以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
図1は、オイルポンプ1を構成するハウジング2、回転体3、カバー4の分解斜視図である。図1に示すオイルポンプ1は、所謂内接歯車ポンプであって、ハウジング2およびカバー4で形成されるケーシング5内に回転体3が収容される。
ハウジング2およびカバー4は、回転体3を収容し、ハウジング2の対向面2aとカバー4の対向面4aが当接した状態で、不図示の締結部材で締結される。
図2は、ハウジング2、回転体3、カバー4の正面図であり、図2(a)には、ハウジング2の対向面2a側を示し、図2(b)には、回転体3のうち、カバー4との対向面側を示し、図2(c)には、カバー4の対向面4a側を示す。
図2(a)に示すように、ハウジング2の対向面2aには、回転体3が収容される収容穴6が設けられている。この収容穴6は、ハウジング2の対向面2aから回転体3の回転軸方向に窪む断面円形の穴で構成されており、カバー4で閉塞された状態で、収容穴6の内部が油圧室7となる。
回転体3は、油圧室7内に回転自在に収容され、エンジンの回転動力などを受けて回転する。図2(b)に示すように、回転体3は、外周面に複数の外歯3aが設けられたインナーロータ3bと、内周面に複数の内歯3cが設けられたアウターロータ3dで構成される。インナーロータ3bとアウターロータ3dとの複数の隙間がポンプ室8となっており、回転体3は、油圧室7を回転方向(図2(b)中、反時計回り方向)に区画してポンプ室8を形成している。
インナーロータ3bは、エンジンの動力で回転する不図示のシャフトが中心に挿通され、シャフトと一体回転する。外歯3aは、内歯3cよりも歯の数が1つ少なく、インナーロータ3bとアウターロータ3dとは、互いに偏心した状態で噛合されている。インナーロータ3bが図2(b)中実線の矢印方向に回転すると、アウターロータ3dも一体となって回転するが、このとき、複数のポンプ室8が、順次、縮小と拡大を繰り返すこととなる。
そして、ハウジング2に形成される収容穴6の底面6aには、ハウジング側吸入ポート9a、ハウジング側第1吐出ポート10a、ハウジング側第2吐出ポート11aが設けられている。ハウジング2に形成されるハウジング側吸入ポート9a、ハウジング側第1吐出ポート10a、ハウジング側第2吐出ポート11aは、いずれも底面6aに設けられる窪みで構成され、回転体3の回転方向(図2(a)に破線の矢印で示す)に互いに間隔を維持して、ハウジング側吸入ポート9a、ハウジング側第1吐出ポート10a、ハウジング側第2吐出ポート11aの順に配されている。また、底面6aであって、ハウジング側第1吐出ポート10aとハウジング側第2吐出ポート11aとの間には、中間ポート12が形成されている。この中間ポート12も、ハウジング側第1吐出ポート10aおよびハウジング側第2吐出ポート11aと同様に、底面6aに形成される窪みで構成されている。
また、カバー4の対向面4aのうち、収容穴6に対向する対向部分4bには、カバー側吸入ポート9b、カバー側第1吐出ポート10b、カバー側第2吐出ポート11bが設けられている。カバー4に形成されるカバー側吸入ポート9b、カバー側第1吐出ポート10b、カバー側第2吐出ポート11bは、いずれもカバー4を貫通する貫通孔で構成され、回転体3の回転方向(図2(c)に破線の矢印で示す)に互いに間隔を維持して、カバー側吸入ポート9b、カバー側第1吐出ポート10b、カバー側第2吐出ポート11bの順に配されている。
なお、ハウジング側吸入ポート9a、カバー側吸入ポート9bは、回転体3の回転軸方向に対向する位置に形成され、ハウジング側第1吐出ポート10a、カバー側第1吐出ポート10b、および、ハウジング側第2吐出ポート11a、カバー側第2吐出ポート11bも、それぞれ回転体3の回転軸方向に対向配置されている。以下では、ハウジング側吸入ポート9a、カバー側吸入ポート9bを総称して吸入ポート9と呼び、ハウジング側第1吐出ポート10a、カバー側第1吐出ポート10bを総称して第1吐出ポート10と呼び、ハウジング側第2吐出ポート11a、カバー側第2吐出ポート11bを総称して第2吐出ポート11と呼ぶ場合がある。
図3(a)は、収容穴6に回転体3を収容したハウジング2の正面図であり、図3(b)は、回転体3を透過させて吸入ポート9、第1吐出ポート10、第2吐出ポート11、中間ポート12を一体に示したハウジング2の正面図である。吸入ポート9は、油圧室7のうち、回転体3の回転に伴ってポンプ室8が容積を拡大する範囲に開口しており、容積拡大による負圧作用でポンプ室8に作動油を導く。第1吐出ポート10および第2吐出ポート11は、吸入ポート9よりも回転体3の回転方向後方であって、回転体3の回転に伴ってポンプ室8が容積を縮小する範囲に開口しており、容積縮小による圧縮作用で圧縮されたポンプ室8内の作動油が吐出される。
