(57)【要約】【課題】構造が簡単で安定した作動流体の環流を可能にする流体ポンプを提供する。【解決手段】オイルポンプ１は、駆動軸１０と、駆動軸１０と同軸芯で外歯ギアを有するインナロータ２１と、外歯ギアと咬合して作動室２５を形成する内歯ギアを備えたアウタロータ２２と、駆動軸１０とインナロータ２１とアウタロータ２２を収容し作動室２５と連通した吸入室２６，２８及び吐出室２７，２９を有するハウジング２，３とを備える。駆動軸１０は軸体１１とその内部空間１２に配置された弁体１５とを含み、それらにより独立した受圧室Ｐ及び連通室Ｃを形成する。吐出室２７，２９と受圧室Ｐとは連通し、外歯ギアの歯底と内部空間１２の間に連通通路３２が形成される。受圧室Ｐが吐出室２７，２９内の作動流体の圧力を受けて弁体１５を移動させて連通通路３２と連通室Ｃを連通させる開き状態と、連通通路３２と連通室Ｃを遮断する閉じ状態とに切り換え可能である。【選択図】図１
2014084807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸と、
前記駆動軸と同軸芯に一体配置され、歯数が偶数である外歯ギアを有するインナロータと、
前記インナロータの軸芯から偏芯して配置され、前記インナロータの回転により連れ回りし、前記外歯ギアと咬合して作動流体を吸入及び吐出する作動室を形成する内歯ギアを備えたアウタロータと、
前記駆動軸と前記インナロータと前記アウタロータを収容し、前記作動室と連通した吸入室及び吐出室を有するハウジングとを備え、
前記駆動軸は内部空間を有する軸体と前記内部空間に配置された弁体とを含み、
前記弁体と前記内部空間とにより互いに独立した受圧室及び連通室を形成し、
前記吐出室と前記受圧室とは連通しており、
前記外歯ギアのそれぞれの歯底から前記内部空間に亘って連通通路が形成され、
前記受圧室が前記吐出室内の作動流体の圧力を受けて前記弁体を前記軸芯の方向に移動させることにより、前記連通通路と前記連通室とを連通させる開き状態と、前記連通通路と前記連通室とを遮断する閉じ状態とに切り換え可能な流体ポンプ。
【請求項２】
前記連通室は互いに独立した第１連通室と第２連通室とを含み、
前記弁体が前記軸芯の方向に移動することにより、前記第１連通室による前記開き状態と前記第２連通室による前記開き状態とを前記閉じ状態を挟んで切り換える請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記軸体は一端に前記内部空間と連続する開口を有し、
前記駆動軸は、前記開口を閉栓するプラグと、前記プラグと前記弁体の間に配置され前記プラグにより一端が支持され前記弁体に付勢力を与えるスプリングとをさらに備え、
前記プラグは前記軸芯の方向に移動可能であり、これにより前記スプリングが前記弁体に作用させる初期荷重を変えることができる請求項１又は２に記載の流体ポンプ。
【請求項４】
前記駆動軸は、前記インナロータの前記軸芯の方向の両側に備えられた軸受部に支持されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の回転数の増加に対する作動流体の吐出圧力の増加を抑制することができる流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の内燃機関（以下、エンジンとも称する）においては、エンジン内部の潤滑、冷却、清浄等のために作動流体（以下、作動油とも称する）が流通している。作動油はオイルパンに貯留されており、その作動油は流体ポンプによって吸入、吐出されてエンジンの各部に供給される。流体ポンプは、エンジンのクランクシャフトの動力により駆動されるので、エンジンの回転数が高くなるにつれて吐出圧力が高くなる。また、作動油の粘度が高くなる低温状態においても作動油の吐出圧力が高くなる。
【０００３】
作動油の吐出圧力が高くなると吐出量が多くなるが、エンジン全体としては過剰な作動油は必要ないので、吐出圧力が所定値以上に高くなった状態では、過剰な作動油が吐出され、クランクシャフトの動力が無駄に消費されていることになる。そのため、流体ポンプには、作動油の吐出圧力が高くなると流体ポンプの吐出側と吸入側とを連通させて作動油を環流させて吐出圧力を抑制するリリーフ弁が設けられているものがあり、これにより作動油の吐出圧力の増加によるクランクシャフトの動力の無駄な消費を抑制することができる。
【０００４】
