JP5858988B2 - 潤滑油ポンプおよびコントロール・ピストン - Google Patents

Description

本発明は、潤滑油ポンプ、特に自動車のエンジン用の潤滑油ポンプであって、潤滑油を吐出する少なくとも１組の歯車対を構成する互いに噛み合った歯車が内部に配置されたケースを有するとともに、この歯車対の第１の歯車は駆動軸上に支承され、第２の歯車は可変の吐出量を調整するために軸方向に変位可能な１つの変位ユニット上に回転自在に支承され、そしてこの変位ユニットの位置を油圧により調整するための、ケースの収容部の内部で軸方向に変位可能なコントロール・ピストンを有し、かつこのコントロール・ピストンが、中央縦軸と、収容部に開口する複数の制御通路を開閉するための制御縁を含む複数の円筒環と、を有する、潤滑油ポンプに関する。

本発明はさらに、潤滑油ポンプ用、特に上述のような潤滑油ポンプ用のコントロール・ピストンにも関する。

冒頭に記した種類の潤滑油ポンプおよびコントロール・ピストンは、従来より知られている。そのようないわゆる流量制御機能付き潤滑油ポンプでは、１つの歯車対の一方の歯車を変位させることによって、吐出量が変更もしくは調整される。吐出量は、両方の歯車の軸方向におけるオーバーラップ域により決まる。第１の歯車が駆動軸上に固定して配置されるのに対して、第２の歯車は変位ユニット上に回転自在に支承されている。この変位ユニットは、第２の歯車の軸方向の位置を変更し、それに伴う上述のオーバーラップ域を変更するために、公知のごとく油圧により軸方向に変位できるようになっている。この変位ユニットの動作制御を油圧により行うために、１本の中央縦軸ならびに複数の円筒環を有する、軸方向に変位可能な１つのコントロール・ピストンが備えられている。円筒環の直径が中央縦軸の直径よりも大きく選定されることによって、各円筒環の横方向の外面がケースの収容部内での案内手段として機能するほか、各円筒環に備えられた制御縁を利用して、貫流断面積が調整される。言い換えれば、収容部に開口し、変位ユニットに流体的に接続された制御通路が、開放または閉止される。

このような公知の潤滑油ポンプでは、熱膨張係数がコントロール・ピストンとケースとで異なるため、例えばエンジンにおけるような広範な動作温度域にわたって、これらの制御縁と収容部に開口する各制御通路との間の正確を期した協働関係を維持しにくく、その結果第２の歯車の（軸方向の）位置が必ずしも所期の位置とは合致しない惧れがある。

以上のような背景から本発明が解決しようとする課題は、広範な動作温度域にわたり各制御通路が確実に開放・閉止することによって、コントロール・ピストンによる吐出量が正確に調整される、潤滑油ポンプおよびコントロール・ピストンを得ることにある。

本発明が解決しようとする上述の課題は、請求項１から３の特徴によっていずれも十分に解決される。本発明に係る潤滑油ポンプは、コントロール・ピストンが組立式構成部品として構成されるとともに、各円筒環が、収容部に対する摩擦と摩耗との少なくとも一方を低減する材料にて形成され、さらに中央縦軸が、少なくとも部分的に、収容部の熱膨張係数と少なくとも実質的に等しい熱膨張係数を持つ材料にて形成されていることを特徴とする。すなわちコントロール・ピストンが複数の個別部品から組み立てられているまたは組み立てられることが意図されている。このような多部品型の構成は、それぞれの個別部品に有利な材料を選択することによって最適化され、それにより任意の動作温度において吐出量の正確な調整ができる。収容部内で案内する円筒環は、収容部またはケースの材料との組み合わせの結果、もしくは収容部またはケースとの協働の結果から、摩擦の小さな材料にて形成されている。したがって、収容部内でコントロール・ピストンによって、制御通路の貫流断面積を所期の値に調整する際に、常に大きな力を加える必要なく変位可能となる。中央縦軸、すなわちコントロール・ピストンの少なくとも円筒環の間に位置する部分が、少なくとも部分的に、ケースの熱膨張係数と少なくとも実質的に等しい熱膨張係数を有する材料にて形成されていることによって、コントロール・ピストンおよび収容部が温度変化によって受ける（軸方向の）長さ変化は実質的に等しくなる。その結果コントロール・ピストンは、温度が上昇する際に、言うなればケースと一緒に膨張することになる。したがって、コントロール・ピストンの制御縁と、コントロール・ピストンの場所や位置に応じて連結される制御通路とが、常に同じ協働態様を示す。本発明の変形例として、円筒環がより小さな熱膨張係数を有する場合、これを補うために、中央縦軸の材料を、少なくとも部分的に、その熱膨張係数がケースの熱膨張係数を上回るように選定することも考えられる。

