JP5209622B2 - 吐出ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、流体媒体のための吐出ポンプに関する。

吐出ポンプは、吐出ポンプおよびその駆動装置の回転数に依存する吐出量を有する。消費デバイスのシステム抵抗、または要求された流体媒体を消費する装置のシステム抵抗に依存するものに、吐出体積物のシステム圧力がある。このシステム圧力を、一定のレベルに、または少なくとも指定された帯域の範囲内に保持したいという要望が、通常存在する。

特許文献１には、吐出ポンプの吐出量を一定に維持する１つの方法が開示されている。この方法の場合、吐出ポンプの吐出圧力に依存して、吐出ポンプの駆動装置回転数を制御する。そのためには制御可能なギヤユニットを必要とし、したがって場合によっては、すなわち吐出ポンプの出力に応じて、手間とコストがかかるようになる。
独国特許出願公開第１０１０４６３５Ａ１号公報

したがって本発明の課題は、より簡単に所望のシステム圧力に調整できる吐出ポンプ、特にポンプ制御装置を提案することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する吐出ポンプによって解決される。

本発明の有利な実施形態、利点、特徴および詳細を、従属請求項および下記の説明に記載した。下記の説明では、図面を引用しながら、好ましい実施形態の細部を説明した。この場合、図面に示した諸特徴、および本明細書や特許請求の範囲で言及した諸特徴はそれぞれ、それ自体単独でも、または任意の組み合わせの形でも、本発明の本質をなす。

図１のブロック線図で、符号１０を付して示したのは、容積を制御可能な吐出ポンプ全体である。吐出ポンプ１０は、タンク１４と結合されたインプット１２を備える。アウトプット１６には吐出圧力Ｐ₁がかかっており、このアウトプット１６に圧力制御弁１８が接続されている。この圧力制御弁１８も、タンク１４と結合されている。吐出圧力Ｐ₁が圧力制御弁１８の開口圧力、たとえば１２ｂａｒを超えると、流体媒体がタンク１４に排出される。そのほかこのアウトプット１６は減圧エレメント２０、たとえばフィルタ２２、オリフィスなどと結合されている。減圧エレメント２０のアウトプット２４には、システム圧力Ｐ₂がかかっている。吐出ポンプ１０から吐出された流体媒体は、消費デバイス２６、たとえば自動車の内燃機関に達する。流体媒体は、消費デバイス２６の後、タンク１４に排出される。減圧エレメント２０があるため、システム圧力Ｐ₂は吐出圧力Ｐ₁よりも小さい。

吐出ポンプ１０のアウトプット１６は、ポンプレギュレータ３０の第１のインプット２８と結合され、このポンプレギュレータの第２のインプット３２は、減圧エレメント２０のアウトプット２４と結合されている。符号４６を付したのは、ポンプレギュレータ３０の最小圧力である。第２のインプット３２の圧力が第１のインプット２８の圧力より大きくなると、ポンプレギュレータ３０は、吐出ポンプ１０を、最小吐出しの方向に調節する。しかし第２のインプット３２にかかっている圧力Ｐ₂は、少なくとも最小圧力たとえば２ｂａｒを上回る必要がある。第１のインプット２８にかかる圧力、またはたとえば２ｂａｒの最小圧力が、システム圧力Ｐ₂を上回ると、ポンプレギュレータ３０が、吐出ポンプ１０を最大吐出しの方向に調節する。システム圧力Ｐ₂が最小圧力以下である限り、吐出ポンプ１０は最大吐出しの方向に調節される。