特許文献１においては、吐出ポートの吐出圧力が増加すると、吐出圧力により開閉する開閉手段によってリリーフ通路が開いて吐出側のポンプ空間と吸入側のポンプ空間とが連通して作動油を環流させるオイルポンプ（流体ポンプ）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２４８３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたオイルポンプにおいては、開閉手段に吐出圧力を作用させる圧力室と作動油を環流させるリリーフ通路とが繋がっているため、開閉手段が開いた瞬間に圧力室の作動油もリリーフ通路に流入し、圧力室の圧力が低下し開閉手段が閉じるおそれがある。開閉手段が閉じると圧力室の圧力が増加し、再び開閉手段が開く。このように、特許文献１に開示されたオイルポンプは、開閉手段の動作が不安定で作動油の環流が安定しないために吐出圧力が変動するという問題があった。また、オイルポンプのドライブロータがシャフトの端部に取り付けられているため、ドライブロータの軸芯方向の片側でしかシャフトを支持することができず、ドライブロータの安定した回転が損なわれるおそれがあるという問題があった。
【０００７】
上記問題に鑑み、本発明は、構造が簡単で安定した作動流体の環流を可能にする流体ポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る流体ポンプの特徴構成は、駆動軸と、前記駆動軸と同軸芯に一体配置され、歯数が偶数である外歯ギアを有するインナロータと、前記インナロータの軸芯から偏芯して配置され、前記インナロータの回転により連れ回りし、前記外歯ギアと咬合して作動流体を吸入及び吐出する作動室を形成する内歯ギアを備えたアウタロータと、前記駆動軸と前記インナロータと前記アウタロータを収容し、前記作動室と連通した吸入室及び吐出室を有するハウジングとを備え、前記駆動軸は内部空間を有する軸体と前記内部空間に配置された弁体とを含み、前記弁体と前記内部空間とにより互いに独立した受圧室及び連通室を形成し、前記吐出室と前記受圧室とは連通しており、前記外歯ギアのそれぞれの歯底から前記内部空間に亘って連通通路が形成され、前記受圧室が前記吐出室内の作動流体の圧力を受けて前記弁体を前記軸芯の方向に移動させることにより、前記連通通路と前記連通室とを連通させる開き状態と、前記連通通路と前記連通室とを遮断する閉じ状態とに切り換え可能な点にある。
【０００９】
このような特徴構成とすれば、吐出室と連通して弁体に流体圧力を作用させる受圧室と、作動室と連通している連通室とが独立して形成されているので、弁体の開閉に伴う連通通路と連通室の連通及び遮断によって作動室内の流体圧力が変動しても、弁体はその影響を最小限に抑えて安定した開閉動作をすることができる。
【００１０】
流体ポンプが作動すると、インナロータ及びアウタロータの連れ回りにより作動室の体積が増減するので、各作動室における作動流体の圧力は常に変動している。吐出室は複数の作動室と繋がっていてそれらを平均化した圧力が吐出室の吐出圧力となるので、吐出室の圧力変動もそれらの作動室の作動流体の圧力変動が平均化されたものとなる。従って、作動室の圧力変動と比較して吐出室の圧力変動は小さい。本発明に係る流体ポンプにおいては、吐出室における作動流体の吐出圧力を受圧室に伝達して弁体に作用させているため、受圧室内の圧力変動も小さくなり、弁体を安定して作動させることができる。
【００１１】
本発明に係る流体ポンプにおいては、外歯ギアが複数あるので、歯底も複数あり、連通通路も複数ある。流体ポンプの回転中は、常に連通通路の半分が吸入室と対向する作動室側にあり、残り半分の連通通路が吐出室と対向する作動室側にある。すなわち、連通通路は作動流体を環流させるべく流出させる吐出室側の作動室と作動流体を流入させる吸入室側の作動室とが同数になるよう構成されている。流入側の連通通路と流出側の連通通路とが同数となることにより作動流体を完全に環流させることができ、作動室内の全ての作動流体の量を一定に維持しながら流体ポンプの回転を継続させることができる。
【００１２】
本発明に係る流体ポンプにおいては、前記連通室は互いに独立した第１連通室と第２連通室とを含み、前記弁体が前記軸芯の方向に移動することにより、前記第１連通室による前記開き状態と前記第２連通室による前記開き状態とを前記閉じ状態を挟んで切り換えると好適である。
【００１３】
このように、第１連通室による開き状態の後に一旦閉じ状態になりその後第２連通室による開き状態になるように弁体が動作するので、内燃機関の回転数に対する流体ポンプの吐出圧力の増加の割合は小さくなるように変化した後、一旦大きくなり、再び小さくなる。また、増加の割合も第１連通室と第２連通室の通路断面積の大きさにより変えることができ、第１連通室による開き状態と第２連通室による開き状態の間の閉じ状態の期間も弁体の軸芯の方向の長さにより変えることができる。従って、このような構成にすることにより、内燃機関の回転数に対する流体ポンプの吐出圧力の増加の割合の変化及びその変化時の回転数を自由に設定することができ、流体ポンプに所望の動作をさせることができる。
