JP6573509B2 - 可変容量形ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車用の内燃機関の各摺動部等に作動油を供給する油圧源に適用される可変容量形ポンプに関する。

自動車用の内燃機関に適用される従来の可変容量形ポンプとしては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

この可変容量形ポンプは、内燃機関のクランクシャフトのベアリングメタルなどの各摺動部や、吸気弁などの機関弁の作動特性を制御するバルブタイミング制御装置などの要求吐出圧の異なる機器に使用するために、第１の回転領域に係る低圧特性と、第２の回転領域に係る高圧特性の２段階特性の要求を満足するようになっている。

すなわち、ポンプボディの内周面とカムリングの外周面との間に第１制御油室と第２制御油室が隔成され、前記第１制御油室にポンプ吐出圧が供給されることによって、前記カムリングの偏心量が小さくなる方向(以下、同心方向という。)へ付勢される一方、第２制御油室にポンプ吐出圧が供給されることによって、前記カムリングの偏心量が大きくなる方向(以下、偏心方向という。)へ付勢されるようになっている。また、コイルばねのばね力によって、前記第２制御油室の作動油と一緒にカムリングの偏心方向が大きくなるように付勢されている。

また、ロータの外周面から径方向へ出没する複数のベーンと前記カムリングの内周面とによって隔成された複数のポンプ室の内圧に基づく付勢力によって前記カムリングの偏心方向あるいは同心方向への揺動制御が行われるようになっている。

そして、第２制御油室に対するポンプ吐出圧の供給と排出を、電磁切換弁とパイロット弁によって制御することによって、機関回転数に応じて前記カムリングの偏心量を制御して前記低圧特性と高圧特性の２段階の要求吐出圧を満足するようになっている。

特開２０１４−１０５６２２号公報

ところで、前記従来の可変容量形ポンプにあっては、特にポンプの高回転時には、吸入中において発生するエアレーションやキャビティーションなどに起因して各ポンプ室の作動油内に多くの気泡が発生し易くなり、この作動油を圧縮して吐出する吐出領域で気泡の潰れなどの現象を起こして前記各ポンプ室の内圧のバランスが崩れてしまう。

このため、前記カムリングの挙動が不安定になって、設定した圧力特性に達する前に前記カムリングが同心方向へ揺動してしまい、ポンプ高回転時における高圧特性の制御が不安定になるおそれがある。

本発明は、前記従来の可変容量形ポンプの技術的課題に鑑みて案出されたもので、ポンプ室の作動油内に気泡が発生しても、カムリングの挙動の不安定化抑制して、ポンプの高圧特性の制御の安定化を図り得る可変容量形ポンプを提供することを目的としている。

本願発明は、とりわけ、セット荷重が付与された状態で設けられ、前記偏心量が増大する方向へ前記カムリングを付勢する付勢部材と、
前記吐出部から吐出された作動油が導かれることによって、その内圧により前記カムリングに対し前記偏心量が減少する方向へ付勢力を付与する第１制御油室と、
前記吐出部から吐出された作動油が導かれることによって、その内圧により前記カムリングに対し前記偏心量が増大する方向へ付勢力を付与する第２制御油室と、
前記揺動支点と第１制御油室の間に設けられ、連通孔によって低圧側に連通する低圧室と、
を備え、
前記連通孔は、前記低圧室を内部に有するポンプハウジングに設けられていると共に、前記低圧室の重力方向の下側に形成されていることを特徴としている。

本願発明によれば、カムリングの挙動の不安定化を抑制して、ポンプの高圧特性時の制御の安定化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る可変容量形ポンプを、カバー部材を取り外して示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本実施形態に供されるカバー部材をポンプボディとの合わせ面側からみた図である。 本実施形態のカムリングの偏心量が減少した状態を示す作用説明図である。 本実施形態に係る可変容量形ポンプの油圧特性を表すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る可変容量形ポンプを、カバー部材を取り外して示す正面図である。 図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本実施形態に供されるカバー部材をポンプボディとの合わせ面側からみた図である。

以下に、本発明に係る可変容量形ポンプの実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、各実施形態では、可変容量形ポンプを、自動車用内燃機関の摺動部や機関弁の開閉時期制御に供するバルブタイミング制御装置(ＶＴＣ)に対して機関の潤滑油を供給するためのオイルポンプとして適用した例を示している。
〔第１実施形態〕
このオイルポンプ１は、図外の内燃機関のシリンダブロックやバランサ装置の各前端部に設けられ、図１及び図２に示すように、一端側が開口形成され内部にポンプ収容室３が設けられた縦断面ほぼコ字形状のポンプボディ１及び該ポンプボディ１の前記一端開口を閉塞するカバー部材２とからなるポンプハウジングと、このポンプハウジングに回転自在に支持され、前記ポンプ収容室３のほぼ中心部を貫通して図外のクランクシャフトないしバランサシャフト等により回転駆動される駆動軸４と、前記ポンプ収容室３内に移動（揺動）可能に収容され、後述する第１，第２制御油室２１，２２やコイルばね２３と協働してポンプ室１３の容積変化量を変更させるカムリング５と、該カムリング５の内周側に収容され、駆動軸４によって図１中の反時計方向に回転駆動されることによって、前記カムリング５との間に形成される複数の作動油室であるポンプ室１３の容積を増減させることによってポンプ作用を行うポンプ構成体と、前記ポンプハウジング（カバー部材２）に付設され、第２制御油室２２への油圧の給排を制御する制御機構であるパイロット弁３０と、該パイロット弁３０と後述する吐出通路１８との間に形成される後述の制御圧導入通路６０上に設けられ、吐出されたオイルの前記パイロット弁３０側への導入を切り替え制御する切替機構であるソレノイドバルブ５０と、を備えている。

