JP3603536B2 - オイルポンプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オイルポンプ装置、特に、回転数が変化するエンジン等の駆動源によって回転駆動されるオイルポンプと、このオイルポンプから吐出される作動油の一部を還流させ得る制御弁を備えて、被送給部に所定量の作動油を圧送するオイルポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のオイルポンプ装置においては、駆動源の回転数が増加すると、これに伴ってオイルポンプから吐出される作動油の吐出量が増加するため、作動油の吐出圧も増加して、ポンプ負荷（駆動動力）が増大する。このため、従来技術（例えば実開昭６１−２３４８５）では、作動油の吐出圧が設定値以上となる駆動源の中・高回転領域にて、制御弁によりオイルポンプから吐出される作動油の一部（被送給部にて必要な油量以上の余剰の作動油）をオイルポンプの吸込側またはエンジンのオイルパンやリザーバ、オイルタンク等の油貯蔵部に還流させるようにして、中・高回転領域でのポンプ負荷を低減させるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来技術においては、被送給部にて必要な油量以上の余剰の作動油をオイルポンプの吸込側またはエンジンのオイルパンやリザーバ、オイルタンク等の油貯蔵部に還流させるようにして、中・高回転領域でのポンプ負荷を低減させるようにしてあり、被送給部が複数であってその一つが油圧作動式のアクチュエータ（例えばエンジンの可変動弁機構や可変バルブリフト機構等に採用されているアクチュエータ）である場合にも、全ての被送給部にて必要な油量以上の余剰の作動油をオイルポンプの吸込側またはエンジンのオイルパンやリザーバ、オイルタンク等の油貯蔵部に還流させるようにしてあるため、アクチュエータが非作動で作動油を消費しない場合には、不必要に多量の作動油が被送給部に圧送されることとなり、ポンプ負荷の低減効果が十分に得られない。
【０００４】
本発明は、上記した問題に対処するため、回転数が変化するエンジン等の駆動源によって回転駆動されるオイルポンプと、このオイルポンプから吐出される作動油の一部を同オイルポンプの吸込側に還流させ得る制御弁を備えて、少なくとも一つの油圧作動式のアクチュエータを含む複数の被送給部に所定量の作動油を給送するオイルポンプ装置において、前記オイルポンプとして作動油の吸込口に常時連通する第１吸込ポートとこの第１吸込ポートに前記制御弁を介して連通される第２吸込ポートを備え、これら第１吸込ポートと第２吸込ポートが前記駆動源によって回転駆動されるインナーロータと同インナーロータによって回転されるアウターロータの間に形成される各ポンプ室にそれぞれ別個に連通されるように構成したオイルポンプを採用し、前記制御弁として前記駆動源の所定回転領域にて前記アクチュエータの非作動時には同アクチュエータの作動に必要な油量より少量の作動油が前記オイルポンプから前記被送給部に給送され、前記アウクチュエータの作動時には同アクチュエータの作動に必要な油量より多量の作動油が前記オイルポンプから前記被送給部に給送されるように制御する制御弁を採用したことを特徴とするオイルポンプ装置を提供するものである。
【０００５】
【発明の作用・効果】
本発明によるオイルポンプ装置においては、駆動源における所定回転領域にて、制御弁の制御特性により、アクチュエータの非作動時には同アクチュエータの作動に必要な油量より少量の作動油がオイルポンプから被送給部に圧送され、またアクチュエータの作動時には同アクチュエータの作動に必要な油量より多量の作動油がオイルポンプから被送給部に圧送されるため、駆動源における所定回転領域では被送給部にて必要な油量を的確に確保しながら、制御弁を介して還流される余剰油量を多量とすることができて、ポンプ負荷の低減を最大限に図ることができ、駆動動力の低減を最大限に図ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示したオイルポンプ装置は、車両用エンジン（内燃機関）のクランクシャフト１０によって回転駆動されるオイルポンプ２０（一部破断して示してある）と、このオイルポンプ２０から吐出される作動油の一部を吸込側へ還流させ得る制御弁３０を備えていて、オイルポンプ２０から吐出される作動油は、吐出路４１を通して複数の被送給部、すなわち、エンジンにおける可変動弁機構の油圧作動式アクチュエータ５１、エンジンにおけるベアリング等の被潤滑部位５２、及びシリンダやピストン等の油冷部位５３等にそれぞれ圧送されるように構成されている。なお、各被送給部（５１，５２，５３）からは排出路４２を通してエンジンのオイルパン４０に作動油がそれぞれ戻されるように構成されている。
