(57)【要約】【課題】エンジンの高回転側において時間当たりのポンプ容量を十分に小さくでき易い可変容量ポンプを提供する。【解決手段】吸入ポートＩＰ及び吐出ポートＥＰを備えたケーシング２と、互いに偏心した外歯車５及び内歯車４をケーシング２内に備え、ポンプ容量を変更するために、外歯車５と内歯車４の間の軸心方向重複長さを変更可能であり、流体吐出ポートから吐出される流体の吐出圧に基づいて、外歯車５と内歯車４とを重複長さの最小値側へ向けて変位させる受圧操作機構１０が設けられており、重複長さの最小値側への変更に応じて、吸入ポートＩＰと吐出ポートＥＰとを互いに連通接続させるバイパス流路２Ｄ，２０が設けられている可変容量ポンプ。【選択図】図１
2010001762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体吸入ポート及び流体吐出ポートを備えたケーシングと、
前記ケーシング内に互いに噛合して配置された外歯車及び内歯車と、を備え、
前記外歯車の内歯と前記内歯車の外歯との間にポンプ空間が形成されるように、前記内歯車は前記外歯車に対して偏心しており、
前記外歯車と前記内歯車との回転に基づくポンプ容量を変更するために、前記外歯車と前記内歯車の間の軸心方向に沿った重複長さを変更可能に設けられており、
前記流体吐出ポートから吐出される流体の吐出圧に基づいて、前記外歯車と前記内歯車との少なくとも一方を前記重複長さの最小値側へ向けて変位させる受圧操作機構が設けられており、さらに、
前記重複長さの最小値側への変更に応じて、前記流体吸入ポートと前記流体吐出ポートとを互いに連通接続させるバイパス流路が設けられている可変容量ポンプ。
【請求項２】
前記外歯車および前記内歯車のいずれか一方と共に前記軸心方向に沿って移動するホルダ部材が備えられており、前記ホルダ部材と前記ケーシングとの少なくとも一方に、前記重複長さの最小値側への変更に応じて、前記バイパス流路を開放する開閉操作部が備えられている請求項１に記載の可変容量ポンプ。
【請求項３】
前記ホルダ部材は、前記外歯車を前記軸心に沿った前後方向および外径方向から回転自在に保持しつつ前記ケーシングの内部に往復移動可能に支持され、
前記ホルダ部材には、前記吐出圧を受けることで前記ホルダ部材を前記外歯車と共に前記重複長さの最小値側へ向けて移動させる受圧面、及び、前記重複長さの最小値の近傍において前記バイパス流路を開く開放操作部が設けられている請求項２に記載の可変容量ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体吸入ポート及び流体吐出ポートを備えたケーシングと、ケーシング内に互いに噛合して配置された外歯車及び内歯車と、を備え、外歯車の内歯と内歯車の外歯との間にポンプ空間が形成されるように、内歯車は外歯車に対して偏心しており、外歯車と前記内歯車との回転に基づくポンプ容量を変更するために、外歯車と内歯車の間の軸心方向に沿った重複長さを変更可能に設けられており、流体吐出ポートから吐出される流体の吐出圧に基づいて、外歯車と内歯車との少なくとも一方を重複長さの最小値側へ向けて変位させる受圧操作機構が設けられている可変容量ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の可変容量ポンプに関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された可変容量ポンプでは、外歯車の軸心はケーシングの中心に位置し、内燃機関のクランク軸によって回転駆動される内歯車の軸心はケーシングの中心から変位している。外歯車は内歯車によって回転駆動される。外歯車の内歯と内歯車の外歯とはトロコイド曲線の輪郭線からなる。外歯車の内歯と内歯車の外歯との間にあるポンプ空間は、内歯車の回転に応じて、次第に容積を増大させながら流体吸入ポートから離れ、引き続き、次第に容積を減少させながら流体吐出ポートに近づくので、流体が流体吸入ポートからポンプ空間に吸い込まれ、流体吐出ポートから吐出される。
