JP2017133487A - 可変容量ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【目的】各回転数域に応じた適正なオイルの吐出量にすることができ、構造が極めて簡単な可変容量ベーンポンプとすること。
【構成】ベーンロータ２が収められる内部ハウジング３と、ベーンロータ２は回転中心を不動とすると共に内部ハウジング３は移動自在としたポンプハウジング１と、内部ハウジング３を吐出量が減少する方向に移動させる第１制御油室Ｓ1及び第３制御油室Ｓ3と、内部ハウジング３を吐出量が増加する方向に移動させる第２制御油室Ｓ2と、圧力調整バルブ５と、感温バルブ４と、該感温バルブ４の下流側に位置する流量調整バルブ６と、内部ハウジング３を弾性付勢する弾性部材７とを備えたこと。感温バルブ４は低油温から油温が上昇するに従い次第に流路面積が減少し、流量調整バルブ６は、吐出部１４の吐出オイルの圧力の増加にて流路面積が減少し、圧力調整バルブ５は、吐出部１４の吐出オイルの圧力の増加にて排出量が変化すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各回転数域に応じた適正なオイルの吐出量にすることができ、またそのための構造が極めて簡単なものにすることができる可変容量ベーンポンプに関する。

従来、ベーンポンプにおいて、吐出量を変化させることができるタイプが種々存在している。その代表的なものとして特許文献１が存在する。特許文献１ではカムリング(5)を揺動させることでポンプの吐出容量を可変できる可変容量形ポンプが開示されている。
特許文献１の実施形態では、吐出ポート(12)と、ワックスペレット(41)の膨張又は収縮によって開閉する感温弁(6)、その下流に油圧によって開閉するパイロット弁(7)、またその下流に第２制御油室(17)が形成されている。

特開２０１５−０２１４００号公報

第２制御油室(17)に油圧を掛けたり掛けなかったりすることでカムリング(5)を揺動させ、ポンプの吐出容量を変化させるものとなっている。特許文献１の構成には以下の課題が存在する。まず、第１コイルばね(27)、第２コイルばね(28)という２つのばねが用いられており、部品点数の増大、設置スペースの増大が起きる。次に、油温によって開閉する感温弁(6)の下流に直列に、油圧によって開閉するパイロット弁(7)の下流に直列に、第２制御油室(17)の順に配置されることで、実際に第２制御油室(17)の油圧を調節するのはパイロット弁(7)となっている。

油通路(36)と給排通路(37)とは、パイロット弁(7)のスプール弁(52)の軸方向位置がある特定の位置だった時のみ連通し、その時のみ感温弁(6)と第２制御油室(17)が連通し、感温弁(6)からの油圧が第２制御油室(17)に伝搬する構成となっている。感温弁(6)と第２制御油室(17)が連通していない場合は、油圧の制御はパイロット弁(7)のみで行われていることになり、制御の自由度を高くすることが困難であった。

次に、パイロット弁(7)は、給排通路(37)を介して第２制御油室(17)に油圧を掛けるか、油圧を抜くかの２通りの制御しか行うことができない。よって制御の自由度を高くすることが困難であった。次に、連通路(35)の上流端(35a)とドレンポート(54)、油通路(36)と第２ドレンポート(56)、連通路(35)の開口端(35b)と第１ドレンポート(59)は全ての回転数において連通しない構成となっている。

ポンプの吐出ポート(12)から吐出されたオイルはどこからも排出(リリーフ)されることなく、全て制御油室(16、17)又はメインオイルギャラリー(13)(エンジン)に送られることになる。よって本構成において高油圧時の油圧上昇を抑制するリリーフバルブを仮に設けたい場合は、本構成とは別にリリーフバルブを設ける必要があり、スペース及びコストの増大となっていた。

そこで、本発明の目的（解決しようとする課題）は、各回転数域に応じた適正なオイルの吐出量にすることができ、またそのための構造を極めて簡単なものにすることができる可変容量ベーンポンプを提供することにある。

そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、請求項１の発明を、複数のベーンが出没可能に挿入されたロータ部とからなるベーンロータと、該ベーンロータが収められるロータ室を有する内部ハウジングと、前記ベーンロータは回転中心を不動とすると共に前記内部ハウジングは移動自在とした収納室を有するポンプハウジングと、該ポンプハウジングの前記収納室内の前記内部ハウジングを吐出量が減少する方向に移動させる第１制御油室及び第３制御油室と、前記ポンプハウジングの前記収納室内の前記内部ハウジングを吐出量が増加する方向に移動させる第２制御油室と、前記ポンプハウジングの吐出部の吐出オイルを前記第１制御油室に第１分岐オイルとして送る第１制御油路と、前記ポンプハウジングの前記吐出部の吐出オイルを前記第３制御油室に第３分岐オイルとして送る第３制御油路と、前記ポンプハウジングの前記吐出部の吐出オイルを前記第２制御油室に第２分岐オイルとして送る第２制御油路と、前記ポンプハウジングの前記第２制御油室内のオイルを排出する圧力調整バルブと、前記第３制御油路内に設けられる感温バルブと、前記第３制御油路内に設けられ且つ前記感温バルブの下流側に位置する流量調整バルブと、前記ポンプハウジングに設けられ前記内部ハウジングを前記ベーンロータによる吐出量を増加させる方向に弾性付勢する弾性部材とを備え、前記感温バルブは低油温から油温が上昇するに従い次第に流路面積が減少するものとし、前記流量調整バルブは、前記吐出部の吐出オイルの圧力の増加にて流路面積が減少するものとし、前記圧力調整バルブは、前記吐出部の吐出オイルの圧力の増加にて排出量が変化してなる可変容量ベーンポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、請求項１において、前記第２制御油路の前記第２制御油室の流入部にはオリフィスが設けられてなる可変容量ベーンポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記第３制御油室の下流にはオリフィス及びドレンが設けられてなる可変容量ベーンポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項４の発明を、請求項１，２又は３の何れか１項において、前記内部ハウジングは方形状の板状部とし、該板状部の中間箇所に円形状とした前記ロータ室が形成されてなる可変容量ベーンポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項５の発明を、請求項１，２又は３の何れか１項において、前記内部ハウジングは、環状部と操作突出部とからなり、前記ポンプハウジングの収納室の一部に凹状操作領域が形成され、該凹状操作領域内に前記操作突出部が配置される構成としてなる可変容量ベーンポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明では、本発明の内部ハウジングを可動させる構造を安価にすることができる。感温バルブは、サーモワックス、形状記憶合金、バイメタルなどの非電子的手段にて油温によって開閉するバルブ機構とし、流量調整バルブは油圧によって軸方向に移動するタイプのバルブとすることで、非電子的手段による構成にでき、耐久性，信頼性の優れた装置にできる。