ポンプレギュレータ３０と並列に圧力リミッタ３４が接続されている。この圧力リミッタの第１のインプット３６は、ポンプレギュレータ３０の第１のインプット２８と結合され、圧力リミッタの第２のインプット３８はタンク１４と結ばれている。制御インプット４０にはシステム圧力Ｐ₂がかかっている。圧力リミッタ３４の基準量４２は、特には調整可能であるものとし、たとえば５．５ｂａｒとする。これが意味するのは、制御インプット４０に基準量４２を上回る圧力がかかる場合、すなわちシステム圧力Ｐ₂が基準量を上回る場合、圧力リミッタ３４は、第１のインプット３６および第２のインプット３８を結合させるということである。流体媒体はタンク１４に排出される。これにより、ポンプレギュレータ３０の第１のインプット２８の圧力は、システム圧力Ｐ₂未満に減少するので、ポンプレギュレータ３０は、吐出ポンプ１０を最小吐出しの方向に調節する。これによりシステム圧力Ｐ₂も降下して、吐出圧力Ｐ₁の値未満となり、そうすると直ちに、ポンプレギュレータ３０は再び最大吐出しの方向に調節される。すなわち、システム圧力Ｐ₂は最小圧力および基準量４２の間に保持される。すなわち、減圧エレメント２０をまだ通過しない流体媒体が、圧力リミッタ３４からタンク１４に排出される。システム圧力Ｐ₂は、吐出ポンプ１０の調節によってのみ変化される。その他、明らかに分かるように、吐出ポンプ１０のアウトプット１６とポンプレギュレータ３０の第１のインプット３８との間に、スロットルバタフライ４８が設けられ、このスロットルバタフライは特には調整可能なものとする。

図１ａは、圧力リミッタ３４の制御ピストン４４を示す。この場合、制御ピストン４４は、その第１のインプット３６を第２のインプット３８から分離するポジションにある。

図２は、上記の部品を接続された吐出ポンプ１０の１つの実施形態を示す。この場合同じ部品には同じ符号をつけている。明らかに分かるようにこの吐出ポンプ１０はスライディングベーンポンプ５０であって、このポンプのロータ５２は、軸５４によって駆動され、半径方向のスリット５６の中で多数のベーン５８を支持する。これらのベーンは、スライディングパッド６０を介し、ステータ６４の内周面６２に接して回転する。ステータ６４は、チルト可能な状態で取り付けられ、チルト軸６６と２つのピストン６８および７０を有する。これらのピストンは、図１におけるポンプレギュレータ３０のピストン６８および７０に相当する。チルト軸６６を中心として矢印７１の方向にステータ６４をチルトさせることにより、吐出ポンプ１０の押し出し量を変化させることができる。

図３に示した変形例の場合、圧力リミッタ３４の第２のインプット３８が、制御インプット４０と結合されているので、圧力リミッタ３４が開いているとき、第１のインプット３６にかかっている圧力は、第２のインプット３８に導かれる。この種の回路には、損失なしに動作するという大きな利点がある。図３ａに示すように、この第２のインプット３８は制御インプット４０と結合されており、そしてピストン４４をスライドさせると、両者インプット３６および３８の結合を生じる。

図４では、減圧エレメント２０のアウトプット２４が、電磁的に制御される調節弁７２（３／２方向制御弁）と結合されている。図４に示した調節弁の動作ポジションでは、減圧エレメント２０のアウトプット２４が、調節弁７２を経由して、圧力リミッタ３４の第２の制御インプット７４と結合されている。したがって圧力リミッタ３４の作動力としては、第１の制御インプット４０にかかるシステム圧力Ｐ₂が、制御ピストン４４の内部に働く力Ｆ₁を、そして第２の制御インプット７４にかかるシステム圧力Ｐ₂が、制御ピストン４４の内部に働く力Ｆ₂を、それぞれ作用させる。

図４ａに制御ピストン４４を示したが、この図から明らかに分かるように、力Ｆ₂は、その作用するピストン面がより大きいため、リング面だけに作用する力Ｆ₁よりも大きい。

調節弁７２は、たとえばエンジン制御部７６によって制御され、これにより、吐出ポンプ１０のマップ制御が可能となる。システム圧力Ｐ₂は、最小圧力（ポンプレギュレータ３０）と基準量４２（圧力リミッタ３４）の間のいかなる値にも設定できる。

