DE102012219883A1

DE102012219883A1 - Ölpumpe mit variablem Fördervermögen

Info

Publication number: DE102012219883A1
Application number: DE102012219883A
Authority: DE
Inventors: Koji Saga
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-06-27
Also published as: JP2013130090A; CN103174644A; US20130164162A1; CN103174644B; JP5688003B2; US9243632B2

Abstract

Eine Ölpumpe enthält einer erste und eine zweite Steuerkammer, einen Vorspannvorrichtung und eine Umschaltvorrichtung. Die Umschaltvorrichtung verbindet die erste Steuerölkammer mit einem Ableitungsbereich, wenn ein Ventilelement in einer ersten Stellung steht, leitet einen Abgabedruck in die erste und die zweite Steuerkammer, wenn das Ventilelement eine zweite Stellung erreicht, und leitet Öl der zweiten Steuerölkammer zum Ableitungsbereich ab und leitet den Abgabedruck in die erste Steuerölkammer ein, wenn das Ventilelement eine dritte Stellung erreicht. Die Umschaltvorrichtung wechselt von der ersten Stellung zur zweiten Stellung, wenn der Abgabedruck höher als ein Druckpegel wird, bei dem sich der Nockenring gegen eine Vorbelastung der Vorspannvorrichtung bewegen kann, und niedriger als ein Druckpegel ist, bei dem eine Vorspannkraft der Vorspannvorrichtung schrittweise erhöht ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ölpumpe mit variablem Fördervermögen, die geeignet ist, Arbeits-Fluid als Quelle hydraulischen Drucks zuzuführen.
Das US-Patent Nr. 7794217 offenbart eine früher vorgeschlagene Ölpumpe mit variablem Fördervermögen, die bei einem Verbrennungsmotor für ein Automobil angewendet wird.
Die Pumpe mit variablem Fördervermögen, die in diesem Patent offenbart ist, ist eine Ölpumpe mit variablem Fördervermögen vom Flügeltyp. Bei dieser Technik wird ein Exzentrizitätsbetrag eines Nockenrings in zwei Stufen gemäß der Drehzahl des Motors auf Grundlage der Federkraft einer Feder und der Vorspannkraft eines Abgabedrucks gesteuert, der in zwei Steuerölkammern geleitet wird, die getrennt zwischen einem Pumpengehäuse und dem Nockenring ausgebildet sind. Die Feder ist vorgesehen, den Nockenring in einer Richtung (nachstehend als „exzentrische Richtung” bezeichnet) vorzuspannen, die den Exzentrizitätsbetrag des Nockenrings bezüglich der Drehachse eines Rotors erhöht. Der in die beiden Steuerölkammern geleitete Abgabedruck wirkt so, dass er den Nockenring in einer konzentrischen Richtung (d. h. entgegen der exzentrischen Richtung) gegen die Federkraft der Feder vorspannt. Demgemäß kann die Ölpumpe Öl einer Vielzahl von Vorrichtungen zuführen, die voneinander verschiedene Abgabedruckwerte erfordern.
Genauer wird, wenn die Motordrehzahl steigt, der Abgabedruck in eine der beiden Steuerölkammern geleitet. Wenn dann der Abgabedruck einen ersten vorgegebenen Öldruckwert erreicht, der ein erster Gleichgewichtsdruck ist, bewegt sich der Nockenring etwas in der konzentrischen Richtung gegen die Federkraft der Feder. Falls dann die Motordrehzahl weiter steigt, wird der Abgabedruck zusätzlich zu der einen der beiden Steuerölkammern auch in die andere der beiden Steuerölkammern geleitet. Wenn dann der Abgabedruck einen zweiten vorgegebenen Öldruckwert erreicht, der ein zweiter Gleichgewichtsdruck ist, bewegt sich der Nockenring weiter in der konzentrischen Richtung gegen die Federkraft der Feder.
Zusammenfassung der Erfindung
Jedoch wird es im Falle der früher vorgeschlagenen Ölpumpe für den Nockenring schwierig, mit der Erhöhung des Abgabedrucks zu schwenken, da die Feder benutzt ist, um die Funktion des Nockenrings einzuschränken. Daher steigt der Abgabedruck stark mit der Erhöhung der Motordrehzahl, selbst wenn versucht wird, den Abgabedruck beim ersten vorgegebenen Öldruckwert oder beim zweiten vorgegebenen Öldruckwert zu halten. Somit gibt es ein Problem, dass eine gewünschte Abgabedruckkennlinie nicht ausreichend sichergestellt ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ölpumpe mit variablem Fördervermögen zu schaffen, die ausgelegt ist, den gewünschten Abgabedruckpegel zu halten, selbst wenn die Motordrehzahl steigt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Pumpe mit variablem Fördervermögen geschaffen, umfassend: einen Rotor, eingerichtet, drehend angetrieben zu werden; eine Vielzahl von Flügeln, die aus einem äußeren Umfangsbereich des Rotors heraus und dort hinein beweglich sind; einen Nockenring, der getrennt eine Vielzahl von Arbeitsölräumen bildet, indem er den Rotor und die Vielzahl von Flügeln in einem inneren Umfangsraum des Nockenrings aufnimmt, wobei der Nockenring eingerichtet ist, sich zu bewegen, um eine Exzentrizität zwischen einer Drehachse des Rotors und einem Zentrum einer inneren Umfangsfläche des Nockenrings zu variieren und dadurch eine Veränderungsrate des Volumens jedes aus der Vielzahl von Arbeitsölräumen zu variieren, die erzeugt wird, wenn sich der Rotor dreht; eine Seitenwand, die an mindestens einem der Seitenbereiche des Nockenrings vorgesehen ist, wobei die Seitenwand einen Ansaugbereich, der offen zum Arbeitsölraum ist, dessen Volumen sich erhöht, wenn sich der Rotor bei einem Zustand dreht, in dem der Nockenring exzentrisch ist, sowie einen Abgabebereich enthält, der offen zum Arbeitsölraum ist, dessen Volumen sich verringert, wenn sich der Rotor bei dem Zustand dreht, in dem der Nockenring exzentrisch ist; eine erste Steuerölkammer, eingerichtet, durch Öl, das aus dem Abgabebereich in die erste Steuerölkammer abgegeben und geleitet wird, eine erste Vorspannkraft auf den Nockenring in einer Richtung auszuüben, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings verringert; eine zweite Steuerölkammer, eingerichtet, durch Öl, das aus dem Abgabebereich in die zweite Steuerölkammer abgegeben und geleitet wird, eine zweite Vorspannkraft auf den Nockenring in einer Richtung auszuüben, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings vergrößert, wobei die zweite Vorspannkraft kleiner ist als die erste Vorspannkraft; eine Vorspannvorrichtung, eingerichtet, eine dritte Vorspannkraft auf den Nockenring in der Richtung auszuüben, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings bei einem Zustand erhöht, in dem der Vorspannvorrichtung eine Vorbelastung erteilt ist, wobei die Vorspannvorrichtung eingerichtet ist, die dritte Vorspannkraft diskontinuierlich schrittweise zu erhöhen, wenn die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings niedriger als oder gleich einem vorgegebenen Betrag wird; und eine Umschaltvorrichtung, die ein Ventilelement enthält, das eine vierte Vorspannkraft in einer Richtung zu einer ersten Stellung des Ventilelements hin empfängt und eingerichtet ist, sich durch einen Abgabedruck, der vom Abgabebereich abgegeben ist, gegen die vierte Vorspannkraft zu bewegen, eingerichtet, die erste Steuerölkammer mit einem Ableitungsbereich zu verbinden, wenn das Ventilelement in der ersten Stellung steht, eingerichtet, den Abgabedruck in die erste Steuerölkammer und die zweite Steuerölkammer zu leiten, wenn sich das Ventilelement bewegt und gegen die vierte Vorspannkraft eine zweite Stellung davon erreicht, und eingerichtet, einen Teil des Öls der zweiten Steuerölkammer zum Ableitungsbereich abzuleiten und weiter den Abgabedruck in die erste Steuerölkammer zu leiten, wenn sich das Ventilelement gegen die vierte Vorspannkraft von der zweiten Stellung bewegt und eine dritte Stellung davon erreicht, wobei die Umschaltvorrichtung von der ersten Stellung des Ventilelements zur zweiten Stellung des Ventilelements wechselt, wenn der Abgabedruck höher als oder gleich einem Druckpegel wird, bei dem sich der Nockenring gegen die Vorbelastung der Vorspannvorrichtung bewegen kann, und niedriger als oder gleich einem Druckpegel ist, bei dem die dritte Vorspannkraft der Vorspannvorrichtung schrittweise erhöht wird.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Pumpe mit variablem Fördervermögen geschaffen, umfassend: Pumpenbestandteile, eingerichtet, drehend angetrieben zu werden, sodass von einem Ansaugbereich her eingeleitetes Öl aus einem Abgabebereich abgegeben wird, und eingerichtet, Volumina einer Vielzahl von Arbeitsölräumen mit einer Drehung davon zu verändern; eine Veränderungsvorrichtung, eingerichtet, eine Volumen-Veränderungsrate jedes aus der Vielzahl von Arbeitsölräumen durch Bewegen eines beweglichen Elements zu verändern; eine Vorspannvorrichtung, eingerichtet, das bewegliche Element in einer Richtung vorzuspannen, die die Volumen-Veränderungsrate des Arbeitsölraums bei einem Zustand erhöht, in dem der Vorspannvorrichtung eine Vorbelastung erteilt ist; eine erste Steuerölkammer, eingerichtet, über einen Abgabedruck, der von dem Abgabebereich in die erste Steuerölkammer eingeleitet wird, Kraft auf das bewegliche Element in einer Richtung gegen die Vorspannrichtung der Vorspannvorrichtung auszuüben; eine zweite Steuerölkammer, eingerichtet, über den Abgabedruck, der von dem Abgabebereich in die zweite Steuerölkammer eingeleitet wird, Kraft auf das bewegliche Element in der Vorspannrichtung der Vorspannvorrichtung auszuüben; eine Umschaltvorrichtung, eingerichtet, gemäß einem Betriebszustand der Pumpenbestandteile zwischen einer ersten Stellung eines Ventilelements, in der zumindest die erste Steuerölkammer mit einem Ableitungsbereich in Verbindung steht, einer zweiten Stellung des Ventilelements, in der der Abgabedruck in die erste Steuerölkammer und die zweite Steuerölkammer eingeleitet wird, und einer dritten Stellung des Ventilelements umzuschalten, in der der Abgabedruck in die erste Steuerölkammer eingeleitet wird und ein Teil des Öls in der zweiten Steuerölkammer zum Ableitungsbereich abgeleitet wird; und einen Einschränkungsabschnitt, eingerichtet, die Bewegung des beweglichen Elements einzuschränken, wenn die Umschaltvorrichtung in einer Stellung außer der ersten Stellung und der dritten Stellung steht, wobei die Umschaltvorrichtung das Ventilelement in der ersten Stellung hält, wenn der Abgabedruck niedriger als ein Druckpegel ist, durch den der Einschränkungsabschnitt die Bewegung des beweglichen Elements einschränkt.
Die anderen Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung verständlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine schräge perspektivische Explosionsansicht, die einen Aufbau einer Pumpe mit variablem Fördervermögen in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Pumpe mit variablem Fördervermögen.
3 ist eine Schnittansicht von 2 entlang einer Linie A-A von 2 (gesehen in einer Richtung der Pfeile A und A).
4 ist eine Schnittansicht von 3 entlang einer Linie B-B von 3 (gesehen in einer Richtung der Pfeile B und B).
5 ist eine freistehende Ansicht eines in 3 gezeigten Pumpenhauptteils, gesehen von einer Seite der Ansatzfläche mit einem Abdeckelement.
6 ist eine freistehende Ansicht des in 3 gezeigten Abdeckelements, gesehen von einer Seite der Ansatzfläche mit dem Pumpenhauptteil.
7 ist eine Schnittansicht von 2 entlang einer Linie C-C von 2 (gesehen in einer Richtung der Pfeile C und C).
8 ist ein Diagramm, das eine Öldruckkurve der Pumpe mit variablem Fördervermögen in der ersten Ausführungsform zeigt.
9A ist ein Schema des Öldruckkreises der Pumpe mit variablem Fördervermögen bei einem Zustand, in dem ein Übergangssteuerventil in seiner ersten Stellung steht, gemäß der ersten Ausführungsform. 9B ist ein Schema des Öldruckkreises der Pumpe mit variablem Fördervermögen bei einem Zustand, in dem das Übergangssteuerventil in seiner zweiten Stellung steht, gemäß der ersten Ausführungsform. 9C ist ein Schema des Öldruckkreises der Pumpe mit variablem Fördervermögen bei einem Zustand, in dem das Übergangssteuerventil in seiner dritten Stellung steht, gemäß der ersten Ausführungsform.
10 ist eine Schnittansicht eines Übergangssteuerventils in einer Pumpe mit variablem Fördervermögen in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, geschnitten in einer Ebene parallel zu einer axialen Richtung des Übergangssteuerventils, und entspricht 7 der ersten Ausführungsform.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Nachstehend wird Bezug auf die Zeichnung genommen, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Jeweilige Ausführungsformen der Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend genau unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Die folgenden jeweiligen Ausführungsformen geben Beispiele in einem Fall, in dem die Ölpumpe mit variablem Fördervermögen als Ölpumpe benutzt wird, die Schmiermittel zu gleitenden Bereichen eines Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug (Automobil) und/oder einer Ventil-Zeitsteuerungsvorrichtung zum Steuern von Öffnungs- und Schließzeiten eines Ventils des Verbrennungsmotors fördert.
