JP2020153330A - 可変容量形ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】効率の悪化を抑制可能な可変容量形ポンプを提供する。【解決手段】内燃機関の可変容量形ポンプにおいて、内部にポンプ収容部１ｓが形成されたハウジング１と、ポンプ収容部１ｓに収容され、回転駆動されることによって、複数のポンプ室１９の容積が変化して、吸入部から導かれたオイルを吐出部１２へ吐出するポンプ構成体と、内部に複数のポンプ室１９が配置され、内燃機関の状態に応じて移動可能となっている、ポンプ構成体の一部を構成する制御リング５であって、軸方向両端を連通するように設けられ、複数のポンプ室１９から吐出されたオイルが流通する孔部２５と、孔部を複数の孔に分割する分割部材３７と、を有し、移動することによって吐出部から吐出されるオイルの量を変化させる前記制御リング５と、を備える。【選択図】 図７

Description

本発明は、例えば、可変容量形ポンプに関する。

例えば、自動車用の内燃機関に適用される可変容量形ポンプとしては、特許文献１に記載されたような技術が知られる。

特許文献１においては、可変容量形ポンプのポンプ構成体から吐出されるオイルが、ポンプ構成体の一部を構成する制御リングに設けられた孔を介して、可変容量形ポンプの外部へ吐出されていた。

特開２０１２−１７２５１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、可変容量形ポンプの運転中において、ポンプ構成体によって加圧されるオイルの圧力によって、制御リングが変形してしまう。この制御リングの変形により、ポンプ構成体における可動部位の摺動抵抗が増大し、効率が悪化してしまう恐れがあった。

本発明の目的は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであって、効率の悪化を抑制可能な可変容量形ポンプを提供することにある。

本発明によれば、その１つの態様において、内部にポンプ収容部が形成されたハウジングと、前記ポンプ収容部に収容され、回転駆動されることによって、複数のポンプ室の容積が変化して、吸入部から導かれたオイルを吐出部へ吐出するポンプ構成体と、内部に前記複数のポンプ室が配置され、前記内燃機関の状態に応じて移動可能となっている、前記ポンプ構成体の一部を構成する制御リングであって、軸方向両端を連通するように設けられ、前記複数のポンプ室から吐出されたオイルが流通する孔部と、前記孔部を複数の孔に分割する分割部材と、を有し、移動することによって前記吐出部から吐出されるオイルの量を変化させる前記制御リングと、を備えたものである。

本発明によれば、効率の悪化を抑制可能な可変容量形ポンプを提供することができる。

本発明の実施例に係る内燃機関に可変容量形ポンプを組み込んだ外観斜視図である。 本発明の実施例に係るクランクシャフトの軸方向に切断した断面図である。 本発明の実施例に係る制御ハウジング側から見た可変容量形ポンプの分解斜視図である。 本発明の実施例に係るポンプハウジング側から見た可変容量形ポンプの分解斜視図である。 本発明の第１実施例に係る制御ハウジング側から見た可変容量形ポンプの側面図である。 図５におけVI-VI断面図である。 本発明の実施例に係る可変容量形ポンプのシステム構成図である。 図７におけるVIII-VIII線断面図である。 本発明の実施例に係る可変容量形ポンプを透視した側面図である。 本発明の実施例に係る制御ハウジングにポンプカバーを取り付けた状態を示す可変容量形ポンプの側面図である。 本発明の実施例に係る可変容量形ポンプの要部拡大斜視図である。 本発明の実施例に係る可変容量形ポンプの要部拡大図である。 図１２におけるXIII-XIII線断面図である。 本発明の実施例に係る可変容量形ポンプから制御リングを除いた状態を示すポンプハウジングの部分拡大図である。 本発明の実施例に係る可変容量形ポンプの制御リングの偏心量が１００％の状態を示す部分拡大図である。 本発明の実施例に係る可変容量形ポンプの制御リングの偏心量が０％の状態を示す部分拡大図である。

以下、本発明に係る可変容量形ポンプの実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、本実施例は、自動車用内燃機関の摺動部にオイル（潤滑油）を供給すると共に、機関弁のバルブタイミングを可変にする可変動弁機構の作動源としての油圧を供給する可変容量形ポンプに適用したものを示している。

本実施例における可変容量形ポンプは、ベーンタイプに適用したものであって、内燃機関のシリンダブロックの前端部などに設けられる。

図１は本発明の実施例に係る内燃機関に可変容量形ポンプを組み込んだ外観斜視図、図２は本発明の実施例に係る回転軸であるクランクシャフトの軸方向に沿って切断した断面図である。図１及び図２において、内燃機関１１０のシリンダブロック１１１の端部には可変容量形ポンプ１２０が取り付けられている。シリンダブロック１１１の内部には、内燃機関１１０に配置されたピストンの上下運動を、コンロッドを介して回転運動に変換するクランクシャフト３が備えられている。可変容量形ポンプ１２０には後述するロータ４が備えられている。ロータ４の中央部には貫通した開口部４ｂが形成されており、この開口部４ｂにクランクシャフト３が挿入されて固定される。これにより、クランクシャフト３の回転力がロータ４に伝達される。

次に図３〜図１０を用いて可変容量形ポンプの構成について説明する。図３は本発明の実施例に係る制御ハウジング側から見た可変容量形ポンプの分解斜視図、図４は本発明の実施例に係るポンプハウジング側から見た可変容量形ポンプの分解斜視図、図５は本発明の実施例に係る制御ハウジング側から見た可変容量形ポンプの側面図である。図６は図５におけるVI-VI線断面図、図７は本発明の実施例に係る可変容量形ポンプのシステム構成図、図８は図７におけるVIII-VIII線断面図である。図９は、本発明の実施例に係る可変容量形ポンプを透視した側面図、図１０は本発明の実施例に係る制御ハウジングにポンプカバーを取り付けた状態を示す可変容量形ポンプの側面図である。

