JP2012529589A - 潤滑油ポンプシステム - Google Patents

Abstract

内燃機関３に潤滑油、特にオイルを供給するための潤滑油ポンプ２、特に回転ベーンポンプを有する性能マップ制御された潤滑油ポンプシステム１であって、潤滑油ポンプ２は、内燃機関３及び／又は潤滑油ポンプ２の吐出口に連通手段で接続される、吸込側の比例弁６により制御され、潤滑油ポンプ２に配置されて、該潤滑油ポンプ２の吐出容量を制御可能なバネ１０によって予荷重が加えられる作動装置９と、作動装置９に作用し、潤滑油ポンプ２に配置され、性能マップ制御された方法で加圧されてバネ１０に抗して作動装置９を調整し、そして、比例弁６の上流に接続される第１圧力室１１と、作動装置９に作用し、潤滑油ポンプ２に配置され、同様に加圧されてバネ１０に抗して作動装置９を調整する、少なくとも１つの第２圧力室１２，１２'とを備え、少なくとも１つの第２圧力室１２，１２'は、第１圧力室１１よりも小さい寸法とされ、比例弁６の故障時でも潤滑油ポンプ２は少なくとも１つの第２圧力室１２，１２'を介して加圧される。

Description

本発明は、内燃機関に潤滑油を供給するための潤滑油ポンプを備える性能マップコントロールされた潤滑油ポンプシステムに関する。また本発明は、この種の性能マップコントロールされた潤滑油ポンプシステムのための潤滑油ポンプに関する。

内燃機関の例えば配達率及び圧力をそれぞれの要求値に近付けるために、内燃機関に流量制御された潤滑油ポンプを使用することは、公知である。ほとんどの場合、これは、内燃機関の主要オイル通路から油圧を生じさせると共に、潤滑油ポンプ内に例えば制御ピストン又は調整リングのような作動装置を設けることによって実行される。制御が、内燃機関内の油圧、移動率、エンジン回転速度、潤滑油温度及び作動装置に加わるバネ力に直接関連しているという点で、この種の制御の不利な点が存在する。いわゆる性能マップ制御の目的は、潤滑油ポンプの性能マップ制御を成し遂げるための制御上の前述の直接に影響する値の分断であり、それは内燃機関の要求値に近付けて少なくとも更なる駆動出力及び浪費を削減するために個々の影響する値に反応できる。この目的で、必要に応じてオン／オフ動作により、主要オイル通路から又は潤滑油ポンプの出力から、作業装置への制御油圧を切替える比例弁が主に使われる。

この種の制御回路において制御例が発生する、又は、比例弁の欠陥が発生すると、このことは、内燃機関への供給不足及びこれによる内燃機関の損害を導く。このために、より高圧レベルの一種の緊急動作制御は、比例弁の故障の場合にさえ内燃機関に潤滑油を供給し続けるために、通常の潤滑油ポンプが設けられる。一種のピストン弁で構成されているこの種のいわゆる「第２のレベル弁」は、通常作動の両側で、そして、バネで予荷重が加えられる一方側で、比例弁から制御圧が潤滑油ポンプの作動装置に直接作用できるように、好ましい位置に作動装置を保持可能であるために、潤滑油圧を装填される。比例弁の欠陥時には、潤滑油ポンプは、比例弁を介して切り離し圧力を受け容れず、これにより、内燃機関の主要オイル通路に最大可能吐出率で吐出する。第２のレベル弁は、この場合、片側だけで主要オイル通路の上昇する潤滑油圧を装填され、同時に主要オイル通路の潤滑油、すなわち油が作動装置へ、又は作動装置から油圧の機能として流れることができ、所望のより高い圧力レベルに潤滑油ポンプを調整する位置をとる。しかしながらこの種の潤滑油供給システムにおいて、附随する高い組立工数、在庫及びロジスティックコストを有する高い部品多様性は、不利である。

