JP5627714B2 - 可変容量形潤滑剤ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に加圧された潤滑剤を提供するための可変容量形潤滑剤ポンプに関する。

機械的ポンプは、シフト可能な制御リング内において回転する半径方向摺動可能なベーンを備えたポンプロータを有し、制御リングは、制御リングを高圧送体積方向へ押し付ける第１のプランジャによって押し付けられる。さらに、ポンプは、加圧された潤滑剤の吐出し圧力を制御するための圧力制御システムを有し、制御システムは、第１の圧力制御チャンバを有し、この第１の圧力制御チャンバには第１のプランジャが軸方向可動に設けられている。ポンプには第１の圧力導管が設けられており、この第１の圧力導管はポンプ出口ポートを第１の制御チャンバに接続している。ポンプには第１の圧力制御弁も設けられており、この第１の圧力制御弁は第１の圧力制御チャンバにおける圧力を制御する。

従来技術の可変容量形ベーンポンプが国際公開第２００５／０２６５５３号から公知である。ポンプには、潤滑剤の吐出し圧力を制御するための圧力制御システムが設けられている。圧力制御システムは、第１の圧力制御チャンバを有し、この第１の圧力制御チャンバには第１のプランジャが軸方向可動に設けられている。第１の圧力制御チャンバは第１の圧力導管を介してポンプ出口ポートと接続されている。圧力制御システムは、別個の制御エレメントも有し、この別個の制御エレメントは、シリンダ・ピストンエレメントとして実現されており、ポンプロータの回転速度にかかわらず、ポンプによって提供される加圧された潤滑剤の圧力を多かれ少なかれ一定のレベルに保つ。このことは、第１の圧力制御チャンバの制御出口を開閉させ、これにより、制御リングを低圧送体積方向へ移動させるか又は高圧送体積方向へ押し付けることによって実現される。

しかしながら、潤滑剤圧力要求はエンジンの作動条件に依存する。潤滑剤圧力要求は、エンジンの低回転速度ではより低く、高回転速度ではより高い。加圧された潤滑剤の２つの圧力レベルを提供する制御システムを備えた装置が、独国特許出願公開第１０２００４０４９０２９号明細書に記載されている。装置の圧力制御は電磁弁を使用することによって行われる。電磁弁はフェイルセーフではないので、電源損失がエンジンの不十分な潤滑につながる恐れがある。

本発明の課題は、改善された信頼度で、加圧された潤滑剤の２つの圧力レベルを提供する制御システムを備えた可変容量形潤滑剤ポンプを提供することである。

前記課題は、請求項１の特徴を備えた可変容量形潤滑剤ベーンポンプによって解決される。

機械的可変容量形潤滑剤ポンプは、第１の圧力制御チャンバの側壁に出口開口を有し、潤滑剤はこの出口開口を流過する。出口開口は第２の圧力制御弁によって制御可能であり、この第２の圧力制御弁は、出口開口と、例えば潤滑剤タンクにおける大気圧である低圧源との間に位置決めされている。第２の圧力制御弁は、ポンプロータに機械的に接続された遠心弁であり、ポンプロータの高回転速度において閉鎖する。さらに加えて、出口開口は、制御リングの低圧送体積位置においては第１のプランジャによって閉鎖され、高圧送体積位置において開放したままである。第１の圧力制御弁と第２の圧力制御弁との組合せは、圧力制御システムのための機械的かつフェイルセーフのソリューションを提供し、このソリューションは、エンジンの回転速度に依存した、吐出される加圧された潤滑剤の２つの圧力レベルを提供する。低回転速度では吐出し圧力は減じられる。

好適には、第２の圧力制御弁は、ポンプロータによって回転させられる回転可能な本体を有し、この本体には制御開口が設けられており、この制御開口は弁体によって閉鎖可能である。弁体は、本体に、偏心的にかつ旋回可能に取り付けられており、プリテンショニングエレメントによって開放位置へ押し付けられている。制御開口は、弁体の開放位置において開放している。これは、回転速度依存弁のための単純かつ信頼できる工学的設計である。

好適な実施の形態によれば、第２の圧力制御弁には、弁ハウジングと本体との間のプレチャンバと、出口開口とが設けられており、この出口開口は、弁ハウジングの第２の圧力本体の側壁に設けられている。本体は、円筒状周壁に半径方向に位置決めされた制御開口を提供している。プレチャンバは、第１の圧力制御チャンバから到来する加圧された潤滑剤で満たされる。回転する本体の制御開口が開放位置に位置するやいなや、潤滑剤は制御開口を通って本体出口開口へ、さらに低圧源へ流れる。回転する本体の回転速度がしきい値に到達し、このしきい値を超えると、結果として生じる弁体の遠心力は、プレテンショニングエレメントのばね力よりも高くなり、これにより、制御開口は、半径方向外方へ移動する弁体によって閉鎖され、潤滑剤圧力は第１の圧力制御弁のみによって制御される。