【０００３】
外歯車には外歯車の内歯と同形状の制御板（受圧操作機構）が内接されている。この制御板の第１面は内歯車に面しており、制御板の第２面は、流体吐出ポートから延びた吐出流路と連通接続されている。したがって、可変容量ポンプから吐出される流体の吐出圧に基づいて、制御板が内歯車を軸心方向に押し出すために、外歯車と内歯車の間の重複長さが縮小される。その結果、エンジン回転数が低い状態では、内歯車が制御板によって押し出されず、吐出圧が低いために、重複長さとポンプ空間が増大し、ポンプ容量（すなわち、内歯車の１回転当たりに得られる吐出量）が多くなる。逆に、エンジン回転数が高くなると、吐出圧が高くなるために、内歯車が制御板によって押し出されることで、重複長さとポンプ空間の容積が減少し、ポンプ容量が小さくなる。その結果、単位時間当たりの吐出量が、エンジン回転数の変化によって左右され難い、利便性の高い可変容量ポンプが得られる。
【０００４】
【特許文献１】特開６２−８４６８９号公報（６頁第５行から１１頁第１４行、第１図、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記された可変容量ポンプでは、外歯車と内歯車とが極僅かしか重複しない状態では歯車の端面付近などに機械的な損傷が生じる虞があり、歯車に損傷が生じ難い程度の重複長さを確保する必要があった。その結果、エンジンの高回転側においてポンプ空間容積を十分に小さくできず、吐出量が過剰になり易い場合があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による可変容量ポンプの持つ欠点に鑑み、エンジンの高回転側において時間当たりのポンプ容量を十分に小さくできる可変容量ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による可変容量ポンプの第１の特徴構成は、
流体吸入ポート及び流体吐出ポートを備えたケーシングと、
前記ケーシング内に互いに噛合して配置された外歯車及び内歯車と、を備え、
前記外歯車の内歯と前記内歯車の外歯との間にポンプ空間が形成されるように、前記内歯車は前記外歯車に対して偏心しており、
前記外歯車と前記内歯車との回転に基づくポンプ容量を変更するために、前記外歯車と前記内歯車の間の軸心方向に沿った重複長さを変更可能に設けられており、
前記流体吐出ポートから吐出される流体の吐出圧に基づいて、前記外歯車と前記内歯車との少なくとも一方を前記重複長さの最小値側へ向けて変位させる受圧操作機構が設けられており、さらに、
前記重複長さの最小値側への変更に応じて、前記流体吸入ポートと前記流体吐出ポートとを互いに連通接続させるバイパス流路が設けられている点にある。
【０００８】
本発明の第１の特徴構成による可変容量ポンプでは、重複長さの最小値側への変更に応じて、流体吸入ポートと流体吐出ポートとが、バイパス流路によって互いに連通接続される。したがって、流体吐出ポートから吐出される流体の一部がバイパス流路を介して流体吸入ポートに戻される。これにより、歯車に損傷が生じ難い程度の最小限の重複長さを確保したままの状態で、単位時間当たり吐出量を、当該重複長さにおける吐出量よりも更に低下させることができる。
【０００９】
本発明の他の特徴構成は、前記外歯車および前記内歯車のいずれか一方と共に前記軸心方向に沿って移動するホルダ部材が備えられており、前記ホルダ部材と前記ケーシングとの少なくとも一方に、前記重複長さの最小値側への変更に応じて、前記バイパス流路を開放する開閉操作部が備えられている点にある。
【００１０】
