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Technisches
Gebiet
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein
auf hydraulisch betätigte
Systeme, die bei Verbrennungsmotoren verwendet werden, und insbesondere auf
eine Axialkolbenpumpe eines hydraulisch betätigten Hochdruck-Systems.
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Hintergrund
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Axialkolbenpumpen werden bekanntermaßen in hydraulisch
betätigten
Brennstoffeinspritzssystemen verwendet. Der wirkungsvolle Betrieb
von solchen Pumpen ist wichtig für
den gesamten Betrieb des Motors. Darüber hinaus ist die Fähigkeit,
dass solche Pumpen frei von Instandhaltung arbeiten, wichtig zur
Verringerung der Zeit des Systems außer Betrieb. Während ein
wirkungsvoller Betrieb ein wichtiges Konstruktionskriterium ist,
beeinflussen Dinge, wie beispielsweise das Gewicht, die Größe, die
Kosten und eine einfachere Instandhaltung die gesamte Konstruktion
von solchen Pumpen.
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Das US-Patent 6 035 828 von Anderson
und anderen beschreibt eine Axialkolbenpumpe mit fester Verdrängung und
variabler Lieferung für
ein hydraulisch betätigtes
Brennstoffeinspritzssystem. In dem System liefert eine Hochdruck-Common-Rail
bzw. Hochdruck-Leitung hydraulisches Arbeitsströmungsmittel zu einer Vielzahl
von hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtungen,
die in einem Dieselmotor montiert sind. Das hydraulische Strömungsmittel,
welches in der Common-Rail aufgenommen ist, wird durch die Axialkolbenpumpe
mit fester Verdrängung
unter Druck gesetzt, die direkt durch den Motor angetrieben wird.
Die Pumpe weist eine Vielzahl von Kolben auf, die parallel um eine
mittlere Längsachse
der Pumpe angeordnet sind, und eine Hin- und Herbewegung der Kolben
wird erreicht durch die Drehung der abgewinkelten Nockenfläche oder
Taumelplatte in kontinuierlichen Kontakt mit den äußeren Enden
der Kolben. Das Pumpengehäuse weist
Einlass- und Auslassrückschlagventile
auf, die strömungsmittelmässig mit
jeder Pumpenkammer verbunden sind, um einen Einweg-Fluss von hydraulischem
Strömungsmittel
in die Pumpenkammern hinein und aus diesen heraus während eines
Pumphubes des Kolbens zu gestatten. Die Verdrängung der Pumpe wird variiert
durch ein Steuerventil, welches selektiv die Menge des unter Druck
gesetzten hydraulischen Strömungsmittels
variiert, die zu dem Pumpenauslass während des Auslasshubes von
jedem Kolben geliefert wird.
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Während
die Pumpe von Anderson und anderen im Betrieb gut arbeitet, bleibt
Raum zur Verbesserung. Beispielsweise kann die Anwendung von Einlassrückschlagventilen
für einen
effektiven Fluss des hydraulischen Strömungsmittels zu stark einschränkend während des
gesamten Betriebs der Pumpe sein. Während des Starts der Pumpe
kann das Einlassrückschlagventil
dahingehend wirken, dass es dem Fluss des hydraulischen Strömungsmittels
beeinträchtigt,
weil das Strömungsmittel
kälter
ist und somit weniger viskos. Dieser Widerstand des Flusses von
hydraulischem Strömungsmittel
zu der Pumpenkammer kann den notwendigen Fluss des Strömungsmittels
zu der Hochdruck-Common-Rail unterbrechen und den Betrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtungen
beeinflussen.
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Die vorliegende Erfindung sieht eine
Axialkolbenpumpe vor, die einige oder alle der zuvor erwähnten Nachteile
des Standes der Technik vermeidet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß eines Aspektes der Erfindung
weist eine Pumpe ein stationäres
Pumpengehäuse
mit einer Gehäusekammer
und einer Pumpenwelle auf, die sich durch ein äußeres Ende des Pumpengehäuses in
die Gehäusekammer
erstreckt, und die um eine Längsachse
der Pumpenwelle drehbar ist, und wobei eine Taumelplatte mit der
Pumpenwelle verbunden ist. Die Taumelplatte weist einen Pumpeneinlassdurchlass
mit einer Öffnung
in einer Oberfläche der
Taumelplatte auf. Eine Vielzahl von hin und her laufenden Pumpenkolben
ist auch in der Pumpe vorgesehen, wobei jeder Pumpenkolben zumindest
teilweise innerhalb einer jeweiligen Pumpenkammer enthalten ist,
die in dem stationären
Pumpengehäuse ausgeformt
ist, und eine Axialbohrung besitzt, die sich dadurch erstreckt.