特に、第３制御油室では、感温バルブと流量調整バルブを設けたことによって、単に感温バルブの温度による調整に加えて油圧式の流量調整バルブによる流量調整が合わせて行われ、様々な油温と油圧に対応したきめ細やかな制御が行え、より燃費向上効果が大きく出来る。さらに、第２制御油室からオイルを排出する圧力調整バルブは、ポンプ容量を可変させる機能だけでなくリリーフバルブとしての機能も兼ねており、別途リリーフバルブを設ける必要がないため、部品点数の減少、設置スペースの縮小が図れる。

請求項２の発明では、前記第２制御油室の流入部にオリフィスが設けられたことにより、前記第２制御油路にオイルが流れる時に、第１制御油室と第２制御油室との油圧に適切な圧力差を生じさせることができるので圧力調整バルブを用いた制御をより正確にできる。請求項３の発明では、前記第３制御油室の下流にはオリフィス及びドレンが設けられたことにより、オイルが流れる量を調整することで第３制御油室の油圧を適切な値にすることができる。

請求項４の発明では、前記内部ハウジングは方形状の板状部とし、該板状部の中間箇所に円形状とした前記ロータ室が形成された構成により、極めて安価な構造にできる。請求項５の発明では、前記内部ハウジングは、環状部と操作突出部とからなり、前記ポンプハウジングの収納室の一部に凹状操作領域が形成され、該凹状操作領域内に前記操作突出部が配置される構成としたことにより、極めて精度が高い吐出量の調整ができる。

（Ａ）は本発明における第１実施形態を備えたオイル潤滑回路の略示図、（Ｂ）はベーンロータと内部ハウジングの１回転当たりの吐出量最小状態を示す略示図、（Ｃ）はベーンロータと内部ハウジングの１回転当たりの吐出量最大状態を示す略示図である。 （Ａ）は本発明における回転数一定（７５０ｒｐｍ）での低油温時の動作を示す略示図、（Ｂ）は（Ａ）の（I）部拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の（II）部拡大図である。 （Ａ）は本発明における回転数一定（７５０ｒｐｍ）での中油温時の動作を示す略示図、（Ｂ）は（Ａ）の（III）部拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の（IV）部拡大図である。 （Ａ）は本発明における回転数一定（７５０ｒｐｍ）での高油温時の動作を示す略示図、（Ｂ）は（Ａ）の（V）部拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の（VI）部拡大図である。 （Ａ）は本発明における中油温且つ回転数７５０ｒｐｍ時の動作を示す略示図、（Ｂ）は（Ａ）の（VII）部拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の（VIII）部拡大図。 （Ａ）は本発明における中油温且つ回転数１０００ｒｐｍ及び１５００ｒｐｍ時の動作を示す略示図、（Ｂ）は（Ａ）の（IX）部拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の（X）部拡大図である。 （Ａ）は本発明における中油温且つ回転数２０００ｒｐｍ時の動作を示す略示図、（Ｂ）は（Ａ）の（XI）部拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の（XII）部拡大図。 （Ａ）は本発明における中油温且つ回転数２４００ｒｐｍ時の動作を示す略示図、（Ｂ）は（Ａ）の（XIII）部拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の（XIV）部拡大図である。 （Ａ）は本発明における中油温且つ回転数３０００ｒｐｍ時の動作を示す略示図、（Ｂ）は（Ａ）の（XV）部拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の（XVI）部拡大図。 （Ａ）は本発明における第２実施形態を備えたオイル潤滑回路の略示図、（Ｂ）はベーンロータと内部ハウジングの１回転当たりの吐出量最小状態における略示図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の可変容量ベーンポンプは、エンジン等の機器のオイル潤滑回路に組み込まれる。本発明の可変容量ベーンポンプは、ポンプハウジング１と、ベーンロータ２と、内部ハウジング３と、感温バルブ４と、圧力調整バルブ５と、流量調整バルブ６と、弾性部材７とから構成される〔図１（Ａ）参照〕。感温バルブ４と、圧力調整バルブ５と、流量調整バルブ６は、ポンプハウジング１とは別の部品として独立した部品としたり、又はポンプハウジング１に組み込んで一体として単体のポンプユニットとすることもある。

ポンプハウジング１は、ハウジング本体部１１に収納室１２が形成されている。また、収納室１２には、ベーンロータ２の回転中心位置が不動となるように装着されている。ポンプハウジング１には、オイルを吸入する吸入部１３と、オイルを吐出する吐出部１４が形成されている。

ベーンロータ２は、ロータ部２１とベーン２２とから構成される。ロータ部２１には、複数のベーン溝部２１ａ，２１ａ，…が形成され、これらベーン溝部２１ａ，２１ａ，…にベーン２２が挿入されたものである〔図１（Ｂ），（Ｃ）参照〕。ロータ部２１は、ポンプハウジング１の収納室１２に対して回転中心位置が不動の状態で組み付けられ、エンジンの動力又はモータにて回転する。ロータ部２１の回転にともなってベーン２２は、遠心力や油圧、図示しないガイドリング等にてベーン溝部２１ａの外部に飛び出し、後述する内部ハウジング３のロータ室３２の内周壁に当接する。

