JP2015175266A - オイルポンプのリリーフ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルポンプのリリーフ構造に異物が噛み込まれることを防止しつつ、オイルの吐出圧が過度に上昇することを防止することができるオイルポンプのリリーフ構造を提供すること。
【解決手段】オイルポンプのリリーフ構造において、リリーフ孔１５が、弁体収容部の周方向に長円形状に開口する長円部１９と、長円部１９の開口開始端１９ａにおいて長円部１９から弁体１７の付勢方向に向かって半円状に切り欠けられ、長円部１９に連続する凹部２０ａ、２０ｂとを含んで構成され、弁体１７の作動量が小さいときに、凹部２０ａ、２０ｂのそれぞれが独立して開口し、作動量が小さいときから弁体１７の作動量が増大するにつれて凹部２０ａ、２０ｂと長円部１９とが一体となって開口する。
【選択図】図７

Description

本発明は、オイルポンプのリリーフ構造に関し、特に、オイルの吐出圧を２段階でリリーフするオイルポンプのリリーフ構造に関する。

自動車等の車両に搭載されるオイルポンプは、内燃機関のクランクシャフトの動力により駆動され、機関回転数が高くなるにつれてオイルの吐出圧が高くなるため、機関回転数に応じた油圧が過度に高くなることを防止するために、オイルポンプの吐出室と吸入室とを連通するリリーフ孔を２つ設けて、機関回転数の低回転時に必要油圧を確保した段階で１段目のリリーフ孔を開口してオイルをリリーフし、機関回転数の高回転時に必要油圧を確保した段階で２段目のリリーフ孔を開口してオイルをリリーフするリリーフ構造が知られている。

従来のこの種のオイルポンプのリリーフ構造としては、吐出室と吸入室とを連通するリリーフ孔が、弁体の摺動方向に離隔する第１のリリーフ孔および第２のリリーフ孔から構成されており、第１のリリーフ孔として、円形状をなして同一の径を有するものが弁収容部（弁体収容部に相当）の周方向に複数並んで形成され、第２のリリーフ孔として、オイルの導入孔側の端部が鋭角となる略台形状のものが形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５２１５９５９号公報

このような従来のオイルポンプのリリーフ構造にあっては、オイルポンプのリリーフ構造として、円形状をなして同一の径を有するものが弁収容部の周方向に複数並んで形成されているため、弁体の作動量が小さいときにおいて、第１のリリーフ孔の開口面積を小さくして第１のリリーフ孔からリリーフされるオイルの流速を高めて異物を排出することにより、オイルポンプのリリーフ構造に異物が噛み込まれることを防止できる。

しかしながら、従来のオイルポンプのリリーフ構造にあっては、円形状の第１のリリーフ孔が弁収容部の周方向に複数並んで形成され、第１のリリーフ孔の間の弁収容部の隔壁が閉口しているため、弁体の作動量が増大するにつれて第１のリリーフ孔からオイルがリリーフされても隔壁からオイルがリリーフされない。したがって、オイルのリリーフ量を増加させることができず、オイルの吐出圧が過度に上昇するおそれがある。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、オイルポンプのリリーフ構造に異物が噛み込まれることを防止しつつ、オイルの吐出圧が過度に上昇することを防止することができるオイルポンプのリリーフ構造を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様は、１つ以上の回転体の回転に伴って容積が可変されるポンプ室に連通する吸入室と、ポンプ室に連通する吐出室と、吸入室と吐出室とを連通するリリーフ孔を備えた弁体収容部と、リリーフ孔を開閉するように弁体収容部に摺動自在に収容される弁体と、リリーフ孔が閉口するように弁体を付勢する付勢部材とを備え、リリーフ孔が、弁体の摺動方向に離隔する第１のリリーフ孔および第２のリリーフ孔から構成され、吐出室の油圧に応じて弁体が付勢部材の付勢力に抗して作動し、第１のリリーフ孔が開口した後に第２のリリーフ孔が開口することにより、オイルをリリーフして吐出室の油圧を調整するオイルポンプのリリーフ構造であって、第１のリリーフ孔が、弁体収容部の周方向に長円形状に開口する長円部と、長円部の開口開始端において長円部から弁体の付勢方向に向かって半円状に切り欠けられ、長円部に連続する複数の凹部とを含み、弁体の作動量が小さいときに、凹部のそれぞれが独立して開口することにより、凹部からオイルをリリーフし、作動量が小さいときから弁体の作動量が増大するにつれて凹部と長円部とが一体となって開口することにより、凹部および長円部からオイルをリリーフするものから構成されている。