【００１４】
本発明に係る流体ポンプにおいては、前記軸体は一端に前記内部空間と連続する開口を有し、前記駆動軸は、前記開口を閉栓するプラグと、前記プラグと前記弁体の間に配置され前記プラグにより一端が支持され前記弁体に付勢力を与えるスプリングとをさらに備え、前記プラグは前記軸芯の方向に移動可能であり、これにより前記スプリングが前記弁体に作用させる初期荷重を変えることができると好適である。
【００１５】
このような構成とすれば、内燃機関の回転数の増加に対する吐出圧力の増加の割合が変化するときの回転数を調整することが可能になるので、所望の作動特性を有する流体ポンプを得ることができる。
【００１６】
本発明に係る流体ポンプにおいては、前記駆動軸は、前記インナロータの前記軸芯の方向の両側に備えられた軸受部に支持されていると好適である。
【００１７】
このような構成とすれば、インナロータ及びアウタロータに作用する作動流体の圧力が変動しても、駆動軸を安定して回転させることができ、流体ポンプの作動を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係るオイルポンプの概略構造を表す縦断面図である。
【図２】図１のII-II線断面図である。
【図３Ａ】弁体が閉じ状態にあるときのオイルポンプを表す部分拡大断面図である。
【図３Ｂ】弁体が少し開いた状態にあるときのオイルポンプを表す部分拡大断面図である。
【図３Ｃ】弁体が開き状態にあるときのオイルポンプを表す部分拡大断面図である。
【図４】エンジンの回転数とオイルポンプの吐出圧力の関係を表すグラフである。
【図５Ａ】弁体が閉じ状態にあるときの第２実施形態に係るオイルポンプを表す部分拡大断面図である。
【図５Ｂ】弁体が第１連通室により開き状態にあるときのオイルポンプを表す部分拡大断面図である。
【図５Ｃ】弁体が第１連通室による開き状態から第２連通室による開き状態に切り替わる間の閉じ状態にあるときのオイルポンプを表す部分拡大断面図である。
【図５Ｄ】弁体が第２連通室により開き状態にあるときのオイルポンプを表す部分拡大断面図である。
【図６】エンジンの回転数とオイルポンプの吐出圧力の関係を表すグラフである。
【図７】第３実施形態に係るオイルポンプの概略構造を表す部分拡大断面図である。
【図８】弁体に作用させる初期加重を変化させたときのオイルポンプの概略構造を表す部分拡大断面図である。
【図９】弁体に作用させる初期加重を変化させたときのエンジンの回転数とオイルポンプの吐出圧力の関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．第１実施形態
〔オイルポンプの構造〕
以下、本実施形態に係るオイルポンプ１を図面に基づいて説明する。オイルポンプ１は流体ポンプの一例である。図１に、オイルポンプ１の概略構造を表す縦断面図を示す。図２に、図１のII-II線断面図を示す。
【００２０】
オイルポンプ１は、例えば不図示のオイルパンやオイルタンクに貯留されている作動流体としての作動油を汲み上げて不図示のエンジンの潤滑部に圧送するものである。図１に示すように、オイルポンプ１の外側部分は、第１ハウジング２と第２ハウジング３とを組み付けて構成されている。第１ハウジング２と第２ハウジング３はいずれもハウジングの一例である。
【００２１】
第１ハウジング２と第２ハウジング３は鉄系の金属からなる。第１ハウジング２と第２ハウジング３の境界には環状のオイルシール４が取り付けられており、作動油の外部への漏出を防止している。また、その境界の第１ハウジング２側には、ポンプロータ６を収容する円筒状のポンプ室７が形成されている。ポンプロータ６の詳細については後述する。
【００２２】
ポンプ室７の底面の中心から偏芯したところに、第１ハウジング２を貫通する貫通孔である第１軸支孔８が形成され、第２ハウジング３には、第１軸支孔８と同軸芯且つ第１軸支孔８より小径で第２ハウジング３を貫通する貫通孔である第２軸支孔９が形成されている。すなわち、第１軸支孔８と第２軸支孔９とは軸芯方向でポンプ室７（ポンプロータ６）の両側に形成されている。第１軸支孔８と第２軸支孔９には、異なる２つの外径を有する軸が同軸芯で接続された駆動軸１０が挿入され、回転自在に支持されている。第１軸支孔８の内周面と第２軸支孔９の内周面は駆動軸１０の軸受部となる。駆動軸１０の外径が変わる境界面は、ポンプ室７の底面と同一平面上にある。駆動軸１０の第１ハウジング２側の端部１０ａは第１ハウジング２から突出し、外径が小さくなっている。端部１０ａをエンジンのクランクシャフトからの回転の動力が伝達されるように接続し、クランクシャフトの回転により駆動軸１０を回転させる。駆動軸１０は軸芯方向で両側に形成された第１軸支孔８の内周面と第２軸支孔９の内周面に支持されているので、ポンプロータ６に作用する作動油の圧力が変動しても、駆動軸１０を安定して回転させることができ、オイルポンプ１の作動を安定させることができる。