Die 1 bis 9 zeigen eine Ölpumpe in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Ölpumpe 10 ist an einem Vorderende des Zylinderblocks oder einer Ausgleichsvorrichtung des Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) vorgesehen. Wie in den 1 bis 4 gezeigt, enthält die Ölpumpe 10 ein Pumpengehäuse, eine Antriebswelle 14, einen Nockenring 15, Pumpenbestandteile und ein Übergangssteuerventil 40. Das Pumpengehäuse enthält einen Pumpenhauptteil 11 und ein Abdeckelement 12. Der Pumpenhauptteil 11 ist im Wesentlichen mit U-förmigem Querschnitt ausgebildet, geschnitten in einer Ebene parallel zu einer axialen Richtung der Ölpumpe. Das heißt, eine axiale Endseite des Pumpenhauptteils 11 ist offen, sodass eine Pumpenaufnahmekammer 13 innerhalb des Pumpenhauptteils 11 ausgebildet ist. Das Abdeckelement 12 bedeckt die Öffnung an einem axialen Ende des Pumpenhauptteils 11 oder schließt sie ein. Die Antriebswelle 14 ist drehbar durch das Pumpengehäuse gehalten und verläuft durch einen ungefähr zentralen Teil der Pumpenaufnahmekammer 13. Die Antriebswelle 14 ist drehend durch eine Kurbelwelle, eine Ausgleichswelle oder dergleichen (nicht gezeigt) angetrieben. Der Nockenring 15 ist ein bewegliches Element, das so in der Pumpenaufnahmekammer 13 aufgenommen ist, dass es sich bewegen (schwenken) kann. Die Pumpenbestandteile sind radial innerhalb des Nockenrings 15 aufgenommen. Die Pumpenbestandteile sind drehend durch die Antriebswelle 14 im Uhrzeigersinn von 4 angetrieben und vergrößern oder verringern jeweilige Volumina von Pumpenräumen PR, die eine Vielzahl von Arbeitsölkammern sind, die zwischen dem Nockenring 15 und den Pumpenbestandteilen ausgebildet sind. Somit führen die Pumpenbestandteile einen Pumpvorgang aus. Das Übergangssteuerventil 40 ist am Pumpengehäuse (seinem Abdeckelement 12) angebracht. Dieses Übergangssteuerventil 40 ist eine Umschaltvorrichtung für eine Schwenksteuerung des Nockenrings 15. Genauer schaltet das Übergangssteuerventil 40 zwischen einem Einleiten von Abgabedruck in die nachstehend erwähnten Steuerölkammern 31 und 32 und einem Ableiten von Abgabedruck aus den Steuerölkammern 31 und 32 um.
Die Pumpenbestandteile umfassen einen Rotor 16, Flügel 17 und ein Paar von Ringelementen 18. Der Rotor 16 ist drehbar an einer inneren Umfangsseite des Nockenrings 15 untergebracht. Ein zentraler Teil des Rotors 16 ist mit einem Außenumfang der Antriebswelle 14 kombiniert. Eine Vielzahl von Schlitzen 16a ist durch radiales Einschneiden (Aussparen) eines äußeren Umfangsbereichs des Rotors 16 ausgebildet. Die Flügel 17 sind jeweils durch die Vielzahl von Schlitzen 16a so aufgenommen, dass sie sich bezüglich einer äußeren Umfangsfläche des Rotors 16 heben und senken können. Das heißt, jeder der Flügel 17 ist aus einem äußeren Umfangsbereich des Rotors 16 heraus und dort hinein beweglich. Jedes aus dem Paar von Ringelementen 18 ist so ausgebildet, dass es einen kleineren Durchmesser aufweist als ein Außendurchmesser des Rotors 16. Das Paar von Ringelementen 18 ist jeweils an beiden axial seitlichen Bereichen einer inneren Umfangsseite des Rotors 16 angeordnet.
Der Pumpenhauptteil 11 ist einstückig aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet und enthält eine Endwand 11a, die axial eine Endwand (Seitenwand) der Pumpenaufnahmekammer 13 bildet. In der Endwand 11a ist ein Lagerloch (Wellen-Aufnahmeloch) 11b ausgebildet, das im Wesentlichen durch ein Zentrum der Endwand 11a verläuft. Das Lagerloch 11b trägt drehend einen Endbereich der Antriebswelle 14. Darüber hinaus ist eine Tragekehle 11c an einem vorgegebenen Teil einer inneren Umfangswand der Pumpenaufnahmekammer 13 ausgebildet. Die Tragekehle 11c ist so ausgebildet, dass sie die innere Umfangswand der Pumpenaufnahmekammer 13 einschneidet (ausspart) und dadurch zu einer in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung im Querschnitt im Wesentlichen halbkreisförmigen Gestalt ausgebildet ist. Die Tragekehle 11c trägt den Nockenring 15 schwenkbar über einen stabförmigen Schwenkstift 19. Die innere Umfangswand der Pumpenaufnahmekammer 13 enthält eine abdichtende Gleitkontaktfläche 11d, an der ein Dichtelement 20a, das in einem äußeren Umfangsbereich des Nockenrings 15 vorgesehen ist, im Kontakt gleitet. Die abdichtende Gleitkontaktfläche 11d und das Dichtelement 20a befinden sich in einer Seite der unteren Hälfte von 4 (d. h. in der Seite einer nachstehend erwähnten zweiten Feder 34) bezüglich einer gedachten Linie M, die ein Zentrum des Lagerlochs 11b mit einem Zentrum der Tragekehle 11c verbindet. (Nachstehend wird diese gedachte Linie M als „Nockenring-Bezugslinie” bezeichnet.) Wie in 4 gezeigt, ist die abdichtende Gleitkontaktfläche 11d mit kreisbogenförmiger Querschnittsform ausgebildet, die einen vorgegebenen Radius R1 aufweist, wobei als ihr Mittelpunkt der Mittelpunkt der Tragekehle 11c betrachtet wird. Das heißt, die abdichtende Gleitkontaktfläche 11d ist wie die Innenfläche eines Zylinders geformt und weist eine ausreichende Umfangslänge auf, dass das Dichtelement 20a in Kontakt mit der abdichtenden Gleitkontaktfläche 11d konstant über einen Schwenkbereich gleitet, in dem der Nockenring 15 schwenkt, um Exzentrizität aufzuweisen. Auf dieselbe Weise enthält die innere Umfangswand der Pumpenaufnahmekammer 13 eine abdichtende Gleitkontaktfläche 11e, an der ein Dichtelement 20b, das in einem äußeren Umfangsbereich des Nockenrings 15 vorgesehen ist, im Kontakt gleitet. Die abdichtende Gleitkontaktfläche 11e und das Dichtelement 20b befinden sich in einer Seite der unteren Hälfte von 4 (d. h. in der Seite einer nachstehend erwähnten ersten Feder 33) bezüglich einer gedachten Linie M. Wie in 4 gezeigt, ist die abdichtende Gleitkontaktfläche 11e mit kreisbogenförmiger Querschnittsform ausgebildet, die einen vorgegebenen Radius R2 aufweist, wenn als ihr Mittelpunkt der Mittelpunkt der Tragekehle 11c betrachtet wird. Das heißt, die abdichtende Gleitkontaktfläche 11e ist wie die Innenfläche eines Zylinders geformt und weist eine ausreichende Umfangslänge auf, dass das Dichtelement 20b in Kontakt mit der abdichtenden Gleitkontaktfläche 11e konstant über einen Schwenkbereich gleitet, in dem der Nockenring 15 schwenkt, um Exzentrizität aufzuweisen. Durch einen solchen Aufbau wird der Nockenring 15, wenn der Nockenring 15 schwenkt, um Exzentrizität aufzuweisen, entlang den beiden abdichtenden Gleitkontaktflächen 11d und 11e geschoben und geführt, sodass eine welche Bewegung (exzentrisches Schwenken) des Nockenrings 15 erhalten werden kann.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, sind in einer Innenfläche der Endwand 11a des Pumpenhauptteils 11 eine Ansaugöffnung 21a und eine Abgabeöffnung 22a als Vertiefungen so ausgebildet, dass sie einander durch das Lagerloch 11b gegenüberstehen. Das heißt, die Ansaugöffnung 21a und die Abgabeöffnung 22a befinden sich in einer äußeren Peripherie des Lagerlochs 11b, und das Lagerloch 11b befindet sich zwischen der Ansaugöffnung 21a und der Abgabeöffnung 22a in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung. Die Ansaugöffnung 21a ist ausgebildet durch Einschneiden (Aussparen) der Innenfläche der Endwand 11a in einer im Wesentlichen bogenartigen Form und ist offen zu einem Bereich (nachstehend als „Ansaugbereich” bezeichnet), in dem das Volumen jedes Pumpenraums PR mit dem Pumpvorgang der Pumpenbestandteile größer wird. Die Abgabeöffnung 22a ist ausgebildet durch Einschneiden (Aussparen) der Innenfläche der Endwand 11a in einer im Wesentlichen bogenartigen Form und ist offen zu einem Bereich (nachstehend als „Abgabebereich” bezeichnet), in dem das Volumen jedes Pumpenraums PR mit dem Pumpvorgang der Pumpenbestandteile kleiner wird.
Die Ansaugöffnung 21a ist einstückig mit einem Zufuhrbereich 23 ausgebildet. Dieser Zufuhrbereich 23 wölbt sich von einem umfangsmäßig mittleren Bereich der Ansaugöffnung 21a zu einer nachstehend erwähnten ersten Federaufnahmekammer 26 hin aus. Ein Einlass 21b ist nahe einer Grenze zwischen dem Zufuhrbereich 23 und der Ansaugöffnung 21a ausgebildet. Der Einlass 21b verläuft von der Grenze durch die Endwand 11a des Pumpenhauptteils 11 nach außerhalb des Pumpengehäuses. Durch einen solchen Aufbau wird Schmieröl, das in einer Ölwanne (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors enthalten ist, durch den Einlass 21b und die Ansaugöffnung 21a zu den Pumpenräumen PR, die sich im Ansaugbereich befinden, mittels Unterdrucks angesaugt, der durch den Pumpvorgang der Pumpenbestandteile verursacht wird. Eine Unterdruckkammer 35 ist an einer äußeren Umfangsfläche des Nockenrings 15 ausgebildet, die sich mit dem Ansaugbereich überlappt. Die Ansaugöffnung 21a wirkt mit dem Zufuhrbereich 23 zusammen, um mit der Unterdruckkammer 35 in Verbindung zu stehen. Dadurch wird Arbeitsöl niedrigen Drucks (d. h. Öl mit einem Ansaugdruck) auch in die Unterdruckkammer 35 eingeleitet.
Ein Auslass 22b ist an einem stromauf gelegenen Endbereich der Abgabeöffnung 22a ausgebildet und steht in Verbindung mit der Abgabeöffnung 22a. Der Auslass 22b verläuft durch die Endwand 11a des Pumpenhauptteils 11 nach außerhalb des Pumpengehäuses. Durch einen solchen Aufbau wird Arbeitsöl, das durch den Pumpvorgang der Pumpenbestandteile unter Druck gesetzt und in die Abgabeöffnung 22a abgegeben ist, vom Auslass 22b durch einen Hauptölkanal (nicht gezeigt), der im Zylinderblock vorgesehen ist, zu gleitenden Teilen des Motors, der Ventil-Zeitsteuerungsvorrichtung und dergleichen (nicht gezeigt) gefördert.
Eine Verbindungsnut 25a ist in der Innenfläche der Endwand 11a durch Aussparen oder Einschneiden der Innenfläche der Endwand 11a ausgebildet. Die Verbindungsnut 25a verbindet die Abgabeöffnung 22a mit dem Lagerloch 11b, um Öl dazwischen fließen zu lassen. Arbeitsöl wird durch diese Verbindungsnut 25a zum Lagerloch 11b gefördert. Dadurch wird Arbeitsöl auch zu axial seitlichen Teilen des Rotors 16 und den entsprechenden Flügeln 17 gefördert, sodass eine vorteilhafte Schmierung jeweiliger gleitender Teile davon sichergestellt ist. Es ist anzumerken, dass die Verbindungsnut 25a so ausgebildet ist, dass sie sich nicht in die hebenden und fallenden Richtungen jedes Flügels 17 erstreckt, sodass bei jedem Flügel 17 verhindert wird, dass er in die Verbindungsnut 25a fällt, wenn sich der Flügel 17 radial bezüglich des Rotors 16 hebt oder senkt.
Wie in den 3 und 6 gezeigt, ist das Abdeckelement 12 im Wesentlichen zu einer Plattenform ausgebildet. Das Abdeckelement 12 ist an einer Endfläche der Öffnung des Pumpenhauptteils 11 mittels einer Vielzahl von Bolzen B1 angebracht. Am Abdeckelement 12 ist ein Lagerloch (Wellen-Aufnahmeloch) 12a ausgebildet, das drehbar eine weitere Endseite der Antriebswelle 14 trägt. Das Lagerloch 12a verläuft durch einen Bereich des Abdeckelements 12, der zu dem Lagerloch 11b des Pumpenhauptteils 11 weist (d. h. ihm axial entspricht). Eine Ansaugöffnung 21c, eine Abgabeöffnung 22c und eine Verbindungsnut 25b sind in einer Innenfläche des Abdeckelements 12 auf dieselbe Weise ausgebildet wie diejenigen des Pumpenhauptteils 11. Die Ansaugöffnung 21c, die Abgabeöffnung 22c und die Verbindungsnut 25b weisen jeweils zu (d. h. entsprechen axial) der Ansaugöffnung 21a, der Abgabeöffnung 22a und der Verbindungsnut 25a des Pumpenhauptteils 11.
Wie in 3 gezeigt, verläuft die Antriebswelle 14 durch die Endwand 11a des Pumpenhauptteils 11 nach außerhalb des Pumpengehäuses, sodass ein axialer einer Endbereich der Antriebswelle 14 mit der Kurbelwelle (nicht gezeigt) oder dergleichen verbunden ist. Durch ein von der Kurbelwelle oder dergleichen übertragenes Drehmoment dreht die Antriebswelle 14 den Rotor 16 in der Uhrzeigerrichtung von 4. Wie in 4 gezeigt, definiert eine gedachte Linie N, die durch das Zentrum der Antriebswelle 14 verläuft und sich senkrecht zur Nockenring-Bezugslinie M erstreckt, eine Grenze zwischen dem Ansaugbereich und dem Abgabebereich. (Nachstehend wird diese gedachte Linie N als „Linie der Nockenring-Exzenterrichtung” bezeichnet.)
Wie in den 1 und 4 gezeigt, ist am Rotor 16 die Vielzahl von Schlitzen 16a ausgebildet, die sich jeweils von einer Mittenseite des Rotors 16 zu einer radial äußeren Seite des Rotors 16 erstrecken. Auch ist am Rotor 16 eine Vielzahl von Rückstaudruckkammern 16b ausgebildet, von denen sich jede an einem inneren Basisendbereich des entsprechenden Schlitzes 16a befindet. Jede Rückstaudruckkammer 16b ist im Wesentlichen in einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet, geschnitten in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung. Das Abgabeöl wird in die Rückstaudruckkammern 16b eingeleitet. Demgemäß wird jeder Flügel 17 durch einen Druck der Rückstaudruckkammer 16b und eine durch die Drehung des Rotors 16 verursachte Zentrifugalkraft in die Richtung radial nach außen gedrückt.