前記ポンプ構成体は、カムリング５の内周側において回転自在に収容され、中心部が駆動軸４の外周に結合されたロータ６と、該ロータ６の外周部に放射状に切欠形成された複数のスリット６ａ内においてそれぞれ出没自在に収容されたベーン７と、前記ロータ６より小径に形成され、このロータ６の内周側両側部に配設された一対のリング部材８，８と、から構成されている。

前記ポンプボディ１は、アルミニウム合金材により一体に形成され、図１に示すように、上下方向に長い矩形状に形成されていると共に、その幅長さＷが上下方向の長さに比較して小さく形成されている。また、ポンプボディ１は、ポンプ収容室３の底壁を構成する端壁１ａのほぼ中央位置に駆動軸４の一端部を回転自在に支持する軸受孔１ｂが穿設されていると共に、ポンプ収容室３の内周壁の所定位置には、棒状の揺動支点であるピボットピン９を介してカムリング５を揺動自在に支持する横断面ほぼ半円状の支持溝１ｃが切欠形成されている。

さらに、ポンプ収容室３の内周面には、軸受孔１ｂの中心と支持溝１ｃ(ピボットピン９)の中心とを通る直線（以下「カムリング基準線」という。）Ｍに対して図１中の左半側に、カムリング５の外周部に配設される第１シール部材１０ａが摺接する第１シール摺接面１ｄが形成されている。この第１シール摺接面１ｄは、支持溝１ｃ中心から所定半径Ｒ１をもって構成される円弧面状に形成されると共に、カムリング５が偏心揺動する範囲において前記第１シール部材１０ａが常時摺接可能な周方向長さに設定されている。同様に、前記カムリング基準線Ｍに対して図１中の右半側にも、カムリング５の外周部に配設される第２シール部材１０ｂが摺接する第２シール摺接面１ｅが形成されている。この第２シール摺接面１ｅは、支持溝１ｃの中心から所定半径Ｒ２をもって構成される円弧面状に形成され、カムリング５が偏心揺動する範囲において第２シール部材１０ｂが常時摺接可能な周方向長さに設定されている。

また、前記ポンプ収容室３の内周面における前記支持溝１ｃと第１シール摺接面１ｄによって隔成される第１制御油室２１との間には、後述する低圧室４１を構成する円弧状の凹溝４０が形成されていると共に、該凹溝４０の第１制御油室２１側の内側面に、カムリング５の外周部に配設される第３シール部材１０ｃが摺接する第３シール摺接面１ｆが形成されている。この第３シール摺接面１ｆは、支持溝１ｃの中心から所定半径Ｒ３をもって構成される円弧面状に形成され、カムリング５が偏心揺動する範囲において第３シール部材１０ｃが常時摺接可能な周方向長さに設定されている。

なお、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の周方向長さの関係は、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３となっている。

前記凹溝４０は、図１に示すように、前記ピボットピン９の図中左側に形成されて、全体がポンプボディ１の内周面から上下長手方向に沿って円弧状に形成されている。

また、前記ポンプボディ１の端壁１ａの内側面には、特に図１に示すように、軸受孔１ｂの外周域に、前記ポンプ構成体によるポンプ作用に伴い各ポンプ室１３の容積が拡大する領域（以下「吸入領域」という。）に開口するようにほぼ円弧凹状の吸入部である吸入ポート１１ａが、また、前記各ポンプ室１３の容積が縮小する領域（以下「吐出領域」という。）に開口するようにほぼ円弧凹状の吐出部である吐出ポート１２ａが、それぞれ軸受孔１ｂを挟んでほぼ上下で対向するように切欠形成されている。

前記吸入ポート１１ａは、その周方向のほぼ中間位置に、後述するスプリング収容室１６側へ膨出するように形成された図外の導入部が一体に設けられ、この導入部と吸入ポート１１ａの境界部近傍には、ポンプボディ１の端壁１ａを貫通して外部へと開口する吸入口１１ｂが貫通形成されている。したがって、内燃機関のオイルパン４３に貯留されたオイルが、前記ポンプ構成体のポンプ作用に伴い発生する負圧に基づき吸入口１１ｂ及び吸入ポート１１ａを介して吸入領域に係る各ポンプ室１３に吸入されるようになっている。

前記吐出ポート１２ａは、その始端部に、ポンプボディ１の端壁１ａを貫通して外部へと開口する吐出口１２ｂが貫通形成されている。したがって、前記ポンプ構成体によるポンプ作用により加圧されて吐出ポート１２ａへと吐出されたオイルは、図１に示すように、前記吐出口１２ｂから前記シリンダブロック内部に設けられた吐出通路１８を通って図外のメインオイルギャラリから機関内における各摺動部やＶＴＣ等へと供給される。なお、前記吐出通路１８の下流側には、オイルクーラやオイルフィルタ７０が設けられている。

また、前記吐出ポート１２ａには、該吐出ポート１２ａと軸受孔１ｂを連通する図外の連通溝が切欠形成されており、この連通溝を介して軸受孔１ｂにオイルを供給すると共に、ロータ６及び各ベーン７の側部にもオイルを供給することによって、各摺動部位の良好な潤滑が確保されている。

前記カバー部材２は、図２及び図３に示すように、ほぼ板状を呈し、ポンプボディ１の外形状に倣って上下方向に長い矩形状に形成され、図外の複数のボルトによって取り付け面２ｂ側がポンプボディ１のポンプ収容室３の開口部側の取り付け面１ｇに取り付けられるものである。また、ポンプボディ１の軸受孔１ｂに対向する位置には、駆動軸４の他端側を回転自在に支持する軸受孔２ａが貫通形成されている。そして、このカバー部材２の内側面にも、前記ポンプボディ１と同様に、吸入ポート１１ｃや吐出ポート１２ｃ、連通溝１５ａが、ポンプボディ１の吸入ポート１１ａや吐出ポート１２ａ、連通溝に対向配置されている。

