht, wobei der Rotor 6 durch die Antriebswelle 5 gedreht wird; der Pumpenkörper 4 die Antriebswelle 5 auf beiden axialen Seiten des Rotors 6 drehbeweglich abstützt; und die Durchgangsöffnung 27a des Flügelnockens 27 eine innere Umfangsfläche aufweist, wobei die innere Umfangsfläche mit der Antriebswelle 5 unter der Bedingung nicht in Kontakt ist, dass der Flügelnocken 27 bezüglich der Rotationsachse O des Rotors 6 maximal exzentrisch ist. Dieses Merkmal dient dazu, der Antriebswelle 5 zu ermöglichen, an beiden Enden abgestützt zu werden und dadurch die Antriebswelle 5 in einer stabilen Weise abzustützen.
<4> Die Flügelpumpe ist eingerichtet, so dass die innere Umfangsfläche der Durchgangsöffnung 27a des Flügelnockens 27 derart angeordnet ist, dass der Flügelnocken 27 die proximalen Endbereiche der Schlitze 61 unter der Bedingung abdichtet, dass der Flügelnocken 27 bezüglich der Rotationsachse O des Rotors 6 maximal exzentrisch ist. Dieses Merkmal dient zum geeigneten Abdichten des distalen Endbereichs der Gegendruckkammer br, auch wenn der Flügelnocken 27 bezüglich des Rotors 6 am exzentrischsten ist.

Die erste Ausführungsform kann z. B. wie folgt modifiziert werden. Obwohl der Flügelnocken 27 zwischen dem vorderen Körper 42 und Rotor 6 in der ersten Ausführungsform befestigt bzw. angeordnet ist, kann der Flügelnocken 27 zwischen der Druckplatte 41 und dem Rotor 6 angeordnet werden. In dieser alternativen Anordnung werden die ansaugseitige Gegendrucköffnung 46a und abgabeseitige Gegendrucköffnung 46b im vorderen Körper 42 ausgebildet.
Obwohl der Flügelnocken 27 die Durchgangsöffnung 27a in der ersten Ausführungsform umfasst, kann der Flügelnocken 27 wie eine Scheibe ohne Durchgangsöffnung 27a ausgebildet werden. In dieser alternativen Anordnung wird der Flügelnocken 27 zwischen dem Rotor 6 und der Druckplatte 41 angeordnet. Weil der Flügelnocken 27 keine Durchgangsöffnung 27a umfasst, wird die Antriebswelle 5 nur durch den vorderen Körper 42 drehbeweglich abgestützt.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung 2012-064765 , eingereicht am 22. März 2012, wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht.
Obwohl die Erfindung gemäß den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese besonderen Ausführungsformen begrenzt. Abänderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden durch die folgenden Ansprüche definiert.
Zusammenfassend kann Folgendes festgehalten werden:
Eine Flügelpumpe 1 umfasst einen Flügelnocken 27, der in einer Aussparung eines Rotors 6 angeordnet ist, und sich mit einer Exzentrizität bezüglich einer Rotationsachse O des Rotors 6 bewegt. Eine Nockenöffnung 48 wird in einer Fläche eines Pumpenkörpers 4, der dem Flügelnocken 27 zugewandt ist, ausgebildet und steht mit der Aussparung des Rotors 6 hydraulisch in Verbindung. Der Flügelnocken 27 umfasst eine äußere Umfangsfläche, die ein proximales Ende von jedem der Flügel 7 kontaktiert und das Hervorstehen der Flügel 7 bei Drehung des Rotors 6 bewirkt. Der Flügelnocken 27 trennt den proximalen Endbereich eines ersten Schlitzes 61 in einen Ansaugbereich vom proximalen Endbereich eines zweiten Schlitzes 61 in einen Abgabebereich.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit ergänzend auf deren zeichnerische Darstellung in 1 bis 9 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Flügelpumpe
2: Steuer- bzw. Regelventil
2a: Kolben
3: Hydraulikkreis bzw. Hydraulikkreislauf
4: Pumpenkörper
5: Antriebswelle
6: Rotor