Wenn sich der Rotor 16 dreht, gleitet eine Spitzenfläche jedes Flügels 17 in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Nockenrings 15, und eine Fläche am Basisende jedes Flügels 17 gleitet in Kontakt mit äußeren Umfangsflächen der entsprechenden Ringelemente 18. Das heißt, jeder Flügel 17 wird durch die Ringelemente 18 in die Richtung radial nach außen des Rotors 16 geschoben und gedrückt. Daher gleitet, selbst wenn eine Motordrehzahl niedrig ist oder die Zentrifugalkraft und der Druck der Rückstaudruckkammern 16b niedrig sind, die Spitze jedes Flügels 17 an (gleitet in Kontakt mit) der inneren Umfangsfläche des Nockenrings 15, sodass jeder Pumpenraum PR flüssigkeitsdicht abgetrennt ist.
Der Nockenring 15 besteht aus so genanntem gesintertem Metall und ist einstückig in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet. Ein vorgegebener Teil des äußeren Umfangsbereichs des Nockenrings 15 ist eingeschnitten, um einen auskehlungsförmigen (vertieften) Schwenkbereich 15a entlang der axialen Richtung auszubilden. Der auskehlungsförmige Schwenkbereich 15a ist im Wesentlichen in einem kreisbogenförmigen Querschnitt ausgebildet und ist über den Schwenkstift 19 gepasst, sodass ein Schwenkpunkt zum Verändern eines Exzentrizitätsbetrages des Nockenrings 15 ausgebildet ist. An einem Teil des äußeren Umfangsbereichs des Nockenrings 15, der sich gegenüber dem auskehlungsförmigen Schwenkbereich 15a bezüglich des Zentrums des Nockenrings 15 befindet, ist ein Armbereich 15b ausgebildet, der in der radialen Richtung des Nockenrings 15 vorspringt. (D. h. der Mittelpunkt des Nockenrings 15 befindet sich zwischen dem auskehlungsförmigen Schwenkbereich 15a und dem Armbereich 15b.) Der Armbereich 15b ist mit einer ersten Feder 33 und einer zweiten Feder 34 gekoppelt, die so an umfangsmäßig beiden Seiten des Armbereichs 15b vorgesehen sind, dass sie einander zugewandt sind. Die erste Feder 33 weist eine vorgegebene Federkonstante auf, und die zweite Feder 34 weist eine kleinere Federkonstante als diejenige der ersten Feder 33 auf. An einem Seitenbereich des Armbereichs 15b bezüglich der Bewegungsrichtungen (d. h. Drehrichtungen) des Armbereichs 15b ist ein drückender vorspringender Bereich 15c ausgebildet. Dieser drückende vorspringende Bereich 15c ist im Wesentlichen kreisbogenförmig in einer gewölbten Weise ausgebildet. An einem weiteren Seitenbereich des Armbereichs 15b bezüglich der Bewegungsrichtungen des Armbereichs 15b ist ein drückender Vorsprung 15d ausgebildet. Dieser drückende Vorsprung 15d erstreckt sich so in einer anderen Bewegungsrichtung des Armbereichs 15b, dass er eine Länge aufweist, die länger ist als eine Dicke (Breite) eines unten erwähnten Begrenzungsbereichs 28. Der Armbereich 15b ist mit der ersten und der zweiten Feder 33 und 34 gekoppelt, wenn der drückende vorspringende Bereich 15c in Kontakt mit einem Spitzenbereich der ersten Feder 33 steht und der drückende Vorsprung 15d in Kontakt mit einem Spitzenbereich der zweiten Feder 34 steht.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, sind die erste und die zweite Federaufnahmekammer 26 und 27, die jeweils die erste und die zweite Feder 33 und 34 aufnehmen und halten, benachbart zur Pumpenaufnahmekammer 13 im Pumpenhauptteil 11 vorgesehen. Die erste und die zweite Federaufnahmekammer 26 und 27 befinden sich gegenüber der Tragekehle 11c bezüglich der Antriebswelle 14 und sind entlang der Linie der Nockenring-Exzenterrichtung N von 4 ausgebildet. Die erste Feder 33 ist federnd so in der ersten Federaufnahmekammer 26 zwischen dem Armbereich 15b (dem drückenden vorspringenden Bereich 15c) und einer Endwand der ersten Federaufnahmekammer 26 vorgesehen, dass sie eine vorgegebene Vorbelastung W1 aufweist. Die zweite Feder 34 ist federnd so in der zweiten Federaufnahmekammer 27 zwischen dem Armbereich 15b (dem drückenden vorspringenden Bereich 15d) und einer Endwand der zweiten Federaufnahmekammer 27 vorgesehen, dass sie eine vorgegebene Vorbelastung W2 aufweist. Ein Liniendurchmesser der zweiten Feder 34 ist kleiner als derjenige der ersten Feder 33. Der Begrenzungsbereich 28 ist stufenförmig zwischen der ersten und der zweiten Federaufnahmekammer 26 und 27 ausgebildet. Wenn ein weiterer Seitenbereich des Armbereichs 15b in Kontakt mit einem Seitenbereich des Begrenzungsbereichs 28 steht, ist die Drehung des Armbereichs 15b in der Uhrzeigerrichtung gestoppt (d. h. der Drehbereich ist eingeschränkt). Wenn andererseits der Spitzenbereich der zweiten Feder 34 in Kontakt mit einem weiteren Seitenbereich des Begrenzungsbereichs 28 steht, ist ein maximaler Ausdehnungsbetrag der zweiten Feder 34 eingeschränkt (festgelegt).
Der Nockenring 15 ist immer über den Armbereich 15b durch eine resultierende Kraft W0 der beiden Vorbelastungen W1 und W2 der Federn 33 und 34 vorgespannt (gedrängt). Das heißt, der Nockenring 15 empfängt hauptsächlich eine Vorspannkraft der ersten Feder 33, die eine relativ große Federbelastung erzeugt, und ist in einer Richtung (Uhrzeigerrichtung von 4) vorgespannt, die den Exzentrizitätsbetrag des Nockenrings 15 erhöht. Wie in 4 gezeigt, ist bei einem inaktiven Schwenkzustand des Nockenrings 15 der drückende Vorsprung 15d des Armbereichs 15b in die zweite Federaufnahmekammer 27 eingetreten, sodass die zweite Feder 34 zusammengedrückt ist. In diesem Zustand ist der andere Seitenbereich des Armbereichs 15b an den einen Seitenbereich des Begrenzungsbereichs 28 gedrückt, sodass der Nockenring 15 an einer Stelle gehalten ist, an der der Exzentrizitätsbetrag des Nockenrings 15 seinen maximalen Wert einnimmt. Es ist anzumerken, dass ein Beschränkungsabschnitt (oder eine Beschränkungseinrichtung) gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Kraft besteht, die in der Richtung wirkt, die die Bewegung des Nockenrings 15 einschränkt oder unterbindet, wenn das Übergangssteuerventil 40 in Stellungen außer der unten erwähnten ersten und dritten Stellung steht, d. h. aus einer Vorspannkraft auf Grundlage der Federbelastung der ersten Feder 33 und einer Vorspannkraft auf Grundlage eines Innendrucks der zweiten Steuerölkammer 32 besteht.
Darüber hinaus ist, wie in 4 gezeigt, am äußeren Umfangsbereich des Nockenrings 15 ein Paar aus einem ersten und einem zweiten Dichtungsbereich 15e und 15f ausgebildet. Jeder aus dem Paar aus erstem und zweitem Dichtungsbereich 15e und 15f ist so ausgebildet, dass er in der radialen Richtung des Nockenrings 15 vorspringt oder sich wölbt. Der erste Dichtungsbereich 15e enthält eine erste Dichtfläche 15g, die so ausgebildet ist, dass sie zur ersten abdichtenden Gleitkontaktfläche 11d weist, die durch die innere Umfangswand des Pumpenhauptteils 11 gebildet ist. Der zweite Dichtungsbereich 15f enthält eine zweite Dichtfläche 15h, die so ausgebildet ist, dass sie zur zweiten abdichtenden Gleitkontaktfläche 11e weist, die durch die innere Umfangswand des Pumpenhauptteils 11 gebildet ist. Jede aus der ersten und der zweiten Dichtfläche 15g und 15h ist kreisbogenförmig mit einem Mittelpunkt ausgebildet, der identisch mit demjenigen der Kreisbogenform der entsprechenden ersten oder zweiten abdichtenden Gleitkontaktfläche 11d, 11e ist. An den jeweiligen Dichtflächen 15g und 15h der Dichtungsbereiche 15e und 15f sind jeweils durch Einschneiden oder Aussparen der Dichtflächen 15g und 15h entlang der axialen Richtung Dichtungshaltenuten 151 ausgebildet. Ein erstes Dichtelement 20a, das auf der ersten abdichtenden Gleitkontaktfläche 11d beim exzentrischen Schwenken des Nockenrings 15 gleitet, ist in der Dichtungshaltenut 15i der ersten Dichtfläche 15g aufgenommen und gehalten. Ähnlich ist ein zweites Dichtelement 20b, das auf der zweiten abdichtenden Gleitkontaktfläche 11e gleitet, in der Dichtungshaltenut 15i der zweiten Dichtfläche 15h aufgenommen und gehalten.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, weist die erste Dichtfläche 15g einen vorgegebenen Radius r1 auf, der etwas kleiner ist als der Radius R1 der ersten abdichtenden Gleitkontaktfläche 11d, Und die zweite Dichtfläche 15h weist einen vorgegebenen Radius r2 auf, der etwas kleiner ist als der Radius R2 der zweiten abdichtenden Gleitkontaktfläche 11e. Daher ist ein vorgegebener winziger Abstand zwischen der ersten abdichtenden Gleitkontaktfläche 11d und der ersten Dichtfläche 15g ausgebildet, und ein vorgegebener winziger Abstand ist zwischen der zweiten abdichtenden Gleitkontaktfläche 11e und der zweiten Dichtfläche 15h ausgebildet. Jedes aus dem ersten und dem zweiten Dichtelement 20a und 20b besteht beispielsweise aus fluorhaltigem Kunstharz mit niedriger Reibungseigenschaft und ist zu einer gerade linearen und schmalen Form entlang der axialen Richtung des Nockenrings 15 ausgebildet. Jedes aus dem ersten und dem zweiten Dichtelement 20a und 20b ist durch elastische Kraft eines am unteren Bereich der entsprechenden an Dichtungshaltenut 15i vorgesehenen elastischen Elements an die abdichtende Gleitkontaktfläche 11d oder 11e gedrückt. Dieses elastische Element besteht zum Beispiel aus Gummi. Demgemäß sind der Abstand zwischen der ersten abdichtenden Gleitkontaktfläche 11d und der ersten Dichtfläche 15g und der Abstand zwischen der zweiten abdichtenden Gleitkontaktfläche 11e und der zweiten Dichtfläche 15h flüssigkeitsdicht abgedichtet.
Das Paar aus erster und zweiter Steuerölkammer 31 und 32 ist in einem Bereich radial außerhalb des Nockenrings 15 (d. h. an der äußeren Umfangsfläche des Nockenrings 15) ausgebildet und ist voneinander durch den Schwenkstift 19 und das erste und das zweite Dichtelement 20a und 20b getrennt. Der Abgabedruck wird über das Übergangssteuerventil 40 in die entsprechende Steuerölkammer 31 und 32 eingeleitet. Dann wird der Abgabedruck auf eine erste und eine zweite Druckaufnahmefläche 15j und 15k gegeben, die aus Bereichen der äußeren Umfangsfläche des Nockenrings 15 bestehen, die zu den Steuerölkammern 31 und 32 weisen, und dadurch wird auf den Nockenring 15 eine Schwenkkraft (Verschiebung) ausgeübt. Die erste Druckaufnahmefläche 15j weist eine größere Fläche auf als diejenige der zweiten Druckaufnahmefläche 15k. Daher kann der Nockenring 15 in einem Fall, in dem derselbe Öldruck auf die erste und die zweite Druckaufnahmefläche 15j und 15k gegeben wird, in eine Richtung (Gegenuhrzeigerrichtung von 4) gedrängt werden, die den Exzentrizitätsbetrag des Nockenrings 15 insgesamt verringert. Das heißt, in diesem Fall ist, obwohl die Innendrücke der Steuerölkammern 31 und 32 über die erste und die zweite Druckaufnahmefläche 15j und 15k auf den Nockenring 15 in zueinander entgegengesetzten Richtungen gegeben sind, der Nockenring 15 in der Richtung vorgespannt, die den Mittelpunkt der inneren Umfangsfläche des Nockenrings 15 näher an die Drehachse des Rotors 16 bringt. (Nachstehend wird diese Richtung als „konzentrische Richtung” bezeichnet.) Dadurch wird die Verschiebungssteuerung des Nockenrings 15 in der konzentrischen Richtung erreicht.
Somit ist in der Ölpumpe 10 die Vorspannkraft in der exzentrischen Richtung, die auf der Federkraft der ersten Feder 33 und dem Innendruck der Steuerölkammer 32 beruht, in einer Kraftbeziehung mit der Grundkraft in der konzentrischen Richtung ins Gleichgewicht gebracht, die auf der Federbelastung der zweiten Feder 34 und dem Innendruck der Steuerölkammer 31 beruht. Falls die Vorspannkraft auf Grundlage der Innendrücke der Steuerölkammern 31 und 32 kleiner ist als die resultierende Kraft W0 (= W1 – W2), die eine Differenz zwischen der Vorbelastung W1 der ersten Feder 33 und der Vorbelastung W2 der zweiten Feder 34 ist, befindet sich der Nockenring 15 im maximal exzentrischen Zustand, wie in 4 gezeigt. Falls andererseits bei einem Anstieg des Abgabedrucks die Vorspannkraft auf Grundlage der Innendrücke der Steuerölkammern 31 und 32 größer wird als die resultierende Kraft W0 der Vorbelastungen der Federn 33 und 34, bewegt sich der Nockenring 15 in der konzentrischen Richtung als Reaktion auf den Pegel des Abgabedrucks.
