JP6445543B2 - 可変型潤滑油ベーンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に加圧潤滑油を提供する機械的な可変型潤滑油ベーンポンプに関する。

国際公開第2011/107156号パンフレットから公知のように、機械的な潤滑油ベーンポンプは一般的に容量ポンプであり、該容量ポンプは内燃機関によって機械的に駆動され、内燃機関の回転速度に比例した回転速度で回転する。潤滑油ベーンポンプはポンプロータ本体を備え、該ポンプロータ本体はシフト可能な制御リング内で回転する径方向に摺動可能な複数のベーンを保持する。摺動可能なベーン、ロータ本体及び制御リング壁は複数の回転ポンプ室を形成し、これらポンプ室はポンプキャビティ内で回転し、ポンプの入口キャビティから出口キャビティに潤滑油を吐出する。

制御リングは、高い偏心度の高ポンプ容量位置と低い偏心度の低ポンプ容量位置との間でロータ軸線に対してシフト可能であり、ポンプによって吐出される回転当たりの潤滑油容量はポンプの吐出圧を一定レベルに維持するように適合される。ポンプロータの軸線に対する制御リングの偏心位置は２つの対抗する流体圧室、即ち、高ポンプ容量方向に制御リングを押し出す圧力制御室と、圧力制御室に抗して低ポンプ容量方向に制御リングを押し出すパイロット室とによって決定される。両方の室は各々の流体通路によって出口キャビティに流体的に接続されている。

パイロット室は出口キャビティにパイロット室通路によって接続され、該パイロット室通路は大きな断面積を備え、それ故、その流動抵抗は低い。制御室は出口キャビティに比較的長い制御室通路によって接続され、該制御室通路はその途中に圧力絞り弁を備えている。制御室内の流体圧は制御弁によって制御され、該制御弁は大気圧下の潤滑油タンクに対して圧力制御室の接続又は非接続を可能にする。制御弁自身はポンプの吐出圧又は内燃機関内或いは内燃機関での有効潤滑油圧によって制御される。

内燃機関の冷態始動の後、出口キャビティとパイロット室との間の流動抵抗は比較低いので、ポンプのパイロット室には冷たく且つ粘性のある潤滑油が比較的迅速に充填される。この結果、内燃機関の冷態始動の後、制御リングは低ポンプ容量方向に押し出される。パイロット室と対比して、長い制御室通路及び該制御室通路の途中に備えられた圧力絞り弁に起因し、出口キャビティと制御室との間の流動抵抗が比較的高いので、制御室が潤滑油で充填され、出口キャビティの流体圧で加圧されるまでには暫く時間がかかる。この結果、内燃機関の冷態始動後、加圧潤滑油がポンプによって発生され、そして、内燃機関がその冷態始動後、充分に潤滑されるまでには５，１０秒、又は、６０秒よりも長くかかる。

内燃機関が充分な潤滑無しで機械的に高い抵抗で運転されるという事実以外に、充分な潤滑無しでは、内燃機関の摩耗や運転停止の危険性が高い。

本発明の目的は、内燃機関の冷態始動後、即座に申し分のない機能性を備えた機械的な可変型潤滑油ベーンポンプを提供することにある。

該目的は、請求項１の特徴を備えた潤滑油ベーンポンプによって解決される。

本発明によれば、制御室通路は出口キャビティを圧力制御室に直接に接続し、制御室通路の流体的長さは非常に短い。制御室通路は比較的大きな断面積を有し、ここでの最小の断面積はパイロット室通路の最小の断面積の１／４よりも大きく且つ１／１よりも大きくはなく、パイロット室通路は出口キャビティからパイロット室に潤滑油を提供する。それ故、内燃機関の冷態始動後、圧力制御室が潤滑油で充填され、出口キャビティの流体圧でもって短時間に加圧されることを保証する。この結果、内燃機関の冷態始動後、制御リングは圧力制御室によって高いポンプ室容量の方向又は最大のポンプ容量位置に短時間で押し出される。このことは、内燃機関の冷態始動後、ポンプから吐出される潤滑油の高い吐出圧が僅か秒数で達成されることを保証し、内燃機関の冷態始動後、潤滑油の温度が非常に低くても、内燃機関の潤滑が少なくとも僅か数秒のみで開始される。

