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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpeneinrichtung, die beispielsweise für eine hydraulische Servolenkeinrichtung eines Fahrzeugs verwendet wird.
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Bekanntlich wird eine Pumpeneinrichtung mit einem Entlastungsventil bzw. Sicherheitsventil zum Schützen von hydraulischen Einrichtungen vor einem zu grollen Druckanstieg versehen. Das Entlastungsventil hat einen Aufbau, in welchem ein kugelförmiger Ventilkörper, der von einem Ventilkörperhaltebereich einer Aufnahme gehalten wird, auf die Seite eines Ventilsitzes mittels einer Spiralfeder gedrückt oder gepresst wird. Jedoch hat das Entlastungsventil ein Problem dahingehend, dass Geräusche erzeugt werden, die durch die Tatsache hervorgerufen werden, dass der Ventilkörper schwingt, wenn Arbeitsfluid auf einer Oberfläche des Ventilkörpers bei Ventilöffnung strömt.
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Um dieses Problem zu vermeiden, offenbart die ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-082762 (im Weiteren als ”
JP2012-082762 ” bezeichnet) eine Technik, die die Geräuschentwicklung dämpft, die durch das Schwingen hervorgerufen wird, indem der folgende Aufbau verwendet wird; ein Ventilsitzbereich, auf welchem der Ventilkörper während des Schließens des Entlastungsventils aufliegt, ist zu einer Seite in radialer Richtung in Bezug auf einen Bohrungsmittelpunkt einer Entlastungsventilaufnahmebohrung, die darin das Entlastungsventil aufnimmt, versetzt, und somit hat eine Druckkraft entsprechend einem Hydraulikdruck, der auf den Ventilkörper einwirkt, eine Komponente in radialer Richtung zu der einen Seite der radialen Richtung. Das heißt, da der Ventilkörper auf der einen Seite in radialer Richtung stabil während des Öffnens des Entlastungsventils gehalten wird, wird die Schwingung gedämpft, so dass die durch die Schwingung hervorgerufene Geräuschentwicklung gedämpft wird.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Jedoch werden in der
JP2012-082762 eine Kraft, die auf den Ventilkörper einwirkt, die durch eine Neigung der Aufnahme hervorgerufen wird, und auch eine Kraft gänzlich nicht berücksichtigt, die auf den Ventilkörper einwirkt, die durch eine Abweichung einer Vorspannkraft in einer Umfangsrichtung der Spiralfeder hervorgerufen wird. Aufgrunddessen strömt in einem Fall, in welchem diese Kräfte auf den Ventilkörper einwirken, so dass der Ventilkörper in radialer Richtung auf einer anderen Seite der Entlastungsventilaufnahmebohrung zurückgedrückt wird (oder dorthin zurückkehrt), das Arbeitsfluid durch den Ventilkörper beim Öffnen des Entlastungsventils, und der Ventilkörper wird instabil, da er durch diese Strömung des Arbeitsfluids schwingt. Aufgrund dieser Schwingung des Ventilkörpers werden Geräusche erzeugt.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf das vorhergehende technische Problem erdacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpeneinrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Geräuschentwicklung beim Öffnen des Entlastungsventils stets zu unterdrücken, selbst wenn eine Kraft, die die Stabilität des Ventilkörpers beeinträchtigt, auf den Ventilkörper einwirkt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Pumpeneinrichtung: ein Pumpengehäuse mit einem Pumpenelementaufnahmeraum; eine Antriebswelle, die von dem Pumpengehäuse drehbar gehalten wird; einen Einlassanschluss, der in dem Pumpengehäuse vorgesehen ist und Arbeitsfluid aus einem Reservoirbehälter einlässt; einen Auslassanschluss, der in dem Pumpengehäuse vorgesehen ist; ein Pumpenelement, das in dem Pumpenelementaufnahmeraum aufgenommen ist, um das Arbeitsfluid aus dem Einlassanschluss anzusaugen, indem es durch die Antriebswelle in Drehung versetzt wird, und um das Arbeitsfluid aus dem Auslassanschluss abzuführen; einen Einlassdurchgang, der in dem Pumpengehäuse vorgesehen ist und mit dem Einlassanschluss in Verbindung steht; einen Auslassdurchgang, der in dem Pumpengehäuse vorgesehen ist und mit dem Auslassanschluss in Verbindung steht; eine Entlastungsventilaufnahmebohrung, die in dem Pumpengehäuse vorgesehen ist und deren Querschnitt im Wesentlichen eine Kreisform bzw. runde Form hat. Wenn ferner eine imaginäre Linie, die durch einen Bohrungsmittelpunkt der Entlastungsventilaufnahmebohrung verläuft, die ein Mittelpunkt eines Querschnitts senkrecht zu einer Achse ist, die sich in axialer Richtung erstreckt, die wiederrum eine Längsrichtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung ist, die sich parallel zu der Achse erstreckt, eine Mittelachse ist, dann weist die Pumpeneinrichtung auf: einen Ventilsitz, der an einer Endseite bzw. Stirnseite in der axialen Richtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung vorgesehen ist und eine im Wesentlichen zylindrische Form hat, deren Außenumfangsfläche entsprechend einer Form einer Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung ausgebildet ist; eine Durchtrittsöffnung, die eine Öffnung in axialer Richtung ist, die an dem Ventilsitz so vorgesehen ist, dass sie den Ventilsitz in der axialen Richtung durchdringt, wobei die Durchtrittsöffnung so ausgebildet ist, dass ein Endbereich, der an der einen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung angeordnet ist, von den beiden Endbereichen der Durchtrittsöffnung mit dem Auslassdurchgang in Verbindung steht und derart, dass eine Position der Ausbildung der Durchtrittsöffnung bzw. der Formierungsposition der Durchtrittsöffnung auf einem Querschnitt des Ventilsitzes senkrecht zu der axialen Richtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung im Wesentlichen in der Mitte eines im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitts der Entlastungsventilaufnahmebohrung liegt; einen Sitzbereich, der an der anderen Endseite in der axialen Richtung des Ventilsitzes vorgesehen und in Ringform so ausgebildet ist, dass er die Durchtrittsöffnung umschließt, wobei der Sitzbereich so festgelegt ist, dass ein Mittelpunkt des Sitzbereichs auf einem Querschnitt senkrecht zu der axialen Richtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung zu der Mittelachse verschoben ist; einen kugelförmigen Ventilkörper, der einen Öffnungsvorgang und einen Schließvorgang für die Durchtrittsöffnung durch Ablösen von und in Kontakt mit dem Sitzbereich ausführt; eine Aufnahme, die beweglich in der axialen Richtung in der Entlastungsventilaufnahmebohrung vorgesehen und an der anderen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung in Bezug zu dem Ventilkörper angeordnet ist, wobei die Aufnahme einen Ventilkörperhaltebereich zum Halten des Ventilkörpers und einen Wellenbereich, der sich von einer Stirnfläche des Ventilkörperhaltebereichs zu der anderen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung erstreckt, aufweist; eine Spiralfeder, die in der Entlastungsventilaufnahmebohrung vorgesehen ist und die Aufnahme so vorspannt, dass der von der Aufnahme gehaltene Ventilkörper den Sitzbereich berührt; und eine Druckentlastung, die an der anderen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung in Bezug auf den Ventilsitz so vorgesehen ist, dass sie zu der Entlastungsventilaufnahmebohrung offen ist, wobei die Druckentlastung das Arbeitsfluid in der Entlastungsventilaufnahmebohrung in den Einlassdurchgang ableitet. Und, wenn die Komponente in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse einer Druckkraft entsprechend einem Druck des Arbeitsfluids in der Durchtrittsöffnung, die der Ventilkörper in einer Innenseitenfläche des ringförmigen Sitzbereichs in einem Zustand aufnimmt, in welchem der Ventilkörper den Sitzbereich berührt, gleich F1x ist, und eine Komponente in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse einer Kraft, die die Komponente in radialer Richtung F1x aufgrund einer Neigung der Aufnahme in Bezug zu der Mittelachse verringert, gleich F2x ist, und ebenfalls eine Komponente in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse einer Kraft, die einer Vorspannkraft der Spiralfeder entspricht, die die Komponente in radialer Richtung F1x reduziert, gleich F3x ist, der Sitzbereich dann so ausgebildet ist, dass er dem Ausdruck F1x > F2x + F3x genügt.
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Erfindungsgemäß ist es möglich, die Erzeugung von Geräuschen beim Öffnen des Entlastungsventils stets zu dämpfen, auch wenn eine Kraft, die die Stabilität des Ventilkörpers beeinträchtigt, auf den Ventilkörper einwirkt.