このように上記の第１の態様によれば、オイルポンプのリリーフ構造が、弁体収容部の周方向に長円形状に開口する長円部と、長円部の開口開始端において長円部から弁体の付勢方向に向かって半円状に切り欠けられ、長円部に連続する複数の凹部とを含んで構成され、弁体の作動量が小さいときに、凹部のそれぞれが独立して開口することにより、凹部からオイルをリリーフするので、第１のリリーフ孔の開口面積を小さくすることができる。このため、第１のリリーフ孔からリリーフされるオイルの流速を高めて異物の排出性を高めることができ、異物がオイルポンプのリリーフ構造に噛み込まれることを防止できる。

したがって、付勢部材によって付勢される弁体が異物に突き当たって傷付くことや、弁体が第１のリリーフ孔を閉止する方向に移動できなくなること等を防止でき、オイルポンプを安定して作動できる。

また、作動量が小さいときから弁体の作動量が増大するにつれて凹部と長円部とが一体となって開口することにより、凹部および長円部からオイルをリリーフするので、第１のリリーフ孔の開口面積を大きくすることができる。このため、第１のリリーフ孔からリリーフされるオイル量を増大することができ、オイルの吐出圧が過度に上昇することを防止することができる。

さらに、凹部と長円部が連続して第１のリリーフ孔が１つの穴を形成するので、オイルポンプの鋳造時に鋳抜きによって第１のリリーフ孔を形成することができ、第１のリリーフ孔を穴開け加工するものに比べて、第１のリリーフ孔を容易に形成することができる。

図１は、本発明のオイルポンプのリリーフ構造の一実施形態を示す図であり、オイルポンプのポンプケースの正面図である。 図２は、本発明のオイルポンプのリリーフ構造の一実施形態を示す図であり、ポンプケースからポンプカバーを外した状態のポンプケースの正面図である。 図３は、本発明のオイルポンプのリリーフ構造の一実施形態を示す図であり、ポンプカバーの背面図である。 図４は、本発明のオイルポンプのリリーフ構造の一実施形態を示す図であり、ポンプカバーの要部拡大図である。 図５は、本発明のオイルポンプのリリーフ構造の一実施形態を示す図であり、図４のＶ−Ｖ方向矢視断面に相当し、第１のリリーフ孔が全閉した状態を示す図である。 図６は、本発明のオイルポンプのリリーフ構造の一実施形態を示す図であり、図５の第１のリリーフ孔の全閉状態から第１のリリーフ孔が全開した状態を示す図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明のオイルポンプのリリーフ構造の一実施形態を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）弁体の作動によって第１のリリーフ孔の開口面積が変化する状態を示す図である。

以下、本発明に係るオイルポンプのリリーフ構造の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図７は、本発明に係る一実施形態のオイルポンプのリリーフ構造を示す図である。
まず、構成を説明する。

図１、図２において、自動車等の車両の図示しない内燃機関に設けられたオイルポンプ１は、トロコイドポンプであり、オイルポンプ１は、ポンプケース２とポンプカバー３との間に複数の外歯４ａを有するインナーロータ４と、複数の内歯５ａを有するアウターロータ５とが設けられ、アウターロータ５の内歯５ａは、インナーロータ４の外歯４ａより一本多く形成されている。ここで、本実施形態のインナーロータ４およびアウターロータ５は、回転体を構成している。

インナーロータ４は、図示しないクランクシャフト、あるいはクランクシャフトと平行に設置されてクランクシャフトから回転が伝達されるバランサシャフト等の回転軸の端部に連結されており、インナーロータ４は、回転軸と一体的に回転する。

アウターロータ５は、アウターロータ５の内側に配置されるインナーロータ４に対して偏心した状態でポンプケース２に回転自在に支持される。

オイルポンプ１は、アウターロータ５がインナーロータ４に対して偏心した状態において、外歯４ａと内歯５ａとが噛合することにより、外歯４ａと内歯５ａとの間にオイルを収容するポンプ室６が形成される。

インナーロータ４の回転（図２の矢印Ａで示す反時計回転方向）によって、ポンプ室６の容積が徐々に拡大する膨張領域と、ポンプ室６の容積が徐々に縮小する圧縮領域とを通過する。ポンプ室６の数は、アウターロータ５の内歯５ａおよびインナーロータ４の外歯４ａの数によって決定される。