図３乃至図６に示すように、可変容量形ポンプは一端開口がポンプカバー２、及びによって閉塞された有底円筒状のポンプハウジング１と、ポンプハウジング１の内部に回転自在に収容され、中央の開口部４ｂにクランクシャフト３が挿入され結合されたロータ４と、ロータ４の外周側に揺動可能に配置され、クランクシャフト３が挿入された可動部材である制御リング５と、ポンプカバー２の外側面に配置固定された制御ハウジング６に設けられ、制御リング５を揺動させるために、油圧供給切り換えを制御する制御機構であるパイロット弁７から主として構成されている。クランクシャフト３はポンプハウジング１のほぼ中心部を貫通している。また、可変容量形ポンプには後述する切換機構であるソレノイドバルブ１００が接続されている。

ポンプハウジング１とポンプカバー２及び制御ハウジング６は、図３及び図５に示すように、複数のボルト９によって一体的に結合されており、この各ボルト９は、ポンプハウジング１と制御ハウジング６及びポンプカバー２にそれぞれ形成されたボルト挿通孔に挿通して、これらを締結するようになっている。

ポンプハウジング１は、アルミニウム合金等、アルミニウム含む材料によって一体に形成され、凹状のポンプ収容部１ｓの底面は制御リング５の軸方向の一側面が摺動することから、平面度や表面粗さなどの精度が高く加工され、摺動範囲が機械加工によって形成されている。本実施例では、ポンプハウジング１とポンプカバー２及び制御ハウジング６によって可変容量形ポンプの筐体となるハウジングを構成し、このハウジングの内部にポンプ収容部が形成されている。

また、ポンプハウジング１は、図３、図４、図６に示すように、作動室であるポンプ収容部１ｓの底面ほぼ中央位置にクランクシャフト３の一端部を軸受する軸受孔１ｄが貫通形成されていると共に、内周面の所定位置には、制御リング５の枢支点となる枢支ピンであるピボットピン１０（軸部材）が挿入される有底状のピン孔１ｃが穿設されている。

また、ポンプ収容部１ｓの垂直方向上方の位置の内周側には、円弧凹状に形成された第１シール面１ａが形成されている。一方、ポンプ収容部１ｓの垂直方向下方の位置の内周側には、円弧凹状の第２シール面１ｂが形成されている。

第１シール面１ａは、後述する第１制御油室１６を、制御リング５に形成された後述する第１シール溝５ｂに嵌着された第１シール部材１３が常時摺接してシールするようになっている。第１シール面１ａと第１シール部材１３とによって第１シール機構が構成されている。

第２シール面１ｂは、制御リング５に形成された第２シール溝５ｃに嵌着された後述する第２シール部材１４が常時摺接して後述する第２制御油室１７をシールするようになっている。第２シール面１ｂと第２シール部材１４とによって第２シール機構が構成されている。

また、第１シール面１ａと第２シール面１ｂは、図７に示すように、ピボットピン１０を中心とした所定長さの円弧面状に形成されており、制御リング５が偏心揺動する範囲において第１シール部材１３，第２シール部材１４が常時摺接可能な長さに設定されている。

また、ポンプカバー２には、図３及び図４に示すように、ほぼ三日月切欠き状の吸入部である吸入ポート１１（吸入部）が形成されていると共に、この吸入ポート１１に径方向の反対側の位置に、ほぼ三日月切欠き状の吐出部である吐出ポート１２（吐出部）がそれぞれほぼ対向して形成されている。なお、この吸入ポート１１と吐出ポート１２の具体的構成については後述する。

ポンプカバー２は、図３及び図４に示すように、アルミニウム合金材によってほぼプレート状に形成され、ほぼ中央位置にクランクシャフト３の他端部を回転可能に支持する軸受孔２ａが貫通形成されていると共に、外周部に前記ボルト挿通孔を形成する複数のボス部が一体に形成されている。また、このポンプカバー２は、図外の複数の位置決めピンを介してポンプハウジング１に円周方向の位置決めされつつ複数のボルト９によってポンプハウジング１に結合されている。

クランクシャフト３から伝達された回転力はロータ４に伝達され、ロータ４を図７中、矢印方向（時計方向）に回転するようになっており、クランクシャフト３を中心とした図中左側の半分が吸入領域となり、右側の半分が吐出領域となる。

ロータ４は、図３及び図４に示すように、内部中心側から外方へ放射状に形成された９つのスリット４ａ内にそれぞれ９枚のベーン１５が進退可能（出没可能）に摺動保持されていると共に、各スリット４ａの基端部に吐出ポート１２に吐出された吐出油圧を導入する断面ほぼ円形状の背圧室２４がそれぞれ形成されている。この各背圧室２４内の圧力とロータ４の回転に伴う遠心力とによってベーン１５を外方へ押し出すようになっている。

各ベーン１５は、内側の各基端縁が前後一対のベーンリング１８、１８の外周面に摺接している共に、各先端縁が制御リング５の内周面５ａに摺接自在になっている。また、隣接する各ベーン１５間と制御リング５の内周面５ａ及びロータ４の内周面、ポンプ収容部１ｓ、ポンプカバー２の内側面との間に複数の作動油室である複数のポンプ室１９が液密的に隔成されている。各ベーンリング１８は、回転に伴って各ベーン１５を放射外方へ押し出すようになっており、機関回転数が低く、また、遠心力や背圧室２４の圧力が小さい場合でも、各ベーン１５の各先端部がそれぞれ制御リング５の内周面と摺接して各ポンプ室１９が液密に隔成されるようになっている。