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Die anderen Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Längsquerschnitt einer Pumpeneinrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Längsschnittansicht, die entlang einer Linie A-A aus 1 genommen ist.
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3 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht eines Entlastungsventils, das in 2 gezeigt ist.
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4 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht, die Details eines Ventilsitzes zeigt, der in 3 dargestellt ist.
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5 ist eine Zeichnung, die ein Verhalten eines Ventilkörpers beim Öffnen des Entlastungsventils zeigt.
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6 ist eine Zeichnung, die einen wesentlichen Teil der 3 zeigt, wobei Kräfte auf den Ventilkörper einwirken, die durch eine Neigung einer Aufnahme hervorgerufen werden, die durch Vektoren angegeben ist. In 6 ist ein Schraffurmuster der Halterung der Einfachheit halber weggelassen.
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7 ist eine Zeichnung einer Spiralfeder, wenn sie aus Seite der Aufnahme her betrachtet wird.
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8 ist eine Zeichnung, die einen wesentlichen Teil der 3 zeigt, wobei Kräfte auf den Ventilkörper einwirken, die durch eine Abweichung bzw. Verschiebung einer Vorspannkraft in einer Umfangsrichtung der Spiralfeder hervorgerufen wird, wie dies durch Vektoren angegeben ist.
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9 ist eine Längsschnittansicht des Entlastungsventils gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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10 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht eines wesentlichen Teils des Entlastungsventils gemäß einer dritten Ausführungsform.
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11 ist eine Längsschnittansicht des Entlastungsventils gemäß einer vierten Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Mit Verweis auf die Zeichnungen werden nun Ausführungsformen einer Pumpeneinrichtung der vorliegenden Erfindung nachfolgend erläutert. Jede Ausführungsform zeigt als ein Beispiel, dass die Pumpeneinrichtung für eine Servolenkungsvorrichtung eines Fahrzeugs verwendet wird.
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[Erste Ausführungsform]
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Eine Pumpeneinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung ist eine sogenannte Flügelpumpe mit variabler Verdrängung bzw. eine Verstellflügelpumpe (oder Flügelpumpe mit variabler Fördermenge). Wie in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst die Pumpeneinrichtung 1 ein Pumpengehäuse 2, in welchem eine Pumpenelementaufnahmekammer 2a als ein Pumpenelementaufnahmeraum enthalten ist, eine Antriebswelle 3, die von dem Pumpengehäuse 2 drehbar gehalten und in die Pumpenelementaufnahmekammer 2a eingeführt ist, und ein Pumpenelement 4, das in der Pumpenelementaufnahmekammer 2a aufgenommen ist und einen Pumpvorgang bei Antrieb durch die Antriebswelle 3 ausführt.
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Das Pumpengehäuse 2 ist durch ein zylinderförmiges vorderes Gehäuse mit Boden 5 und ein im Wesentlichen scheibenförmiges hinteres Gehäuse 6 gebildet, das eine Öffnung des vorderen Gehäuses 5 verschließt.
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Das Pumpenelement (oder die Pumpenkomponente) 4 hat einen im Wesentlichen ringförmigen Adapterring 7, der mit einer Innenumfangsfläche eines zylindrischen Bereichs 5a des vorderen Gehäuses 5 verbunden und daran befestigt ist, einen im Wesentlichen ringförmigen Mitnehmerring 8, der in einem im Wesentlichen ovalförmigen Innenraum im Inneren des Adapterrings 7 beweglich vorgesehen ist, einen Rotor 9, der an einer Innenumfangsseite des Mitnehmerrings 8 vorgesehen ist und sich zusammen mit der Antriebswelle 3 dreht, und eine im Wesentlichen scheibenförmige Druckplatte 10, die auf einer inneren Bodenfläche 5b des vorderen Gehäuses 5 angeordnet ist und den Mitnehmerring 8 und den Rotor 9 in Verbindung mit dem hinteren Gehäuse 6 einschließt.
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Die Positionierung des Adapterrings 7 und der Druckplatte 10 in einer Umfangsrichtung in Bezug zu dem Pumpengehäuse 2 wird durch einen Positionierstift 11 bewerkstelligt.
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Der Adapterring 7 ist an einem Bereich auf Seite einer nachfolgend beschriebenen ersten Fluiddruckkammer 14 in Bezug zu dem Positionierstift 11 auf einer Innenumfangsfläche des Adapterrings 7 vorgesehen, wobei ein Plattenelement 12, das als eine Abrollfläche dient, auf der der Mitnehmerring 8 sich bewegt, während es in dem Innenraum des Adapterrings 7 rollt, und auch als ein Dichtelement dient, das einen Spalt zwischen dem Adapterring 7 und dem Mitnehmerring 8 abdichtet.
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Der Adapterring 7 ist ferner an einer Position radial gegenüberliegend zu dem Plattenelement 12 auf der Innenumfangsfläche des Adapterrings 7 vorgesehen, wobei ein Dichtelement 13, das zum Abdichten eines Spalts zwischen dem Adapterring 7 und dem Mitnehmerring 8 ähnlich wie das Plattenelement 12 dient, vorgesehen ist. Dieses Plattenelement 12 und das Dichtelement 13 bilden ein Paar aus erster und zweiter Fluiddruckkammer 14 und 15 zwischen dem Adapterring 7 und dem Mitnehmerring 8.
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Der Mitnehmerring 8 ist ausgebildet, sich in die linke und die rechte Richtung in 2 durch eine Druckdifferenz zwischen der ersten Fluiddruckkammer 14 und der zweiten Fluiddruckkammer 15 zu bewegen. Mit dieser Bewegung ändert sich die Größe der Exzentrizität des Mitnehmerrings 8 in Bezug zu dem Rotor 9. Der Mitnehmerring 8 wird immer gedrückt oder gepresst in einer Richtung, in der der Betrag der Exzentrizität in Bezug zu dem Rotor 9 maximal wird, wobei dies mittels einer Rückholfeder 16 erfolgt, die elastisch mit einem Außenumfang des Mitnehmerrings 8 verbunden ist.
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Der Rotor 9 ist ausgebildet, sich im Gegenuhrzeigersinn zu drehen (eine Pfeilrichtung) in 2, wenn sich die Antriebswelle 3 dreht. Der Rotor 9 hat in im Wesentlichen regelmäßigen Abständen in einer Umfangsrichtung an einem Außenumfang des Rotors 9 mehrere Schlitze (Einschnitte) 17, die hergestellt werden, indem ein Einschnitt entlang einer radialen Richtung erfolgt. Flache Plattenflügel 18 sind in den Einschnitten 17 so vorgesehen, dass sie sich in der radialen Richtung des Rotors 9 bewegen oder ausfahren/zurückziehen können.
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Jeder Flügel 18 wird gegen eine Innenumfangsfläche des Mitnehmerrings 8 durch den Druck des Arbeitsfluids, das in eine Gegendruckkammer 19 eingeführt wird, die an einem inneren Endbereich des Einschnitts 17 ausgebildet ist, gedrückt, wodurch ein ringförmiger Raum zwischen dem Mitnehmerring 8 und dem Rotor 9 in der Umfangsrichtung in mehrere Pumpenkammern 20 unterteilt wird.
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Ein erster Einlassanschluss 21 mit einer im Wesentlichen halbmondförmigen Gestalt bei Betrachtung von vorne, die sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt, ist auf einer inneren Endfläche des hinteren Gehäuses 6 ausgebildet, die der Pumpenelementaufnahmekammer 2a gegenüberliegt. Genauer gesagt, der erste Einlassanschluss 21 ist an einem Abschnitt der inneren Stirnfläche des hinteren Gehäuses 6 angeordnet, die einen Saugabschnitt (Saugbereich) entspricht, in welchem ein Volumen jeder Pumpenkammer 20 bei Drehung des Rotors 9 graduell zunimmt. Dieser erste Einlassanschluss 21 steht mit einem Reservoirbehälter 23 über einen Einlassdurchgang 22 in Verbindung, der in dem hinteren Gehäuse 6 ausgebildet ist, beispielsweise durch eine Bohrung. Mit diesem Aufbau wird das in dem Reservoirbehälter 23 enthaltene Arbeitsfluid in den ersten Einlassanschluss 21 über den Einlassdurchgang 22 eingeführt und wird in jede Pumpenkammer 20 durch eine Pumpensaugfunktion, die in dem Saugabschnitt ausgeführt wird, eingeführt oder eingesaugt.
