JP5278779B2

JP5278779B2 - オイルポンプ

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Publication number: JP5278779B2
Application number: JP2011037481A
Authority: JP
Inventors: 壽小野; 伸二風岡
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: US20130209302A1; CN103270304A; EP2657526B1; EP2657526A1; US8690544B2; JP2012145095A; WO2012086408A1; CN103270304B; EP2657526A4

Description

本発明は、オイルポンプに関し、詳しくは、可変容量型のオイルポンプの改良に関する。

上記のように構成されたオイルポンプとして特許文献１には、エンジンで駆動回転されるドライブギヤ（ロータの一例）と、これに噛み合う内歯型のドリブンギヤ（筒状体の一例）とを有し、単一の吸込ポートと、２つの吐出ポートと、２つの吐出ポートからのオイルの流れを制御する油圧制御バルブとを備えた構成が示されている。

この特許文献１は、油圧制御バルブが、一方の吐出ポートからの作動オイルの流れを制御する弁体と、この弁体に付勢力を作用させるバネとを備えている。このオイルポンプでは、エンジン回転数が低速である場合には、弁体により２つの吐出ポートからの作動オイルを合流させて送り出す。次に、エンジン回転が高速化した場合には、弁体により一方の吐出ポートからの作動油の一部を吸込ポートに戻し、残余を他方の吐出ポートからの作動オイルに合流させることにより作動オイル量の過剰な供給を抑制する。

このように特許文献１では、油圧制御バルブと、吐出ポートを２つ備えた内接歯車型のポンプとの組み合わせにより必要とする特性でオイルを供給できるように構成されている。

特許文献２は、外歯を有し駆動回転軸芯の周りで駆動させるインナーロータと、このインナーロータ（ロータの一例）と偏心状態で噛み合う内歯を有し回転中心の周りで回転するアウターロータ（筒状体の一例）とをケーシングの内部に備えた内接歯車型のポンプが示されている。インナーロータとアウターロータとが噛み合う状態で、駆動回転軸芯を中心にしてアウターロータの回転中心を公転させる調整リングを備えており、この調整リングの作動でアウターロータを公転させることでポンプ容量を変更できるように構成されている。

この特許文献２では、調整リングを所定位置に付勢するコイルバネと、このコイルバネの付勢力に抗して調節リングを公転させる油圧作動系を備え、この油圧作動系に対して電磁弁を介して作動油を供給する状態と、作動油を排出する状態との切換によりオイルポンプの容量を変更できるように構成されている。

特許文献３，４には、カムリング（筒状体の一例）の揺動によりポンプ容量を変化させる可変容量型のベーン式オイルポンプが記載されている。
特許文献３に記載のオイルポンプは、ロータの回転軸芯に対するカムリングの偏芯量が減少するように当該カムリングに揺動力を付与する第１圧力室と、偏芯量が増大するようにカムリングに揺動力を付与する第２圧力室と、第２圧力室に作動流体を選択的に供給する電磁弁とを備えている。
特許文献４に記載のオイルポンプは、カムリングに対してポンプ容量を減少させる力を作用させる第１制御チャンバーと、カムリングに対してポンプ容量を減少させる力を作用させる第２制御チャンバーと、第２制御チャンバーに作動流体を選択的に供給する電磁弁とを備えている。

特開２００５‐１４００２２号公報国際公開ＷＯ２０１０／０１３６２５号公報特開２０１０−２０９７１８号公報特表２００８−５２４５００号公報

エンジンの潤滑系等にオイルを供給するオイルポンプを構成する場合には、特許文献１に記載されるように、エンジンの回転が低速である場合に必要とする油量を供給し、エンジンの回転が高速化した場合には、過剰な油量の供給を抑制し、エンジンが更に高速化した場合にはエンジンの冷却の目的から油量の増大を行う構成も有用である。

特許文献１に記載されるように２つの吐出ポートから送り出されるオイルを制御するものでは、２つの吐出ポートからのオイルを合流させる場合に無駄なくオイルを供給できる。しかしながら、一方の吐出ポートからのオイルの一部又は全てを吸込側に戻す場合にはオイルを無駄に不必要に流動させるため、エネルギーが無駄になるたけではなく油温の上昇にも繋がるため改善の余地がある。

また、特許文献２に記載されるオイルポンプでは、低温によりオイルの粘性が高い場合には電磁弁が適正に作動し難いこともあり改善の余地がある。特に、電磁弁を備える場合には、電磁弁が高コストであり、しかも、電磁弁を制御する電気的な制御系を必要とするためコストの上昇に繋がる点においても改善の余地がある。

特許文献３，４に記載されているベーン式オイルポンプは、特許文献２に記載されるオイルポンプと同様に、低温によりオイルの粘性が高い場合には電磁弁が適正に作動し難いおそれがあると共に、電磁弁が高コストであり、電磁弁を制御する電気的な制御系も必要とするため、製作コストの上昇に繋がる点において改善の余地がある。

本発明の目的は、オイルを無駄に流動させることなく、且つ、低温時にも信頼性の高い作動を実現するオイルポンプを低コストで構成する点にある。

本発明の第１特徴構成は、エンジンにより駆動回転されるロータと、前記ロータの外周側との間にポンプ室を形成する筒状体と、前記ロータ及び前記筒状体を収容するケーシングと、前記ケーシングに形成された吸引ポート及び吐出ポートと、前記ロータの回転に伴い、前記吸引ポートから前記ポンプ室に吸引したオイルを前記吐出ポートから吐出させるポンプ機構と、前記筒状体を前記ロータに対して筒径方向に移動させることでポンプ容量を変更する容量調整機構と、前記吐出ポートからのオイル圧を制御圧に変換する制御弁と、前記制御弁からの制御圧を前記容量調整機構に作用させて前記筒状体を筒径方向に移動可能な制御油路とが備えられ、前記容量調整機構は、前記制御圧が高いほどポンプ容量減少方向に前記筒状体を移動させる構成を備え、前記制御弁は、前記オイル圧が第１制御値未満の圧力領域と、この第１制御値を超えた第２制御値に達するまでの圧力領域とにおいて、前記制御油路を開状態に維持し、前記容量調整機構は、前記制御圧が前記第１制御値未満である場合にはポンプ容量を最大に設定することでエンジン回転数の増大に伴ってオイル吐出量を第１勾配で増大させ、次に、前記制御圧が第１制御値を超えた場合には前記筒状体のポンプ容量減少方向への移動によりポンプ容量を減少させる状態でエンジン回転数の増大に伴ってオイル吐出量を前記第１勾配よりも緩い傾斜となる第２勾配で増大させる点にある。