ポンプハウジング１の収納室１２には、内部ハウジング３が配置される。該内部ハウジング３は、可動本体部３１とロータ室３２とからなる。可動本体部３１は、方形状且つ板状に形成されており、その外形は長方形又は正方形である〔図１（Ｂ），（Ｃ）参照〕。可動本体部３１の中間位置には中空円筒状のロータ室３２が形成されている。該ロータ室３２には、前記ベーンロータ２が収まる構成となっている。

内部ハウジング３には、二つの実施形態が存在する。その第１実施形態は、直線移動タイプとしたものである。内部ハウジング３は、ポンプハウジング１の収納室１２内を外部の油圧によって移動することができる。前述したように、ベーンロータ２は、ポンプハウジング１の収納室１２に対して位置が不動であり、内部ハウジング３は収納室１２に対して移動可能である。つまり、ベーンロータ２と内部ハウジング３とは、相対的に位置が移動する。

そして、内部ハウジング３の移動によってロータ室３２が共に移動し、該ロータ室３２の移動によって、ベーンロータ２の回転中心Ｐａと、ロータ室３２の直径中心Ｐｂとの間隔が変動し、オイルの吐出量が変化する。そして、ベーンロータ２の回転中心Ｐａと、ロータ室３２の直径中心Ｐｂとの間隔が小さくなると吐出部１４からのオイル吐出量が少なく〔図１（Ｂ）参照〕、回転中心Ｐａと、直径中心Ｐｂとの間隔が大きくなるとオイル吐出量が多くなる〔図１（Ｃ）参照〕。

本発明の説明では、内部ハウジング３が第２制御油室Ｓ2側から第１制御油室Ｓ１側に移動すると、回転中心Ｐａと直径中心Ｐｂとの間隔が大きくなり、オイル吐出量が増加し、回転中心Ｐａと直径中心Ｐｂとの間隔が最大で、オイル吐出量が最大となる。内部ハウジング３が第１制御油室Ｓ1側から第２制御油室Ｓ2側に移動すると、回転中心Ｐａと直径中心Ｐｂとの間隔が小さくなりオイル吐出量が減少し、回転中心Ｐａと直径中心Ｐｂとの間隔が最小で、オイル吐出量が最小となる。

また、内部ハウジング３は、ポンプハウジング１の収納室１２内を移動し、何れの位置であっても、内部ハウジング３は、常時吸入部１３からオイルを吸入し、吐出部１４からオイルを吐出することができる。

ポンプハウジング１の収納室１２に対して、内部ハウジング３は直線状に往復移動するものである。略長方形状に形成された収納室１２に対して内部ハウジング３の移動方向両側には拡縮する空隙室が生じる。空隙室は、前記収納室１２が内部ハウジング３によって仕切られた二つの室のことである。この空隙室は、後述する第１制御油室Ｓ1，第２制御油室Ｓ2及び第３制御油室Ｓ3となる（図１参照）。

第１制御油室Ｓ1と第３制御油室Ｓ3は、共に内部ハウジング３の同一側に形成される（図１参照）。第２制御油室Ｓ2は、第１制御油室Ｓ1とは反対側に形成される（図１参照）。また、内部ハウジング３の移動方向において同一側に位置する第１制御油室Ｓ1と第３制御油室Ｓ3とは、内部ハウジング３に設けられた仕切り部３１ａによって仕切られる〔図１（Ｂ），（Ｃ）参照〕。

収納室１２には前記仕切り部３１ａが挿入される凹部１２ａが形成されており、内部ハウジング３が収納室１２内を移動すると共に仕切り部３１ａも移動し、該仕切り部３１ａが凹部１２ａ内を摺動する構成となる。したがって、第１制御油室Ｓ1と第３制御油室Ｓ3とは、仕切り部３１ａによって連通することはない。つまり、第１制御油室Ｓ1に流入したオイルと、第３制御油室Ｓ3に流入したオイルは圧力は異なる。

前記第２制御油室Ｓ2には弾性部材７が設けられる。該弾性部材７は、前記内部ハウジング３を第１制御油室Ｓ1側に向かって弾性付勢する。つまり、弾性部材７は、内部ハウジング３をベーンロータ２に対して吐出量を増加させる方向に移動させようとする方向に弾性付勢する役目をなす〔図１（Ｂ），（Ｃ）参照〕。

ポンプハウジング１の吐出部１４には、吐出主流路Ｊが設けられている〔図１（Ａ）参照〕。該吐出主流路Ｊは、エンジン等の潤滑オイルを必要とする機器９が組み込まれた流路であり、吐出部１４から機器９を介して吸入部１３に向かってオイルの循環が行われる。前記吐出主流路Ｊには、該吐出主流路Ｊから分岐して前記第１制御油室Ｓ1に吐出オイルの一部を送る第１制御油路Ｊ1が設けられている。

該第１制御油路Ｊ1を流れる吐出オイルの一部を第１分岐オイルｋ1と称する。また、同様に前記吐出主流路Ｊには、該吐出主流路Ｊから分岐して前記第３制御油室Ｓ3に吐出オイルの一部を送る第３制御油路Ｊ3が設けられている。該第３制御油路Ｊ3を流れる吐出オイルの一部を第３分岐オイルｋ3と称する。

また、同様に吐出部１４の吐出主流路Ｊから分岐して第２制御油室Ｓ2に吐出オイルの一部を送る第２制御油路Ｊ2が設けられている。該第２制御油路Ｊ2を流れる吐出オイルの一部を第２分岐オイルｋ2と称する（図２乃至図４等参照）。第１分岐オイルｋ1，第２分岐オイルｋ2及び第３分岐オイルｋ3は、その流れを図２乃至図４において矢印にて示している。