図４はそのほか遮断弁７８を示すが、この遮断弁はシステム圧力Ｐ₂によって作動され、遮断弁のインプット８０は、調節弁７２のアウトプット８２と結合されている。遮断弁７８のアウトプット８４は、ポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２、および圧力リミッタ３４の制御インプット４０と結合されている。したがって制御インプット４０には、システム圧力Ｐ₂がかかっている。

調節弁７２がエンジン制御部７６によって制御され、図４に示したポジションをとる場合、圧力リミッタ３４の第２の制御インプット７４にはシステム圧力Ｐ₂がかかり、圧力リミッタ３４は開く。なぜならば、第２の制御インプットにおけるシステム圧力Ｐ₂の力Ｆ₂が、制御インプット４０におけるシステム圧力Ｐ₂の力Ｆ₁に加って、２つのインプット３６および３８が互いに結合されるからである。ポンプレギュレータ３０は、吐出ポンプ１０を最小吐出しの方向に調節する。

所望のシステム圧力Ｐ₂が得られてそれがエンジン制御部７６によって確認される場合、調節弁７２は切り替えられて、第２の制御インプット７４を閉じる。その結果システム圧力Ｐ₂が上昇して基準量４２に達し、あるいはエンジン制御部７６が再び調節弁７２を制御して開く。このようにしてシステム圧力Ｐ₂を、マップ制御に従って、指定された帯域内で所望のさまざまに異なる値に調整することができる。

図５は、図４に示した回路を有する吐出しポンプ１０を示す。図２に示した実施形態に加えて、圧力リミッタ３４が第２の制御インプット７４を備え、この制御インプットは、調節弁７２および遮断弁７８と結合されている。調節弁７２は、エンジン制御部７６に制御され、そして第２の制御インプット７４を、遮断弁７８を介して、減圧エレメント２０のアウトプット２４と結合する。

図６に示す変形例の場合、図３と同様、圧力リミッタ３４の制御インプット４０が、圧力リミッタの第２のインプット３８と結合されている。このことは、圧力リミッタ３４の中の制御ピストン４４を示す図６ａに、明白に記載されている。この変形例は、吐出ポンプ１０の損失のない制御を示す。

図７は、エンジン制御部７６またはマップ制御機能が停止した場合の、スイッチングポジションを示す。この場合、調節弁７２は作動されず、遮断弁７８および圧力リミッタ３４に向かうアウトプット２４を閉じる。第２の制御インプット７４には圧力がかかっていないので、力Ｆ₂はゼロである。ポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２にも、やはり圧力がかかっていないので、ポンプレギュレータは最大吐出しのポジションを取る。これによりシステム圧力Ｐ₂は上昇し、この上昇は、遮断弁７８が切り替えられて、アウトプット２４を、ポンプレギュレータ３０および圧力リミッタ３４と結合するまで行われる。制御インプット４０には、ここでシステム圧力Ｐ₂がかかり、そして基準量４２の圧力を超過すると、直ちに圧力リミッタ３４が開く。すると第１のインプット３６の圧力が降下するので、ポンプレギュレータ３０は最小吐出しの方向に調節される。これが意味するのは、エンジン制御部７６が機能停止したとき、システム圧力Ｐ₂は基準量４２によって決定されるということである。この変形例の場合も、第２のインプット３８は、図３および６の変形例と同様、制御インプット４０と結合することができる。そうすればこの変形例も、損失がないものとなろう。

