JP5157885B2 - バキュームポンプ - Google Patents

Description

本発明は、車両のバキュームポンプに関し、特にベーン式バキュームポンプに関する。

従来、給油路の他端と構成各部材同士が互いに摺動する部分とを回転軸の回転に伴って間欠的に連通自在とした自動車用バキュームポンプが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記従来の自動車用バキュームポンプにおいては、ハウジング内と大気とが連通されていない。したがって、ポンプが停止したときに、ハウジング内の負圧により、潤滑油がハウジング内に流入する。この量が多いと、次のエンジン始動時に回転抵抗となる。

かかる問題を解決するバキュームポンプとして、複数のベーンを摺動自在に保持するロータと、ロータを覆い内部に給油路を介して潤滑油が供給されるハウジングとを備えたものが提案されている。

このバキュームポンプにおいて、ロータは、ロータを駆動するエンジンに連結されるロータ軸を有し、ロータ軸には、ロータの径方向に貫通する貫通孔が形成されている。また、貫通孔には、給油孔が連通し、ハウジングは、ロータのロータ軸に嵌合してロータ軸を回転自在に支持する軸受部を有している。さらに、軸受部には、ロータの軸方向に一対の連通溝が形成されている。一方の連通溝は、ハウジング内部に常時連通している。他方の前記連通溝は、大気に常時連通し、一方の連通溝と貫通孔とが連通したときに貫通孔と他方の連通溝とが連通状態となる。

しかしながら、他方の連通溝が大気と常時連通していることから、この他方の連通溝より空気がハウジング内に流入し易く、ポンプの性能低下の原因となっている。さらに、他方の連通溝より潤滑油が外部に流出し易いという問題も存在する。

そこで、特許文献２では、バキュームポンプの性能を向上させるようにした技術が提案されている。

この特許文献２にかかるバキュームポンプは、複数のベーンを摺動自在に保持するロータと、ロータを収容し、給油路を介して潤滑油が内部に供給されるハウジングとを備え、給油路は、通路を介して大気に連通する。また、このバキュームポンプは、通路の流量を抑制する流量抑制手段を備える。
特開平１１−６２８６４号公報 特開２００６−１１８４２４号公報

ところで、カムシャフト直動のバキュームポンプは、一般に、カムシャフトから潤滑油（エンジンオイル）を供給するので、以下の問題点が指摘されている。

エンジンが運転されている状態では、潤滑油の供給油量を調整することができないため、エンジン回転数が低い状態では、潤滑油の供給油量が不足し、ベーンとハウジングとのクリアランスから気密漏れが発生する。その結果、ロータの回転トルク（フリクション）が増加する。逆に、エンジン回転数が高いと、潤滑油の供給油量が必要以上に増加し、不要な潤滑油の排出時にフリクションとなる。

ちなみに、特許文献２に記載の技術では、通路の流量を抑制する流量抑制手段を備えているが、エンジンの運転状態によっては潤滑油の供給油量が不足し、フリクションが増加するなどの問題が発生する。

本発明は、上記技術的課題に鑑みなされたもので、潤滑油の供給油量を運転条件に応じた最適なものとしうるバキュームポンプの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にバキュームポンプは、ハウジング内に設けられたポンプ室と、前記ポンプ室の軸心に対し所定の偏心量でもって当該ポンプ室内で回動するように配置されたロータと、先端が前記ポンプ室の内周面に沿って動くように前記ロータに出没自在に設けられたベーンと、前記ポンプ室内に潤滑油を供給するための油供給通路と、前記油供給通路に関連して設けられた油量制御弁と、エンジンの運転状態に応じて前記油量制御弁の駆動を制御することにより、前記油供給通路を介して前記ポンプ室内に供給される潤滑油の供給量を調整するための制御手段とを含み、前記制御手段は、エンジン回転数が小さいほど潤滑油の供給油量を多くするための手段を含む。

上記構成によれば、エンジンの運転状態に応じて油量制御弁の駆動が制御され、それによって油供給通路を介してポンプ室内に供給される潤滑油の供給量が調整される。

また、上記バキュームポンプにおいて、前記制御手段は、エンジン負荷が大きいほど潤滑油の供給油量を少なくするための手段をさらに含む。

ある態様では、前記油供給通路に対して進退自在に設けられた弁体と、前記弁体を進退させるためのアクチュエータとを含む。

上記の態様のバキュームポンプにおいて、前記制御手段は、エンジン回転数が設定値αｒｐｍ未満の場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を開放する方向に前記弁体を後退させる一方、エンジン回転数が設定値αｒｐｍ以上の場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を閉塞する方向に前記弁体を前進させるための手段を含む。