感温バルブ４は、オイルの温度によって開閉するバルブである。感温バルブ４は、第３制御油路Ｊ3内に組み込まれている〔図１（Ａ）参照〕。感温バルブ４は、感温部４１とピストン部４２とシリンダ部４３とから構成されている。ただし感温部４１は吐出主流路Ｊに突入または隣接していることが好ましい。感温バルブ４は、オイルが高油温時のみ閉じるものであり、オイルの油温が低油温から次第に上昇するに従い、流路面積が次第に減少するものである。

前記感温バルブ４の具体的な構成を示すと、ピストン部４２には感温弁部４４が装着されている。該感温弁部４４は、略円筒形の逆カップ状に形成されたものである。その頂部には、第３制御油路Ｊ3と連通する流入孔４４ａが形成されている。また、シリンダ部４３には、第３制御油路Ｊ3と連通する流出口４３ａが形成されている。オイルは感温弁部４４の流入孔４４ａを通過して、シリンダ部４３内に流入する。

そして、感温部４１が油温を検知することで、ピストン部４２と共に感温弁部４４がシリンダ部１３内を上下方向に移動し、流出口４３ａを開閉するものである。このような構成によって、前述したように、オイルの油温が低油温から次第に上昇するに従い、感温弁部４４は下降して、流出口４３ａの流路面積を次第に減少させる。

流量調整バルブ６は、第３制御油路Ｊ3内で前記感温バルブ４よりも下流側に位置して設けられている〔図１（Ａ），図２乃至図４等参照〕。流量調整バルブ６は、前記感温バルブ４と共に吐出オイルの一部で第３分岐オイルｋ3の流量を制御するものである。流量調整バルブ６は、シリンダ６１に調整流入口６１１と、調整流出口６１２とが形成されている。スプール弁体６２には、連通部６２１が形成されている。

シリンダ６１内には弾性部材６３が備えられ、該弾性部材６３によって、調整流入口６１１と調整流出口６１２とは、開き状態となるように弾性付勢されている。そして、前記スプール弁体６２は、吐出主流路Ｊから分岐する第１分岐路Ｊ4を流れるオイルの圧力によって移動する。スプール弁体６２の移動により、連通部６２１と、調整流入口６１１と、調整流出口６１２とは、油圧により流量を増減させる制御を行いオイルの流量の調整制御を行う。

圧力調整バルブ５は、第２制御油室Ｓ2内のオイルを排出するものである。該圧力調整バルブ５は、シリンダ５１には第１流入口５１１と、第２流入口５１２と、第１排出口５１３と、第２排出口５１４とが形成されている。スプール弁体５２には、弁の軸方向に沿って、二つの細径部が設けられ、その一方を第１連通部５２１と称し、他方を第２連通部５２２と称する。第１連通部５２１と第２連通部５２２は、弁の軸方向に離間して直列状態で設けられている（図１，図２，図３等参照）。

圧力調整バルブ５は、前記ポンプハウジング１の第２制御油室Ｓ2と排出油路Ｊ6によって連通されている。該排出油路Ｊ6は、圧力調整バルブ５の第１流入口５１１と、第２流入口５１２にそれぞれ連通しており、具体的には、第１流入口５１１と、第２流入口５１２の付近で二股状に流路が分岐する構成となっている〔図１（Ａ）参照〕。

シリンダ５１内には弾性部材５３が備えられ、該弾性部材５３によって、第１排出口５１３，第２排出口５１４は、閉鎖状態となるように弾性付勢されている。そして、前記スプール弁体５２は、吐出主流路Ｊから分岐する第２分岐路Ｊ5を流れるオイルの圧力によって移動する。スプール弁体５２の移動により、第１流入口５１１と第１排出口５１３同士及び第２流入口５１２と第２排出口５１４同士が連通及び遮断を行いオイルの排出の制御を行う。第１排出口５１３及び第２排出口５１４は、オイルパン１７又は吸入部１３の上流側に連通する〔図１(Ａ)参照〕。

スプール弁体５２は、第２分岐路Ｊ5を流れて圧力調整バルブ５内に流入するオイルの圧力の増減と弾性部材５３の弾性付勢力にしたがって、シリンダ５１内の軸方向に往復移動する。そして、スプール弁体５２がシリンダ５１内を移動するにしたがい、スプール弁体５２の第１連通部５２１が第１流入口５１１と第１排出口５１３の位置に到達することで、第１流入口５１１と第１排出口５１３が連通し、排出油路Ｊ6を介して第２制御油室Ｓ2内のオイル排出を可能とする。

さらに、スプール弁体５２が移動することで、第１流入口５１１と第１排出口５１３との連通が遮断され、このとき第２流入口５１２と第２排出口５１４とは連通していない。そして、スプール弁体５２がさらに移動することで、該スプール弁体５２の第２連通部５２２が、第２流入口５１２と第２排出口５１４の位置に到達することで第２流入口５１２と第２排出口５１４を連通させ、排出油路Ｊ6を介して第２制御油室Ｓ2内のオイル排出を可能とする。

このとき、第１流入口５１１と第１排出口５１３の連通は遮断される。このように、回転数の増加によって第２分岐路Ｊ5からのオイルの圧力が増加し、これによって、圧力調整バルブ５は低回転数から順に、全閉状態によってオイル排出停止、第１排出口５１３からのオイル排出、全閉状態によってオイル排出停止、第２排出口５１４からのオイル排出の順番で動作が行われる。つまり、回転数が増加しても内部ハウジング３は、第２制御油室Ｓ2側に移動し、吐出圧を略一定に保つことができる。

次に、本発明の可変容量ベーンポンプの第１制御油室Ｓ1，第２制御油室Ｓ2及び第３制御油室Ｓ3と、感温バルブ４，圧力調整バルブ５，流量調整バルブ６との動作について説明する。まず、第１制御油室Ｓ1には、吐出主流路Ｊから分岐する第１制御油路Ｊ1を介して第１分岐オイルｋ1が常時、連通し、第１制御油室Ｓ1に油圧が伝播される。つまり、吐出部１４から吐出主流路Ｊに流れるオイルの吐出圧と略同等の油圧が第１制御油室Ｓ1にかかるものである。