【０００７】
オイルポンプ２０は、クランクシャフト１０によって図１の反時計方向へ回転駆動されるようになっていて、ポンプハウジング２１と、このポンプハウジング２１内に回転可能に組付けられてクランクシャフト１０によって回転駆動されるインナーロータ２２と、このインナーロータ２２に対し所定量偏心してポンプハウジング２１内に回転可能に組付けられてインナーロータ２２の外歯２２ａと噛み合う内歯２３ａにてインナーロータ２２により同方向に回転されるアウターロータ２３を備えている。なお、外歯２２ａ及び内歯２３ａは、トロコイド曲線又はサイクロイド曲線で規定されている。
【０００８】
ポンプハウジング２１は、吸入路４３に接続されてオイルパン４０に連通する吸込口２１ａと、吐出路４１に接続される吐出口２１ｂと、吸込口２１ａに常時連通するメイン吸込ポート２１ｃと、このメイン吸込ポート２１ｃに制御弁３０を介して連通・遮断されるサブ吸込ポート２１ｄと、吐出口２１ｂに常時連通する吐出ポート２１ｅを有していて、各ポート２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは各外歯２２ａと各内歯２３ａ間に形成される各ポンプ室Ｒを介して連通しない構成となっている。
【０００９】
制御弁３０は、図２にて詳細に示したように、内孔３１ａを有するとともに制御ポート３１ｂ、サブポート３１ｃ、メインポート３１ｄを有するバルブハウジング３１と、このバルブハウジング３１の内孔３１ａに軸方向へ摺動可能に組付けられて各ポート３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ間の連通を制御するバルブスプール３２と、このバルブスプール３２を図２の上方へ付勢するスプリング３３によって構成されていて、制御ポート３１ｂにてオイルポンプ２０の吐出ポート２１ｅに常時連通し、サブポート３１ｃにてオイルポンプ２０のサブ吸込ポート２１ｄに常時連通し、メインポート３１ｄにてオイルポンプ２０のメイン吸込ポート２１ｃに常時連通している。
【００１０】
この制御弁３０においては、制御ポート３１ｂに付与される油圧（吐出圧）が第１設定値に上昇したときバルブスプール３２がスプリング３３に抗して図３に示した位置まで移動して制御ポート３１ｂがサブポート３１ｃに連通する直前の第１状態となり、また第２設定値（第１設定値より大きい）に上昇したときバルブスプール３２がスプリング３３に抗して図４に示した位置まで移動してサブポート３１ｃがメインポート３１ｄとの連通を遮断される第２状態となり、更に第３設定値（第２設定値より大きい）に上昇したときバルブスプール３２がスプリング３３に抗して図５に示した位置まで移動して制御ポート３１ｂ及びサブポート３１ｃがメインポート３１ｄに連通する直前の第３状態となり、第３設定値以上に上昇するときバルブスプール３２がスプリング３３に抗して更に移動するようになっていて、これによって図６に示した吐出量特性が得られるようになっている。
【００１１】
なお、第１状態は図６のａまたはＡ点に相当し、第２状態は図６のｂまたはＢ点に相当し、第３状態は図６のｃ点に相当する。また、図６の太い一点鎖線にて示した特性は、従来装置（作動油の吐出圧が設定値以上となる中・高回転領域にて、制御弁によりオイルポンプから吐出される作動油の一部をオイルポンプの吸込側またはエンジンのオイルパンやリザーバ、オイルタンク等の油貯蔵部に還流させるようにして、中・高回転領域でのポンプ負荷を低減させるように構成した装置）の特性である。
【００１２】
上記のように構成した本実施形態においては、可変動弁機構の油圧作動式アクチュエータ５１が非作動である状態にて、クランクシャフト１０の回転数ＮがゼロからＮ１（例えば１５００ｒｐｍ）間の低回転域であるとき、制御弁３０においてバルブスプール３２が図３に示した位置より下方に移動することはなく、サブポート３１ｃは制御ポート３１ｂとの連通を遮断されるとともにメインポート３１ｄとの連通を維持される。このため、オイルポンプ２０では、メイン吸込ポート２１ｃとサブ吸込ポート２１ｄが共に吸込ポートとして十分に機能し、図６の太い実線で示した０〜ａの吐出量特性が得られ、その吐出量が吐出路４１を通して各被送給部（５１，５２，５３）に向けて圧送される。