本発明の場合、制御室通路の最小の流路断面積はパイロット室通路の最小の流路断面積の１／４よりも大きいが、好ましくは１／３、更に好ましくは１／２よりも大きい。制御室通路及びパイロット室通路の断面積の値が近付けば近付く程、内燃機関の冷態始動後、両方の室が同時に充填されることをより保証する。このことは、ポンプから吐出される潤滑油の安定し且つ充分な吐出圧が内燃機関の冷態始動後、僅か数秒のみで達成されることを保証する。制御室通路にはその途中に絞り弁が備えられていない。

本発明の第１実施形態によれば、制御室通路は制御リングに溝として備えられている。このような制御室通路の構想はその製造を容易にし、それ故、非常にコスト的に有効となる。制御リングの本体内に制御室通路を備えることは、流体的長さが非常に短い制御室通路の実現を可能とし、制御室通路の流動抵抗は低い。

なお、参考例としての制御室通路はポンプハウジングの壁に溝として備えられている。例えば、制御室通路は出口キャビティを圧力制御室から分離する壁に備えられる。このような制御室通路の構成でもその製造を容易にし、また、コスト的にも有効となる。

次に、以下の図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

制御リングに制御室通路を備える第１実施形態の潤滑油ベーンポンプの横断面である。 ハウジング壁に制御室通路を備える参考例の潤滑油ベーンポンプの横断面である。

図面は可変型潤滑油ベーンポンプを示し、該潤滑油ベーンポンプは内燃機関（図示しない）に加圧潤滑油を供給するポンプシステムの一部である。潤滑油ベーンポンプ１０は、該内燃機関に向け潤滑油を吐出圧ｐｄにて吐出するものであり、内燃機関によって機械的に駆動され、よって、潤滑油ベーンポンプ１０の回転速度は内燃機関の回転速度に比例する。

ポンプ１０はポンプハウジング１２を備え、該ポンプハウジング１２はポンプキャビティ１８、入口キャビティ１６及び出口キャビティ１４を形成する。ポンプキャビティ１８内にて、径方向に摺動可能な７つのベーン３２を備えたポンプロータ３０がシフト可能な制御リング２８内で回転する。ベーン３２はポンプロータハブ３４のベーンスリット３６内にて支持且つ保持されている。ポンプハウジング１２、ポンプロータ３０及び摺動可能なベーン３２は７つの回転ポンプ室１９₁〜１９₇を形成する。ロータハブ３４の中央にはシフト可能な支持リング３８が備えられ、該支持リング３８は摺動可能なベーン３２の径方向内端を支持する。ポンプロータ３０は、静止したロータ軸線３３の回りを反時計方向に回転する。

７つの回転ポンプ室１９は約５１°のポンプ室角を有する。各回転ポンプ室１９は充填領域２２から中間領域２６を越えて吐出領域２２に連続して回転する。潤滑油は入口キャビティ１６から回転ポンプ室１９によって吸い込まれ、そして、出口キャビティ１４に吐出され、潤滑油は吐出圧ｐｄに加圧されている。

制御リング２８の径方向位置は、圧力制御室４０内の流体圧、パイロット室５４内の流体圧及び予荷重要素４２によって発生された力によって決定される。予荷重要素４２は、制御室４０内に配置されたばねとして備えられている。本実施形態において、制御リング２８は、図１に示されているような高ポンプ容量位置と低ポンプ容量位置との間を直線的にシフト可能である。高ポンプ容量位置にて、制御リング２８はロータ軸線３３に対して高い偏心度を有し、これに対し、低ポンプ容量位置ではロータ軸線３３に対する制御リング２８の偏心度は小さいか又は零である。パイロット室５４及び制御室４０の両方は、パイロット室通路４８及び制御室通路６０，６０’を通じて出口キャビティ１４に流体的に接続されている。パイロット室５４には他の流体接続が備えられておらず、パイロット室５４内の流体圧は常時、出口キャビティ１４の吐出圧ｐｄに大体等しい。

制御リング２８には、圧力制御室４０内でシフト可能な制御室プランジャ４４と、パイロット室５４内でシフト可能なパイロット室プランジャ５６とが備えられている。制御室プランジャ４４の有効な流体圧面はパイロット室プランジャ５６の有効な流体圧面よりも大きい。