7: Mehrzahl von Flügeln bzw. Flügel
8: Nockenring
9: Adapterring bzw. Passring
20: Schieber bzw. Kolben
21: Schraubenfeder
22: Halterung
23: Erste Druckkammer
24: Zweite Druckkammer
25: Ablass- bzw. Abflusskammer
27: Flügelnocken
27a: Durchgangsöffnung
30: Abgabeleitung
31: Erste Steuerdruck-Quellenleitung
32: Abgabeleitung
33: Zweite Steuerdruck-Quellenleitung
34: Zuführleitung
35: Erste Steuerleitung
36: Zweite Steuerleitung
40: Hinterer Körper
40a: Ventilgehäuseöffnung
40b: Gehäuseaussparung
40c: Gewindebereich
40d, 42d: Lageraufnahmeöffnung
40e, 42e: Niederdruckkammer
40f: Hochdruckkammer
41: Druckplatte
42: Vorderer Körper
43a, b: Ansaugöffnung
44a, b: Abgabeöffnung
45: Buchse
46a: Ansaugseitige Gegendrucköffnung
46b: Abgabeseitige Gegendrucköffnung
48: Nockenöffnung
60: Äußere Umfangsfläche des Rotors
61: Schlitz
62: Kreisförmige Aussparung
80: Innere Umfangsfläche
81: Äußere Umfangsfläche
90: Gehäuseöffnung
91: Innere Umfangsfläche bzw. Abrollfläche
92, 93: Durchgangsöffnung
100: Stufenloser Riemenantrieb
101: Primärscheibe
102: Sekundärscheibe
103: Vorwärtskupplung
104: Rückwärtsbremse
105: Drehmomentwandler überbrückt Drehmomentwandler nicht überbrückt
106: Schmier- und Kühlsystem
110: Steuer- bzw. Regelventil
111: Schalt-Steuer- bzw. Regelventil
112: Sekundärventil
113: Sekundärdruck-Magnetventil
114: Leitungsdruck-Magnetventil
115: Druckreglerventil
116: Manuelles Ventil
117: Überbrückung/Wähl/Schalt-Magnetventil
118: Kupplungsreglerventil
119: Wähl-Steuer- bzw. Regelventil
120: Überbrückungs-Magnetventil
121: Drehmomentwandlerreglerventil
122: Überbrückungs-Steuer/Reglerventil
123: Wähl-Schaltventil
130: CVT-Steuer/Reglereinheit
R1: Erste Steuer/Regelkammer
R2: Zweite Steuer/Regelkammer
S1: Dichtung
CVT: SVG = Stufenloses Variables Getriebe
δ: Exzentrischer Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3631264 [0002, 0003]
JP 2012-064765 [0089]

Claims

Flügelpumpe (1) umfassend: einen Pumpenkörper (4); einen Rotor (6), der im Pumpenkörper (4) aufgenommen ist, und der sich um eine Rotationsachse (O) dreht, wobei der Rotor (6) einen Außenumfang umfasst, der mit einer Mehrzahl von Schlitzen (61) ausgebildet ist; einen Nockenring (8), der im Pumpenkörper (4) aufgenommen und angeordnet ist, um den Außenumfang des Rotors (6) zu umschließen, und um sich mit einer Exzentrizität bezüglich der Rotationsachse (O) des Rotors (6) zu bewegen; und eine Mehrzahl von Flügeln (7), die in den entsprechenden Schlitzen der Schlitze (61) des Rotors (6) angeordnet sind, und die von den jeweiligen Schlitzen (61) hervorstehen und einen ringförmigen Raum zwischen dem Rotor (6) und dem Nockenring (8) in eine Mehrzahl von Pumpenkammern (r) teilen; wobei der Pumpenkörper (4) eine erste innere Fläche (410) umfasst, die einer axialen Endfläche des Nockenrings (8) und einer ersten axialen Endfläche des Rotors (6) zugewandt ist, und die axiale Enden der Pumpenkammern (r) definiert; wobei die erste innere Fläche (410) des Pumpenkörpers (4) eine Ansaugöffnung (43a), eine ansaugseitige Gegendrucköffnung (46a), eine Abgabeöffnung (44a) und eine abgabeseitige Gegendrucköffnung (46b) umfasst; wobei die Ansaugöffnung (43a) in einem Ansaugbereich angeordnet ist, in dem sich jede der Pumpenkammern (r) bei Drehung des Rotors (6) ausdehnt; wobei die Abgabeöffnung (44a) in einem Abgabebereich angeordnet ist, in dem jede der Pumpenkammern (r) bei Drehung des Rotors (6) schrumpft; wobei die ansaugseitige Gegendrucköffnung (46a) angeordnet ist, um