Die Axialbohrung von jedem Pumpenkolben hat eine selektive Verbindung
mit der Taumelplattenoberflächenöffnung,
um die Lieferung von Einlassströmungsmittel
in die Axialbohrung vom Einlassdurchlass zu gestatten. Eine Dichtungsplatte ist
in der Pumpe vorgesehen, und zwar angeordnet zwischen der Taumelplatte
und der Vielzahl von Pumpenkolben, und sie dichtet im wesentlichen
die Taumelplattenoberflächenöffnung gegenüber einem Fluss
des Strömungsmittels
in den Einlassdurchlass von der Taumelplattenoberflächenöffnung ab.
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Gemäß eines weiteren Aspektes der
vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, um die erforderliche
Strömungsmittelmenge
in einen Niederdruck-Strömungsmittelreservoir
zu reduzieren, welches in einer Gehäusekammer einer Pumpe gelegen
ist, wobei dies die Orientierung eines Pumpengehäuses zur Pumpe derart aufweist,
dass die mittlere Längsachse
der Welle der Pumpe sich im wesentlichen in einer horizontalen Ebene
erstreckt, und wobei ein Einlassdurchlass in einer sich drehenden
Taumelplatte vorgesehen wird, die mit der Pumpenwelle verbunden
ist. Das Verfahren weist weiter die Aufnahme von Niederdruck-Strömungsmittel
von der Niederdruck-Strömungsmittelreservoir
durch den Einlassdurchlass von einer Stelle auf, die in Höhenrichtung
unter einem ersten Höhenniveau
in der Gehäusekammer
gelegen ist, und die Abdichtung eines Teils des Einlassdurchlasses,
so dass der Einlassdurchlass kein Strömungsmittel von oberhalb des ersten
Höhenniveaus
aufnimmt. Strömungsmittel wird
von dem Niederdruck-Strömungsmittelreservoir durch
den Einlassdurchlass und zu einer Axialbohrung von mindestens einem
Pumpenkolben während eines
Ansaughubes des mindestens einen Pumpenkolbens gezogen.
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Gemäß noch eines weiteren Aspektes
der vorliegenden Erfindung weist ein hydraulisch betätigtes System
eine Pumpe mit einer sich drehenden Pumpenwelle auf, die eine mittlere
Längsachse
besitzt, weiter eine sich drehende Taumelplatte, die an der Pumpenwelle
befestigt ist, und eine Vielzahl von sich nicht drehenden Pumpenkolben.
Die Pumpenkolben sind zumindest teilweise in Pumpenkammern gelegen,
die in einem Gehäuse
der Pumpe geformt sind. Die Pumpe weist weiter einen Einlassdurchlass auf,
der in der Taumelplatte ausgeformt ist, und zwar mit einer radial
inneren Öffnung
und einer radial äußeren Öffnung,
die in einer Oberfläche
der Taumelplatte geformt ist, weiter eine Dichtungsplatte, die zwischen
der Oberfläche
der Taumelplatte und der Vielzahl von Kolben gelegen ist. Die Dichtungsplatte deckt
die radial äußere Öffnung ab,
um den Eintritt von Strömungsmittel
in den Einlassdurchlass von der radial äußeren Öffnung zu blockieren. Die Pumpe weist
weiter axiale Bohrungen in jedem der Pumpenkolben auf, um Strömungsmittel
vom Einlassdurchlass aufzunehmen. Das System weist weiter eine Hochdruck-Rail
auf, die mit der Pumpe verbunden ist, weiter mindestens eine hydraulisch
betätigte
Brennstoffeinspritzvorrichtung, die mit der Hochdruck-Rail verbunden
ist, und ein elektronisches Steuermodul in Verbindung mit der Strömungsmittelliefersteueranordnung
wobei es auch fähig
ist, diese zu steuern.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzsystems
gemäß eines
beispielhaften Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine teilweise diagrammartige Querschnittsansicht einer Axialkolbenpumpe
gemäß eines
beispielhaften Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine vergrößerte diagrammartige Ansicht
des Pumpeneinlasses, der in 2 veranschaulicht
ist;
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4 ist
eine diagrammartige Ansicht eines äußeren Endes der Axialkolbenpumpe,
aufgenommen bei der Schnittlinie 4-4 der 3;
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5 ist
eine diagrammartige Ansicht eines äußeren Endes der Axialkolbenpumpe,
die an der Schnittlinie 5-5 der 3 aufgenommen
wurde; und
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6 ist
eine diagrammartige Ansicht eines äußeren Endes der Axialkolbenpumpe,
die bei der Schnittlinie 6-6 der 3 aufgenommen
wurde.