本構成であれば、重複長さの最小値側への変更に応じて流体吸入ポートと流体吐出ポートとを互いに連通接続させるという第１の特徴構成を、外歯車および前記内歯車のいずれか一方と共に移動するホルダ部材によってバイパス流路を開閉させるという非常に簡単な原理で実現できる。
【００１１】
本発明の他の特徴構成は、前記ホルダ部材は、前記外歯車を前記軸心に沿った前後方向および外径方向から回転自在に保持しつつ前記ケーシングの内部に往復移動可能に支持され、
前記ホルダ部材には、前記吐出圧を受けることで前記ホルダ部材を前記外歯車と共に前記重複長さの最小値側へ向けて移動させる受圧面、及び、前記重複長さの最小値側において前記バイパス流路を開く開放操作部が設けられている点にある。
【００１２】
このような構成とすることで、重複長さの最小値側への変更に応じて流体吸入ポートと流体吐出ポートとを互いに連通接続させるという第１の特徴構成を、外歯車を保持するホルダ部材をケーシング内に往復移動自在に設けるという簡単な構成によって実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明による最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１および図２に示す可変容量ポンプは、流体吸入ポートＩＰ及び流体吐出ポートＥＰを備えたケーシング２を備える。流体吸入ポートＩＰは流体吸入管ＩＨに連通し、流体吐出ポートＥＰは流体吐出管ＥＨに連通している。ケーシング２の内部には、互いに噛合した内歯車４及び外歯車５が回転自在に支持されている。外歯車５の軸心Ｘ１はケーシング２の軸心Ｘと一致しており、他方、内歯車４の軸心Ｘ２は軸心Ｘ１に対して図２における下方に偏心されている。内歯車４の外歯４ａと外歯車５の内歯５ａとはトロコイド曲線からなり、前記偏心配置によって、内歯車４の外歯４ａと外歯車５の内歯５ａとの間にポンプ空間Ｖが形成される。内歯車４は、内燃機関のクランク軸（不図示）と一体回転する入力軸３に相対回転不能に外嵌固定されている。
【００１４】
入力軸３によって内歯車４が回転操作されると、外歯車５は従動的に回転駆動される。これらの、流体吸入ポートＩＰと連通しているポンプ空間Ｖ１の容積は、内歯車４及び外歯車５の回転に従って次第に増大するので、流体吸入ポートＩＰからはポンプ空間Ｖにオイルが吸入される。他方、流体吐出ポートＥＰと連通しているポンプ空間Ｖ３の容積は、内歯車４及び外歯車５の回転に従って次第に減少するので、ポンプ空間Ｖのオイルが流体吐出ポートＥＰから吐出される。ポンプ空間Ｖは、流体吸入ポートＩＰ及び流体吐出ポートＥＰのいずれとも連通していない時に容積が最大（ポンプ空間Ｖ２）となる。
【００１５】
ケーシング２の軸心Ｘ付近には、一対のボス部２Ｂａ、２Ｂｂが、互いに対向するように配置されている。入力軸３は、これらのボス部２Ｂａ、２Ｂｂに形成された貫通孔に回転自在に挿通支持されている。内歯車４は、これらのボス部２Ｂａ、２Ｂｂの間に設けられた間隙に介装されており、内歯車４の軸心Ｘに沿った移動は、ボス部２Ｂａ、２Ｂｂの各端面によってほぼ規制されている。
【００１６】
ケーシング２の内部には、ボス部２Ｂａ、２Ｂｂを包囲する環状空間が設けられている。この環状空間は、軸心方向に関してほぼ中央に位置する大径の第１空間Ｓ１と、第１空間Ｓ１から基端側（クランク軸側）に延設された小径の第２空間Ｓ２と、第１空間Ｓ１から先端側に延設された第３空間Ｓ３とからなる。
【００１７】
前記環状空間には、円筒状のホルダ部材６が、軸心Ｘに沿って往復移動可能に、且つ、ケーシング２に対して回転不能に配置されている。当該回転不能の構成を実現するために、ホルダ本体６ｍの外周面には複数の直線状の案内突起６Ｓが軸心Ｘと平行に延設されており、ケーシング２の内面には、これらの案内突起６Ｓを受け入れる案内溝が形成されている。ホルダ部材６は、外歯車５を外径方向から回転自在に支持している。外歯車５のホルダ部材６に対する軸心Ｘに沿った移動は、ホルダ部材６の内面側に形成された一対の端面６ａ，６ａによってほぼ規制されている。