本構成のオイルポンプは、吐出ポートのオイル圧によって作動する制御弁を用いることによりオイルの粘性に影響を受けずに制御圧を容量調整機構に作用させ、この容量調整機構を適正に作動させることが可能となる。
オイル圧が第１制御値未満の圧力領域と、この第１制御値を超えた第２制御値に達するまでの圧力領域とにおいて、制御弁が制御油路を開状態に維持する。このため、制御圧が第１制御値未満である場合に、容量調整機構がポンプ容量を大きい値に維持し、エンジン回転数の増大に伴いオイルの吐出量を第１勾配で増大させる。また、制御圧が第１制御値を超えた場合には、容量調整機構が、ポンプ容量を小さい値に切り換えることにより、エンジン回転数の増大に伴い、第１勾配より緩い傾斜の第２勾配でオイルの吐出量を増大させる。これにより、低速状態においても充分な量のオイルを供給しながら、制御圧が第１制御値に達すると、エンジン回転数が増大しても不必要な量のオイルを供給することがない。
したがって、本構成のオイルポンプであれば、オイルを無駄に流動させることなく、且つ、低温時にも信頼性の高い作動を実現するオイルポンプを低コストで製作することができる。

本発明の第２特徴構成は、前記制御弁が、前記オイル圧が前記第２制御値からこの第２制御値を超える第３制御値までの圧力領域において上昇した場合に、このオイル圧が上昇するほど前記制御油路を絞ることにより前記制御圧の低下を図る作動を行い、前記容量調整機構は、前記筒状体のポンプ容量減少方向への移動を減少もしくは停止させてポンプ容量の減少を減らし、エンジン回転数の増大に伴って前記第２勾配よりも急となる第３勾配でオイル吐出量を増大させる点にある。

本構成であれば、オイル圧が第２制御値を超えた場合には、オイル圧が上昇するほど制御弁が制御油路を絞ることになり、これに伴い容量調整機構は、筒状体のポンプ容量減少方向への移動を減少もしくは停止させてポンプ容量の減少を減らすことになる。そして、このエンジン回転数の増大に伴い第２勾配より急となる第３勾配でオイル吐出量を増大させるので、必要とするオイル量を供給できる。

本発明の第３特徴構成は、前記制御弁は、前記オイル圧が前記第３制御値を超える値に上昇した場合に、前記制御油路のうち前記オイル圧が作用する部位を遮断すると共に、前記容量調整機構側の部位を低圧側に連通させる位置に作動を行い、前記容量調整機構は、前記制御圧の低下に伴い前記筒状体をポンプ容量増大方向に移動させてポンプ容量を増大させる点にある。

本構成であれば、オイル圧が第３制御値を超える値まで上昇した場合には、容量調整機構に作用する制御圧が低下するため、この容量調整機構はポンプ容量を増大させることになる。これによりエンジン回転数の一層の高速化に伴いエンジンの冷却にも必要とするに充分な量のオイルを供給できる。

本発明の第４特徴構成は、前記容量調整機構が、前記筒状体をポンプ容量増大側に付勢する第１付勢手段と、前記制御圧を受けることにより前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記筒状体をポンプ容量減少側に移動させる受圧部とを備え、前記制御弁が、前記吐出ポートから作用するオイル圧によって変位する弁体と、この弁体に対してオイル圧に抗する方向に付勢力を作用させる第２付勢手段とを備え、前記オイル圧が前記第２制御値未満では、前記弁体が前記制御油路を開状態に維持するように第２付勢手段の付勢力が設定され、前記制御圧が前記第２制御値を超えた場合に前記筒状体がポンプ容量増大側へ移動するように前記第１付勢手段の付勢力が設定されている点にある。

本構成であれば、筒状体をポンプ容量増大側に付勢する第１付勢手段の付勢力と、制御弁の弁体を開状態に付勢する第２付勢手段の付勢力との関係の設定によりエンジン回転数に対応して弁体と、容量調整手段の作動とを制御し、制御弁から制御圧によって筒状体を移動させることにより、必要とする量のオイルを供給できる。

本発明の第５特徴構成は、前記吐出ポートからの前記オイル圧が、前記ケーシングの内部において前記筒状体の外周部に作用するオイル圧作用空間が形成され、前記オイル圧が前記第３制御値を超える領域において、前記オイル圧作用空間から前記筒状体の外周部に作用する前記オイル圧により前記筒状体がポンプ容量減少側に移動するように前記第１付勢手段の付勢力が設定されている点にある。

本構成であれば、吐出ポートのオイル圧が第３制御値を超える圧力領域では、制御弁の状態に拘わらず、吐出ポートのオイル圧が筒状体に作用し、筒状体をポンプ容量減少側に移動させることになり、ポンプ容量を減少させて過剰な量のオイルの供給を抑制できる。

本発明の第６特徴構成は、前記ロータは、複数の外歯を有するインナーロータであり、前記筒状体は、前記外歯に噛み合う複数の内歯を有した環状で、前記インナーロータの回転軸芯に対して偏心する前記筒軸芯の周りで回転自在なアウターロータであり、前記ポンプ室は、前記内歯と前記外歯との間に形成され、前記容量調整機構は、前記内歯と前記外歯とが噛み合う状態で前記回転軸芯を中心にして前記アウターロータを公転移動させることでポンプ容量を変更可能に設けられ、前記容量調整機構が、前記アウターロータを回転自在に支持すると共に、このアウターロータの公転を実現する調整リングを備え、前記第１付勢手段は、前記調整リングをポンプ容量増大側に付勢するように設けられ、前記受圧部は、前記制御圧を受けることにより前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記調整リングをポンプ容量減少側に変位させるように設けられ、前記制御圧が前記第２制御値を超えた場合に前記調整リングのポンプ容量増大側への変位を行うように前記第１付勢手段の付勢力が設定されている点にある。