また、図2および図3に示すように、ハウジング2およびカバー4が組み付けられた状態において、回転体3が収容される収容穴6(油圧室7)の径方向外方には、吸入通路21、第1合流通路22、第2合流通路23が設けられている。吸入通路21は、ハウジング2の内部において、ハウジング側吸入ポート9aと連通している。同様に、第1合流通路22は、ハウジング2の内部において、ハウジング側第1吐出ポート10aと連通し、第2合流通路23は、ハウジング側第2吐出ポート11aと連通している。吸入通路21、第1合流通路22、第2合流通路23は、ハウジング2およびカバー4が組み付けられた状態において、回転体3の回転軸方向に延在する。そして、吸入通路21、第1合流通路22、第2合流通路23は、いずれもハウジング2側の一端が閉塞されているのに対して、カバー4側の端部は、カバー4を貫通している。
つまり、ハウジング2には、吸入通路21、第1合流通路22、第2合流通路23を構成する窪みが形成されており、カバー4には、ハウジング2に形成された窪みと対向する位置に、吸入通路21、第1合流通路22、第2合流通路23を構成する貫通孔が形成されている。したがって、ハウジング2内において、ハウジング側第1吐出ポート10aから吐出された作動油は、第1合流通路22を介してカバー4側へ導かれ、ハウジング2内において、ハウジング側第2吐出ポート11aから吐出された作動油は、第2合流通路23を介してカバー4側へ導かれる。
詳しくは後述するが、カバー4のうち対向面4aと反対側の面は、エンジン本体に固定される。このエンジン本体には、カバー4に形成されたカバー側吸入ポート9b、カバー側第1吐出ポート10b、カバー側第2吐出ポート11bに接続される流路が形成されている(図6参照)。そして、カバー側第1吐出ポート10bに接続される流路は、第1合流通路22にも接続されており、カバー側第2吐出ポート11bに接続される流路は、第2合流通路23にも接続されている。
したがって、ハウジング側第1吐出ポート10aから吐出された作動油は、第1合流通路22を介してカバー4側へ導かれた後に、カバー側第1吐出ポート10bから吐出された作動油と合流して、所望の供給先に供給されることとなる。同様に、ハウジング側第2吐出ポート11aから吐出された作動油は、第2合流通路23を介してカバー4側へ導かれた後に、カバー側第2吐出ポート11bから吐出された作動油と合流して、所望の供給先に供給されることとなる。
このように、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11の双方から作動油が吐出されるオイルポンプ1は、供給先で要求される圧力に応じて、半吐出状態と全吐出状態とに運転状態を切り換えて用いられる。具体的には、供給先の要求圧力が低い場合には、運転状態を半吐出状態に切り換え、第1吐出ポート10から吐出される作動油のみを所定の供給先に供給し、第2吐出ポート11から吐出される作動油は、潤滑油として各部位に供給したり、タンクに還流したりする。一方、供給先の要求圧力が高い場合には、運転状態を全吐出状態に切り換え、第1吐出ポート10から吐出される作動油に、第2吐出ポート11から吐出される作動油を合流させて所定の供給先に供給する。このように、半吐出状態および全吐出状態のいずれかに運転状態を切り換えることにより、エネルギーロスを低減することができる。
図4は、ポンプ室8、第1吐出ポート10、第2吐出ポート11、中間ポート12の位置関係を説明する図であり、ハウジング2の収容穴6に回転体3を収容した状態を示す。図4に示すように、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11は、回転体3の回転方向に離隔して配されている。そして、回転体3によって区画されるポンプ室8は、図4(a)に示すように、まず、第1吐出ポート10に連通し、ポンプ室8内で昇圧された作動油が第1吐出ポート10から吐出される。その後、回転体3がさらに回転すると、ポンプ室8は第2吐出ポート11に連通し、第1吐出ポート10で吐出されずにポンプ室8に残留した作動油が、第2吐出ポート11から吐出される。
このように、ポンプ室8は、第1吐出ポート10に連通した後に第2吐出ポート11に連通することとなるが、本実施形態のオイルポンプ1は、図4(b)に示すように、第1吐出ポート10と第2吐出ポート11とが、ポンプ室8を介して連通することはない。換言すれば、ポンプ室8は、第1吐出ポート10と対向して連通した状態から回転体3の回転方向に移動すると、第1吐出ポート10と非対向(非連通)となった後に、第2吐出ポート11と対向(連通)する。
この場合、第1吐出ポート10と第2吐出ポート11との間でポンプ室8が完全に密閉されることとなり、ポンプ室8内の圧力が極めて高くなって、所謂中間ランド圧が発生してしまう。このように、中間ランド圧が発生すると、駆動トルクが上昇し、エンジン全体の燃費効率が低下してしまう。そこで、中間ランド圧の発生を抑制すべく、ポンプ室8が密閉されないように、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11を、ポンプ室8を介して連通させることが考えられる。このようにすれば、第1吐出ポート10と第2吐出ポート11との間でポンプ室8が密閉されることがなくなり、ポンプ室8における中間ランド圧の発生を抑制することができる。
ところが、ポンプ室8を介して第1吐出ポート10および第2吐出ポート11を連通させてしまうと、上記の半吐出状態において、第1吐出ポート10の圧力が低下してしまう。そのため、半吐出状態で対応できる要求圧力の範囲が狭くなり、結果、全吐出状態で対応しなければならない機会が増加してしまう。特に、供給先の要求圧力が、半吐出状態で対応できる圧力を僅かに超える場合に全吐出状態として対応すると、余剰の作動油が大量に発生してしまい、エネルギーロスが顕著となる。
