JP3546740B2

JP3546740B2 - オイルポンプ装置

Info

Publication number: JP3546740B2
Application number: JP04953499A
Authority: JP
Inventors: 壽小野
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2017-05-21
Also published as: JPH11311189A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オイルポンプ装置、特に、回転数が変化するエンジン等の駆動源によって回転駆動されるオイルポンプと、このオイルポンプから吐出される作動油の一部を還流させ得る制御弁によって構成されて、被送給部に所定量の作動油を圧送するオイルポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のオイルポンプ装置においては、駆動源の回転数が増加すると、これに伴ってオイルポンプから吐出される作動油の吐出量が増加するため、作動油の吐出圧も増加して、ポンプ負荷（駆動動力）が増大する。このため、従来技術（実開昭６１−２３４８５号公報）では、オイルポンプを２個として、駆動源の低回転領域での必要油量を確保するとともに、作動油の吐出圧が設定値以上となる駆動源の中・高回転領域にて、一方のオイルポンプから吐出される作動油を制御弁にてオイルタンクに還流させるようにして、中・高回転領域でのポンプ負荷を低減させるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術においては、駆動源の回転数に応じた必要油量の確保及びポンプ負荷の低減を図ることができるものの、オイルポンプを２個必要とするものであるため、小型・軽量化の面で不利であり、車体等への搭載性の面で不利であるという問題がある。
【０００４】
ゆえに、本発明は、当該オイルポンプ装置において、駆動源の回転数に応じた必要油量の確保及びポンプ負荷の低減を図りつつ、小型化及び軽量化を図ることを、その課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた技術的手段は、回転数が変化するエンジン等の駆動源によって回転駆動されるオイルポンプと、このオイルポンプから吐出される作動油の一部を還流させ得る制御弁によって構成されて、被送給部に所定量の作動油を圧送するオイルポンプ装置において、前記オイルポンプとして、吐出ポートに常時連通する吐出ポートと、吸込口に常時連通するメイン吸込ポートと、前記制御弁を介して前記メイン吸込ポートに連通・遮断されると共に前記吐出口に遮断・連通されるサブ吸込ポートとを有した単一のオイルポンプを採用し、前記メイン吸込ポートを前記サブ吸込ポートに対して前記オイルポンプの回転方向側に位置させたことである。
【０００６】
【発明の作用・効果】
本発明のオイルポンプ装置は、吸込口、メイン吸込ポート、サブ吸込ポート、吐出口及び吐出ポートを有する単一のオイルポンプと、このオイルポンプから吐出される作動油の一部のメイン吸込ポートとサブ吸込ポートへの流れをオイルポンプから吐出される作動油の圧力に応じて制御する制御弁によって構成したものであるため、当該オイルポンプ装置を小型・軽量・コンパクトとすることが可能であり、当該オイルポンプ装置の車体等への搭載性を向上させることができると共に、ポンプ負荷の低減を図ることができる。
【０００７】
また、メイン吸込ポートをサブ吸込ポートに対してオイルポンプの回転方向側に位置させたことにより、サブ吸込ポートが制御弁を介してメイン吸込ポートに連通される際に、サブ吸込ポートに連通されるポンプ室にその容積増加分の作動油が吸込まれず該ポンプ室内に負圧が生じたとしても、この負圧の生じたポンプ室がオイルポンプの回転に伴いメイン吸込ポートに連通したときに、この負圧により作動油がメイン吸込ポートからポンプ室に吸込まれて負圧が消失されるので、必要油量を確保することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示したオイルポンプ装置は、車両用エンジン（内燃機関）のクランクシャフト１０によって回転駆動されるオイルポンプ２０（一部破断して示してある）と、このオイルポンプ２０から吐出される作動油の一部を吸込側へ還流させ得る制御弁３０を備えていて、オイルポンプ２０から吐出される作動油は、吐出路４１を通して被送給部、すなわち、エンジンにおける可変動弁装置の油圧作動式アクチュエータ、エンジンにおけるベアリング等の被潤滑部位、及びシリンダやピストン等の油冷却部位等に夫々圧送されるように構成されている。