そして、インナーロータ４が図２、矢印Ａ方向に回転すると、アウターロータ５が同方向に回転されるため、ポンプ室６の容積拡大と容積縮小とが連続して発生する。これによりオイルポンプ１は、オイルを吸入および吐出することができる。

図２、図３において、ポンプケース２およびポンプカバー３の間には吸入室７が形成されており、ポンプカバー３には吸入室７に連通する吸入孔８が形成されている。吸入室７には吸入孔８を介して図示しないオイルパンに貯留されるオイルが導入される。

吸入室７は、インナーロータ４の回転軸に対して一方側に対向して吸入孔８からインナーロータ４の回転方向に所定長に亘って延在しており、ポンプ室６の容積が拡大する領域に連通している。

ポンプケース２およびポンプカバー３には吐出室９が形成されている。吐出室９は、インナーロータ４の回転軸に対して他方側に対向してインナーロータ４の回転方向に所定長に亘って延在しており、ポンプ室６の容積が縮小する領域に連通している。

また、ポンプカバー３には吐出室９に連通する吐出孔１０が形成されている。吐出孔１０から吐出されるオイルは、図示しないメインギャラリを通して内燃機関の図示しない油圧機器、例えば、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）アクチュエータ、ピストンクーリングジェット、およびクランクシャフトのジャーナルを回転自在に支持する図示しないジャーナルメタル等に供給される。

図１、図３において、ポンプカバー３には筒状の弁体収容部１１が設けられており、図３に示すように、弁体収容部１１の上部開口端には吐出室９に連通するオイル導入孔１２が形成され、弁体収容部１１にはオイル導入孔１２を通して吐出室９のオイルが導入される。

図２、図３において、ポンプケース２とポンプケース２に対向する弁体収容部１１の壁面側のポンプカバー３との間にはリリーフ室１３が形成されており、このリリーフ室１３は、ポンプケース２とポンプカバー３との間に形成されたリリーフ通路１４を通して吸入室７に連通している。

図３〜図６において、弁体収容部１１は、第１のリリーフ孔としてのリリーフ孔１５および第２のリリーフ孔としての一対のリリーフ孔１６Ａ、１６Ｂを備えており、リリーフ孔１５、１６Ａ、１６Ｂは、ポンプケース２に対向する弁体収容部１１の壁面に形成され、リリーフ孔１５、１６Ａ、１６Ｂは、吸入室７と吐出室９とをリリーフ室１３およびリリーフ通路１４を通して連通している。

図５、図６において、弁体収容部１１には弁体１７が収容されており、弁体１７は、リリーフ孔１５、１６を開閉するように弁体収容部１１に摺動自在に設けられている。弁体１７の下面と弁体収容部１１の底面との間には付勢部材としてのコイルスプリング１８が設けられており、コイルスプリング１８は、リリーフ孔１５、１６Ａ、１６Ｂが閉口するように弁体１７を上方に付勢している。

図４〜図６において、リリーフ孔１５とリリーフ孔１６Ａ、１６Ｂとは、弁体１７の摺動方向である上下方向に離隔しており、弁体１７は、吐出室９の油圧に応じてコイルスプリング１８の付勢力に抗して下方に作動し、リリーフ孔１５が開口した後にリリーフ孔１６Ａ、１６Ｂが開口することにより、オイルをリリーフして吐出室９の油圧を調整する。

図７において、リリーフ孔１５は、弁体収容部１１の周方向に長円形状に開口する長円部１９と、長円部１９の開口開始端１９ａにおいて長円部１９から弁体１７の付勢方向（図７の上方）に向かって半円状に切り欠けられ、長円部１９に連続する複数の凹部２０ａ、２０ｂとを含んで構成される。

図５、図６において、リリーフ孔１５は、弁体収容部１１からリリーフ室１３に向かうに従って断面積が漸次大きく形成されており、リリーフ孔１５は、ポンプカバー３の鋳造時にリリーフ孔１５を形成するための入れ子を弁体収容部１１からリリーフ室１３側に鋳抜くことで形成される。

図４において、リリーフ孔１６Ａ、１６Ｂのそれぞれは、リリーフ孔１５側の端部が鋭角となる略台形状に形成されており、リリーフ孔１６Ａ、１６Ｂのそれぞれは、リリーフ孔１５よりも大きい開口面積を有している。すなわち、リリーフ孔１６Ａ、１６Ｂのそれぞれは、長円形状に開口する長円部１６ａと、長円部の開口開始端１６ｂにおいて長円部１６ａから弁体１７の付勢方向（図４の上方）に向かってリリーフ孔１５側の端部が鋭角となる鋭角部１６ｃとを含んで構成される。