上記構成によれば、エンジン回転数が設定値αｒｐｍ未満の場合には、アクチュエータが作動されることにより、油供給通路を開放する方向に弁体が後退する。一方、エンジン回転数が設定値αｒｐｍ以上の場合には、アクチュエータが作動されることにより、油供給通路を閉塞する方向に弁体が前進する。そのため、エンジン回転数が小さいほど、潤滑油の供給油量を多くできる。その結果、バキュームポンプの気密漏れが抑制される。

また、上記の態様のバキュームポンプにおいて、前記制御手段は、エンジン負荷が設定値β未満の場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を開放する方向に前記弁体を後退させる一方、エンジン負荷が設定値β以上の場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を閉塞する方向に前記弁体を前進させるための手段をさらに含む。

上記構成によれば、エンジン負荷が設定値β未満の場合には、アクチュエータが作動されることにより、油供給通路を開放する方向に弁体が後退する。一方、エンジン負荷が設定値β以上の場合には、アクチュエータが作動されことにより、油供給通路を閉塞する方向に弁体が前進する。そのため、エンジン負荷が大きいほど、潤滑油の供給油量を少なくできる。その結果、バキュームポンプの潤滑油の消費量が悪化することはない。

さらに、上記の態様のバキュームポンプにおいて、前記制御手段は、エンジン油温が設定値γ℃未満である場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を開放する方向に前記弁体を後退させる一方、エンジン油温が設定値γ℃以上の場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を閉塞する方向に前記弁体を前進させるための手段をさらに含む。

上記構成によれば、エンジン油温が設定値γ℃未満である場合には、アクチュエータが作動されることにより、油供給通路を開放する方向に弁体が後退する。一方、エンジン油温が設定値γ℃以上の場合には、アクチュエータが作動されることにより、油供給通路を閉塞する方向に弁体が前進する。その結果、バキュームポンプの気密漏れが抑制される。

さらにまた、上記の態様のバキュームポンプにおいて、前記制御手段は、エンジンが停止された場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を閉塞する方向に前記弁体を前進させるための手段をさらに含む。

上記構成によれば、エンジンが停止された場合には、アクチュエータが作動されることにより、油供給通路を閉塞する方向に弁体が前進する。その結果、エンジンの再始動時にベーンに過大な応力がかからない。

本発明によれば、潤滑油の供給油量を運転条件に応じた最適なものとできるバキュームポンプの提供が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

＜機械的構成＞
図１は本発明の実施の形態にかかるバキュームポンプの機械的構成を示す断面図である。

図１を参照して、本実施の形態のバキュームポンプ１０は、ベーン式バキュームポンプであって、車両用エンジン１２の側面に固定される。

このバキュームポンプ１０は、上記エンジン１２の側面に固定されるハウジング１４を備える。

ハウジング１４は、内部に２つのポンプ室１６，１８が設けられた大径部２０と、これに連続する小径部２２とが形成された、段付き部を備えた前面開放の有底円筒形状をなしている。このハウジング１４の小径部２２は、エンジン１２の側面に形成された貫通孔２４にエンジン１２の外側から嵌め込まれている。なお、ハウジング１４の前面開口部は、カバー２６により覆われている。

ハウジング１４内には、ロータ２８が収容されている。このハウジング１４の小径部２２に中央には貫通孔３０が設けられ、この貫通孔３０がロータ２８のロータ軸３２を回転自在に支持する軸受部として機能する。以下、貫通孔３０を「軸受部３０」と称する。

ハウジング１４の大径部２０のポンプ室１６，１８は、円筒形の内周面を有し、軸受部３０の中心は、この円筒形の内周面の中心に対し偏心している。すなわち、ロータ２８の軸心は、ハウジング１４の円筒形の内周面の中心に対して偏心している。換言すると、ロータ２８は、ポンプ室１６，１８の軸心に対し紙面と交差する方向に所定の偏心量でもって当該ポンプ室１６，１８内で回動するように配置さている。