なお、被送給部５０からは排出路４２を通してエンジンのオイルパン４０に作動油が戻されるように構成されている。
【０００９】
オイルポンプ２０は、クランクシャフト１０によって図１の反時計方向へ回転駆動されるようになっていて、ポンプハウジング２１と、このポンプハウジング２１内に回転可能に組付けられてクランクシャフト１０によって回転駆動されるインナーロータ２２と、このインナーロータ２２に対し所定量偏心してポンプハウジング２１内に回転可能に組付けられてインナーロータ２２の外歯２２ａと噛み合う内歯２３ａにてインナーロータ２２により同方向に回転されるアウターロータ２３を備えている。なお、外歯２２ａ及び内歯２３ａは、トロコイド曲線又はサイクロイド曲線で規定されている。
【００１０】
ポンプハウジング２１は、吸入路４３に接続されてオイルパン４０に連通する吸込口２１ａと、吐出路４１に接続される吐出口２１ｂと、吸込口２１ａに常時連通するメイン吸込ポート２１ｃと、このメイン吸込ポート２１ｃに制御弁３０を介して連通・遮断されるサブ吸込ポート２１ｄと、吐出口２１ｂに常時連通する吐出ポート２１ｅを有していて、各ポート２１ｃ、２１ｄ、２１ｅは各外歯２２ａと各内歯２３ａ間に形成される各ポンプ室Ｒを介して連通しない構成となっている。また、メイン吸込ポート２１ｃは、サブ吸込ポート２１ｄに対してオイルポンプ２０の回転方向側（図１の反時計方向側）に位置されている。
【００１１】
制御弁３０は、図２及び図３にて詳細に示したように、内孔３１ａを有するとともに、この内孔３１ａにそれぞれ連通する制御ポート３１ｂ、サブポート３１ｃ、メインポート３１ｄを有するバルブハウジング３１と、このバルブハウジング３１の内孔３１ａに軸方向へ摺動可能に組付けられて、制御ポート３１ｂを通して流入する作動油の圧力（オイルポンプ２０の吐出圧）を一端（図示上端）に受けるとともにバルブハウジング３１とにより可変絞り部Ａ、Ｂを形成し、各ポート３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ間の連通・遮断をランド部３２ａにて可変制御するスプール３２と、このスプール３２を図２の上方へ付勢するスプリング３３によって構成されていて、制御ポート３１ｂにてオイルポンプ２０の吐出ポート２１ｅに常時連通し、サブポート３１ｃにてオイルポンプ２０のサブ吸込ポート２１ｄに常時連通し、メインポート３１ｄにてオイルポンプ２０のメイン吸込ポート２１ｃに常時連通している。なお、スプリング３３の収容室は、オイルパン４０に常時連通していて、圧力（スプール３２を図示上方へ押動する力）が生じないように構成されている。
【００１２】
スプール３２のランド部３２ａは、図３及び図４にて詳細に示したように、単一であってスプール３２の一端側（図示上端側）に形成されており、図３の状態すなわち後述する第３制御モードにて制御ポート３１ｂからメインポート３１ｃに流れる作動油の圧力を受けるランド部３２ａの他端側には、ランド部３２ａの外周部分からスプール３２の軸心に向けて傾斜するスロープ面（テーパ面）３２ｂが形成されている。また、スロープ面３２ｂのランド部側端部とランド部３２ａの外周間には径方向の段差３２ｃが形成されている。
【００１３】