本発明は、確実に作動して、同時に費用対効果が高い状態で実現され得る性能マップ制御された潤滑油ポンプシステムを提供することを目的とする。

本発明によれば、この課題は、独立項の事項により解決される。有利な実施形態は、従属クレームの事項である。

本発明は、潤滑油ポンプを備える性能マップ制御された潤滑油ポンプシステムにおいて、潤滑油ポンプの適切な設計により、従来は一般的である第２のレベル弁を省略するという一般のアイデアに基づく。本発明に係る性能マップ制御された潤滑油ポンプシステムにおいて、比例弁は、内燃機関の吸込側及び／又は潤滑油ポンプの吐出口に連通手段で接続される、本願の潤滑油ポンプの上流で接続される。本発明に係る潤滑油ポンプ内にバネにより予荷重が加えられる作動装置（例えばリング又はスライド）が配置され、それを介して、回転ベーンポンプとして通常設計される潤滑油ポンプの吐出容量を調整できる。この場合、本発明に係る潤滑油ポンプは、性能マップ制御された方法で加圧されることができ、それによりバネに抗するように作動装置を調整する第１圧力室と、同様に作動装置に作用する少なくとも１つの第２圧力室とを備えている。この場合、第２圧力室は、第１圧力室よりも小さい寸法とされ、その結果、比例弁の故障時に、潤滑油ポンプは少なくとも１つの第２圧力室を介して圧力を装填され、そのより小さい寸法のため、より高い潤滑油圧（すなわち、このような比例弁の故障時の内燃機関がより高い圧力レベルで潤滑油を供給されるより高い油圧）を発生させるだけである。ここで、第１圧力室と少なくとも１つの第２圧力室とに恒久的に潤滑油圧が作用し、比例弁を介して恒久的に潤滑油圧が供給され、割り当てた潤滑油圧が全ての性能マップをカバーするように、作動装置に予荷重を加えている２つの圧力室とバネとの比率が設計される。恒久的な奔流を受ける少なくとも１つの第２圧力室は、比例弁（すなわち少なくとも１つの第２圧力室への恒久的な潤滑油圧力の単独アプリケーション）の故障時に、潤滑油が同じ状態のままになっている作動装置上へのバネ反力のため、潤滑油ポンプがより高い圧力レベルで動作を続けて内燃機関に潤滑油を、特にオイルを供給するような寸法にされる。従来分けて設計されなければならなかった「第２のレベル弁」が省略され、弁領域の全ての必要な工程が省略され、そのことに加え、精巧に取り付けられなければならない構成要素が明らかにより少なくなるということが、ここでの特別な効果である。本発明に係る潤滑油ポンプシステムでは、このように、部品多様性が少なくなり、附随する在庫とロジスティック経費と組立費とが低下する。加えて第２のレベル弁の省略によって、作動装置を有することの相互作用が除外される。更に本発明に係る性能マップ制御された潤滑油ポンプシステムは、比例弁の故障により高い力平衡で作動し、ポンプロータセットからの内向力の影響を最小にする。明らかに、本発明に係る潤滑油ポンプは、他にも適用でき、その結果、本発明に係る潤滑油ポンプシステムは、第２のレベル制御を有する内燃機関のために油圧で可変に制御され得る全ての潤滑油ポンプの性能マップ制御に関する。この場合、潤滑油圧、移動率、エンジン回転速度、潤滑油温度及びバネ力のような要因を互いに別々に考慮することができる。

比例弁を制御する２つ又は多数の工程と相容れない性能マップ制御手段は、スイッチを入れる又はスイッチを切る「だけ」ではなく、付加的な圧力又はこれにより制御圧を装填される制御室でもない。ここで、例えば、内燃機関などの供給される装置内の温度、回転速度、油圧、荷重ケースその他は、決定されて所定の性能マップ（制御システム）と比較される。これに続いて、比例弁は、頻度調整された方法で、起動され（波動され）、そして、比例弁のそれぞれの位置のため、潤滑油ポンプの作動装置が、潤滑油ポンプが所定の「性能マップ」に従って吐出率を生み、圧力を供給することができる、特定の位置に持ってこられる。従来の多段階起動の場合、制御圧は、油温度（中間の温度）、回転速度及び（圧力）室の所定のジオメトリに直接依存している。ここで、圧力室だけは、更にスイッチを入れられる。