次に、第２制御油室Ｓ2では、該第２制御油室Ｓ2に内装された弾性部材７によって、内部ハウジング３を常時、吐出オイルの吐出量が増加しつつ最大となる方向に弾性付勢している。第２制御油室Ｓ2には、吐出主流路Ｊから分岐する第２制御油路Ｊ2を介して第２分岐オイルｋ2が流入し、第２制御油室Ｓ2に油圧が伝播される。つまり、第２制御油室Ｓ2へのオイルの流れがない場合は吐出部１４から吐出主流路Ｊに流れるオイルの吐出圧と略同等の油圧が第２制御油室Ｓ2にかかるものである。

さらに、第２制御油室Ｓ2は、排出油路Ｊ6によって圧力調整バルブ５に連通されている。圧力調整バルブ５のスプール弁体５２は、吐出主流路Ｊから分岐する第２分岐路Ｊ5に存在するオイルの圧力によって移動する。そして、吐出部１４からの吐出圧の増減に対応してスプール弁体５２は移動動作を行い、第２制御油路Ｊ2から流入したオイルの排出量を制御することができる。

次に第３制御油室Ｓ3には、吐出主流路Ｊから分岐する第３制御油路Ｊ3と感温バルブ４及び流量調整バルブ６を介して第３分岐オイルｋ3が流れる。ここで、感温バルブ４は、流量調整バルブ６よりも上流側に位置しているので、感温バルブ４の動作が優先され、流量調整バルブ６は、感温バルブ４が開き状態のときのみ有効に動作する。

流量調整バルブ６のスプール弁体６２は、吐出主流路Ｊから分岐する第１分岐路Ｊ4に存在するオイルの圧力によって移動する。そして、吐出部１４からの吐出圧の増減に対応してスプール弁体６２は移動動作を行い、第３制御油室Ｓ3に流入するオイルの量を調節することで第３制御油室Ｓ3の油圧を調節する。

次に、前記内部ハウジング３の第２実施形態を図１０に基づいて説明する。第２実施形態の内部ハウジング３は揺動タイプである。揺動タイプの内部ハウジング３は、環状部３５と操作突出部３６とから構成されるものとした。環状部３５の内周側にはロータ室３２が形成され、外周側には突起状の揺動基部３５ａが形成されている。また、収納室１２の内周の一部には、窪み状の揺動受部１２ｂが形成され、該揺動受部１２ｂには前記揺動基部３５ａが挿入される。また、収納室１２の周方向の適宜の一部には凹状操作領域１２ｃが形成されており、前記操作突出部３６が揺動可能に配置される。

そして、内部ハウジング３は、収納室１２に対して前記揺動基部３５ａと揺動受部１２ｂとを揺動中心として揺動する。内部ハウジング３が揺動することによって、環状部３５の直径中心Ｐｂと、ベーンロータ２の回転中心Ｐａとの間隔を変化させることができる。前記凹状操作領域１２ｃは、内装される操作突出部３６によって、二つの空隙部が形成され、その一方が第１制御油室Ｓ1となり、他方が第２制御油室Ｓ2となる。

また、内部ハウジング３の環状部３５の外周と、収納室１２の内周で且つ前記揺動基部３５ａと操作突出部３６との間に形成される空隙が第３制御油室Ｓ3となる。そして、第１制御油室Ｓ1には第１制御油路Ｊ1が連通され、第２制御油室Ｓ2には第２制御油路Ｊ2が連通され、第３制御油室Ｓ3には第３制御油路Ｊ3が連通される。第２実施形態の可変容量ベーンポンプの動作は、第１実施形態の可変容量ベーンポンプと同等である。また、前記第１制御油路Ｊ1と前記第３制御油路Ｊ3については、前記第１制御油室Ｓ1に第３制御油路Ｊ3が連通され、第３制御油室Ｓ3に第１制御油路Ｊ1が連通される構成としてもよく、この場合でも同等の制御ができる。

また、第２制御油室Ｓ2と第２制御油路Ｊ2との接続部には断面積が絞られたオリフィス１５が設けられる構造とする実施形態が存在する。圧力調整バルブ５からオイルが排出される時、該オリフィス１５が設けられることにより、第２制御油路Ｊ２を介して第２制御油室Ｓ2に作用する油圧の力と、第１制御油路Ｊ1を介して第１制御油室Ｓ1に作用する油圧の力に適切な差を生じさせることができる。

これにより、第２制御油室Ｓ2側が第１制御油室Ｓ1側よりも圧力が小さくなり、第１制御油室Ｓ1と第２制御油室Ｓ2の面積が同一でも、内部ハウジング３を吐出部１４からの吐出量が少なくなる方向に移動させる傾向を強くすることができる。つまり、オイルの無駄な仕事を常時、防ごうとする傾向になり易くすることができる。

第３制御油室Ｓ3の下流側には、断面積が絞られたドレンオリフィス１６が設けられる実施形態が存在する。ドレンオリフィス１６は、第３制御油室Ｓ3のオイルを排出しにくくする役目をなす。ドレンオリフィス１６は、絞り弁として使用され、上流側に位置する第３制御油室Ｓ3からの排出量を微量とし、第３制御油室Ｓ3を流れるオイルの量の大小により該第３制御油室Ｓ3の油圧を適切に調整することができ、この油圧制御に用いることができる。

次に、本発明の作用を種々の状況に応じて説明する。まず、回転数を一定とし、油温が次第に上昇する状況において説明する。ここでは、回転数域は低回転数域とし、具体的にエンジンの回転数は７５０ｒｐｍに設定する。但し、低回転数域は、ここに上げた数値に特に限定されるものではなく、数値が増減してもかまわない。また、図中において、種々の状況におけるオイルの流れ又は油圧伝播は各流路に沿って記載された矢印にて示した。