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Detaillierte
Beschreibung
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Es wird nun im Detail auf die Zeichnungen Bezug
genommen. Wo es immer möglich
ist, werden die gleichen Bezugszeichen in den gesamten Zeichnungen
verwendet werden, um sich auf die gleichen oder auf ähnliche
Teile zu beziehen.
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Mit Bezug auf 1 kann eine Arbeitsströmungsmittelschaltung 10 für ein hydraulisch
betätigtes
Brennstoffeinspritzssystem eine Komponente eines Verbrennungsmotors
ausmachen. Die Arbeitsströmungsmittelschaltung 10 kann
eine Quelle für Niederdruck-Arbeitsströmungsmittel 12 aufweisen, die
beispielsweise der Schmierölsumpf
des Motors sein kann. Eine Versorgungspumpe 14 kann Arbeitsströmungsmittel
durch eine Niederdruckversorgungsleitung 16 zu einer Hochdruck-Axialkolbenpumpe 18 liefern.
Die Axialkolbenpumpe 18 kann dann Hochdruck-Arbeitsströmungsmittel
entlang einer Hochdruck-Versorgungsleitung 20 zu einer
Hochdruck-Strömungsmittels-Common-Rail 22 (Common-Rail
= gemeinsame Druckleitung) liefern. Die Hochdruck-Strömungsmittel-Rail 22 ist
strömungsmittelmässig mit
jeder der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 24 verbunden
und liefert selektiv Hochdruck-Arbeitsströmungsmittel zum Antrieb der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 24.
Nachdem das Hochdruck-Arbeitsströmungsmittel
durch die einzelnen Brennstoffeinspritzvorrichtungen 24 verwendet wurde,
kann das Arbeitsströmungsmittel
zum Sumpf 12 über
einen Ablaufdurchlass 26 zurückgeleitet werden.
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Wie es in der Technik bekannt ist,
ist der erwünschte
Druck in der Hochdruck-Rail 22 im allgemeinen eine Funktion
des Motorbetriebszustandes. Beispielsweise soll bei hohen Drehzahlen
und hohen Belastungen der Rail-Druck
im allgemeinen beträchtlich
höher als
der erwünschte
Rail-Druck sein, wenn der Motor im Leerlaufzustand arbeitet. Eine
Reihe von Motorbetriebszustandssensoren 30 kann mit dem
Motor an verschiedenen Stellen gekoppelt sein, um ein elektronisches
Steuermodul 32 mit Daten durch Verbindungsleitungen 34 vorzusehen.
Die Sensoren 30 können
Motorparameter detektieren, die beispielsweise die Motordrehzahl,
die Kurbelwellenposition des Motors, die Kühlmitteltemperatur des Motors,
denn Abgasrückdruck
des Motors, den Einlasssammelleitungsluftdruck oder die Drosselposition
bzw. Gaspedalposition mit einschließen. Zusätzlich kann ein Drucksensor 36 dem
elektronischen Steuermodul 32 eine Messung des Strömungsmitteldruckes
in der Hochdruck-Rail 22 über eine Kommunikationsleitung 38 liefern.
Das elektronische Steuermodul 32 kann ausgelegt sein, um
einen erwünschten
Rail-Druck, der eine Funktion des Motorbetriebszustandes ist, mit
dem tatsächlichen
Rail-Druck zu vergleichen, wie er durch den Drucksensor 36 gemessen
wurde.
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Wenn die erwünschten und gemessenen Rail-Drücke unterschiedlich
sind, kann das elektronische Steuermodul 32 eine Bewegung
einer Brennstoffliefersteueranordnung 40 über eine
Kommunikationsleitung 42 anweisen. Die Position der Steueranordnung 40 bestimmt
die Menge des Arbeitsströmungsmittels,
die die Pumpe 18 über
die Hochdruck-Versorgungsleitung 20 verlässt, und
zu der Hochdruck-Rail 22 geht. Sowohl die Steueranordnung 40 als
auch die Pumpe 18 können
in einem einzigen stationären
Pumpengehäuse 44 enthalten sein.
Weiterhin kann das elektronische Steuermodul 32 mit jeder
Brennstoffeinspritzvorrichtung 24 über die Kommunikationsleitung 28 gekoppelt
sein, um Steuersignale zu den Arbeitsströmungsmittel Ventilen von jeder
Brennstoffeinspritzvorrichtungen 24 zu liefern, um den
Zeitpunkt und die Dauer von jeder Brennstoffeinspritzung zu steuern.