このため、クランクシャフト３から伝達された回転力がロータ４に伝達されると、ポンプ室１９は、容積が最も小さい状態から容積が拡大し、最大容積となった後、容積が縮小する。このようにポンプ室１９の容積が拡大する領域が吸入領域となり、容積が縮小する領域が吐出領域となる。

尚、本実施形態の場合、ポンプ収容部１ｓに収容されて、ポンプ室１９を構成する、ベーン１５、制御リング５、ロータ４及び制御リング５がポンプ構成体を構成する。

ポンプ構成体の一部を構成する制御リング５は、加工容易な鉄系材料の焼結金属によってほぼ円筒状に一体に形成され、図３、図４及び図７に示すように、外周面のピボットピン１０の位置にピボット凹部５ｄが形成されており、このピボット凹部５ｄに挿入位置決めされたピボットピン１０が嵌挿して偏心揺動支点となっている。

また、制御リング５のピボット凹部５ｄの下方側の位置には、吐出ポート１２と連通する孔部２５（孔２５ａ，２５ｂ）が貫通形成されていると共に、第２シール溝５ｃを介して第２シール部材１４を保持するほぼ三角形状の第２突起部５ｇが設けられている。孔部２５は、複数のポンプ室１９の容積がポンプ構成体の回転駆動に伴って減少する区間において、複数のポンプ室１９のうち最も容積が小さくなるポンプ室１９に近い側に設けられる。すなわち、孔部２５は、ポンプ室の容積がポンプ構成体の回転駆動に伴って周方向に減少する区間の中間位置と、最も容積が小さくなるポンプ室に近い吐出ポート１２の終端部との間に設けられている。

さらに、制御リング５の上方側の位置には、第１シール溝５ｂを介して第１シール部材１３を保持するほぼ三角形状の前記第１突起部５ｈが設けられている。孔部２５は、矩形であってポンプ構成体の一部であるロータ４の回転軸線に沿って設けられており、吐出ポート１２と連通してポンプ構成体から吐出されたオイルが流れる。孔部２５は、分割部材３７（仕切部材）によって複数の孔２５ａ，２５ｂに分割されている。分割部材３７は、ポンプ構成体の一部であるロータ４の回転軸線に対する径方向において孔部２５を二つの孔２５ａ，２５ｂに分割している。孔部２５の構成については後述する。なお、分割部材３７は、孔部２５を二つ以上の複数の孔に分割するものであっても良い。

図８の矢印で示すように、オイルは吐出ポート１２から吐出されると共に、シリンダブロック１１１への取付側（図８の下方側）のある一部のオイルが複数の孔２５ａ，２５ｂを通り、吐出通路６１へと導かれる。

ポンプ構成体は、ポンプ収容部の内部に収容され、回転駆動されることにより吸入ポート１１（吸入部）から導かれたオイルを吐出ポート１２（吐出部）から吐出するものである。また、ロータ４、ベーン１５、ベーンリング１８、制御リング５は、鉄系材料で形成されている。

制御リング５の第１突起部５ｈ、第２突起部５ｇ側の外周面とポンプハウジング１の間には、制御リング５を中心とした上方側に前記第１制御油室１６が形成されていると共に、下方側には第２制御油室１７がそれぞれ形成されている。

第１制御油室１６は、内部に供給された油圧によって制御リング５を後述するコイルばね２８のばね力に抗して偏心量が変化する方向の１つである減少する方向（ポンプ構成体から吐出されるオイルの量が減少する方向）へ押圧するようになっている。すなわち、第１制御油室１６は減少側制御室となっている。

第１制御油室１６には、排出孔１２ａ、メインオイルギャラリー３１，第２オイルギャラリー３３, 第１制御溝３５を介して、吐出ポート部から吐出されたオイルが導かれ、オイルの吐出量が減少する方向へ制御リングが移動したときにポンプ室の容積が増加するように構成されている。また、この第１制御油室１６は、パイロット弁７を介して吐出ポート１２に連通あるいは連通が遮断されるようになっていると共に、制御リング５の揺動時においても前記第１シール機構によって常時液密的にシールされるようになっている。

第２制御油室１７は、内部に供給された油圧によって制御リング５を後述するコイルばね２８のばね力とアシストして偏心量が増加する方向へ付勢するようになっており、ソレノイドバルブ１００やパイロット弁７を介して油圧が供給あるいは排出されるようになっている。すなわち、第２制御油室１７は増大側制御室となっている。

また、偏心揺動支点から第２シール部材１４までの距離が、第１シール部材１３までの距離よりも大きく設定されていることから、制御リング５の第２制御油室１７側の外側面である第２受圧面２０の面積が、第１制御油室１６側の外側面である第１受圧面２１の面積よりも大きくなっている。

したがって、第２制御油室１７内の油圧による制御リング５に対する押圧力が、第１制御油室１６内の反対の油圧によって僅かに相殺されて、結果として吐出油圧力により制御リング５を、ピボットピン１０を支点として反時計方向へ揺動させて偏心量を減少させようとする力は小さくなり、これに対向して制御リング５を時計方向へ付勢する後述のコイルばね２８のばね力を小さく設定できる。

第１シール部材１３，第２シール部材１４は、例えば低摩耗性の合成樹脂材によって制御リング５の軸方向に沿って細長く形成されていると共に、制御リング５の第１突起部５ｈ，第２突起部５ｇの外周面に形成された第１シール溝５ｂ、第２シール溝５ｃ内に保持されている。さらに第１シール部材１３，第２シール部材１４は、第１シール溝５ｂ、第２シール溝５ｃの底部側に固定されたゴム製の弾性部材１３ａ、１４ａの弾性力によって前方へ、つまり各シール面１ａ、１ｂに押し付けられるようになっている。これにより、第１制御油室１６、第２制御油室１７の常時良好な液密性を確保するようになっている。