図８は、本発明のもう１つの変形例を示す。この場合下記では、図１の変形例と比較して、その相違点を説明するにとどめる。圧力リミッタ３４は、油圧駆動される調節弁８６（４／２方向制御弁）で形成され、この調節弁の一方の基準量４２、特に調整可能な基準量は、たとえば５．５ｂａｒとする。他方の基準量は、インプット８８にかかっているシステム圧力Ｐ₂によって供給される。図８に示した調節弁８６のポジションでは、ポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２がタンク１４と、そしてポンプレギュレータ３０の第１のインプット２８が吐出ポンプ１０のアウトプット１６と結合されている。ポンプレギュレータ３０はこれにより、最大吐出しの方向に調節される。システム圧力Ｐ₂が基準量４２を超えると、調節弁８６はポジションを変更し、ポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２にシステム圧力Ｐ₂を加える。そしてポンプレギュレータ３０の第１のインプット２８をタンク１４と結合する。ポンプレギュレータ３０は最小吐出しの方向に調節されるので、システム圧力Ｐ₂も降下する。システム圧力Ｐ₂が基準量４２を下回ると、調節弁８６は再びその初期ポジションを取る。図９は、この変形例に上記の部品が接続されたものについて、１つの実施例を示す。この場合同じ部品には同じ符号を付している。

本発明の変形例として図１０に示したものの場合、調節弁８６が基本ポジションにあるとき、ポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２はタンク１４と、吐出ポンプ１０のアウトプット１６は直接に消費デバイス２６と結合されている。吐出圧力Ｐ₁が基準量４２以下である限り、ポンプレギュレータ３０は最大吐出しの方向に調節される。吐出圧力Ｐ₁が基準量４２を超えると、減圧エレメント２０のアウトプット２４はタンク１４と結合され、そして吐出ポンプ１０のアウトプット１６は、ポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２と結合されるので、ポンプレギュレータ３０は最小吐出しの方向に調節される。なぜならば、第１のインプット２８にかかっている圧力が、スロットルバタフライ４８のため、吐出圧力Ｐ₁よりも小さいからである。図１１はこの変形例の１つの実施例を示す。

本発明の変形例として図１２に示すものは、図５の変形例とほぼ同様であるが、この場合、圧力リミッタ３４が４／２方向制御弁９０として形成されている。この場合第１の制御インプット４０は遮断弁７８と、そして第２の制御インプット７４は、調節弁７２および遮断弁７８と結合されている。吐出圧力Ｐ₁とシステム圧力Ｐ₂とが基準量４２を超えると、直ちに方向制御弁９０が切り替えを行い、第１のインプット２８をタンク１４と結合するので、ポンプレギュレータ３０は最小吐出しの方向に調節される。

図１３の実施例の場合、４／２方向制御弁９０が、ポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２とタンクとを結合するので、ポンプレギュレータ３０はまず最大吐出しの方向に調節される。そのほかシステム圧力Ｐ₂を有するアウトプット２４は、ポンプレギュレータ３０の第１のアウトプット２８と結合されている。吐出圧力Ｐ₁とシステム圧力Ｐ₂とが基準量４２を超えると、直ちに方向制御弁９０が切り替えを行い、ポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２をアウトプット２４と、そしてポンプレギュレータ３０の第１のインプット２８をタンク１４と結合する。その結果、ポンプレギュレータ３０は最小吐出しの方向に調節される。

図１４に示すスイッチングポジションは、図１２のスイッチングポジションと同様であるが、この場合、調節弁７２および遮断弁７８が切り替えられている。ポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２がタンク１４と結合されているので、ポンプレギュレータ３０は最大吐出しの方向に調節される。消費デバイス２６にはシステム圧力Ｐ₂がかかっている。

図１５に示すスイッチングポジションは、図１３のスイッチングポジションと同様であるが、この場合、調節弁７２および遮断弁７８がやはり切り替えられている。ポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２がタンク１４と、そしてポンプレギュレータの第１のインプット２８が、アウトプット２４と結合されている。ポンプレギュレータ３０は、最大吐出しの方向に調節され、消費デバイス２６にはシステム圧力Ｐ₂がかかる。最後に挙げた変形例の利点は、ポンプレギュレータ３０の調圧チャンバの純オイル側に、システム圧力Ｐ₂が供給されることである。汚れから生じる機能停止を、これにより十分防止することができる。

