JP7289372B2 - 可変容量型潤滑油ポンプ - Google Patents

Description

本願発明は、加圧潤滑油を供給するための可変容量型潤滑油ポンプ、特に内燃機関に加圧潤滑油を供給するための機械的可変容量型潤滑油ポンプに関する。

潤滑油ポンプは、例えばギヤまたはベルトを介してエンジンによって機械的に駆動され、エンジンに流体連結して加圧潤滑油をエンジンに注入する。潤滑油ポンプの容量が可変であると、潤滑油ポンプのポンプ吐出圧力を制御したり安定化したりすることが可能になり、それによって、例えば、エンジン内のギャラリにおける潤滑油圧力の制御や安定化が実現する。

国際公開第２０１８／１９６９９１号明細書には、内燃機関用の加圧潤滑油を提供するための典型的な可変容量型潤滑油ポンプが開示されている。典型的な潤滑油ポンプには、固定ポンプハウジングと、ポンプハウジング内に配置され、円筒状のポンプチャンバを半径方向に制限する変位可能な制御リングが設けられている。また、潤滑油ポンプには、制御リングにて部分的に制限され、制御リングの対向する横方向にそれぞれ位置する入口チャンバおよび出口チャンバと、制御リングの出口チャンバ側の横方向に位置する横方向スライドベアリングとが設けられている。横方向スライドベアリングは、ポンプハウジングにて画定される第１横方向スライドベアリング面と、これに対向して第１横方向スライドベアリング面の反対側にて制御リングにて画定される第２横方向スライドベアリング面とを有している。２つの横方向スライドベアリング面の間に画定される横方向スライドベアリング間隙は、そこから潤滑油が漏れないようにシール部にて流体的に封止される。特に、横方向スライドベアリング間隙が潤滑油ポンプの油圧制御チャンバに流体的に通じている場合、横方向スライドベアリング間隙を介して意図せず漏れる潤滑油により、ポンプの吐出圧力制御やポンプの性能が損なわれるおそれがある。しかしながら、シール部を設けると、横方向スライドベアリングのスライド摩擦が増加するため、結果として、ポンプ効率が低下してしまう。さらに、シール部が横方向スライドベアリングの隙間から滑り出てしまうことを防ぐため、ポンプハウジングや制御リングには、シール部を所定の位置に保持する特定の保持部を設けなければならない。

国際公開第２０１８／１９６９９１号明細書

本願発明の目的は、コスト効率がよく、信頼性があり、効率的な可変容量型潤滑ポンプを提供することである。

上記目的は、請求項１に記載の特徴を有する可変容量型潤滑油ポンプにて達成される。

本願発明に係る可変容量型潤滑油ポンプには、ポンプ入口およびポンプ出口を画定する固定ポンプハウジングが設けられている。典型的に、ポンプ入口は、潤滑油タンクと流体接続され、ポンプ出口は、エンジンと流体接続されエンジンに加圧潤滑油を供給する。

また、本願発明に係る可変容量型潤滑油ポンプには、ポンプハウジング内に配置され、略円筒形のポンプチャンバを半径方向に制限する制御リングが設けられている。制御リングは、ポンプハウジングに対して直線的に変位可能が好ましい。いずれの場合も、制御リングは、ポンプハウジング内で回動可能にヒンジ接続されていない。典型的に、ポンプチャンバの半径方向断面は真円形である。一方、ポンプチャンバの半径方向断面を非真円形、例えばわずかに楕円形に設け、ポンプ効率やポンプ圧力制御を改善する構成としてもよい。

また、本願発明に係る可変容量型潤滑油ポンプには、制御リングにて部分的に制限され、またポンプチャンバにて部分的に制限される入口チャンバおよび出口チャンバが設けられている。入口チャンバおよび出口チャンバは、制御リングの対向する横方向において、ポンプチャンバの半径方向外側に位置している。入口チャンバはポンプの入口と流体的に接続し、出口チャンバはポンプの出口と流体的に接続している。ポンプの動作中、入口チャンバは比較的低い圧力の潤滑油、典型的に、ほぼ大気圧の潤滑油で満たされ、出口チャンバは加圧された潤滑油で満たされる。