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Ferner ist ein zweiter Einlassanschluss 24 mit im Wesentlichen der gleichen Form wie der erste Einlassanschluss 21 auf einer Oberfläche der Druckplatte 10 ausgebildet, die dem Rotor 9 gegenüberliegt. Genauer gesagt, der zweite Einlassanschluss 24 ist an einer Position gegenüberliegend zu dem ersten Einlassanschluss 21 angeordnet. Der zweite Einlassanschluss 24 steht mit einem vertieften Bereich 27, in welchem ein Dichtring 26 zur Abdichtung eines Spalts zwischen dem vorderen Gehäuse 5 und der Antriebswelle 3 aufgenommen ist, über einen Rücklaufdurchgang 25 in Verbindung, der in dem vorderen Gehäuse 5 ausgebildet ist. Das heißt, überflüssiges oder unnötiges Arbeitsfluid, das sich in dem vertieften Bereich 27 ansammelt, wird der Pumpenkammer 20 über den Rücklaufdurchgang 25 und den zweiten Einlassanschluss 24 durch die Pumpensaugwirkung, die in dem Saugabschnitt erfolgt, zugeführt, wodurch ein Ausströmen des überschlüssigen Öls (überschüssiges Arbeitsfluid) aus der Pumpe nach außen unterdrückt wird.
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Ferner ist ein erster Auslassanschluss 28 mit einer im Wesentlichen halbmondförmigen Gestalt, die sich entlang der Umfangsrichtung erstreckt, bei Betrachtung von vorne auf der Oberfläche der Druckplatte 10, die dem Rotor 9 gegenüberliegt, ausgebildet. Genauer gesagt, der erste Auslassanschluss 28 ist an einem Abschnitt der Oberfläche der Druckplatte 10 angeordnet, der einem Auslassabschnitt bzw. Abgabeabschnitt (Auslassbereich) entspricht, in welchem das Volumen jeder Pumpenkammer 20 graduell bei Drehung des Rotors 9 abnimmt.
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Der erste Auslassanschluss 28 steht mit einem Auslassdurchgang 30 über eine zurückgesetzte Druckkammer 29, die auf der inneren Bodenfläche 5b des vorderen Gehäuses 5, die der Druckplatte 10 gegenübersteht, ausgebildet ist, in Verbindung. Das Arbeitsfluid, das aus jeder Pumpenkammer 20 durch die Pumpwirkung in dem Auslassabschnitt abgegeben wird, wird aus dem Hydraulikleistungszylinder (nicht gezeigt) einer Servolenkeinrichtung (nicht gezeigt) durch den ersten Auslassanschluss 28 und den Auslassdurchgang 30 herausgepumpt.
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Ferner ist ein zweiter Auslassanschluss 31 mit im Wesentlichen der gleichen Form wie der erste Auslassanschluss 28 auf einer Innenseitenfläche des hinteren Gehäuses 6 ausgebildet. Genauer gesagt, der zweite Auslassanschluss 31 ist an einer Position gegenüberliegend zu dem ersten Auslassanschluss 28 angeordnet. Wie zuvor beschrieben ist, sind der erste und der zweite Einlassanschluss 21 und 24 und der erste und der zweite Auslassanschluss 28 und 31 in axialer Richtung symmetrisch zu den Pumpenkammern 20 angeordnet, die zwischen diesen Einlass- und Auslassanschlüssen eingeschlossen sind, wodurch ein Druckgleichgewicht zwischen beiden Seiten in axialer Richtung der Pumpenkammern 20 aufrecht erhalten wird.
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Ein Steuerventil 32 zur Steuerung eines Pumpenauslassdruckes ist an einer oberen Endseite in dem vorderen Gehäuse 5 vorgesehen.
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Dieses Steuerventil 32 ist in dem vorderen Gehäuse 5 von einer linken Seite zu einer rechten Seite in 2 montiert. Das Steuerventil 32 hat eine Ventilöffnung 33, deren Öffnungsende mit einem Pfropfen 36 verschlossen ist, und hat einen zylinderförmigen Kolben mit Boden 34, der verschiebbar in axialer Richtung in der Ventilöffnung 33 aufgenommen ist und dessen Endbereich gegenüberliegend zu dem Öffnungsende der Ventilöffnung 33 offen ist, und hat eine Ventilfeder 35, die den Kolben 34 zu jeder Zeit in Richtung zu dem Pfropfen 36 drückt oder presst.
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Aufgrund der Tatsache, dass die Ventilöffnung 33 darin den Kolben 34 aufnimmt, sind eine Hochdruckkammer 37, eine Mitteldruckkammer 38 und eine Niederdruckkammer 39 in der Ventilöffnung 33 gebildet. Die Hochdruckkammer 37 ist zwischen dem Pfropfen 36 und dem Kolben 34 angeordnet, und ein Hydraulikdruck auf einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf eine Dosieröffnung 30a, die in dem Auslassdurchgang 30 ausgebildet ist, wird damit in die Hochdruckkammer 37 eingeleitet. Die Mitteldruckkammer 38 nimmt darin die Ventilfeder 35 auf, und ein Hydraulikdruck auf der stromabwärtigen Seite in Bezug auf die Dosieröffnung 30a wird somit in die Mitteldruckkammer 38 eingeleitet. Die Niederdruckkammer 39 ist entlang des Außenumfangs des Kolbens 34 ausgebildet, und ein Pumpsaugdruck aus dem Einlassdurchgang 22 wird über einen Niederdruckdurchgang 40 in die Niederdruckkammer 39 eingeleitet. Der Kolben 34 ist ausgebildet, sich in axialer Richtung aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Hochdruckkammer 37 und der Mitteldruckkammer 38 zu bewegen.
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Insbesondere, wenn die Druckdifferenz zwischen der Hochdruckkammer 37 und der Mitteldruckkammer 38 relativ gering ist, und der Kolben 34 auf Seite des Pfropfens 36 durch die Vorspannkraft der Ventilfeder 35 positioniert ist, und sich ein Verbindungsdurchgang 41, der die erste Fluiddruckkammer 14 mit der Ventilöffnung 33 verbindet, sich zu der Niederdruckkammer 39 öffnet, dann wird ein relativ geringer Druck der Niederdruckkammer 39 in die erste Fluiddruckkammer 14 eingeleitet.
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Wenn andererseits die Druckdifferenz zwischen der Hochdruckkammer 37 und der Mitteldruckkammer 38 relativ groß ist, und der Kolben 34 sich in 2 zur rechten Seite gegen den Druck der Mitteldruckkammer 38 und die Vorspannkraft der Ventilfeder 35 bewegt und wenn die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 39 und der ersten Fluiddruckkammer 14 allmählich unterbrochen wird, dann steht die Hochdruckkammer 37 mit der ersten Fluiddruckkammer 14 über den Verbindungsdurchgang 41 in Verbindung. Mit dieser Verbindung wird ein hoher Druck der Hochdruckkammer 37 in die erste Fluiddruckkammer 14 eingeleitet.
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Auf diese Weise wird der Druck der Niederdruckkammer 39 oder der Druck der Hochdruckkammer 37 wahlweise in die erste Fluiddruckkammer 14 eingeleitet.
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In Hinblick auf die zweite Fluiddruckkammer 15 wird der Pumpensaugdruck immer in die zweite Fluiddruckkammer 15 eingeleitet. Wenn der Druck der Niederdruckkammer 39 in die erste Fluiddruckkammer 14 eingeleitet wird, bewegt sich der Mitnehmerring 8 (rollt) zu einer Position, in der der Betrag der Exzentrizität des Mitnehmerrings 8 in Bezug zu dem Rotor 9 maximal wird, aufgrund der Vorspannkraft der Rückholfeder 16, und eine Pumpenfördermenge wird maximal. Wenn andererseits der Druck der Hochdruckkammer 37 in die erste Fluiddruckkammer 14 eingeleitet wird und der Mitnehmerring 8 sich in eine Richtung bewegt (in diese rollt), in der der Betrag der Exzentrizität des Mitnehmerrings 8 kleiner wird, und dies gegen die Vorspannkraft der Rückholfeder 16 entsprechend dem Druck der Hochdruckkammer 37 erfolgt, dann wird die Pumpenabgabemenge verringert.
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Der Kolben 34 ist mit einem Entlastungsventil 42 versehen, das sich öffnet, wenn der Druck in der Mitteldruckkammer 38 einen vorbestimmten Entlastungsdruck übersteigt, das heißt, ein Druck auf Seite der Servolenkeinrichtung übersteigt den vorbestimmten Entlastungsdruck, und ein Druck des Arbeitsfluids, das in dem Auslassdurchgang 30 strömt, wird reduziert.