前記駆動軸４は、図２に示すように、小径な一端部４ａがポンプボディ１の端壁１ａの軸受孔１ｂに軸支されている一方、他端部４ｂ側の大径部４ｃがカバー部材２の軸受孔２ａに軸支されつつ先端側が外部へと臨んで前記クランクシャフトなどに連係され、このクランクシャフトから伝達される回転力に基づきロータ６を図１中の時計方向へと回転させる。ここで、図１に示すように、この駆動軸４の中心を通り、かつ、前記カムリング基準線Ｍと直交する直線（以下「カムリング偏心方向線」という。）Ｎが、吸入領域と吐出領域の境界線となっている。

前記ロータ６は、図１に示すように、その中心側から径方向外側へ放射状に形成された前記複数のスリット６ａの内側基端部には、それぞれ吐出油を導入する横断面ほぼ円形状の背圧室６ｂが設けられ、このロータ６の回転に伴う遠心力と背圧室６ｂ内の圧力とによって各ベーン７が外方へと押し出されるようになっている。

前記各ベーン７は、ロータ６の回転時において、各先端面がカムリング５の内周面に摺接すると共に、各基端面が前記各リング部材８，８の外周面にそれぞれ摺接するようになっている。

前記カムリング５は、いわゆる焼結合金によりほぼ円筒状に一体形成され、その外周部の所定位置には、前記ピボットピン９に嵌合するほぼ円弧凹溝状のピボット部５ａが軸方向に沿って切欠形成されると共に、このピボット部５ａに対しカムリング５の中心を挟んだ反対側の位置には、所定のばね定数に設定された後述する付勢部材であるコイルばね２３に連係するアーム部５ｂが径方向に沿って突設されている。

前記ポンプボディ１の内部には、図１に示すように、前記支持溝１ｃと対向する位置にスプリング収容室１６が前記偏心方向線Ｎに沿うように設けられている。このスプリング収容室１６には、その一端壁とアーム部５ｂの一側面との間に、所定のセット荷重Ｗ１を付与された前記コイルばね２３が弾装されている。なお、このスプリング収容室１６の他端壁は、カムリング５の偏心方向の移動範囲を規制する規制面１６ａとして構成され、この規制面１６ａにアーム部５ｂの他側面が当接することによって、カムリング５の偏心方向におけるそれ以上の移動(揺動)が規制されるようになっている。

このように、前記カムリング５は、コイルばね２３の付勢力によって、アーム部５ｂを介してその偏心量が増大する方向（図１中の時計方向）へと常時付勢され、非作動状態では、図１に示すように、アーム部５ｂの他側面が規制面１６ａに押し付けられた状態となって、その偏心量が最大となる位置に規制されるようになっている。

また、前記カムリング５の外周部には、ポンプボディ１の内周壁によって構成される前記第１、第２、第３シール摺接面１ｄ，１ｅ、１ｆに対向して設けられ、この各シール摺接面１ｄ、１ｅ、１ｆと同心円弧状の第１、第２、第３シール面を有する一対の第１、第２、第３シール構成部５ｃ，５ｄ、５ｅが突出形成されると共に、これらシール構成部５ｃ、５ｄ、５ｅの各シール面に形成されたそれぞれのシール保持溝内には、カムリング５の偏心揺動時に前記各シール摺接面１ｄ，１ｅ、１ｆに摺接する前記第１、第２、第３シール部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃがそれぞれ収容保持されている。

前記第１、第２、第３シール部材１０ａ〜１０ｃは、いずれも低摩擦特性を有するフッ素系樹脂材によってカムリング５の軸方向に沿って直線状に細長く形成され、各シール保持溝の底部にそれぞれ配設されたゴム製の弾性部材の弾性力をもって前記各シール摺接面１ｄ〜１ｆに押し付けられることによって、この各シール摺接面１ｄ〜１ｆと前記各シール面との間が液密的にシールされている。

さらに、前記カムリング５の外周面とポンプボディ１の内周面との間には、図１に示すように、前記ピボットピン９を中心とした円周方向の左右位置に前記第１制御油室２１と第２制御油室２２及び前記低圧室４１が形成されている。

具体的に説明すると、前記第１制御油室２１は、第１シール部材１０ａと第３シール部材１０ｃとの間に隔成され、第２制御油室２２は、ピボットピン９と第２シール部材１０ｂとの間に隔成され、さらに低圧室４１は、ピボットピン９と第３シール部材１０ｃとの間にそれぞれ隔成されている。

したがって、カムリング５の外周面のうち、前記第１制御油室２１に臨む第１受圧面５ｆは、前記ピボットピン９との間の前記低圧室４１の存在によって小さく形成されて、ピボットピン９から円周方向に大きく延びる第２制御油室２２に臨む第２受圧面５ｇの方が大きく形成されている。このため、第１、第２制御油室２１，２２の双方に同じ油圧が作用した場合には、全体としてその偏心量を増加させる方向（図１中の時計方向）へとカムリング５を付勢する構成となっている。

前記第１，第２制御油室２１，２２には、前記吐出通路１８から分岐形成された制御圧導入通路６０を介してポンプ吐出圧が導かれるようになっている。すなわち、第１制御油室２１には、前記制御圧導入通路６０からさらに二股に分岐された一方の分岐通路である第１導入通路６１を介してポンプ吐出圧が供給される一方、第２制御油室２２には、他方の分岐通路である第２導入通路６２を通じて電磁切換弁５０やパイロット弁３０を経てポンプ吐出圧が供給される。そして、これらの各油圧がそれぞれ第１、第２制御油室２１，２２に面するカムリング５の第１、第２受圧面５ｆ、５ｇに作用することによって、カムリング５に対し移動力（揺動力）が付与されることとなる。