Wie in 7 gezeigt, enthält das Übergangssteuerventil 40 hauptsächlich einen Ventilhauptteil 41, der im Wesentlichen kreisrohrförmig ausgebildet ist, einen Stopfen 42, ein Kolben-Ventilelement 43, das zu einer im Wesentlichen hohlen Form ausgebildet ist, und eine Ventilfeder 44. Der Ventilhauptteil 41 ist an einem radial äußeren Bereich des Abdeckelements 12 vorgesehen. Eine Endseite des Ventilhauptteils 41 bezüglich einer axialen Richtung des Übergangssteuerventils 40 ist in einer Weise mit sich vergrößerndem Durchmesser ausgebildet, und eine weitere Endseite des Ventilhauptteils 41 bezüglich der axialen Richtung des Übergangssteuerventils 40 ist in einer Weise mit sich verringerndem Durchmesser ausgebildet. Beide axialen Enden des rohrförmigen Ventilhauptteils 41 sind offen. Die Öffnung der einen Endseite des Ventilhauptteils 41 ist durch den Stopfen 42 verschlossen. Das Kolben-Ventilelement 43 ist in dem Ventilhauptteil 41 so untergebracht, dass es in Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche des Ventilhauptteils 41 in der axialen Richtung des Übergangssteuerventils 40 gleiten kann. Das Kolben-Ventilelement 43 enthält erste bis dritte Anlagebereiche 43a bis 43c, die drei Bereiche mit großem Durchmesser sind, die eingerichtet sind, an der inneren Umfangsfläche des Ventilhauptteils 41 zu gleiten. Durch diese ersten bis dritten Anlagebereiche 43a bis 43c wird das Umleiten (Umschalten) von Ölkanälen durchgeführt, die zu den Steuerölkammern 31 und 32 führen. Die Ventilfeder 44 ist federnd zwischen dem Stopfen 42 und dem Ventilelement 43 innerhalb der einen Endseite des Ventilhauptteils 41 vorgesehen. Die Ventilfeder weist eine vorgegebene Vorbelastung Wk auf und spannt dadurch das Ventilelement 43 zu der anderen Endseite des Ventilhauptteils 41 dauernd vor.
Am Ventilhauptteil 41 ist ein Ventilaufnahmebereich 41a ausgebildet, der über einen Bereich außer beiden axialen Endbereichen des Ventilhauptteils 41 besteht. Der Ventilaufnahmebereich 41a ist in einer untaillierten Form mit einem Innendurchmesser gebohrt, der gleich einem Außendurchmesser des Kolben-Ventilelements 43 ist (= Außendurchmesser der Anlagebereiche 43a bis 43c). Das Kolben-Ventilelement 43 ist im Ventilaufnahmebereich 41a untergebracht und aufgenommen. An einem Endbereich des Ventilhauptteils 41, der in der Weise mit sich vergrößerndem Durchmesser ausgebildet ist, wie oben erwähnt, ist ein Innengewindebereich ausgebildet. Der Stopfen 42 ist in diesen Innengewindebereich geschraubt. Andererseits ist an einem anderen Endbereich des Ventilhauptteils 41, der in der Weise mit sich verringerndem Durchmesser ausgebildet ist, wie oben erwähnt, eine Zufuhröffnung 51 ausgebildet, die nach außerhalb des Ventilhauptteils 41 offen ist. Die Zufuhröffnung 51 ist über einen Ölkanal, der in einem Motorblock (nicht gezeigt) vorgesehen ist, mit der Abgabeöffnung 22a verbunden. An einer inneren Umfangswand des Ventilaufnahmebereichs 41a sind eine erste Zufuhr-/Ableitöffnung 53 und eine zweite Zufuhr-/Ableitöffnung 55 ausgebildet, die nach außerhalb des Ventilhauptteils 41 offen sind. Die erste Zufuhr-/Ableitöffnung 53 fungiert zum Zu- oder Abführen von Öldruck zu/von der ersten Steuerölkammer 31 durch Umschalten zwischen einer Verbindung der ersten Steuerölkammer 31 mit einer unten erwähnten Druckkammer 52 und einer Verbindung der ersten Steuerölkammer 31 mit einer unten erwähnten Abflussübertragungskammer 54. Die zweite Zufuhr-/Ableitöffnung 55 fungiert zum Zu- oder Abführen von Öldruck zu/von der zweiten Steuerölkammer 32 durch Umschalten zwischen einer Verbindung der zweiten Steuerölkammer 32 mit einer unten erwähnten Zufuhrübertragungskammer 56 und einer Verbindung der zweiten Steuerölkammer 32 mit der Abflussübertragungskammer 54. Darüber hinaus ist eine Ableitöffnung 57 an einem Bereich der Umfangswand der einen Endseite des Ventilhauptteils 41 ausgebildet, die sich mit einer unten erwähnten Rückstaudruckkammer 58 in einer radialen Richtung des Übergangssteuerventils 40 überlappt. Die Ableitöffnung 57 fungiert als Ableiteinrichtung und verbindet (stellt eine Verbindung dazwischen her) die Rückstaudruckkammer 58 mit der Ansaugseite oder direkt mit einem äußeren offenen Raum.
Ein Verbindungsölkanal 59 ist in einem Umfangswandbereich der anderen Endseite des Ventilhauptteils 41 ausgebildet. Der Verbindungsölkanal 59 wirkt mit dem Pumpenhauptteil 11 zusammen, um die Verbindung der Zufuhröffnung 51 mit der Zufuhrübertragungskammer 56 bei einem Zustand zu veranlassen, in dem das Kolben-Ventilelement 43 in seiner oberen Endseite von 7 steht, genauer, bei Zuständen der ersten, in 9A gezeigten Stellung und der zweiten, in 9B gezeigten Stellung. Das heißt, im Ventilhauptteil 41 ist der Verbindungsölkanal 59 ausgebildet, der radiale Ölkanäle 59a und 59b und einen verbindenden Ölkanal 59c enthält. Der radiale Ölkanal 59a ist so ausgebildet, dass er sich in der radialen Richtung des Übergangssteuerventils 40 von einer vorgegebenen Stelle erstreckt, die offen zur Zufuhröffnung 51 ist. Der radiale Ölkanal 59b ist so ausgebildet, dass er sich in der radialen Richtung des Übergangssteuerventils 40 von einer vorgegebenen Stelle erstreckt, die bei dem Zustand, in dem das Kolben-Ventilelement 43 in seiner oberen Endseite von 7 steht, offen zur Zufuhrübertragungskammer 56 ist. Der verbindende Ölkanal 59c ist nutenförmig in der Innenfläche des Abdeckelements 12 ausgebildet. Durch Anbringen des Abdeckelements 12 am Pumpenhauptteil 11 sind die radialen Ölkanäle 59a und 59b miteinander über den zwischen dem Pumpenhauptteil 11 und dem Abdeckelement 12 ausgebildeten verbindenden Ölkanal 59c verbunden.
Das Kolben-Ventilelement 43 enthält die drei ersten bis dritten Anlagebereiche 43a bis 43c an beiden axialen Endbereichen und dem axial mittleren Bereich des Kolben-Ventilelements 43. Das Kolben-Ventilelement 43 enthält einen ersten Schaftbereich 43d zwischen dem ersten und dem dritten Anlagebereich 43a und 43c und einen zweiten Schaftbereich 43e zwischen dem zweiten und dem dritten Anlagebereich 43b und 43c, die Bereiche mit kleinem Durchmesser sind. Da das Kolben-Ventilelement 43 in dem Ventilaufnahmebereich 41a untergebracht ist, sind die Druckkammer 52, die Rückstaudruckkammer 58, die Abflussübertragungskammer 54 und die Zufuhrübertragungskammer 56 getrennt in dem Ventilhauptteil 41 ausgebildet. Die Druckkammer 52 befindet sich zwischen dem anderen Endbereich des Ventilhauptteils 41 und dem ersten Anlagebereich 43a, axial außerhalb des ersten Anlagebereichs 43a. Der Abgabedruck wird von der Zufuhröffnung 51 her der Druckkammer 52 zugeführt. Die Rückstaudruckkammer 58 befindet sich zwischen dem Stopfen 42 und dem zweiten Anlagebereich 43b, axial außerhalb des zweiten Anlagebereichs 43b. Die Rückstaudruckkammer 58 leitet Öl ab, das aus der ersten Steuerölkammer 31 durch einen unten erwähnten inneren Ölkanal 60 und dergleichen abgeleitet wurde. Die Abflussübertragungskammer 54 befindet sich radial außerhalb des ersten Bereichs mit kleinem Durchmesser 43d (d. h. an einer äußeren Umfangsfläche des ersten Bereichs mit kleinem Durchmesser 43d) und weist eine ringförmige Gestalt auf. Die Funktion der Abflussübertragungskammer 54 ist es, die Verbindung der Rückstaudruckkammer 58 mit den Steuerölkammern 31 und 32 herzustellen. Die Zufuhrübertragungskammer 56 befindet sich radial außerhalb des zweiten Bereichs mit kleinem Durchmesser 43e (d. h. an einer äußeren Umfangsfläche des zweiten Bereichs mit kleinem Durchmesser 43e) und weist eine Ringform auf. Die Funktion der Zufuhrübertragungskammer 56 ist es, die Verbindung der Druckkammer 52 mit den Steuerölkammern 31 und 32 herzustellen.
Der innere Ölkanal 60 ist in dem Kolben-Ventilelement 43 ausgebildet und ist als Verbindungskanal mit im Wesentlichen T-förmigem Querschnitt ausgebildet, geschnitten in einer Ebene parallel zur axialen Richtung des Übergangssteuerventils 40. Axial ein Ende des inneren Ölkanals 60 ist offen zu einer Vielzahl von Stellen der äußeren Umfangsfläche des ersten Schaftbereichs 43d, d. h. offen zur Abflussübertragungskammer 54. Axial ein anderes Ende des inneren Ölkanals 60 ist offen zu einer axial äußeren Fläche des zweiten Bereichs mit großem Durchmesser 43b, d. h. offen zur Rückstaudruckkammer 58. Demgemäß wird Öl in der ersten oder der zweiten Steuerölkammer 31, 32, die mit der Abflussübertragungskammer 54 verbunden ist, durch den inneren Ölkanal 60 in die Ableitöffnung 57 geleitet.
Daher wird, wie in 9A gezeigt, das Kolben-Ventilelement 43 des Übergangssteuerventils 40 durch die Vorspannkraft W (Vorbelastung Wk) der Ventilfeder 44 in die erste Stellung gesetzt, die durch einen vorgegebenen Bereich (Bereich am äußersten Ende) der anderen Endseite des Ventilaufnahmebereichs 41a definiert ist, bei einem Zustand, in dem der Abgabedruck nicht in die Druckkammer 52 und die Zufuhrübertragungskammer 56 geleitet wurde, oder bei einem Zustand, in dem der in die Druckkammer 52 und dergleichen geleitete Abgabedruck genügend niedrig ist. Das heißt, wenn das Kolben-Ventilelement 43 in der ersten Stellung steht, ist die erste Zufuhr-/Ableitöffnung 53 durch den ersten Anlagebereich 43a mit der Abflussübertragungskammer 54 verbunden (d. h. steht in Verbindung mit ihr), sodass Öl in der ersten Steuerölkammer 31 durch die Abflussübertragungskammer 54 und den inneren Ölkanal 60 zur Ölwanne T oder dergleichen abgeleitet wird. Darüber hinaus ist in diesem Zustand (bei der ersten Stellung) die zweite Zufuhr-/Ableitöffnung 55 durch den dritten Anlagebereich 43c mit der Zufuhrübertragungskammer 56 verbunden (d. h. steht in Verbindung mit ihr), sodass Öl (der Abgabedruck), das durch den Verbindungsölkanal 59 geleitet wird, durch die Zufuhrübertragungskammer 56 der zweiten Steuerölkammer 32 zugeführt wird.
Als Nächstes bewegt sich, wenn der in die Druckkammer 52 und dergleichen geleitete Abgabedruck hoch wird, wie in 9B gezeigt, das Kolben-Ventilelement 43 von der ersten Stellung zu der einen Endseite des Ventilaufnahmebereichs 41a hin gegen die Vorspannkraft W (Vorbelastung Wk) der Ventilfeder 44 und nimmt dann die zweite Stellung ein, die eine Zwischenstellung ist. Bei dieser zweiten Stellung ist die erste Zufuhr-/Ableitöffnung 53 mit der Druckkammer 52 über den ersten Anlagebereich 43a verbunden (steht in Verbindung mit ihr), sodass ein Teil des in die Druckkammer 52 eingeleiteten Abgabedrucks durch die erste Zufuhr-/Ableitöffnung 53 der ersten Steuerölkammer 31 zugeführt wird. Darüber hinaus ist in diesem Zustand (bei der zweiten Stellung) die Verbindung zwischen der zweiten Zufuhr-/Ableitöffnung 55 und der Zufuhrübertragungskammer 56 durch den dritten Anlagebereich 43c aufrecht erhalten, sodass der Abgabedruck fortlaufend der zweiten Steuerölkammer 32 durch den Verbindungsölkanal 59 und die Zufuhrübertragungskammer 56 zugeführt wird.
Als Nächstes bewegt sich, wenn der in die Druckkammer 52 und dergleichen geleitete Abgabedruck viel höher wird, wie in 9C gezeigt, das Kolben-Ventilelement 43 weiter von der zweiten Stellung zu der einen Endseite des Ventilaufnahmebereichs 41a hin gegen die Vorspannkraft W der Ventilfeder 44 und nimmt dann die dritte Stellung ein, die durch einen vorgegebenen Bereich definiert ist, der zu der einen Endseite des Ventilaufnahmebereichs 41a hin abweicht. Bei dieser dritten Stellung ist die Verbindung zwischen der ersten Zufuhr-/Ableitöffnung 53 und der Druckkammer 52 über den ersten Anlagebereich 43a aufrecht erhalten, sodass der Abgabedruck fortlaufend der ersten Steuerölkammer 31 zugeführt wird. Darüber hinaus ist in diesem Zustand (bei der dritten Stellung) die zweite Zufuhr-/Ableitöffnung 55 durch den dritten Anlagebereich 43c mit der Zufuhrübertragungskammer 54 verbunden (d. h. steht in Verbindung mit ihr), sodass Öl in der zweiten Steuerölkammer 32 durch die Abflussübertragungskammer 54 und den inneren Ölkanal 60 zur Ölwanne T oder dergleichen abgeleitet wird.
Betriebsweisen der Ölpumpe 10 gemäß der ersten Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf die 8 und 9 erläutert.