また、本願発明に係る可変容量型潤滑油ポンプには、制御リングの出口チャンバ側の横方向に位置し、ポンプハウジング内で制御リングを摩擦支持する横方向スライドベアリングが設けられている。横方向スライドベアリングには、平行かつ対向して位置する２つの横方向スライドベアリング面であって、ポンプハウジング１４にて画定される第１横方向スライドベアリング面３６と、制御リング１６にて画定される第２横方向スライドベアリング面とが設けられている。これら横方向スライドベアリング面のそれぞれは、制御リングのスライド方向ならびに円筒形のポンプチャンバの軸方向に平行なポンプ面内に延在している。２つの横方向スライドベアリング面の間には、比較的狭い横方向スライドベアリング間隙が形成される。典型的に、横方向スライドベアリングは、出口チャンバと制御チャンバとの間に位置し、横方向スライドベアリングが制御チャンバの液圧を介して制御リングの位置を制御することにより、結果として容積式ポンプの性能が制御される。

本願発明によれば、制御リングには、横方向スライドベアリング間隙と入口チャンバとを流体的に接続する排流路が設けられている。排流路は、入口チャンバと直接通じているか、入口チャンバと流体接触するポンプ領域に通じている。いずれにせよ、排流路には、入口チャンバの圧力が実質的にかかることになり、出口チャンバから横方向スライドベアリング間隙に圧入された加圧潤滑油は、横方向スライドベアリングから低圧の入口チャンバに向かって確実に運ばれる。結果として、潤滑油が横方向スライドベアリングを介して隣接する油圧チャンバ内、例えば制御チャンバ内へ漏れてしまうことが防止、または少なくとも著しく抑制されるため、横方向スライドベアリング間隙内に別個にシール部を設ける必要がない。

このように、本願発明に係る可変容量型潤滑油ポンプでは、信頼性が高く効率的なポンプ動作が可能となる。横方向スライドベアリングを封止するためのシール部が不要なため、本願発明に係る可変容量型潤滑油ポンプは、非常にコスト効率よく実現できる。

制御リングの第２横方向スライドベアリング面内に設けられ、入口チャンバと流体的に接続される横方向溝によって、排流路が部分的に画定されることが好ましい。横方向溝は、制御リングの軸方向の高さ全体に亘って延在することが好ましく、そのように構成することで、横方向スライドベアリングの軸方向の高さ全体に亘って、横方向スライドベアリング間隙内に漏出する潤滑油を効率的に収集できる。横方向溝はコスト効率よく設けることが可能で、また、横方向スライドベアリング間隙を介した潤滑油の漏れを確実に回避できる。

典型的に、制御リングは、ポンプハウジング内で、その上側および下側において摩擦支持される。その結果、本願発明の好ましい実施形態では、制御リングの頂部側スライド面に頂部側溝が設けられ、および／または制御リングの底部側スライド面に底部側溝が設けられ、頂部側溝および底部側溝またはいずれか一方は、横方向溝と流体的に通じ、部分的に排流路を画定している。頂部側溝や底部側溝は、好ましくは、入口チャンバ、または入口チャンバと直接的に流体接触する領域と通じているため、横方向スライドベアリング間隙と入口チャンバとを流体的に接続するために、制御リング内にて追加的な配置をする必要がない。このように、非常にコスト効率よく排流路を設けることができるため、結果として、潤滑油ポンプをコスト効率よく実現できる。また、頂部側溝や底部側溝により、制御リングの頂部側や底部側を介して漏れる潤滑油を排出可能となる。このように、潤滑油の漏れる総量は最小限に抑えられ、結果として、非常に信頼性が高く効率的な潤滑油ポンプを実現できる。