したがって、前記オイルポンプは、コイルばね２３のセット荷重Ｗ１に対して両制御油室２１，２２の内圧に基づく付勢力が小さいときは、カムリング５は図１に示すような最大偏心状態となる一方、吐出圧の上昇に伴い両制御油室２１，２２の内圧に基づく付勢力がコイルばね２３のセット荷重Ｗ１を上回ったときは、その吐出圧に応じてカムリング５が同心方向へ移動することとなる。

また、前記低圧室４１は、図１〜図３に示すように、前記凹溝４０によってポンプボディ１の上下方向に沿って形成されていると共に、前記カバー部材２に貫通形成された連通孔４２によってポンプの外部である大気に開放されつつオイルパン４３に連通している。つまり、この低圧室４１には、ポンプの作動によってポンプボディ１とカバー部材２との合わせ面(サイドクリアランス)からリークしたオイルや該オイル内に混入したいわゆるコンタミが流入し、これらのオイルやコンタミを、連通孔４２を介してオイルパン４３内に排出するようになっている。

前記連通孔４２は、低圧室４１の重力方向下側のピボットピン９寄りに配置されていると共に、カバー部材２の壁部を貫通した小径な細長い孔によってほぼ水平に形成され、一端部４２ａが低圧室４１の底部側に開口形成されていると共に、他端部４２ｂがカバー部材２の外面に開口形成されて、オイルパン４３に臨んでいる。

また、この連通路４２の一端部４２ａは、前記カムリング５のいずれの揺動位置においてもカムリング５によって閉塞されることなく、常に低圧室４１とオイルパン４３とを連通する位置に形成されている。

前記パイロット弁３０は、図１に示すように、ポンプボディ１のカバー部材２と重合して設けられる長手方向の上端部に横方向に沿って配置され、前記カバー部材２の外側まで延設された筒状のバルブボディ３１と、該バルブボディ３１の底部開口を閉塞するプラグ３２と、前記バルブボディ３１の内部軸方向に形成されたバルブ収容孔３１ａ内に摺動自在に収容され、バルブボディ３１の内周面と摺接する一対の第１、第２ランド部３３ａ，３３ｂによって第２制御油室２２に対しての油圧の給排制御に供するスプール弁体３３と、前記バルブボディ３１の他端側内周においてプラグ３２とスプール弁体３３の間に所定のセット荷重をもって弾装され、スプール弁体３３をバルブボディ３１の一端側へ常時付勢するバルブスプリング３４と、から主として構成されている。

前記バルブボディ３１の一端部には、第２導入通路６２の下流側の通路（以下、下流側通路という。）６２ａを介してソレノイドバルブ５０と接続される導入ポート６３が開口形成されていると共に、バルブボディ３１とポンプボディ１の内部には、その軸方向中間位置に、一端側が第２制御油室２２に接続されると共に他端側が後述する中継室３１ｂと常時接続されることによって第２制御油室２２に対する油圧を給排する給排ポート６４が開口形成される。また、バルブボディ３１の周壁の軸方向のほぼ中央位置に、一端側が外部へ直接開口又は吸入側に接続され、後述する中継室３１ｂとの接続を切り替えることによってこの中継室３１ｂを介して第２制御油室２２内の油圧排出に供される第１ドレンポート６５が開口形成されている。前記バルブボディ３１の後述する背圧室と重合する軸方向位置にも、前記第１ドレンポート６５と同様に、外部へ直接開口又は吸入側に接続される第２ドレンポート６６が開口形成されている。

また、前記バルブボディ３１の周壁には、ポンプボディ１と協働してスプール弁体３３が図１中の左端側の位置にある状態で、後述する中継室３１ｂを連通する連通油路６７が形成されている。

前記スプール弁体３３は、軸方向の両端部の前記第１、第２ランド部３３ａ，３３ｂ間に設けられた小径軸部３３ｃを有していると共に、バルブボディ３１内の第１ランド部３３ａの軸方向外端側に形成されて、導入ポート６３から吐出圧が導かれる圧力室６８と、前記小径軸部３３ｃの外周に形成されて、スプール弁体３３の軸方向位置によって給排ポート６４と連通油路６７又は第１ドレンポート６５とを中継する中継室３１ｂと、第２ランド部３３ｂとプラグ４２との間に設けられ、第２ランド部３３ｂの外周側（微小隙間）を通じて中継室３１ｂより漏出したオイルの排出に供する背圧室と、をそれぞれ隔成している。

このような構成から、前記パイロット弁３０は、導入ポート６３より圧力室６８に導かれる吐出圧が所定圧（後述するスプール作動油圧Ｐｓ）以下の状態では、前記バルブスプリング３４の付勢力によってスプール弁体３３がバルブ収容部３１ａの一端側に位置することとなる（図１参照）。すなわち、スプール弁体３３が前記一端側に位置することにより、連通油路６７が中継室３１ｂに連通される一方、第２ランド部３３ｂによって第１ドレンポート６５と中継室３１ｂの連通が遮断されて、給排ポート６４を介して第２制御油室２２と中継室３１ｂが連通される結果、通路６２ａから連通油路６７を通って導かれる油圧が中継室３１ｂと給排ポート６４を介して第２制御油室２２へと供給されることとなる。