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Mit Bezug auf 2 kann die Pumpe 18 ein stationäres Pumpengehäuse 44 und
eine sich drehende Welle 46 aufweisen, die direkt mit dem
Ausgang des Motors beispielsweise mittels eines Zahnrades 48 gekoppelt
ist, so dass die Drehgeschwindigkeit der Welle 46 direkt
proportional zur Drehgeschwindigkeit der (nicht gezeigten) Antriebswelle
des Motors ist. Eine sich drehen de, abgewinkelte, feste Nockenfläche oder
Taumelplatte 50 kann integral mit der Welle 46 ausgeformt
sein oder fest an dieser angebracht sein, so dass die Welle 46 und
die Taumelplatte 50 sich miteinander drehen. Die Welle 46 kann sich
durch eine Öffnung 52 in
einem äußeren Ende 54 des
stationären
Pumpengehäuses 44 erstrecken und
kann drehbar durch das Pumpengehäuse 44 durch
eine herkömmliche
Lageranordnung getragen werden, wie beispielsweise durch das Lagerpaar 56.
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Das stationäre Pumpengehäuse 44 kann eine
Vielzahl von Kolbenöffnungen 58 aufweisen,
um Teile einer Vielzahl von Pumpenkolben 60 aufzunehmen.
Beispielsweise kann das stationäre
Pumpengehäuse 44 sieben
Kolbenöffnungen 58 aufweisen,
die Teile von sieben Pumpenkolben 60 aufnehmen, wobei die
Kolbenöffnungen 58 gleichmäßig in Winkelrichtung
um eine Längsachse 62 der
Pumpenwelle beabstandet sind. Die Kolbenöffnungen 58 können bemessen
und orientiert sein, um eine Hin- und Herbewegung der Pumpenkolben 60 parallel
zur Längsachse 62 der
Pumpenwelle zu gestatten. Der Spalt 64, der zwischen einer
Kolbenöffnung 58 und
seinem jeweiligen Pumpenkolben 60 gebildet wird, kann in
irgend einer herkömmlichen
Weise abgedichtet werden, um den Fluss des Arbeitsströmungsmittels
dort hindurch einzuschränken.
Die Gegenwirkung der Pumpenkolben 60 mit dem stationären Pumpengehäuse 44 verhindert,
dass die Pumpenkolben 60 sich mit der Welle 46 und
der Taumelplatte 50 drehen.
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Das Pumpengehäuse 44 kann auch eine Vielzahl
von zusätzlichen
Durchlässen
aufweisen, die mit jeder Kolbenöffnung 58 assoziiert
sind. Diese zusätzlichen
Durchlässe
können
einen (nicht gezeigten) Hochdruck-Auslassdurchlass mit einem Rückschlagventil
aufweisen, oder einen anderen geeigneten Mechanismus, um einen Ein-Weg-Strömungsmittelfluss
des unter Druck gesetzten Arbeitsströmungsmittels zu der Hochdruck-Versorgungsleitung 20 vorzusehen
(1). Der Hochdruck-Auslassdurchlass kann
in irgend einer herkömmlichen
Weise geformt werden, um eine letztendliche Verbindung mit der Hochdruck-Versorgungsleitung 20 vorzusehen.
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Jeder Pumpenkolben 60 kann
zu einer im allgemeinen zylindrischen Form geformt werden, die einen
entfernt liegenden Teil 66, einen naheliegenden Teil 68 und
eine Axialbohrung 70 besitzt, die sich vollständig durch
den Pumpenkolben 60 in einer Richtung parallel zur Längsachse 62 der
Pumpenwelle erstreckt. Die Axialbohrung 70 bildet zusammen
mit einem entfernt liegenden Teil ihrer jeweiligen Kolbenöffnung 58 eine
Pumpenkammer 72, um Arbeitsströmungsmittel aufzunehmen, und
um danach das Arbeitsströmungsmittel
durch eine Kontraktion der Pumpenkammer 72 unter Druck
zu setzen, wenn der Pumpenkolben 60 sich weg in Richtung
zu einer oberen Totpunktposition bewegt. Der entfernt liegende Teil 66 des
Pumpenkolbens 60 kann mit einer Stufe 74 in der
Axialbohrung 70 ausgeformt sein, die einen Übergang
zwischen dem entfernt liegenden Bohrungsteil 76 mit größerem Durchmesser
und einen näher
liegenden Bohrungsteil 78 mit geringerem Durchmesser definiert.