そこで、本実施形態では、ハウジング側第1吐出ポート10aとハウジング側第2吐出ポート11aとの間に中間ポート12を形成するとともに、この中間ポート12を介して、ポンプ室8をハウジング側第1吐出ポート10aまたはハウジング側第2吐出ポート11aに連通させる。以下に、ポンプ室8と、ハウジング側第1吐出ポート10aまたはハウジング側第2吐出ポート11aとの連通状態を切り換えるための具体的な構成について詳述する。
図5は、外部通路30に収容される作動弁40を説明する図であり、図5(a)は、図2(a)と同様、ハウジング2の対向面2a側の正面図を示し、図5(b)は、図5(a)に示す底面6aよりも回転軸方向奥側(対向面2aと反対側)におけるハウジング2の断面図を示す。また、図6は、半吐出状態における図5の一点鎖線部分における断面を概念的に示す図であり、図7は、全吐出状態における図5の一点鎖線部分における断面を概念的に示す図である。上記したように、ハウジング側吸入ポート9a、ハウジング側第1吐出ポート10a、ハウジング側第2吐出ポート11a、中間ポート12は、収容穴6の底面6aに形成される窪みで構成されている。底面6aには、収容穴6に収容される回転体3の側面が対向しており、回転体3が収容される部分が油圧室7となることから、ハウジング側吸入ポート9a、ハウジング側第1吐出ポート10a、ハウジング側第2吐出ポート11a、中間ポート12は、油圧室7に開口していることとなる。
そして、図5(b)に示すように、ハウジング2のうち、底面6aを境にして油圧室7(回転体3)と反対側には、ハウジング側第1吐出ポート10aとハウジング側第2吐出ポート11aとを接続する外部通路30が形成されている。この外部通路30は、中間ポート12が開口する位置を通るように、ハウジング側第1吐出ポート10aからハウジング側第2吐出ポート11aまで直線状に延在している。
ここで、外部通路30のうち、中間ポート12を境にしてハウジング側第1吐出ポート10aまで延伸する部分が第1外部通路31となり、この第1外部通路31を介して、中間ポート12とハウジング側第1吐出ポート10aとが接続されることとなる。また、外部通路30のうち、中間ポート12を境にしてハウジング側第2吐出ポート11aまで延伸する部分が第2外部通路32となり、この第2外部通路32を介して、中間ポート12とハウジング側第2吐出ポート11aとが接続されることとなる。つまり、第1外部通路31および第2外部通路32は、中間ポート12との接続部で互いに接続されている。
そして、外部通路30には、第1外部通路31側から第2外部通路32側まで移動自在に設けられ、第1外部通路31および第2外部通路32を開閉する作動弁40(図5〜図7中クロスハッチングで示す)が収容されている。図6および図7に示すように、作動弁40には、第1外部通路31側に伸びるスプール40aが固定されており、このスプール40aに、作動弁40を電気的に駆動するための駆動部40bが接続されている。駆動部40bは、外部からの指令を受け、外部通路30内において作動弁40を所望の位置に移動したり保持したりする。具体的には、駆動部40bは、オイルポンプ1の運転状態に応じて、作動弁40を図6(a)、図6(b)、図7(a)、図7(b)の4つの位置に移動したり保持したりする。
ここで、ハウジング2には、外部通路30のうち、中間ポート12に対向する位置にスーパーチャージポート24が形成されている。このスーパーチャージポート24は、吸入側(吸入ポート9の上流側)に接続されており、第1吐出ポート10(ハウジング側第1吐出ポート10a)、第2吐出ポート11(ハウジング側第2吐出ポート11a)、中間ポート12から吐出された作動油、すなわち、ポンプ室8から吐出される作動油の一部を吸入ポート9側に還流させる。そして、このスーパーチャージポート24は、作動弁40の位置に応じて開閉されることとなる。
詳細に説明すると、半吐出状態では、作動弁40は、図6(a)に示すとおり、外部通路30に設けられたストッパー42に当接する位置、もしくは、図6(b)に示す位置に保持される。図6(a)に示す位置では、第1外部通路31が開かれるとともに、第2外部通路32が閉じられる。これにより、ポンプ室8は、中間ポート12および第1外部通路31を介して、ハウジング側第1吐出ポート10aに連通することとなる。また、このとき、スーパーチャージポート24は作動弁40によって開かれており、ハウジング側第1吐出ポート10aまたは中間ポート12から吐出された作動油の一部が、スーパーチャージポート24を介して吸入ポート9側に還流する。
また、図6(b)に示す位置においても、第1外部通路31が開かれるとともに、第2外部通路32が閉じられており、上記と同様、ポンプ室8は、中間ポート12および第1外部通路31を介して、ハウジング側第1吐出ポート10aに連通する。ただし、図6(b)に示す位置では、スーパーチャージポート24が作動弁40によって閉じられており、ハウジング側第1吐出ポート10aまたは中間ポート12から吐出された作動油の全量が第1合流通路22に導かれる。