そして、前記圧力室６８に導かれる吐出圧が前記所定圧を超えると、前記バルブスプリング３４の付勢力に抗してスプール弁体３３が前記一端側から他端側へと移動して、最大この他端側に位置することとなる。この最大他端側に位置することによって、給排ポート６４を介して第２制御油室２２は中継室３１ｂとの連通が維持される一方、第１ランド部３３ａによって連通油路６７と中継室３１ｂとの連通が遮断されて、第１ドレンポート６５を介して中継室３１ｂとオイルパン４３が連通される結果、第２制御油室２２内のオイルが給排ポート６４と中継室３１ｂを通って第１ドレンポート６５からオイルパン４３へ排出される。

前記ソレノイドバルブ５０は、図１に示すように、前記制御圧導入通路６０の途中に介在する図外のバルブ収容孔内に収容配置され、内部軸方向に沿って油通路５４が貫通形成された円筒状のバルブボディ５１と、前記油通路５４の先端側内部に固定されて、第２導入通路６２の上流側と接続される導入ポート５５を有するシート部材５２と、該シート部材５２の内端部開口縁に形成されるバルブシートに対して離着座自在に設けられ、前記導入ポート５５の開閉に供するボール弁体５３と、前記バルブボディ５１の他端部に設けられたソレノイド５６と、から主として構成されている。

前記バルブボディ５１は、ボール弁体５３を収容する弁体収容部５７の内端部開口縁にも、前記シート部材５２に有するバルブシートと同様のバルブシートが形成されている。さらに、バルブボディ５１の周壁のうち、その一端側となる前記弁体収容部５７の外周部に、下流側通路６２ａと接続されてパイロット弁３０に対する油圧の給排に供する給排ポート５８が径方向に沿って貫通形成されると共に、その他端側となる油通路５４の外周部に、オイルパン４３に連通するドレンポート５９が径方向に沿って貫通形成されている。

前記ソレノイド５６は、ケーシング内部に収容されるコイルに通電されることにより発生する電磁力によって、このコイルの内周側に配置されるアーマチュア及びこれに固定されるロッド５６ａが図１中の下方向へと進出移動するようになっている。

このソレノイド５６には、内燃機関の油温や水温、機関回転数など所定のパラメータによって検出ないし算出された機関運転状態に基づいて車載のＥＣＵ（図示外）から励磁電流が通電されることとなる。

したがって、前記ソレノイド５６への通電時には、ロッド５６ａが進出移動することによってこのロッド５６ａの先端部に配置されるボール弁体５３がシート部材５２側のバルブシートへと押し付けられ、前記導入ポート５５と給排ポート５８の連通を遮断し、油通路５４を介して給排ポート５８とドレンポート５９が連通することとなる。一方、このソレノイド５６の非通電時には、導入ポート５５より導かれる吐出圧に基づいてボール弁体５３が後退移動してバルブボディ５１側のバルブシートへと押し付けられ、導入ポート５５と給排ポート５８が連通状態となると共に、給排ポート５８とドレンポート５９の連通が遮断されることとなる。

以下に、本実施形態に係るオイルポンプの作用について説明する。

まず、前記オイルポンプの作用説明に入る前に、このオイルポンプの吐出圧制御の基準となる内燃機関の必要油圧について、図５に基づいて説明すれば、図中のＰ１は、例えば燃費向上等に供するＶＴＣの要求油圧に相当する機関要求油圧を、Ｐ２は、ピストンの冷却に供するオイルジェットの要求油圧に相当する機関要求油圧及び機関高回転時の前記クランクシャフトの軸受部の潤滑に要する機関要求油圧を、それぞれ示し、これら点Ｐ１〜Ｐ２を実線により繋いだものが、内燃機関の機関回転数に応じた理想的な必要油圧（吐出圧）Ｐを表している。

また、同図中におけるＰｃは前記セット荷重Ｗ１に基づくコイルばね２３の付勢力に抗してカムリング５が同心方向へ移動を開始するカムリング作動油圧を、Ｐｓは前記セット荷重Ｗ２に基づくバルブスプリング３４の付勢力に抗してスプール弁体３３が一端側の位置から他端側の位置へと移動を開始し、第１ドレンポート６５の開口が始まるスプール作動油圧を、それぞれ示している。

このような設定から、機関始動から低回転域までの回転域に相当する図５中の区間ａでは、前記電磁切換弁５０のソレノイド５６に励磁電流が通電され、前記導入ポート５５と給排ポート５８の連通が遮断される一方、給排ポート５８とドレンポート５９が連通する。これにより、第２制御油室２２（パイロット弁３０）側には吐出圧Ｐが導入されず、パイロット弁３０のスプール弁体３３は図１に示す最大左側の位置に保持されることとなる。この結果、第２制御油室２２内のオイルは下流側通路６２ａ及び油通路５４を介してソレノイドバルブ５０のドレンポート５９からオイルパン４３内に排出され、第１制御油室２１のみに吐出圧Ｐが供給される。この機関回転域では吐出圧（機関内油圧）Ｐがカムリング作動油圧Ｐｃよりも低い状態となっているため、カムリング５が最大偏心状態に保持されて、吐出圧Ｐは機関回転数にほぼ比例するかたちで増大する特性となる。

その後、機関回転数が上昇して吐出圧Ｐがカムリング作動油圧Ｐｃに到達すると（図５参照）、ソレノイド５６への通電状態が維持され、引き続き第１制御油室２１のみに吐出圧Ｐが供給される。これにより、第１制御油室２１の内圧に基づく付勢力がコイルばね２３の付勢力Ｗ１に打ち勝ち、カムリング５が同心方向へと移動を始める。この結果、前述したカムリング５が最大偏心状態にあるときと比べて、この吐出圧Ｐの増加量が小さくなる（図５中の区間ｂ）。