本構成であれば、インナーロータとアウターロータとが噛み合う可変容量型のオイルポンプにおいて、調整リングをポンプ容量増大側に付勢する第１付勢手段の付勢力と、制御弁の弁体を開状態に付勢する第２付勢手段の付勢力との関係の設定により、エンジン回転数に対応して弁体と容量調整手段の作動とを制御し、制御弁から制御圧によって調整リングを変位させることにより、必要とする量のオイルを供給できる。

本発明の第７特徴構成は、前記ロータは、ロータ外周側に向けて突出引退可能な周方向で複数の可動ベーンを有し、前記筒状体は、前記可動ベーンとの摺動により当該可動ベーンの突出量を変更するカムリングであり、前記ポンプ室は、前記可動ベーンによって周方向で複数に区画され、前記容量調整機構は、前記カムリングを前記ロータに対して前記カムリングの径方向に移動させることでポンプ容量を変更可能に設けられ、前記第１付勢手段は、前記カムリングをポンプ容量増大側に付勢するように設けられ、前記受圧部は、前記制御圧を受けることにより前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記カムリングをポンプ容量減少側に変位させるように設けられ、前記制御圧が前記第２制御値を超えた場合に前記カムリングのポンプ容量増大側への変位を行うように前記第１付勢手段の付勢力が設定されている点にある。

本構成であれば、ベーン式の可変容量型のオイルポンプにおいて、カムリングをポンプ容量増大側に付勢する第１付勢手段の付勢力と、制御弁の弁体を開状態に付勢する第２付勢手段の付勢力との関係の設定により、エンジン回転数に対応して弁体と容量調整手段の作動とを制御し、制御弁から制御圧によってカムリングを変位させることにより、必要とする量のオイルを供給できる。

オイル圧が低圧にある状態での第１実施形態のオイルポンプの断面図である。ポンプ容量が減少状態にある第１実施形態のオイルポンプの断面図である。制御油路が絞られた状態にある第１実施形態のオイルポンプの断面図である。制御圧が大きく低下した状態での第１実施形態のオイルポンプの断面図である。加圧空間のオイル圧でポンプ容量が減少側に操作された状態にある第１実施形態のオイルポンプの断面図である。制御弁がリリーフ状態にある第１実施形態のオイルポンプの断面図である。エンジン回転数に対するオイルの吐出量をグラフ化した図である。ポンプ容量が最小の状態にある第１実施形態のオイルポンプの断面図である。オイル圧が低圧にある状態での第２実施形態のオイルポンプの断面図である。ポンプ容量が最小の状態にある第２実施形態のオイルポンプの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
第１実施形態
〔基本構成〕
図１には、車両のエンジンＥに対して潤滑油と、エンジンＥに備えた油圧機器の作動油とを供給するようにエンジンＥで駆動される可変容量型のオイルポンプを示している（潤滑油と作動油との総称をオイルとする）。
このオイルポンプは、ケーシング１の内部に駆動回転軸芯（本発明におけるロータの回転軸芯に相当する）Ｘを中心にして駆動軸１１と一体的に駆動回転するインナーロータ
（本発明におけるロータに相当する）１２と、駆動回転軸芯Ｘと偏心する従動回転軸芯
（本発明における筒軸芯に相当する）Ｙを中心に回転するアウターロータ（本発明における筒状体に相当する）１３とを備え、更に、アウターロータ１３をインナーロータ１２に対して駆動回転軸芯Ｘの周りで公転移動させることでポンプ容量を調整する容量調整機構Ａと、この容量調整機構Ａに制御油を供給する制御弁Ｖとを備えている。

ドライブロータとしてのインナーロータ１２は、ケーシング１及び駆動軸１１の少なくとも一方に支持され複数の外歯１２Ａが形成されている。ドリブンロータとしてのアウターロータ１３は、インナーロータ１２の外歯１２Ａに噛み合う複数の内歯１３Ａを有した環状に形成され、インナーロータ１２の回転に従って回転するように従動回転軸芯Ｙを中心に回転自在に支持されている。

インナーロータ１２の外歯１２Ａは、トロコイド曲線又はサイクロイド曲線に従う歯面形状に成形されている。アウターロータ１３の内歯１３Ａは、インナーロータ１２の外歯１２Ａの歯数より１つ多い歯数に設定され、アウターロータ１３が回転した際に、インナーロータ１２の外歯１２Ａに接触する歯面形状に成形されている。

このオイルポンプはトロコイドポンプとも称され、ケーシング１の壁部１Ａにはオイルを吸引する吸引ポート２と、オイルを吐出する吐出ポート３が形成されている。この構成からインナーロータ１２が矢印Ｆで示す方向に駆動回転することにより、吸引ポート２から外歯１２Ａと内歯１３Ａとの間の空間（ポンプ室）２４にオイルを導入し、オイルを加圧して吐出ポート３から送り出すポンプ機構を備えている。
当然のことながら、エンジン回転数（エンジンＥの回転速度）が増大するほど吐出ポート３から吐出するオイルの流量が増大するためにオイルの圧力は上昇する。

〔容量調整機構〕
容量調整機構Ａは、アウターロータ１３を回転自在に内挿支持すると共に、アウターロータ１３の公転移動を実現する調整リング１４と、この調整リング１４をガイドするガイド手段Ｇと、調整リング１４に一体形成された受圧部２１と、調整リング１４に付勢力を作用させる第１スプリングＳ１（第１付勢手段の一例）とを備えている。