また制御弁３０においては、制御ポート３１ｂに付与される油圧（吐出圧）に応じて、サブポート３１ｃをメインポート３１ｄにのみ連通させる第１制御モード（図６参照）と、サブポート３１ｃとメインポート３１ｄの連通を維持した状態でサブポート３１ｃと制御ポート３１ｂを可変絞り部Ａを介して連通させてサブポート３１ｃにはメインポート３１ｄと制御ポート３１ｂから作動油が流れるようにした第２制御モード（図７参照）と、サブポート３１ｃと制御ポート３１ｂの連通を維持した状態でサブポート３１ｃとメインポート３１ｄを可変絞り部Ｂを介して連通させて制御ポート３１ｂからサブポート３１ｃとメインポート３１ｄに作動油が流れるようにした第３制御モード（図８参照）と、サブポート３１ｃを制御ポート３１ｂにのみ連通させる第４制御モード（図９参照）と、サブポート３１ｃと制御ポート３１ｂの連通を維持した状態でサブポート３１ｃとメインポート３１ｄを連通させて制御ポート３１ｂからサブポート３１ｃとメインポート３１ｄに作動油が流れるようにした第５制御モード（図１０参照）で制御可能となっていて、これによって図５に示した吐出量特性が得られるようになっている。なお、第１制御モードでは図５の０〜ａ点間の特性が得られ、第２制御モードでは図５のａ点〜ｂ点間の特性が得られ、第３制御モードでは図５のｂ点〜ｃ点間の特性が得られ、第４制御モードでは図５のｃ点〜ｄ点間の特性が得られ、第５制御モードでは図５のｄ点以降の特性が得られる。
【００１４】
上記のように構成した本実施形態においては、クランクシャフト１０の回転数Ｎが０〜Ｎ１間の回転域であるとき、制御弁３０においてスプール３２が例えば図６にて概略的に示した位置にあって、サブポート３１ｃは制御ポート３１ｂとの連通を遮断されるとともにメインポート３１ｄとの連通を維持される。このため、オイルポンプ２０では、メイン吸込ポート２１ｃとサブ吸込ポート２１ｄが共に吸込ポートとして十分に機能するため、作動油がメイン吸込ポート２１ｃとサブ吸込ポート２１ｄから十分に吸込まれて低回転領域での必要油量を確保することができ、図５に示した０〜ａ点間の吐出量特性が得られ、その吐出量が吐出路４１を通して被送給部５０に向けて圧送される。
【００１５】
このとき、メイン吸込ポート２１ｃがサブ吸込ポート２１ｄに対してオイルポンプ２０の回転方向側に位置されているので、サブ吸込ポート２１ｄが制御弁３０を介して吸込口２１ａ（メイン吸込ポート２１ｃ）に連通されることによる圧力損失によりサブ吸込ポート２１ｄに連通されるポンプ室Ｒにその容積増加分の作動油が十分に吸込まれず該ポンプ室Ｒ内に負圧が生じたとしても、この負圧の生じたポンプ室Ｒがオイルポンプ２０の回転に伴いメイン吸込ポート２１ｃに連通したときに、この負圧により作動油がメイン吸込ポート２１ｃからポンプ室Ｒに吸込まれて負圧が消失される。これにより、上記した低回転領域での必要油量を確保することができる。
【００１６】
また、クランクシャフト１０の回転数ＮがＮ１〜Ｎ２間の回転域であるとき、制御弁３０においてスプール３２が例えば図７にて概略的に示した位置にあって、サブポート３１ｃはメインポート３１ｄとの連通を維持された状態（可変絞り部Ｂにて殆ど絞られていない状態）にて制御ポート３１ｂとの連通量を可変絞り部Ａによって可変制御され、サブポート３１ｃにはメインポート３１ｄと制御ポート３１ｂから作動油が流れる。このため、オイルポンプ２０では、吐出ポート２１ｅから吐出口２１ｂに流れる作動油の一部が制御弁３０を介してサブ吸込ポート２１ｄに流入するとともに、メイン吸込ポート２１ｃからサブ吸込ポート２１ｄに作動油が吸込まれて、メイン吸込ポート２１ｃが吸込ポートとして十分に機能するものの、サブ吸込ポート２１ｄが制御ポート３１ｂから可変絞り部Ａを通して流れる作動油の流量に応じて吸込ポートとしての機能を低下させられるため、図５に示したａ点〜ｂ点間の吐出量特性が得られ、サブ吸込ポート２１ｄの吸込ポートとしての機能低下分の吐出量を低減できて、ポンプ負荷の低減を図ることができる。
【００１７】
また、クランクシャフト１０の回転数ＮがＮ２〜Ｎ３間の回転域であるとき、制御弁３０においてスプール３２が例えば図８にて概略的に示した位置にあって、サブポート３１ｃは制御ポート３１ｂとの連通を維持された状態（可変絞り部Ａにて殆ど絞られていない状態）にてメインポート３１ｄとの連通量を可変絞り部Ｂによって可変制御され、制御ポート３１ｂからサブポート３１ｃとメインポート３１ｄに作動油が流れる。このため、オイルポンプ２０では、吐出ポート２１ｅから吐出口２１ｂに流れる作動油の一部が制御弁３０を介してサブ吸込ポート２１ｄとメイン吸込ポート２１ｃに流入して、サブ吸込ポート２１ｄが吸込ポートとして殆ど機能しない状態にて、メイン吸込ポート２１ｃが制御ポート３１ｂから可変絞り部Ｂを通して流れる作動油の流量に応じて吸込ポートとしての機能を低下させられるため、図５に示したｂ点〜ｃ点の吐出量特性が得られ、サブ吸込ポート２１ｄが吸込ポートとして機能しない分の吐出量と、メイン吸込ポート２１ｃの吸込ポートとしての機能低下分の吐出量を低減できて、ポンプ負荷の低減を図ることができる。
