CN102797674A - 容量可变型泵 - Google Patents

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佐贺浩二
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

本发明提供一种容量可变型泵，能够实现凸轮环动作时的驱动转矩的减低。本发明的容量可变型泵利用对凸轮环(15)向偏心量变大的方向施力的第一弹簧(33)的弹力、在凸轮环(15)的偏心量为规定量以上时对凸轮环(15)向其偏心量减小的方向施力的第二弹簧(34)的弹力、被导入到在泵壳体与凸轮环(15)之间分隔出的控制油室(30)中的排出压，对凸轮环(15)的偏心量进行控制，并且通过控制阀(40)对排出压向所述控制油室(30)内的导入进行控制。

Description

容量可变型泵
技术领域
本发明涉及例如向机动车用内燃机的各滑动部等供给动作油的油压源适用的容量可变型泵。
背景技术
作为适用于机动车内燃机的现有的容量可变型泵，例如公知有以下专利文献1记载的内容。
概略说明，该容量可变型泵是叶片式的容量可变型油泵，通过对凸轮环向该凸轮环相对于转子的旋转中心的偏心量变大的方向(以下称为“偏心方向”)施力的第一弹簧、和在所述凸轮环的偏心量为规定量以下时对该凸轮环向偏心方向施力的第二弹簧的弹力、被导入到在泵壳体与凸轮环之间分隔出的控制油室并对抗上述两弹簧的弹力而对凸轮环向同心方向(反偏心方向)施力而作用的排出压，对凸轮环的偏心量进行控制，由此，可改变排出量。
具体地，发动机的转速上升而使泵的排出压达到第一规定油压时，凸轮环向同心方向移动，直到克服第一弹簧的弹力而与第二弹簧抵接为止，然后，发动机的转速进一步上升，泵的排出压达到第二规定油压时，凸轮环克服第一弹簧和第二弹簧二者的弹力而进一步向同心方向移动。
专利文献1：国际公开第2008/003169号
但是，在上述容量可变型泵中，为了降低泵的驱动转矩以提高燃耗率等，使凸轮环的偏心量减小，因此，凸轮环的各动作之后、即排出压到达第一规定油压后且第二规定油压成为必需之前，以及排出压达到第二规定油压之后，希望排出压不随着发动机转速的上升而上升。
但是，在上述现有的容量可变型泵的情况下，由于所述凸轮环的各动作限制使用上述各弹簧，故而在上述凸轮环的各动作时，对应于上述各弹簧的弹簧系数，随着发动机转速的上升，排出压上升，具有不能够充分提高燃耗率以及发动机输出的问题。
发明内容
因此，本发明是鉴于上述现有的容量可变型泵的技术课题而提出的，其目的在于提供一种可减低凸轮环动作时的驱动转矩的容量可变型泵。
本发明的容量可变型泵，其利用对凸轮环向偏心量变大的方向施力的第一施力部件、在凸轮环的偏心量为规定量以上时对凸轮环向其偏心量减小的方向施力的第二施力部件、被导入到在壳体与凸轮环之间分隔出的控制油室内的排出压，对凸轮环的偏心量进行控制，由此，可改变排出量，特别是，具有油压导入机构，若排出压超过规定压力，则该油压导入机构将该排出压导入控制油室，所述规定压力为，凸轮环相对于第一施力部件和第二施力部件的作用力的合力而能够移动，并且凸轮环仅相对于第一施力部件的作用力不能够移动的范围内的压力。
根据本申请发明，在凸轮环的偏心量为规定量以上的较大状态下，在排出压达到规定压力之后将该排出压供给控制油室，因此，该凸轮环对抗所述两施力部件的合力进行的移动能够快速地进行，能够抑制该凸轮环移动时的排出压的不必要的上升。
另一方面，在凸轮环的偏心量小于规定量的、较小的状态下，仅由第一施力部件的作用力限制该凸轮环的同心方向的移动，由此，降低该凸轮环移动所需的油压，能够实现该凸轮环顺畅的移动，并能够抑制该凸轮环移动时的排出压的不必要的上升。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的容量可变型泵的构成的分解立体图；
图2是图1所示的容量可变型泵的背面图；
图3是沿图2的A-A线的剖面图；
图4是沿图3的B-B线的剖面图；
图5是从与罩部件的对合面侧观察到的、图3所示的泵体单体的图；
图6是从与泵体的对合面侧观察到的、图3所示的罩部件单体的图；
图7是沿图2的C-C线的剖面图；
图8是表示该实施方式的容量可变型泵的油压特性的图表；
图9(a)～(c)是该实施方式的容量可变型泵的油压回路图，(a)表示图8所示的区间a的状态，(b)表示图8所示的区间b～c的状态，(c)表示图8所示的区间d的状态；
图10(a)～(c)是本发明第一实施方式的变形例的容量可变型泵的油压回路图，(a)表示图8所示的区间a的状态，(b)表示图8所示的区间b～c的状态，(c)表示图8所示的区间d的状态；
图11(a)～(c)是本发明第二实施方式的容量可变型泵的油压回路图，(a)表示图8所示的区间a的状态，(b)表示图8所示的区间b～c的状态，(c)表示图8所示的区间d的状态；
图12(a)和(b)是本发明第三实施方式的容量可变型泵的油压回路图，(a)表示图8所示的区间a的状态，(b)表示图8所示的区间b～d的状态。
附图标记说明
10：油泵
11：泵体(壳体)
12：罩部件(壳体)
15：凸轮环
16：转子
17：叶片
21：吸入阀口(吸入部)
22：排出阀口(排出部)
30：控制油室
33：第一弹簧(第一施力部件)
34：第二弹簧(第二施力部件)
40：控制阀(油压导入机构)
PR：泵室(动作油室)
Pk：阀口切换油压(规定压力)