図１に示す如く、駆動回転軸芯Ｘに対する吸引ポート２と吐出ポート３とを隔てる仕切り部の方向と従動回転軸芯Ｙの方向が一致している状態が、オイルの吐出量が最大になる状態である。
これとは逆に、図８に示す如く、駆動回転軸芯Ｘに対する吸引ポート２と吐出ポート３とを隔てる仕切り部の方向と従動回転軸芯Ｙの方向が９０度の位相を成す状態が、オイルの吐出量が最小になる状態である。
この駆動回転軸芯Ｘに対する、仕切り部の方向と従動回転軸芯Ｙの方向の位相を調整するために、容量調整機構Ａでは、内歯１３Ａと外歯１２Ａとが噛み合う状態で駆動回転軸芯Ｘを中心にして従動回転軸芯Ｙが移動するようにアウターロータ１３を公転移動させることでポンプ容量を変更調整する。

尚、図１において吸引ポート２と吐出ポート３とは駆動回転軸芯Ｘを取り囲むように左右に配置されているため、前述した仕切り部は、吸引ポート２と吐出ポート３の上部位置同士の中間と、下部位置同士の中間との２箇所に形成される。従って、図１において仕切り部の方向とは上下方向となり、駆動回転軸芯Ｘと従動回転軸芯Ｙとを結ぶラインが上下方向となるため、オイルの吐出量が最大となる。

調整リング１４は、アウターロータ１３を内挿状態で回転自在に支持するように従動回転軸芯Ｙと同軸芯の内周面を有するリング状に成形されている。この調整リング１４の外周には外方に突出する受圧部２１と、補助受圧部２２とが一体的に形成されている。受圧部２１に対して制御圧を作用させる第１制御油路Ｃ１がケーシング１に形成され、この第１制御油路Ｃ１を介して受圧部２１に制御圧が作用することにより、調整リング１４は制御圧が高いほど第１スプリングＳ１の付勢力に抗してアウターロータ１３と共にポンプ容量減少方向に変位する。

ガイド手段Ｇは、調整リング１４の外周部に備えた２つのガイドピン２５と、このガイドピン２５が係入するようにケーシング１の壁面に形成された２つのガイド溝２６とを有している。２つのガイド溝２６は、駆動回転軸芯Ｘを中心にしてアウターロータ１３の従動回転軸芯Ｙを公転させるように調整リング１４をガイドする形状に形成されている。第１スプリングＳ１は、受圧部２１を基準にして制御油路Ｃと反対側に配置され、調整リング１４をポンプ容量増大方向に変位させる付勢力を作用させる。

ガイド手段Ｇは、アウターロータ１３を公転させるように調整リング１４をガイドするものであるが、アウターロータ１３の公転運動を抑制するために調整リング１４を従動軸芯を中心にして回転させる自転運動を行わせることが可能である。

後述するように、エンジン回転数がＮ２を超えＮ３未満であり、オイル圧が第２制御値〜第３制御値の圧力領域にある場合には、調整リング１４に従動回転軸芯Ｙを中心として自転運動を行わせるようにガイド手段Ｇを構成することでアウターロータ１３の公転を阻止しポンプ容量を一定の状態に保持させ、第３勾配を実現することができる。

この容量調整機構Ａは、ポンプ容量が最大である場合には図１に示す駆動回転軸芯Ｘに対する、吸引ポート２と吐出ポート３とを隔てる仕切り部の方向と従動回転軸芯Ｙの方向が一致する相対位置関係に設定され、ポンプ容量が最小である場合には、図８に示す駆動回転軸芯Ｘに対する、吸引ポート２と吐出ポートとを隔てる仕切り部の方向と従動回転軸芯Ｙの方向が９０度の位相を成す位置関係に設定される。このようにポンプ容量が最大値と最小値との間で変更される場合には、従動回転軸芯Ｙが駆動回転軸芯Ｘを中心にして９０度公転することになる。

これにより容量調整機構Ａは、制御油路Ｃを介して受圧部２１に作用させる制御油の圧力を調整することによりアウターロータ１３の内歯１３Ａとインナーロータ１２の外歯１２Ａとが噛み合う状態でのアウターロータ１３の公転量を設定し、ポンプ容量の変更が実現する。

図面には示していないが、ケーシング１には、吸引ポート２と吐出ポート３とが形成される壁部１Ａと対向する位置に、この壁部１Ａと平行姿勢の壁体を配置した構造を有している。この構成から壁部１Ａと壁体との間にインナーロータ１２、アウターロータ１３、調整リング１４夫々が挟み込まれる位置に配置される。尚、駆動軸１１は壁部１Ａと壁体との少なくとも一方を貫通する状態で備えられる。

図１に示すように、調整リング１４の外周のうち、第１スプリングＳ１が配置された部位に吸引ポート２に連通する低圧空間ＬＰが形成され、この反対側に吐出ポート３と連通する加圧空間ＨＰ（オイル圧作用空間の一例）が形成されている。調整リング１４の外周とケーシング１の内面との間にはシールベーン２３が備えられ、このシールベーン２３と前述した補助受圧部２２とによって低圧空間ＬＰと加圧空間ＨＰが分離されている。尚、低圧空間ＬＰは、大気圧かそれ以下の圧力である。

〔制御弁〕
吐出ポート３から（加圧空間ＨＰから）エンジンＥにオイルを供給する供給油路３１が形成され、この供給油路３１からのオイル圧が作用する位置に制御弁Ｖが備えられている。この制御弁Ｖはケーシング１に一体的に備えられる構成であるが、ケーシング１から分離する構成であっても良い。

制御弁Ｖは、シリンダ状の空間内に直線移動する弁体３５を備えると共に、この弁体３５に対してオイル圧に抗する方向への付勢力を作用させる第２スプリングＳ２（第２付勢手段の一例）を備えている。弁体３５は長手方向の中央部分に小径部３５Ａが形成され、この弁体３５に対して供給油路３１からのオイル圧を作用させる操作油路３２が形成されている。また、供給油路３１から弁体３５の中間部分にオイル圧を作用させる第２制御油路Ｃ２が形成され、この第２制御油路Ｃ２は、制御弁Ｖを挟んで前述した第１制御油路Ｃ１と連通する。更に、制御弁Ｖから排出されたオイルを低圧空間ＬＰに送る（油路系のドレンポートに送っても良い）排出油路３３が形成されている。