次に、作用を説明する。
図２中、反時計回転方向に回転するインナーロータ４の回転によって、アウターロータ５も同方向に回転される。ポンプ室６は容積が拡大される膨張領域において、吸入孔８、吸入室７を通してオイルを吸入するとともに、容積が縮小する圧縮領域において、吐出室９にこのオイルを吐出する。
これらの動作により、オイルポンプ１は油圧を発生する（図２、図３においてＯ１に示すオイルの流れ）。

また、オイルポンプ１は、機関回転数に比例した油圧を発生するため、機関回転数が低い状態において、例えば、吐出室９の油圧が低回転時の油圧機器の作動や、摺動部の潤滑に必要な油圧未満のときは、オイル導入孔１２から弁体１７に作用する油圧がコイルスプリング１８の付勢力に抗しないため、弁体１７は下降しない。このため、図５、図７（ａ）示すようにリリーフ孔１５が弁体１７により閉口した状態を維持する。

吐出室９の油圧が低回転時の油圧機器の作動や、摺動部の潤滑に必要な油圧以上のときは、オイル導入孔１２から弁体１７に作用する油圧がコイルスプリング１８の付勢力に抗するため、弁体１７は、下降する。

図７（ｂ）において、弁体１７の作動量が小さいときには、リリーフ孔１５の凹部２０ａ、２０ｂのそれぞれが独立して開口することにより（リリーフ孔１５の開口部位をハッチングで示す）、凹部２０ａ、２０ｂのそれぞれから少量のオイルをリリーフされ、このオイルは、リリーフ室１３からリリーフ通路１４を通って吸入室７に還流される（図６においてＯ２に示すオイルの流れ）。

吐出室９の油圧がさらに大きくなり、弁体１７がコイルスプリング１８の付勢力に抗してさらに下降すると、すなわち、作動量が小さいときから弁体１７の作動量が増大すると、図６、図７（ｃ）に示すように、弁体１７の作動量の増大につれて凹部２０ａ、２０ｂと長円部１９とが一体となって開口し（リリーフ孔１５の開口部位をハッチングで示す）、凹部２０ａ、２０ｂおよび長円部１９から大量のオイルがリリーフされて吸入室７に還流される。

このように本実施形態のオイルポンプ１のリリーフ構造によれば、リリーフ孔１５が、弁体収容部１１の周方向に長円形状に開口する長円部１９と、長円部１９の開口開始端１９ａにおいて長円部１９から弁体１７の付勢方向に向かって半円状に切り欠けられ、長円部１９に連続する凹部２０ａ、２０ｂとを含んで構成され、弁体１７の作動量が小さいときに、凹部２０ａ、２０ｂのそれぞれが独立して開口することにより、リリーフ孔１５の開口部は、複数箇所に形成され、かつ、それぞれの開口面積を小さくすることができる。

開口面積を小さくすることにより、弁体１７の作動量が小さいときにリリーフ孔１５からリリーフされるオイルの流速を高めて異物の排出性を高めることができる。さらに開口部が複数箇所に形成されるため、異物の排出性がより向上する。

したがって、異物がオイルポンプのリリーフ構造に噛み込まれることを防止できる。これにより、コイルスプリング１８によって付勢される弁体１７が異物に突き当たって傷付くことや、弁体１７がリリーフ孔１５を閉止する方向に移動できなくなること等を防止することができ、オイルポンプ１を安定して作動できる。

また、作動量が小さいときから弁体１７の作動量が増大するにつれて凹部２０ａ、２０ｂと長円部１９とが一体となって開口することにより、凹部２０ａ、２０ｂおよび長円部１９からオイルをリリーフするので、リリーフ孔１５の開口面積を大きくすることができる。このため、リリーフ孔１５からリリーフされるオイル量を増大することができ、オイルの吐出圧が過度に上昇することを防止することができる。

さらに、凹部２０ａ、２０ｂと長円部１９が連続することで１つの穴となるリリーフ孔１５を形成する。そのため、ポンプカバー３の鋳造型において、長円部１９を形成する凸状型と、凹部２０ａ、２０ｂを形成する凸状型を連結して一体に作製できる。これにより、凹部２０ａ、２０ｂのような小さいリリーフ孔を鋳抜き形成できる。したがって、鋳抜きによる形成ができずリリーフ孔を穴開け加工するものに比べてリリーフ孔１５を容易に形成することができる。