これに対して、全吐出状態では、作動弁40は、図7(a)もしくは図7(b)に示す位置に保持される。図7(a)に示す位置では、第2外部通路32が開かれるとともに、第1外部通路31が閉じられる。これにより、ポンプ室8は、中間ポート12および第2外部通路32を介して、ハウジング側第2吐出ポート11aに連通することとなる。また、このとき、スーパーチャージポート24は作動弁40によって開かれており、ハウジング側第2吐出ポート11aまたは中間ポート12から吐出された作動油の一部が、スーパーチャージポート24を介して吸入ポート9側に還流する。
また、図7(b)に示す位置においても、第2外部通路32が開かれるとともに、第1外部通路31が閉じられており、上記と同様、ポンプ室8は、中間ポート12および第2外部通路32を介して、ハウジング側第2吐出ポート11aに連通する。ただし、図7(b)に示す位置では、スーパーチャージポート24が作動弁40によって閉じられており、ハウジング側第2吐出ポート11aまたは中間ポート12から吐出された作動油の全量が第2合流通路23に導かれる。
このように、作動弁40は、半吐出状態では、第1外部通路31を開くとともに第2外部通路32を閉じる位置に保持され、全吐出状態では、第1外部通路31を閉じるとともに第2外部通路32を開く位置に保持されるとともに、スーパーチャージポート24を開閉する。つまり、作動弁40は、第1外部通路31および第2外部通路32のいずれか一方を開いているとき、第1外部通路31および第2外部通路32のいずれか他方を閉じるとともに、スーパーチャージポート24を開閉することとなる。
なお、図6および図7に示すように、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11のいずれか一方と中間ポート12とがポンプ室8を介して連通しているとき、このポンプ室8は、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11のいずれか他方と非連通となるように寸法設計がなされている。以下に、上記のオイルポンプ1を採用した、車両のトランスミッションの油圧制御装置について説明する。
図8は、半吐出状態を説明する図であり、図9は、全吐出状態を説明する図である。図8(b)に示すように、油圧制御装置100は、上記のオイルポンプ1と、油圧回路110とを含んで構成される。油圧回路110は、オイルポンプ1のカバー側吸入ポート9bおよび吸入通路21に接続される吸入路112を備えている。この吸入路112は、ストレーナ114を介してタンクTに接続されており、オイルポンプ1が駆動すると、ポンプ室8の負圧作用により、タンクTに貯留された作動油が、ストレーナ114で濾過された後にケーシング5内に吸入され、吸入ポート9からポンプ室8に導かれる。
また、油圧回路110は、カバー側第1吐出ポート10bおよび第1合流通路22に接続される第1供給路116と、カバー側第2吐出ポート11bおよび第2合流通路23に接続される第2供給路118と、を備えている。ポンプ室8で昇圧された作動油は、第1吐出ポート10から第1供給路116に吐出されるとともに、第1吐出ポート10から吐出されずにポンプ室8に残留した作動油は、第2吐出ポート11から第2供給路118に吐出されることとなる。
第1供給路116には、トランスミッションの油圧機構120が接続されており、第2供給路118には、潤滑対象122が接続されている。油圧機構120は、第1供給路116から供給される作動油の油圧(ライン圧)で各種の部品を作動させ、こうした部品の作動により変速等を行う。また、潤滑対象122は、トランスミッション内の各部品の潤滑部分であり、潤滑対象122においては、第2供給路118から供給される作動油が潤滑油として機能する。
また、第1供給路116および第2供給路118は、接続路124によって互いに接続されており、この接続路124にコントロール弁126が設けられている。このコントロール弁126にはパイロットライン126aが接続されており、このパイロットライン126aのパイロット圧が、リニアソレノイド128によってリニアに制御される。リニアソレノイド128によってパイロットライン126aのパイロット圧が制御されると、そのパイロット圧に応じて、コントロール弁126が接続路124の開度をリニアに調整することとなる。
さらに、第1供給路116には、接続路124の接続箇所よりも上流側に、分岐路130が接続されており、第2供給路118には、接続路124の接続箇所よりも上流側にポート切換弁132が設けられている。ポート切換弁132は、第2吐出ポート11から吐出された作動油を、分岐路130を介して第1供給路116に合流させる第1切換位置(図9(b))と、第2吐出ポート11から吐出された作動油を、第2供給路118を介して潤滑対象122に導く第2切換位置(図8(b))とに切り換え可能な2位置3ポート弁で構成されている。
なお、第2供給路118のうち、接続路124との接続箇所と潤滑対象122との間には、潤滑対象122への供給圧を一定に保持するためのオリフィス134が設けられており、このオリフィス134の上流には、余剰の作動油を吸入側に還流させる還流路136が接続されている。