第１制御油路Ｃ１と第２制御油路Ｃ２とを合わせて制御油路Ｃが構成され、この制御油路Ｃを介して受圧部２１に作用する制御圧（オイル圧）が制御弁Ｖで制御される。

この制御弁Ｖは、ポンプ圧の作用により第２スプリングＳ２の付勢力に抗して弁体３５が作動して制御油路Ｃを遮断することや、制御油路Ｃの開度を調節することになり、ポンプ圧（吐出ポート３からのオイル圧）を制御圧に変換して調整リングの受圧部２１に作用させる機能を有する。

〔作動形態〕
このオイルポンプは、図７に示すようにエンジン回転数（エンジンＥの回転速度）がＯ点から増大してＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５に達するまで変化した場合に、オイルの吐出量がＯから増大してＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕのように変化するように容量調整機構Ａが制御される。また、エンジン回転数がＮ１である状態におけるオイル圧を第１制御値と称しており、これに準じてエンジン回転数がＮ２〜Ｎ５にある状態における吐出ポート３
（加圧空間ＨＰ）のオイル圧を第２〜第５制御値と称している。

エンジン回転数が低い状態でもエンジンＥの潤滑とバルブ開閉時期制御装置の制御とに必要なオイル量は略決まっている。従って、エンジン回転数が所定値を超えて増大した場合には、オイル量をエンジン回転数と比例して増大させる必要がない。しかしながら、エンジン回転数が極めて高い値まで上昇した場合には、エンジンＥの冷却のために多くのオイルを必要とする。

このような理由から、同図に示す如く、エンジン回転数が低速にある場合には、オイルの吐出量を大きく設定しておき、エンジン回転数がＮ１を超えた場合には、エンジン回転数の増大に対するオイルの吐出量の比率を減ずることにより、オイルの無駄な供給を抑制している。そして、エンジン回転数がＮ３を超えた場合には、高速で駆動されるエンジンＥの各部にオイルを供給し、あわせて、エンジンＥの冷却を促進するためにオイルの吐出量を増大させているのである。

前述したようにオイルポンプはポンプ容量の調整が可能であるため、同図では、ポンプ容量を最大に設定した際のエンジン回転数に対する吐出量変化を、「全量吐出」として破線で示し（Ｏ−Ｐ、Ｓ−Ｔ）、ポンプ容量が最大より小さい、ある容量の状態を「可変時」として一点鎖線で示し（Ｑ−Ｒ）ている。また、Ｐ−ＱとＴ−Ｕとを示した領域は、アウターロータ１３の従動回転軸芯Ｙを駆動回転軸芯Ｘを中心にして公転移動させることによりポンプ容量を連続的に変化させた際の吐出量変化を示している。同図においてＬで示した領域は、前述したバルブ開閉時期制御装置が必要とするオイル量を表しており、Ｋで示した領域は、ピストン冷却用のジェットとして必要とするオイル量を表している。

つまり、エンジン回転数が０〜Ｎ１未満にある低速状態では、容量調整機構Ａがポンプ容量を最大に設定してエンジンＥの潤滑とバルブ開閉時期制御装置とに必要な最低限の量（Ｏ〜Ｐ）のオイルを供給する。これに続いて、エンジン回転数がＮ１〜Ｎ２未満にある状態では、容量調整機構Ａがポンプ減少方向に制御することにより不必要な供給を抑制した量（Ｐ〜Ｑ）のオイルを供給する。

次に、エンジン回転数がＮ２〜Ｎ３未満にある状態では、容量調整機構Ａがポンプ容量を減少させた状態に保持することにより緩速で増大するオイル量（Ｑ〜Ｒ）を得る。次に、エンジン回転数がＮ３に達した場合には容量調整機構Ａがポンプ容量を最大に設定することで急激に増大するオイル量（Ｒ〜Ｓ）を得る。次に、エンジン回転数がＮ３〜Ｎ４未満にある高速状態では、容量調整機構Ａがポンプ容量を最大に維持したままでエンジン回転数に正比例した大量（Ｓ〜Ｔ）のオイルを供給する。

そして、エンジン回転数がＮ４〜Ｎ５未満にある状態では、容量調整機構Ａがポンプ容量を再び減少方向に制御することで抑制された量（Ｔ〜Ｕ）のオイルを供給する。更に、エンジン回転数がＮ５を超えた場合には、制御弁Ｖがリリーフ状態に達し、決まったオイル量（Ｕ）を維持すると同時にオイル圧の上昇を抑制する。このようにオイル量が制御される際の容量調整機構Ａの作動形態と、制御弁Ｖによる制御形態を以下に説明する。

〔Ｏ〜Ｎ１〕
エンジン回転数がＯ〜Ｎ１未満にある場合には、オイル圧は第１制御値未満であり、図１に示すように、制御弁Ｖが弁体３５の小径部３５Ａを介して制御油路Ｃを全開状態に維持する。これと同時に、制御油路Ｃから供給される制御圧に抗するように容量調整機構Ａの第１スプリングＳ１の付勢力を設定することにより容量調整機構Ａがポンプ容量を最大に維持する。この制御において制御弁Ｖは必ずしも全開状態である必要はなく、開状態であれば良い。

これによりポンプ容量が最大に維持された状態でエンジン回転数に正比例した量（Ｏ〜Ｐ）のオイルがエンジンＥに供給される。この（Ｏ〜Ｐ）においてエンジン回転数の増大に伴うオイルの吐出量の勾配が第１勾配に対応する。

この制御を実現するため、オイル圧が第１制御値未満（厳密には後述するように第２制御値未満）にある場合には制御弁Ｖの弁体３５が図１に示す位置を維持するように第２スプリングＳ２の付勢力が設定され、受圧部２１が同図に示す位置に維持されるように第１スプリングＳ１の付勢力が設定されている。

このようにオイル圧が第１制御値未満（エンジン回転数がＮ１未満）にある圧力領域では容量調整機構Ａによってポンプ容量が最大に維持されるので、エンジン回転数が低い状態においてもエンジンＥの潤滑に必要となるオイル量をエンジンＥに供給できる。