一方、機関回転数が高回転となり、例えば、吐出室９の油圧が高回転時の油圧機器の作動や、摺動部の潤滑に必要な油圧未満のときは、リリーフ孔１５が開口された状態で少量のオイルがリリーフされる。

また、吐出室９の油圧が高回転時の油圧機器の作動や、摺動部の潤滑に必要な油圧以上のときは、オイル導入孔１２から弁体１７に大きい油圧が作用して弁体１７がコイルスプリング１８の付勢力に抗して下降し、吐出室９の油圧に応じた開口面積でリリーフ孔１６Ａ、１６Ｂを開口して、リリーフ孔１６Ａ、１６Ｂからオイルをリリーフする。

リリーフ孔１６Ａ、１６Ｂは、リリーフ孔１５側の端部に鋭角部１６ｃを有するので、弁体１７の作動量が小さいときに、リリーフ孔１６Ａ、１６Ｂの開口面積を小さくすることができる。
このため、リリーフ孔１６Ａ、１６Ｂからリリーフされるオイルの流速を高めて異物を排出することにより、オイルポンプのリリーフ構造に異物が噛み込まれることを防止できる。

したがって、異物がオイルポンプのリリーフ構造に噛み込まれることを防止できる。これにより、コイルスプリング１８によって付勢される弁体１７が異物に突き当たって傷付くことや、弁体１７がリリーフ孔１５を閉止する方向に移動できなくなること等を防止することができ、オイルポンプ１を安定して作動できる。

また、リリーフ孔１６Ａ、１６Ｂは、作動量が小さいときから弁体１７の作動量が増大するにつれて鋭角部１６ｃおよび長円部１６ａが一体となって開口することにより、オイルをリリーフするので、リリーフ孔１６Ａ、１６Ｂの開口面積を大きくすることができる。このため、リリーフ孔１６Ａ、１６Ｂからリリーフされるオイル量を増大することができ、オイルの吐出圧が過度に上昇することを防止することができる。

なお、本実施形態のオイルポンプ１は、トロコイドポンプから構成されているが、これに限らず、１つ以上の回転体の回転に伴って容積が可変されるポンプ室に有する一対のギヤからなるギヤポンプやベーンを有する１つの回転体を有するベーンポンプ等から構成されてもよい。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１…オイルポンプ、４…インナーロータ（回転体）、５…アウターロータ、６…ポンプ室、７…吸入室、９…吐出室、１１…弁体収容部、１５…リリーフ孔（第１のリリーフ孔）、１６…リリーフ孔（第２のリリーフ孔）、１７…弁体、１８…コイルスプリング（付勢部材）、１９…長円部、１９ａ…開口開始端、２０ａ，２０ｂ…凹部

Claims (1)

1. １つ以上の回転体の回転に伴って容積が可変されるポンプ室に連通する吸入室と、前記ポンプ室に連通する吐出室と、前記吸入室と前記吐出室とを連通するリリーフ孔を備えた弁体収容部と、前記リリーフ孔を開閉するように前記弁体収容部に摺動自在に収容される弁体と、前記リリーフ孔が閉口するように前記弁体を付勢する付勢部材とを備え、
   前記リリーフ孔が、前記弁体の摺動方向に離隔する第１のリリーフ孔および第２のリリーフ孔から構成され、前記吐出室の油圧に応じて前記弁体が前記付勢部材の付勢力に抗して作動し、前記第１のリリーフ孔が開口した後に前記第２のリリーフ孔が開口することにより、オイルをリリーフして前記吐出室の油圧を調整するオイルポンプのリリーフ構造であって、
   前記第１のリリーフ孔が、前記弁体収容部の周方向に長円形状に開口する長円部と、前記長円部の開口開始端において前記長円部から前記弁体の付勢方向に向かって半円状に切り欠けられ、前記長円部に連続する複数の凹部とを含み、
   前記弁体の作動量が小さいときに、前記凹部のそれぞれが独立して開口することにより、前記凹部からオイルをリリーフし、
   前記作動量が小さいときから前記弁体の作動量が増大するにつれて前記凹部と前記長円部とが一体となって開口することにより、前記凹部および前記長円部からオイルをリリーフすることを特徴するオイルポンプのリリーフ構造。

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