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Wie in 3 gezeigt, hat das Entlastungsventil 42 eine Entlastungsventilaufnahmebohrung 43, die auf Seite des Innenumfang des Kolbens 34 ausgebildet ist und eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt im Querschnitt hat, einen im Wesentlichen zylindrischen Ventilsitz 44, der an einer Endseite (in 3 auf der rechten Seite) in axialer Richtung (eine Längsrichtung) der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43, das heißt, an der Endseite der Öffnung des Kolbens 34, vorgesehen ist, eine Kugel 45 als einen kugelförmigen Ventilkörper, der an der anderen Endseite (in 3 an der linken Seite) der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 in Bezug zu dem Ventilsitz 44 angeordnet ist, eine Aufnahme 46, die beweglich in axialer Richtung in der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 vorgesehen und an der anderen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 in Bezug auf die Kugel 45 angeordnet ist, und eine Spiralfeder 47, die elastisch zwischen einem Boden der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 und der Aufnahme 46 montiert ist und die Aufnahme 46 in Richtung zu dem Ventilsitz 44 drückt oder presst.
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In der folgenden Erläuterung wird eine imaginäre Linie, die sich parallel zu der Achse erstreckt, als eine Mittelachse A1 bezeichnet, wobei die imaginäre Linie durch einen Bohrungsmittelpunkt der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 verläuft, der eine Mitte eines Querschnitts senkrecht zu einer Achse ist, die sich in axialer Richtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 erstreckt.
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An einem Endbereich an der anderen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 ist ein Bereich mit großem Durchmesser 43a ausgebildet, dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist als derjenige von anderen Bereichen, und ein R-Bereich, der an einer Ecke zwischen einem Boden und einer Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 während der Herstellung der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 entsteht, ist entfernt.
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Ferner sind mehrere Druckentlastungen 48 entlang einer radialen Richtung der Mittelachse A1 an einem Bereich ausgebildet, der geringfügig zu der anderen Endseite in Bezug zu dem Ventilsitz 44 auf einer Umfangswand des Kolbens 34 angeordnet ist, die die Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 bildet. Die Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 steht mit der Niederdruckkammer 39 über die Druckentlastungen 48 in Verbindung.
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Die Aufnahme 46 umfasst einen Kugelhaltebereich 49 als einen Ventilkörperhaltebereich zum Halten oder Aufnehmen der Kugel 45, und einen Wellenbereich 50, der sich von einer Stirnfläche, auf Seite der Spiralfeder 47, des Kugelhaltebereichs 49 zu der anderen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 erstreckt.
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Der Kugelhaltebereich 49 hat eine umgekehrt konische Form, deren Durchmesser graduell in Richtung zur Seite der Spiralfeder 47 größer wird. Der Kugelhaltebereich 49 ist mit der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 in Gleitkontakt, wobei ein kleiner Spalt bzw. Abstand in radialer Richtung zwischen einer Außenumfangskante 49a auf Seite der Spiralfeder 47 des Kugelhaltebereichs 49 und der Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 vorhanden ist.
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Ferner ist ein kellenförmiger konkaver Bereich (oder ein becherförmiger konkaver Bereich) 49b mit Drehsymmetrie in Bezug zum Wellenmittelpunkt A2 der Aufnahme 46 an einer Stirnfläche auf Seite des Ventilsitzes 44 des Kugelhaltebereichs 49 ausgebildet. Die Kugel 45 liegt auf dem konkaven Bereich 49b auf, wodurch eine relative Verschiebung (oder eine Relativbewegung) in radialer Richtung zwischen der Kugel 45 und der Aufnahme 46 begrenzt oder beschränkt wird, und somit ist ein Mittelpunkt O der Kugel 45 auf der Wellenmitte A2 der Aufnahme 46 angeordnet.
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Ein erster Federendbereich bzw. Wicklungsendbereich 47a, der ein Federendbereich auf einer Endseite der Spiralfeder 47 ist, ist mit der Stirnfläche auf Seite der Spiralfeder 47 des Kugelhaltebereichs 49 verbunden.
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Der Wellenbereich 50 hat eine umgekehrt konische Form, deren Durchmesser graduell in Richtung zur Seite des Kugelhaltebereichs 49 größer wird. Der Wellenbereich 50 wird im Inneren der Spiralfeder 47 aufgenommen, und eine Außenumfangsfläche eines Fußbereiches des Kugelhaltebereichs 49 ist mit dem ersten Federendbereich 47a der Spiralfeder 47 in Kontakt, wodurch eine relative Verschiebung (oder eine Relativbewegung) eines vorbestimmten Bereichs oder größer zwischen der Aufnahme 46 und der Spiralfeder 47 in radialer Richtung beschränkt wird.
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Die Spiralfeder 47 ist eine typische Spiralfeder, die aus Edelstahl 53 gebildet ist. Die Spiralfeder 47 ist so ausgebildet, dass eine Größe (Federdurchmesser) in der radialen Richtung in Bezug zu der Mittelachse A1 entlang der axialen Richtung im Wesentlichen gleich bleibt. Der erste Federendbereich 47a und ein zweiter Federendbereich 47b der Spiralfeder 47, die beide Endbereiche in der axialen Richtung sind, sind als sogenannte geschlossene Enden ausgebildet. Der erste und der zweite Federendbereich 47a und 47b unterliegen jeweils einer Oberflächenschleifbehandlung, um die Auflagestabilität auf einem Federkontaktbereich zu verbessern. Die Spiralfeder 47 ist so ausgebildet, dass, selbst wenn eine Schiefstellung oder Neigung der Spiralfeder 47 aufgrund einer verschiebenden Belastung und dergleichen auftritt, die Schiefstellung oder Neigung für einen vorbestimmten Winkel oder größer der Spiralfeder 47 unterdrückt wird, indem eine Außenumfangsseite der Spiralfeder 47 mit der Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 in Kontakt tritt.
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Der Ventilsitz 44 hat eine Außenumfangsfläche, die entsprechend einer Form der Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 ausgebildet ist. Der Ventilsitz 44 wird auf die eine Endseite in axialer Richtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung durch Presspassung befestigt. Der Ventilsitz 44 hat eine Durchtrittsöffnung 51 mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt entlang der Mittelachse A1.
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Die Durchtrittsöffnung 51 ist so ausgebildet, dass eine Position der Ausbildung der Durchtrittsöffnung 51 auf einem Querschnitt des Ventilsitzes 44 senkrecht zu der axialen Richtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 im Wesentlichen in der Mitte eines im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitts der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 liegt. Das heißt, die Mittelachse A1 und ein Mittelpunkt der Durchtrittsöffnung 51 sind im Wesentlichen identisch.
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Ein Endbereich der Durchtrittsöffnung 51 an einer Öffnungsendseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 steht mit dem Auslassdurchgang 30 auf einer stromabwärtigen Seite in Bezug auf die Dosieröffnung 30a über die Mitteldruckkammer 38 in Verbindung. Wenn bei diesem Aufbau die Kugel 45 sich von dem Ventilsitz 44 löst, wird ein Hydraulikdruck auf der stromabwärtigen Seite in Bezug auf die Dosieröffnung 30a des Auslassdurchgangs 30 in die Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 eingeleitet.
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Die Durchtrittsöffnung 51 hat auf Seite der Aufnahme 46 einen Lochbereich mit großem Durchmesser 51a, dessen Innendurchmesser größer ist als derjenige der anderen Bereiche.
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Der Ventilsitz 44 ist an einem Endbereich davon auf Seite der Aufnahme 46 mit der Auflagefläche 52 als einem Sitzbereich versehen, auf welchem die Kugel 45 aufliegt. Genauer gesagt, die Auflagefläche 52 ist durch einen gesamten Lochrand des Lochbereichs mit großem Durchmesser 51a der Durchtrittsöffnung 51 hindurch gebildet.
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Wie in 4 und 5 gezeigt, ist diese Auflagefläche 52 in eine ringförmige Oberfläche mit einem Teil einer Kugeloberfläche geformt, deren Durchmesser im Wesentlichen gleich ist zu demjenigen der Kugel 45. Genauer gesagt, die Auflagefläche 52 ist so festgelegt, dass ein Mittelpunkt A3 der Auflagefläche 52 auf einem Querschnitt senkrecht zu der axialen Richtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 in der radialen Richtung von der Mittelachse A1 um einen Verschiebebetrag h versetzt ist, und eine Größe der Breite in der radialen Richtung der Auflagefläche 52 ändert sich graduell in einer Umfangsrichtung der ringförmigen Auflagefläche 52.