機関回転数がさらに上昇し、機関運転状態において機関要求油圧Ｐ２が必要になると（図５参照）、ソレノイド５６への通電が遮断され、導入ポート５５と給排ポート５８が連通する一方、給排ポート５８とドレンポート５９の連通が遮断される（図５中の時点Ｘ）。この結果、制御圧導入通路６０から第２導入通路６２へ供給される吐出圧Ｐが下流側通路６２ａを介してパイロット弁３０側へと導かれる。このとき、吐出圧Ｐは未だスプール作動油圧Ｐｓに達していなければ、パイロット弁３０のスプール弁体３３は一端側に位置することとなり(図１に示す位置)、連通油路６７を通じて中径部３１ｂと給排ポート６４が連通するので、前記吐出圧が第２制御油室２２へと供給される。これにより、コイルばね２３の付勢力Ｗ１と第２制御油室２２の内圧に基づく付勢力との合力からなる偏心方向の付勢力が第１制御油室２１の内圧に基づく同心方向の付勢力を上回って、カムリング５が偏心方向へと押し戻され、吐出圧Ｐの増加量が再び大きくなり、高圧特性となる(図中の区間ｃ)。

その後、かかる増大特性に基づき吐出圧Ｐが上昇してスプール作動油圧Ｐｓに到達すると、パイロット弁３０によって導入ポート６３より圧力室６８に導入される吐出圧Ｐに基づいてスプール弁体３３がバルブスプリング３４の付勢力Ｗ２に抗してプラグ３２側へと移動し、その位置が一端側から他端側へと切り替わる。

これにより、連通油路６７のバルブ収容部３１ａ側開口が第１ランド部３３ａによって遮断されると共に、中継室３１ｂを介して給排ポート６４と第１ドレンポート６５が連通することによって、第２制御油室２２内のオイルは排出することにより減圧され、吐出圧Pよりも低くなる。この結果、第１制御油室２２の内圧に基づく同心方向の付勢力がコイルばね２３の付勢力Ｗ１と第２制御油室２２の内圧に基づく付勢力との合力からなる偏心方向の付勢力を上回って、カムリング５が図４に示すように同心方向へ移動することにより、吐出圧Ｐが減少する。

すると、この吐出圧Ｐの減少によりスプール弁体３３の一端に作用する油圧（吐出圧Ｐ）がスプール作動油圧Ｐｓを下回ると、この吐出圧Ｐによる付勢力にバルブスプリング３４の付勢力Ｗ２が打ち勝ち、スプール弁体３３が導入ポート６３側へと移動する。これにより、パイロット弁３０の連通油路６７と給排ポート６４が連通して、第２制御油室２２に再び第２吐出圧が供給される。この結果、カムリング５は、偏心方向へと押し戻されて、吐出圧Ｐが再び増大して高圧特性(図５の区間ｄ)となる。

その後、この吐出圧Ｐの増大によって、スプール弁体３３の一端に作用する油圧がスプール作動油圧Ｐｓを上回ると、このスプール弁体３３がバルブスプリング３４の付勢力Ｗ２に抗して再び他端側へと移動する。これにより、前述のように、第２制御油室２２内のオイルは排出されて、第１制御油室２１のみに吐出圧Ｐが供給される結果、第１制御油室２２の内圧に基づく同心方向の付勢力がコイルばね２３の付勢力Ｗ１と第２制御油室２２の内圧に基づく付勢力との合力からなる前記偏心方向の付勢力を上回って、カムリング５が同心方向へ移動することにより、吐出圧Ｐが再び減少する。

このように、オイルポンプは、パイロット弁３０のスプール弁体３３によって、第２制御油室２２に連通する給排ポート６４と連通油路６７又は第１ドレンポート６５との接続が連続的に交互に切り替わることにより、吐出圧Ｐがスプール作動油圧Ｐｓに維持されるように調整されることとなる。

このとき、かかる調圧は、パイロット弁３０における給排ポート６４の切替によって行われるため、コイルばね２３のばね定数による影響を受けることがない。また、前記調圧は、前記給排ポート６４の切替に係るスプール弁体３３の極狭いストロークの範囲で行われるため、バルブスプリング３４のばね定数による影響を受けるおそれもない。その結果、本区間では、オイルポンプの吐出圧Ｐが機関回転数の上昇に伴い比例的に増大するのではなくほぼフラットな特性となり、前記理想的な必要油圧に極力近づけることが可能となる。

以上のことから、本実施形態に係るオイルポンプでは、前記パイロット弁３０による調圧制御に基づき、高い所定圧（スプール作動油圧Ｐｓ）に維持することが要請される機関回転域（図５中の区間ｄ）において、吐出圧Ｐをこの高圧に維持することができる。

しかも、本実施形態では、前記ポンプボディ１に低圧室４１を設けたことによって、カムリング５の前記第１制御油室２１に位置する第１受圧面５ｆが相対的に小さくなって、この第１受圧面５ｆの受圧面積Ｃ１が第２制御油室２２に位置する第２受圧面５ｇの受圧面積Ｃ２の方が大きくなっていることから、前記吐出圧が高圧特性(図５のＰ２)の状態のときの例えば各ポンプ室１３内でのエアレーションやキャビティーションなどに起因してオイル内に混入した気泡によるカムリング５の挙動の不安定化を抑制することができる。