【００２３】
ポンプロータ６は焼結金属からなる。ポンプロータ６は、駆動軸１０の境界面にその一端部が接するように取り付けられたインナロータ２１と、このインナロータ２１の外周を囲むように配置された円環状のアウタロータ２２とを備えている。インナロータ２１は駆動軸１０と同軸芯に配置され、圧入や接着等の方法により駆動軸１０と接合され、一体となって回転する。
【００２４】
図２に示すように、インナロータ２１の外周面には、歯数６枚の外歯ギア２３が形成されている。外歯ギア２３の歯数は６枚に限られるものではないが、偶数枚であることが望ましい。アウタロータ２２の内周面には、インナロータ２１の外歯ギア２３と咬合するように７枚の内歯ギア２４が形成されている。アウタロータ２２は、インナロータ２１の駆動軸１０に対して偏芯して配置されており、インナロータ２１が回転するとアウタロータ２２は連れ回りする。アウタロータ２２の外周面は、ポンプ室７の内周面に密接して摺動可能に構成されている。インナロータ２１とアウタロータ２２の軸芯方向の長さ（厚さ）は同じであり、軸芯に対して垂直な２つの面もポンプ室７の面に密接している。
【００２５】
外歯ギア２３の歯数は、内歯ギア２４の歯数よりも１枚少ない。外歯ギア２３と内歯ギア２４とが咬合することにより、複数の作動室２５が形成される。各作動室２５の容積はインナロータ２１及びアウタロータ２２の回転に伴って変化する。容積の変化については後述する。
【００２６】
図１に示すように、第２ハウジング３には、吸入側作動室２５ａ（図２における上半分の領域に位置する作動室２５）に連通する吸入室２６と、吐出側作動室２５ｂ（図２における下半分の領域に位置する作動室２５）に連通する吐出室２７とがそれぞれ形成されている。第１ハウジング２には、軸芯方向でポンプロータ６を挟んで吸入室２６と対称となる位置に吸入室２８が形成され、吐出室２７と対称となる位置に吐出室２９がそれぞれ形成されている。吸入室２６，２８には、オイルパン等から汲み上げた作動油が流通する不図示の吸入路が接続され、吐出室２７，２９には、エンジンの潤滑部に圧送される作動油が流通する不図示の吐出路が接続されている。吸入室２６と吸入側作動室２５ａと吸入室２８は互いに繋がり、吐出室２７と吐出側作動室２５ｂと吐出室２９とは互いに繋がっている。
【００２７】
図２に示すように、吸入側作動室２５ａは、ポンプロータ６の回転に伴って容積が増大するように構成されている。これにより、吸入側作動室２５ａ内に負圧が発生し、吸入路を流通する作動油が吸入室２６，吸入側作動室２５ａ，吸入室２８に汲み上げられる。また、吸入室２６，２８の体積も、ポンプロータ６の回転に伴って容積が増大するように構成されている。具体的には、ポンプロータ６の回転方向に沿う吸入室２６，２８の深さは一定であり、軸芯方向に沿って見たときに吸入室２６，２８の面積は大きくなっている。これにより、ポンプロータ６の回転に伴ってより多くの作動油が汲み上げ可能となり、吸入側作動室２５ａにより多くの作動油を送り込むことができる。
【００２８】
吐出側作動室２５ｂは、ポンプロータ６の回転に伴って容積が減少するように構成されている。これにより、吐出側作動室２５ｂ内に正圧が発生し、吐出室２９，吐出側作動室２５ｂ，吐出室２７にある作動油が所定の吐出圧力で吐出され、吐出路を流通してエンジンの潤滑部に供給される。また、吐出室２７，２９の体積も、ポンプロータ６の回転に伴って容積が減少するように構成されている。具体的には、ポンプロータ６の回転方向に沿う吐出室２７，２９の深さは一定であり、軸芯方向に沿って見たときに吐出室２７，２９の面積は小さくなっている。これにより、ポンプロータ６の回転に伴ってより多くの作動油が吐出可能となり、吐出側作動室２５ｂからより多くの作動油を吐出することができる。
【００２９】
次に、駆動軸１０の構造について説明する。駆動軸１０は、軸体１１と、弁体１５と、スプリング１６と、プラグ１７を備える。
【００３０】