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的容量可变型泵的各实施方式进行详细说明。另外，在以下的各实施方式中，表示将该容量可变型泵适用为将内燃机的润滑油向机动车用内燃机的滑动部以及对内燃机阀的开闭时期进行控制的阀正时控制装置供给的油泵的例子。
图1～图9表示本发明的油泵的第一实施方式，该油泵10设置在未图示的内燃机的缸体及平衡装置的各前端部，如图1～图4所示，包括：由一端侧开口形成、在内部设有泵收纳室13的纵截面大致コ形的泵体11和将该泵体11的一端开口闭塞的罩部件12构成的泵壳体；被该泵壳体支承可自如旋转，贯通所述泵收纳室13的大致中心部而由未图示的曲柄轴乃至平衡轴等旋转驱动的驱动轴14；以可移动(摆动)的方式收纳在所述泵收纳室13中的可动部件即凸轮环15；被收纳在该凸轮环15的内周侧并且通过驱动轴14向图4中的逆时针方向旋转驱动，由此使形成在与所述凸轮环15之间的多个动作油室即泵室PR的容积增减，进行泵作用的泵构成体；附设于所述泵壳体(罩部件12)并控制排出压向后述的控制油室30的导入，用于凸轮环15的摆动控制的油压导入机构即控制阀40。
在此，所述泵构成体由转子16、叶片17以及一对环状部件18、18构成，所述转子16旋转自如地被收纳在凸轮环15的内周侧，其中心部与驱动轴14外周结合，所述叶片17在转子16的外周部放射状地切槽形成的多个切缝16a内分别自如进出地被收纳，所述一对环状部件18、18比所述转子16小径地形成，配设在该转子16的内周侧两侧部。
所述泵体11由铝合金材料一体形成，在构成泵收纳室13的一端壁的端壁11a的大致中央位置贯通形成有旋转自如地支承驱动轴14的一端部的轴承孔11b。另外，在泵收纳室13的内周壁的规定位置切槽形成有横截面大致半圆形的支承槽11c，该支承槽11c经由棒状的枢轴销19摆动自如地支承凸轮环15。另外，在泵收纳室13的内周壁，相对于将轴承孔11b的中心和支承槽11c的中心连接的直线(以下称为“凸轮环基准线”)M，在图4中的下半侧，形成有配设于凸轮环15外周部的密封部件20滑动接触的密封滑动接触面11d。该密封滑动接触面11d形成为自支承槽11c的中心以规定半径R1构成的圆弧面状，并且在凸轮环15偏心摆动的范围，设定为密封部件20能够总是滑动接触的周向长度，在凸轮环15偏心摆动时，通过沿该密封滑动接触面11d滑动引导，能够得到凸轮环15的顺畅动作(偏心摆动)。
另外，在所述泵体11的端壁11a的内侧面，特别是如图4、图5所示，在轴承孔11b的外周区域以隔着轴承孔11b大致相对的方式分别切槽形成有：以在伴随着所述泵构成体的泵作用、所述各泵室PR的容积扩大的区域(以下称为“吸入区域”)设有开口的方式形成的大致圆弧凹状的吸入部即吸入阀口21、以在伴随着所述泵构成体的泵作用、所述各泵室PR的容积缩小的区域(以下称为“排出区域”)设有开口的方式形成的大致圆弧凹状的排出部即排出阀口22。
所述吸入阀口21在其周向大致中间位置一体设有向后述的第一弹簧收纳室28侧突出而形成的导入部23，在该导入部23与吸入阀口21的边界部附近且成为该吸入阀口21始端侧的位置，贯通形成有贯通泵体11的端壁11a并向外部开口的吸入口21a。由这样的构成，蓄积在内燃机油盘(未图示)的润滑油基于随着所述泵构成体的泵作用产生的负压，被吸入吸入口21a以及经由吸入阀口21被吸入各吸入区域的各泵室PR。另外，所述吸入口21a与所述导入部23一同，与形成于吸入区域的凸轮环15外周区域的低压室35连通而构成，将所述吸入压即低压的动作油也导入该低压室35。
所述排出阀口22在其始端部贯通形成有贯通泵体11的端壁11a而向外部开口的排出口22a。由这样的构成，通过所述泵构成体的泵作用被加压并向排出阀口22排出的动作油经由设于所述缸体内的未图示的油主工作台而从排出口22a向内燃机内的各滑动部以及阀正时控制装置等(都未图示)供给。另外，所述排出口22a的一部分相对于排出阀口22向径向外侧突出而设置，其外周侧经由形成于凸轮环15内部的内部通路24而与设于罩部件12的第一连通孔31连通。
另外，在所述排出阀口22的终端侧切槽形成有将该排出阀口22和轴承孔11b连通的连通槽25，经由该连通槽25对轴承孔11b供给动作油，并且对转子16以及各叶片17的侧部也供给动作油，由此，确保各滑动部位的良好润滑。另外，上述连通槽25以不与各叶片17的进出方向一致的方式形成，抑制各叶片17进出时向该连通槽25的脱落。
如图3、图6所示，所述罩部件12呈大致板状，通过多个螺栓B1安装在泵体11的开口端面，在与泵体11的轴承孔11b相对的位置贯通形成有旋转自如地支承驱动轴14的另一端侧的轴承孔12a。另外，在上述罩部件12，在与凸轮环15的内部通路24相对的位置，贯通形成有经由该内部通路24使排出口22a和控制阀40的第一阀口51连通的第一连通孔31，并且在排出区域的与形成于凸轮环15外周区域的控制油室30相对的位置，分别贯通形成有将该控制油室30和控制阀40的第二阀口52连通的第二连通孔32。
如图3所示，所述驱动轴14的贯通泵体11的端壁11a而面向外部的轴向一端部与上述未图示的曲柄轴等配合(連係)，基于从该曲柄轴等传递的旋转力而使转子16向图4中的逆时针方向旋转。在此，如图4所示，通过该驱动轴14的中心并且与所述凸轮环基准直线M正交的直线(以下称为“凸轮环偏心方向线”)N成为吸入区域与排出区域的边界。