公知の性能マップ制御において、潤滑油ポンプの作動装置に対する制御圧は、比例弁の欠陥の場合には中断される。このため、潤滑油ポンプは、完全な吐出をし、ポンプ吐出圧が第２のレベル弁を開いて潤滑油ポンプ内に制御圧を供給するまで、ポンプ吐出圧は上昇する。それが潤滑油の通常の作動圧力と比べると同様により高い圧力でポンプを開閉し、この圧力レベルで潤滑油ポンプを調整するように、ＳＬＲ弁の寸法決定が遂行されて内燃機関に供給される。第２のレベル弁及び作動装置で異なる重力システムの相互作用が、この場合不利であり、それは、全ての第２のレベル制御及び作動装置の中で行き過ぎとなり得る相互作用に至ることがある。これと対照的に、本発明に係る潤滑油ポンプは、ＳＬＲレベルに対応する制御圧を着実に供給できる。潤滑油ポンプが、内部的に制御されるポンプ吐出圧によって、又は、主給油路及び供給回路のいかなる位置からの圧力によって作動できるという点で効果が発揮される。性能マップ制御は、高頻度に比例弁を起動させ、比例弁のそれぞれの位置のため、すでにあるＳＬＲ圧範囲に加えて更なる作動範囲で圧力が供給され、潤滑油ポンプの作動装置は、潤滑油ポンプが所定の「性能マップ」に従って吐出率及び吐出圧を供給できる特定の位置に持ってこられる。

本発明の更に重要な特徴及び効果は、サブクレームから、図面から、そして、図面による対応する図の記載からわかる。

以下において、前述の、そして以下に説明される特徴は、上述したそれぞれの組合せだけでなく、他の組合せ又はそれのみで、本発明の範囲を離れることなく適用できることを理解すべきである。

本発明の好ましい例示的実施形態は、図面に示され、以下の記載において、更に詳細に説明される。そこでは、同じであるか類似であるか機能的に同じ構成要素は、同じ参照符号を付す。

本発明に係る潤滑油ポンプシステムを示す図である。 可能な実施形態に係る潤滑油ポンプを示す断面図である。 他の実施形態に係る図２相当図である。 更に可能な実施形態に係る潤滑油ポンプを示す図である。

図１に示すように、性能マップ制御された潤滑油ポンプシステム１は、例えば回転ベーンポンプとして設計され、内燃機関３に潤滑油を供給する役割をする潤滑油ポンプ２を備えている。本発明に係る潤滑油ポンプシステム１では、フィルター４が潤滑油ポンプ２の吐出口に接続され、圧力センサ５及び比例弁６が更に配置される。比例弁６を、例えば３ポート２位置切換弁として設計することができる。更に本発明に係る潤滑油ポンプシステム１の一部は、潤滑油（例えばオイル８）が集められる潤滑油貯蔵部７を含むことは明らかである。オイル８は、以下において言及されるかどうかにかかわらず、明らかに他の普及しているいかなる潤滑油も意味する。

ここで、内燃機関３又は潤滑油ポンプ２の吐出口に連通手段により接続された比例弁６は、潤滑油ポンプ２の吐出制御に役立つ。図２及び図３を見れば明白なように、潤滑油ポンプ２内に調節可能な作動装置９が配置され、作動装置９により潤滑油ポンプ２の吐出率を制御することができ、バネ１０によって作動装置９に予荷重が加えられる。ここで、油圧は、作動装置９に作用している第１圧力室１１を介し、そして、少なくとも１つの第２圧力室１２，１２'を介し、バネ１０のバネ力に抗して作用する。

特に図２及び図３から明白であるように、この場合、少なくとも１つの第２圧力室１２，１２'は、第１圧力室１１よりも小さい寸法にされ、２つの第２圧力室１２，１２'がある場合には、これらは合わせても第１圧力室１１よりも小さい寸法にされる。この場合、第１圧力室１１と少なくとも１つの第２圧力室１２との両方は、性能マップ制御された油圧を供給され、導入された油圧に応じてバネ１０のバネ力に抗して作動装置９を調整する。

この場合、第１及び／又は少なくとも１つの第２圧力室１１，１２，１２'は、内燃機関３及び／又は潤滑油ポンプ２の吐出口に連通手段で接続される。図３に示す潤滑油ポンプ２によれば、連結流路１３を介して相互接続する２つの第２圧力室１２，１２’が一緒に設けられている。

比例弁６の故障時には、潤滑油ポンプ２は、少なくとも１つの第２圧力室１２，１２'を介して圧力を装填されるだけであり、少なくとも１つの第２圧力室１２，１２'のより小さい寸法のため、一方では内燃機関３が比例弁６の故障時にさえ潤滑油が適切に供給され、他方でも内燃機関３が比較的より高い圧力レベルで運転されるように、より高い潤滑油圧が生成される。