【００１８】
ホルダ部材６は、概して円筒状で径方向の断面がコの字状を呈したホルダ本体６ｍと、ホルダ本体６ｍの基端側から延設された小径で円筒状の延長部６ｐとを有する。他方、ホルダ本体６ｍの先端側には平坦な端面６ｑが設けられている。ホルダ本体６ｍには、流体吸入ポートＩＰを内歯車４と外歯車５との間のポンプ空間Ｖ１と連通させる第１中継流路７ａと、流体吐出ポートＥＰを内歯車４と外歯車５との間のポンプ空間Ｖ２と連通させる第２中継流路７ｂとが、互いに独立して貫通形成されている。
【００１９】
ホルダ部材６の往復移動範囲は、ホルダ本体６ｍが第１空間Ｓ１を形成する基端側の端面２Ｔａに接当した初期位置（図１の状態）と、ホルダ本体６ｍが先端側の端面２Ｔｂに接当した終端位置（図３の状態）との間に制限されている。ホルダ部材６の往復移動に応じて、延長部６ｐは第２空間Ｓ２内で軸心Ｘに沿って往復移動可能となっている。
【００２０】
ホルダ部材６が軸心Ｘに沿って移動すると、外歯車５がホルダ部材６と共に内歯車４に対して移動するので、外歯車５と内歯車４との間での軸心方向に関する重複長さが変化する。ホルダ部材６の初期位置では、外歯車５の全長が内歯車４と重複することで、ポンプ容量（内歯車の１回転当たり吐出量）が最大となる。ホルダ部材６が初期位置から終端位置に向かって移動すると、内歯車４と重複する外歯車５の長さが減少することで、ポンプ容量が次第に低減され、終端位置ではポンプ容量が最小となる。
【００２１】
外歯車５と内歯車４の間の重複長さが著しく小さくなれば、これら歯車４，５の歯の一部が機械的に破損する危険性が生じるので、ホルダ本体６ｍが先端側の端面２Ｔｂに接当した終端位置でも、破損する危険性の小さい外歯車５と内歯車４との間に上記危険性を回避するために十分な重複長さが確保されるようにホルダ本体６ｍの寸法が設定されている。
【００２２】
先端側の第３空間Ｓ３には圧縮コイルばね８が介装され、圧縮コイルばね８の基端側の端部はホルダ本体６ｍの端面６ｑに当接されている。圧縮コイルばね８は常にホルダ部材６を、延長部６ｐが第２空間Ｓ２の内部に深く進入し、ポンプ容量が最大となる初期位置に向けて付勢している。
【００２３】
流体吐出ポートＥＰと第２空間Ｓ２の基端側端部とは１本の操作流路９（受圧操作機構）によって連通接続されている。操作流路９は、延長部６ｐの内面の一部に形成された溝状を呈しており、軸心Ｘと平行に延設され、常にオイルで満たされている。延長部６ｐの端面は、操作流路９を介して作用する流体吐出ポートＥＰの油圧（吐出圧）を受ける受圧面１０（受圧操作機構）を構成している。第２空間Ｓ２の基端側には常に受圧空間ＳＲが存在し、操作流路９を除く箇所では、原則として受圧面１０によって閉じられている。
【００２４】
クランク軸が低回転の状態では、吐出圧が十分に低いので、受圧面１０が受ける油圧も低く、ホルダ部材６は図１に示す初期位置に保持されている。クランク軸の回転数が増大すると、吐出圧が高まるので、受圧面１０が受ける油圧も次第に大きくなる。このため、圧縮コイルばね８の付勢力に抗して、ホルダ部材６が終端位置（重複長さの最小値側）に向かって移動開始する。これによって、内歯車４と重複する外歯車５の長さが減少することで、ポンプ容量が次第に低減される。結果として、吐出圧の増大に応じて内歯車４の１回転当たりの容量が減少する可変容量形態となるので、クランク軸の回転数の大きな変化の割には単位時間当たりの吐出能力が変動しない可変容量ポンプが得られる。
【００２５】
さらに、この可変容量ポンプには、重複長さが所定の小さな値となる時点で、流体吐出ポートＥＰにある流体の一部を流体吸入ポートＩＰに送り返すバイパス機構２０が設けられている。バイパス機構２０は、流体吐出ポートＥＰと流体吸入ポートＩＰとを互いに連通接続させるバイパス流路、及び、ホルダ部材とケーシングとの間に設けられた開閉操作部１１を有する。開閉操作部１１はホルダ部材６の終端位置への移動に応じて前記バイパス流路を開放する。