中央縦軸は、少なくとも部分的に、ケースと同じ材料にて形成されていると好適である。つまり、中央縦軸は、少なくとも部分的に、コントロール・ピストンを支承している収容部と同じ材料にて形成されていることになる。それにより中央縦軸の熱膨張係数は、少なくとも当該部分においてはケースの熱膨張係数と全く一致することになり、その結果、コントロール・ピストンの非運動状態において、各制御縁からそれぞれの制御通路の合流開口部までの距離は、温度が大きく変化する場合にも一定に維持される。

円筒環はプラスチックにて形成されていると好適である。プラスチック製の円筒環により、コントロール・ピストンと、通常は金属製であるケースの収容部との間の摩擦が低減される。

ケースは、少なくとも実質的にアルミニウムまたはマグネシウムにて形成されていることが好ましい。それにより軽量の潤滑油ポンプが提供でき、またその場合にも、プラスチック製の円筒環は、アルミニウムまたはマグネシウムにて形成されている収容部内において低摩擦で変位可能となる。さらに、円筒環と収容部もしくはケースの材料の組み合わせを有利なものとすることによって、摩耗しないもしくは低摩耗の動作が実現されることになり、その結果、潤滑油ポンプならびにこの潤滑油ポンプを備えたエンジンが高寿命となる。

本発明に係るコントロール・ピストンは、組立式構成部品として構成されるとともに、円筒環がプラスチックにて形成され、さらに中央縦軸が、特に上記のような、少なくとも実質的にアルミニウムまたはマグネシウムにて形成される部分を少なくとも１つ有することを特徴とする。それにより、金属製、特にマグネシウムまたはアルミニウム製のケースを有する潤滑油ポンプの使用に特に適した低摩耗のコントロール・ピストンが提供される。中央縦軸を部分的にアルミニウムまたはマグネシウムから構成することによって、コントロール・ピストンは有利な熱膨張挙動を示すことになり、その結果コントロール・ピストンは、温度が変化する際に、コントロール・ピストンを支承する、潤滑油ポンプのケースの収容部と少なくとも実質的に合致して膨張したり縮んだりするため、このコントロール・ピストンを利用して、収容部に開口している制御通路の所期の貫流断面積を常に調節することが可能となる。

以下では本発明を図面に基づきさらに詳しく説明する。

潤滑油ポンプを立体的な断面図で示したものである。 潤滑油ポンプのコントロール・ピストンを斜視図で示したものである。

図１は、自動車のエンジン用の潤滑油ポンプ１を立体的な断面図で示したものである。この潤滑油ポンプ１は、流量制御機能付き潤滑油ポンプ２としての構成を備え、少なくとも実質的にアルミニウムまたはマグネシウムにて形成された１つのケース３を有しており、その内部には１組の歯車対４を構成する互いに噛み合った２つの歯車５が配置されている。これらの歯車５は、歯車式ポンプでは公知の方法で潤滑油を吐出する。そこでは歯車のうちの一方が１本の駆動軸に固定して配置されているのに対して、図示された他方の歯車５は、軸方向に変位可能な１つの変位ユニット６上に回転自在に支承されており、上述の一方の歯車により駆動されるようになっている。