ロータ２８の外周面には、ベーン溝３４が形成されていおり、このベーン溝３４には、ベーン３６がロータ２８の径方向に摺動自在に嵌装されている。

ベーン３６は、その先端がポンプ室１６，１８の内周面に沿って動くようにロータ２８に出没自在に設けられている。具体的には、ベーン３６は、ロータ２８の回転に伴って、ベーン溝３４から突出する方向に遠心力を受ける。これにより、ベーン３６の外周縁とポンプ室１６，１８の内周面とが摺接しつつ、ベーン３６は、ベーン溝３４に対して出入りする。これにより、互いに偏心したポンプ室１６，１８の内周面とロータ２８の外周面との間には、円周方向に沿って連続的に幅寸法が変化する隙間が形成される。

ロータ軸３２は、カップリング３８を介してエンジン１２のカムシャフト４０に連結されている。

特に、本実施の形態では、上記エンジン１２、ハウジング１４の軸受部３０およびロータ軸３２には、潤滑油（エンジンオイル）をエンジン１２、ハウジング１４の軸受部３０およびロータ軸３２を介してポンプ室１６，１８内に供給するための油供給通路４２が連続的に設けられている。この油供給通路４２のエンジン１２側の屈曲部に関連して、油量制御弁４４が設けられている。この油量制御弁４４内には、先の尖った形状を有し、油供給通路４２に対して進退自在に設けられた弁体４６と、弁体４６を進退させるための電動アクチュエータ（以下、単に「アクチュエータ」という。）４８とが備えられている。

＜電気的構成＞
図２はバキュームポンプの電気的構成を示すブロック図である。

図２を参照して、本バキュームポンプ１０は、その制御中枢を司るＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００を含む。このＥＣＵ１００の内部には、演算を行なうＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、演算結果などの各種の情報を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、および各種の制御プログラムやマップを格納しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などが備えられている。

上記ＥＣＵ１００には、エンジン回転数検出器１０２からのエンジン回転数検出信号、エンジン負荷検出器１０４からのエンジン負荷検出信号、エンジン油温検出器１０６からのエンジン油温検出信号、およびイグニッションスイッチ１０８からのスイッチング信号が入力される。これらの各種の入力信号に基づいて、ＥＣＵ１００は、油量制御弁４４のアクチュエータ４８の作動を制御する。

＜制御の流れ＞
図３はバキュームポンプの制御の流れを示すフローチャートである。

図３を参照して、まず、ＥＣＵ１００は、エンジン１２が始動されるのを待つ（ステップＳ１０）。イグニッションスイッチ１０８がＯＮ操作されてエンジン１２が始動されると、ＥＣＵ１００は、制御をステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６およびＳ１８にブランチさせる。

ステップＳ１２においては、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数検出器１０２からのエンジン回転数検出信号に基づいて、エンジン回転数が設定値αｒｐｍ以上か否かを判別する。このとき、エンジン回転数が設定値αｒｐｍ未満であれば、ＥＣＵ１００は、制御をステップＳ２２に移す。一方、エンジン回転数が設定値αｒｐｍ以上であれば、ＥＣＵ１００は、制御をステップＳ２０に移す。

ステップＳ１４においては、ＥＣＵ１００は、エンジン負荷検出器１０４からのエンジン負荷検出信号に基づいて、エンジン負荷が設定値β以上か否かを判別する。このとき、エンジン負荷が設定値β未満であれば、ＥＣＵ１００は、制御をステップＳ２２に移す。一方、エンジン負荷が設定値β以上であれば、ＥＣＵ１００は、制御をステップＳ２０に移す。

ステップＳ１６においては、ＥＣＵ１００は、エンジン油温検出器１０６からのエンジン油温検出信号に基づいて、エンジン油温が設定値γ℃以上であるか否かを判別する。このとき、エンジン油温が設定値γ℃未満であれば、ＥＣＵ１００は、制御をステップＳ２２に移す。一方、エンジン油温が設定値γ℃以上であれば、ＥＣＵ１００は、制御をステップＳ２０に移す。

ステップＳ１８においては、ＥＣＵ１００は、イグニッションスイッチ１０８からの出力信号に基づいて、エンジン１２が停止されたか否かを判別する。このとき、イグニッションスイッチ１０８がＯＦＦ操作されてエンジン１２が停止されれば、ＥＣＵ１００は、制御をステップＳ２０に移す。一方、イグニッションスイッチ１０８がＯＦＦ操作されずにエンジン１２の運転が継続されれば、ＥＣＵ１００は、制御をステップＳ１０に戻す。