すなわち、前記従来技術の課題において記載したように、特に機関高回転域では、吸入中においてエアレーションやキャビティーションなどに起因して各ポンプ室１３のオイル内に多くの気泡が発生し易くなり、このオイルを圧縮して吐出する吐出領域で気泡の潰れなどの現象を起こして前記各ポンプ室１３の内圧のバランスが崩れてしまい、この結果、カムリング５の挙動が不安定になって、設定した作動油圧に達する前にカムリング５が同心方向へ揺動してしまい、機関高回転時における高圧特性(図５のＰ２)の制御が不安定になって、図中破線で示すように、設定した制御油圧より低くなってしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、第１受圧面５ｆと第２受圧面５ｇの両受圧面積を、受圧面積Ｃ１＜受圧面積Ｃ２の関係に設定したことから、前記高圧特性時においてカムリング５に対する第２制御油室２２内の作動油圧による付勢力(揺動トルク)が第１制御油室２１内の作動油圧による付勢力(揺動トルク)よりも大きくなる。これによって、カムリング５は、前記各ポンプ室１３内に発生した気泡に影響を受けることなく、第２制御油室２２内の作動油圧によって偏心量が増大する方向へ安定に維持される。これによって、ポンプ吐出圧Ｐの高圧特性時Ｐ２においては、図５の実線で示すように、安定した特性が得られる。

さらに、前記低圧室４１を、前記ピボットピン９と前記第１制御油室２１の間に設けたことによって、第１制御油室２１内の作動油圧による付勢力（揺動トルク）が、カムリング５を移動（揺動）させやすい方向に発生している。この結果、前記カムリング５の挙動と制御性が安定し、ピボットピン９とアーム部５aとの間で発生する異常摩耗を抑制することができる。

なお、第２受圧面５ｇの面積を小さくする場合には、ピポットピン９と第２制御室２２の間に低圧室４１を配置することも可能である。この場合においても、第２受圧面５ｇが、カムリング５の移動（揺動）させやすい方向に発生し、ピポットピン９にカムリング５を移動（揺動）させない方向へ無用な付勢力が作用することを抑制できる。この結果、第１実施形態と同様にカムリング５の挙動と制御性が安定し、ピボットピン９とアーム部５aとの間で発生する異常摩耗を抑制することによってカムリング５の耐久性を向上させることができる。

前記低圧室４１には、ポンプボディ１とカバー部材２の間のサイドクリアランスなどからリークしたオイルやこのオイルと一緒に金属粉であるコンタミなどが流入して一旦捕集されるが、ここから連通孔４２を通ってオイルパン４３内に効率良く排出される。このため、ポンプ収容室３内のポンプ構成体などの各構成部品が、コンタミなどによる異常摩耗などの発生を抑制することができる。この結果、ポンプの耐久性を向上できる。

さらに、前記低圧室４１を構成する凹溝４０を、ポンプボディ１の図１に示す幅長さ(Ｗ)方向ではなく、ポンプボディ１の既存の長さ方向の中で上下方向に形成したことから、低圧室４１を設けたことによるポンプボディ１の幅長さＷを大きくする必要がない。したがって、ポンプボディ１の大型化を抑制することが可能になる。これによって、オイルポンプと他の機器類との干渉を回避できると共に、レイアウトの自由度を確保することができる。

また、カバー部材２に貫通形成された前記連通孔４２を、低圧室４１の重力方向の下側のアーム部５ｂ及びピボットピン９の近傍位置に形成したことから、低圧室４１内に流入したコンタミをオイルと一緒に連通孔４２からオイルパン４３内へ速やかに排出させるので、アーム部５ｂ及びピボットピン９の近傍にコンタミが滞留することを低減でき、コンタミによるカムリング５の作動不良を抑制することができる。

さらに、前記連通孔４２は、カムリング５が最大偏心方向の位置と同心方向位置の間のいずれの揺動位置においても、低圧室４１とオイルパン４３を常に連通させた状態になっていることから、前記コンタミなどの排出性が良好になる。

本実施形態では、前記連通孔４２をカバー部材２に貫通形成したが、ポンプボディ１の端壁１ａに貫通形成することも可能である。
〔第２実施形態〕
図６〜図８は本発明の第２実施形態を示し、オイルポンプの配置を第１実施形態のものに対して逆さまに配置すると共に、連通孔４２をカバー部材２の取り付け面２ｂの下部に上下方向に沿って形成したものである。なお、オイルポンプの構造は第１実施形態と同じであるから、同一の符番を付して具体的な説明は省略する。

すなわち、この実施形態では、コイルばね２３が図中上側、つまり重力方向の上側に配置されていると共に、低圧室４１が重力方向の下側に配置されている。

また、連通孔４２は、図７及び図８に示すように、カバー部材２のポンプボディ１との取り付け面２ｂの下部に細長い溝状に形成されていると共に、前記低圧室４１の底面に開口した一端部４２ａ側から下方のオイルパン４３に向かって開口した他端部４２ｂまで上下垂直方向に沿って形成されて、前記取り付け面２ｂにポンプボディ１の取り付け面１ｇが当接した状態で連通孔として構成されている。

他の構成は第１実施形態と同じであるから、同一の作用効果が得られると共に、特に前記連通孔４２が低圧室４１の底面側から垂直下方向へ形成されていることから、低圧室４１に流入、捕集されたオイルやコンタミが連通孔４２を通ってオイルパン４３内へ自重により自然に落下する。したがって、これらの排出効率が向上する。特に、ポンプの作動が停止した状態であっても、連通孔４２を通って自然落下するので、低圧室４１内の殆どのオイルやコンタミを効率よく排出することが可能になる。

この実施形態では、前記連通孔４２がカバー部材２側に形成されているものを示したが、これをポンプボディ１の周壁を径方向から貫通形成することも可能である。

ところで、前記オイルポンプは、一般に機関の下部周辺に設けられ、この周囲には、クランクシャフトや前記オイルパン４３の他に、例えばバランサ装置などの機器類が近接して配置されることが多く、搭載方向も搭載空間に合わせた箇所に配置されることになる。したがって、オイルポンプの搭載姿勢が常に一定になるとは限らず、特に近時のダウンサイジングの要請からそのレイアウトも極めて制限的となる。このため、オイルポンプの周辺機器との配置関係によっては、前記低圧室４１や連通孔４２の形成位置も制約を受けてしまう場合がある。そこで、第２実施形態のように連通孔４２をオイルポンプの下側で駆動軸４に対して軸直角方向に形成することによって、低圧室４１内のコンタミやリークオイルを自重によって自然落下させることにより、オイルパン４３内に速やかに排出することができる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記連通孔４２を、カバー部材２とポンプボディ１のいずれかに形成することが可能であり、また、この連通孔４２を複数形成することも可能である。