〔低油温，回転数一定〕
低油温は、４０°Ｃに設定した。但し、低油温の数値はこれに限定されず、この数値は増減しても構わない。低油温且つ低回転数域では、図２に示すように、第１制御油室Ｓ1には、吐出主流路Ｊ，第１制御油路Ｊ1によって、吐出部１４の吐出圧で圧力が伝播される。同様に、第２制御油室Ｓ2にも、吐出主流路Ｊ，第２制御油路Ｊ2によって、吐出部１４の吐出圧で油圧が伝播される。そして、第１制御油室Ｓ1と第２制御油室Ｓ2とは、略同等の油圧を有しており、第１制御油室Ｓ1の油圧Ｐ1と、第２制御油室Ｓ2の油圧Ｐ2とは、それぞれの油圧が内部ハウジング３にかかる圧力が略等しく、相互に打ち消し合う。

よって、内部ハウジング３には、弾性部材７の弾性力のみの力が残り、弾性部材７の弾性付勢力がそのまま掛かる。また、第２制御油室Ｓ2では、排出油路Ｊ6及び圧力調整バルブ５によるオイル排出は行われていない〔図２（Ｃ）参照〕。

感温バルブ４は、低油温時には全開であり〔図２（Ｂ）参照〕、また流量調整バルブ６はスプール弁体６２が第１分岐路Ｊ4からの油圧による力が小さいため調整流入口６１１と調整流出口６１２とが連通し、第３制御油室Ｓ3にオイルの流れが生じる。これによって、第３制御油室Ｓ3は、オイル流れが大のため高油圧が発生し、この高油圧が弾性部材７の弾性力に勝り、内部ハウジング３は、第２制御油室Ｓ2側〔図２（Ａ）のポンプハウジング１の左側〕に最大限移動する。これによって、吐出部１４からのオイル吐出量は最小となり、１回転当たりの吐出量を少なくし、燃費を向上させることができる。

〔中油温，回転数一定〕
中油温は、８０°Ｃに設定した。但し、中油温の数値はこれに限定されず、この数値は増減しても構わない。中油温且つ低回転数域では、図３に示すように、ベーンロータ２が低回転数域のため、吐出部１４からの吐出圧は低いままである。第１制御油室Ｓ1及び第２制御油室Ｓ2には、油圧が伝播される。また、第２制御油室Ｓ2では、排出油路Ｊ6及び圧力調整バルブ５によるオイル排出は行われていない〔図３（Ｃ）参照〕。

感温バルブ４は、中油温のため半開となり〔図３（Ｂ）参照〕、流路面積が減少する。よって、第３制御油室Ｓ3を流れるオイル量が減少するため油圧Ｐ3は低下し、前記第１制御油室Ｓ1の油圧Ｐ1による力に第３制御油室Ｓ3の油圧Ｐ3による力を足した力は減少し、内部ハウジング３は、第１制御油室Ｓ1側〔図３（Ａ）のポンプハウジング１の右側〕に移動する。これによって、１回転当たりの吐出量は増加する。

〔高油温，回転数一定〕
高油温は、１２０°Ｃに設定した。但し、高油温の数値はこれに限定されず、この数値は増減しても構わない。高油温且つ低回転数域では、図４に示すように、ベーンロータ２が低回転数域のため、吐出部１４からの吐出圧は低いままである。第１制御油室Ｓ1及び第２制御油室Ｓ2には、油圧が伝播される。また、第２制御油室Ｓ2では、排出油路Ｊ6及び圧力調整バルブ５によるオイル排出は行われていない〔図４（Ｃ）参照〕。

感温バルブ４は、高油温のため全閉となり〔図４（Ｂ）参照〕、オイルの流れは停止する。よって、第３制御油室Ｓ3の油圧Ｐ3は略大気圧となり、第１制御油室Ｓ１と第２制御油室Ｓ2との油圧Ｐ1と油圧Ｐ2とは等しいので、内部ハウジング３には弾性部材７の弾性付勢力のみが掛かり、内部ハウジング３は第１制御油室Ｓ1側〔図４（Ａ）のポンプハウジング１の右側〕の位置に最大限に移動する。これによって、吐出部１４からの１回転当たりの吐出量は最大となる。

次に、油温を一定とし、回転数が変化するときの状況を説明する。ここでは、油温は、８０°Ｃに設定する。但し、油温は、ここに上げた数値に特に限定されるものではなく、数値が若干増減してもかまわない。

〔油温一定及び回転数７５０ｒｐｍ〕
エンジン回転数は７５０ｒｐｍに設定した。但し、この数値はこれに限定されず、この数値は若干増減しても構わない。図５に示すように、第１制御油室Ｓ1には、吐出主流路Ｊ及び第１制御油路Ｊ1によって、吐出部１４の吐出圧で圧力が伝播され、第２制御油室Ｓ2にも、吐出主流路Ｊ及び第２制御油路Ｊ2によって、油圧が伝播される。

そして、第１制御油室Ｓ1と第２制御油室Ｓ2とは、略同等の油圧及び受圧面積を有しており、第１制御油室Ｓ1の油圧Ｐ1と、第２制御油室Ｓ2の油圧Ｐ2とは、それぞれの油圧が内部ハウジング３にかかる力が略等しく、相互に打ち消し合う。内部ハウジング３には、弾性部材７の弾性力のみの力が残り、弾性部材７の弾性付勢力がそのまま掛かる。また、第２分岐路Ｊ5のオイルの圧力の力は弾性部材５３の力よりも小さく、スプール弁体５２を１段目開口位置まで移動させることができず、圧力調整バルブ５によるオイル排出は行われない〔図５（Ｃ）参照〕。

感温バルブ４は、８０°Ｃでは半開状態である〔図５（Ｂ）参照〕。流量調整バルブ６は、第１分岐路Ｊ4からのオイルの圧力が低いため全開状態である。第３分岐オイルｋ3は第３制御油路Ｊ3を介して第３制御油室Ｓ3に流入する。オイル流れによって、第３制御油室Ｓ3は、油圧が発生するが感温バルブ４が半開状態であるため油圧は低く、この油圧による力が弾性部材７の弾性力より若干大きいため、内部ハウジング３は、第２制御油室Ｓ2側〔図５（Ａ）のポンプハウジング１の左側〕に若干移動する。これによって、吐出部１４からのオイル吐出量は中間状態となる。