ステップＳ２０に移行した場合には、ＥＣＵ１００は、油量制御弁４４をクローズ側に作動させる。具体的には、アクチュエータ４８を作動させることにより、図１において実線で示すように、油供給通路４２を閉塞する方向に弁体４６を前進させる。

ステップＳ２２に移行した場合には、ＥＣＵ１００は、油量制御弁４４をオープン側に作動させる。具体的には、アクチュエータ４８を作動させることにより、図１において１点鎖線で示すように、油供給通路４２を開放する方向に弁体４６を後退させる。

なお、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６およびＳ１８の判定を並列処理で実行し、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６およびＳ１８のいずれか１つの判定が肯定判定となったときにステップＳ２０の処理を実行する一方、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６およびＳ１８のいずれか１つの判定が否定判定となったときにステップ２０の処理を実行する。

＜作用・効果＞
本実施の形態によると、以下の作用・効果を奏する。

（１）上述したように、エンジン１２が運転されている状態では、潤滑油の供給油量を調整することができないため、エンジン回転数が低い状態では、潤滑油の供給油量が不足し、ベーン３６とハウジング１４とのクリアランスから気密漏れが発生する結果、ロータの回転トルク（フリクション）が増加する。逆に、エンジン回転数が高いと、潤滑油の供給油量が必要以上に増加し、不要な潤滑油の排出時にフリクションとなる。そこで、本実施の形態では、エンジン回転数が設定値αｒｐｍ未満の場合には、アクチュエータ４８が作動されることにより、油供給通路４２を開放する方向に弁体４６が後退する。一方、エンジン回転数が設定値αｒｐｍ以上の場合には、アクチュエータ４８が作動されることにより、油供給通路４２を閉塞する方向に弁体４６が前進する。そのため、エンジン回転数が高い場合には、油量制御弁４４で油路面積拡大させてベーン３６とハウジング１４との気密漏れが抑えられる。一方、エンジン回転数が高い場合には、油量制御弁４４で油路面積を縮小させて潤滑油の供給油量が減少される。その結果、余剰オイルの排出負荷が低減し、回転数全域でフリクションを低減できる。

（２）エンジン負荷が高い状態では、燃焼によるピストンからの吹き抜けでブローバイガスの量が増加する。バキュームポンプ１０に供給された潤滑油は、ベーン３６によって攪拌され粒子の細かいミスト状となり、エンジン１２内部に排出される。このとき、ブローバイガスと混ざったオイルミストがＰＣＶ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｃｒａｎｋｃａｓｅ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）バルブより吸気系に戻されるため、潤滑油の消費量が悪化する。そこで、本実施の形態では、エンジン負荷が設定値β未満の場合には、アクチュエータ４８が作動されることにより、油供給通路４２を開放する方向に弁体４６が後退する。一方、エンジン負荷が設定値β以上の場合には、アクチュエータ４８が作動されことにより、油供給通路４２を閉塞する方向に弁体４６が前進する。このように、エンジン負荷が高い条件下では、油量制御弁４４で油路面積を縮小させて潤滑油の供給油量を減少させることで、排出ミストが減少するので、これに伴ってブローバイガス中のオイルミストも減少する。その結果、バキュームポンプ１０の潤滑油の消費量を抑えることができる。
（３）エンジン油温が低い場合には、潤滑油の粘度が高く潤滑油の供給量が不足することにより、潤滑油不足や気密漏れが増加し、潤滑部位の磨耗や負圧の発生効率が低下する。そこで、本実施の形態では、エンジン油温が設定値γ℃未満である場合には、アクチュエータ４８が作動されることにより、油供給通路４２を開放する方向に弁体４６が後退する。一方、エンジン油温が設定値γ℃以上の場合には、アクチュエータ４８が作動されることにより、油供給通路４２を閉塞する方向に弁体４６が前進する。このように、運転中に低い油温が検出されると、油量制御弁４４で油路面積を拡大させて潤滑油の供給油量を増加させることで、ベーン３６とハウジング１４との気密漏れが抑えられる。その結果、潤滑部位の磨耗や負圧の発生効率の低下を抑制できる。