吸入ポート１１は、図７及び図９に示すように、各ポンプ室１９の容積が拡大する領域に開口していると共に、ポンプ構成体によるポンプ作用に伴って発生する負圧によって、ほぼ中央に形成された吸入口１１ａを介してオイルパン５５内のオイルが導入されるようになっている。

ポンプハウジング１には、コイルばね２８を収容するばね収容室２７が形成されており、吸入口１１ａと連通している。この吸入口１１ａは、ばね収容室２７と共に低圧室２２と連通していると共に、ポンプ構成体のポンプ作用によって発生する負圧によって、オイルパン５５から吸入通路を介して吸い上げられたオイルを吸入ポート１１に供給して、容積が拡大された各ポンプ室１９に供給するようになっている。したがって、吸入ポート１１と吸入口１１ａ、ばね収容室２７及び低圧室２２の全体が低圧部として構成されている。

一方、吐出ポート１２は、ポンプ構成体によるポンプ作用に伴って各ポンプ室１９の容積が縮小する領域に開口していると共に、ポンプハウジング１に形成された排出孔１２ａからメインオイルギャラリー３１を介して機関の各摺動部および可変動弁装置である例えばバルブタイミング制御装置に連通している。メインオイルギャラリー３１の途中には、オイルの不純物を除去するフィルタ３４が取り付けられている。

制御リング５は、図７に示すように筒状本体の外周面のピボット凹部５ｄと反対側の位置に径方向外側に突出した延出部であるアーム２６が一体に設けられている。このアーム２６は、コイルばね２８により付勢されており、制御リング５を揺動させる。

また、ポンプハウジング１のアーム２６の下方位置には、ばね収容室２７が形成されている。

ばね収容室２７は、ポンプハウジング１の軸方向に沿って延びたほぼ平面矩形状に形成され、内部には、アーム２６を介して制御リング５を図７中、時計方向へ付勢する、つまりロータ４の回転中心と前記制御リング５の内周面の中心との偏心量が変化する方向の１つである大きくなる方向（ポンプ構成体から吐出されるオイルの量が増加する方向）へ制御リング５を付勢する付勢部材であるコイルばね２８が収容配置されている。なお、ばね収容室２７は吸入ポート１１を介して低圧室２２に連通している。

コイルばね２８（付勢部材）は、下端縁がばね収容室２７の底面に弾接している一方、上端縁がアーム２６に弾接しており、ばね収容室２７内において所定のばね荷重Ｗが付与されていて、上端縁がアーム２６に常時当接しつつ制御リング５におけるロータ４の回転中心と制御リング５の内周面の中心との偏心量が大きくなる方向へ付勢している。

つまり、コイルばね２８は、ばね荷重Ｗが付与された状態で常にアーム２６を介して制御リング５を上方へ偏心させる方向、つまり各ポンプ室１９の容積が大きくなる方向に付勢している。ばね荷重Ｗは、油圧がバルブタイミング制御装置の必要油圧Ｐ１のときに第１制御油室１６のみに導入されて制御リング５が動き出す荷重である。

また、ポンプハウジング１のばね収容室２７と軸方向から対向する位置に、アーム２６の上面が当接してアーム２６の時計方向の最大回動位置を規制する規制部２９が形成されている。

そして、ポンプハウジング１には、図７に示すように、吐出圧導入孔３０が形成されている共に、第１制御油室１６，第２制御油室１７と連通する第１制御溝３５と第２制御溝３６がそれぞれ形成されている。

吐出圧導入孔３０は、パイロット弁７の後述する油圧導入ポート４５に連通している。

第１制御溝３５は、一端が同じくポンプカバー２に開口した制御溝３５ｂ（図９，図１０）を介して、第２オイルギャラリー３３に接続されている。

一方、第２制御溝３６は、第１制御溝３５から分岐し、第２制御油室１７に連通している。

ポンプカバー２に形成された吐出ポート１２から吐出したオイルは、制御ハウジング６に形成された吐出開口６０から吐出通路６１に導かれ、排出孔１２ａに向かって流れる。吐出ポート１２と吐出通路６１とは接続されている。吐出通路６１の構成については、後述する。

パイロット弁７は、図３、図４及び図７に示すように、制御ハウジング６の外面一側部に一体に上下方向に設けられ、上部が閉塞された円筒状のバルブボディ４０と、バルブボディ４０の内部に形成されたバルブ収容部４１内に上下方向へ摺動自在なスプール弁４２と、バルブ収容部４１の下端開口を閉塞するプラグ４３と、スプール弁４２とプラグ４３との間に弾装されてスプール弁４２を上方へ付勢するバルブスプリング４４と、を備えている。スプール弁４２は、１対の大径部である第１ランド部４２ａ，第２ランド部４２ｂをもって第２制御油室１７に対しての油圧の給排制御を行う。

バルブボディ４０には、ソレノイドバルブ１００と接続される導入通路開口部である導入ポート４６が開口形成されている。さらに、バルブ収容部４１の周壁には、その軸方向中間位置に、一端側が第２制御油室１７に接続されると共に他端側が後述する中継室４７と常時接続されることで第２制御油室１７に対する油圧の給排に供する制御油室開口部である油圧導入ポート４５が開口形成されると共に、その軸方向他端側の位置に、一端側が外部へ直接開口又は吸入側に接続され、後述する中継室４７との接続を切り替えることによって当該中継室４７を介して第２制御油室１７内の油圧の排出に供する制御ドレン開口部である第１ドレンポート４８が開口形成されている。なお、バルブボディ４０の一端側周壁であって径方向に後述する背圧室５２と重なり合う軸方向位置にも、第１ドレンポート４８と同様に、外部へ直接開口又は吸入側に接続される第２ドレンポート４９が開口形成されている。第１ドレンポート４８及び第２ドレンポート４９はオイルパン５５に連通しており、第１ドレンポート４８及び第２ドレンポート４９から排出されたオイルは、オイルパン５５に貯留される。