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Das heißt, ein breiter Bereich 52a, dessen Größe der Breite maximal ist, und ein schmaler Bereich 52b, dessen Größe der Breite minimal ist, sind in radial gegenüberliegenden Positionen auf der Auflagefläche 52 ausgebildet. Die Größe der Breite der Auflagefläche 52 wird in der Umfangsrichtung ausgehend von dem breiten Bereich 52a zu dem schmalen Bereich 52b graduell kleiner.
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In einem Zustand, in welchem die Kugel 45 auf der Auflagefläche 52 aufliegt, wie in 4 gezeigt ist, wird bei diesem Aufbau ein Hydraulikdruck P aus der Mitteldruckkammer 38 auf die Kugel 45 ausgeübt, wobei die Kugel 45 von der Mittelachse A1 entsprechend dem Verschiebebetrag h zur Seite des breiten Bereichs 52a verschoben wird.
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Dabei wird eine Druckkraft F1, die durch Multiplikation einer einen Druck P aus der Mitteldruckkammer 38 aufnehmenden Fläche, das heißt, einer Fläche (einer Druckaufnahmefläche a) eines Bereichs R, der dem Lochbereich mit großem Durchmesser 51a zugewandt ist, mit dem Druck P auf die Kugel 45 bestimmt ist, ausgeübt, und die Kugel 45 wird in die Öffnungsrichtung des Ventils gedrückt. Da jedoch der Mittelpunkt A3 der Auflagefläche 52 zu der Mittelachse A1 auf die Seite des breiten Bereichs 52a verschoben ist, wird die Druckkraft F1 zur Seite des breiten Bereichs 52a hin in Bezug auf die Mittelachse A1 um einen Exzentrizitätswinkel θ1 geneigt.
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Daher wird die Kugel 45 in Richtung zur Seite des breiten Bereichs 52a der Auflagefläche 52 gedrückt mit einer Komponente in radialer Richtung F1x, die eine Teilkomponente in einer Richtung senkrecht zu der Mittelachse A1 der Druckkraft F1 ist, während die Kugel in der Richtung der Ventilöffnung entsprechend einer Komponente in axialer Richtung F1y, die eine Teilkomponente in einer Richtung der Mittelachse A1 der Druckkraft F1 ist, gedrückt wird. Dabei kann die Komponente in radialer Richtung F1x der Druckkraft F1 durch den folgenden Ausdruck (1) berechnet werden. F1x = P × a × sinθ1 (1)
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Wenn der Hydraulikdruck P aus der Mitteldruckkammer 38 den vorbestimmten Entlastungsdruck übersteigt, wie in 5 gezeigt ist, wird die Kugel 45 in der Richtung der Ventilöffnung durch die Komponente in axialer Richtung F1y herausgedrückt (oder herausgeschoben), während sie zur Seite des breiten Bereichs 52a der Auflagefläche 52 hin durch die Komponente in radialer Richtung F1x der Druckkraft F1 gedrückt wird. Dabei rollt die Kugel 45 auf dem breiten Bereich 52a der Auflagefläche 52, während sie weiterhin mit dem breiten Bereich 52a in Kontakt bleibt und das Entlastungsventil 42 öffnet, wobei die Kugel 45 von der Seite des schmalen Bereichs 52b getrennt ist.
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Wie zuvor erläutert, ist das Entlastungsventil 42 so aufgebaut, dass die Kugel 45 einen Öffnungs-/Schließvorgang in einem Zustand ausführt, in welchem die Kugel 45 auf die Seite des breiten Bereichs 52a der Auflagefläche 52 durch die Komponente in radialer Richtung Fix der der Druckkraft F1 gedrückt wird. Andererseits wurde experimentell herausgefunden, dass die beiden Kräfte F2 und F3, die nicht die Druckkraft F1 sind und die Kräfte sind, die der Komponente in radialer Richtung F1x der Druckkraft F1 entgegenwirken, das heißt, die solche Kräfte sind, die die Kugel 45 zur Seite des schmalen Bereichs 52b der Auflagefläche 52 zurückführen, auf die Kugel 45 wirken.
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Daher ist die Anordnung des Versatzes (oder die Struktur des Versatzes) der Auflagefläche 52 der vorliegenden Erfindung so gestaltet, dass eine Beziehung zwischen der Komponente in radialer Richtung F1x der Druckkraft F1 und der Komponenten in radialer Richtung F2x und F3x der Kräfte F2 und F3 in Bezug zu der Mittelachse A1 den folgenden Ausdruck (2) erfüllen. F1x > F2x + F3x (2)
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Die Kraft F2 ist ein erster Faktor, der die Komponente in radialer Richtung F1x der Druckkraft F1 verkleinert, die versucht, die Kugel 45 auf die Seite des breiten Bereichs 52a der Auflagefläche 52 zu drücken. Die Kraft F2 kennzeichnet eine Kraft, die auf die Kugel 45 entsprechend zu oder verursacht durch eine Schiefstellung oder Neigung der Aufnahme 46 einwirkt.
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Genauer gesagt, wie in 6 gezeigt ist, versucht, wenn die Kugel 45 aufliegt, während sie zur Seite des breiten Bereichs 52a in Bezug auf die Mittelachse A1 um die Größe des Versatzes der Auflagefläche 52 verschoben ist, die Aufnahme 46, sich zur Seite des breiten Bereichs 52a hin aufgrund des Versatzes der Kugel 45 zu bewegen. Wenn jedoch dabei der Abstand in radialer Richtung zwischen der Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 und dem Außenumfangsrand 49a des Kugelhaltebereichs 49 ein äußerst kleiner Abstand ist, behindert ein Teil des Außenumfangsrandes 49a, der auf Seite des breiten Bereichs 52a in Bezug zu der Mittelachse A1 angeordnet ist, die Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43, und folglich neigt sich die Seite des Außenumfangsrandes 49a zur Seite des breiten Bereichs 52a in Bezug zu der Mittelachse A1.
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Da ein Teil der Spiralfeder 47, der auf Seite des breiten Bereichs 52a in Bezug auf die Mittelachse A1 liegt, stärker zusammengedrückt wird im Vergleich zu einem Teil der Spiralfeder 47, der auf Seite des schmalen Bereichs 52b in Bezug auf die Mittelachse A1 aufgrund der Schiefstellung der Aufnahme 46 liegt, wird dann eine Vorspannkraft F4 auf der Grundlage einer Differenz eines Betrags der Komprimierung lediglich an einem Kontaktpunkt P1, der auf Seite des breiten Bereichs 52a liegt, erzeugt. Diese Vorspannkraft F4 kann berechnet werden, indem eine Federkonstante k der Spiralfeder 47 mit einer Differenz y des Betrags der Komprimierung zwischen dem Teil der Spiralfeder 47, der auf Seite des breiten Bereichs 52a angeordnet ist, und dem Bereich der Spiralfeder 47, der auf Seite des schmalen Bereichs 52b angeordnet, multipliziert wird.
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Wenn diese Vorspannkraft F4 auf die Aufnahme 46 einwirkt, wirkt die zuvor genannte Kraft F2 auf die Kugel 45 über einen Kontaktpunkt P2 zwischen dem konkaven Bereich 49b der Aufnahme 46 und der Kugel 45 ein.
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Wenn dabei die Kraft F2 auf die Kugel 45, ausgehend von der Aufnahme 46, einwirkt, wirkt gleichzeitig eine Gegenkraft R2 der Kraft F2 von der Kugel 45 auf die Halterung 46 ein. Die Kraft F2 kann durch einen Ausdruck des Momentengleichgewichts M auf einen Schwerpunkt (Massenschwerpunkt) G der Aufnahme 46 auf der Grundlage der Gegenkraft R2 und der Vorspannkraft F4 berechnet werden.