如图1及图4所示，所述转子16切槽形成有从其中心侧向径向外侧放射状形成的所述多个切缝16a，并且在各切缝16a的内侧基端部分别设有导入排出油的横截面大致圆形的背压室16b，通过伴随该转子16的旋转的离心力和背压室16b内的压力，所述各叶片17被向外侧压出。
所述各叶片17在转子16旋转时，各前端面与凸轮环15的内周面滑动接触，并且各基端面分别与所述各环状部件18、18的外周面滑动接触。即，各叶片17通过所述各环状部件18、18被向转子16的径向外侧压起，即使在内燃机的转速低、或者即使在所述离心力以及背压室16b的压力小的情况下，各前端也分别与凸轮环15的内周面滑动接触而液密地分隔所述各泵室PR。
所述凸轮环15通过所谓的烧结金属一体形成为大致圆筒形，在其外周部的规定位置，沿轴向切槽形成通过嵌合于枢轴销19而构成偏心摆动支点的大致圆弧凹槽状的枢轴部15a，并且在隔着凸轮环15的中心相对该枢轴部15a相反侧的位置，沿径向突出设有：与在其两侧相对配置的、设定成规定的弹簧系数的第一弹簧33、和设定成比该第一弹簧33小的弹簧系数的第二弹簧34相配合的臂部15b。另外，在所述臂部15b，在其移动(转动)方向的一侧部突出设有大致圆弧凸状的按压突部15c，而在另一侧部延伸设有长度比后述的限制部28的厚度长的按压突起15d，上述按压突部15c总是与第一弹簧33的前端部抵接，所述按压突起15d总是与第二弹簧34的前端部抵接，由此，臂部15b和所述各弹簧33、34配合。
由上述构成，在所述泵体11的内部，如图4及图5所示，在与所述支承槽11b相对的位置收纳保持第一、第二弹簧33、34的第一、第二弹簧收纳室26、27沿图4中的所述凸轮环偏心方向线N而与泵收纳室13邻接设置，在第一弹簧收纳室26，在其端壁与臂部15b(按压突部15c)之间，以规定的设置荷重W1弹性安装有第一弹簧33，在第二弹簧收纳室27，在其端壁与臂部15b(按压突起15d)之间，以规定的设置荷重W2弹性安装有设定成比所述第一弹簧33小的线径的第二弹簧34。并且，在所述第一、第二弹簧收纳室26、27之间设有台阶缩径状地构成的限制部28，通过使臂部15b的另一侧部与该限制部28的一侧部抵接来限制该臂部15b逆时针方向的转动范围，另一方面，通过使第二弹簧34的前端抵接所述限制部28的另一侧部来限制该第二弹簧34的最大伸长量。
这样，就所述凸轮环15而言，以所述两弹簧33、34的设置荷重W1、W2的合力W0即发挥相对较大的弹簧荷重的第一弹簧33的作用力，经由臂部15b总是向其偏心量增大的方向(图4中的逆时针方向)施力，由此，如图4所示，在其非动作状态下，臂部15b的按压突起15d向第二弹簧收纳室27内进入，使第二弹簧34压缩，成为该臂部15b的另一侧部被向限制部28的一侧部压靠的状态，由此，其偏心量被限制在最大的位置。
另外，在所述凸轮环15的外周部，如图4所示，突出设有具有以与泵体11的密封滑动接触面11d相对的方式形成的与该密封滑动接触面11d同心圆弧状的密封面15f的横截面大致三角形的密封构成部15e，并且在该密封构成部15e的密封面15f，沿轴向切槽形成有横截面大致矩形的密封保持槽15g，在该密封保持槽15g内收纳保持有在凸轮环15偏心摆动时与密封滑动接触面11d滑动接触的密封部件20。
在此，所述密封面15f由比构成所述密封滑动接触面11d的半径R1稍小的规定半径R2构成，在密封滑动接触面11d与密封面15f之间形成规定的微小间隙。另一方面，所述密封部件20通过例如具有低摩擦特性的氟类树脂材料，沿凸轮环15的轴向、直线状地细长形成，通过配设在密封保持槽15g底部的橡胶制的弹性部件20的弹性力而被压靠在密封滑动接触面11d上，由此，将该密封滑动接触面11d与密封面15f之间液密地分隔。
另外，在所述凸轮环15的外周区域，通过枢轴销19和密封部件20而分隔所述控制油室30，在该控制油室30，通过第二连通孔32，经由控制阀40导入排出压。并且，被导入该控制油室30内的排出压作用于与该控制油室面对的密封构成部15e的侧面构成的受压面15h，由此，相对于凸轮环15，向使其偏心量减少的方向(图4中的顺时针方向)赋予摆动力(移动力)。换言之，该控制油室30以其内压经由所述受压面15h对凸轮环15向相对于转子16的旋转中心、凸轮环15的中心同心地接近的方向(以下称为“同心方向”)施力，由此，控制该凸轮环15同心方向上的移动量。
另外，此时，所述密封滑动接触面11d配置在比通过转子16的旋转中心的所述凸轮环偏心方向线N更靠吸入阀口21侧，另外，由此分隔出的所述控制油室30配置在比所述凸轮环偏心方向N更靠排出阀口22侧。这样，通过将密封滑动接触面11d设置在比所述凸轮环偏心方向N更靠吸入阀口21侧，控制油室30中的油中包含的空气(气体)利用吸入区域的负压而通过泵体11以及罩12的各内侧面与密封构成部15e的间隙等而向低压室35排出，另外，通过将控制油室30设置在比所述凸轮环偏心方向N更靠排出阀口22侧，从排出区域的所述各泵室P R漏出的油能够向控制油室30流入而在该控制油室30容易蓄积油，故而该控制油室30的内压充分地作用于所述受压面15h，其结果，能够进行凸轮环15的适当摆动控制。
由这样的构成，在上述油泵10中，基于第一弹簧30的弹簧荷重的偏心方向的作用力、基于第二弹簧34的弹簧荷重和控制油室30的内压的同心方向的作用力以规定的力关系而平衡，相对于第一弹簧33的设置荷重W1与第二弹簧34的设置荷重W2的差量即两弹簧33、34的设置荷重的合力W0(＝W1-W2)，基于控制油室30的内压的作用力小时，凸轮环15成为图4所示的最大偏心状态，随着排出压的上升，基于所述控制油室30的内压的作用力超过所述两弹簧33、34的设置荷重的合力W0时，对应于其排出压，凸轮环15向同心方向移动。