〔油温一定及び回転数１０００ｒｐｍ〕
回転数は１０００ｒｐｍに設定した。但し、この数値はこれに限定されず、この数値は若干増減しても構わない。図６に示すように、第１制御油室Ｓ1には、吐出主流路Ｊ及び第１制御油路Ｊ1によって、吐出部１４の吐出圧で圧力が伝播され、第２制御油室Ｓ2にも、吐出主流路Ｊ及び第２制御油路Ｊ2によって、油圧が伝播される。

そして、第１制御油室Ｓ1と第２制御油室Ｓ2とは、略同等の油圧及び受圧面積を有しており、第１制御油室Ｓ1の油圧Ｐ1と、第２制御油室Ｓ2の油圧Ｐ2とは、それぞれの油圧が内部ハウジング３にかかる力が略等しく、相互に打ち消し合う。内部ハウジング３には、弾性部材７の弾性力のみの力が残り、弾性部材７の弾性付勢力がそのまま掛かる。また、第２分岐路Ｊ5のオイルの圧力の力は弾性部材５３の力よりも小さく、スプール弁体５２を１段目開口位置まで移動させることができず、圧力調整バルブ５によるオイル排出は行われない〔図６（Ｃ）参照〕。

感温バルブ４は、半開状態である〔図６（Ｂ）参照〕。流量調整バルブ６は、第１分岐路Ｊ4からのオイルの圧力が増加し、スプール弁体６２が調整流入出口６１１及び調整流出口６１２をさらに進んだ半開状態とする。感温バルブ４及び流量調整バルブ６がさらに進んだ半開状態となるが吐出主流路Ｊの圧力が７５０ｒｐｍ時よりも高くなるため第３分岐オイルｋ3の流量は、７５０ｒｐｍ時に比べて大きくなる。

よって第３制御油室Ｓ3の圧力は７５０ｒｐｍ時に比べて大きくなり、この油圧による力が弾性部材７の弾性力より大きくなるため、内部ハウジング３は、第２制御油室Ｓ2側〔図６（Ａ）のポンプハウジング１の左側〕に若干移動する。これによって、吐出部１４からのオイル吐出量は、回転数７５０ｒｐｍのときよりも増加しその流量は中間状態となる。

〔油温一定及び回転数１５００ｒｐｍ〕
回転数は１５００ｒｐｍに設定した。但し、この数値はこれに限定されず、この数値は若干増減しても構わない。回転数は１５００ｒｐｍに設定した場合の内部ハウジング３，感温バルブ４，流量調整バルブ６及び圧力調整バルブ５の状態は、図６に示すように、回転数を１０００ｒｐｍに設定した場合と略同等である。また、回転数は増加しているので吐出部１４からのオイル吐出量は、回転数１０００ｒｐｍのときよりも増加する。

〔油温一定及び回転数２０００ｒｐｍ〕
回転数は２０００ｒｐｍに設定した。但し、この数値はこれに限定されず、この数値は若干増減しても構わない。図７に示すように、第１制御油室Ｓ1には、吐出主流路Ｊ及び第１制御油路Ｊ1によって、吐出部１４の吐出圧で圧力が伝播され、第２制御油室Ｓ2にも、吐出主流路Ｊ及び第２制御油路Ｊ2によって、オイルが流入し、油圧が伝播される。

回転数が２０００ｒｐｍとなることにより、吐出部１４からの吐出量が増加し、オイルの圧力が増加する。第２分岐路Ｊ5に存在するオイルの圧力による力が増加し、弾性部材５３の弾性力を上回り、スプール弁体５２が移動する。これによって、第１流入口５１１と第１排出口５１３とが連通し、第２制御油室Ｓ2内のオイルは圧力調整バルブ５によって排出が行われる〔図７（Ｃ）参照〕。そのために前記第２制御油室Ｓ2の圧力Ｐ2は第１制御油室Ｓ1の圧力より小さくなる。

感温バルブ４及び流量調整バルブ６は共に半開状態であり〔図７（Ｂ）参照〕、第３分岐オイルｋ3の流量は少なくない状態で、第３分岐オイルｋ3は第３制御油路Ｊ3を介して第３制御油室Ｓ3に流入する。これによって、第１制御油室Ｓ1と第３制御油室Ｓ3の足されたオイルの圧力による力が弾性部材７の弾性力と第2制御油室Ｓ2のオイルの圧力による力の合力を上回り、内部ハウジング３は、第２制御油室Ｓ2側〔図７（Ａ）のポンプハウジング１の左側〕に移動する。これによって、吐出部１４からの１回転当たりのオイル吐出量は、減少方向となる。

〔油温一定及び回転数２４００ｒｐｍ〕
図８では、回転数は２４００ｒｐｍに設定した。但し、この数値はこれに限定されず、この数値は若干増減しても構わない。回転数は２０００ｒｐｍに設定した場合の感温バルブ４，流量調整バルブ６の状態は、図８に示すように、回転数を２０００ｒｐｍに設定した場合と略同等である。

回転数が２４００ｒｐｍとなることにより、回転数２０００ｒｐｍのときよりも吐出部１４からの吐出量及び圧力がさらに増加し、第２分岐路Ｊ5に存在するオイルの圧力が増加する。これによって、圧力調整バルブ５のスプール弁体５２はさらに左に移動をし、圧力調整バルブ５は一旦全閉状態となり、第２制御油室Ｓ2のオイルの排出は行われない〔図８（Ｃ）参照〕。感温バルブ４及び流量調整バルブ６は共に半開状態である〔図８（Ｂ）参照〕。第２制御油室Ｓ2には第２制御油路Ｊ2からのオイルの圧力がそのまま伝わり、弾性部材７と共に、内部ハウジング３を第１制御油室Ｓ1側〔図８（Ａ）のポンプハウジング１の右側〕に移動させる。これによって、吐出部１４からのオイル吐出量は、増加方向となる。