図１に示すように、軸体１１は、有底の円筒形状を有している。軸体１１の開口側は、第２ハウジング３から外部に突出しているプラグ１７により閉栓され、軸体１１の内側には一定内径の内部空間１２が形成されている。軸体１１の開口側近傍には、作動油導入部１３が形成されている。作動油導入部１３は、軸体１１の外周に形成された溝１３ａと、溝１３ａの底面と内部空間１２とを繋ぐ単数又は複数の連通孔１３ｂとを備える。そして、吐出室２７と作動油導入部１３とを繋ぐ貫通孔として、第２ハウジング３に導入通路３０が形成されている。プラグ１７の外周面には、内部空間１２からの作動油の漏出を防止するオイルシール１８が装着されている。
【００３１】
軸体１１の開口と反対側の端部には、背圧開放部１４が形成されている。背圧開放部１４は、軸体１１の外周に形成された溝１４ａと、溝１４ａの底面と内部空間１２とを繋ぐ単数又は複数の連通孔１４ｂとを備える。そして、吸入室２８と背圧開放部１４とを繋ぐ貫通孔として、第１ハウジング２に開放通路３１が形成されている。
【００３２】
外歯ギア２３のそれぞれの歯底から径方向内側に向かい内部空間１２と作動室２５とを連通させる連通通路３２が形成されている。各連通通路３２の軸芯は同一平面上にあり、作動油の流通方向に垂直な断面の面積（通路断面積）はいずれも同じである。
【００３３】
弁体１５は、その外周面が内部空間１２の内周面に密接且つ駆動軸１０の軸芯方向に沿って移動可能に配置されている。弁体１５は、プラグ１７に対向する端面から軸芯方向に沿って且つ弁体１５の外周面から径方向内側に向かって全周に亘って形成された第１凹部１５ａを有している。これにより、第１凹部１５ａの径方向の底面を外周とする凸部１５ｄが形成されている。第１凹部１５ａと内部空間１２とで形成される空間を受圧室Ｐと称する。また、第１凹部１５ａから軸芯方向に所定の間隔をおいて、弁体１５の外周面から径方向内側に向かって全周に亘って第２凹部１５ｂが形成されている。第２凹部１５ｂと内部空間１２とで形成される空間を連通室Ｃと称する。
【００３４】
連通室Ｃを駆動軸１０の軸芯を含む面で切断したときの断面積（通路断面積）は、３つの連通通路３２の通路断面積の合計の半分よりも大きくなっている。連通室Ｃは環状の通路になっているため、３つの連通通路３２から同時に連通室Ｃに作動油が流入したときに、作動油は連通室Ｃの２つの周方向に分かれて流通し、反対側の３つの連通通路３２に流入する。従って、連通室Ｃの通路断面積と３つの連通通路３２の通路断面積の合計とが上記関係を満たすことにより、連通室Ｃは抵抗なく作動油を流通させることができる。
【００３５】
弁体１５の内部空間１２の底面と対向する端面から軸方向に沿って且つ弁体１５の中心から径方向外側に向かって第３凹部１５ｃが形成されている。第３凹部１５ｃと内部空間１２とで形成される空間を背圧室Ｂと称する。受圧室Ｐと連通室Ｃと背圧室Ｂとは内部空間１２において互いに独立しており連通していない。なお、本実施形態においては、第１凹部１５ａと第２凹部１５ｂの溝深さは同じだが、異なっていても良い。
【００３６】
背圧室Ｂにおいて、内部空間１２の底面と第３凹部１５ｃの底面との間には、弁体１５をプラグ１７の方向に付勢するスプリング１６が配置されている。スプリング１６の付勢力により、弁体１５の凸部１５ｄがプラグ１７の端面に当接している。この状態を初期状態と称する。
【００３７】
弁体１５が初期状態にあるときは閉じ状態である。閉じ状態においては、連通室Ｃは連通通路３２より軸芯方向でプラグ１７側にあり、連通室Ｃと連通通路３２は遮断されている。弁体１５が初期状態から図１で左方に移動して連通室Ｃと連通通路３２とが繋がると、弁体１５は開き状態になる。なお、連通孔１３ｂは、弁体１５が閉じ状態のときから開き状態になるときまで、常に内部空間１２と繋がっており塞がれることはない。すなわち、吐出室２７と受圧室Ｐとは導入通路３０，作動油導入部１３を介して常に連通している。また連通孔１４ｂも、弁体１５が閉じ状態のときから開き状態になるときまで、常に内部空間１２と繋がっており塞がれることはない。すなわち、吸入室２８と背圧室Ｂとは開放通路３１，背圧開放部１４を介して常に連通している。
【００３８】
〔オイルポンプの動作〕
次に、オイルポンプ１の動作について説明する。オイルポンプ１の駆動軸１０の端部１０ａにエンジンのクランクシャフトからの回転の動力が伝達されるように接続し、クランクシャフトの回転により駆動軸１０を回転させる。すなわち、駆動軸１０の回転数は、エンジンの回転数に比例して増減する。駆動軸１０の回転により、インナロータ２１が回転し、これにより、インナロータ２１の外歯ギア２３と咬合する内歯ギア２４を介してアウタロータ２２が連れ回りする。インナロータ２１及びアウタロータ２２（ポンプロータ６）が回転すると、オイルパン等から汲み上げられ不図示の吸入路を流通して吸入室２６，吸入側作動室２５ａ，吸入室２８に吸入された作動油は、ポンプ作用によって吐出室２７，２９へと汲み出され、吐出室２７，２９から吐出されて不図示の吐出路を流通してエンジンの潤滑部に圧送される。吐出室２７，２９から吐出される作動油の吐出圧力は、エンジンの回転数に比例する。図３Ａに、弁体１５が閉じ状態にあるときのオイルポンプ１を表す部分拡大断面図を示す。図３Ｂに、弁体１５が少し開いた状態にあるときのオイルポンプ１を表す部分拡大断面図を示す。図３Ｃに、弁体１５が開き状態にあるときのオイルポンプ１を表す部分拡大断面図を示す。図４にエンジンの回転数とオイルポンプ１の吐出圧力の関係を表すグラフを示す。