另外，所述控制阀40，特别是如图7所示，具有：一端侧开口形成且另一端侧被闭塞的大致筒状的阀壳41；将该阀壳41的一端开口部闭塞的插塞42；在所述阀壳41的内周向轴向自如滑动地被收纳，并且在其各轴方向端部形成有与阀壳41内周面滑动接触的第一区域部43a及第二区域部43b的阀体43；在所述阀壳41的一端侧内周，在插塞42与阀体43之间，以与基于后述的阀口切换油压Pk的作用力相等的规定的设置荷重Wk弹性安装，并且将阀体43总是向阀壳41的另一端侧施力的阀弹簧44，所述控制阀40在罩部件12的外侧部，配置在比控制油压30高(竖直方向上侧)的位置。
所述阀壳41具有由阀体收纳部41a和背压室构成部41b构成的阀孔，通过多个螺栓B2而固定在罩部件12的外侧面，其中，所述阀体收纳部41a设定成与阀体43的所述各区域部43a、43b大致相同直径，收纳该阀体43；所述背压室构成部41b经由台阶部41c相对于所述阀体收纳部41a台阶缩径状地设置在其另一端部，通过由阀体43的第二区域部43b分隔而在内部构成背压室45。在所述背压室构成部41b的周壁贯通形成通过在第一连通孔31直接开口而与该第一连通孔31连接的第一阀口51，并且在所述阀体收纳部41a的周壁分别贯通形成有通过在第二连通孔32直接开口而与该第二连通孔32连接的第二阀口52、设置在不与罩部件12相对的周向范围(在本实施方式中为与罩部件12的相反方向部)，并且设定成比所述第二阀口52小径的向外部直接开口的***孔即第三阀口53。
所述阀体43在其轴向中间部切槽形成沿周向连续的环状槽，由此构成所述两区域部43a、43b，通过该两区域部43a、43b在与阀壳41内周面之间分隔出环状空间54。另外，在所述环状槽底部的规定的周向位置，沿径向贯通形成有将该阀体43的内外周连通的连通孔55。由此，经由所述环状空间54乃至该环状空间54和连通孔55二者，使第一阀口51和第二阀口52乃至第三阀口53连通。
由上述构成，上述控制阀40，如图8中的区间a所示，在导入背压室45内的排出压低、且基于该背压室45的内压的作用力比阀弹簧44的设置荷重Wk小的状态下，以该阀弹簧44的作用力将阀体43(第二区域部43b)压靠在阀壳41的台阶部41c。由此，第一阀口51被第二区域部43b(阀体43的前端面)遮断，第二阀口52通过环状空间54、连通孔55以及阀体43的内周侧空间部而与第三阀口53连通，其结果，控制油室30从第二阀口52通过所述环状空间54等经由第三阀口53向大气中开放。换言之，构成通过所述第二阀口52～第三阀口53使控制油室30和大气连通而将控制油室30中的油排出的排出通路。
另一方面，如图8中的区间b所示，伴随内燃机的转速、即油泵10的转速的上升，被导入背压室45中的排出压升高，基于该背压室45的内压的作用力成为比阀弹簧44的设置荷重Wk大的状态的话，以基于该排出压的作用力使阀体43对抗阀弹簧44的作用力而向阀壳41的一端侧(插塞42侧)移动。由此，第一阀口51在阀壳41的另一端侧通过第二区域部43b并经由在阀体收纳部41a中被分隔的空间部与第二阀口52连通，另一方面，第三阀口53通过第一区域部43a被闭塞，从第一阀口51导入的排出压几乎全部被导向控制油室30。换言之，构成通过所述第一阀口51～第二阀口52使排出口22a(第一连通孔31)和控制油室30连通而向控制油室30内供给排出压的供给通路。
以下，基于图8、图9对本实施方式的油泵10的独特的作用进行说明。
首先，在进行所述油泵10的作用说明之前，基于图8对作为该油泵10的排出压控制的基准的内燃机的必要油压进行说明。图中的P1表示例如采用了用于提高燃耗率等的阀正时控制装置时与该装置的要求油压相当的第一内燃机要求油压，图中的P2表示采用用于冷却活塞的喷油嘴时与该装置的要求油压相当的第二内燃机要求油压，图中的P3表示内燃机高速旋转时所述曲柄轴的轴承部润滑所需的第三内燃机要求油压，通过点划线将点P1～P3连接后的曲线表示对应于内燃机的内燃机转速R的理想的必要油压(排出压)P。另外，该图中的实线表示本发明的所述油泵10的油压特性，虚线表示所述现有的泵的油压特性。另外，该图中的Pf表示通过基于控制油室30内压的作用力使凸轮环15对抗所述两弹簧33、34的合力W0而开始摆动的第一动作油压，Ps表示通过基于控制油室30内压的作用力使凸轮环15对抗第一弹簧33的弹簧荷重w1而开始进一步摆动的第二动作油压。
即，在上述油泵10的情况下，在与内燃机自起动至低速旋转区域的旋转区域相当的图8中的区间a，如图9(a)所示，排出压(内燃机内油压)P比第一动作油压Pf小，故而控制阀40的阀体43成为被向阀壳41的台阶部41c压靠的状态，该控制阀40的第一阀口51被遮断，成为第二阀口52和第三阀口53连通的状态。由此，控制油室30经由控制阀40而与第三阀口53连通，不将油导入该控制油室30，通过所述两弹簧33、34的合力W0的作用力、即相对较大的第一弹簧22的弹簧荷重的作用力，凸轮环15在臂部15b与限制部28抵接的最大偏心状态下被保持。其结果，泵的排出量最大，排出压P也随着内燃机转速R的上升而大致成比例地增大。