〔油温一定及び回転数３０００ｒｐｍ〕
図９では、回転数は３０００ｒｐｍに設定した。但し、この数値はこれに限定されず、この数値は若干増減しても構わない。回転数は３０００ｒｐｍに設定した場合の感温バルブ４，流量調整バルブ６の状態は、図９に示すように、回転数を２４００ｒｐｍに設定した場合と略同等である。

回転数が３０００ｒｐｍとなることにより、回転数２４００ｒｐｍのときよりも吐出部１４からの吐出量及び圧力がさらに増加し、第２分岐路Ｊ5に存在するオイルの圧力が増加する。これによって、圧力調整バルブ５のスプール弁体５２はさらに移動をし、圧力調整バルブ５は第２流入口５１２と第２排出口５１４とが連通し、全開状態となり、第２制御油室Ｓ2のオイルの排出が行われる〔図９（Ｃ）参照〕。これにより回転数が上昇しても第２制御油室Ｓ2の油圧上昇はほとんど抑えられる。回転数が上昇するに従い、内部ハウジング３は第２制御油室Ｓ2側〔図９（Ａ）のポンプハウジング１の左側〕に移動する。これによって、吐出部１４からのオイル吐出量は、減少方向となる。

以上述べたように、油温を一定とし、回転数を増加させるにしたがい、圧力調整バルブ５によって、第２制御油室Ｓ2のオイルを適宜排出及び排出停止が行われ、内部ハウジング３が第２制御油室Ｓ2側及び第１制御油室Ｓ1側に移動させるものである。このように回転数が増加しても、吐出部１４からのオイルの吐出圧は略一定に保持できるものである。

なお、本実施形態では、感温バルブ４は第３制御油路Ｊ3に配置され、圧力調整バルブ５は第２分岐路Ｊ5に配置され、流量調整バルブ６は第１分岐路Ｊ4に配置される。第３制御油路Ｊ3の感温バルブ４より上流の長さ、第２分岐路Ｊ5の圧力調整バルブ５より上流の長さ、第１分岐路Ｊ4の流量調整バルブ６より上流の長さは、それぞれ任意であり、ゼロも含むものとする。これは、第３制御油路Ｊ3，第２分岐路Ｊ5，第１分岐路Ｊ4の一部が吐出主流路Ｊと重なることを意味し、本発明の思想に含まれる。

１…ポンプハウジング、１１…ハウジング本体部、１２…収納室、１３…吸入部、
１４…吐出部、１５…オリフィス、１６…ドレンオリフィス、２…ベーンロータ、
２１…ロータ部、２１ａ…ベーン溝部、２２…ベーン、３…内部ハウジング、
３１…可動本体部、３２…ロータ室、４…感温バルブ、５…圧力調整バルブ、
６…流量調整バルブ、７…弾性部材、Ｓ1…第１制御油室、Ｓ2…第２制御油室、
Ｓ3…第３制御油室、Ｊ…吐出主流路、Ｊ1…第１制御油路、Ｊ2…第２制御油路、
Ｊ3…第３制御油路、Ｊ4…第１分岐路、Ｊ5…第２分岐路、Ｊ6…排出油路、
ｋ1…第１分岐オイル、ｋ2…第２分岐オイル、ｋ3…第３分岐オイル。

Claims (5)

1. 複数のベーンが出没可能に挿入されたロータ部とからなるベーンロータと、該ベーンロータが収められるロータ室を有する内部ハウジングと、前記ベーンロータは回転中心を不動とすると共に前記内部ハウジングは移動自在とした収納室を有するポンプハウジングと、該ポンプハウジングの前記収納室内の前記内部ハウジングを吐出量が減少する方向に移動させる第１制御油室及び第３制御油室と、前記ポンプハウジングの前記収納室内の前記内部ハウジングを吐出量が増加する方向に移動させる第２制御油室と、前記ポンプハウジングの吐出部の吐出オイルを前記第１制御油室に第１分岐オイルとして送る第１制御油路と、前記ポンプハウジングの前記吐出部の吐出オイルを前記第３制御油室に第３分岐オイルとして送る第３制御油路と、前記ポンプハウジングの前記吐出部の吐出オイルを前記第２制御油室に第２分岐オイルとして送る第２制御油路と、前記ポンプハウジングの前記第２制御油室内のオイルを排出する圧力調整バルブと、前記第３制御油路内に設けられる感温バルブと、前記第３制御油路内に設けられ且つ前記感温バルブの下流側に位置する流量調整バルブと、前記ポンプハウジングに設けられ前記内部ハウジングを前記ベーンロータによる吐出量を増加させる方向に弾性付勢する弾性部材とを備え、前記感温バルブは低油温から油温が上昇するに従い次第に流路面積が減少するものとし、前記流量調整バルブは、前記吐出部の吐出オイルの圧力の増加にて流路面積が減少するものとし、前記圧力調整バルブは、前記吐出部の吐出オイルの圧力の増加にて排出量が変化してなることを特徴とする可変容量ベーンポンプ。
2. 請求項１において、前記第２制御油路の前記第２制御油室の流入部にはオリフィスが設けられてなることを特徴とする可変容量ベーンポンプ。
3. 請求項１又は２において、前記第３制御油室の下流にはオリフィス及びドレンが設けられてなることを特徴とする可変容量ベーンポンプ。
4. 請求項１，２又は３の何れか１項において、前記内部ハウジングは方形状の板状部とし、該板状部の中間箇所に円形状とした前記ロータ室が形成されてなることを特徴とする可変容量ベーンポンプ。
5. 請求項１，２又は３の何れか１項において、前記内部ハウジングは、環状部と操作突出部とからなり、前記ポンプハウジングの収納室の一部に凹状操作領域が形成され、該凹状操作領域内に前記操作突出部が配置される構成としてなることを特徴とする可変容量ベーンポンプ。

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