好適には、第１の圧力制御弁の制御ポートは、ポンプの出口ポートに接続されている。第１の圧力制御弁は、高回転速度において潤滑剤圧力を制御し、これにより、潤滑剤圧力はエンジンの高回転速度において多かれ少なかれ一定に保たれる。

好適な実施の形態によれば、圧力絞り弁が第１の圧力導管に位置決めされている。この絞り弁は、圧力制御システムの最大潤滑剤消費を制限し、圧力制御システムの関連する部分である。絞り弁は圧力制御の特徴を規定する。

プレテンショニングエレメントは好適にはばねである。ばねにはばね張力が提供されており、ばねの所望のプレテンショニングが得られる。ばね張力は遠心弁のしきい値速度を決定する。

以下は図面を参照した発明の実施の形態の詳細な説明である。

可変容量形ベーンポンプを含む圧送システムを示す図である。 開放位置及び閉鎖位置における、図１の第２の圧力制御弁を示す図である。

図１は、内燃機関７０に潤滑剤を供給するための圧送システム１００の一部としての可変容量形潤滑剤ポンプ１０を示している。ポンプは、キャビティ１６を備えるポンプハウジング１１を有し、前記キャビティ１６において、半径方向シフト可能な制御リング１２が並進する。

制御リング１２は、半径方向摺動可能な複数のベーン１４が設けられたポンプロータ１３を包囲しており、ベーン１４は、シフト可能な制御リング１２内で回転する。ポンプハウジング１１は２つのポンプ側壁１５によって閉鎖されており、そのうち一方は図示されていない。ポンプ側壁１５と、ベーン１４と、ポンプロータ１３と、制御リング１２とは、５つの回転するポンプチャンバ１７を形成している。側壁１５のうちの一方には、ポンプチャンバ入口開口１８と、ポンプチャンバ出口開口１９とが設けられている。

制御リング１２には第１のプランジャ２４と第２のプランジャ２２とが設けられている。第１のプランジャ２４は第１の圧力制御チャンバ２５に部分的に収容されており、第２のプランジャ２２は、第１の圧力制御チャンバ２５とは反対側の第２の圧力制御チャンバ２３に部分的に収容されている。

第１の圧力制御チャンバ２５内の予め緊張させられたばね２８は第１のプランジャ２４に押付け力を加える。両制御チャンバ２５，２３はポンプハウジング１１に形成されている。ポンプハウジング１１は、潤滑剤タンク５０から潤滑剤を吸入するためのインテークポート２０と、潤滑剤を吐出し圧力でエンジン７０に供給するためのポンプ出口ポート２１とを有する。導管８０は、エンジン７０に供給するためのポンプ出口ポート２１から延びている。

エンジン７０に供給される潤滑剤は、圧力導管８１を介して第２の制御チャンバ２３へ案内され、潤滑剤は圧力導管８２，８７を介して第１の圧力制御チャンバ２５へ供給される。特に、圧力導管８２における潤滑剤は、導管８７を介して圧力絞り弁６７を通って最終的に第１の圧力制御チャンバ２５に供給され、圧力絞り弁６７において、潤滑剤が流過するときに、調節された圧力降下が生じる。

圧力導管８２，８８は、導管８８によって第１の圧力制御弁６０の制御ポートに接続されている。第１の圧力制御弁６０は、ピストン６１を収容したシリンダ６５を有する。特に、ピストン６１は、ロッド６３によって互いに結合された第１の部分６２及び第２の部分６４を有する。ピストン部分６２及び６４は、シリンダ６５の横断面と等しい横断面を有するのに対し、ロッド６３は、シリンダ６５の横断面よりも小さな横断面を有する。

シリンダ６５は、導管８３によって第１の圧力制御チャンバ２５に液圧式に接続された入口ポート６６を有する。導管８８は、導管８２における吐出し圧力を、ピストン６１の第１の部分６２の前面に提供する。図１における点線は、第１の圧力制御弁６０の入口ポート６６がピストン６１の第２の部分６４によって閉鎖された状態を示している。

第１の圧力制御チャンバ２５は、導管８５によって第２の圧力制御弁３０に液圧式に接続された出口開口２６を有する。出口開口２６は、第１のプランジャ２４がプランジャ位置に応じて開口２６を開閉するように第１の圧力制御チャンバ２５の側壁２７に設けられている。

第２の圧力制御弁３０は、本体３２を備えた弁ハウジング３５を有する。本体３２は、ポンプロータ１３の軸に取り付けられており、ポンプロータ１３によって回転させられる。本体３２には、周壁３８に半径方向に位置決めされた制御開口３６と、第２の圧力制御弁３０の側壁３９に設けられた第２の出口開口３７とが設けられている。本体３２は弁体３３を収容しており、この弁体３３は、旋回可能に取り付けられており、プレテンショニングエレメント３４によって開放位置に保持されている。弁体３３は、弁体３３が開放位置と閉鎖位置との間を旋回しているときにプレテンショニングエレメント３４のばね力と本体３２の回転によって生ぜしめられる遠心力との平衡を保つ半円形の質量体である。プレテンショニングエレメント３４は金属のばねである。