典型的に、制御リングには、ポンプチャンバと入口チャンバとを流体的に接続する吸引開口部が設けられている。典型的に、吸引開口部は、制御リング内の頂部側や底面側の凹部にて設けられている。排流路は、入口チャンバと直接的に流体接触する吸引開口部と通じていることが好ましい。典型的に、吸引開口部は、ポンプチャンバの比較的大きな円周域に亘って延在するため、排流路を比較的短く、コスト効率よく設けることができる。

本願発明に係る可変容量型潤滑油ポンプを開けた状態の上面図である。 図１の潤滑油ポンプの制御リングおよびポンプハウジングの一部を示す側面断面図である。

本願発明の実施形態を、添付の図面を参照して説明する。

図１は、内燃機関１２に加圧潤滑油を供給するための可変容量型潤滑油ポンプ１０を示している。潤滑油ポンプ１０には、固定ポンプハウジング１４と、変位可能な制御リング１６と、回転可能なポンプロータ１８と、が設けられている。制御リング１６は、ポンプハウジング１４内に配置され、略円筒状のポンプチャンバ２０を半径方向に制限する。

さらに、潤滑油ポンプ１０には、潤滑油タンク２４と流体接続し、ポンプの作動中は実質的に大気圧の潤滑油で満たされる入口チャンバ２２が設けられている。入口チャンバ２２は、制限リング１６にて部分的に制限され、制御リング１６の吸引開口部２６にてポンプチャンバ２０に対して直接的に流体接続される。

さらに、潤滑油ポンプ１０には、エンジン１２と流体接続し、ポンプの作動中は加圧潤滑油で満たされる出口チャンバ２８が設けられている。出口チャンバ２８は、ポンプチャンバ２０の側部において、入口チャンバ２２に対して反対側に位置する。出口チャンバ２８は制御リング１６にて部分的に制限され、制御リング１６の排出開口部３０にてポンプチャンバ２０と直接的に流体接続される。

さらに、潤滑油ポンプ１０には、制御リング１６の前側において、入口チャンバ２２と出口チャンバ２８との間に円周方向に配置された制御チャンバ３２が設けられている。ポンプの作動中は、制御チャンバ３２は潤滑油で満たされる。制御チャンバ３２内の潤滑油圧力を制御することで、制御リング１６の位置の油圧制御が可能となり、結果として、ポンプの容積推移を制御できる。

さらに、潤滑油ポンプ１０には、ポンプハウジング１４内で制御リング１６を摩擦支持する横方向スライドベアリング３４が設けられている。横方向スライドベアリング３４は、制御リング１６の出口チャンバ側の横方向に配置されている。横方向スライドベアリング３４は、出口チャンバ２８および制御チャンバ３２に直接隣接しているため、制御チャンバ３２と出口チャンバ２８とを互いに流体的に分離する。横方向スライドベアリング３４には、平行かつ対向して互いに摩擦接触する２つの横方向スライドベアリング面３６，３８が設けられている。第１横方向スライドベアリング面３６はポンプハウジング１４にて画定され、第２横方向スライドベアリング面３８は制御リング１６にて画定されている。２つの横方向スライドベアリング面３６，３８の間には、横方向スライドベアリング間隙４０が画定されている。

本願発明によれば、制御リング１６には、横方向スライドベアリング間隙４０と入口チャンバ２２とを流体接続する排流路４２が設けられている。本願発明の本実施形態において、排流路４２は、横方向溝４４と、頂部側溝４６と、底部側溝４８とにて形成および画定されている。

横方向溝４４は、制御リング１６の第２横方向スライドベアリング面３８内に形成されている。横方向溝４４は、制御リング１６の軸方向の高さ全体に沿って実質的に直線状に延在している。

頂部側溝４６は、制御リング１６の頂部側スライド面５０内に形成されている。組み立てた（閉じた）ポンプにおいて、頂部側スライド面５０は、図示しないポンプハウジングカバー本体と摩擦接触する。頂部側溝４６は、その一端が横方向溝４４に流体的に通じており、その反対側の端部が吸引開口部２６の頂部側領域５１に流体的に通じている。頂部側溝４６によって、横方向溝４４が吸引開口部２６に直接的に流体接続されるため、結果として、横方向スライドベアリング間隙４０は入口チャンバ２２と流体的に接続される。