また、バルブボディ４０の周壁部には、スプール弁４２が図７中の上端側の位置にある状態で導入ポート４６と後述する中継室４７を連通する連通油路５０が構成されるようになっている。

スプール弁４２は、その軸方向の両端部に、第１ランド部４２ａ，第２ランド部４２ｂが設けられると共に、第１ランド部４２ａ，第２ランド部４２ｂ間に、小径部である軸部４２ｃが設けられている。そして、かかるスプール弁４２がバルブ収容部４１内に収容されることによって、バルブボディ４０内には、第１ランド部４２ａの軸方向外側においてバルブボディ４０の一端部との間に設けられ、導入ポート４６から吐出圧が導かれる圧力室５１と、第１ランド部４２ａ，第２ランド部４２ｂ間に設けられ、当該スプール弁４２の軸方向位置によって油圧導入ポート４５と導入ポート４６（連通油路５０）又は第１ドレンポート４８とを中継する中継室４７と、第２ランド部４２ｂの軸方向外側においてプラグ４３との間に設けられ、第２ランド部４２ｂの外周側（微小隙間）を通じて中継室４７より漏出したオイルの排出に供する背圧室５２と、がそれぞれ隔成されることとなる。

このような構成から、パイロット弁７は、導入ポート４６より圧力室５１に導かれる吐出圧が所定圧以下の状態では、バルブスプリング４４の付勢力をもって、スプール弁４２がバルブ収容部４１の上端側の所定領域である第１領域に位置することとなる（図７参照）。すなわち、スプール弁４２が第１領域に位置することにより、連通油路５０を介して導入ポート４６と中継室４７が接続される一方、第２ランド部４２ｂによって第１ドレンポート４８と中継室４７の接続が遮断されて、油圧導入ポート４５を介して第２制御油室１７と中継室４７が接続される結果、導入ポート４６から連通油路５０を通じて導かれる油圧が中継室４７を介して第２制御油室１７へと供給されることとなる。

そして、圧力室５１へと導かれる吐出圧が所定圧を超えると、バルブスプリング４４の付勢力に抗してスプール弁４２が第１領域からバルブ収容部４１の下端側へと移動し、当該バルブ収容部４１の下端側の所定領域である第２領域に位置することとなる（図示せず）。すなわち、スプール弁４２が第２領域に位置することによって、油圧導入ポート４５を介して第２制御油室１７は中継室４７との接続が維持される一方、第１ランド部４２ａによって連通油路５０と中継室４７の接続が遮断されて、第１ドレンポート４８を介して中継室４７とオイルパン５５が接続される結果、第２制御油室１７内のオイルが中継室４７を通じ第１ドレンポート４８を介してオイルパン５５へと排出されることとなる。

また、パイロット弁７は、ソレノイド５６によって動作し、ソレノイド５６はコネクタ部５７を介して車載のＥＣＵ（図示外）から励磁電流が通電される。

ソレノイドバルブ１００は、図７に示すように、第１オイルギャラリー３２の途中に介在しており、内部軸方向に沿って油通路１０２が貫通形成されてなるほぼ円筒状のバルブボディ１０１と、このバルブボディ１０１の一端部（同図中の左側端部）において油通路１０２を拡径形成してなる弁体収容部１０３の外端部に圧入固定され、その中央部に第１オイルギャラリー３２の上流側の通路（以下、単に「上流側通路」という。）３２ａと接続される上流側開口部である導入ポート１０４を有するシート部材１０５と、該シート部材１０５の内端部開口縁に形成されるバルブシート１０５ａに対して離着座可能に設けられ、導入ポート１０４の開閉に供するボール弁体１０６と、バルブボディ１０１の他端部（同図中の右側端部）に設けられたソレノイド１０７と、から主として構成されている。

バルブボディ１０１は、その一端側内周部に、ボール弁体１０６を収容する弁体収容部１０３が油通路１０２に対し段差拡径状に設けられている。バルブボディ１０１の周壁のうち、その一端側となる弁体収容部１０３の外周部に、下流側通路３２ｂと接続されてパイロット弁７に対する油圧の給排に供する下流側開口部である給排ポート１０８が径方向に沿って貫通形成されると共に、その他端側となる油通路１０２の外周部に、オイルパン５５へと接続される切替ドレン開口部であるドレンポート１０９が径方向に沿って貫通形成されている。

ソレノイド１０７は、ケーシング１０７ａ内部に収容されるコイル（図示外）に通電されることにより発生する電磁力をもって、当該コイルの内周側に配置されるアーマチュア（図示外）及びこれに固定されるロッド１０７ｂが図５中の左方向へと進出移動する構成となっている。なお、このソレノイド１０７には、内燃機関の油温や水温、機関回転数など所定のパラメータによって検出ないし算出された機関運転状態に基づいて車載のＥＣＵ（図示外）から励磁電流が通電されることとなる。