【００１３】
また、クランクシャフト１０の回転数ＮがＮ１からＮ２（例えば３０００ｒｐｍ）間の低速側中回転域であるとき、制御弁３０においてバルブスプール３２が図３の位置から図４の位置間にて移動して図４に示した位置より下方に移動することはなく、サブポート３１ｃは制御ポート３１ｂとの連通量を可変制御されるとともにメインポート３１ｄとの連通量を可変制御される。このため、オイルポンプ２０では、吐出ポート２１ｅから吐出口２１ｂに流れる作動油の一部が制御弁３０を介してサブ吸込ポート２１ｄに流入するとともに、メイン吸込ポート２１ｃからサブ吸込ポート２１ｄに作動油が吸い込まれて、メイン吸込ポート２１ｃが吸込ポートとして十分に機能するものの、サブ吸込ポート２１ｄが吸込ポートとしての機能を可変制御（吐出圧に応じて制限）されるため、図６の太い実線で示したａ〜ｂの吐出量特性が得られ、その吐出量が吐出路４１を通して各被送給部（５１，５２，５３）に向けて圧送される。
【００１４】
また、クランクシャフト１０の回転数ＮがＮ２からＮ３（例えば５０００ｒｐｍ）間の高速側中回転域であるとき、制御弁３０においてバルブスプール３２が図４の位置から図５の位置間にて移動して図５に示した位置より下方に移動することはなく、サブポート３１ｃはメインポート３１ｄとの連通を遮断された状態にて制御ポート３１ｂとの連通量を可変制御される。このため、オイルポンプ２０では、吐出ポート２１ｅから吐出口２１ｂに流れる作動油の一部が制御弁３０を介してサブ吸込ポート２１ｄに流入し、メイン吸込ポート２１ｃのみが吸込ポートとして十分に機能するため、図６の太い実線で示したｂ〜ｃの吐出量特性が得られ、その吐出量が吐出路４１を通して各被送給部（５１，５２，５３）に向けて圧送される。
【００１５】
また、クランクシャフト１０の回転数ＮがＮ３以上の高回転域であるとき、制御弁３０においてバルブスプール３２が図５に示した位置より下方に移動して、制御ポート３１ｂとサブポート３１ｃがフルオープンにて連通した状態にてメインポート３１ｄが制御ポート３１ｂ及びサブポート３１ｃとの連通量を可変制御される。このため、オイルポンプ２０では、吐出ポート２１ｅから吐出口２１ｂに流れる作動油の一部が制御弁３０を介してサブ吸込ポート２１ｄとメイン吸込ポート２１ｃに流入し、サブ吸込ポート２１ｄが吸込ポートとして全く機能しない状態にて、メイン吸込ポート２１ｃが吸込ポートとしての機能を可変制御（吐出圧に応じて制限）されるため、図６の太い実線で示したｃ以降の吐出量特性が得られ、その吐出量が吐出路４１を通して各被送給部（５１，５２，５３）に向けて圧送される。
【００１６】
ところで、本実施形態において可変動弁機構の油圧作動式アクチュエータ５１が作動状態であると、このアクチュエータ５１にて使用されて消費される作動油によって当該オイルポンプ装置から吐出される作動油の吐出圧が低下するため、制御弁３０のバルブスプール３２が図３の位置に移動する回転数が所定量高くなって図６のＮ１ａとなり、またバルブスプール３２が図４の位置に移動する回転数が所定量高くなって図６のＮ２ａとなるため、図６に示した吐出量特性における中回転域の特性が一部分を太い二点鎖線で示したａ−Ａ−Ｂとなり、アクチュエータ５１の作動に必要な油量（図６の破線で示した特性線参照）より多量の作動油がオイルポンプ２０から吐出路４１を通して各被送給部（５１，５２，５３）に向けて圧送されるようになる。
【００１７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、駆動源であるクランクシャフト１０の中回転域（所定回転領域）にて、制御弁３０の制御特性により、アクチュエータ５１の非作動時には同アクチュエータ５１の作動に必要な油量より少量の作動油がオイルポンプ２０から各被送給部（５１，５２，５３）に向けて圧送され、またアクチュエータ５１の作動時には同アクチュエータ５１の作動に必要な油量より多量の作動油がオイルポンプ２０から各被送給部（５１，５２，５３）に向けて圧送されるため、クランクシャフト１０の中回転域では各被送給部（５１，５２，５３）にて必要な油量を的確に確保しながら、制御弁３０を介して還流される余剰油量を多量とすることができて、ポンプ負荷の低減を最大限に図ることができ、駆動動力の低減を最大限に図ることができる。
【００１８】