図１６は、図８に示した本発明の変形例である。この場合、圧力リミッタ３４は、４／２方向制御弁８６として形成され、システム圧力Ｐ₂がかかっているインプット８８によるだけでなく、並列にエンジン制御部７６を用いて電磁的にも、駆動することができる。図１６に示したポジションでは、ポンプレギュレータ３０の第１のインプット２８がタンク１４と、そしてポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２がアウトプット２４と結合されている。ポンプレギュレータ３０は、最小吐出しの方向に調節される。エンジン制御部７６が機能停止した場合、４／２方向制御弁８６は切り替えを行い、それに基づいて、ポンプレギュレータ３０の第２のインプット３２がタンク１４と、そしてポンプレギュレータの第１のインプット２８がアウトプット２４と結合される。ポンプレギュレータ３０は、最大吐出しの方向に調節される。

本発明の第１の実施形態のブロック線図である。 図１による圧力リミッタの拡大図である。 図１に示した回路の調節可能なロータを有するスライディングベーンポンプにおける応用例である。 図１の実施形態の損失なしで吐出しが行われる１つの変形例である。 図３による圧力リミッタの拡大図である。 図１の実施形態のシステム圧力が１つの帯域内で制御される１つの変形例である。 図４による圧力リミッタの拡大図である。 図４に示した回路の調節可能なロータを有するスライディングベーンポンプにおける応用例である。 図４の実施形態のシステム圧力が１つの帯域内で制御され、損失なしで吐出しが行われる１つの変形例である。 図６による圧力リミッタの拡大図である。 マップ制御機能が停止した場合における図４の変形例である。 圧力を一定に制御する、本発明のもう１つの実施形態のブロック線図である。 図８に示した回路の応用例として、調節可能なロータを有するスライディングベーンポンプの場合を示す。 圧力を一定に制御する、本発明のもう１つの実施形態のブロック線図である。 図１０に示した回路の応用例として、調節可能なロータを有するスライディングベーンポンプの場合を示す。 調節可能なロータを有するスライディングベーンポンプにマップ制御機能がある、本発明のもう１つの実施形態の応用例である。 調節可能なロータを有するスライディングベーンポンプにマップ制御機能がある、本発明のもう１つの実施形態の応用例である。 マップ制御が機能停止した場合、図１２の応用例の変形例である。 マップ制御が機能停止した場合、図１３の応用例の変形例である。 図８による本発明の変形例である。

Claims (19)