このような構成から、前記ソレノイド１０７への通電時には、ロッド１０７ｂが進出移動することによって当該ロッド１０７ｂの先端部に配置されるボール弁体１０６がシート部材１０５側のバルブシート１０５ａへと押し付けられ、導入ポート１０４と給排ポート１０８の連通が遮断され、油通路１０２を通じ給排ポート１０８とドレンポート１０９が連通することとなる。一方、当該ソレノイド１０７の非通電時には、導入ポート１０４より導かれる吐出圧に基づいてボール弁体１０６が後退移動することにより当該ボール弁体１０６がバルブボディ１０１側へと押し付けられ、導入ポート１０４と油圧導入ポート４５が連通状態となると共に、油圧導入ポート４５とドレンポート１０９の連通が遮断されることとなる。

さて、前述したように、本実施例では、ポンプカバー２に形成された吐出ポート１２から吐出したオイルは、制御ハウジング６に形成された吐出開口６０から吐出通路６１に導かれ、排出孔１２ａに向かって流れる。排出孔１２ａは制御リング支持部６５から離れた位置にあって吐出通路６１に形成されている。吐出通路６１の構成について、図９及び図１０を用いて説明する。

図９及び図１０に示すように、吐出通路６１には、制御リング５のピボットピン１０を支持する制御リング支持部６５が備えられている。制御リング支持部６５は、ポンプ構成体の一部であるロータ４の回転軸の方向から見たときにポンプ構成体の一部であるロータ４の回転軸から離れる方向に向かって徐々に細く形成されている。換言すると、制御リング支持部６５は、涙滴型に形成されている。

吐出開口６０から吐出通路６１に吐出されるオイルは、制御リング支持部６５によって２つの流路に分かれ、吐出通路６１にて合流した後、排出孔１２ａに導かれる。吐出通路６１は、ポンプ構成体の一部であるロータ４の回転方向において制御リング支持部６５の周壁と吐出通路６１の周壁との間に形成された第１吐出通路６１ａと、ポンプ構成体の一部であるロータ４の回転方向とは反対方向において制御リング支持部６５の周壁と吐出通路６１の周壁との間に形成された第２吐出通路６１ｂとを備えている。第１吐出通路６１ａを形成する制御リング支持部６５の周壁と吐出通路６１の周壁とはオイルの流れ方向に沿ってほぼ平行に形成されている。これにより、オイルをスムーズに下流側に流すことができる。

本実施例の制御リング支持部６５は、上述したようにポンプ構成体の一部であるロータ４の回転軸の方向から見たときにポンプ構成体の一部であるロータ４の回転軸から離れる方向に向かって徐々に細く形成した、所謂涙滴型としていることを特徴としている。

一般的に物体に流れが衝突すると、衝突した部位では圧力が高くなる。一方、衝突した部位の下流側では急激に圧力が低下し、剥離が発生する（渦が発生する）。剥離が発生した部分では、流れが乱れ、その乱れが圧力損失となり、ポンプの効率が低下する。例えば、制御リング支持部６５を円柱状に形成した場合、オイルは制御リング支持部６５に上流端６５ａに衝突し、第１吐出通路６１ａと第２吐出通路６１ｂとが合流した下流端６５ｂでは剥離が発生し、圧力損失となる。流れの剥離を抑制するためには、剥離の位置を下流側に移動させ、圧力が急激に低下する部分を小さくすることが有効である。そこで本実施例では、制御リング支持部６５の下流端６５ｂを下流側に伸ばした位置としている。すなわち、ピボットピン１０の中心と上流端６５ａを結ぶ距離よりも、ピボットピン１０の中心と下流端６５ｂ結ぶ距離の方を長くしている。そして、制御リング支持部６５に上流端６５ａに衝突したオイルは、第１吐出通路６１ａと第２吐出通路６１ｂとに分流し、下流端６５ｂを通過した位置で合流する。本実施例では、制御リング支持部６５は涙滴型とし、制御リング支持部６５の周壁を流れるオイルをスムーズに下流側に流すようにしている。

本実施例によれば、制御リング支持部６５は、ポンプ機構の回転軸の方向から見たときにポンプ機構の回転軸から離れる方向に向かって徐々に細く形成した、所謂涙滴型としているので、オイルの流れをスムーズにし、ポンプの圧力損失を低減することができる。

さて、本実施例の可変容量形ポンプは、第２制御油室１７及び第１制御油室１６が形成され、制御リング５の第２制御油室１７側の外側面である第２受圧面２０、及び第１制御油室１６側の外側面である第１受圧面２１で高い圧力を受ける。圧力は制御リング５の内周側に向かって働くので、制御リング５は押し潰さる方向に変形する。制御リング５には、吐出ポート１２と連通する貫通した孔部が形成され、この孔部によって制御リング５の剛性が低下する。このため、制御リング５は、圧力により変形し易くなる。制御リング５が変形すると、制御リング５の内側が真円状態から楕円状態へと変化し、制御リング５の内側に配置されるポンプ構成における可動部位の回転が阻害され、負荷が増大する可能性がある。この課題を解決するための構成について、図７から図９、図１１から図１６を用いて説明する。

図１１は、本発明の実施例に係る可変容量形ポンプの要部拡大斜視図、図１２は、本発明の実施例に係る可変容量形ポンプの要部拡大図、図１３は、図１２におけるXIII-XIII線断面図、図１４は、本発明の実施例に係る可変容量形ポンプから制御リングを除いた状態を示す部分拡大図、図１５は、本発明の実施例に係る可変容量形ポンプの制御リングの偏心量が最大の状態を示す部分拡大図、図１６は、本発明の実施例に係る可変容量形ポンプの制御リングの偏心量が最小の状態を示す部分拡大図である。

図１１及び図１２に示すように、本実施例の孔部２５は、分割部材３７によって複数に分割されている。換言すると、孔２５ａ，２５ｂの間には分割部材３７が配置されている。分割部材３７は、制御リング５の剛性を確保し、制御リング５に圧力が加わった際に、孔部２５が変形するのを抑制する補強部材となる支柱としての役割を担っている。