圧力制御室４０は、潤滑油タンク５２の大気圧に圧力制御弁５０を介して流体的に接続されており、該圧力制御弁５０は出口キャビティ１４の吐出圧ｐｄによって圧力制御される。圧力制御弁５０が開かれれば、圧力制御室４０内の流体圧は制御弁５０の開度に依存する。制御弁５０が閉じられれば、制御室４０内の流体圧は出口キャビティ１４の吐出圧ｐｄに等しい。制御弁５０が開かれれば、制御室４０内の流体圧は吐出圧ｐｄと大気圧ｐａとの間にある。

図１に示された第１実施形態において、出口キャビティ１４との制御室４０の流体的な接続は短い制御室通路６０によって提供され、制御室通路６０は溝６０として備えられている。該溝６０は制御リング２８の本体及び該制御リング２８に接続された制御室プランジャ４４の本体に形成された溝６２として備えられている。それ故、制御室通路６０は制御リング２８と一緒に移動する。制御室通路の一端には出口キャビティ１４向けられた開口が備えられ、制御室通路６０の他端には制御室４０に向けられた開口が備えられている。制御室通路６０の断面はその全長に亘って大体一定である。

パイロット室５４は出口キャビティ１４の吐出圧ｐｄにパイロット室通路４８を通じて接続され、該パイロット室通路４８はポンプハウジング１２におけるハウジング壁１５の一部に備えられている。パイロット室通路４８はその全長に亘り、大体一定の断面積を有する。制御室通路６０の断面積はパイロット室通路４８における断面積の約１／２である。

図２に示された参考例において、出口キャビティ１４と制御室４０との流体的な接続は短い制御室通路６０’によって提供されており、該制御室通路６０’はポンプハウジング１２の壁１３に溝６２’として備えられている。制御室４０の側壁のみで制御室４０が出口キャビティ１４から分離されているため、制御室通路６０’の流体的な長さは短い。制御室通路６０’の断面積はパイロット室通路４８における断面積の約１／２である。

Claims (3)

1. 内燃機関に加圧潤滑油を提供する可変型潤滑油ベーンポンプ（１０）において、
   ポンプハウジング（１２）であって、
   径方向に摺動可能な複数のベーン（３２）を有し、該ベーン（３２）がシフト可能な制御リング（２８）内で回転し、該制御リング（２８）がポンプキャビティ（１８）を囲繞している、ポンプロータ（３０）と、充填領域（２２）から吐出領域（２４）に回転する多数の回転ポンプ室（１９₁〜１９₇）とを備え、前記加圧潤滑油が前記回転ポンプ室（１９₂，１９₃）から出口キャビティ（１４）に吐出される、ポンプハウジング（１２）と、
   高ポンプ容量位置と低ポンプ容量位置との間でロータ軸線（３３）に対してシフト可能な制御リング（２８）と、
   高ポンプ容量方向に前記制御リング（２８）を押し出す圧力制御室（４０）であって、該圧力制御室に前記出口キャビティ（１４）からの潤滑油が充填される、圧力制御室（４０）と、
   潤滑油タンク（５２）に前記圧力制御室（４０）を接続するか又は非接続とする制御弁（５０）と、
   前記圧力制御室（４０）の圧力に抗して低ポンプ容量方向に前記制御リング（２８）を押し出すパイロット室（５４）と、
   前記出口キャビティ（１４）を前記パイロット室（５４）に接続するパイロット室通路（４８）と、
   前記出口キャビティ（１４）を前記圧力制御室（４０）に直接に接続する制御室通路（６０）と
   を備え、
   前記制御室通路（６０）の最小の流路断面積は、前記パイロット室通路（４８）の最小の流路断面積の１／４よりも大きく且つ１／１よりも大きくはなく、
   前記制御室通路（６０）は、前記制御リング（２８）に溝（６２）として備えられ、
   前記圧力制御室（４０）の流体圧的な有効断面積は前記パイロット室（５４）の流体圧的な有効断面積よりも大きく、
   前記パイロット室通路（４８）は前記ポンプハウジング（１２）のハウジング壁（１５）の一部に備えられている、可変型潤滑油ベーンポンプ（１０）。
2. 前記高ポンプ容量方向に前記制御リング（２８）を押し出す機械的な予荷重要素（４２）が備えられている、請求項１に記載の可変型潤滑油ベーンポンプ（１０）。
3. 前記予荷重要素（４２）は、前記圧力制御室（４０）内に配置されたばねである、請求項２に記載の可変型潤滑油ベーンポンプ（１０）。

Images