Der Bohrungsteil 76 mit größerem Durchmesser kann eine
Druckfeder 80 enthalten, die zwischen dem entfernten Teil
des Gehäuses 44 (nicht
gezeigt) und der Stufe 74 gesichert ist. Die Druckfeder 80 kann
dann dahingehend wirken, dass sie kontinuierlich den Pumpenkolben 60 zu
der Taumelplatte 50 hin drückt. Weiterhin kann sich eine
Vielzahl von radialen Anschlüssen 82 von
der Axialbohrung 70 radial durch jeweilige Wandteile der
Pumpenkolben 60 erstrecken, wobei der Zweck davon unten
beschrieben wird.
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Wie mittels einer vergrößerten Kolbenanordnung
in 3 gezeigt, können die
näher liegenden Teile 68 der
Pumpenkolben 60 mit einem kugelförmigen näheren Ende oder Einlassende 84 ausgeformt werden,
so dass sie mit einer teilweise kugelförmigen Ausnehmung 86 eines
Kolbenschuhs 88 zusammenpassen. Das Zusammenpassen des
näher gelegenen
Kolbenendes 84 mit der Ausnehmung 86 des Kolbenschuhs 88 bildet
eine Kugelgelenkkupplung, die eine relative Winkelbewegung zwischen
dem Pumpenkolben 60 und dem Kolbenschuh 88 gestattet,
die jedoch keine relative axiale Bewegung zwischen den Elementen
gestattet. Irgendeine andere geeignete Kupplung kann verwendet werden,
um die Pumpenkolben 60 und die Kol benschuhe 88 zu
verbinden, solange die Kupplung eine relative Winkelbewegung und
eine begrenzte axiale Relativbewegung gestattet. Die Kolbenschuhe 88 können auch
eine Bohrung 90 aufweisen, die sich von ihrem äußeren Ende 92 in
die Ausnehmung 86 erstreckt. Die Bohrung 90 kann
ausgerichtet sein, um mit einer Axialbohrung 70 des Pumpenkolbens 60 verbunden
zu sein.
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Wie genauer unten beschrieben wird,
kann eine Dichtungsplatte oder Anschlussplatte 94 mit den Kolbenschuhen 88 zwischen
den nahe gelegenen Enden 92 der Kolbenschuhe 88 und
der entfernten Oberfläche 96 der
Taumelplatte 50 gekoppelt sein. Entsprechend kann die stationäre Anschlussplatte 94 eine
Lagerfläche
gegen die äußere Oberfläche 96 der
sich drehenden Taumelplatte 50 bilden.
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Mit Bezug auf 2 kann das stationäre Pumpengehäuse 44 eine
Gehäusekammer 98 aufweisen,
um die Pumpenkolben 60, die Kolbenschuhe 88, die
Anschlussplatte 94 und einen Teil der Welle 46 aufzunehmen.
Eine Seitenfläche 100 der
Gehäusekammer 98 kann
einen kreisförmigen
Querschnitt mit einer geringfügig
größeren Abmessung
bilden, als ein Durchmesser der sich drehenden Taumelplatte 50,
um eine Drehung der Taumelplatte 50 in der Gehäusekammer 98 zu
gestatten. Die Gehäusekammer 98 kann
mit der Niederdruck-Versorgungsleitung 16 (1) gekoppelt sein und Arbeitsströmungsmittel
davon aufnehmen, um ein Niederdruck-Strömungsmittelreservoir 102 zu
bilden. Das Niederdruck-Reservoir 102 kann als Einlassströmungsmittelquelle
für die
Pumpenkammern 72 dienen. Die Orientierung der Längsachse 62 der
Pumpenwelle in einer horizontalen Ebene und die Füllung des
Niederdruck-Strömungsmittelreservoirs 102 mit
der minimalen erforderlichen Menge von Arbeitsströmungsmittel kann
ein Strömungsmittelniveau
(L) zur Folge haben, welches in 3 mit
gestrichelten Linien gezeigt ist.
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Die Taumelplatte 50 kann
einen Einlassdurchlass 104 aufweisen, der eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Niederdruck-Reservoir 102 und der Pumpenkammer 72 von
jedem Pumpenkolben 60 gestattet. In dem in 3 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Einlassdurchlass 104 von einer radial
inneren Öffnung 106 in
der entfernten Oberfläche 96 der
Taumelplatte durch die Taumelplatte 50 zu der radial äußeren Öffnung 108 in
der entfernten Oberfläche 96 der
Taumelplatte. Die radial inneren und äußeren Öffnungen 106, 108 können in
einer Bogenform (4) oder
in irgend einer anderen geeigneten Form geformt werden. Der Einlassdurchlass 104 sieht
eine Strömungsmittelverbindung
zwischen dem Niederdruck-Strömungsmittelreservoir 102 und
der Axialbohrung 70 mittels eines Schlauches oder einer
Bohrung 110 vor, welches sich durch die Anschlussplatte 94 erstreckt
und mit der äußeren Öffnung 108 der Taumelplatte
ausgerichtet ist, und mit der Bohrung 90 des Kolbenschuhs 88.