Zuerst wird nun ein benötigter Öldruckpegel des Verbrennungsmotors erläutert, der als Referenz für eine Abgabedrucksteuerung der Ölpumpe 10 benutzt wird. In 8 bezeichnet ein Bezugszeichen P1 einen ersten gewünschten Öldruck des Motors, der zum Beispiel einem gewünschten Öldruck einer Ventil-Zeitsteuerungsvorrichtung in einem Fall entspricht, in dem die Ventil-Zeitsteuerungsvorrichtung zum Verbessern einer Kraftstoffwirtschaftlichkeit (Kraftstoffverbrauch) oder dergleichen verwendet wird. Ein Bezugszeichen P2 von 8 bezeichnet einen zweiten gewünschten Öldruck des Motors, der zum Beispiel einem gewünschten Öldruck eines Ölstrahls in einem Fall entspricht, in dem der Ölstrahl zum Kühlen eines Kolbens des Motors verwendet wird. Ein Bezugszeichen P3 von 8 bezeichnet einen dritten gewünschten Öldruck des Motors, der zum Schmieren eines Lagerbereichs der Kurbelwelle bei hoher Motordrehzahl notwendig ist. Eine strichpunktierte Linie, die diese drei Punkte P1 bis P3 miteinander verbindet, zeigt einen ideal benötigten Öldruck (idealen Abgabedruck) P gemäß einer Motordrehzahl R des Verbrennungsmotors. Eine durchgehende Linie von 8 zeigt eine Öldruckkennlinie der Ölpumpe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine gestrichelte Linie von 8 zeigt eine Öldruckkennlinie einer Pumpe nach dem Stand der Technik.
Ein Bezugszeichen Pf von 8 bezeichnet einen ersten Übergangs-Öldruck, bei dem das Kolben-Ventilelement 43 sich von der ersten Stellung zur zweiten Stellung gegen die Vorspannkraft W (Vorbelastung Wk) der Ventilfeder 44 zu bewegen beginnt. Ein Bezugszeichen Ps bezeichnet einen zweiten Übergangs-Öldruck, bei dem weiter das Kolben-Ventilelement 43 sich von der zweiten Stellung zur dritten Stellung gegen die Vorspannkraft W der Ventilfeder 44 zu bewegen beginnt. Beim Zustand, in dem beide Vorspannkräfte W1 und W2 der ersten und der zweiten Feder 33 und 34 auf den Nockenring 15 wirken, wie in 9A gezeigt, ist ein Öldruckwert (nachstehend als „erster Betriebsöldruck” bezeichnet), der in der Lage ist, den Nockenring 15 (zu beginnen) zu bewegen, niedriger als der erste Übergangs-Öldruck Pf. Beim Zustand, in dem nur die Vorspannkraft W1 der ersten Feder 33 auf den Nockenring 15 wirkt, fast wie in 9B gezeigt, ist ein Öldruckwert (nachstehend als „zweiter Betriebsöldruck” bezeichnet), der in der Lage ist, den Nockenring 15 (zu einem Zustand von 9C hin) (zu beginnen) zu bewegen, höher als der zweite Übergangs-Öldruck Ps. Das heißt, die Federbelastungen der Federn 33 und 34 und Flächen (Maße) der Druckaufnahmeflächen 15j und 15k der Steuerölkammern 31 und 32 sind so eingestellt oder ausgelegt, dass sie die oben erwähnten Beziehungen zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsöldruck und dem ersten und dem zweiten Übergangs-Öldruck Pf und Ps erfüllen.
In einer Zone „a” von 8, die einem Motordrehzahlbereich von einem Motorstart bis zu einem Bereich niedriger Motordrehzahl entspricht, ist der Abgabedruck (Öldruck im Motor) P niedriger als der erste Übergangs-Öldruck Pf. Daher steht das Kolben-Ventilelement 43 des Übergangssteuerventils 40 in der ersten Stellung, wie in 9A gezeigt, sodass die erste Zufuhr-/Ableitöffnung 53 des Übergangssteuerventils 40 über die Abflussübertragungskammer 54 und den inneren Ölkanal 60 mit der Ableitöffnung 57 in Verbindung steht und die zweite Zufuhr-/Ableitöffnung 55 über die Zufuhrübertragungskammer 56 und den Verbindungsölkanal 59 mit der Zufuhröffnung 51 in Verbindung steht. Als Ergebnis wird Öl der ersten Steuerölkammer 31 zur Ölwanne T abgeleitet, und der Abgabedruck P wird nur der zweiten Steuerölkammer 32 zugeführt. Daher wird der Nockenring 15 durch die Vorspannkraft auf Grundlage des Innendrucks der zweiten Steuerölkammer 32 und durch die resultierende Kraft W0 beider Federn 33 und 34 (d. h. durch die Vorspannkraft auf Grundlage der relativ großen Federbelastung der ersten Feder 33) in dem maximalen exzentrischen Zustand gehalten, in dem der Armbereich 15b in Kontakt mit dem Begrenzungsbereich 28 steht. Dadurch befindet sich eine Abgabemenge der Pumpe in ihrem maximalen Zustand, und der Abgabedruck P erhöht sich im Wesentlichen proportional zum Anstieg der Motordrehzahl R.
Wenn dann der Abgabedruck P mit dem Anstieg der Motordrehzahl R den ersten Übergangs-Öldruck Pf erreicht, bewegt sich das Kolben-Ventilelement 43 im Übergangssteuerventil 40 zum Stopfen 42 hin gegen die Vorspannkraft W der Ventilfeder 44, sodass das Kolben-Ventilelement 43 die zweite Stellung statt der ersten Stellung einnimmt, wie in 9B gezeigt. Dadurch steht die erste Zufuhr-/Ableitöffnung 53 über die Druckkammer 52 in Verbindung mit der Zufuhröffnung 51, während die Verbindung zwischen der zweiten Zufuhr-/Ableitöffnung 55 und der Zufuhröffnung 51 aufrecht erhalten ist. Daher wird der Abgabedruck P beiden der Steuerölkammern 31 und 32 zugeführt. Jedoch ist ein Öffnungsbetrag (ein Durchflussquerschnitt) der Verbindung zwischen der ersten Zufuhr-/Ableitöffnung 53 und der Druckkammer 52 noch nicht ausreichend. Daher wird ein etwas niedrigerer Öldruckpegel Px als der erste Übergangs-Öldruck Pf der ersten Steuerölkammer 31 zugeführt. Da der erste Betriebsöldruck des Nockenrings 15 niedriger eingestellt ist als der erste Übergangs-Öldruck Pf, wie oben erwähnt, kann der Öldruckpegel Px den Nockenring 15 in diesem Zustand betätigen (bewegen). Das heißt, die Vorspannkraft auf Grundlage des Innendrucks der Steuerölkammer 31 beginnt, eine resultierende Kraft (nachstehend bezeichnet als „erste Vorspannkraft, die in der exzentrizitätsvergrößernden Richtung wirkt”) zwischen der Vorspannkraft auf Grundlage des Innendrucks der zweiten Steuerölkammer 32 und der Vorspannkräfte W1 und W2 der ersten und der zweiten Feder 33 und 34 zu überwinden. Dadurch beginnt der Nockenring 15, sich in der konzentrischen Richtung zu bewegen.
Dadurch wird der Abgabedruck P mit der Verringerung des Exzentrizitätsbetrags des Nockenrings 15 verringert, die durch die Bewegung des Nockenrings 15 in der konzentrischen Richtung verursacht wird, sodass die Vorspannkraft auf Grundlage des Abgabedrucks P niedriger als die Vorspannkraft der Ventilfeder 44 wird. Als Ergebnis wird das Kolben-Ventilelement 43 durch die Vorspannkraft W der Ventilfeder 44 aus der zweiten Stellung zur ersten Stellung zurückgestellt. Die erste Zufuhr-/Ableitöffnung 53 wird durch den ersten Anlagebereich 43a des zurückgeschobenen Kolben-Ventilelements 43 von der Druckkammer 52 getrennt, sodass die erste Zufuhr-/Ableitöffnung 53 wieder über die Abflussübertragungskammer 54 mit der Ableitöffnung 57 verbunden wird. Als Ergebnis wird Öl in der ersten Steuerölkammer 31 abgeleitet, um den Innendruck der ersten Steuerölkammer 31 zu verringern. Dadurch wird die Vorspannkraft auf Grundlage des Innendrucks der ersten Steuerölkammer 31 niedriger als die erste Vorspannkraft, die in der exzentrizitätsvergrößernden Richtung wirkt, sodass der Nockenring 15 wieder in den maximal exzentrischen Zustand gelangt, wie in 9A gezeigt. Dann wird der Abgabedruck P wegen dieses maximalen exzentrischen Zustands wieder erhöht, sodass es der Vorspannkraft auf Grundlage des Abgabedrucks P wieder gelingt, die Vorspannkraft W der Ventilfeder 44 auf Grundlage der Vorbelastung Wk zu überwinden (größer als diese zu sein). Daher bewegt sich das Kolben-Ventilelement 43 wieder gegen die Vorspannkraft W der Ventilfeder 44 zum Stopfen 42 hin, um die zweite Stellung anstelle der ersten Stellung einzunehmen. Als Ergebnis bewegt sich der Nockenring 15 wieder in die konzentrische Richtung.
Dadurch schaltet das Kolben-Ventilelement 43 des Übergangssteuerventils 40 in dauernd wechselnden Schaltvorgängen zwischen der Verbindung zwischen der ersten Zufuhr-/Ableitöffnung 53 und der Abflussübertragungskammer 54 (der Ableitöffnung 57) sowie der Verbindung zwischen der ersten Zufuhr-/Ableitöffnung 53 und der Druckkammer 52 (Zufuhröffnung 51) um. Dadurch wird der Abgabedruck P so eingestellt und gehalten, dass er gleich dem ersten Übergangs-Öldruck Pf ist. Da eine solche Druckeinstellung durch das Schalten der ersten Zufuhr-/Ableitöffnung 53 im Übergangssteuerventil 40 ausgeführt wird, erleidet die Einstellung des Abgabedrucks P keinen Einfluss, der aufgrund von Federkonstanten der ersten und der zweiten Feder 33 und 34 verursacht wird. Darüber hinaus erleidet diese Einstellung des Abgabedrucks P keinen Einfluss, der durch eine Federkonstante der Ventilfeder 44 verursacht wird, da eine solche Druckeinstellung in einem extrem engen Hubbereich des Kolben-Ventilelements 43 für das Schalten der ersten Zufuhr-/Ableitöffnung 53 ausgeführt wird. Als Ergebnis weist der Abgabedruck P der Ölpumpe 10 gemäß der ersten Ausführungsform eine annähernd flache Kennlinie auf und erhöht sich nicht proportional zum Anstieg der Motordrehzahl R wie bei der Pumpe nach dem Stand der Technik, deren Kennlinie als gestrichelte Linie in 8 gezeigt ist. Das heißt, der Abgabedruck P gemäß der ersten Ausführungsform kann sich beträchtlich dem idealen benötigten Öldruck (durch die strichpunktierte Linie gezeigt) annähern. Daher kann die Ölpumpe 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Leistungsverlust (schraffierter Bereich S1 in der Zone „b” von 8) reduzieren, der aufgrund einer nutzlosen Erhöhung des Abgabedrucks P verursacht ist, verglichen mit der Ölpumpe nach dem Stand der Technik, bei der der Abgabedruck P gezwungen ist, sich mit dem Anstieg der Motordrehzahl R um einen Betrag zu erhöhen, der der Federkonstanten der ersten Feder 33 entspricht (diese kompensiert).
Wenn sich der Abgabedruck P mit dem Anstieg der Motordrehzahl R bei dem Zustand erhöht, in dem das Übergangssteuerventil 40 in der zweiten Stellung steht, gelingt es der ersten Zufuhr-/Ableitöffnung 53, ausreichend in Verbindung mit der Druckkammer 52 zu stehen. Dabei wird der Innendruck der ersten Steuerölkammer 31 erhöht, und dadurch bewegt sich der Nockenring 15 in der konzentrischen Richtung, sodass die Spitze der zweiten Feder 34 in Kontakt mit dem Begrenzungsbereich 28 kommt (siehe 9B). Das heißt, eine Hilfskraft der zweiten Feder 34 ist beseitigt, sodass die Bewegung des Nockenrings 15 in der konzentrischen Richtung gestoppt ist. Als Ergebnis erhöht sich der Abgabedruck P wieder im Wesentlichen proportional zur Motordrehzahl R mit dem Anstieg der Motordrehzahl R (Zone „c” von 8).
Wie oben erwähnt, ist der zweite Übergangs-Öldruck Ps auf einen niedrigeren Wert gesetzt als der zweite Betriebsöldruck des Nockenrings 15. Daher bewegt sich, wenn sich der Abgabedruck P weiter durch einen weiteren Anstieg der Motordrehzahl R erhöht und den zweiten Übergangs-Öldruck Ps erreicht, das Kolben-Ventilelement 43 des Übergangssteuerventils 40 weiter zum Stopfen 42 hin, um die dritte Stellung anstelle der zweiten Stellung einzunehmen, wie in 9C gezeigt. Dadurch steht die zweite Zufuhr-/Ableitöffnung 55 über den dritten Anlagebereich 43c in Verbindung mit der Abflussübertragungskammer 54 (der Ableitöffnung 57), während die Verbindung zwischen der ersten Zufuhr-/Ableitöffnung 53 und der Druckkammer 52 (der Zufuhröffnung 51) aufrecht erhalten ist. Demgemäß wird der Abgabedruck P in die erste Steuerölkammer 31 eingeleitet, und Öl wird aus der zweiten Steuerölkammer 32 abgeleitet. Als Ergebnis wird die Vorspannkraft auf Grundlage des Innendrucks der ersten Steuerölkammer 31 höher als eine resultierende Kraft (nachstehend bezeichnet als „zweite Vorspannkraft, die in der exzentrizitätsvergrößernden Richtung wirkt”) zwischen der Vorspannkraft auf Grundlage des Innendrucks der zweiten Steuerölkammer 32 und der Vorspannkraft W1 der ersten Feder 33. Dadurch beginnt der Nockenring 15, sich weiter in der konzentrischen Richtung zu bewegen.