【００３９】
図３Ａでは、オイルポンプ１が低速回転で作動している状態を表している。オイルポンプ１が作動しているときには、吐出室２７の作動油の一部が受圧室Ｐに流入し、受圧室Ｐは作動油で充満している。また、吐出側作動室２５ｂに繋がる連通通路３２も作動油で満たされている。このとき、受圧室Ｐ内の作動油は、吐出室２７からの吐出圧力を作用させて弁体１５を図３Ａの左方に押圧しているが、押圧力よりもスプリング１６の付勢力の方が大きいため、弁体１５は初期状態のままで動かず、弁体１５は閉じ状態である。その後、エンジンの回転数が増加すると、作動油の吐出圧力が増加し、受圧室Ｐ内で弁体１５に作用する圧力も増加する。この力がスプリング１６の付勢力を上回ると、弁体１５は図３Ａの左方に移動し始めるが、閉じ状態は継続している。このときのエンジンの回転数とオイルポンプ１の吐出圧力の関係を図４のＡに示す。なお、弁体１５の移動に伴い、背圧室Ｂにある空気や漏出した作動油は、背圧開放部１４から開放通路３１を経由して吸入室２８に逃がされるので、弁体１５はスムーズに摺動する。
【００４０】
さらにエンジンの回転数が増加して受圧室Ｐ内の圧力が増加すると、図３Ｂに示すように、弁体１５がさらに左方に動いて弁体１５が開き始め、連通通路３２と連通室Ｃとが繋がり始める。これにより、正圧が発生している３つの吐出側作動室２５ｂから連通通路３２に流入していた作動油が連通室Ｃに流入し、反対側の３つの連通通路３２を流通して吸入側作動室２５ａに環流される。その結果、図４のＢに示すように、グラフの傾きは小さくなる方向に変化する。その後、さらにエンジンの回転数が増加して受圧室Ｐ内の圧力が増加すると、弁体１５はさらに左方に移動して、図３Ｃに示すように、完全な開き状態となる。この状態では、吐出側作動室２５ｂにある作動油のうち所定量は常に吸入側作動室２５ａに環流され、図４のＣに示すように、グラフの傾きは小さいままで継続する。上述したように、連通室Ｃの通路断面積は３つの連通通路３２の通路断面積の合計の半分より大きいので、連通通路３２を流通する作動油は抵抗を受けることなく環流される。従って、この後エンジンの回転数が増加して受圧室Ｐの圧力が増加しても、さらに弁体１５が左方に移動して再び閉じ状態になることはない。
【００４１】
オイルポンプ１の作動中は、弁体１５が閉じ状態と開き状態とに切り替わる度に連通通路３２と連通室Ｃとの間で作動油が遮断されたり流通したりするので、それに伴いそれぞれの吐出側作動室２５ｂにおける作動油の圧力は変動する。しかし、本実施形態のオイルポンプ１においては、弁体１５を作動させる圧力を作用させる受圧室Ｐと吐出側作動室２５ｂの作動油を流通・環流させる連通室Ｃとを分離・独立させて設けたので、弁体１５の開閉に伴って吐出側作動室２５ｂの作動油の圧力が変動しても、弁体１５はその影響を最小限に抑えて安定して開閉動作をすることができる。
【００４２】
オイルポンプ１が作動すると、ポンプロータ６の回転により作動室２５の体積が増減するので、それぞれの吐出側作動室２５ｂにおける作動油の圧力は常に変動している。吐出室２７は３つの吐出側作動室２５ｂと繋がっていてそれらを平均化した圧力が吐出室２７の吐出圧力となるので、吐出室２７の圧力変動も３つの吐出側作動室２５ｂの作動油の圧力変動が平均化されたものとなる。従って、吐出側作動室２５ｂの圧力変動と比較して吐出室２７の圧力変動は小さい。本実施形態のオイルポンプ１においては、吐出室２７の吐出圧力を受圧室Ｐに伝達して弁体１５に作用させている。従って、受圧室Ｐ内の圧力変動も小さくなり、弁体１５を安定して作動させることができる。
【００４３】