【００１８】
また、クランクシャフト１０の回転数ＮがＮ３〜Ｎ４間の回転域であるとき、制御弁３０においてスプール３２が例えば図９にて概略的に示した位置にあって、サブポート３１ｃは制御ポート３１ｂとの連通を維持されるとともにメインポート３１ｄとの連通を遮断された状態に維持され、制御ポート３１ｂからサブポート３１ｃに作動油が流れるものの、制御ポート３１ｂからメインポート３１ｄには作動油が流れない。このため、オイルポンプ２０では、吐出ポート２１ｅから吐出口２１ｂに流れる作動油の一部が制御弁３０を介してサブ吸込ポート２１ｄに流入するもののメイン吸込ポート２１ｃには流入せず、サブ吸込ポート２１ｄが吸込ポートとして殆ど機能しない状態にて、メイン吸込ポート２１ｃが吸込ポートとして十分に機能するため、図５に示したｃ点〜ｄ点間の吐出量特性が得られ、サブ吸込ポート２１ｄが吸込ポートとして機能しない分の吐出量を低減できて、ポンプ負荷の低減を図ることができる。
【００１９】
また、クランクシャフト１０の回転数ＮがＮ４以上の回転域であるとき、制御弁３０においてスプール３２が例えば図１０にて概略的に示した位置にあって、制御ポート３１ｂとサブポート３１ｃがフルオープンにて連通した状態にてメインポート３１ｄが制御ポート３１ｂ及びサブポート３１ｃとの連通量を可変制御され、制御ポート３１ｂからサブポート３１ｃとメインポート３１ｄに作動油が流れる。このため、オイルポンプ２０では、吐出ポート２１ｅから吐出口２１ｂに流れる作動油の一部が制御弁３０を介してサブ吸込ポート２１ｄとメイン吸込ポート２１ｃに流入して、サブ吸込ポート２１ｄが吸込ポートとして殆ど機能しない状態にて、メイン吸込ポート２１ｃが制御ポート３１ｂから流れる作動油の流量に応じて吸込ポートとしての機能を低下させられるため、図５に示したｄ点以降の吐出量特性が得られ、サブ吸込ポート２１ｄが吸込ポートとして機能しない分の吐出量と、メイン吸込ポート２１ｃの吸込ポートとしての機能低下分の吐出量を低減できて、ポンプ負荷の低減を図ることができる。
【００２０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、制御弁３０の第２制御モードにてサブ吸込ポート２１ｄの吸込ポートとしての機能低下分の吐出量を低減でき、また制御弁３０の第３制御モードにてサブ吸込ポート２１ｄが吸込ポートとして機能しない分の吐出量と、メイン吸込ポート２１ｃの吸込ポートとしての機能低下分の吐出量を低減でき、また制御弁３０の第４制御モードにてサブ吸込ポート２１ｄが吸込ポートとして機能しない分の吐出量を低減でき、また制御弁３０の第５制御モードにてサブ吸込ポート２１ｄが吸込ポートとして機能しない分の吐出量と、メイン吸込ポート２１ｃの吸込ポートとしての機能低下分の吐出量を低減できて、駆動源の低回転領域から中・高回転領域に移行するとき及び中・高回転領域でのポンプ負荷の低減を最大限に図ることができ、駆動動力の低減を最大限に図ることができる。
【００２１】
また、本実施形態においては、当該オイルポンプ装置を、図１にて示したように、吸込口２１ａ、メイン吸込ポート２１ｃ、サブ吸込ポート２１ｄ、吐出口２１ｂ及び吐出ポート２１ｅを有する単一のオイルポンプ２０と、このオイルポンプ２０から吐出される作動油の一部のメイン吸込ポート２１ｃとサブ吸込ポート２１ｄへの流れをオイルポンプ２０から吐出される作動油の圧力に応じて制御する制御弁３０によって構成したものであるため、当該オイルポンプ装置を小型・軽量・コンパクトとすることが可能であり、当該オイルポンプ装置の車体等への搭載性を向上させることができる。
【００２２】