〔Ｎ１〜Ｎ２〕
次に、エンジン回転数がＮ１〜Ｎ２未満にある場合において、エンジン回転数がＮ１を超えた（オイル圧が第１制御値を超えた）タイミングで図２に示すように、制御弁Ｖが制御油路Ｃを開状態に維持したまま、制御油路Ｃから供給される制御圧により受圧部２１と一体的に調整リング１４がポンプ容量減少側に変位する。この変位と共にアウターロータ１３がポンプ容量減少方向に公転し、ポンプ容量が連続的に減少する。

しかし、エンジン回転数がＮ１からＮ２に増大するに伴い、オイルポンプの回転数は高まる。これらの相反する状態変化が組み合わされる結果、オイルの吐出量はエンジンＥの回転数の増大に伴って穏やかに増大するものとなる。すなわち、ほぼ一定量（Ｐ〜Ｑ）のオイルがエンジンＥに供給される。この（Ｐ〜Ｑ）においてエンジン回転数の増大に伴うオイルの吐出量の勾配が第２勾配に対応し、この第２勾配は第１勾配より緩傾斜となる。

この制御を実現するため、オイル圧が第２制御値未満にある場合には制御弁Ｖの弁体３５が図２に示す位置を維持するように第２スプリングＳ２の付勢力が設定され、受圧部２１と一体的に調整リング１４が同図に示す位置まで作動するように第１スプリングＳ１の付勢力が設定されている。また、Ｑの位置からＲ位置の間では調整リング１４が自転運動をするようにガイド手段Ｇを設定しても良い。

このようにオイル圧が第１制御値（エンジン回転数がＮ１）を超え、第２制御値未満
（エンジン回転数がＮ２未満）の圧力領域では容量調整機構Ａによってポンプ容量が連続的に減少されるので、不必要な供給を抑制した量のオイルをエンジンＥに供給できる。

〔Ｎ２〜Ｎ３〕
次に、エンジン回転数がＮ２〜Ｎ３未満にある場合において、エンジン回転数がＮ２を超えた（オイル圧が第２制御値を超えた）タイミングで図３に示すように、第１制御油路Ｃ１から制御弁Ｖの小径部３５Ａに対する連通部分を絞る（制御油路Ｃの断面積を低減する）状態に達する。これによりエンジン回転数が増大するほど制御圧は低減し、エンジン回転数の増大に伴い第１スプリングＳ１の付勢力により調整リング１４のポンプ容量増大側への変位量が増大しようとする。一方、補助受圧部２２に作用するオイル圧は、エンジン回転数が増大するほど大きくなり、調整リング１４はポンプ容量減少側への変位量が増大しようとする。
このとき、補助受圧部２２に作用するオイル圧よりも第１スプリングＳ１の付勢力の方が小さくなるように設定すると、結果として調整リング１４はポンプ容量減少側へ移動する。
ところで図７のようにＱ〜Ｒが原点Ｏを通る吐出特性を有する場合は、調整リング１４がポンプ容量減少側へ移動する際に、アウターロータ１３の公転を停止（すなわち自転のみ）するように、調整リング１４の移動軌跡を設定すれば実現可能となる。

このようにポンプ容量が一定に保持された状態でエンジン回転数に比例した量（Ｑ〜Ｒ）のオイルがエンジンＥに供給される。この（Ｑ〜Ｒ）においてエンジン回転数の増大に伴うオイルの吐出量の勾配が第３勾配に対応し、この第３勾配は第２勾配より急傾斜となる。特に、このＮ２〜Ｎ３の領域では、前述したように調整リング１４に自転運動を行わせることや、自転運動と公転付与運動との成分を含む運動を行わせることにより、ポンプ容量を殆ど増大させず、エンジン回転の増大に対応したオイル量だけ増大させることにより、吐出量の急激な増大を抑制することも可能である。

この制御を実現するため、オイル圧が第２制御値を超えた場合には制御弁Ｖの弁体３５が制御油路Ｃを絞る状態に達し、オイル圧が第３制御圧に達するまでは制御油路Ｃを更に絞るように第２スプリングＳ２の付勢力が設定されている。

〔Ｎ３〜Ｎ４〕
次に、エンジン回転数がＮ３〜Ｎ４未満にある場合において、エンジン回転数がＮ３を超えた（オイル圧が第３制御値を超えた）タイミングで図４に示すように、第２制御油路Ｃ２が制御弁Ｖによって遮断される。これと同時に、第１制御油路Ｃ１が制御弁Ｖによって排出油路３３に接続され、受圧部２１に作用する制御圧が大きく低下する。その結果、第１スプリングＳ１の付勢力により受圧部２１と一体的に調整リング１４がポンプ容量増大側の作動端まで変位する。この変位と共にアウターロータ１３がポンプ容量増大方向に公転し、ポンプ容量が最大まで上昇する。このようにポンプ容量が最大に維持された状態でエンジン回転数に正比例した量（Ｓ〜Ｔ）のオイルがエンジンＥに供給される。

この制御を実現するため、オイル圧が第３制御値を超えたタイミングで制御弁Ｖの弁体３５が図２に示す位置を維持するように第２スプリングＳ２の付勢力が設定されている。

〔Ｎ４〜Ｎ５〕
次に、エンジン回転数がＮ４〜Ｎ５未満にある場合において、エンジン回転数がＮ４を超えた（オイル圧が第４制御値を超えた）タイミングでは図５に示すように、制御弁Ｖによる第２制御油路Ｃ２の遮断状態が維持される。この状態で加圧空間ＨＰ（オイル圧作用空間）から補助受圧部２２と調整リング１４の外周とにオイル圧が作用し調整リング１４がポンプ容量減少側の作動端まで変位する。この変位によりインナーロータ１２がポンプ容量減少方向に公転し、ポンプ容量が連続的に減少する。これによりポンプ容量が連続的に減少する状態でエンジン回転数に対しほぼ一定量（Ｔ〜Ｕ）のオイルがエンジンＥに供給される。