Dann verringert sich der Abgabedruck P mit der Verringerung des Exzentrizitätsbetrags des Nockenrings 15, die durch die Bewegung des Nockenrings 15 in der konzentrischen Richtung verursacht wird, sodass die Vorspannkraft auf Grundlage des Abgabedrucks P niedriger als die Vorspannkraft W der Ventilfeder 44 wird. Als Ergebnis wird das Kolben-Ventilelement 43 durch die Vorspannkraft W der Ventilfeder 44 aus der dritten Stellung zur zweiten Stellung zurückgestellt. Dadurch wird die zweite Zufuhr-/Ableitöffnung 55 durch den dritten Anlagebereich 43c des zurückgeschobenen Kolben-Ventilelements 43 von der Abflussübertragungskammer 54 getrennt, sodass die zweite Zufuhr-/Ableitöffnung 55 wieder mit der Zufuhrübertragungskammer 56 (der Zufuhröffnung 51) verbunden wird. Dadurch wird auch der Abgabedruck P wieder in die zweite Steuerölkammer 32 eingeleitet, um den Innendruck der zweiten Steuerölkammer 32 zu erhöhen. Als Ergebnis wird die Vorspannkraft auf Grundlage des Innendrucks der ersten Steuerölkammer 31 niedriger als die zweite Vorspannkraft, die in der exzentrizitätsvergrößernden Richtung wirkt, sodass der Nockenring 15 wieder in einen mittleren exzentrischen Zustand gelangt, wie in 9B gezeigt. Dann wird der Abgabedruck P wegen dieses mittleren exzentrischen Zustands (d. h. wegen der Erhöhung des Exzentrizitätsbetrags) wieder erhöht, sodass es der Vorspannkraft auf Grundlage des Abgabedrucks P gelingt, die Vorspannkraft W der Ventilfeder 44 zu überwinden (größer als diese zu sein). Daher bewegt sich das Kolben-Ventilelement 43 wieder gegen die Vorspannkraft W der Ventilfeder 44 zum Stopfen 42 hin, um die dritte Stellung anstelle der zweiten Stellung einzunehmen. Als Ergebnis bewegt sich der Nockenring 15 wieder in die konzentrische Richtung (Zone „d” von 8).
Dadurch schaltet das Kolben-Ventilelement 43 des Übergangssteuerventils 40 in dauernd wechselnden Schaltvorgängen zwischen der Verbindung zwischen der zweiten Zufuhr-/Ableitöffnung 55 und der Abflussübertragungskammer 54 (der Ableitöffnung 57) sowie der Verbindung zwischen der zweiten Zufuhr-/Ableitöffnung 55 und der Zufuhröffnung 51. Dadurch wird der Abgabedruck P so eingestellt und gehalten, dass er gleich dem zweiten Übergangs-Öldruck Ps ist. Da eine solche Druckeinstellung durch das Schalten der zweiten Zufuhr-/Ableitöffnung 55 im Übergangssteuerventil 40 ausgeführt wird, erleidet die Einstellung des Abgabedrucks P nicht den Einfluss, der aufgrund von Federkonstanten der ersten und der zweiten Feder 33 und 34 verursacht wird. Darüber hinaus erleidet diese Einstellung des Abgabedrucks P keinen Einfluss, der durch eine Federkonstante der Ventilfeder 44 verursacht wird, da eine solche Druckeinstellung in einem extrem engen Hubbereich des Kolben-Ventilelements 43 für das Schalten der zweiten Zufuhr-/Ableitöffnung 55 ausgeführt wird. Als Ergebnis weist der Abgabedruck P der Ölpumpe 10 gemäß der ersten Ausführungsform auf dieselbe Weise wie im Fall der Zone „b” eine im Wesentlichen flache Kennlinie in der Grafik auf und erhöht sich nicht proportional zum Anstieg der Motordrehzahl R wie bei der Pumpe nach dem Stand der Technik, deren Kennlinie als gestrichelte Linie in 8 gezeigt ist. Das heißt, der Abgabedruck P gemäß der ersten Ausführungsform kann sich beträchtlich dem idealen benötigten Öldruck annähern. Daher kann die Ölpumpe 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Leistungsverlust (schraffierter Bereich S2 in 8) reduzieren, der aufgrund einer nutzlosen Erhöhung des Abgabedrucks P verursacht ist, verglichen mit der Ölpumpe nach dem Stand der Technik, bei der der Abgabedruck P gezwungen ist, sich mit dem Anstieg der Motordrehzahl R um einen Betrag zu erhöhen, der der Federkonstanten der ersten Feder 33 entspricht (diese kompensiert).
Daher kann die Ölpumpe 10 in der ersten Ausführungsform den Abgabedruck P bei seinen gewünschten konstanten Pegeln (dem ersten und dem zweiten Übergangs-Öldruck Pf und Ps) in Motordrehzahlbereichen (Zonen „b” und „d” von 8) halten, über denen erforderlich ist, dass der Abgabedruck P bei den gewünschten konstanten Pegeln gehalten wird.
Gemäß dieser Ausführungsform bewegt sich in dem Fall, dass der Abgabedruck P höher als oder gleich dem ersten Betriebsöldruck des Nockenrings 15 und niedriger als oder gleich dem ersten Übergangs-Öldruck Pf ist, das Kolben-Ventilelement 43 von der ersten Stellung zur zweiten Stellung, wenn der Abgabedruck P höher als oder gleich dem ersten Übergangs-Öldruck Pf wird. Durch diese Bewegung des Kolben-Ventilelements 43 wird der Exzentrizitätsbetrag des Nockenrings 15 reduziert, sodass der Abgabedruck P wieder niedriger wird als der erste Übergangs-Öldruck Pf, um das Kolben-Ventilelement 43 zur ersten Stellung zurückzubringen. Da ein solcher Verbindungsübergang der ersten Zufuhr-/Ableitöffnung 53 durch das Kolben-Ventilelement 43 (durch den ersten Anlagebereich 43a) wiederholt wird, kann der Abgabedruck P auf dem Pegel des ersten Übergangs-Öldrucks Pf gehalten werden.
Ähnlich wird in dem Fall, dass der Abgabedruck P höher als oder gleich dem zweiten Übergangs-Öldruck Ps und niedriger als oder gleich dem zweiten Betriebsöldruck des Nockenrings 15 ist, der Verbindungsübergang der zweiten Zufuhr-/Ableitöffnung 55 durch das Kolben-Ventilelement 43 wiederholt. Somit kann der Abgabedruck P auf dem Pegel des zweiten Übergangs-Öldrucks Ps gehalten werden.
Da eine solche Druckeinstellung durch das Übergangssteuerventil 40 ausgeführt wird, wird diese Druckeinstellung nicht durch die Federkonstanten der ersten und der zweiten Feder 33 und 34 beeinflusst, im Unterschied zum Stand der Technik. Darüber hinaus wird diese Druckeinstellung nicht durch die Federkonstante der Ventilfeder 44 beeinflusst, da eine solche Druckeinstellung in einem extrem engen Hubbereich des Kolben-Ventilelements in dem Übergangssteuerventil 40 ausgeführt wird. Mit anderen Worten, der Abgabedruck P wird nicht nutzlos erhöht durch den Einfluss von (einem Erhöhungsbetrag, berechnet nach) Federkonstanten der ersten und der zweiten Feder 33 und 34 und der Ventilfeder 44 (hauptsächlich durch den Einfluss der ersten Feder 33). Somit können die gewünschten Pegel des Abgabedrucks erreicht und gehalten werden.
Darüber hinaus steht gemäß der Ölpumpe 10 in der ersten Ausführungsform, wenn das Übergangssteuerventil 40 (Kolben-Ventilelement 43) in der ersten Stellung steht, die erste Steuerölkammer 31 in Verbindung mit der Ableitöffnung 57, um Öl in der ersten Steuerölkammer 31 abzuleiten, sodass der Abgabedruck P nur in die zweite Steuerölkammer 32 eingeleitet wird. Durch einen solchen Aufbau sind instabile Vorgänge unterbunden, wie etwa ein Flattern des Nockenrings 15, die verursacht werden, wenn Öldruck beiden Steuerölkammern 31 und 32 zugeführt und beaufschlagt wird, sodass ein stabiles Verhalten des Nockenrings 15 erreicht werden kann. Somit kann eine Steuerung des Abgabedrucks in der Zone „a” stabilisiert werden.
Darüber hinaus sind gemäß der Ölpumpe 10 in der ersten Ausführungsform die Steuerölkammern 31 und 32 getrennt zwischen der inneren Umfangsfläche des Pumpenhauptteils 11 und der äußeren Umfangsfläche des Nockenrings 15 ausgebildet, und der Nockenring 15 wird steuerbar geschwenkt, abhängig von Maßen (Flächen) der Druckaufnahmeflächen 15j und 15k, die jeweils am äußeren Umfangsbereich des Nockenrings 15 vorgesehen sind. Demgemäß kann das Schwenken des Nockenrings 15 in einem vereinfachten Aufbau gesteuert werden, sodass der Pumpenaufbau vereinfacht ist.
Darüber hinaus wird gemäß der Ölpumpe 10 in der ersten Ausführungsform der Abgabedruck P nur auf die andere Endseite des Kolben-Ventilelements 43 in dem Übergangssteuerventil 40 gegeben, und der in dem Kolben-Ventilelement 43 ausgebildete innere Ölkanal 60 ist offen zu der einen Endseite des Kolben-Ventilelements 43. Demgemäß wird Öl der Abflussübertragungskammer 54, die zum ersten Schaftbereich 43d führt, durch den inneren Ölkanal 60 zur Ableitöffnung 57 geleitet. Durch einen solchen Aufbau ist ein eigener Anlagebereich zum Öffnen und Schließen der Ableitöffnung 57 unnötig, sodass eine axiale Länge des Kolben-Ventilelements um eine Länge dieses unnötigen Anlagebereichs verkürzt sein kann. Daher kann die Größe des Übergangssteuerventils 40 verringert sein, um die Verkleinerung der Ölpumpe 10 zu verstärken.
10 zeigt eine Ölpumpe mit variablem Fördervermögen in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser zweiten Ausführungsform ist das Übergangssteuerventil 40 ein Magnetventil SV, das auf Grundlage eines Erregerstroms arbeitet, der von einem am Fahrzeug montierten Motorsteuergerät (ECU, nicht gezeigt) gemäß einem Betriebzustand des Motors abgeleitet ist. Das heißt, die oben erwähnte Übergangssteuerung wird elektrisch durchgeführt durch Antreiben und Steuern des Kolben-Ventilelements 43 durch Verwenden des Magnetventils SV. Das Magnetventil SV führt die Übergangssteuerung des Übergangssteuerventils 40 auf Grundlage von Drehzahl, Wassertemperatur, Öltemperatur, Öldruck oder dergleichen des Verbrennungsmotors durch, die durch vorgegebene Sensoren oder dergleichen erfasst werden. Genauer, die Übergangssteuerung wird auf Grundlage eines Kennfelds, das der Kurve entspricht, die durch die durchgezogene Linie in 8 gezeigt ist, mit Bezug auf Parameter von Motordrehzahl und Öldruck ausgeführt, die direkt erfasst oder aus der Wassertemperatur und der Öltemperatur abgeschätzt (berechnet) wurden.
Somit wird die Übergangssteuerung in der zweiten Ausführungsform durch das Übergangssteuerventil 40 elektrisch durch Verwenden des Magnetventils SV durchgeführt. Daher erleidet die Übergangssteuerung keinen Einfluss der Kennlinienveränderung des Öldrucks, der aufgrund von Abnutzungen entsprechender Teile der Pumpe oder einen Wechsel des Öltyps verursacht ist, verglichen mit dem Fall, in dem die Übergangssteuerung durch den Abgabedruck durchgeführt wird, wie in der ersten Ausführungsform. Demgemäß kann die Übergangssteuerung immer angemessen erfolgen. Deshalb wird weiche und schnelle Funktionsweise des Nockenrings 15 erreicht, insbesondere in der Zone „b” von 8. Daher kann der Leistungsverlust der Pumpe in der Zone „b” wirksamer unterbunden werden, sodass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit (der Kraftstoffverbrauch) weiter verbessert sein kann.
Darüber hinaus wird gemäß der zweiten Ausführungsform das Magnetventil SV auf Grundlage der Wassertemperatur, der Öltemperatur, der Drehzahl und dergleichen des Verbrennungsmotors gesteuert. Deshalb kann die Steuerung des Übergangssteuerventils 40 korrekter durchgeführt werden.
Obwohl die Erfindung oben mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Abänderungen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden Fachleuten im Lichte der obigen Lehren in den Sinn kommen.
Zum Beispiel können jeder der Werte P1 bis P3 des gewünschten Öldrucks des Motors und der erste und der zweite Übergangs-Öldruck Pf und Ps frei gemäß Vorgaben des Verbrennungsmotors oder der Ventil-Zeitsteuerungsvorrichtung oder dergleichen des Fahrzeugs frei geändert werden, in dem die Ölpumpe 10 montiert ist.
In den obigen ersten und zweiten Ausführungsformen wird die Abgabemenge durch Schwenken des Nockenrings 15 variiert. Jedoch ist der Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Abgabemenge durch lineares Bewegen des Nockenrings 15 in der radialen Richtung variiert werden. Mit anderen Worten, der Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung kann jeden beweglichen Aufbau des Nockenrings 15 verwenden, der die Abgabemenge variieren kann (d. h. jeden Aufbau, der die Volumen-Veränderungsrate des Pumpenraums PR verändern kann).
Darüber hinaus ist die beschränkende Einrichtung aus der Kraft gebildet, die in der Richtung wirkt, die die Bewegung des Nockenrings 15 in den obigen ersten und zweiten Ausführungsformen unterbindet. Jedoch ist der Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die beschränkende Einrichtung aus einem beschränkenden Element bestehen, wie etwa einem Arretierstift, der die Bewegung des Nockenrings 15 physisch beschränkt.
Einige technische Aufbauten, die aus den obigen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten sind, werden nun mit ihren vorteilhaften Wirkungen aufgeführt.