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Das heißt, wenn eine Armlänge bzw. Auslegerlänge (oder Abstand) vom Schwerpunkt G der Aufnahme 46 zu dem Kontaktpunkt P1 gleich L1 ist und eine Armlänge (oder Abstand) von dem Schwerpunkt G zu dem Kontaktpunkt P2 gleich L2 ist, dann kann das Gleichgewicht des Moments M am Schwerpunkt G der Aufnahme 46 als ein ungefährer Wert durch den folgenden Ausdruck (3) ermittelt werden. F4 × L1 = R2 × L2 (3)
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Durch Ersetzen der Gegenkraft R2 durch die Kraft F2 und durch Verwendung des Ausdrucks (3) kann ferner der folgende Ausdruck (4) erhalten werden. F2 = F4 × L1 / L2 (4)
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Sodann kann durch Auflösen nach der Kraft F2, die aus dem Ausdruck (4) erhalten wird. mit einem Winkel, der zwischen der Kraft F2 und einer Linie senkrecht zur Mittelachse A1, der ein Winkel θ2 ist, gebildet ist, dann die Komponente in radialer Richtung F2x der Kraft F2, die im Ausdruck (2) gegeben ist, ermittelt werden. Genauer gesagt, die Komponente in radialer Richtung F2x der Kraft F2 kann durch den folgenden Ausdruck (5) ermittelt werden. F2x = F4 × L1 / L2 × cosθ2 (5)
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Die Kraft F3 ist ein zweiter Faktor, der die Komponente in radialer Richtung Fix der Druckkraft F1 verkleinern kann, die versucht, die Kugel 45 auf die Seite des breiten Bereichs 52a der Auflagefläche 52 zu drücken. Die Kraft F3 kennzeichnet eine Kraft, die auf die Kugel 45 entsprechend zu oder hervorgerufen durch eine Abweichung einer Vorspannkraft in einer Umfangsrichtung der Spiralfeder 47 einwirkt.
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Genauer gesagt, aufgrund der Tatsache, dass die Spiralfeder 47 durch den Federstahl 53 gebildet ist, wie man in 3 und 7 erkennen kann, ist die Steifigkeit eines Endbereichs 53a des ersten Federendbereichs 47a, der ein Federanfangsbereich (Windungsanfangsbereich) des Stahldrahtes 53 ist, hoch, da ein zweiter Federbereich (zweiter Windungsbereich) der Spiralfeder 47 mit dem einen Endbereich 53a in Kontakt ist oder in der Nähe liegt, wohingegen eine Steifigkeit eines Bereichs 53b, der auf einer gegenüberliegenden Seite in Bezug zu dem einen Endbereich 53a in Bezug auf die Mittelachse A1 liegt, relativ gering ist, da der zweite Federbereich der Spiralfeder 47 von diesem Bereich 53b beabstandet ist. Wie zuvor beschrieben ist, hat die Spiralfeder 47 bei lokaler Betrachtung einen Bereich mit hoher Steifigkeit und einen Bereich mit geringer Steifigkeit. Eine Federkonstante in der Umfangsrichtung der Spiralfeder 47 ist variabel oder ist entsprechend dieser ungleichförmigen Steifigkeit unterschiedlich.
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Aufgrund der Variabilität oder Differenz der Federkonstante in der Umfangsrichtung wird eine Vorspannkraft, die eine Kraft F5 größer als eine Vorspannkraft des gegenüberliegenden Seitenbereichs 53b ist, die die Aufnahme 46 mit Kraft beaufschlagt oder gedrückt, an dem anderen Endbereich 53a des Stahldrahts 53 der Spiralfeder 47 erzeugt.
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Obwohl dabei eine Position des einen Endbereichs 53a des Stahldrahts 53 der Spiralfeder 47 durch Schwingung und desgleichen bewegt oder geändert wird, ist ein schlimmster Fall im Folgenden erläutert, in welchem die Komponente in radialer Richtung F3x maximal ist, das heißt, ein Fall, in welchem der eine Endbereich 53a des Stahldrahts 53 auf Seite des breite Bereichs 52a in Bezug auf die Mittelachse A1 angeordnet ist.
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Das heißt, wie in 8 gezeigt, wirkt, wenn die Kraft F5 auf die Halterung 46 ausgehend von dem einen Endbereich 53a des Stahldrahts 53 der Spiralfeder 47 einwirkt, dann wirkt die Kraft F3 auf die Kugel 45 über den Kontaktpunkt P2 zwischen dem konkaven Bereich 49b der Aufnahme 46 und der Kugel 45 ein. Auf die gleiche Weise wie die Berechnung der Kraft F2 kann auch die Kraft F3 durch den folgenden Ausdruck (6) ermittelt werden, der durch Umwandlung des Ausdrucks des Momentengleichgewichts M am Schwerpunkt G der Aufnahme 46 gewonnen wird. F3 = F5 × L1 / L2 (6)
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Durch Auflösen nach der Kraft F3, die aus dem Ausdruck (6) gewonnen wird, mit einem Winkel, der zwischen der Kraft F3 und einer Linie senkrecht zu der Mittelachse A1 als ein Winkel θ2 gebildet ist, kann sodann die Komponente in radialer Richtung F3x der Kraft F3, die im Ausdruck (2) ausgedrückt ist, gewonnen werden. Genauer gesagt, die Komponente in radialer Richtung F3x der Kraft F3 kann durch den folgenden Ausdruck (7) ermittelt werden. F3x = F5 × L1 / L2 × cosθ2 (7)
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[Funktion und Wirkung der ersten Ausführungsform]
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In der Pumpeneinrichtung 1 ist die Auflagefläche 52 so gestaltet, dass der Ausdruck (2) gilt. Selbst wenn der schlimmste Fall vorliegt, in welchem der eine Endbereich 53a des Stahldrahts 53 der Spiralfeder 47 auf Seite des breiten Bereichs 52a in Bezug auf die Mittelachse A1 liegt, übersteigt daher die Komponente in radialer Richtung F1x, die auf die Kugel 45 in der Richtung wirkt, in der die Kugel 45 an den breiten Bereich 52a gedrückt wird, die Summe der Komponenten in radialer Richtung F2x und F3x, die auf die Kugel 45 in der Richtung einwirken, in der die Kugel 45 zur Seite des schmalen Bereichs 52b hin zurückgeführt wird. Das heißt, die Kugel 45 wird in die Richtung der Ventilöffnung mittels der Komponente in axialer Richtung F1y der Druckkraft F1 gedrückt, wobei die Kugel 45 stets an den breiten Bereich 52a gedrückt wird.
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Beim Öffnen des Ventils kann bei diesem Aufbau die Kugel 45 auf dem breiten Bereich 52a der Auflagefläche 52 abrollen, während sie weiterhin mit dem breiten Bereich 52a in Kontakt bleibt, und das Entlastungsventil 42 kann öffnen, wobei die Kugel 45 von der Seite des schmalen Bereichs 52b getrennt ist, wie in 4 und 5 gezeigt ist. Somit wird der Entlastungsdruck auf die Seite des schmalen Bereichs 52b geleitet, wie durch einen Pfeil in 5 angegeben ist, und die Kugel 45 wird stabil gehalten, wobei die Kugel 45 mit dem breiten Bereich 52a der Auflagefläche 52 in Kontakt ist. Daher kann eine Schwingung der Kugel 45 unterdrückt werden, wodurch die Geräuschentwicklung des Entlastungsventils 42, die durch die Schwingung hervorgerufen wird, gedämpft wird.
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Ferner beruht in der vorliegenden Ausführungsform die Kraft F3, die auf die Kugel 45 einwirkt, auf der Kraft F5, die die Differenz zwischen der Vorspannkraft des einen Endbereichs 53a des Stahldrahts 53 der Spiralfeder 47 und der Vorspannkraft des Bereichs auf der gegenüberliegenden Seite 53b ist, der auf der gegenüberliegenden Seite in Bezug zu dem einen Endbereich 53a in Bezug zu der Mittelachse A1 angeordnet ist, und es kann die Kraft F3 aus der Kraft F5 durch den Ausdruck (6) berechnet werden. Das heißt, solange die Kraft F5 korrekt gemessen wird, können die Kraft F3 und die Komponente in radialer Richtung F3x der Kraft F3 in korrekter Weise aus der gemessenen Kraft F5 berechnet werden.
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Daraus wird ein Wert der Komponente in radialer Richtung F3x in dem Ausdruck (2) ermittelt. Daher kann eine Position für die Ausbildung und dergleichen der Auflagefläche 52 festgelegt werden, indem lediglich eine Abhängigkeit zwischen den verbleibenden Komponenten in radialer Richtung Fix und F2x berücksichtigt wird. Dies erleichtert die Aufstellung des Ausdrucks (2).
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Durch Herstellung des Bereichs mit großem Durchmesser 43a auf der anderen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 kann ferner in der vorliegenden Ausführungsform der R-Bereich, der in der Ecke zwischen dem Boden und der Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 auftritt, entfernt bzw. weggelassen werden. Es ist daher möglich, die Schiefstellung bzw. Neigung der Spiralfeder 47 aufgrund der Tatsache, dass die Spiralfeder 47 auf dem R-Bereich aufliegt, zu unterdrücken. Dies kann ein Problem der Beeinträchtigung der Stabilität der Kugel 45 lösen, das durch die Tatsache hervorgerufen wird, dass eine Kraft in Richtung zur Seite des schmalen Bereichs 52b aufgrund der Schiefstellung der Spiralfeder 47 auf die Kugel 45 einwirkt. Die Erzeugung von Geräuschen aus dem Entlastungsventil 42 kann daher zuverlässig unterdrückt werden.