そして、油圧制御装置100は、スロットル開度センサ、車速センサ、T/M回転センサ、ライン圧センサなどの各種のセンサ150と、センサ150からの出力値に応じて、ポート切換弁132およびリニアソレノイド128を制御する制御部152と、を備えている。ここで、ライン圧は、油圧機構120へ供給される作動油の油圧を示し、ライン圧センサはライン圧を測定する。制御部152は、センサ150の出力値から油圧機構120における要求圧力(必要流量)を演算し、演算結果に基づいて、リニアソレノイド128の開度制御、ポート切換弁132の切り換え制御、駆動部40bによる作動弁40の位置制御を行う。
このとき、油圧機構120における要求圧力(必要流量)が低ければ、制御部152が、ポート切換弁132を図8(b)に示す第2切換位置に保持し、オイルポンプ1の運転状態を半吐出状態とする。この半吐出状態では、第2吐出ポート11から吐出された作動油は、第2供給路118を介して潤滑対象122に導かれ、余剰分が還流路136を介して吸入側に還流される。また、半吐出状態では、第1吐出ポート10から吐出された作動油のみが、第1供給路116を介して油圧機構120に導かれる。このとき、制御部152は、リニアソレノイド128を制御して、コントロール弁126(接続路124)の開度を調整している。
具体的には、ライン圧センサが検出するライン圧が、油圧機構120の要求圧力よりも小さい場合、制御部152は、コントロール弁126(接続路124)の開度を小さくする。また、これとは逆に、ライン圧センサが検出するライン圧が、油圧機構120の要求圧力よりも大きい場合、制御部152は、コントロール弁126(接続路124)の開度を大きくする。このように、制御部152は、要求圧力(必要流量)を確保するべく、ライン圧に基づくフィードバック制御を行う。
ここで、第1供給路116の圧力は、第2供給路118の圧力よりも高く、また、コントロール弁126は、接続路124を完全に閉じきることはない。したがって、オイルポンプ1の駆動時には、常に、第1供給路116から吐出された作動油の一部が、接続路124を介して第2供給路118に導かれ、第2吐出ポート11から吐出された作動油と合流する。接続路124から第2供給路118に導かれた作動油は、潤滑対象122に供給されるとともに、余剰分が還流路136を介して吸入側に還流される。
フィードバック制御により、コントロール弁126(接続路124)の開度を小さくすると、第1供給路116の圧力すなわち供給圧が高まり、油圧機構120への供給流量が増加する。これとは逆に、コントロール弁126(接続路124)の開度を大きくすると、第2供給路118に合流する作動油量が増加し、第1供給路116の圧力すなわち供給圧が低下することになる。
また、制御部152は、エンジン(回転体3)の回転数を監視しており、エンジン回転数に応じて作動弁40の位置を制御する。詳しくは後述するが、半吐出状態において、エンジン回転数が高く、かつ、吐出流量が必要流量を十分に上回っている場合には、図8(a)に示すように、第1外部通路31とともにスーパーチャージポート24を開く位置に作動弁40を保持する。一方、半吐出状態において、エンジン回転数が低い場合や、吐出流量が必要流量を十分に上回っていない場合には、第1外部通路31を開きつつも、スーパーチャージポート24を閉じる位置(図6(b)参照)に作動弁40を保持する。
このように、半吐出状態では、図8(a)に示すように、作動弁40が第2外部通路32側に移動し、第1外部通路31を開くとともに第2外部通路32を閉じる。これにより、中間ポート12に対向する位置まで移動したポンプ室8は、中間ポート12および第1外部通路31を介してハウジング側第1吐出ポート10a(第1吐出ポート10)に連通する。
したがって、第1吐出ポート10と第2吐出ポート11との間に位置するポンプ室8が、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11のどちらにも対向しない状態になったとしても、ポンプ室8の圧力を第1吐出ポート10の圧力範囲に収めることができる。つまり、ポンプ室8の極端な圧力上昇を抑制し、駆動トルクが上昇するといった事態を回避することができる。また、中間ポート12および第1外部通路31を介して、ポンプ室8内の作動油を第2吐出ポート11側へ戻すことができるので、半吐出状態において、油圧機構120に供給する作動油量を十分に確保することが可能となる。
さらに、エンジン(回転体3)の高回転時には、オイルポンプ1から吐出される作動油の流量が大きくなり、必要流量以上の作動油が吐出されるが、この場合には、作動油の余剰分がスーパーチャージポート24から吸入側へ還流する。高回転時には負圧となる吸入圧が大きくなるため、オイルポンプ1中でキャビテーションが発生しやすいが、スーパーチャージポート24からタンクTを介さずに、吸入ポート9に正圧の作動油を直接還流させることで、キャビテーションの発生が抑制される。なお、高回転時には作動油の吐出量が大きく、吐出量の一部を吸入側へ還流させても要求圧力を確保することができるため、高回転時にスーパーチャージし、オイルポンプ1に本来の吐出性能を発揮させることとしている。