図２ａから図２ｄまでは、開放位置及び閉鎖位置における第２の圧力制御弁３０を示している。

エンジン７０の回転速度が例えば３０００ｒｐｍのしきい値よりも低い場合、第２の圧力制御弁３０は開放している。特に、プレテンショニングエレメント３４は、弁３０ａを示す図２ａ及び図２ｂに示したような開放位置に弁体３２を保持する。第２の圧力制御弁３０ａが開放していると、プランジャ２４が出口開口２６における一定の位置に保持され、これにより、ポンプ１０は、ポンプの回転速度にかかわらず、多かれ少なかれ一定の圧送体積を吐出するように駆動される。

エンジン７０の回転速度がしきい値速度よりも高い場合、第２の圧力制御弁３０は閉鎖される。特に、結果として生じる弁体３３の遠心力がプレテンショニングエレメント３４のばね力よりも大きくなり、これにより、制御開口３６は、弁３０ｂを示す図２ｃ及び図２ｄに示したように弁体３３によって閉鎖される。

第２の圧力制御弁３０が閉鎖されていると、第１の圧力制御チャンバ２５の出口開口２６は、潤滑剤タンク５０によって提供された低圧源にもはや接続されていない。したがって、第１の圧力制御チャンバ２５における潤滑剤圧力は、第１の圧力制御弁６０のみによって制御され、これにより、ポンプ出口ポート２１における高い一定のポンプ出口圧力が実現される。

Claims (8)

1. シフト可能な制御リング（１２）内において回転する半径方向に摺動可能なベーン（１４）を備えたポンプロータであって、前記制御リング（１２）は、該制御リング（１２）を高圧送体積方向へ押し付ける第１のプランジャ（２４）によって押し付けられる、ポンプロータ（１３）と、
   加圧された潤滑剤の吐出し圧力を制御するための圧力制御システムであって、該圧力制御システムは、第１の圧力制御チャンバ（２５）を有し、該第１の圧力制御チャンバ（２５）内に前記第１のプランジャ（２４）が軸方向可動に設けられている、圧力制御システムと、
   ポンプ出口ポート（２１）を前記第１の圧力制御チャンバ（２５）と接続する第１の圧力導管（８２，８７）と、
   前記第１の圧力制御チャンバ（２５）における圧力を制御する第１の圧力制御弁（６０）と、を備える、内燃機関（７０）に加圧された潤滑剤を提供する可変容量形潤滑剤ポンプ（１０）であって、
   前記第１の圧力制御チャンバ（２５）の側壁（２７）における出口開口（２６）を備え、該出口開口（２６）は、第２の圧力制御弁（３０）によって制御可能であり、該第２の圧力制御弁（３０）は前記出口開口（２６）と低圧源との間に位置決めされており、
   前記第２の圧力制御弁（３０）は、前記ポンプロータ（１３）と機械的に接続されかつ該ポンプロータ（１３）の高回転速度において閉鎖する遠心弁であり、
   前記出口開口（２６）は、低圧送体積位置においては第１のプランジャ（２４）によって閉鎖され、高圧送体積位置においては開放させられることを特徴とする、内燃機関（７０）用の加圧された潤滑剤を提供する可変容量形潤滑剤ポンプ（１０）。
2. 前記第２の圧力制御弁（３０）は、前記ポンプロータ（１３）によって回転させられる回転可能な本体（３２）を有し、該本体（３２）には制御開口（３６）が設けられており、該制御開口（３６）は、前記本体（３２）に旋回可能に取り付けられた弁体（３３）によって閉鎖可能であり、該弁体（３３）は、プレテンショニングエレメント（３４）によって開放位置に保持されており、前記制御開口（３６）は、前記弁体（３３）の開放位置において開放している、請求項１記載の可変容量形潤滑剤ポンプ（１０）。
3. 前記制御開口（３６）は、前記本体（３２）の円筒状の周壁（３８）に半径方向に位置決めされている、請求項２記載の可変容量形潤滑剤ポンプ（１０）。
4. 前記第２の圧力制御弁（３０）には、弁ハウジング（３５）と前記本体（３２）との間においてプレチャンバ（３１）が設けられている、請求項２又は３記載の可変容量形潤滑剤ポンプ（１０）。
5. 前記第２の圧力制御弁（３０）には、前記弁ハウジング（３５）の側壁（３９）における出口開口（３７）が設けられている、請求項４項記載の可変容量形潤滑剤ポンプ（１０）。
6. 前記第１の圧力制御弁（６０）は、前記ポンプ（１０）の前記出口ポート（２１）と接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の可変容量形潤滑剤ポンプ（１０）。
7. 前記第１の圧力導管（８２，８７）に圧力絞り弁（６７）が位置決めされている、請求項１から６までのいずれか１項記載の可変容量形潤滑剤ポンプ（１０）。
8. 前記プレテンショニングエレメント（３４）は、ばねである、請求項２項記載の可変容量形潤滑剤ポンプ。

Images