また、本実施形態においては、制御弁３０において、図２及び図３にて示したように、制御ポート３１ｂ、メインポート３１ｄ及びサブポート３１ｃ間の連通・遮断を可変制御するランド部３２ａを単一としてスプール３２の一端側に形成し、また第３制御モードにて制御ポート３１ｂからメインポート３１ｄに流れる作動油の圧力を受けるランド部３２ａの他端側に図２〜図４にて示したようにランド部３２ａの外周部分からスプール３２の軸心に向けて傾斜するスロープ面３２ｂを形成したため、スロープ面３２ｂの図示下方部位には可変絞り部Ｂより下流で低圧の油圧を作用させることができ、スプール３２にスプリング３３の付勢力と同方向に作用する油圧による押動力を小さくすることができて、第３制御モードにおける昇圧時の性能を降圧時の性能に近似させることができ、第３制御モードでの吐出量のヒステリシスを小さくして当該オイルポンプ装置の性能を安定化させることが可能である。なお、図１１に示したように、ランド部３２ａの他端側にスロープ面３２ｂを形成しない場合には、ランド部３２ｂの他端面３２ｄに可変絞り部Ｂでの比較的高い油圧が作用して、大きな押動力にてスプール３２をスプリング３３の付勢力と同方向に押動するため、可変絞り部Ｂが閉じられるタイミングの油圧が高くなって、第３制御モードにおける昇圧時の性能が図５に二点鎖線にて示したようになり、図５の実線にて示した降圧時の性能から大きく離れて大きなヒステリシスを生じさせるようになる。
【００２３】
また、本実施形態においては、図４にて示したように、スロープ面３２ｂのランド部側端部とランド部３２ａの外周間に径方向の段差３２ｃを形成したため、スロープ面３２ｂの製作誤差によりランド部３２ａの軸方向寸法Ｌの精度を阻害されるのを防止できて、当該オイルポンプ装置の性能を安定化させることが可能である。なお、段差３２ｃの寸法Ｄは、上述したヒステリシスの問題を的確に解消するために、小さいのが望ましい。
【００２４】
また、上記実施形態においては、車両用エンジン（内燃機関）のクランクシャフト１０にて駆動されるオイルポンプ装置に本発明を実施したが、本発明は車両以外の他の産業機器に使用するオイルポンプ装置にも同様にまたは適宜変更して実施できるものであり、オイルポンプの形式（上記実施形態ではトロコイド式）や駆動形態（上記実施形態では直結駆動式）も適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオイルポンプ装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示した制御弁の詳細な断面図である。
【図３】図２に示した制御弁の要部拡大断面図である。
【図４】図２及び図３に示したスプールの要部拡大断面図である。
【図５】図１に示したオイルポンプ装置によって得られる回転数と吐出量との関係を示す特性線図である。
【図６】図２及び図３に示した制御弁の第１制御モードにおける作動を概略的に示した断面図である。
【図７】図２及び図３に示した制御弁の第２制御モードにおける作動を概略的に示した断面図である。
【図８】図２及び図３に示した制御弁の第３制御モードにおける作動を概略的に示した断面図である。
【図９】図２及び図３に示した制御弁の第４制御モードにおける作動を概略的に示した断面図である。
【図１０】図２及び図３に示した制御弁の第５制御モードにおける作動を概略的に示した断面図である。
【図１１】スプールにスロープ面を持たない制御弁の一例を示す図３相当図である。
【符号の説明】
１０エンジンのクランクシャフト（駆動源）
２０オイルポンプ
２１ポンプハウジング
２１ａ吸込口
２１ｂ吐出口
２１ｃメイン吸込ポート
２１ｄサブ吸込ポート
２１ｅ吐出ポート
３０制御弁
５０被送給部

Claims

回転数が変化するエンジン等の駆動源によって回転駆動されるオイルポンプと、このオイルポンプから吐出される作動油の一部を還流させ得る制御弁によって構成されて、被送給部に所定量の作動油を圧送するオイルポンプ装置において、前記オイルポンプとして、吐出口に常時連通する吐出ポートと、吸込口に常時連通するメイン吸込ポートと、前記制御弁を介して前記メイン吸込ポートに連通・遮断されると共に前記吐出ポートに遮断・連通されるサブ吸込ポートとを有した単一のオイルポンプを採用し、前記メイン吸込ポートを前記サブ吸込ポートに対して前記オイルポンプの回転方向側に位置させたことを特徴とするオイルポンプ装置。