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[Zweite Ausführungsform]
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In einer zweiten Ausführungsform, die in 9 gezeigt ist, ist eine Form der Spiralfeder 47 zu einer Tonnenform bzw. Fassform geändert. In der vorliegenden Ausführungsform (und auch in den folgenden Ausführungsformen) werden die gleichen Elemente oder Komponenten wie in der ersten Ausführungsform durch das gleiche Bezugszeichen bezeichnet und ihre detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
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Das heißt, die Spiralfeder 47 der vorliegenden Ausführungsform hat an ihrem einen Endbereich auf Seite der Aufnahme 46 einen ersten konischen bzw. sich verjüngenden Bereich 54, dessen Größe in radialer Richtung (Federdurchmesser bzw. Spiraldurchmesser) in Bezug auf die Mittelachse A1 graduell ausgehend von der anderen Endseite (in 9 die linke Seite) in Richtung zu einer Endseite (in 9 die rechte Seite) kleiner wird, und sie hat ferner an ihrem anderen Endbereich einen zweiten konischen bzw. sich verjüngenden Bereich 55, dessen Federdurchmesser bzw. Spiraldurchmesser von der einen Endseite (in 9 die rechte Seite) in Richtung zu der anderen Endseite (in 9 die linke Seite) graduell kleiner wird.
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Durch die Änderung der Form der Spiralfeder 47 wird ferner ein Endbereich an der anderen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 als ein Bereich mit kleinem Durchmesser 43b gebildet, dessen Innendurchmesser kleiner als derjenige anderer Bereiche ist.
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Da in der zweiten Ausführungsform der erste konische Bereich 54 an dem einen Endbereich der Spiralfeder 47 vorgesehen ist, kann die Armlänge L1 vom Schwerpunkt G der Aufnahme 46 zu dem Kontaktpunkt P1, die in den Ausdrücken (5) und (7) verwendet wird, kleiner sein als in der ersten Ausführungsform. Daher sind die Komponente in radialer Richtung F2x, die durch den Ausdruck (5) gegeben ist, und die Komponente in radialer Richtung F3x, die durch den Ausdruck (7) gegeben ist, kleine Werte, wodurch das Aufstellen des Ausdrucks (2) für die Struktur der Verschiebung der Auflagefläche 52 vereinfacht wird.
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Wenn die tonnenförmige Spiralfeder 47 verwendet wird, kann dabei die vorhergehende Wirkung erreicht werden. Da jedoch der zweite konische Bereich 55, dessen Federdurchmesser kleiner ist als ein Innendurchmesser der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43, sich in der radialen Richtung in Bezug auf die Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 verschiebt oder sich schief stellt, besteht dabei die Gefahr, dass die Spiralfeder 47 sich neigt oder schief stellt. Abhängig von einer Richtung, in der sich die Spiralfeder 47 neigt, wirkt ferner die Vorspannkraft der Spiralfeder 47 auf die Kugel 45 in einer Richtung, in der die Kugel 45 zur Seite des schmalen Bereichs 52b zurückgeführt wird, und dies könnte die Stabilität der Kugel 45 beeinträchtigen.
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In Hinblick auf diese Gefahr ist in der zweiten Ausführungsform der Bereich mit kleinem Durchmesser 43b an dem anderen Endbereich der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 ausgebildet und durch eine Innenumfangsfläche dieses Bereichs mit kleinem Durchmesser 43b kann die Verschiebung oder Schiefstellung des zweiten konischen Bereichs 55 in der radialen Richtung in Bezug auf die Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 unterdrückt werden. Die Schiefstellung der Spiralfeder 47 wird daher unterdrückt, und eine Vorspannrichtung der Spiralfeder 47 kann entlang der Mittelachse A1 festgelegt werden. Die Kraft in der Richtung, in der die Kugel 45 zur Seite des schmalen Bereichs 52b zurückgeführt wird, wird daher gedämpft bzw. unterdrückt, wodurch eine Verringerung der Stabilität der Kugel 45 unterdrückt wird und auch die Erzeugung von Geräuschen aus dem Entlastungsventil 42 unterdrückt wird.
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Obwohl die tonnenförmige Spiralfeder als die Spiralfeder 47 in der zweiten Ausführungsform verwendet wird, ist die Form der Spiralfeder 47 nicht auf diese Tonnenform beschränkt, solange die Spiralfeder 47 an ihrem einen Endbereich auf Seite der Aufnahme 46 den ersten konischen Bereich 54 aufweist. Beispielsweise ist es möglich, eine umgekehrt konische Spiralfeder mit einer Trapezform zu verwenden, wenn sie von der Seite betrachtet wird, deren Federdurchmesser von dem einen Endbereich zu dem anderen Endbereich graduell größer wird.
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[Dritte Ausführungsform]
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In einer dritten Ausführungsform, die in 10 gezeigt ist, ist ein Außendurchmesser des Außenumfangsrands 49a des Kugelhaltebereichs 49 geringfügig größer als derjenige der ersten Ausführungsform, und es ist ein Spiel im Durchmesser e in der radialen Richtung in Bezug zu der Mittelachse A1 zwischen dem Außenumfangsrand 49a und der Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 vorgesehen. Ferner ist der Betrag des Versatzes h der Auflagefläche 52 so festgelegt, dass er dem folgenden Ausdruck (8) genügt. 2h ≤ e (8)
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In der Pumpeneinrichtung 1 der dritten Ausführungsform ist die Auflagefläche 52 so ausgebildet, dass der Betrag des Versatzes h gleich der Hälfte des Spiels im Durchmesser e oder kleiner ist. Daher wird die Kugel 45 durch diese Gestaltung in Hinblick auf den Versatz der Auflagefläche 52 verschoben. Ferner kann eine Behinderung zwischen dem Bereich des Außenumfangsrandes 49a des Kugelhaltebereichs 49, der auf Seite des breiten Bereichs 52a liegt, und der Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 bei Verschiebung der Aufnahme 46 unterdrückt werden, und die Neigung bzw. Schiefstellung der Aufnahme 46 aufgrund der Behinderung kann unterdrückt werden.
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Da die Kraft F2 und die Komponente in radialer Richtung F2x der Kraft F2, die auf die Kugel 45 entsprechend der Schiefstellung der Aufnahme 46 einwirkt oder dadurch hervorgerufen wird, im Wesentlichen zu Null wird, kann der Ausdruck (2) in einfacher Weise erstellt werden. Folglich kann die Erzeugung von Geräuschen beim Öffnen des Entlastungsventils 42 effizient unterdrückt werden.
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[Vierte Ausführungsform]
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In einer in 11 gezeigten vierten Ausführungsform hat die Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 im Wesentlichen eine ringförmige Ableitnut (oder ringförmige vertiefte Nut) 56 in einem Bereich auf der Innenumfangsfläche, der mit dem Kugelhaltebereich 49 in axialer Richtung überlappt. Das heißt, ein Innendurchmesser des Bereichs auf der Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43, der mit dem Kugelhaltebereich 49 in der axialen Richtung überlappt, ist größer als ein Innendurchmesser eines Bereichs auf der Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43, der dem Wellenbereich 50 in der axialen Richtung überlappt.
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In der Pumpeneinrichtung 1 der vierten Ausführungsform kann durch die Ableitnut 56 eine Behinderung zwischen dem Außenumfangsrand 49a des Kugelhaltebereichs 49 und der Innenumfangsfläche des Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 unterdrückt werden, wenn die Aufnahme 46 entsprechend der Ausgestaltung des Versatzes der Auflagefläche 52 verschoben ist, da die Ableitnut 56 auf der Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung 43 vorgesehen ist. Es kann auch die Schiefstellung bzw. Neigung der Aufnahme 46 aufgrund der Behinderung unterdrückt werden.
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In der gleichen Weise wie in der dritten Ausführungsform kann der Ausdruck (2) einfach erstellt werden, da die Kraft F2 und die Komponente in radialer Richtung F2x der Kraft F2, die auf die Kugel 45 entsprechend der Schiefstellung der Halterung 46 einwirken oder dadurch hervorgerufen werden, im Wesentlichen zu Null werden. Folglich kann die Erzeugung von Geräuschen beim Öffnen des Entlastungsventils 42 in effizienter Weise unterdrückt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Aufbau oder die Ausgestaltung der vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise ist in den vorhergehenden Ausführungsformen das Entlastungsventil 42 (die Entlastungsventilaufnahmebohrung 43) im Inneren des Steuerventils 32 vorgesehen. Jedoch kann das Entlastungsventil 42 (die Entlastungsventilaufnahmebohrung 43) als ein von dem Steuerventil 32 separates Ventil in dem Pumpengehäuse 2 vorgesehen werden.