また、本実施形態においては、吸込ポート（２１ｃ，２１ｄ）を複数とした単一のオイルポンプ２０と、オイルポンプ２０から吐出される余剰の作動油を吐出圧に応じて各吸込ポート（２１ｃ，２１ｄ）へ流入させて還流させる制御弁３０の組み合わせにより当該オイルポンプ装置を構成して、ポンプ負荷の低減を図るようにしたものであるため、小型・軽量・コンパクトであって当該オイルポンプ装置の搭載性が向上する。
【００１９】
上記実施形態においては、オイルポンプ２０と制御弁３０によって図６に示した特性の得られる本発明のオイルポンプ装置を構成したが、図１に示した制御弁３０を無くすとともに図１に示した両吸込ポート（２１ｃ，２１ｄ）を常時連通させるように構成したオイルポンプ（一般的なトロコイドポンプ）と、このオイルポンプの吐出側に組付けられて同オイルポンプとにより図７に示した特性が得られるようにしたリリーフバルブによって本発明のオイルポンプ装置を構成して実施することも可能である。図７において、回転数Ｎ１はアクチュエータ（５１）の非作動時においてリリーフバルブがリリーフ作動を開始する回転数であり、また回転数Ｎ１ａはアクチュエータ（５１）の作動時においてリリーフバルブがリリーフ作動を開始する回転数であって、当該オイルポンプ装置においては、所定回転領域にて、アクチュエータの非作動時には同アクチュエータの作動に必要な油量（図７の破線で示した特性線参照）より少量の作動油がオイルポンプから被送給部に圧送され、またアクチュエータの作動時には同アクチュエータの作動に必要な油量より多量の作動油がオイルポンプから被送給部に圧送される。
【００２０】
また、上記実施形態においては、オイルポンプ２０の吸込ポートをメイン吸込ポート２１ｃとサブ吸込ポート２１ｄの２個に分離したが、更に分離数を増加して実施することも可能であり、その場合には分離数の増加に合わせて制御弁３０のポート数と弁部の数も増加する必要がある。また、上記実施形態においては、車両用エンジン（内燃機関）のクランクシャフト１０にて駆動されるオイルポンプ装置に本発明を実施したが、本発明は車両以外の他の産業機器に使用するオイルポンプ装置にも同様にまたは適宜変更して実施できるものであり、オイルポンプの形式（上記実施形態ではトロコイド式）や駆動形態（上記実施形態では直結駆動式）も適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオイルポンプ装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示した制御弁の詳細な断面図である。
【図３】図２に示した制御弁の第１状態時における要部拡大断面図である。
【図４】図２に示した制御弁の第２状態時における要部拡大断面図である。
【図５】図２に示した制御弁の第３状態時における要部拡大断面図である。
【図６】図１に示したオイルポンプ装置によって得られる回転数と吐出量との関係を示す特性線図である。
【図７】本発明による他の実施形態のオイルポンプ装置によって得られる回転数と吐出量との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
１０…エンジンのクランクシャフト（駆動源）、２０…オイルポンプ、３０…制御弁、４０…オイルパン、５１…アクチュエータ、５２，５３…被潤滑部位，油冷部位（被送給部）。

Claims (1)

1. 回転数が変化するエンジン等の駆動源によって回転駆動されるオイルポンプと、このオイルポンプから吐出される作動油の一部を同オイルポンプの吸込側に還流させ得る制御弁を備えて、少なくとも一つの油圧作動式のアクチュエータを含む複数の被送給部に所定量の作動油を給送するオイルポンプ装置において、
   前記オイルポンプとして作動油の吸込口に常時連通する第１吸込ポートとこの第１吸込ポートに前記制御弁を介して連通される第２吸込ポートを備え、これら第１吸込ポートと第２吸込ポートが前記駆動源によって回転駆動されるインナーロータと同インナーロータによって回転されるアウターロータの間に形成される各ポンプ室にそれぞれ個別に連通されるように構成したオイルポンプを採用し、
   前記制御弁として前記駆動源の所定回転領域にて前記アクチュエータの非作動時には同アクチュエータの作動に必要な油量より少量の作動油が前記オイルポンプから前記被送給部に給送され、前記アウクチュエータの作動時には同アクチュエータの作動に必要な油量より多量の作動油が前記オイルポンプから前記被送給部に給送されるように制御する制御弁を採用したことを特徴とするオイルポンプ装置。

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