図２によれば、作動装置９は揺動可能に構成され、図３に示すように、それは回転のない一定の運動によって調節可能なスライドとして設計される。本発明に係る性能マップ制御された潤滑油ポンプシステム１のため、予め必要な「第２のレベル弁」を省略でき、より少ない部品で作り出されて取り付けられることが可能となり、その結果全潤滑油ポンプシステム１がより優れたコスト効率で設計される。これに加えて、ここで省略された第２のレベル弁の作動装置９との相互作用を除外でき、加えて本発明による潤滑油ポンプシステム１は、その第２のレベル制御で、少なくとも１つの第２圧力室１２，１２'が圧力を装填され、より高い力平衡で作動し、ポンプロータからの内向力の影響を最小にする。本発明の潤滑油ポンプ２で、例えば全ての要因（例えば油圧、移動率、エンジン回転速度、油温度及びバネ力）は、第２のレベル弁を追加することなく互いに分けて考慮することができる。通常動作状態で潤滑油ポンプ２を制御することに役立つ比例弁６は、この場合、主要オイル通路を経て内燃機関３の吸込側に、そして、潤滑油ポンプ２の吐出口に接続される。

図４によれば、潤滑油ポンプ１ａは、ロータ３ａが交換可能に固定される方法で配置される軸２ａを含む。ロータ３ａは、この場合、個々の振子体４ａを介してケージ５ａに操作可能に接続され、ケージ５ａは、スライド６ａ内に導かれる。スライド６ａは、順番に回転可能にベアリングピン７ａの周りに取り付けられ、バネ８ａによって予荷重が加えられる。例えば制御バネであるバネ８ａは、それ自体を一端側でスライド６ａに、他端側で潤滑油ポンプ１ａのハウジング１０ａ上のバネ支持部９ａに支持する。ベアリングピン７ａを中心にスライド６ａを捩ることによって、例えば圧力室１１ａ及び吸引室１２ａの体積をスライド６ａへのロータ３ａの偏心の変更によって変えるという方法で、本発明に係る潤滑油ポンプ１ａの吐出容量を調整できる。ここで、潤滑油ポンプ１ａは、いわゆる回転ベーンポンプとして設計され、通常、図示しない内燃機関に潤滑油（特にオイル）を供給するのに役立つ。

この場合、スライド６ａの調整は、制御圧力室１４ａの中の油圧上昇によってもたらされる。制御圧力室１４ａの圧力の高まりは、バネ８ａに対するスライド６ａの調整をもたらす。これに加えて、スライド６ａは、更に減衰チャンバ１３ａを吸込室１７ａから切り離す。制御圧力室１４ａ、減衰チャンバ１３ａ及び吸込室１７ａ間の分離は、スライド６ａに配置されるシールストリップ１５ａ及び１５ａ’を経て遂行され、それは、潤滑油ポンプ１ａのハウジング１０ａに対してスライド６ａを封止する。

本発明によれば、圧変動を等しくして潤滑油ポンプ１ａを減衰するために、接続１６ａ（例えば連結流路）が、制御圧力室１４ａと減衰チャンバ１３ａとの間に設けられる。この場合、接続１６ａは、ハウジング１０ａにおいて形成される連結流路として構成されることができるだけでなく、スライド６ａとハウジング１０ａとの間で底凹部の形で、又はキャストハウジング内に導管として一体形成され得る。接続１６ａは、絞り効果を拡大するように通常小さく設計され得るので、この場合、図１において誇張して示している。接続１６ａに代わるものとして、接続１６ａ’を減衰チャンバ１３ａと吸込室１７ａとの間に設けることができる。本発明に係るこの接続１６ａ’は、スライド６ａの中で作動し、この場合同様に連結流路として設計され得る。明らかに、この場合、接続は、スライド６ａとハウジング１０ａとの間の底凹部としてシールストリップ１５ａを乗り越えることを条件として、減衰チャンバ１３ａと吸込室１７ａとの間に形成され得る。

両変形例では、発生し得るいかなる圧変動又は圧力脈動もより良好に相殺されて接続１６ａ及び１６ａ’を通して補正され、それにより、潤滑油ポンプ１ａ内で起こるスライドの振動の減衰を成し遂げることができる。この場合、制御圧力室１４ａは、通常減衰チャンバ１３ａよりも小さい寸法とされ、内燃機関の主要オイル通路に対する吸込側に同時に接続される。

更なる変形例は、接続１６ａ，１６ａ’として作用する絞り孔によって、ポンプ中の体積のうちの１つにハウジング１０ａに外側で取り付けられるダンピング体積（潤滑油貯蔵部１８ａ）を接続することである。