Die äußere Öffnung 108 kann in
Winkelrichtung um die Taumelplatte 50 positioniert sein,
um mit einer Axialbohrung 70 eines Pumpenkolbens 60 nur
während
eines Ansaughubes von jedem Pumpenkolben 60 in Verbindung
zu sein. Der Einlassdurchlass 104 kann zu irgend einer
anderen geeigneten Form, Größe oder
in irgend einer anderen geeigneten Weise geformt sein, die den Fluss
von Arbeitsströmungsmittel
von dem Niederdruck-Strömungsmittelreservoir 102 der
Gehäusekammer 98 zur
Bohrung 110 der Anschlussplatte 94 gestattet.
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Mit Bezug auf die 5 und 6 veranschaulicht 5 eine entfernt liegende
Seite 114 der Anschlussplatte 94, während 6 eine nahe gelegene Seite 116 davon
veranschaulicht. Die Anschlussplatte 94 kann im allgemeinen
kreisförmig
mit einem maximalen Durchmesser geformt sein, der der Gleiche ist
oder geringfügig
kleiner oder größer als
der maximale Durchmesser der Taumelplatte 50. Die Anschlussplatte 94 kann
auch eine mittlere Bohrung 112 aufweisen, um zu gestatten,
dass die Welle 46 sich dort hindurch erstreckt. Weiterhin
kann die mittlere Bohrung 112 so bemessen sein, dass sie
nicht die innere Öffnung 106 bedeckt,
die in der entfernt liegenden Oberfläche 96 der Taumelplatte 50 ausgeformt ist.
Wie oben erwähnt,
kann die Anschlussplatte 94 eine Vielzahl von Bohrungen 110 aufweisen.
Die Bohrungen 110 können
gleichmäßig radial
und in Winkelrichtung um die mittlere Bohrung 112 herum beabstanden
sein und so angeordnet sein, dass sie mit den Bohrungen 90 von
jedem Kolbenschuh 88 ausgerichtet sind. Wie in 5 gezeigt, kann die entfernt
gelegene Seite 114 der Anschlussplatte 94 eine kreisförmige Einsenkung,
eine Ausnehmung oder einen Hohlraum 120 aufweisen, der
um jede Bohrung 110 herum geformt ist und bemessen ist,
so dass er geringfügig
größer ist
als ein maximaler Durchmesser des näher gelegenen Endes 92 der
Kolbenschuhe 88. Entsprechend können kreisförmige Hohlräume 120 einen ausgenommenen
Sitz zur Aufnahme des äußeren Endes 92 von
jedem Kolbenschuh 88 bilden.
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Um die näher gelegene Seite 116 der
Anschlussplatte 94 (6)
kann einen kreisförmigen Vorsprung 122 aufweisen,
der jede Bohrung 110 umgibt. Ein relativ dünner radial äußerer gekrümmter Vorsprung 124 und
ein relativ dünner
radial innerer gekrümmter
Vorsprung 126 können
jeden kreisförmigen
Vorsprung 122 verbinden. Eine Dichtungskammer 128 wird
somit auf der näher
gelegenen Seite 116 der Anschlussplatte 94 zwischen
dem verbundenen kreisförmigen
Vorsprung 122, dem radial äußeren gekrümmten Vorsprung 124 und
dem radial inneren gekrümmten
Vorsprung 126 gebildet. Die Vorsprünge 122, 124 und 126 bilden
zusammen eine Lagerfläche
gegen die entfernt gelegene Oberfläche 96 der Taumelplatte 50,
die eine äußere Abmessung hat,
die im wesentlichen vollständig
die radial äußere Öffnung 108 in
der Taumelplatte 50 umgibt (4).
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Das stationäre Pumpengehäuse 44 kann auch
einen (nicht gezeigten) Steuerhebel aufweisen, der mit einer Steuerhülse 130 gekoppelt
ist (3). Die Steuerhülse 130 kann
Bohrungen 132 aufweisen, die sich dort hindurch erstrecken,
die mit jedem Pumpenkolben 60 ausgerichtet sind, um axial
entlang eines Teils einer äußeren Oberfläche 134 von
jedem Pumpenkolben 60 in der Nachbarschaft von radialen
Anschlüsse 82 zu
gleiten. Wie unten genauer beschrieben wird, bedeckt die Steuerhülse 130 die radialen
Anschlüssen 82 in
dem Pumpenkolben 60 basierend auf der Betätigung des
Steuerhebels in einer Richtung nach vorne oder nach hinten, oder
legt diese frei.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Im Betrieb bewirkt die Drehung der
Antriebswelle des Motors eine Drehung der Welle 46 der Pumpe 18.