また、前記各実施形態では、連通孔４２を、低圧側であるオイルパン４３(大気)に連通させているが、場合によっては吸入負圧が発生する前記吸入口１１ｂ側などに連通させることも可能である。

さらに、前記低圧室４１は、凹溝４０を介して比較的大きな円弧状に形成されているが、コンタミなどを流入、捕集できる大きさであれば良く、さらに小さく形成することも可能である。

前記ポンプハウジングを、機関のシリンダブロックなどに取り付ける際におけるその向きは任意に選択でき、例えば機関などの大きさや仕様などに応じて自由に変更することも可能である。

前記各実施形態では、前記カムリング５を揺動させることで吐出量を可変にする形態を例に説明しているが、この吐出量を可変にする手段としては、前記揺動に係る手段のみならず、例えばカムリング５を径方向へと直線的に移動させることによって行うこととしてもよい。

さらに、前記各実施形態では、電磁切換弁５０の弁体としてボール弁体５３を用いているが、例えばスプール弁を用いることも可能である。

なお、前記各実施形態では、オイルポンプ１にベーン７を用いたポンプを用いているが、例えばギヤポンプを用いることも可能である。

１…ポンプボディ
２…カバー部材
３…ポンプ収容室
４…駆動軸
５…カムリング
５ｆ…第１受圧面
５ｇ…第２受圧面
６…ロータ
７…ベーン
９…ピボットピン(揺動支点)
１０ａ…第１シール部材
１０ｂ…第２シール部材
１０ｃ…第３シール部材
１１ａ…吸入ポート（吸入部）
１２ａ…吐出ポート（吐出部）
１３…ポンプ室(作動油室)
２１…第１制御油室
２２…第２制御油室
２３…コイルスプリング（付勢部材）
４０…凹溝
４１…低圧室
４２…連通孔

Claims (4)

1. 回転駆動されるロータと、
   前記ロータの外周部に出没可能に設けられた複数のベーンと、
   前記ロータと前記複数のベーンとをその内周側に収容することによって複数の作動油室を隔成すると共に、前記ロータの回転中心に対するその内周中心の偏心量が揺動支点を中心に揺動変化することによって前記ロータの回転時における前記各作動油室の容積を増減変化させるカムリングと、
   前記ロータの回転によって前記作動油室の容積が増大する領域に開口形成された吸入部と、
   前記ロータの回転によって前記作動油室の容積が減少する領域に開口形成された吐出部と、
   セット荷重が付与された状態で設けられ、前記偏心量が増大する方向へ前記カムリングを付勢する付勢部材と、
   前記吐出部から吐出された作動油が導かれることによって、その内圧により前記カムリングに対し前記偏心量が減少する方向へ付勢力を付与する第１制御油室と、
   前記吐出部から吐出された作動油が導かれることによって、その内圧により前記カムリングに対し前記偏心量が増大する方向へ付勢力を付与する第２制御油室と、
   前記揺動支点と第１制御油室の間に設けられ、連通孔によって低圧側に連通する低圧室と、
   を備え、
   前記連通孔は、前記低圧室を内部に有するポンプハウジングに設けられていると共に、前記低圧室の重力方向の下側に形成されていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
2. 請求項１に記載の可変容量形ポンプにおいて、
   前記カムリングは、外周面に前記第１制御油室に臨む第１受圧面と前記第２制御油室に臨む第２受圧面とを有し、
   前記第１制御油室及び前記第２制御油室の双方に同じ油圧が作用した場合、前記第２制御油室内の作動油によって前記第２受圧面を介して前記カムリングに付与する付勢力が、前記第１制御油室内の油圧が前記第１受圧面を介して前記カムリングに付与する付勢力よりも大きくなるように形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
3. 請求項１に記載の可変容量形ポンプにおいて、
   前記低圧室は、前記連通孔を介してポンプの外部と連通されていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
4. 複数のポンプ室の容積が変化して吸入部から吸入されたオイルを吐出部から吐出するポンプ構成体をポンプ収容室に収容したポンプハウジングと、
   前記ポンプ収容室内に配置され、揺動支点を中心に移動することによって前記複数のポンプ室の容積を変化させる可動部材と、
   セット荷重が付与された状態で設けられ、前記複数のポンプ室の容積が増大する方向へ前記可動部材を付勢する付勢機構と、
   揺動支点の中心と前記ポンプ構成体の回転中心とを通る基準線に対して、前記可動部材の一方側の外周部に配設され、前記ポンプ収容室の内周面に設けられた第１シール摺動面と摺動する第1シール部材と、
   前記基準線に対して、前記可動部材の他方側の外周部に配設され、前記内周面に設けられた第２シール摺動面と摺動する第２シール部材と、
   前記第１シール部材と揺動支点の間に配設され、前記内周面に設けられた第３シール摺動面を摺動する第３シール部材と、
   前記第１シール部材及び前記第３シール部材との間で隔成された第１制御油室と、
   前記第２シール部材及び前記揺動支点との間で隔成された第２制御油室と、
   前記第３シール部材及び前記揺動支点との間で隔成され、低圧側に連通している低圧室と、
   を備えていることを特徴とする可変容量形ポンプ。

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