接続１６ａを通り、一方から他方の体積まで油のポンプ移送が全ての実施形態において成し遂げられ、その間に絞りが圧力脈動が減少する結果として同時に起こる。

Claims (8)

1. 内燃機関(３)に潤滑油、特にオイルを供給するための潤滑油ポンプ(２)、特に回転ベーンポンプを有する性能マップ制御された潤滑油ポンプシステム(１)であって、
   上記潤滑油ポンプ(２)は、上記内燃機関(３)及び／又は上記潤滑油ポンプ(２)の吐出口に連通手段で接続される、吸込側の比例弁(６)により制御され、
   上記潤滑油ポンプ(２)に配置されて、該潤滑油ポンプ(２)の吐出容量を制御可能なバネ(１０)によって予荷重が加えられる作動装置(９)と、
   上記作動装置(９)に作用し、上記潤滑油ポンプ(２)に配置され、性能マップ制御された方法で加圧されて上記バネ(１０)に抗して上記作動装置(９)を調整し、そして、上記比例弁(６)の上流に接続される第１圧力室(１１)と、
   上記作動装置(９)に作用し、上記潤滑油ポンプ(２)に配置され、同様に加圧されて上記バネ(１０)に抗して上記作動装置(９)を調整する、少なくとも１つの第２圧力室（１２，１２'）とを備え、
   上記少なくとも１つの第２圧力室（１２，１２'）は、上記第１圧力室(１１)よりも小さい寸法とされ、
   上記比例弁(６)の故障時に、上記潤滑油ポンプ(２)は少なくとも１つの上記第２圧力室（１２，１２'）を介して加圧され、そのより小さい寸法のため、より高い潤滑油圧を発生させ、その結果、上記内燃機関(３)は上記比例弁(６)の故障時でも潤滑油を適切に供給される
   ことを特徴とする潤滑油ポンプシステム。
2. 請求項１に記載の潤滑油ポンプシステムにおいて、
   上記第１圧力室(１１)及び／又は上記少なくとも１つの第２圧力室（１２，１２'）が、上記内燃機関(３)の入口側及び／又は上記潤滑油ポンプ（２）の吐出口に連通手段によって接続されている
   ことを特徴とする潤滑油ポンプシステム。
3. 請求項１又は２に記載の潤滑油ポンプシステムにおいて、
   連結流路(１３)を介して連通手段で相互接続される２つの第２圧力室（１２，１２'）が設けられ、
   上記２つの第２圧力室（１２，１２'）は、いくらか上記第１圧力室(１１)よりも小さい寸法となっている
   ことを特徴とする潤滑油ポンプシステム。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の潤滑油ポンプシステムにおいて、
   上記比例弁(６)と上記内燃機関(３)との間に圧力センサ(５)が配置されている
   ことを特徴とする潤滑油ポンプシステム。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の潤滑油ポンプシステムにおいて、
   上記潤滑油ポンプ(２)の吐出側にフィルター(４)が設けられている
   ことを特徴とする潤滑油ポンプシステム。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の潤滑油ポンプシステムにおいて、
   吸込側の上記比例弁(６)が、主要オイル通路を経て上記内燃機関(３)に接続している
   ことを特徴とする潤滑油ポンプシステム。
7. 請求項６に記載の潤滑油ポンプシステムにおいて、
   上記第１圧力室(１１)が、上記比例弁(６)を介して上記主要オイル通路に間接的に接続し、上記少なくとも１つの第２圧力室（１２，１２'）が上記主要オイル通路に直接接続している
   ことを特徴とする潤滑油ポンプシステム。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載の潤滑油ポンプシステム(１)のための性能マップ制御された潤滑油ポンプ(２)、特に回転ベーンポンプであって、
   吐出容量が制御可能な潤滑油ポンプ(２)に配置されるバネにより予荷重が加えられる作動装置(９)と、
   上記潤滑油ポンプ(２)に配置されて、性能マップ制御された方法で加圧されて上記バネ(１０)に抗して作動装置(９)を調整する、上記作動装置(９)に作用する第１圧力室(１１)と、
   上記潤滑油ポンプ(２)に配置されて、同様に加圧されて上記バネ(１０)に抗して作動装置(９)を調整する、少なくとも１つの第２圧力室（１２，１２'）とを備え、
   上記少なくとも１つの第２圧力室（１２，１２'）は、上記第１圧力室(１１)よりも小さい寸法とされている
   ことを特徴とする潤滑油ポンプ。

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