変位ユニット６は実質的に、互いに離間して配置される２つの円筒環８を有する１つのピストン７を含む。歯車５は、これらの円筒環８の間に、形状結合により軸方向に保持されている。円筒環８は、その横方向の外面によりケース３の円筒状のポンプ収容部９の内部を摺動して変位可能に支承されている。変位ユニット６の両側に圧力室１０ならびに１１が形成されるように、ポンプ収容部９が、変位ユニット６よりも（軸方向に）長く構成されている。圧力室１０、１１はそれぞれ１つの制御通路１２もしくは１３を介して潤滑油ポンプ１の流量制御ユニット１４に流体的に接続されている。圧力室１１の内部には、変位ユニット６の軸方向の緩衝材として利用される１つのコイルばね３０が配置されている。

流量制御ユニット１４は実質的に、１つの円筒状の収容部１５を含み、その収容部内では、コントロール・ピストン１６が長手方向すなわち軸方向に変位可能であるように配置されている。図２に拡大斜視図で示されているコントロール・ピストン１６は、１本の中央縦軸１７、ならびに４つの円筒環１８、１９、２０および２１を有しており、円筒環１８〜２１の外径はそれぞれこの中央縦軸１７の外径よりも大きい。円筒環１８〜２１の横方向の外面は、コントロール・ピストン１６のスラスト軸受として、収容部１５の内面と協働する。円筒環１８〜２１はそれぞれ２つの制御縁により軸方向に限定されているが、図を見易くするために、参照符号はこれらの制御縁のうち、円筒環１８および１９の制御縁１８’、１８”および１９’、１９”だけに付されている。そのように限定されている円筒環１８〜２１の横方向の外面は、コントロール・ピストン１６の変位によって制御通路１２および１３が閉止されたり開放されたりするように、制御通路、もしくは収容部１５に設けられた制御通路の合流開口部と協働する。コントロール・ピストン１６が図示の中立位置にあるときには、制御通路１２および１３は両方とも閉止されている。収容部１５には、これらの制御通路１２および１３以外にもさらにもう１つの主通路２２が開口しており、例えばオイルまたはその他の潤滑油などの加圧された作動油が、矢印２３により示唆されるように、この主通路２２を通り収容部１５内もしくは流量制御ユニット１４内に入り込むようになっている。本実施形態においては、付加的に、別の用途に利用可能な他の制御通路が収容部１５に開口させることができる。

コントロール・ピストン１６は組立式構成部品３１として構成されるため、複数の個別部品を含む。本実施形態においては、円筒環１８および１９の間に位置する縦軸１７の部分２４が、コントロール・ピストン１６におけるそれ以外の部分とは異なる材料にて形成されている。少なくともそれぞれの円筒環１８〜２１がプラスチックにて形成されているのに対して、部分２４はケース３と同じ材料、すなわちアルミニウムまたはマグネシウムにて形成されている。それにより部分２４は、ケース３と熱膨張係数が等しくなっている。図示されていない他の変形例としては、円筒環１９と２０との間、ならびに２０と２１との間の少なくともいずれか一方に位置する部分も同様に、ケースと同じ材料にて形成されていることが好ましい。

図１に示される中立状態においては、ケース３と円筒環１８の自由端面との間に１つのコイルばね２５が保持されており、コントロール・ピストンはこれに向かって変位可能である。そのためには例えば通路２６を通って円筒環２１の自由端面２７に作動油による圧力が加えられ、それによりコントロール・ピストンは矢印２８の向きにコイルばね２５に向かって変位される。その結果、制御通路１２および１３が開放されることによって、通路２２を通り供給される作動油が、通路１２を通り圧力室１０内に吐出され、また圧力室１１内に存在する作動油が、通路１３および収容部に開口している１つのベント通路３２を通り外部に逃がされるが、変位ユニット６はその際に、圧力室１０と圧力室１１との圧力差に基づき、矢印２９の向きに変位されることになる。