然后，如图9(b)所示，内燃机转速R上升，排出压P达到比第一动作油压Pf设定得大一些的阀口切换油压Pk时，在控制阀40内，基于背压室45内压的作用力克服阀弹簧44的设置荷重Wk，阀体43对抗该阀弹簧44的设置荷重Wk而向插塞42侧移动。由此，将第二阀口52与第三阀口53的连通截断，第一阀口51和第二阀口52连通，将排出压P导入控制油室30。通过将排出压P导入该控制油室30，基于该控制油室30内压的作用力克服所述两弹簧33、34的合力W0的作用力的话，凸轮环15对抗第一弹簧33的作用力而开始向同心方向移动。其结果，该凸轮环15的偏心量逐渐减少而限制排出量的增加，由此，也抑制基于内燃机转速R上升的排出压P的增大化(图8中的区间b)。
在此，在所述控制阀40进行的阀口切换控制时，在排出压P达到所述阀口切换油压Pk之后(图8中的区间b)，如图9(b)所示，该控制阀40中的第二阀口52相对于第一阀口51的开口量不够，从第一阀口51导出的排出压P通过该极小的开口部被减压，向控制油室30导入比该排出压P更低的油压Px。由此，抑制相对于控制油室30急剧的油压的导入，对凸轮环15，一边抑制其波动(ハンチング)一边使其偏心。
另外，在所述凸轮环15向同心方向移动时，通过由控制阀40使阀体43由与所述阀口切换油压Pk相当的排出压P顺畅地移动，凸轮环15顺畅且迅速地移动，由此，该区间b中的排出压P，不是像图8中虚线所示的现有泵那样基于内燃机转速R的上升而成比例地增大，而是成为大致平坦的特性，能够尽量接近所述理想的必要油压(图8中的点划线)。由此，在本实施方式的油泵10中，相对于伴随内燃机转速R的上升，排出压P不得不增大与弹簧的弹簧系数相当的量的现有油泵(图8中所示的虚线)，本实施方式的油泵10能够减少由于使该排出压P无用地增加而产生的动力损失(图8中的阴影所示的范围S1)。
伴随上述凸轮环15的同心方向的移动，第二弹簧34伸长，其前端与限制部28抵接的话(参照图9(b))，则该第二弹簧25的助力作用消失，因此，该凸轮环15同心方向的移动停止。结果，油泵10的排出压P伴随着内燃机转速R的上升，再次与该内燃机转速R大致成比例地增大(图8中的区间c)。
并且，根据该特性，由于内燃机转速R上升，排出压P进一步增大的话，如图9(c)所示，控制阀40的阀体43比图9(b)所示的状态进一步向插塞42侧移动，第一阀口51和第二阀口52成为完全连通的状态。由此，排出压P在被导入控制油室30时不被减压，导入控制油室30的油压与该排出压P大致相等，故而控制油室30的内压以及基于其的凸轮环15的移动，根据该排出压P而更加直接控制。之后，内燃机转速R进一步上升，由此，排出压P达到比第二内燃机要求油压P2更高地设定的第二动作油压Ps，基于控制油室30内压的作用力克服第一弹簧33的作用力，凸轮环15进一步向同心方向移动。因此，该凸轮环15的偏心量逐渐减少，限制排出量的增加，由此，也抑制基于内燃机转速R的上升的排出压P的增大化(图8中的区间d)。
在此，在本实施方式的油泵10中，关于该区间d的内燃机转速区域中的凸轮环15的同心方向移动的限制，与基于两个弹簧的作用力进行的现有的油泵(图8中的虚线)不同，仅基于第一弹簧33的作用力进行，故而在凸轮环15向同心方向移动时，利用最低限的控制油压(排出压P)就足够了，能够将由于将该排出压P无用地提高而产生的动力损失(图8中阴影表示的范围S2)抑制在最小限度。
如以上说明地，在所述油泵10中，通过所述两弹簧33、34以及控制阀40使排出压P多级地增大而摆动控制凸轮环15，由此，不会无用地增大该排出压P，与现有的油泵相比，能够得到尽量地对应于所述理想的必要油压(点划线)的特性(参照图8)。
即，根据所述油泵10，在所述凸轮环15进行第一动作时，使用控制阀40对导入控制油室30的油压(排出压)进行调整，并通过将比第一动作油压Pf大地设定的所述规定的阀口切换油压Pk以上的排出压供给该控制油室30，由此，能够快速地进行对抗所述两弹簧33、34的合力W0而进行的该凸轮环15的移动。结果，能够避免该凸轮环15进行第一动作时的所述两弹簧33、34的弹簧系数的影响，抑制基于上述弹簧系数的影响的上述现有的排出压的不必要的上升。
另外，在上述油泵10的情况下，在所述凸轮环15进行第二动作时，通过仅由单一的第一弹簧33的作用力来限制该凸轮环15向同心方向的移动，与该限制时使用两个弹簧的现有例相比，能够降低凸轮环15与其对抗而进行第二动作时所需的油压(排出压)。结果，能够确保该第二动作下的凸轮环15顺畅地移动，抑制如上述现有例那样地，为了对抗两个弹簧的合力而需要的排出压的不必要的上升。
换言之，如上所述，通过抑制凸轮环15进行各动作时的排出压的不必要的上升，能够有效地抑制泵的动力损失，与上述现有的油泵相比，能够使泵的排出特性更加接近理想的特性，有助于提高燃耗率等。
另外，在上述油泵20中，将控制阀40配设在控制油室30的竖直方向的上侧位置，因此，产生在控制油室30中的油中的空气能够经由控制阀40向外部排出。由此，能够抑制该空气滞留在控制油室30中所产生的不良情况。
另外，此时，在所述第三阀口53中，通过形成为比第二阀口52小径的节流状，能够抑制控制油室30中的油压变化，并且能够抑制该控制油室30中的油的漏出，也有助于提高切换阀口时的响应性。
另外，关于所述阀弹簧44，在控制阀40从闭阀状态向开阀状态过渡时，根据基于该过渡时的排出压的阀体43的移动量而设定为第一阀口51和第二阀口52完全不连通的作用力，由此，在该控制阀40动作时，阀体43不会过大地移动，也有助于该控制阀40的适当控制。
图10表示本发明的容量可变型泵的所述第一实施方式的变形例，在所述控制阀40的刚开阀后的规定范围，所述第二阀口52与所述第一阀口51以及第三阀口53二者同时连通。