この制御を実現するため、オイル圧が第４制御値を超えた場合には制御弁Ｖの弁体３５が図５に示す遮断位置を維持するように第２スプリングＳ２の付勢力が設定され、調整リング１４に対して直接的に作用するオイル圧によって調整リングが同図に示す位置まで作動するように第１スプリングＳ１の付勢力が設定されている。

〔Ｎ５以上〕
次に、エンジン回転数がＮ５を超えた（オイル圧が第５制御値を超えた）タイミングで図６に示すように、操作油路３２のオイルが制御弁Ｖによって排出油路３３に排出され、オイル圧の上昇が抑制される。尚、このように制御弁Ｖがリリーフ状態に達する状況においても、加圧空間ＨＰから調整リング１４の外周に作用するオイル圧によりポンプ容量が減少した状態に維持される。

この制御を実現するため、オイル圧が第５制御値を超えた場合には制御弁Ｖの弁体３５が図６に示すようにリリーフ状態に達するように第２スプリングＳ２の付勢力が設定されている。

〔実施形態の作用・効果〕
このように本発明のオイルポンプでは、インナーロータ１２とアウターロータ１３とを有する可変容量型のポンプと、この可変容量型ポンプの容量を調整するために機械式に作動する制御弁Ｖとを組み合わせることにより、オイルの粘性が高い場合でも、この粘性の影響を受けずにポンプ容量の調整を実現する。また、オイルポンプは、インナーロータ１２の外歯１２Ａとアウターロータ１３の内歯１３Ａとが噛み合う状態を維持しながら、アウターロータ１３が公転することでポンプ容量の無段階の増減を実現する。

このオイルポンプは、調整リング１４をポンプ容量増大側に付勢する第１スプリングＳ１の付勢力と、制御弁Ｖの弁体３５を付勢する第２スプリングＳ２の付勢力との関係の設定によりポンプ容量の調整を実現している。この構成からエンジン回転数がＮ１〜Ｎ４の領域で変化する際に、エンジン回転数が低い場合にも必要とするオイルをエンジンＥに供給し、エンジン回転数が増大した場合にはオイルの増大を抑制することでオイルの不必要なオイル供給をなくし、エンジン回転数が上限近くまで上昇した場合には、冷却に必要な充分なオイル量の供給も可能にする。

更に、エンジン回転数がＮ５を超えた場合には、制御弁Ｖをリリーフ状態にしてオイル圧を逃がすことによりオイルポンプとエンジンＥとに対して過剰なオイルの供給を抑制してオイルポンプとエンジンＥの潤滑系等の破損を防止する。

第２実施形態
図９，図１０は、本発明によるオイルポンプの別実施形態を示す。
本実施形態のオイルポンプは、可変容量型のベーン式オイルポンプで構成されている。
このオイルポンプは、ロータ外周側に向けて突出引退可能で突出移動するように付勢された周方向で複数の可動ベーン４を有するロータ１２と、可動ベーン４との摺動により当該可動ベーン４の突出量を変更するカムリング（本発明における筒状体に相当する）１３とを備えている。

ロータ１２は、回転軸芯Ｘ周りで駆動軸１１と一体に駆動回転される円筒状の外周筒部１２ａを同芯状に備えている。
外周筒部１２ａの内周側には、各可動ベーン４の基端側を支持する支持リング１５が装着されている。

各可動ベーン４は、先端部分が外周筒部１２ａに対してロータ１２の径方向に摺動移動自在に装着され、外周筒部１２ａの内周側に装着した支持リング１５に基端側が支持され、ロータ１２の回転に伴う遠心力でロータ外周側に向けて突出移動するように付勢されている。
カムリング１３は、可動ベーン４の先端部分が摺動する内周面が円筒面で形成された円筒状に形成されている。

ポンプ室２４は、外周筒部１２ａの外周側とカムリング１３の内周側との間に形成され、可動ベーン４によって周方向で複数のポンプ室部分２４ａに区画されている。
ロータ１２を矢印Ｆで示す方向に駆動回転させることにより、ポンプ室部分２４ａの容積が増大するに伴って吸引ポート２からオイルを当該ポンプ室部分２４ａに導入し、ポンプ室部分２４ａの容積が減少するに伴って当該ポンプ室部分２４ａのオイルを吐出ポート３から送り出すポンプ機構を備えている。

容量調整機構Ａは、第１実施形態における調整リング１４に代えて、カムリング１３をシールベーン２３を支点にしてロータ１２に対してカムリング１３の径方向に揺動移動させることでポンプ容量を変更調整する。

このため、受圧部２１と補助受圧部２２とがカムリング１３に一体形成され、カムリング１３の外周とケーシング１の内面との間にシールベーン２３が備えられ、ガイド手段Ｇは、カムリング１３の外周部に備えた２つのガイドピン２５を有し、第１スプリングＳ１は、カムリング１３をポンプ容量増大側に付勢するように設けられている。

図９は、カムリング軸芯Ｙが回転軸芯Ｘから最も偏心する位置に移動していてオイルの吐出量が最大になる状態を示し、図１０は、カムリング軸芯Ｙが回転軸芯Ｘと同芯状の位置に移動していてオイルの吐出量が最小になる状態を示す。

受圧部２１は、制御圧を受けることにより第１スプリングＳ１の付勢力に抗してカムリング１３をポンプ容量減少側に変位させるように設けられ、制御圧が第２制御値を超えた場合にカムリング１３のポンプ容量増大側への変位を行うように第１スプリングＳ１の付勢力が設定されている
その他の構成及び作動形態は第１実施形態と同様であるのでその説明は省略する。

本発明は、エンジンに必要とするオイルを供給するオイルポンプ全般に利用することができる。

１ケーシング
２吸引ポート
３吐出ポート
４可動ベーン
１２ロータ（インナーロータ）
１２Ａ外歯
１３筒状体（アウターロータ，カムリング）
１３Ａ内歯
１４調整リング
２１受圧部
２４ポンプ室
３５弁体
Ａ容量調整機構
Ｃ制御油路
Ｅエンジン
ＨＰオイル作用空間
Ｓ１第１付勢手段（第１スプリング）
Ｓ２第２付勢手段（第２スプリング）
Ｖ制御弁
Ｘ回転軸芯（駆動回転軸芯）
Ｙ筒軸芯（従動回転軸芯，カムリング軸芯）
Ｐ第１制御値
Ｑ第２制御値
Ｒ第３制御値
Ｔ第４制御値
Ｕ第５制御値