図２に示すように、本実施形態のオイルポンプ１においては、外歯ギア２３が６枚あり、歯底も６つあるので、連通通路３２も６つある。それぞれの連通通路３２は周方向で６０°ごとに形成されているので、ポンプロータ６の回転中は、常に３つの連通通路３２が吸入側作動室２５ａ側にあり、残り３つの連通通路３２が吐出側作動室２５ｂ側にある。すなわち、連通通路３２は作動油を流出させる吐出側作動室２５ｂ側と流入させる吸入側作動室２５ａ側とが３対３の同数になるよう構成されている。流入側の連通通路３２と流出側の連通通路３２とが同数となることにより、作動室２５内の全ての作動油の量を一定に維持しながらポンプロータ６の回転を継続させることができる。もしオイルフィルタの目詰まりや作動油の粘度が低い等何らかの理由で吐出室２７，２９から圧送する作動油の量が激減した場合には、流入側の連通通路３２と流出側の連通通路３２とが同数でないオイルポンプ１では、作動油が完全に環流されずにポンプロータ６の回転が止まってしまうおそれがある。しかし、本実施形態のオイルポンプ１においては、流入側と流出側の連通通路３２を同数にすることで作動油を完全に環流させることができるので、このような場合でもポンプロータ６の回転を継続させることができる。
【００４４】
２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係るオイルポンプ１について説明する。以下の実施形態の説明においては、第１実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を付し、同様の構成に関する説明は省略する。本実施形態においては、弁体１５の連通室Ｃが第１連通室Ｃ１と第２連通室Ｃ２とから構成される点が第１実施形態と異なっており、その他の構造は同じである。図５Ａに、弁体１５が閉じ状態にあるときのオイルポンプ１を表す部分拡大断面図を示す。図５Ｂに、弁体１５が第１連通室Ｃ１により開き状態にあるときのオイルポンプ１を表す部分拡大断面図を示す。図５Ｃに、弁体１５が第１連通室Ｃ１による開き状態から第２連通室Ｃ２による開き状態に切り替わる間の閉じ状態にあるときのオイルポンプ１を表す部分拡大断面図を示す。図５Ｄに、弁体１５が第２連通室Ｃ２により開き状態にあるときのオイルポンプ１を表す部分拡大断面図を示す。図６に、エンジンの回転数とオイルポンプ１の吐出圧力の関係を表すグラフを示す。
【００４５】
図５Ａに示すように、本実施形態のオイルポンプ１においては、弁体１５の左側から第１連通室Ｃ１と第２連通室Ｃ２とが形成されている。第１連通室Ｃ１と第２連通室Ｃ２とは分離・独立しており、弁体１５の第１連通室Ｃ１による開き状態と第２連通室Ｃ２による開き状態とは、一旦閉じ状態を挟んで切り替わるようになっている。第１連通室Ｃ１の通路断面積は、３つの連通通路３２の通路断面積の合計の半分より小さくなっており、第２連通室Ｃ２の通路断面積は３つの連通通路３２の通路断面積の合計の半分より大きくなっている。
【００４６】
図５Ａでは、オイルポンプ１が低速回転で作動している状態を表している。このときのエンジンの回転数とオイルポンプ１の吐出圧力の関係を図６のＡに示す。この状態からエンジンの回転数が増加し受圧室Ｐ内の圧力が増加すると、図５Ｂに示すように、連通通路３２と第１連通室Ｃ１とが繋がり、弁体１５は開き状態（以下、この状態を第１開き状態と称する）になる。これにより、図６のＢに示すように、エンジンの回転数とオイルポンプ１の吐出圧力の関係を表すグラフの傾きが小さくなる。このとき、第１連通室Ｃ１の通路断面積は、３つの連通通路３２の通路断面積の合計の半分より小さくなっているので、連通通路３２を流通する作動油は第１連通室Ｃ１に流入するときに抵抗を受け、吐出圧力に応じた作動油を環流させることができない。その結果、さらにエンジンの回転数が増加して受圧室Ｐ内の圧力が増加すると、弁体１５はさらに左方に移動し、図５Ｃに示すように、弁体１５は再び閉じ状態となる。これにより、連通通路３２と第１連通室Ｃ１との作動油の流通は遮断されて環流されなくなるので、図６のＣに示すように、エンジンの回転数とオイルポンプ１の吐出圧力の関係を表すグラフの傾きが再び大きくなる。
【００４７】
エンジンの回転数がさらに増加すると、弁体１５はさらに左方に移動し、図５Ｄに示すように、連通通路３２と第２連通室Ｃ２とが繋がり、弁体１５は再び開き状態（以下、この状態を第２開き状態と称する）になる。これにより、図６のＤに示すように、エンジンの回転数とオイルポンプ１の吐出圧力の関係を表すグラフの傾きが再び小さくなる。第２開き状態のときのグラフの傾きは、図６のＢに示す第１開き状態の傾きよりも小さくなる。これは、第２連通室Ｃ２の通路断面積は、３つの連通通路３２の通路断面積の合計の半分より大きいため、連通通路３２を流通する作動油は抵抗を受けることなく環流されると共に、環流される作動油の量が多くなるからである。この結果、吐出側作動室２５ｂにある作動油のうち所定量は常に吸入側作動室２５ａに環流され、エンジンの回転数がさらに増加して受圧室Ｐ内の圧力が増加しても、さらに弁体１５が左方に移動して再び閉じ状態になることはない。