mit einem proximalen Endbereich eines ersten Schlitzes der Schlitze (61) unter der Bedingung hydraulisch in Verbindung zu stehen, dass der Flügel (7), der dem ersten Schlitz (61) entspricht, im Ansaugbereich ist; wobei die abgabeseitige Gegendrucköffnung (46b) angeordnet ist, um mit einem proximalen Endbereich eines zweiten Schlitzes der Schlitze (61) unter der Bedingung hydraulisch in Verbindung zu stehen, dass der Flügel (7), der dem zweiten Schlitz (61) entspricht, im Abgabebereich ist; wobei die Ansaugöffnung (43a) und die ansaugseitige Gegendrucköffnung (46a) gemeinsam einem Ansaugdruck ausgesetzt sind; wobei die Abgabeöffnung (44a) und die abgabeseitige Gegendrucköffnung (46b) gemeinsam einem Abgabedruck ausgesetzt sind; wobei der Rotor (6) eine zweite axiale Endfläche umfasst, die der ersten axialen Endfläche gegenüberliegt, wobei die zweite axiale Endfläche eine Aussparung (62) umfasst; wobei die Flügelpumpe (1) ferner aufweist: einen Flügelnocken (27), der in der Aussparung (62) des Rotors (6) befestigt ist und sich mit einer Exzentrizität bezüglich der Rotationsachse (O) des Rotors (6) bewegt; und eine Nockenöffnung (48), die in einer Fläche des Pumpenkörpers (4), die dem Flügelnocken (27) zugewandt ist, ausgebildet ist und mit der Aussparung (62) des Rotors (6) hydraulisch in Verbindung steht; wobei der Flügelnocken (27) eine äußere Umfangsfläche umfasst, die ein proximales Ende von jedem der Flügel (7) kontaktiert und das Hervorstehen der Flügel (7) bei Drehung des Rotors (6) bewirkt wird; und wobei der Flügelnocken (27) den proximalen Endbereich des ersten Schlitzes (61) vom proximalen Endbereich des zweiten Schlitzes (61) hydraulisch trennt.
Flügelpumpe gemäß Anspruch 1, wobei die Nockenöffnung (48) dem Ansaugdruck ausgesetzt ist.
Flügelpumpe gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: der Flügelnocken (27) eine Durchgangsöffnung (27a) umfasst, die sich axial vom Flügelnocken (27) aus erstreckt, wobei die Durchgangsöffnung (27a) einer Antriebswelle (5) das Hindurchgehen ermöglicht, wobei der Rotor (6) durch die Antriebswelle (5) gedreht wird; der Pumpenkörper (4) die Antriebswelle (5) auf beiden axialen Seiten des Rotors (6) drehbeweglich abstützt; und die Durchgangsöffnung (27a) des Flügelnockens (27) eine innere Umfangsfläche aufweist, wobei die innere Umfangsfläche mit der Antriebswelle (5) unter der Bedingung nicht in Kontakt ist, dass der Flügelnocken (27) bezüglich der Rotationsachse (O) des Rotors (6) maximal exzentrisch ist.
Flügelpumpe gemäß Anspruch 3, wobei die innere Umfangsfläche der Durchgangsöffnung (27a) des Flügelnockens (27) derart angeordnet ist, dass der Flügelnocken (27) die proximalen Endbereiche der Schlitze (61) unter der Bedingung abdichtet, dass der Flügelnocken (27) bezüglich der Rotationsachse (O) des Rotors (6) maximal exzentrisch ist.
Flügelpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Pumpenkörper (4) einen vorderen Körper (42) und einen hinteren Körper (40) umfasst, wobei die Aussparung des Rotors (6), in der der Flügelnocken (27) angeordnet ist, dem hinteren Körper (40) zugewandt ist.
Flügelpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Flügelnocken (27) scheibenförmig ist.
Flügelpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die äußere Umfangsfläche des Flügelnockens (27) einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen um das Doppelte einer Länge von jedem Flügel (7) kleiner ist als eine innere Umfangsfläche des Nockenrings (8).