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Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, dass die folgende Erfindung die folgende Struktur oder Ausgestaltung der Pumpeneinrichtung umfasst und die folgenden Wirkungen hat.
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Eine Pumpeneinrichtung (1) umfasst; ein Pumpengehäuse (2) mit einem Pumpenelementaufnahmeraum (2a); eine Antriebswelle (3), die von dem Pumpengehäuse (2) drehbar gehalten wird; einen Einlassanschluss (21, 24), der in dem Pumpengehäuse (2) vorgesehen ist und Arbeitsfluid aus einem Reservoirbehälter (23) einführt; einen Auslassanschluss (28, 31), der in dem Pumpengehäuse (2) vorgesehen ist; ein Pumpenelement (4), das in dem Pumpenelementaufnahmeraum (2a) aufgenommen ist, das Arbeitsfluid aus dem Einlassanschluss (21, 24) ansaugt, indem es durch die Antriebswelle (3) in Drehung versetzt wird, und das Arbeitsfluid aus dem Auslassanschluss (28, 31) abgibt; einen Einlassdurchgang (22), der in dem Pumpengehäuse (2) vorgesehen ist und mit dem Einlassanschluss (21, 24) in Verbindung steht; einen Auslassdurchgang (30), der in dem Pumpengehäuse (2) vorgesehen ist und mit dem Auslassanschluss (28, 31) in Verbindung steht; eine Entlastungsventilaufnahmebohrung (43), die in dem Pumpengehäuse (2) vorgesehen ist und im Querschnitt eine im Wesentlichen kreisförmige Form hat. Wenn ferner eine imaginäre Linie, die durch eine Bohrungsmitte der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) verläuft, die eine Mitte eines Querschnitts senkrecht zu einer Achse ist, die sich in axialer Richtung, die eine Längsrichtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) ist, erstreckt und parallel zu der Achse liegt, eine Mittelachse (A1) ist, umfasst die Pumpeneinrichtung (1); einen Ventilsitz (44), der an einer Endseite in der axialen Richtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) angeordnet ist und eine im Wesentlichen zylindrische Form hat, deren Außenumfangsfläche entsprechend einer Form einer Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) ausgebildet ist; eine Durchtrittsöffnung (51), die eine Öffnung in axialer Richtung ist, die an dem Ventilsitz (44) so vorgesehen ist, dass sie den Ventilsitz (44) in der axialen Richtung durchdringt, wobei die Durchtrittsöffnung (51) so ausgebildet ist, dass ein Endbereich, der an der einen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) angeordnet ist, von den beiden Endbereichen der Durchtrittsöffnung (51) mit dem Auslassdurchgang (30) in Verbindung steht und so, dass eine Position der Ausbildung der Durchtrittsöffnung (51) auf einem Querschnitt des Ventilsitzes (44) senkrecht zu der axialen Richtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) im Wesentlichen in einem Mittelpunkt eines im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitts der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) positioniert ist; einen Sitzbereich (52), der an der anderen Endseite in der axialen Richtung des Ventilsitzes (44) vorgesehen ist und in Ringform so ausgebildet ist, dass er die Durchtrittsöffnung (51) umschließt, wobei der Sitzbereich (52) so festgelegt ist, dass ein Mittelpunkt (A3) des Sitzbereichs (52) auf einem Querschnitt senkrecht zu der axialen Richtung der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) in Bezug zu der Mittelachse (A1) versetzt ist; einen kugelförmigen Ventilkörper (45), der eine Öffnungsfunktion und Schließfunktion der Durchtrittsöffnung (51) durch Ablösen von und In-Kontakt-Treten mit dem Sitzbereich (52) ausführt; eine Aufnahme (46), die in axialer Richtung beweglich in der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) vorgesehen und an der anderen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) in Bezug zu dem Ventilkörper (45) angeordnet ist, wobei die Aufnahme (46) einen Ventilkörperhaltebereich (49) zum Halten des Ventilkörpers (45) und einen Wellenbereich (50), der sich von einer Stirnfläche des Ventilkörperhaltebereichs (49) zu der anderen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) erstreckt, eine Spiralfeder (47), die in der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) vorgesehen ist und die Aufnahme (46) so mit Kraft beaufschlagt, dass der von der Aufnahme (46) gehaltene Ventilkörper (45) mit dem Sitzbereich (52) in Kontakt ist; und eine Druckentlastung (48) aufweist, die an der anderen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) in Bezug zu dem Ventilsitz (44) vorgesehen ist, um die Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) zu öffnen, wobei die Überdruckentlastung (48) das Arbeitsfluid in der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) in den Einlassdurchgang (22) ableitet. Und, wenn eine Komponente in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse (A1) einer Druckkraft (F1) entsprechend einem Druck (P) des Arbeitsfluids in der Durchtrittsöffnung (51), die der Ventilkörper (45) an einer Innenseitenfläche des ringförmigen Sitzbereichs (52) in einer Zustand aufnimmt, in welchem der Ventilkörper (45) mit dem Sitzbereich (52) in Kontakt ist, gleich F1x ist, und eine Komponente in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse (A1) einer Kraft (F2), die die Komponente in radialer Richtung F1x aufgrund einer Schiefstellung bzw. Neigung der Aufnahme (46) in Bezug auf die Mittelachse (A1) reduziert, gleich F2x ist, und auch eine Komponente in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse (A1) einer Kraft (F3) entsprechend einer Vorspannkraft der Spiralfeder (47), die die Komponente in radialer Richtung Fix verkleinert, gleich F3x ist, der Sitzbereich (52) dann so ausgebildet ist, dass er einem Ausdruck F1x > F2x + F3x genügt.
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Als ein bevorzugtes Beispiel sei angegeben, dass der Sitzbereich (52) so ausgebildet ist, dass er einem Ausdruck 2h ≤ e genügt, wenn ein Abstand in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse (A1) zwischen einem Außenumfangsrand (49a) des Ventilkörperhaltebereichs (49) und einer Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) e ist, und wenn ein Verschiebungsbetrag in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse (A1) eines Mittelpunkts (O) des Ventilkörpers (45) von der Mittelachse (A1) gleich h ist.
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Als ein weiteres bevorzugtes Beispiel sei angegeben, dass die Spiralfeder (47) einen konischen Bereich (54) aufweist, dessen Größe in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse (A1) ausgehend von der anderen Endseite in Richtung zu der einen Endseite der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) graduell kleiner wird.
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In einem weiteren bevorzugten Beispiel ist die Spiralfeder (47) ein gewundener Stahldraht (53), und die Komponente in radialer Richtung F3x ist eine Komponente in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse (A1) eines Drehmoments des Ventilkörperhaltebereichs (49), das sich durch eine Differenz der Vorspannkraft ergibt, die die Aufnahme (46) in der axialen Richtung zwischen einem Endbereich in axialer Richtung (53a) des Stahldrahts (53) und einem gegenüberliegenden Endbereich (53b) zu dem einen Endbereich in axialer Richtung (53a) des Stahldrahts (53) hin beaufschlagt.
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In einem weiter bevorzugten Beispiel ist die Entlastungsventilaufnahmebohrung (43) so ausgebildet, dass ein Innendurchmesser eines Bereichs auf einer Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43), der den Ventilkörperhaltebereich (49) in der axialen Richtung überlappt, größer ist als eine Innendurchmesser eines Bereichs auf der Innenumfangsfläche der Entlastungsventilaufnahmebohrung (43), der den Wellenbereich (50) in der axialen Richtung überlappt.
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Der gesamte Inhalt der
japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2016-055825 , die am 18. März 2016 eingereicht wurde, ist hiermit durch Bezugnahme mit eingeschlossen.
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Obwohl die Erfindung zuvor mit Verweis auf gewisse Ausführungsformen der Erfindung beschrieben ist, ist die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Im Lichte der vorhergehenden technischen Lehre ergeben sich für den Fachmann Modifizierungen und Variationen der Ausführungsformen, die zuvor beschrieben sind. Der Schutzbereich der Erfindung ist in Bezug auf die folgenden Ansprüche festgelegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-082762 [0003, 0004]
- JP 2016-055825 [0105]