一方、油圧機構120における要求圧力(必要流量)が高い場合には、制御部152が、ポート切換弁132を図9(b)に示す第1切換位置に保持し、オイルポンプ1の運転状態を全吐出状態とする。この全吐出状態では、第2吐出ポート11から吐出された作動油が、分岐路130を介して第1供給路116に合流する。これにより、オイルポンプ1から吐出された作動油の全流量が第1供給路116に導かれることとなり、油圧機構120に高圧の作動油を供給することが可能となる。なお、全吐出状態においても、フィードバック制御により、コントロール弁126(接続路124)の開度調整がなされており、第1供給路116に導かれた作動油の余剰分が、接続路124および第2供給路118を介して潤滑対象122に供給されることとなる。
また、全吐出状態において、エンジン回転数が高く、かつ、吐出流量が必要流量を十分に上回っている場合には、図9(a)に示すように、第2外部通路32とともにスーパーチャージポート24を開く位置に作動弁40を保持する。一方、全吐出状態において、エンジン回転数が低い場合や、吐出流量が必要流量を十分に上回っていない場合には、第2外部通路32を開きつつも、スーパーチャージポート24を閉じる位置(図7(b)参照)に作動弁40を保持する。
このように、全吐出状態では、図9(a)に示すように、作動弁40が第1外部通路31側に移動し、第2外部通路32を開くとともに第1外部通路31を閉じる。これにより、中間ポート12に対向する位置まで移動したポンプ室8は、中間ポート12および第2外部通路32を介してハウジング側第2吐出ポート11a(第2吐出ポート11)に連通する。
したがって、全吐出状態において、第1吐出ポート10と第2吐出ポート11との間に位置するポンプ室8が、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11のどちらにも対向しない状態になったとしても、ポンプ室8の圧力を第2吐出ポート11の圧力範囲に収めることができる。つまり、半吐出状態と同様、全吐出状態においても、ポンプ室8の極端な圧力上昇を抑制し、駆動トルクが上昇するといった事態を回避することができる。
さらに、半吐出状態と同様、全吐出状態においても、エンジン(回転体3)の高回転時であって、作動油に余剰が生じる場合に、スーパーチャージポート24から吸入側へ作動油の一部を還流させるので、キャビテーションの発生を抑制することができる。
ここで、図6〜図9からも明らかなように、第1吐出ポート10は、回転体3の一方の側面に開口するハウジング側第1吐出ポート10a(合流側吐出ポート)と、回転体3の他方の側面に開口するカバー側第1吐出ポート10b(被合流側吐出ポート)と、を含んでいる。ハウジング側第1吐出ポート10aおよびカバー側第1吐出ポート10bは、ケーシング5に形成された第1合流通路22を介して接続され、ハウジング側第1吐出ポート10aから吐出された作動油は、第1合流通路22を介してカバー側第1吐出ポート10bから吐出される作動油に合流した後に、所望の供給先に送出される。また、第1外部通路31は、中間ポート12とハウジング側第1吐出ポート10aとを接続している。
第2吐出ポート11は、回転体3の一方の側面に開口するハウジング側第2吐出ポート11a(合流側第2吐出ポート)と、回転体3の他方の側面に開口するカバー側第2吐出ポート11b(被合流側第2吐出ポート)と、を含んでいる。ハウジング側第2吐出ポート11aおよびカバー側第2吐出ポート11bは、ケーシング5に形成された第2合流通路23を介して接続され、ハウジング側第2吐出ポート11aから吐出された作動油は、第2合流通路23を介してカバー側第2吐出ポート11bから吐出される作動油に合流した後に、所望の供給先に送出される。また、第2外部通路32は、中間ポート12とハウジング側第2吐出ポート11aとを接続している。
このように、オイルポンプ1においては、ハウジング側第1吐出ポート10aおよびハウジング側第2吐出ポート11aから吐出した作動油を、カバー側第1吐出ポート10bおよびカバー側第2吐出ポート11bから吐出した作動油にそれぞれ合流させている。そのため、ケーシング5には、第1合流通路22および第2合流通路23が設けられることとなるが、オイルポンプ1の小型化および軽量化の目的から、本実施形態では、第2合流通路23の流路断面積を、第1合流通路22の流路断面積よりも小さくしている。これにより、ケーシング5の形状を従来の1ポート型と変更することなく、全吐出状態および半吐出状態の切り換えが可能な2ポート型のオイルポンプ1を実現する。
図10は、全吐出状態における作動油の流れを説明する図であり、図10(a)に比較例のオイルポンプ1aを示し、図10(b)に本実施形態のオイルポンプ1を示す。図10(a)に示すように、比較例のオイルポンプ1aは、上記の中間ポート12、外部通路30、作動弁40等を有していない点が本実施形態のオイルポンプ1と異なり、その他の構成はオイルポンプ1と同じである。比較例のオイルポンプ1aにおいて、第2合流通路23の流路断面積を小さくすると、ハウジング側第2吐出ポート11aから吐出された作動油が第2合流通路23を流通する際の流路抵抗が大きくなる。