即，在本实施方式中，关于所述第一实施方式的阀体43，将其轴向长度缩短并且将所述环状槽的槽宽扩大，由此，如图10(b)所示，内燃机转速R上升，排出压P达到所述阀口切换油压Pk时(参照图8)，所述控制油室30在：通过第一阀口51和第二阀口52连通而构成的所述供给通路、和通过第二阀口52和第三阀口53连通而构成的所述排出通路，同时开口。由此，控制阀40刚开阀后的控制油室30的内压的急剧变化能够进一步降低，能够进一步抑制该内压增大导致的所述凸轮环15的波动等不良情况。
图11是表示本发明的容量可变型泵的第二实施方式，将所述第一实施方式的阀体43形成为大致圆柱状，构成所谓的滑阀状。另外，关于上述构成以外的基本构成，与上述第一实施方式相同，对与该第一实施方式相同的构成以及作用，标注与该第一实施方式相同的符号并省略说明。
即，在本实施方式中，构成大致圆柱状的阀体43的两端部作为大径状的第一、第二区域部43a、43b而构成，并且其中间部形成为台阶缩径状，由此，在与阀壳41内周面之间分隔出较宽的环状空间54。基于上述构成，阀体43在被压靠在阀壳41的台阶部41c的状态下，通过第二区域部43b将第一阀口51遮断，经由环状空间54使第二阀口52和第三阀口53连通(参照图11(a))。另一方面，在该阀体43向阀壳41的一端侧移动的状态下，通过第二区域部43b将第三阀口53遮断，在阀体收纳部41a中，经由在阀壳41另一端侧被第二区域部43b分隔出的空间部而使第一阀口51和第二阀口52连通(参照图11(b)、(c))。
因此，在本实施方式中，显然能够起到与上述第一实施方式相同的作用效果，特别是在本实施方式中，通过将所述阀体43构成为滑阀状，能够将控制阀40(阀体43)的构成简单化，可有助于油泵10的生产性提高以及制造成本的降低。
图12表示本发明的容量可变型泵的第三实施方式，将上述第二实施方式的控制阀40由根据内燃机运行状态并基于来自车载ECU(未图示)的励磁电流动作的电磁阀SV构成，通过该电磁阀SV电气地进行所述阀口切换控制。另外，图12(a)表示对电磁阀SV通电有励磁电流的状态，图12(b)表示未对电磁阀SV通电有励磁电流的状态。
即，所述电磁阀SV将考虑由规定的传感器等检测到的内燃机的转速、水温、油温等决定的所述阀口切换油压Pk作为阈值进行动作控制。具体地，在排出压P比由所述各参数决定的所述阀口切换油压Pk低的状态下，从所述ECU通电励磁电流，如图12(a)所示，通过电磁线圈60，阀体43对抗阀弹簧44的作用力而成为向一端侧(反电磁线圈60侧)压退(进出)的状态。由此，通过第一区域部43a将第一阀口51遮断，通过设于阀体43中间部的缩径部，经由在与阀壳41内周面之间隔出的环状空间54而使第二阀口52和第三阀口53连通，其结果，控制油室30通过所述环状空间54等而向大气中开放，能够将该控制油室30中的油向外部排出。
另一方面，若排出压P达到所述切换油压Pk，则将来自所述ECU的励磁电流截断，阀体43通过阀弹簧44的作用力被向另一端侧压退(后退)，结果，通过第二区域部43b将第三阀口53遮断，取而代之，经由环状空间54将第一阀口51和第二阀口52连通，将与所述阀口切换油压Pk相当的排出压P导入控制油室30中。
如上所述，在本实施方式中，通过使用电磁阀SV电气地进行所述控制阀40的阀口切换控制，故而与上述第一、第二实施方式那样地以排出压(动作油压)进行所述阀口切换控制的情况相比，不受泵10各部的摩耗以及油种变更导致的油压变化的影响等，故而能够总是适当地进行该阀口切换控制。因此，特别是有助于图8中的区间b中的所述凸轮环15顺畅快速地动作，能够更加有效地抑制该区域中的泵的动力损失，可实现燃耗率的进一步提高。
并且，在本实施方式的情况下，由于考虑内燃机的转速、水温以及油温等而决定所述阀口切换油压Pk，故而能够更加适当地控制控制阀40。
另外，关于本实施方式的电磁阀SV，也能够采用所谓的线性电磁阀，可以是通过该线性电磁阀构成为使第一阀口51和第二阀口52逐渐连通。通过这样的构成，能够抑制所述阀口切换时的控制油室30内的油压变化，能够抑制所述凸轮环15的波动等不良情况。
本发明不限于上述各实施方式的构成，例如所述内燃机要求油压P1～P3、所述第一、第二动作油压Pf、Ps以及所述阀口切换油压Pk能够根据搭载所述油泵10的车辆的内燃机以及阀正时控制装置等的规格而自由地变更。
另外，在上述各实施方式中，以所述控制阀40与所述油泵10分体构成(构成泵主体的壳体的罩部件12、构成控制阀40的壳体的阀壳41分体构成)为例进行了说明，但本申请发明的控制阀不限于上述构成，也能够通过将罩部件12和阀壳41一体地形成而将控制阀40和油泵10一体构成。另外，在形成上述构成的情况下，能够将由所述各连通孔31、32以及所述各阀口51～53构成的油通路的构成简单化，能够容易地形成该油通路，并且也能够削减该控制阀40的构成部件数量，提高油泵10的组装操作性。
以下，对由所述各实施方式把握的各发明记载的发明以外的技术思想进行说明。
(a)在发明1～3中任一项所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述规定压力设定为比所述内燃机的可变气门装置的驱动所需的排出压大。
(b)在发明1所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述第一施力部件的作用力设定为比将用于所述内燃机的活塞冷却的喷油装置的驱动所需的排出压导入所述控制油室时作用于所述凸轮环的作用力大。