コントロール・ピストン１６の上述の有利な構成により、温度変化がケース３ならびにコントロール・ピストン１６に与える影響は等しくなるため、円筒環１８と円筒環２１との間の相互距離が常に等しくなり、また通路１２および１３の合流開口部間の相互距離も常に等しくなる。それにより、潤滑油ポンプ１の動作温度全域にわたり、制御縁対１８’、１８”および１９’、１９”間の距離が、通路１２と通路１３との合流開口部間の距離と等しく維持される。コントロール・ピストン１６は、言うなれば温度上昇時にはケース３とともに膨張するため、制御通路１２および１３が常に確実に閉止・開放され、またそれにより変位ユニットが常に確実に位置調節され、潤滑油ポンプ１の所期の吐出量が確実に調整される。

１ 潤滑油ポンプ
２ 流量制御機能付き潤滑油ポンプ
３ ケース
４ 歯車対
５ 歯車
６ 変位ユニット
７ ピストン
８ 円筒環
９ ポンプ収容部
１０ 圧力室
１１ 圧力室
１２ 制御通路
１３ 制御通路
１４ 流量制御ユニット
１５ 収容部
１６ コントロール・ピストン
１７ 縦軸
１８ 円筒環
１８’ 制御縁
１８” 制御縁
１９ 円筒環
１９’ 制御縁
１９” 制御縁
２０ 円筒環
２１ 円筒環
２２ 通路
２３ 矢印
２４ 部分
２５ コイルばね
２６ 通路
２７ 端面
２８ 矢印
２９ 矢印
３０ コイルばね
３１ 構成部品
３２ ベント通路

Claims (3)

1. 潤滑油ポンプ（１）、特に自動車のエンジン用の潤滑油ポンプ（１）であって、潤滑油を吐出する少なくとも１組の歯車対（４）を構成する互いに噛み合った歯車（５）が内部に配置されたケース（３）を有するとともに、前記歯車対の第１の歯車は駆動軸上に支承され、第２の歯車（５）は可変の吐出量を調整するために軸方向に変位可能な変位ユニット（６）上に回転自在に支承され、そして前記変位ユニット（６）の位置を油圧により調整するための、前記ケース（３）の収容部（１５）の内部で軸方向に変位可能なコントロール・ピストン（１６）を有し、かつ前記コントロール・ピストン（１６）が、中央縦軸（１７）と、前記収容部（１５）に開口する複数の制御通路（１２，１３）を開閉するための制御縁（１８’，１８”；１９’，１９”）を含む複数の円筒環（１８〜２１）とを有する、潤滑油ポンプ（１）において、
   前記コントロール・ピストン（１６）が複数の個別部品を含む組立式構成部品（３１）として構成されるとともに、前記中央縦軸（１７）の一部としての前記個別部品のうち少なくとも１つが金属製の前記ケース（３）と同じ金属で形成されており、
   前記各円筒環（１８〜２１）が、前記収容部（１５）に対する摩擦と摩耗との少なくとも一方を低減する材料としてのプラスチックにて形成されかつ前記収容部（１５）の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係数を有し、さらに前記中央縦軸（１７）が、少なくとも部分的に、前記収容部（１５）の熱膨張係数と少なくとも実質的に等しい熱膨張係数を持つ材料にて形成され、また少なくとも部分的に、前記収容部（１５）の熱膨張係数を上回る熱膨係数の材料で形成されていることを特徴とする、潤滑油ポンプ（１）。
2. 前記ケース（３）が、少なくとも実質的にアルミニウムまたはマグネシウムにて形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の潤滑油ポンプ。
3. 中央縦軸（１７）と、複数の制御通路（１２，１３）を開閉するための制御縁（１８’，１８”；１９’，１９”）を含む複数の円筒環（１８〜２１）と、を有する、請求項１または請求項２に記載の潤滑油ポンプ（１）用のコントロール・ピストン（１６）において、
   前記コントロール・ピストン（１６）が組立式構成部品（３１）として構成されるとともに、前記各円筒環（１８〜２１）がプラスチックにて形成され、さらに前記中央縦軸（１７）が、少なくとも実質的にアルミニウムまたはマグネシウムにて形成される部分（２４）を少なくとも１つ有することを特徴とする、コントロール・ピストン（１６）。

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