Claims

エンジンにより駆動回転されるロータと、
前記ロータの外周側との間にポンプ室を形成する筒状体と、
前記ロータ及び前記筒状体を収容するケーシングと、
前記ケーシングに形成された吸引ポート及び吐出ポートと、
前記ロータの回転に伴い、前記吸引ポートから前記ポンプ室に吸引したオイルを前記吐出ポートから吐出させるポンプ機構と、
前記筒状体を前記ロータに対して筒径方向に移動させることでポンプ容量を変更する容量調整機構と、
前記吐出ポートからのオイル圧を制御圧に変換する制御弁と、
前記制御弁からの制御圧を前記容量調整機構に作用させて前記筒状体を筒径方向に移動可能な制御油路とが備えられ、
前記容量調整機構は、前記制御圧が高いほどポンプ容量減少方向に前記筒状体を移動させる構成を備え、
前記制御弁は、前記オイル圧が第１制御値未満の圧力領域と、この第１制御値を超えた第２制御値に達するまでの圧力領域とにおいて、前記制御油路を開状態に維持し、
前記容量調整機構は、前記制御圧が前記第１制御値未満である場合にはポンプ容量を最大に設定することでエンジン回転数の増大に伴ってオイル吐出量を第１勾配で増大させ、次に、前記制御圧が第１制御値を超えた場合には前記筒状体のポンプ容量減少方向への移動によりポンプ容量を減少させる状態でエンジン回転数の増大に伴ってオイル吐出量を前記第１勾配よりも緩い傾斜となる第２勾配で増大させるオイルポンプ。
前記制御弁が、前記オイル圧が前記第２制御値からこの第２制御値を超える第３制御値までの圧力領域において上昇した場合に、このオイル圧が上昇するほど前記制御油路を絞ることにより前記制御圧の低下を図る作動を行い、
前記容量調整機構は、前記筒状体のポンプ容量減少方向への移動を減少もしくは停止させてポンプ容量の減少を減らし、エンジン回転数の増大に伴って前記第２勾配よりも急となる第３勾配でオイル吐出量を増大させる請求項１記載のオイルポンプ。
前記制御弁は、前記オイル圧が前記第３制御値を超える値に上昇した場合に、前記制御油路のうち前記オイル圧が作用する部位を遮断すると共に、前記容量調整機構側の部位を低圧側に連通させる位置に作動を行い、
前記容量調整機構は、前記制御圧の低下に伴い前記筒状体をポンプ容量増大方向に移動させてポンプ容量を増大させる請求項２記載のオイルポンプ。
前記容量調整機構が、前記筒状体をポンプ容量増大側に付勢する第１付勢手段と、前記制御圧を受けることにより前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記筒状体をポンプ容量減少側に移動させる受圧部とを備え、
前記制御弁が、前記吐出ポートから作用するオイル圧によって変位する弁体と、この弁体に対してオイル圧に抗する方向に付勢力を作用させる第２付勢手段とを備え、
前記オイル圧が前記第２制御値未満では、前記弁体が前記制御油路を開状態に維持するように第２付勢手段の付勢力が設定され、前記制御圧が前記第２制御値を超えた場合に前記筒状体がポンプ容量増大側へ移動するように前記第１付勢手段の付勢力が設定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のオイルポンプ。
前記吐出ポートからの前記オイル圧が、前記ケーシングの内部において前記筒状体の外周部に作用するオイル圧作用空間が形成され、前記オイル圧が前記第３制御値を超える領域において、前記オイル圧作用空間から前記筒状体の外周部に作用する前記オイル圧により前記筒状体がポンプ容量減少側に移動するように前記第１付勢手段の付勢力が設定されている請求項４記載のオイルポンプ。
前記ロータは、複数の外歯を有するインナーロータであり、
前記筒状体は、前記外歯に噛み合う複数の内歯を有した環状で、前記インナーロータの回転軸芯に対して偏心する前記筒軸芯の周りで回転自在なアウターロータであり、
前記ポンプ室は、前記内歯と前記外歯との間に形成され、
前記容量調整機構は、前記内歯と前記外歯とが噛み合う状態で前記回転軸芯を中心にして前記アウターロータを公転移動させることでポンプ容量を変更可能に設けられ、
前記容量調整機構が、前記アウターロータを回転自在に支持すると共に、このアウターロータの公転を実現する調整リングを備え、
前記第１付勢手段は、前記調整リングをポンプ容量増大側に付勢するように設けられ、
前記受圧部は、前記制御圧を受けることにより前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記調整リングをポンプ容量減少側に変位させるように設けられ、
前記制御圧が前記第２制御値を超えた場合に前記調整リングのポンプ容量増大側への変位を行うように前記第１付勢手段の付勢力が設定されている請求項４記載のオイルポンプ。
前記ロータは、ロータ外周側に向けて突出引退可能な周方向で複数の可動ベーンを有し、
前記筒状体は、前記可動ベーンとの摺動により当該可動ベーンの突出量を変更するカムリングであり、
前記ポンプ室は、前記可動ベーンによって周方向で複数に区画され、
前記容量調整機構は、前記カムリングを前記ロータに対して前記カムリングの径方向に移動させることでポンプ容量を変更可能に設けられ、
前記第１付勢手段は、前記カムリングをポンプ容量増大側に付勢するように設けられ、
前記受圧部は、前記制御圧を受けることにより前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記カムリングをポンプ容量減少側に変位させるように設けられ、
前記制御圧が前記第２制御値を超えた場合に前記カムリングのポンプ容量増大側への変位を行うように前記第１付勢手段の付勢力が設定されている請求項４記載のオイルポンプ。