(c)在发明1或2所述的容量可变型泵，其特征在于，所述控制油室通过所述壳体的内周面、所述凸轮环的外周面以及用于使所述凸轮环移动的枢轴而被区划，所述壳体与所述凸轮环之间由密封部件密封。
(d)在上述(c)所述的容量可变型泵中，所述控制油室的密封部设置在比通过所述转子的旋转中心的所述吸入部与所述排出部之间的边界更靠所述吸入部侧的位置。
通过形成上述构成，滞留在控制油室中的空气基于吸入部的负压而自密封部泄漏，由此，有助于该控制油室内的排气。
(e)在发明2所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述控制阀具有：
阀孔，其构成使所述控制油室和大气连通的排出通路、使所述控制油室和所述排出部连通的供给通路；
阀体，其被收纳配置在所述阀孔中，利用经由所述排出通路导入的排出压在轴向上移动，从而控制所述排出通路和所述供给通路的各连通；
施力部件，其对抗经由所述第一连通部导入的排出压而对所述阀体向轴向一侧施力。
(f)在上述(e)所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述阀孔形成为大致圆筒形，所述阀体形成为在所述阀孔内可向轴向自如滑动的大致有底圆筒形，所述施力部件由螺旋弹簧构成。
(g)在上述(e)所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述阀孔形成为大致圆筒形，所述阀体形成为在所述阀孔内可向轴向自如滑动的大致圆柱状，所述施力部件由螺旋弹簧构成。
(h)在上述(e)所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述阀孔与所述壳体一体地设置。
通过形成上述构成，有助于将所述各连通路的构成简单化，并且能够容易地设计该各连通路。
(i)在上述(c)所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述控制油室设置在比通过所述转子的旋转中心的所述吸入部与所述排出部之间的边界更靠所述排出部侧的位置。
通过形成上述构成，在凸轮环停止时，控制油室内的动作油不会漏出。
(j)在上述(e)所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述控制阀在所述阀孔设有***孔，在所述控制阀的闭阀时期，该***孔经由由所述阀体构成的油通路将所述控制油室内的动作油向所述阀孔的外部排出。
通过形成上述构成，能够使控制阀的开阀时期延迟，由此，有助于所述凸轮环的偏心量较大时的该凸轮环迅速地动作。
(k)在上述(j)所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述***孔的截面面积设定为比所述油通路小。
这样，通过对***孔设置节流，减小控制油室内的动作油的油压变化，有助于抑制该控制油室内的动作油的漏出。
(l)在上述(e)所述的容量可变型泵中，所述控制阀在所述阀孔设有***孔，在所述控制阀的闭阀时期，该***孔经由设于所述阀体的滑阀部将所述控制油室内的动作油向所述阀孔的外部排出。
通过形成上述构成，能够使控制阀的开阀时期延迟，由此，有助于所述凸轮环的偏心量较大时的该凸轮环迅速地动作。
(m)在上述(f)或(g)所述的容量可变型泵中，所述螺旋弹簧以如下方式设定其作用力，即，通过基于所述控制阀从静止状态向动作状态过渡时的排出压的所述阀体的移动，不使所述控制油室和所述排出部连通。
通过形成上述构成，在控制阀动作时，阀体不会过大地移动，有助于该控制阀的适当控制。
(n)在上述(e)所述的容量可变型泵中，所述控制阀设置在所述控制油室的竖直方向的上侧。
通过形成上述构成，在控制油室内的动作油中产生的空气能够经由控制阀排出。由此，有助于抑制在该控制油室内的动作油中产生的空气滞留在控制油室中的不良情况。
(o)在上述(e)所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述控制阀由电磁阀构成，通过电磁阀的开闭对排出压向所述控制油室的供给进行切换。
通过形成上述构成，能够更加适当地抑制向控制油室的油压供给。
(p)在上述(o)所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述电磁阀的开闭以所述排出部中的规定油压为阈值而进行。
(q)在上述(p)所述的容量可变型泵中，其特征在于，所述阈值考虑所述内燃机的转速以及供给该内燃机的冷却水的水温及润滑油的油温，根据该内燃机的状态而变化。
通过形成上述构成，能够将所述阈值设定成更加适当的值，能够更加适当地控制控制阀。
(r)在上述(e)所述的容量可变型泵中，其特征在于，在所述控制阀刚开阀之后，成为所述排出通路和所述供给通路都连通的状态。
通过形成上述构成，有助于抑制控制阀刚开阀后的控制油室内压的急剧增大，并且有助于抑制由于该内压增大而导致的凸轮环的波动等不良情况。

Claims (10)

1.一种容量可变型泵，其特征在于，包括：
转子，其由内燃机驱动而旋转；
多个叶片，其以自如进出的方式设置在所述转子的外周侧；
凸轮环，其通过将所述转子和所述多个叶片收纳在其内周侧而分隔出多个动作油室，并且通过以使相对于所述转子的旋转中心的偏心量变化的方式移动而使所述转子旋转时的所述各动作油室的容积的增减量变化；