（４）エンジン１２を停止する際には、潤滑油がバキュームポンプ１０内に堆積するが、この堆積量が多くて外気温度が零度以下の環境下でソークされると、バキュームポンプ１０内に堆積した潤滑油が高粘度となり、次回の冷間始動時にベーン３６に過大な応力がかかり破損する可能性がある。そこで、本実施の形態では、エンジン１２が停止された場合には、アクチュエータが作動されることにより、油供給通路を閉塞する方向に弁体が前進する。このように、エンジン１２が停止された場合には、油路面積を縮小させて潤滑油の供給油量を減少させることで、バキュームポンプ１０内に供給される潤滑油の油量を絞るようにしているので、次回の冷間始動時にベーン３６に過大な応力がかからないで済む。その結果、バキュームポンプ１０の耐久性を低下させることはない。

上記のように、本実施の形態では、エンジン１２の運転状態に応じて油量制御弁４４の駆動が制御され、それによって油供給通路４２を介してポンプ室１６，１８内に供給される潤滑油の供給量が調整されるので、潤滑油の供給油量は運転条件に応じた最適なものとなる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加えうることは勿論である。

本発明の実施の形態にかかるバキュームポンプの機械的構成を示す断面図である。 同バキュームポンプの電気的構成を示すブロック図である。 同バキュームポンプの制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ バキュームポンプ
１２ エンジン
１４ ハウジング
１６，１８ ポンプ室
２８ ロータ
３６ ベーン
４２ 油供給通路
４４ 油量制御弁
４６ 弁体
４８ アクチュエータ
１００ ＥＣＵ
１０２ エンジン回転数検出器
１０４ エンジン負荷検出器
１０６ エンジン油温検出器
１０８ イグニッションスイッチ

Claims (7)

1. ハウジング内に設けられたポンプ室と、
   前記ポンプ室の軸心に対し所定の偏心量でもって当該ポンプ室内で回動するように配置されたロータと、
   先端が前記ポンプ室の内周面に沿って動くように前記ロータに出没自在に設けられたベーンと、
   前記ポンプ室内に潤滑油を供給するための油供給通路と、
   前記油供給通路に関連して設けられた油量制御弁と、
   エンジンの運転状態に応じて前記油量制御弁の駆動を制御することにより、前記油供給通路を介して前記ポンプ室内に供給される潤滑油の供給量を調整するための制御手段とを含み、
   前記制御手段は、エンジン回転数が小さいほど潤滑油の供給油量を多くするための手段を含むことを特徴とするバキュームポンプ。
2. 請求項１に記載のバキュームポンプにおいて、
   前記制御手段は、エンジン負荷が大きいほど潤滑油の供給油量を少なくするための手段をさらに含むことを特徴とするバキュームポンプ。
3. 請求項１または２に記載のバキュームポンプにおいて、
   前記油量調整弁は、前記油供給通路に対して進退自在に設けられた弁体と、前記弁体を進退させるためのアクチュエータとを含むことを特徴とするバキュームポンプ。
4. 請求項３に記載のバキュームポンプにおいて、
   前記制御手段は、エンジン回転数が設定値αｒｐｍ未満の場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を開放する方向に前記弁体を後退させる一方、エンジン回転数が設定値αｒｐｍ以上の場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を閉塞する方向に前記弁体を前進させるための手段を含むことを特徴とするバキュームポンプ。
5. 請求項３または４に記載のバキュームポンプにおいて、
   前記制御手段は、エンジン負荷が設定値β未満の場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を開放する方向に前記弁体を後退させる一方、エンジン負荷が設定値β以上の場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を閉塞する方向に前記弁体を前進させるための手段をさらに含むことを特徴とするバキュームポンプ。
6. 請求項３ないし５のいずれか１項に記載のバキュームポンプにおいて、
   前記制御手段は、エンジン油温が設定値γ℃未満である場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を開放する方向に前記弁体を後退させる一方、エンジン油温が設定値γ℃以上の場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を閉塞する方向に前記弁体を前進させるための手段をさらに含むことを特徴とするバキュームポンプ。
7. 請求項３ないし６のいずれか１項に記載のバキュームポンプにおいて、
   前記制御手段は、エンジンが停止された場合には、前記アクチュエータを作動させることにより、前記油供給通路を閉塞する方向に前記弁体を前進させるための手段をさらに含むことを特徴とするバキュームポンプ。

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