Diese Drehung der Welle 46 wirkt dahingehend, dass sie
die Taumelplatte 50 dreht und die Pumpenkolben 60 in
einer Richtung parallel zur Längsachse 62 der
Pumpenwelle hin und her bewegt. Die Hin- und Herbewegung der Pumpenkolben 60 wird
erhalten, weil die Druckfeder 80 jeden Pumpenkolben 60 gegen
eine sich drehende profilierte entfernten Oberfläche 96 der Taumelplatte 50 drückt. Das
Profil, welches auf der entfernt gelegene Oberfläche 96 der Taumelplatte 50 ausgeformt
ist, definiert die Entfernung, bis zu der die Taumelplatte 50 sich
in einer sich entfernenden Richtung bei einer speziellen Winkelposition
erstreckt. Entsprechend sind die Lage des Einlassdurchlasses 104 und
des Profils der Taumelplatte 50 koordiniert, so dass die Axialbohrungen 70 der
Pumpenkolben 60 mit dem Einlassdurchlass 104 nur
während
festgelegter Winkelpositionen der Taumelplatte 50 in Verbindung
stehen. Insbesondere kann der Einlassdurchlass 104 in Verbindung
mit Axialbohrungen 70 der Pumpenkolben 60 sein,
wenn das Profil der Taumelplatte 50 die Pumpenkolben 60 herzieht,
um die Pumpenkammer 72 auszudehnen, um Arbeitsströmungsmittel
vom Niederdruck-Strömungsmittelreservoir 102 zu
ziehen. Der Einlassdurchlass 104 kann nicht in Verbindung
mit einer Axialbohrung 70 eines Pumpenkolbens 60 sein,
wobei somit ein nahe liegendes Ende der Axialbohrung 70 abgedichtet
wird, wenn das Profil der Taumelplatte 50 dem Pumpenkolben 60 weg drückt, um
die Pumpenkammer 72 zusammen zu drücken und das Arbeitsströmungsmittel
in der Pumpenkammer 72 unter Druck zu setzen.
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Mit Bezug auf die 3 und 4,
und wie oben bemerkt, wird Arbeitsströmungsmittel in die Axialbohrung 70 von
dem Niederdruck-Strömungsmittelreservoir 102 durch
einen Einlassflusspfad eingespeist. Der Einlassflusspfad kann einen
Einlassdurchlass 104 der Taumelplatte 50 aufweisen,
weiter die Bohrung 110 der Anschlussplatte 94 und
die Bohrung 90 des Kolbenschuhs 88. Mit diesem
Einlassflusspfad sollte das minimale Ni veau (L) des Niederdruck-Strömungsmittelreservoirs 102 über einen
obersten und radial äußersten
Teil 136 der radial inneren Öffnung 106 der Taumelplatte
gehalten werden. Dies stellt sicher, dass die radial innere Öffnung 106 in
dem Niederdruck-Reservoir 102 während der gesamten Drehung
der Taumelplatte 50 untergetaucht ist, und dass somit nur
Arbeitsströmungsmittel
durch den Einlassflusspfad in die axiale Bohrung 70 gespeist
wird.
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Das minimale Niveau (L), welches
in den 3 und 4 gezeigt ist, ist möglich aufgrund
der Existenz der Anschlussplatte 94. Ohne die Anschlussplatte 94 wäre ein Niveau
L' (in gestrichelten Linien)
des Arbeitsströmungsmittels
in dem Niederdruck-Strömungsmittelreservoir 102 erforderlich.
Die Strömungsmittelniveaulinie
L' entspricht einem obersten
und radial äußersten
Teil 138 der äußeren Öffnung 108 der
Taumelplatte. Ein Niveau L' des
Arbeitsströmungsmittels
wäre erforderlich,
weil die äußere Öffnung 108 in
Strömungsmittelverbindung
mit der Gehäusekammer 98 in
den Räumen
zwischen den Kolbenschuhen 88 wäre. Wenn man die Anschlussplatte 94 vorsieht,
dichtet die Dichtungskammer 128 die äußere Öffnung 108 von einer
Strömungsmittelverbindung
mit der Gehäusekammer 98 ab.
Wie in 4 in gestrichelten
Linien gezeigt, wird die Dichtungskammer 128 durch einen
runden Vorsprung 122, einen radial äußeren gekrümmten Vorsprung 124 und
einen radial inneren gekrümmten Vorsprung 126 gebildet,
die gegen die Taumelplatte 50 anliegen, um die äußere Öffnung 108 abzudichten.