[a] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen, umfassend: einen Rotor (z. B. 16 in der Zeichnung), eingerichtet, drehend angetrieben zu werden; eine Vielzahl von Flügeln (17), die aus einem äußeren Umfangsbereich des Rotors (16) heraus und dort hinein beweglich sind; einen Nockenring (15), der getrennt eine Vielzahl von Arbeitsölräumen bildet, indem er den Rotor (16) und die Vielzahl von Flügeln (17) in einem inneren Umfangsraum des Nockenrings (15) aufnimmt, wobei der Nockenring (15) eingerichtet ist, sich zu bewegen, um eine Exzentrizität zwischen einer Drehachse des Rotors (16) und einem Zentrum einer inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) zu variieren und dadurch eine Veränderungsrate des Volumens jedes aus der Vielzahl von Arbeitsölräumen zu variieren, die erzeugt wird, wenn sich der Rotor (16) dreht; eine Seitenwand, die an mindestens einem der Seitenbereiche des Nockenrings (15) vorgesehen ist, wobei die Seitenwand einen Ansaugbereich (21a, 21c) enthält, der offen zum Arbeitsölraum ist, dessen Volumen sich erhöht, wenn sich der Rotor (16) bei einem Zustand dreht, in dem der Nockenring (15) exzentrisch ist, sowie einen Abgabebereich (22a, 22c), der offen zum Arbeitsölraum ist, dessen Volumen sich verringert, wenn sich der Rotor (16) bei dem Zustand dreht, in dem der Nockenring (15) exzentrisch ist; eine erste Steuerölkammer (31), eingerichtet, durch Öl, das aus dem Abgabebereich (22a, 22c) in die erste Steuerölkammer (31) abgegeben und geleitet wird, eine erste Vorspannkraft auf den Nockenring (15) in einer Richtung auszuüben, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) verringert; eine zweite Steuerölkammer (32), eingerichtet, durch Öl, das aus dem Abgabebereich (22a, 22c) in die zweite Steuerölkammer (32) abgegeben und geleitet wird, eine zweite Vorspannkraft auf den Nockenring (15) in einer Richtung auszuüben, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) vergrößert, wobei die zweite Vorspannkraft kleiner ist als die erste Vorspannkraft; eine Vorspannvorrichtung (33, 34), eingerichtet, eine dritte Vorspannkraft auf den Nockenring (15) in der Richtung auszuüben, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) bei einem Zustand erhöht, in dem der Vorspannvorrichtung (33, 34) eine Vorbelastung erteilt ist, wobei die Vorspannvorrichtung (33, 34) eingerichtet ist, die dritte Vorspannkraft diskontinuierlich schrittweise zu erhöhen, wenn die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) niedriger als oder gleich einem vorgegebenen Betrag wird; und eine Umschaltvorrichtung (40), die ein Ventilelement (43) enthält, das eine vierte Vorspannkraft in einer Richtung zu einer ersten Stellung des Ventilelements (43) hin empfängt und eingerichtet ist, sich durch einen Abgabedruck, der vom Abgabebereich (22a, 22c) abgegeben ist, gegen die vierte Vorspannkraft zu bewegen, eingerichtet, die erste Steuerölkammer (31) mit einem Ableitungsbereich (57) zu verbinden, wenn das Ventilelement (43) in der ersten Stellung steht, eingerichtet, den Abgabedruck in die erste Steuerölkammer (31) und die zweite Steuerölkammer (32) zu leiten, wenn sich das Ventilelement (43) bewegt und gegen die vierte Vorspannkraft eine zweite Stellung davon erreicht, und eingerichtet, einen Teil des Öls der zweiten Steuerölkammer (32) zum Ableitungsbereich (57) abzuleiten und weiter den Abgabedruck in die erste Steuerölkammer (31) zu leiten, wenn sich das Ventilelement (43) gegen die vierte Vorspannkraft von der zweiten Stellung bewegt und eine dritte Stellung davon erreicht, wobei die Umschaltvorrichtung (40) von der ersten Stellung des Ventilelements (43) zur zweiten Stellung des Ventilelements (43) wechselt, wenn der Abgabedruck höher als oder gleich einem Druckpegel wird, bei dem sich der Nockenring (15) gegen die Vorbelastung der Vorspannvorrichtung (33, 34) bewegen kann, und niedriger als oder gleich einem Druckpegel ist, bei dem die dritte Vorspannkraft der Vorspannvorrichtung (33, 34) schrittweise erhöht ist. Demgemäß bewegt sich das Ventilelement (43) zu der zweiten Stellung, wenn der Abgabedruck (P) höher als oder gleich dem Druckpegel wird, bei dem sich der Nockenring (15) bewegen kann. Dadurch wird die Exzentrizität des Nockenrings (15) reduziert, sodass der Abgabedruck (P) reduziert wird und wieder niedriger als der genannte Druckpegel wird. Dann wird das Ventilelement (43) zur ersten Stellung zurückgestellt. Ein solcher Vorgang wird wiederholt. Daher kann als vorteilhafter Effekt ein gewünschter Wert des Abgabedrucks (P) in einem vorzuziehenden Bereich gehalten werden, während ein Anstieg des Abgabedrucks (P) unterbunden wird, der durch den Anstieg der Motordrehzahl verursacht wird.
[b] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [a] beschrieben, wobei die zweite Steuerölkammer (z. B. 32 in der Zeichnung) in der ersten Stellung des Ventilelements (43) in Verbindung mit dem Abgabebereich (22a, 22c) steht.
[c] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [a] beschrieben, wobei die Vorspannvorrichtung (z. B. 33, 34 in der Zeichnung) eine Vielzahl von Vorspannelementen enthält, die auf den Nockenring (15) wirken.
[d] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [c] beschrieben, bei der die Vorspannvorrichtung (z. B. 33, 34 in der Zeichnung) eine erste Feder (33), die vorgesehen ist, den Nockenring (15) in der Richtung vorzuspannen, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) vergrößert, und eine zweite Feder (34) enthält, die eingerichtet ist, den Nockenring (15) in einer Richtung vorzuspannen, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) verringert, und die eingerichtet ist, bei einem zusammengedrückten Zustand der zweiten Feder den Nockenring (34) nicht mehr vorzuspannen, wenn die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) kleiner als oder gleich einem vorgegebenen Betrag wird.
[e] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [d] beschrieben, wobei die zweite Feder (z. B. 34 in der Zeichnung) so ausgelegt ist, dass sie eine kleinere Vorspannkraft aufweist als diejenige der ersten Feder (33), und zwischen gegenüberstehenden Wänden vorgesehen ist, deren Abstand kürzer ist als eine maximale Ausdehnungslänge der zweiten Feder (34), sodass die zweite Feder (34) von dem Nockenring (15) entfernt wird, wenn die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) kleiner als oder gleich dem vorgegebenen Betrag wird.
[f] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [c] beschrieben, wobei die Vorspannvorrichtung (z. B. 33, 34 in der Zeichnung) eine erste Feder (33), die vorgesehen ist, den Nockenring (15) in der Richtung vorzuspannen, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) vergrößert, und eine zweite Feder (34) enthält, die eingerichtet ist, den Nockenring (15) in der Richtung vorzuspannen, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) verringert, wenn die Exzentrizität größer als oder gleich einem vorgegebenen Betrag wird.
[g] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [a] beschrieben, wobei der Nockenring (z. B. 15 in der Zeichnung) in einem Gehäuse untergebracht ist, die erste Steuerölkammer (31) und die zweite Steuerölkammer (32) zwischen einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses und einer äußeren Umfangsfläche des Nockenrings (15) ausgebildet sind und eine Druck aufnehmende Fläche des Nockenrings (15), die zur ersten Steuerölkammer (31) weist, so ausgelegt ist, dass sie größer ist als eine Druck aufnehmende Fläche des Nockenrings (15), die zur zweiten Steuerölkammer (32) weist. Gemäß einem solchen Aufbau kann eine variable Steuervorrichtung des Nockenrings (15) leicht konstruiert sein. Daher kann der Pumpenaufbau vereinfacht sein, um eine Produktivität und eine Verringerung der Fertigungskosten zu verbessern.
[h] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [a] beschrieben, wobei das Ventilelement (z. B. 43 in der Zeichnung) der Umschaltvorrichtung (40) aus einem Kolben besteht, der eine Vielzahl von Bereichen mit großem Durchmesser und Bereichen mit kleinem Durchmesser enthält, am Kolben ein hohler Bereich ausgebildet ist, der offen nur zu axial einer Endseite des Kolbens ist, ein Öffnungsendbereich des hohlen Bereichs in Verbindung mit dem Ableitungsbereich (57) steht, mindestens an einem der Bereiche mit kleinem Durchmesser ein Verbindungskanal ausgebildet ist, der den hohlen Bereich mit einem Bereich radial außerhalb des einen der Bereiche mit kleinem Durchmesser verbindet und der Abgabedruck auf eine axial andere Endseite des Kolbens gegeben wird. Gemäß einem solchen Aufbau kann ein Bereich mit großem Durchmesser (Anlagebereich) zum Verbinden/Trennen jeder Steuerölkammer (31, 32) mit/von dem Ableitungsbereich (57) in dem Kolben weggelassen oder verkleinert sein. Daher kann der Kolben in seiner axialen Länge verkürzt sein. Als Ergebnis kann die Pumpe verkleinert sein.
[i] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [a] beschrieben, wobei der Kolben enthält: einen ersten Bereich mit großem Durchmesser (z. B. 43a in der Zeichnung), der an einer Seite des hohlen Bereichs ausgebildet ist, die dem Öffnungs-Endbereich gegenüberliegt, und eingerichtet ist, den Abgabedruck anzulegen, einen zweiten Bereich mit großem Durchmesser (43b), der am Öffnungs-Endbereich des hohlen Bereichs ausgebildet ist, einen dritten Bereich mit großem Durchmesser (43c), der zwischen dem ersten Bereich mit großem Durchmesser (43a) und dem zweiten Bereich mit großem Durchmesser (43b) ausgebildet ist, einen ersten Bereich mit kleinem Durchmesser (43d), der zwischen dem dritten Bereich mit großem Durchmesser (43c) und dem ersten Bereich mit großem Durchmesser (43a) ausgebildet ist, und einen zweiten Bereich mit kleinem Durchmesser (43e), der zwischen dem zweiten Bereich mit großem Durchmesser (43b) und dem dritten Bereich mit großem Durchmesser (43c) ausgebildet ist, wobei der Verbindungskanal in dem ersten Bereich mit kleinem Durchmesser (43d) ausgebildet ist, wobei der Abgabedruck über einen Bereich radial außerhalb des zweiten Bereichs mit kleinem Durchmesser (43e) in die zweite Steuerölkammer (32) eingeleitet wird.
[j] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [i] beschrieben, wobei die erste Steuerölkammer (z. B. 31 in der Zeichnung) über einen Bereich radial außerhalb des ersten Bereichs mit kleinem Durchmesser (43d) und den Verbindungskanal mit dem Ableitungsbereich (57) in Verbindung steht und der Abgabedruck über einen Bereich radial außerhalb des zweiten Bereichs mit kleinem Durchmesser (43e) in die zweite Steuerölkammer (32) eingeleitet wird, wenn das Ventilelement (43) in der ersten Stellung steht.
[k] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [j] beschrieben, wobei der Abgabedruck über einen Bereich axial außerhalb des ersten Bereichs mit großem Durchmesser (z. B. 43a in der Zeichnung) in die erste Steuerölkammer (31) eingeleitet wird, und der Abgabedruck über den Bereich radial außerhalb des zweiten Bereichs mit kleinem Durchmesser (43e) in die zweite Steuerölkammer (32) eingeleitet wird, wenn das Ventilelement (43) in der zweiten Stellung steht.
[l] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [k] beschrieben, wobei der Abgabedruck über den Bereich axial außerhalb des ersten Bereichs mit großem Durchmesser (z. B. 43a in der Zeichnung) in die erste Steuerölkammer (31) eingeleitet wird, und der Bereich radial außerhalb des zweiten Bereichs mit kleinem Durchmesser (43e) durch den dritten Bereich mit großem Durchmesser (43c) von der zweiten Steuerölkammer (32) getrennt ist, wenn das Ventilelement (43) in der dritten Stellung steht.
[m] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen, umfassend: Pumpenbestandteile, eingerichtet, drehend angetrieben zu werden, sodass von einem Ansaugbereich (z. B. 21a, 21c in der Zeichnung) her eingeleitetes Öl aus einem Abgabebereich (22a, 22c) abgegeben wird, und eingerichtet, Volumina einer Vielzahl von Arbeitsölräumen mit einer Drehung davon zu verändern; eine Veränderungsvorrichtung, eingerichtet, eine Volumen-Veränderungsrate jedes aus der Vielzahl von Arbeitsölräumen durch Bewegen eines beweglichen Elements (15) zu verändern; eine Vorspannvorrichtung, eingerichtet, das bewegliche Element (15) in einer Richtung vorzuspannen, die die Volumen-Veränderungsrate des Arbeitsölraums bei einem Zustand erhöht, in dem der Vorspannvorrichtung eine Vorbelastung erteilt ist; eine erste Steuerölkammer (31), eingerichtet, über einen Abgabedruck, der von dem Abgabebereich (22) in die erste Steuerölkammer (31) eingeleitet wird, Kraft auf das bewegliche Element (15) in einer Richtung gegen die Vorspannrichtung der Vorspannvorrichtung auszuüben; eine zweite Steuerölkammer (32), eingerichtet, über den Abgabedruck, der von dem Abgabebereich (22) in die zweite Steuerölkammer (32) eingeleitet wird, Kraft auf das bewegliche Element (15) in der Vorspannrichtung der Vorspannvorrichtung auszuüben; eine Umschaltvorrichtung (40), eingerichtet, gemäß einem Betriebszustand der Pumpenbestandteile zwischen einer ersten Stellung eines Ventilelements (43), in der zumindest die erste Steuerölkammer (31) mit einem Ableitungsbereich (57) in Verbindung steht, einer zweiten Stellung des Ventilelements (43), in der der Abgabedruck in die erste Steuerölkammer (31) und die zweite Steuerölkammer (32) eingeleitet wird, und einer dritten Stellung des Ventilelements (43) umzuschalten, in der der Abgabedruck in die erste Steuerölkammer (31) eingeleitet wird und ein Teil des Öls in der zweiten Steuerölkammer (32) zum Ableitungsbereich (57) abgeleitet wird; und einen Einschränkungsabschnitt, eingerichtet, die Bewegung des beweglichen Elements (15) einzuschränken, wenn die Umschaltvorrichtung (40) in einer Stellung außer der ersten Stellung und der dritten Stellung steht, wobei die Umschaltvorrichtung (40) das Ventilelement (43) in der ersten Stellung hält, wenn der Abgabedruck niedriger als ein Druckpegel ist, durch den der Einschränkungsabschnitt (28) die Bewegung des beweglichen Elements (15) einschränkt.
[n] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [m] beschrieben, wobei das Umschalten der Umschaltvorrichtung (z. B. 40) elektrisch gesteuert ist. Gemäß einem solchen Aufbau kann eine geeignetere Übergangssteuerung erreicht werden, sodass das Problem, dass der Abgabedruck (P) unnötig vergrößert wird, wirksamer unterbunden werden kann.
[o] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [n] beschrieben, wobei das Umschalten der Umschaltvorrichtung (z. B. 40) gemäß einem Betriebzustand des Motors gesteuert wird. Gemäß einem solchen Aufbau kann eine geeignetere Abgabedrucksteuerung erreicht werden, sodass das Problem, dass der Abgabedruck (P) unnötig vergrößert wird, viel wirksamer unterbunden werden kann.