この分割部材３７は、吐出圧力の作用する制御リング５の内周から外周に向けて径方向に延びるように形成すると効果的であるが、制御リング５の形状や吐出領域の場所によっては、制御リング５の径方向に対して、傾斜して設けてもよい。

本実施例において、孔部２５は、図７に示すように、ポンプ構成体の一部であるロータ４の回転軸線に対する径方向において、制御リング５がコイルばね２８（付勢部材）と当接する部分と、ピポットピン１０（軸部材）とを結んだ制御リング５の基準線ＢＬに対して、コイルばね２８（付勢部材）が配置された側（図７において下側）に設けられている。換言すると、孔部２５は、加圧され吐出されるオイルの圧力が高くなる側に設けられている。このように構成することにより、吐出するオイルの圧力を高めることができる。

また、上記とは逆に、孔部２５は、ポンプ構成体の回転軸線に対する径方向において、制御リング５の基準線ＢＬに対して、コイルばね２８（付勢部材）が配置された側とは反対側（図７において上側）に設けるようにしても良い。つまり、孔部２５は、複数のポンプ室１９の容積がポンプ構成体の回転駆動に伴って減少する区間において、複数のポンプ室１９のうち最も容積が大きくなるポンプ室１９に近い側に設けられていてもよい。このような実施形態の場合、孔部２５は、ポンプ室の容積がポンプ構成体の回転駆動に伴って周方向に減少する区間の中間位置と、最も容積が大きくなるポンプ室に近い吐出ポート１２の始端部との間に設けられることになる。この場合、加圧したオイルを素早く吐出することができるといった効果が期待できる。

本実施例において、分割部材３７は制御リング５と一体に形成されている。このように構成することにより、孔２５ａ、２５ｂを容易に制御リング５に形成することができる。これとは別に、分割部材３７は制御リング５と別体に形成するようにしても良い。例えば、分割部材３７を制御リング５と別体に形成した場合は、分割部材３７を制御リング５よりも硬い材料で構成する。この場合、分割部材３７の剛性を確保した上で分割部材３７を細く形成することができるので、孔２５ａ、２５ｂを通過するオイルの流量を確保することができる。

分割部材３７は、ポンプ構成体の回転軸線に対する径方向において、孔部２５の周方向中央に設けられている。このように構成することにより、孔２５ａ、２５ｂの大きさをほぼ均等に構成することができ、孔２５ａ、２５ｂを通過するオイルの流量をバランス良く確保することができる。

図１１に示すように、制御リング５には、ポンプ構成体の一部であるロータ４の回転軸線に沿った方向において凹み、回転軸線に対する径方向において孔部２５と分割部材３７を跨がって設けられた溝部５ｅを備えている。本実施例では溝部５ｅを介して、一のポンプ室１９と隣り合う他のポンプ室１９から一のポンプ室１９へ向かってオイルを流入し易くなり、流路抵抗を低減することができる。

また、溝部５ｅは孔部２５に近づくほど、回転軸線に対する径方向の大きさ（幅）が大きく形成されている。換言すると、溝部５ｅは上流側（図１１の上方）より下流側（孔部２５がある位置）の方が、回転軸線に対する径方向の大きさ（幅）が大きく形成されている。

さらに溝部５ｅは、回転軸線の周方向において孔部２５の一部と重なるように径方向外側の途中位置５ｅ１，５ｅ２まで延びて形成されている。同様に、溝部５ｅは、分割部材３７において回転軸線の径方向外側の途中位置となる低位置部３７ａまで延びて形成されている。低位置部３７ａの径方向外側には回転軸方向に沿った方向において低位置部３７ａより高さが高い高位置部３７ｂが形成されている。換言すると、分割部材３７には、回転軸線に沿った方向において高さが異なる段差部が形成されている。

上記のように本実施例の溝部５ｅは、回転軸線に対する径方向において、孔部２５と分割部材３７の途中まで設けられている。

また、本実施例の溝部５ｅは、孔部２５に近づくほど、回転軸線に対する径方向の大きさが大きく形成されている。

図１１及び図１２において、溝部５ｅはシリンダブロック１１１の取付側と反対側に形成されている例で説明したが、本実施例の溝部５ｅはシリンダブロック１１１の取付側にも同様に形成されている。そして、図１３に示すように、溝部５ｅによって制御リング５には、シリンダブロック１１１の取付側と反対側、及びシリンダブロック１１１の取付側には、それぞれ油通路７０、７１が形成される。また、ポンプハウジング１には、図１３及び図１４に示すように、回転軸線の方向において、ポンプ収容部１ｓと、ポンプ構成体が内部に収容された制御リング５との間に、油通路となる凹部１eが形成されている。

次に図１４から図１６を用いて、凹部１eと制御リング５との関係について説明する。

凹部１eは、回転軸線の方向において、シリンダブロック１１１側に向かって凹んだ形状を成している。ポンプ収容部１ｓに制御リング５が配置された状態において、制御リング５と凹部１eは回転軸線の方向から見て重なり合っている。

図１５は制御リング５の偏心量が最大（１００％）の状態である。このとき、制御リング５の形成した孔部２５（孔２５ａ，２５ｂ）は、凹部１eと全体が重なり合っている。孔部２５（孔２５ａ，２５ｂ）は、凹部１eと全体が重なっているので、孔部２５（孔２５ａ，２５ｂ）から吐出したオイルは、阻害されることなくスムーズに流れる。