その結果、ハウジング側第2吐出ポート11aの圧力が、カバー側第2吐出ポート11bの圧力よりも高くなり、回転体3が、図10(a)に黒塗りの矢印で示すように、カバー4側に押し付けられる。このように、比較例のオイルポンプ1aにおいて、小型化を図るべく、第2合流通路23の流路断面積を小さくすると、回転体3の両側面における圧力バランスが悪化し、回転体3が、ハウジング側第2吐出ポート11a側からカバー側第2吐出ポート11b側へ押し付けられる。そのため、回転体3の抵抗が大きくなって吐出効率が低下するばかりか、回転体3の片当たりにより、オイルポンプ1の製品寿命が短くなるおそれがある。
これに対して、図10(b)に示すように、本実施形態のオイルポンプ1によれば、全吐出状態において、ハウジング側第2吐出ポート11aが、第2外部通路32および中間ポート12を介してポンプ室8に連通する。これにより、第2合流通路23の流路断面積を小さくして流路抵抗が大きくなったとしても、ハウジング側第2吐出ポート11a、第2外部通路32、中間ポート12、ポンプ室8、カバー側第2吐出ポート11bの間で、一点鎖線の矢印で示すように作動油の往来が生じる。
つまり、流路抵抗により第2合流通路23の流量が低下したとしても、ハウジング側第2吐出ポート11aから吐出された作動油の一部が、第2外部通路32、中間ポート12、ポンプ室8を介してカバー側第2吐出ポート11bに導かれる。これにより、ハウジング側第2吐出ポート11aの圧力上昇が抑制され、回転体3の両側面における圧力バランスの悪化を抑制することができる。したがって、第2合流通路23の流路断面積を小さくしても、比較例のように、回転体3の抵抗が大きくなって吐出効率が低下したり、回転体3の片当たりによりオイルポンプ1の製品寿命が短くなったりするおそれがなく、ケーシング5を小型化することができる。
なお、半吐出状態では、作動弁40によって、ハウジング側第2吐出ポート11aと第2外部通路32との連通が遮断されるが、半吐出状態においては、全吐出状態に比べて、ハウジング側第2吐出ポート11aの圧力が低い。そのため、ハウジング側第2吐出ポート11a側からカバー側第2吐出ポート11b側へ回転体3が押し付けられるといった問題が生じることはない。
また、作動弁40を電気的に制御することなく、ハウジング側第1吐出ポート10aとハウジング側第2吐出ポート11aとの差圧で、外部通路30内で作動弁40を移動させることも考えられる。しかしながら、差圧で作動弁40を制御しようとすると、吐出圧の脈動が作動弁40の位置に影響を及ぼし、作動弁40の切り換えによるハンチングが発生し得る。本実施形態のように、作動弁40を電気的に制御することにより、ハンチングの発生を防止することができる。また、ハウジング側第1吐出ポート10aやハウジング側第2吐出ポート11aの圧力が低い場合にも、作動弁40を確実に所望の位置に移動、保持することが可能となる。
次に、制御部152による作動弁40の制御処理について説明する。
図11は、作動弁40の制御を説明するフローチャートである。制御部152は、油圧機構120の要求圧力を算出し(S1)、算出した要求圧力やエンジン回転数、車両の操作状況等から、オイルポンプ1の運転状態を全吐出状態とするか、半吐出状態とするかを決定する(S2)。そして、決定したオイルポンプ1の運転状態に応じて、ポート切換弁132を通電制御するとともに(S3)、リニアソレノイド128のフィードバック制御を行う(S4)。
次に、制御部152は、オイルポンプ1の運転状態が全吐出状態であるかを判定する(S5)。そして、全吐出状態でなく(S5のNO)、エンジン(回転体3)の回転数が、予め設定された第1閾値を超えており(S6のYES、予め設定された第1の回転数以上であり)、油圧機構120および潤滑対象122で消費される消費流量と、還流路136から還流する戻り流量との合計が、オイルポンプ1の吐出流量よりも小さい場合(S7のYES)、第1外部通路31およびスーパーチャージポート24(SC)を開く位置に作動弁40を保持する(S8)。
また、全吐出状態でなく(S5のNO)、エンジン(回転体3)の回転数が、予め設定された第1閾値を超えていない場合(S6のNO)には、第1外部通路31を開くとともに、スーパーチャージポート24を閉じる位置に作動弁40を保持する(S9)。なお、全吐出状態でなく(S5のNO)、エンジン(回転体3)の回転数が、予め設定された第1閾値を超えていても(S6のYES)、油圧機構120および潤滑対象122で消費される消費流量と、還流路136から還流する戻り流量との合計が、オイルポンプ1の吐出流量よりも小さくなければ(S7のNO)、第1外部通路31を開くとともに、スーパーチャージポート24を閉じる位置に作動弁40を保持する(S9)。
一方、全吐出状態であり(S5のYES)、エンジン(回転体3)の回転数が、予め設定された第2閾値(第2閾値>第1閾値)を超えており(S10のYES、第1の回転数よりも高い第2の回転数以上であり)、油圧機構120および潤滑対象122で消費される消費流量と、還流路136から還流する戻り流量との合計が、オイルポンプ1の吐出流量よりも小さい場合(S11のYES)、第2外部通路32およびスーパーチャージポート24を開く位置に作動弁40を保持する(S12)。