底部側溝４８は、制御リング１６の底部側スライド面５２内に形成されている。底部側スライド面５２は、ポンプハウジング１４と摩擦接触している。本願発明の本実施形態において、底部側溝４８は、頂面側溝４６と対称に成形されている。底部側溝４８は、その一端が横方向溝４４に流体的に通じており、その反対側の端部が吸引開口２６の図示しない底部側領域に流体的に通じている。底部側溝４８により、横方向溝４４が吸引開口部２６に直接的に流体接続されるため、結果として、横方向スライドベアリング間隙４０は入口チャンバ２２と流体的に接続される。

１０ 可変容量型潤滑油ポンプ
１２ 内燃機関
１４ ポンプハウジング
１６ 制御リング
１８ ポンプロータ
２０ ポンプチャンバ
２２ 入口チャンバ
２４ 潤滑油タンク
２６ 吸引開口部
２８ 出口チャンバ
３０ 吐出開口部
３２ 制御チャンバ
３４ 横方向スライドベアリング
３６ 第１横方向スライドベアリング面
３８ 第２横方向スライドベアリング面
４０ 横方向スライドベアリング間隙
４２ 排流路
４４ 横方向溝
４６ 頂部側溝
４８ 底部側溝
５０ 頂部側スライド面
５１ 吸引開口部の頂部側領域
５２ 底部側スライド面

Claims (4)

1. 加圧潤滑油を供給するための可変容量型潤滑油ポンプ（１０）であって、
   前記可変容量型潤滑油ポンプ（１０）は、
   ポンプハウジング（１４）と、
   前記ポンプハウジング（１４）内に配置され、略円筒形のポンプチャンバ（２０）を半径方向に制限する変位可能な制御リング（１６）と、
   前記制御リング（１６）にて部分的に制限され、前記制御リング（１６）の対向する横方向にそれぞれ位置する入口チャンバ（２２）および出口チャンバ（２８）と、
   前記制御リング（１６）の出口チャンバ側の横方向に位置する横方向スライドベアリング（３４）と、を備え、
   前記横方向スライドベアリング（３４）には、
   前記ポンプハウジング（１４）にて画定される第１横方向スライドベアリング面（３６）と、
   前記第１横方向スライドベアリング面（３６）の反対側において、前記制御リング（１６）にて画定される第２横方向スライドベアリング面（３８）と、
   前記２つの横方向スライドベアリング面（３６，３８）の間に画定される横方向スライドベアリング間隙（４０）と、が設けられ、
   前記制御リング（１６）には、前記横方向スライドベアリング間隙（４０）と前記入口チャンバ（２２）とを流体的に接続する排流路（４２）が設けられている、
   ことを特徴とする可変容量型潤滑油ポンプ（１０）。
2. 前記制御リング（１６）の前記第２横方向スライドベアリング面（３８）内に、前記制御リング（１６）の軸方向に沿って設けられ、前記入口チャンバ（２２）と流体的に接続される横方向溝（４４）にて前記排流路（４２）が部分的に画定される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型潤滑油ポンプ（１０）。
3. 前記制御リング（１６）の頂部側スライド面（５０）に頂部側溝（４６）が設けられ、および／または前記制御リング（１６）の底部側スライド面（５２）に底部側溝（４８）が設けられ、
   前記頂部側溝（４６）および前記底部側溝（４８）またはいずれか一方は、前記横方向溝（４４）と流体的に通じ、部分的に前記排流路（４２）を画定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の可変容量型潤滑油ポンプ（１０）。
4. 前記制御リング（１６）には、前記ポンプチャンバ（２０）と前記入口チャンバ（２２）とを流体的に接続する吸引開口部（２６）が設けられ、
   前記排流路（４２）は、前記吸引開口部（２６）に流体的に通じている、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の可変容量型潤滑油ポンプ（１０）。
   

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