一方、図１６は制御リング５の偏心量が最小（０％）の状態である。このとき、制御リング５の形成した孔部２５（孔２５ａ，２５ｂ）は、凹部１eとの一部と重なり合っている。さらに制御リング５の溝部５ｅは、図１６中の点線で囲ったように、ポンプハウジング１の凹部１eの縁と重なり合っている。これにより、孔部２５（孔２５ａ，２５ｂ）から吐出するオイル量を絞り込むように調整する。

以上説明したように、本実施例によれば、ポンプ室１９の内圧による制御リングの変形が抑制されると共に、ポンプ構成体における制御リングと回転駆動されることにより可動する可動部位との間のフリクションの増加が抑制されて、可変容量形ポンプの効率の悪化を抑制できる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。

また、本発明は、制御リング５がピボットピン１０を基準に揺動する実施例を中心に説明したが、制御リング５が真っ直ぐスライドすることによって、制御リング５の内周面の中心とロータ４の回転中心との偏心量が変化する可変容量形ポンプにも適用できる。

さらに、本発明は、ポンプ構成体がロータ４、ベーン１５およびベーンリング１８、制御リング５を有したベーンポンプである実施例を中心に説明したが、インナーロータとアウターロータを収容した内接ギアポンプにも適用できる。このとき、制御リング５をアウターロータの外周に配置させて、アウターロータの回転中心をインナーロータの回転中心に対して公転移動させることによってポンプ構成体から吐出されるオイルの量を変化させることができる。

１…ポンプハウジング、１ｃ…ピン孔、１e…凹部、１ｓ…ポンプ収容部、２…ポンプカバー、３…クランクシャフト、４…ロータ、４ｂ…開口部、５…制御リング、５ｅ…溝部、６…制御ハウジング、７…パイロット弁、１０…ピボットピン、１１…吸入ポート、１２…吐出ポート、１２ａ…排出孔、１３…第１シール部材、１４…第２シール部材、１５…ベーン、１６…第１制御油室、１７…第２制御油室、１８…ベーンリング、１９…ポンプ室、２５…孔部、２５ａ，２５ｂ…孔、３０…吐出圧導入孔、３１…メインオイルギャラリー、３２…第１オイルギャラリー、３２ａ…上流側通路、３２ｂ…下流側通路、３３…第２オイルギャラリー、３５…第１制御溝、３６…第２制御溝、３７…分割部材、６０…吐出開口、６１…吐出通路、６１ａ…第１吐出通路、６１ｂ…第２吐出通路、６５…制御リング支持部、６５ａ…上流端、６５ｂ…下流端、７０，７１…油通路、１１０…内燃機関、１１１…シリンダブロック、１２０…可変容量形ポンプ

Claims (14)

1. 内燃機関の可変容量形ポンプにおいて、
   内部にポンプ収容部が形成されたハウジングと、
   前記ポンプ収容部に収容され、回転駆動されることによって、複数のポンプ室の容積が変化して、吸入部から導かれたオイルを吐出部へ吐出するポンプ構成体と、
   内部に前記複数のポンプ室が配置され、前記内燃機関の状態に応じて移動可能となっている、前記ポンプ構成体の一部を構成する制御リングであって、軸方向両端を連通するように設けられ、前記複数のポンプ室から吐出されたオイルが流通する孔部と、前記孔部を複数の孔に分割する分割部材と、を有し、移動することによって前記吐出部から吐出されるオイルの量を変化させる前記制御リングと、
   を備えることを特徴とする可変容量形ポンプ。
2. 請求項１の可変容量形ポンプであって、
   前記孔部は、前記複数のポンプ室の容積が前記ポンプ構成体の回転駆動に伴って減少する区間において、前記複数のポンプ室のうち最も容積が小さくなるポンプ室に近い側に設けられていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
3. 請求項１の可変容量形ポンプであって、
   前記分割部材は、前記制御リングと一体に形成されたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
4. 請求項１の可変容量形ポンプであって、
   前記分割部材は、前記制御リングの径方向において、前記孔部の周方向中央に設けられたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
5. 請求項２の可変容量形ポンプであって、
   前記制御リングは、軸方向において凹み、径方向において前記孔部と前記分割部材を跨がって設けられた溝部を備えたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
6. 請求項５の可変容量形ポンプであって、
   前記溝部は、前記孔部に近づくほど、前記制御リングの径方向の大きさが大きく形成されたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
7. 請求項５の可変容量形ポンプであって、
   前記溝部は、前記制御リングの径方向において、前記孔部と前記分割部材の途中まで設けられたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
8. 請求項７の可変容量形ポンプであって、
   前記分割部材には、前記制御リングの軸方向において高さが異なる段差部が形成されていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
9. 請求項５の可変容量形ポンプであって、
   前記ハウジングには、前記ポンプ収容部と、前記制御リングとの間に、凹部を有し、
   前記孔部は、オイルの吐出量が最大のときに、前記凹部と全体が重なり合い、
   前記溝部は、オイルの吐出量が最小のときに、前記凹部の縁と重なり合う
   可変容量形ポンプ。
10. 請求項１の可変容量形ポンプであって、
    前記孔部は、矩形であることを特徴とする可変容量形ポンプ。
11. 請求項１の可変容量形ポンプであって、
    前記ポンプ構成体及び前記制御リングは、鉄系材料で形成されたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
12. 請求項１１の可変容量形ポンプであって、
    前記制御リングは、焼結金属で形成されたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
13. 請求項１の可変容量形ポンプであって、
    前記ハウジングは、アルミニウムを含む材料で形成されたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
14. 請求項１の可変容量形ポンプであって、
    前記ポンプ構成体は、前記内燃機関に設けられたクランクシャフトが挿入され、前記クランクシャフトにより回転駆動されることを特徴とする可変容量形ポンプ。

Images