また、全吐出状態であり(S5のYES)、エンジン(回転体3)の回転数が、予め設定された第2閾値を超えていない場合(S10のNO)には、第2外部通路32を開くとともに、スーパーチャージポート24を閉じる位置に作動弁40を保持する(S13)。なお、全吐出状態であり(S5のYES)、エンジン(回転体3)の回転数が、予め設定された第2閾値を超えていても(S10のYES)、油圧機構120および潤滑対象122で消費される消費流量と、還流路136から還流する戻り流量との合計が、オイルポンプ1の吐出流量よりも小さくなければ(S11のNO)、第2外部通路32を開くとともに、スーパーチャージポート24を閉じる位置に作動弁40を保持する(S13)。
以上のように、本実施形態では、半吐出状態および全吐出状態のいずれにおいても、エンジンが高回転であり、かつ、余剰流量が生じている場合に、スーパーチャージポート24が開かれることとなる。ただし、エンジンの低回転時には、スーパーチャージポート24を常時閉じるとしてもよい。
図12は、変形例における作動弁40の制御を説明するフローチャートである。この変形例においては、半吐出状態であるとき(S5のNO)、エンジンの回転数等に拘わらず、第1外部通路31を開くとともに、スーパーチャージポート24を閉じる位置に作動弁40を保持する(S9)。このように、全吐出状態においてのみ、スーパーチャージポート24を開くこととし、半吐出状態においては、スーパーチャージポート24を常時閉じることも可能である。この場合にも、上記実施形態と同様の作用効果を実現できる。
以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
上記実施形態では、第1外部通路31および第2外部通路32を一体的な構成とし、第1外部通路31および第2外部通路32の開閉を1つの作動弁40で行うこととした。また、上記実施形態では、第1外部通路31および第2外部通路32のいずれか一方を開いているとき、第1外部通路31および第2外部通路32のいずれか他方が閉じられることとした。しかしながら、第1外部通路31および第2外部通路32を別々に設けるとともに、そのそれぞれに作動弁40を設けてもよいし、運転状況等に応じて、第1外部通路31および第2外部通路32の連通を、一時的にオーバーラップさせてもよい。
また、上記実施形態では、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11のいずれか一方と中間ポート12とがポンプ室8を介して連通しているとき、このポンプ室8が、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11のいずれか他方と非連通となる場合について説明した。しかしながら、ポンプ室8は、第1吐出ポート10、第2吐出ポート11および中間ポート12と同時に連通する場合があっても構わない。この場合であっても、上記と同様の作用効果を実現することができる。ただし、中間ポート12に連通しているポンプ室8が、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11に同時に連通しないように設計すれば、上記実施形態のように、半吐出状態における第1吐出ポート10の吐出圧および吐出流量をより高めることができる。
また、上記実施形態では、ポンプ室8への作動油の吸入、および、ポンプ室8からの作動油の吐出を、回転体3の両側から行うこととした。しかしながら、吸入ポート9、第1吐出ポート10、第2吐出ポート11は、回転体3の片側にのみ設けてもよく、この場合にも、上記実施形態と同様の作用効果を実現することができる。
また、上記実施形態では、ハウジング2に回転体3を収容することとしたが、カバー4に回転体3を収容してもよい。また、上記実施形態では、第2合流通路23の流路断面積を、第1合流通路22の流路断面積よりも小さくしたが、第1合流通路22の流路断面積を、第2合流通路23の流路断面積以下としてもよい。さらに、上記実施形態では、オイルポンプ1が内接歯車ポンプである場合について説明したが、油圧室を回転方向に区画してポンプ室を形成する回転体を備えていれば、例えばベーンポンプであってもよい。
また、上記実施形態では、スーパーチャージポート24を設けることとしたが、スーパーチャージポート24は必須ではない。また、上記実施形態では、スーパーチャージポート24により、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11から吐出される作動油の一部を吸入ポート9側に戻すこととした。しかしながら、スーパーチャージポート24を設ける場合において、スーパーチャージポート24は、第1吐出ポート10および第2吐出ポート11の少なくとも一方から吐出される作動油の一部を吸入ポート9側に戻すとしてもよい。
また、スーパーチャージポート24を設ける場合において、作動弁40が、第1外部通路31および第2外部通路32の開閉と、スーパーチャージポート24の開閉とを行うこととしたが、第1外部通路31、第2外部通路32、スーパーチャージポート24の開閉を、それぞれ別の弁体で行うこととしてもよい。ただし、上記実施形態のように、1つの作動弁40により、第1外部通路31、第2外部通路32、スーパーチャージポート24の開閉を行えば、部品点数を削減できるとともに、オイルポンプ1全体の小型化を図ることができる。