壳体，其将所述凸轮环收纳在其内部，在其内侧面设有吸入部和排出部，所述吸入部在所述凸轮环向一侧偏心移动时容积增大的动作油室设有开口，所述排出部在所述凸轮环向一侧偏心移动时容积减少的动作油室设有开口；
第一施力部件，其对所述凸轮环向该凸轮环相对于所述转子的旋转中心的偏心量变大的方向施力；
第二施力部件，其在所述凸轮环的偏心量为规定量以上的状态下，以比所述第一施力部件小的作用力对所述凸轮环向其偏心量减小的方向施力，在所述凸轮环的偏心量小于规定量的状态下，将作用力蓄积且不对所述凸轮环施加作用力；
控制油室，其通过被导入排出压来对抗所述第一施力部件的作用力而使所述凸轮环移动；
油压导入机构，若排出压超过规定压力，则所述油压导入机构将该排出压导入所述控制油室，所述规定压力为，使所述凸轮环相对于所述第一施力部件和所述第二施力部件的作用力的合力能够移动，并且使所述凸轮环仅相对于所述第一施力部件的作用力不能够移动的范围内的压力。
2.如权利要求1所述的容量可变型泵，其特征在于，所述规定压力设定为比所述内燃机的可变气门装置的驱动所需的排出压大。
3.如权利要求1所述的容量可变型泵，其特征在于，所述第一施力部件的作用力设定为比在将用于所述内燃机的活塞冷却的喷油装置的驱动所需的排出压导入所述控制油室时作用于所述凸轮环的作用力大。
4.一种容量可变型泵，其特征在于，包括：
转子，其由内燃机驱动而旋转；
多个叶片，其以自如进出的方式设置在所述转子的外周侧；
凸轮环，其通过将所述转子和所述多个叶片收纳在其内周侧而分隔出多个动作油室，并且通过以使相对于所述转子的旋转中心的偏心量变化的方式移动而使所述转子旋转时的所述各动作油室的容积的增减量变化；
壳体，其将所述凸轮环收纳在其内部，在其内侧面设有吸入部和排出部，所述吸入部在所述凸轮环向一侧偏心移动时容积增大的动作油室设有开口，所述排出部在所述凸轮环向一侧偏心移动时容积减少的动作油室设有开口；
第一螺旋弹簧，其对所述凸轮环向该凸轮环相对于所述转子的旋转中心的偏心量变大的方向施力；
第二螺旋弹簧，其在所述凸轮环的偏心量为规定量以上的状态下，以比所述第一螺旋弹簧小的作用力对所述凸轮环向其偏心量减小的方向施力，在所述凸轮环的偏心量小于规定量的状态下，将作用力蓄积且不对所述凸轮环施加作用力；
控制油室，其通过被导入排出压来对抗所述第一螺旋弹簧的作用力而使所述凸轮环移动；
控制阀，其具有与所述排出部连通的第一连通部和与所述控制油室连通的第二连通部，通过对所述第一连通部和所述第二连通部的连通进行控制，对向所述控制油室导入的排出压进行控制，
若排出压超过规定压力，则通过将所述控制阀开阀而使所述第一连通部和所述第二连通部连通，所述规定压力为，对抗所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧的作用力的合力并能够使所述凸轮环移动的压力以上、且仅对抗所述第一螺旋弹簧的作用力并能够使所述凸轮环移动的压力以下。
5.如权利要求4所述的容量可变型泵，其特征在于，所述控制阀具有：
阀孔，其构成使所述控制油室和大气连通的排出通路、使所述控制油室和所述排出部连通的供给通路；
阀体，其被收纳配置在所述阀孔中，利用经由所述排出通路导入的排出压在轴向上移动，由此控制所述排出通路和所述供给通路的各连通；
施力部件，其对抗经由所述第一连通部导入的排出压而对所述阀体向轴向一侧施力。
6.如权利要求5所述的容量可变型泵，其特征在于，所述阀孔形成为大致圆筒形，所述阀体形成为在所述阀孔内可向轴向自如滑动的大致有底圆筒形，所述施力部件由螺旋弹簧构成。
7.如权利要求5所述的容量可变型泵，其特征在于，所述控制阀在所述阀孔设有***孔，在所述控制阀的闭阀时期，该***孔经由设于所述阀体的滑阀部将所述控制油室内的动作油向所述阀孔的外部排出。
8.如权利要求5所述的容量可变型泵，其特征在于，所述控制阀设置在所述控制油室的竖直方向的上侧。
9.如权利要求4所述的容量可变型泵，其特征在于，所述控制阀由电磁阀构成，通过电磁阀的开闭对向所述控制油室的排出压供给进行切换。
10.一种容量可变型泵，其特征在于，包括：
泵构成体，其将通过旋转驱动转子而使多个动作油室的容积增减并由此将从吸入部导入所述各动作油室的油从排出部排出；
可变机构，其通过以所述泵构成体的油排出压使可动部件动作，使在所述排出部设有开口的所述各动作油室的容积变化；
第一施力部件，其对所述可动部件向所述各动作油室的容积变化量变大的方向施力；
第二施力部件，其在所述可动部件向所述各动作油室的容积变化量增加规定量以上的方向移动的状态下，以比所述第一施力部件小的作用力对所述可动部件向所述各动作油室的容积变化量减小的方向施力，在所述可动部件向所述各动作油室的容积变化量减小到小于规定量的方向移动的状态下，具有设定荷重且不对所述可动部件施加作用力；
控制油室，其通过被导入排出压来对抗所述第一施力部件的作用力而使所述可动部件移动；
油压导入机构，若排出压超过规定压力，则所述油压导入机构将该排出压导入所述控制油室，所述规定压力为，所述可动部件相对于所述第一施力部件和所述第二施力部件的作用力的合力能够移动，且所述可动部件仅相对于所述第一施力部件的作用力不能够移动的范围内的压力。
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C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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