【００４８】
このように、複数の連通室をその通路断面積を変化させて形成することにより、エンジンの回転数に対するオイルポンプ１の吐出圧力の増加の割合の変化及びその変化時の回転数を自由に設定することができ、オイルポンプ１に所望の動作をさせることができる。
【００４９】
本実施形態においては、弁体１５は２種類の連通室を有していたが、これだけに限られるものではない。オイルポンプ１に求められる動作に応じて、３種類以上の連通室を有する構造であってもよい。
【００５０】
３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係るオイルポンプ１について説明する。図７に、本実施形態に係るオイルポンプ１の概略構造を表す部分拡大断面図を示す。本実施形態においては、第１実施形態のオイルポンプ１において、内部空間１２における弁体１５とスプリング１６の配置が逆になっていることである。すなわち、初期状態においては、弁体１５の凸部１５ｄが内部空間１２の底面に当接し、スプリング１６の一端は、プラグ１７に当接している。また、これに伴い、作動油導入部１３と背圧開放部１４の形成位置が逆になっている。また、導入通路３０は吐出室２９と繋がっており、開放通路３１は吸入室２６と繋がっている。その他の構造は同じである。
【００５１】
図８に、弁体１５に作用する初期加重（初期状態でのスプリング１６による付勢力）を変化させたときのオイルポンプ１の概略構造を表す部分拡大断面図を示す。これはプラグ１７を緩めてプラグ１７と軸体１１の境界にスペーサ１９を挟み込み、初期状態におけるスプリング１６の取り付け長さを長くし、弁体１５に作用する初期加重を低下させたものである。このように、弁体１５に作用する初期加重を低下させると、弁体１５が開き状態になるときのスプリング１６による付勢力も低下するので、より低い吐出圧力で弁体１５を開き状態にすることができる。図９に、弁体１５に作用させる初期加重を変化させたときの、エンジンの回転数とオイルポンプ１の吐出圧力の関係を表すグラフを示す。
【００５２】
図９において、図７に示すスペーサ１９が入っていない場合のエンジンの回転数の増加に対する吐出圧力の増加の割合の変化を実線で示し、図８に示すスペーサ１９が入っている場合の変化を２点鎖線で示す。これより、スペーサ１９が入っている方が、エンジンの回転数の増加に対する吐出圧力の増加のグラフの傾きが小さくなるときのエンジン回転数が低いことが分かる。このように、弁体１５が開き状態になるときの吐出圧力をスペーサ１９で調整することにより、オイルポンプ１において所望の特性を得ることができる。
【００５３】
本実施形態のオイルポンプ１は第１実施形態の弁体１５に適用したが、これだけに限られるものではなく、第２実施形態の弁体１５にも当然適用することができる。
【００５４】
上記各実施形態のオイルポンプ１においては、エンジンのクランクシャフトの動力により駆動されるとしたが、これだけに限られるものではない。電動モータその他の駆動方法により駆動されるオイルポンプも含むものとする。
【００５５】
上記各実施形態の構造は可能な限り組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、内燃機関の回転数の増加に対する作動流体の吐出圧力の増加を抑制することができる流体ポンプに利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１            オイルポンプ（流体ポンプ）
２            第１ハウジング（ハウジング）
３            第２ハウジング（ハウジング）
８            第１軸支孔（軸受部）
９            第２軸支孔（軸受部）
１０          駆動軸
１１          軸体
１２          内部空間
１５          弁体
１６          スプリング
１７          プラグ
２１          インナロータ
２２          アウタロータ
２３          外歯ギア
２４          内歯ギア
２５          作動室
２６，２８    吸入室
２７，２９    吐出室
３２          連通通路
Ｃ            連通室
Ｃ１          第１連通室
Ｃ２          第２連通室
Ｐ            受圧室
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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