[p] Ölpumpe mit variablem Fördervermögen wie im Punkt [o] beschrieben, wobei der Einschränkungsabschnitt eingerichtet ist, die Bewegung des beweglichen Elements (z. B. 15 in der Zeichnung) zu verhindern, wenn der Abgabedruck niedriger als oder gleich einem vorgegebenen Pegel ist, und eingerichtet ist, die Bewegung des beweglichen Elements (15) zuzulassen, wenn der Abgabedruck höher als der vorgegebene Pegel ist.

Diese Anmeldung beruht auf einer früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-279096 , eingereicht am 21. Dezember 2011. Der gesamte Inhalt dieser japanischen Patentanmeldung ist hierdurch durch Verweis aufgenommen.
Der Umfang der Erfindung ist mit Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7794217 [0002]
JP 2011-279096 [0073]

Claims

Ölpumpe mit variablem Fördervermögen, umfassend: einen Rotor (16), eingerichtet, drehend angetrieben zu werden; eine Vielzahl von Flügeln (17), die aus einem äußeren Umfangsbereich des Rotors (16) heraus und dort hinein beweglich sind; einen Nockenring (15), der getrennt eine Vielzahl von Arbeitsölräumen bildet, indem er den Rotor (16) und die Vielzahl von Flügeln (17) in einem inneren Umfangsraum des Nockenrings (15) aufnimmt, wobei der Nockenring (15) eingerichtet ist, sich zu bewegen, um eine Exzentrizität zwischen einer Drehachse des Rotors (16) und einem Zentrum einer inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) zu variieren und dadurch eine Veränderungsrate des Volumens jedes aus der Vielzahl von Arbeitsölräumen zu variieren, die erzeugt wird, wenn sich der Rotor (16) dreht; eine Seitenwand, die an mindestens einem der Seitenbereiche des Nockenrings (15) vorgesehen ist, wobei die Seitenwand einen Ansaugbereich (21a, 21c) enthält, der offen zum Arbeitsölraum ist, dessen Volumen sich erhöht, wenn sich der Rotor (16) bei einem Zustand dreht, in dem der Nockenring (15) exzentrisch ist, sowie einen Abgabebereich (22a, 22c), der offen zum Arbeitsölraum ist, dessen Volumen sich verringert, wenn sich der Rotor (16) bei dem Zustand dreht, in dem der Nockenring (15) exzentrisch ist; eine erste Steuerölkammer (31), eingerichtet, durch Öl, das aus dem Abgabebereich (22a, 22c) in die erste Steuerölkammer (31) abgegeben und geleitet wird, eine erste Vorspannkraft auf den Nockenring (15) in einer Richtung auszuüben, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) verringert; eine zweite Steuerölkammer (32), eingerichtet, durch Öl, das aus dem Abgabebereich (22a, 22c) in die zweite Steuerölkammer (32) abgegeben und geleitet wird, eine zweite Vorspannkraft auf den Nockenring (15) in einer Richtung auszuüben, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) vergrößert, wobei die zweite Vorspannkraft kleiner ist als die erste Vorspannkraft; eine Vorspannvorrichtung (33, 34), eingerichtet, eine dritte Vorspannkraft auf den Nockenring (15) in der Richtung auszuüben, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) bei einem Zustand erhöht, in dem der Vorspannvorrichtung (33, 34) eine Vorbelastung erteilt ist, wobei die Vorspannvorrichtung (33, 34) eingerichtet ist, die dritte Vorspannkraft diskontinuierlich schrittweise zu erhöhen, wenn die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) niedriger als oder gleich einem vorgegebenen Betrag wird; und eine Umschaltvorrichtung (40), enthaltend ein Ventilelement (43), das eine vierte Vorspannkraft in einer Richtung zu einer ersten Stellung des Ventilelements (43) hin empfängt und eingerichtet ist, sich durch einen Abgabedruck, der vom Abgabebereich (22a, 22c) abgegeben wird, gegen die vierte Vorspannkraft zu bewegen, eingerichtet, die erste Steuerölkammer (31) mit einem Ableitungsbereich (57) zu verbinden, wenn das Ventilelement (43) in der ersten Stellung steht, eingerichtet, den Abgabedruck in die erste Steuerölkammer (31) und die zweite Steuerölkammer (32) zu leiten, wenn sich das Ventilelement (43) bewegt und gegen die vierte Vorspannkraft eine zweite Stellung davon erreicht, und eingerichtet, einen Teil des Öls der zweiten Steuerölkammer (32) zum Ableitungsbereich (57) abzuleiten und weiter den Abgabedruck in die erste Steuerölkammer (31) zu leiten, wenn sich das Ventilelement (43) gegen die vierte Vorspannkraft von der zweiten Stellung bewegt und eine dritte Stellung davon erreicht, wobei die Umschaltvorrichtung (40) von der ersten Stellung des Ventilelements (43) zur zweiten Stellung des Ventilelements (43) wechselt, wenn der Abgabedruck höher als oder gleich einem Druckpegel wird, bei dem sich der Nockenring (15) gegen die Vorbelastung der Vorspannvorrichtung (33, 34) bewegen kann, und niedriger oder gleich einem Druckpegel ist, bei dem die dritte Vorspannkraft der Vorspannvorrichtung (33, 34) schrittweise erhöht ist.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Steuerölkammer (32) in der ersten Stellung des Ventilelements (43) in Verbindung mit dem Abgabebereich (22a, 22c) steht.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 1, wobei die Vorspannvorrichtung (33, 34) eine Vielzahl von Vorspannelementen enthält, die auf den Nockenring (15) wirken.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 3, wobei die Vorspannvorrichtung (33, 34) enthält: eine erste Feder (33), die vorgesehen ist, den Nockenring (15) in der Richtung vorzuspannen, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) vergrößert, und eine zweite Feder (34), die eingerichtet ist, den Nockenring (15) in einer Richtung vorzuspannen, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) verringert, und die eingerichtet ist, bei einem zusammengedrückten Zustand der zweiten Feder den Nockenring (34) nicht mehr vorzuspannen, wenn die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) kleiner als oder gleich einem vorgegebenen Betrag wird.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 4, wobei die zweite Feder (34) so ausgelegt ist, dass sie eine kleinere Vorspannkraft aufweist als diejenige der ersten Feder (33) und zwischen gegenüberstehenden Wänden vorgesehen ist, deren Abstand kürzer ist als eine maximale Ausdehnungslänge der zweiten Feder (34), sodass die zweite Feder (34) von dem Nockenring (15) entfernt wird, wenn die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) kleiner als oder gleich dem vorgegebenen Betrag wird.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 3, wobei die Vorspannvorrichtung (33, 34) enthält: eine erste Feder (33), die vorgesehen ist, den Nockenring (15) in der Richtung vorzuspannen, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) vergrößert, und eine zweite Feder (34), die eingerichtet ist, den Nockenring (15) in der Richtung vorzuspannen, die die Exzentrizität zwischen der Drehachse des Rotors (16) und dem Zentrum der inneren Umfangsfläche des Nockenrings (15) verringert, wenn die Exzentrizität größer als oder gleich einem vorgegebenen Betrag wird.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 1, wobei der Nockenring (15) in einem Gehäuse untergebracht ist, die erste Steuerölkammer (31) und die zweite Steuerölkammer (32) zwischen einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses und einer äußeren Umfangsfläche des Nockenrings (15) ausgebildet sind und eine Druck aufnehmende Fläche des Nockenrings (15), die zur ersten Steuerölkammer (31) weist, so ausgelegt ist, dass sie größer ist als eine Druck aufnehmende Fläche des Nockenrings (15), die zur zweiten Steuerölkammer (32) weist.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 1, wobei das Ventilelement (43) der Umschaltvorrichtung (40) aus einem Kolben besteht, der eine Vielzahl von Bereichen mit großem Durchmesser und Bereichen mit kleinem Durchmesser enthält, am Kolben ein hohler Bereich ausgebildet ist, der offen nur zu axial einer Endseite des Kolbens ist, ein Öffnungsendbereich des hohlen Bereichs in Verbindung mit dem Ableitungsbereich (57) steht, mindestens an einem der Bereiche mit kleinem Durchmesser ein Verbindungskanal ausgebildet ist, der den hohlen Bereich mit einem Bereich radial außerhalb des einen der Bereiche mit kleinem Durchmesser verbindet, und der Abgabedruck auf eine axial andere Endseite des Kolbens gegeben wird.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 8, wobei der Kolben enthält: einen ersten Bereich mit großem Durchmesser (43a), der an einer Seite des hohlen Bereichs ausgebildet ist, die dem Öffnungs-Endbereich gegenüberliegt, und eingerichtet ist, den Abgabedruck anzulegen, einen zweiten Bereich mit großem Durchmesser (43b), der am Öffnungs-Endbereich des hohlen Bereichs ausgebildet ist, einen dritten Bereich mit großem Durchmesser (43c), der zwischen dem ersten Bereich mit großem Durchmesser (43a) und dem zweiten Bereich mit großem Durchmesser (43b) ausgebildet ist, einen ersten Bereich mit kleinem Durchmesser (43d), der zwischen dem dritten Bereich mit großem Durchmesser (43c) und dem ersten Bereich mit großem Durchmesser (43a) ausgebildet ist, und einen zweiten Bereich mit kleinem Durchmesser (43e), der zwischen dem zweiten Bereich mit großem Durchmesser (43b) und dem dritten Bereich mit großem Durchmesser (43c) ausgebildet ist, wobei der Verbindungskanal in dem ersten Bereich mit kleinem Durchmesser (43d) ausgebildet ist, wobei der Abgabedruck über einen Bereich radial außerhalb des zweiten Bereichs mit kleinem Durchmesser (43e) in die zweite Steuerölkammer (32) eingeleitet wird.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 9, wobei die erste Steuerölkammer (31) über einen Bereich radial außerhalb des ersten Bereichs mit kleinem Durchmesser (43d) und den Verbindungskanal mit dem Ableitungsbereich (57) in Verbindung steht und der Abgabedruck über einen Bereich radial außerhalb des zweiten Bereichs mit kleinem Durchmesser (43e) in die zweite Steuerölkammer (32) eingeleitet wird, wenn das Ventilelement (43) in der ersten Stellung steht.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 10, wobei der Abgabedruck über einen Bereich axial außerhalb des ersten Bereichs mit großem Durchmesser (43a) in die erste Steuerölkammer (31) eingeleitet wird und der Abgabedruck über den Bereich radial außerhalb des zweiten Bereichs mit kleinem Durchmesser (43e) in die zweite Steuerölkammer (32) eingeleitet wird, wenn das Ventilelement (43) in der zweiten Stellung steht.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 11, wobei der Abgabedruck über den Bereich axial außerhalb des ersten Bereichs mit großem Durchmesser (43a) in die erste Steuerölkammer (31) eingeleitet wird und der Bereich radial außerhalb des zweiten Bereichs mit kleinem Durchmesser (43e) durch den dritten Bereich mit großem Durchmesser (43c) von der zweiten Steuerölkammer (32) getrennt ist, wenn das Ventilelement (43) in der dritten Stellung steht.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen, umfassend: Pumpenbestandteile, eingerichtet, drehend angetrieben zu werden, sodass von einem Ansaugbereich (21a, 21c) her eingeleitetes Öl aus einem Abgabebereich (22a, 22c) abgegeben wird, und eingerichtet, Volumina einer Vielzahl von Arbeitsölräumen mit einer Drehung davon zu verändern; eine Veränderungsvorrichtung, eingerichtet, eine Volumen-Veränderungsrate jedes aus der Vielzahl von Arbeitsölräumen durch Bewegen eines beweglichen Elements (15) zu verändern; eine Vorspannvorrichtung, eingerichtet, das bewegliche Element (15) in einer Richtung vorzuspannen, die die Volumen-Veränderungsrate des Arbeitsölraums bei einem Zustand erhöht, in dem der Vorspannvorrichtung eine Vorbelastung erteilt ist; eine erste Steuerölkammer (31), eingerichtet, über einen Abgabedruck, der von dem Abgabebereich (22) in die erste Steuerölkammer (31) eingeleitet wird, Kraft auf das bewegliche Element (15) in einer Richtung gegen die Vorspannrichtung der Vorspannvorrichtung auszuüben; eine zweite Steuerölkammer (32), eingerichtet, über den Abgabedruck, der von dem Abgabebereich (22) in die zweite Steuerölkammer (32) eingeleitet wird, Kraft auf das bewegliche Element (15) in der Vorspannrichtung der Vorspannvorrichtung auszuüben; eine Umschaltvorrichtung (40), eingerichtet, gemäß einem Betriebszustand der Pumpenbestandteile zwischen einer ersten Stellung eines Ventilelements (43), in der zumindest die erste Steuerölkammer (31) mit einem Ableitungsbereich (57) in Verbindung steht, einer zweiten Stellung des Ventilelements (43), in der der Abgabedruck in die erste Steuerölkammer (31) und die zweite Steuerölkammer (32) eingeleitet wird, und einer dritten Stellung des Ventilelements (43) umzuschalten, in der der Abgabedruck in die erste Steuerölkammer (31) eingeleitet wird und ein Teil des Öls in der zweiten Steuerölkammer (32) zum Ableitungsbereich (57) abgeleitet wird; und einen Einschränkungsabschnitt, eingerichtet, die Bewegung des beweglichen Elements (15) einzuschränken, wenn die Umschaltvorrichtung (40) in einer Stellung außer der ersten Stellung und der dritten Stellung steht, wobei die Umschaltvorrichtung (40) das Ventilelement (43) in der ersten Stellung hält, wenn der Abgabedruck niedriger als ein Druckpegel ist, durch den der Einschränkungsabschnitt (28) die Bewegung des beweglichen Elements (15) einschränkt.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 13, wobei das Umschalten der Umschaltvorrichtung (40) elektrisch gesteuert ist.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 14, wobei das Umschalten der Umschaltvorrichtung (40) gemäß einem Betriebzustand des Motors gesteuert wird.
Ölpumpe mit variablem Fördervermögen gemäß Anspruch 15, wobei der Einschränkungsabschnitt eingerichtet ist, die Bewegung des beweglichen Elements (15) zu verhindern, wenn der Abgabedruck niedriger als oder gleich einem vorgegebenen Pegel ist, und eingerichtet ist, die Bewegung des beweglichen Elements (15) zuzulassen, wenn der Abgabedruck höher als der vorgegebene Pegel ist.