Entsprechend kann das Strömungsmittel
nicht in den Einlassdurchlass 104 eintreten, außer durch
die radial innere Öffnung 106.
Entsprechend wird das erforderliche minimale Niveau (L) des Arbeitsströmungsmittels
durch Anwendung der Anschlussplatte 84 reduziert. Reibungskräfte, die
aus dem Kontakt der sich drehenden Taumelplatte 50 und
der stationären
Anschlussplatte 84 resultieren, werden auch durch Minimierung
der Kontaktfläche
zwischen den Elementen reduziert, und zwar aufgrund der relativ dünnen gekrümmten Vorsprünge 124, 126.
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Das Vorsehen der Pumpe 18 mit
einem niedrigeren minimalen Niveau (L) des Arbeitsströmungsmittels
verringert die erforderliche Größe des Strö mungsmittelreservoirs 102,
was Raumeinsparungen für
die Pumpe 18 zur Folge hat. Das minimale Niveau (L) des
Arbeitsströmungsmittels
ist besonders wichtig während
des Starts der Pumpe, wenn das Niveau des Reservoirs auf seinem
tiefsten Punkt sein kann und ein voller Fluss des Arbeitsströmungsmittels
von der Niederdruck-Versorgungsleitung 24 zum Reservoir 102 noch
nicht begonnen hat.
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Sobald das Arbeitsströmungsmittel
in der Pumpenkammer 72 aufgenommen worden ist, wird der
Einlassdurchlass 104 außer Verbindung mit der Pumpenkammer 72 gedreht,
und das Profil der Taumelplatte 50 bewirkt, dass der Pumpenkolben 60 weg bewegt
wird, um die Pumpenkammer 72 zusammen zu drücken und
das darin enthaltene Arbeitsströmungsmittel
unter Druck zu setzen. Ein Teil des unter Druck gesetzten Arbeitsströmungsmittels
wird dann durch einen (nicht gezeigten) Hochdruck-Auslassdurchlass
zu einer Hochdruck-Versorgungsleitung 20 (1) und dann zu der Hochdruck-Rail 22 (1) ausgestoßen.
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Wenn ein erwünschter Strömungsmitteldruck in der Rail 14 anders
ist als der tatsächliche Druck
in der Rail 14 kann die Menge des Hochdruck-Strömungsmittels,
die die Pumpe 18 verlässt, durch
die Steueranordnung 40 variiert werden. Die Steueranordnung 40 kann
den (nicht gezeigten) Steuerhebel und die Steuerhülse 130 aufweisen. Wenn
das elektronische Steuermodul 32 bestimmt, dass die Pumpe 18 übermäßiges Arbeitsströmungsmittel
durch die Hochdruck-Versorgungsleitung 20 zur Rail 22 liefert,
kann ein Signal entlang der Verbindungsleitung 42 zur Steueranordnung 40 gesandt werden,
um den Steuerhebel zu bewegen, um die Steuerhülse 130 zu bewegen,
so dass die radialen Anschlüsse 82 der
Pumpenkolben 60 an einem gewissen Punkt während der
Kontraktion der Pumpenkammer 72 freigelegt werden. Sobald
die radialen Anschlüsse 82 freigelegt
sind, wird unter Druck gesetztes Strömungsmittel innerhalb der Pumpenkammer 72 zur
Gehäusekammer 98 ausgestoßen und nicht
durch die Hochdruck-Auslassdurchlässe. Somit steuert die Position
der Steuerhülse 130 auf
dem Pumpenkolben 60 die Menge des Arbeitsströmungsmittels,
die unter Druck gesetzt wird und aus der Pumpenkammer 72 zur
Hochdruck-Versorgungsleitung 24 gedrückt wird.
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Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden
dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und bei der
praktischen Ausführung der
hier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Beispielsweise
können
die Anschlussplatte 94 und die Kolbenschuhe 88 als
getrennte Elemente oder als ein integrales Element geformt werden.
Weiterhin können
der kreisförmige
Vorsprung 122, der radial äußere Vorsprung 124 und
der radial innere Vorsprung 126 in anderen Konfigurationen
geformt werden, solange sie eine entsprechende Dichtung um die äußere Öffnung 108 herum
bilden. Noch weiterhin kann die Anschlussplatte 84 in Verbindung
mit einer Pumpe mit variabler Verdrängung verwendet werden, wie
beispielsweise eine Pumpe mit einer Steuerung des Kippwinkels ihrer
sich drehenden Taumelplatte. Es wird beabsichtigt, dass die Beschreibung
und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein
wahrer Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche gezeigt
wird.