1. 流体媒体のための吐出ポンプ（１０）であって、前記吐出ポンプはインプット（１２）とアウトプット（１６）とを備え、前記吐出ポンプ（１０）の前記アウトプット（１６）には吐出圧力（Ｐ₁）がかかっており、
   また前記吐出ポンプ（１０）は、前記吐出ポンプ（１０）の前記アウトプット（１６）と結合された減圧エレメント（２０）を備え、前記減圧エレメント（２０）のアウトプット（２４）にはシステム圧力（Ｐ₂）がかかっており、また前記減圧エレメント（２０）の前記アウトプット（２４）が消費デバイス（２６）と結合されており、前記吐出ポンプ（１０）の前記アウトプット（１６）がポンプレギュレータ（３０）の第１のインプット（２８）と結合され、前記吐出ポンプ（１０）の前記アウトプット（１６）と前記第１のインプット（２８）との間にスロットルバタフライ（４８）が中間接続されており、前記ポンプレギュレータ（３０）の第２のインプット（３２）は前記減圧エレメント（２０）の前記アウトプット（２４）と結合されており、
   前記システム圧力（Ｐ₂）が最小圧力（４６）より小さいか、または前記システム圧力（Ｐ₂）が第１のインプット（２８）にかかっている圧力よりも小さい場合、前記ポンプレギュレータ（３０）が前記吐出ポンプ（１０）を最大吐出しの方向に調節し、
   そして前記ポンプレギュレータ（３０）と並列に圧力リミッタ（３４）が接続されているが、この場合、圧力リミッタの第１のインプット（３６）には、ポンプレギュレータ（３０）の第１のインプット（２８）にかかっている圧力が、そして圧力リミッタ（３４）の制御インプット（４０）にはシステム圧力（Ｐ₂）がかかり、圧力リミッタ（３４）の第２のインプット（３８）にはタンク（１４）が結合されており、その際システム圧力（Ｐ₂）が基準量（４２）より大きいとき、圧力リミッタ（３４）が開いて、圧力リミッタ（３４）の第２のインプット（３８）が、圧力リミッタ（３４）の第１のインプット（３６）における現在の圧力を減少させるためにタンク（１４）の方へ通じるように、上記の接続が行われる、吐出ポンプ（１０）。
2. 前記減圧エレメント（２０）は、フィルタ（２２）であることを特徴とする、請求項１に記載の吐出ポンプ。
3. 前記最小圧力（４６）は、１．５〜３ｂａｒであり、前記ポンプレギュレータ（３０）の制御動作及び停止の間に、調整可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の吐出ポンプ。
4. 前記基準量（４２）は、４〜８ｂａｒであり、前記ポンプレギュレータ（３０）の制御動作及び停止の間に、調整可能であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吐出ポンプ。
5. 前記吐出ポンプ（１０）の前記アウトプット（１６）の後ろに、圧力制御弁（１８）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の吐出ポンプ。
6. 前記圧力制御弁（１８）は９〜１５ｂａｒのとき、および、調整できる圧力のときに、開いてタンク（１４）に通じることを特徴とする、請求項５に記載の吐出ポンプ。
7. 前記圧力リミッタ（３４）の第２のインプット（３８）に、システム圧力（Ｐ ₂ ）がかかり、開いた圧力リミッタ（３４）が第１のインプット（３６）を第２のインプット（３８）と結合することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の吐出ポンプ。
8. 前記圧力リミッタ（３４）は、第２の制御インプット（７４）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の吐出ポンプ。
9. 前記圧力リミッタ（３４）の２つの制御インプット（４０および７４）が、液圧上では続いて接続されていることを特徴とする、請求項８に記載の吐出ポンプ。
10. 前記圧力リミッタ（３４）の前記第２の制御インプット（７４）は、前記第１の制御インプット（４０）に対する増圧機能を有することを特徴とする、請求項８または９に記載の吐出ポンプ。
11. 調節弁（７２）が設けられ、前記調節弁は、前記の減圧エレメント（２０）のアウトプット（２４）と、前記の圧力リミッタ（３４）の第２の制御インプット（７４）とを結合することを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の吐出ポンプ。
12. 前記調節弁（７２）のアウトプット（８２）が、圧力リミッタ（３４）の第２のインプット（７４）と結合されていることを特徴とする、請求項１１に記載の吐出ポンプ。
13. 前記調節弁（７２）は、液圧によっておよび／または電磁的に制御できることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の吐出ポンプ。
14. 前記調節弁（７２）は、自動車のエンジン制御部（７６）を介して制御できることを特徴とする、請求項１３に記載の吐出ポンプ。
15. 前記調節弁（７２）のアウトプット（８２）と、前記圧力リミッタ（３４）の第１の制御インプット（４０）との間に、遮断弁（７８）を設けることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の吐出ポンプ。
16. 前記遮断弁（７８）は制御インプットを有し、前記制御インプットにシステム圧力（Ｐ ₂ ）がかかることを特徴とする、請求項１５に記載の吐出ポンプ。
17. 前記調節弁（７２）が設けられ、前記調節弁が、前記のポンプレギュレータ（３０）の第２のアウトプット（３２）をタンクと結合することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の吐出ポンプ。
18. 前記調節弁（７２）は、４／２方向制御弁（９０）として形成されていることを特徴とする、請求項１７に記載の吐出ポンプ。
19. 前記調節弁（７２）は、液圧によっておよび／または電磁的に制御できることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の吐出ポンプ。

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