【００２６】
より具体的には、バイパス流路は、ケーシング２の基端側のボス部２Ｂａの外周上の一部に形成されたバイパス溝２Ｄによって構成されている。バイパス溝２Ｄは、ケーシング２の内面のうち、第２空間Ｓ２を形成している箇所の一部に形成された直線状の細い溝である。バイパス溝２Ｄは、軸心Ｘと平行に延設されているが、第２空間Ｓ２の軸心方向での長さに比して短く、その一端は第１空間Ｓ１に開放されている。バイパス溝２Ｄは、流体吸入ポートＩＰと常時連通している吸入補助空間ＩＰｘを、第２空間Ｓ２の先端側領域と結ぶように延設されている。
【００２７】
ホルダ部材６が、初期位置あるいは初期位置と終端位置との中点付近にある状態では、バイパス溝２Ｄは、その全長にわたって、延長部６ｐの内面と対向している。このため、図１に示すように、受圧面１０と隣接した受圧空間ＳＲと吸入補助空間ＩＰｘとは、延長部６ｐによって分離されている。次に、ホルダ部材６が終端位置に近づき、図３に例示するように、遂に延長部６ｐの端面がバイパス溝２Ｄの基端側端部を越えると、受圧空間ＳＲと吸入補助空間ＩＰｘとがバイパス溝２Ｄによって連通接続された状態となる。これによって、流体吐出ポートＥＰから操作流路９に進入するオイルの少なくとも一部が、流体吐出管ＥＨからの流体吐出に預からず、バイパス溝２Ｄから吸入補助空間ＩＰｘを経て、流体吸入ポートＩＰに戻るバイパス流路が形成される。その結果、ホルダ部材６の移動（すなわち内歯車４と外歯車５の重複長さ調整）による制御のみでは達成不能な低いポンプ容量が得られる。したがって、内燃機関のクランク軸の最大回転数が著しく大きな場合でも、回転数の大きな割に単位時間当たりの吐出能力が増大し難い有利な可変容量ポンプが得られる。
【００２８】
〔別実施形態〕
〈１〉バイパス流路の一部をケーシング２の外部に露出配置し、ホルダ部材６の位置と無関係にバイパス流路を恣意的に開閉操作するための切り替え弁を、この露出箇所に設けてもよい。
【００２９】
〈２〉上記の実施形態では、ホルダ部材６の移動に応じてバイパス流路を開閉操作する開閉操作部１１を、ケーシング２に形成したバイパス溝２Ｄと、バイパス溝２Ｄを開閉する延長部６ｐの一部とで構成している。しかし、バイパス溝２Ｄの代わりに、延長部６ｐの基端側の端部に切り欠きを形成し、重複長さの最小値側への変更に応じて、受圧空間ＳＲと吸入補助空間ＩＰｘとがこの切り欠きを介して連通接続されるように構成してもよい。
【００３０】
〈３〉内歯車４ではなく、外歯車５からクランク軸の回転駆動力を入力する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による可変容量ポンプ（ホルダ部材は初期位置）の破断正面図
【図２】本発明による可変容量ポンプの横断面図
【図３】本発明による可変容量ポンプ（ホルダ部材は終端位置）の破断正面図
【符号の説明】
【００３２】
ＥＨ  流体吐出管
ＥＰ  流体吐出ポート
ＩＨ  流体吸入管
ＩＰ  流体吸入ポート
ＩＰｘ  吸入補助空間
ＳＲ  受圧空間
Ｖ１  ポンプ空間（吸入側）
Ｖ３  ポンプ空間（吐出側）
２  ケーシング
２Ｄ  バイパス溝
３  入力軸
４  内歯車
５  外歯車
Ｖ  ポンプ空間
６  ホルダ部材
６ｐ  延長部
６ｑ  端面
７ａ  第１中継流路
７ｂ  第２中継流路
８  圧縮コイルばね
９  操作流路（受圧操作機構）
１０  受圧面（受圧操作機構）
１１  開閉操作部
【図１】
2010001762.tif 000003
【図２】
2010001762.tif 000004
【図３】
2010001762.tif 000005