(57)【要約】  本発明は、内燃機関（１２）に加圧された潤滑油を供給するための自動車用可変機械式潤滑油ポンプ（２０）に関し、最大偏心位置と最小偏心位置との間で移動可能な制御リング（２７）内で回転する多数の摺動可能ベーン（２８）を有するポンプロータ（２６）と、前記制御リング（２７）を前記最大偏心位置に押すための制御リング予圧ばね（３４）と、前記制御リング（２７）を前記最小偏心位置に押すための油圧パイロットチャンバ（３１）とを含み、前記油圧パイロットチャンバ（３１）はポンプ出口圧力（ＰＯ）で充填されており、前記ポンプ出口圧力（ＰＯ）、前記ポンプ出口圧力（ＰＯ）またはエンジン（１２）のギャラリ圧力（ＰＧ）、前記制御リング（２７）の外周（２９）の一部を取り囲む非対称の油圧出口チャンバ（３６）は、前記ポンプ出口圧力（ＰＯ）で直接的に充填され、加圧された潤滑油についてポンプ出口（９０）に直接的に接続され、そして、油圧出口チャンバ（３６）内の制御リング外周（２９）の有効な反ばね油圧面（２９１）は、逆に作用する順ばね油圧面（２９２）よりも大きい。  本発明は、エンジンを始動した直後に、ポンプチャンバ内で回転するベーン及びフィルタ又は冷却器のようなエンジン構成要素を損傷する可能性がある過剰圧力を回避する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関(12)に加圧された潤滑油を供給するための自動車用可変機械式潤滑油ポンプ(20)であって、
最大偏心位置と最小偏心位置との間で移動可能な制御リング(27)内で回転する多数の摺動可能なベーン(28)を備えたポンプロータ(26)と、
前記制御リング(27)を最大偏心位置に押し込む制御リング予圧ばね(34)と、
前記制御リング(27)を最小偏心位置に押し込む油圧パイロットチャンバ(31)を含み、前記油圧パイロットチャンバ(31)はポンプ出口圧力(PO)又はエンジン(12)のギャラリ圧力(PG)で充填されており、
パイロットチャンバ圧力(PP)を直接に調整することによりリモートギャラリ圧力(PG)を制御するための油圧制御回路と、
前記制御リング(27)の外周（29）の一部を取り囲む非対称の油圧出口チャンバ（36）が、前記ポンプ出口圧力（PO）で直接的に充填され、加圧された潤滑油についてポンプ出口（90）に直接的に接続されており、
油圧出口チャンバ（36）内の制御リング外周（29）の有効な反ばね油圧面（291）は、逆作用する順ばね油圧面（292）よりも大きい、ことを特徴とする自動車用可変機械式潤滑油ポンプ。
【請求項２】
前記油圧制御回路は、前記パイロットチャンバ圧力(PP)を直接的に調整することによって前記エンジン(12)の前記リモートギャラリ圧力(PG)を制御するための油圧制御弁(50)を備え、前記油圧制御弁(50)の実圧力入口(80)は前記エンジン(12)の前記リモートギャラリ圧力(PG)で充填されている、ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用可変機械式潤滑油ポンプ。
【請求項３】
前記制御リング移動方向(82)に垂直な前記反ばね油圧面の高さ(H1)は前記順ばね油圧面の高さ(H2)よりも大きい、ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用可変機械式潤滑油ポンプ。
【請求項４】
前記有効な反ばね油圧面(291)は前記順ばね油圧面(292)よりも少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％大きい、ことを特徴とする請求項１から３のいずれに記載の自動車用可変機械式潤滑油ポンプ。
【請求項５】
前記油圧制御弁(50)は、弁開口(57)を開閉するための弁本体(56)を備えたプランジャ(59)と、前記弁本体(56)を開弁位置に押し込む弁予圧ばね(51)と、実圧力入口(80)のギャラリ圧力(PG)で充填された第１の能動プランジャ表面(53)とを備える、ことを特徴とする請求項２から４のいずれに記載の自動車用可変機械式潤滑油ポンプ。
【請求項６】
前記制御弁プランジャ(59)は、電気的に作動される別個の油圧スイッチ(60)を介して前記圧力入口(80)のギャラリ圧力(PG)で充填される第２の能動プランジャ表面(54)を備える、ことを特徴とする請求項５に記載の自動車用可変機械式潤滑油ポンプ。
【請求項７】
油圧スロットル(38)が、前記油圧パイロットチャンバ(31)の上流であって、ポンプ出口圧力(PO)の供給源の下流に設けられている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれに記載の自動車用可変機械式潤滑油ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に加圧された潤滑油を供給するための自動車用可変機械式潤滑油ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用可変機械式潤滑油ポンプは、内燃機関によって機械的に駆動される。機械式潤滑油ポンプは容積式ポンプとして設計され、最大偏心位置と最小偏心位置との間で移動可能な制御リング内で多数の移動可能な回転するロータベーン（羽根）を備えたポンプロータを備えている。ロータベーンは、ポンプチャンバ（室）を多数のポンプコンパートメント（区画）に区分する。コンパートメントのストローク（行程）は、ポンプロータに対する制御リングの偏心を増減することによって変化する。コンパートメントのストロークは可変であるので、ポンプ出口圧力は潤滑油ポンプの回転速度とは無関係に、多かれ少なかれ一定に制御され、維持されることができる。
【０００３】
実際には、エンジンにおけるいわゆる潤滑油ギャラリ圧力を制御することが有利である。なぜなら、潤滑油ギャラリ圧力はエンジンの十分な潤滑にとって決定的なパラメータである。
【０００４】
比較的単純で費用効果の高い構造では、機械式潤滑油ポンプには制御リングをコンパートメントのストロークが最も大きい最大偏心位置に押すための１つの制御リング予圧ばねが設けられ、制御リングを最小偏心位置に押すための１つの逆作用の油圧パイロットチャンバが設けられる。パイロット制御チャンバは、ポンプ出口圧力またはギャラリ圧力で直接的に充填（チャージ）される。パイロットチャンバ内の油圧は、油圧制御チャンバ圧力を調整する別個の油圧制御弁によって制御することができる。別個の油圧制御弁はギャラリ圧力を一定に保つために、エンジンのギャラリ圧力に応じて調整することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な実施において、実際の圧力値がポンプ出口から離れてピックアップされることは重大な問題ではない。しかし、静止していた後にエンジンが始動されると、エンジン及びポンプの油圧システムは空（エンプティ）であり、加圧された潤滑油でのみ連続的に充填される。その結果、検出されたギャラリ圧力は始動手順の開始時に非常に低く、その結果、制御リングは潤滑油がエンジンのギャラリに到達するまで、および別個の油圧制御弁が実際の潤滑油ギャラリ圧力で充填されるまで、最大偏心位置に留まる。その結果、機械式潤滑油ポンプは潤滑油がギャラリ圧力のピックアップ位置に到達していない限り、最大偏心で作動する。油圧制御回路が機能しておらず、適切に作動していない限り、また、潤滑油が低温であり、かつ/またはポンプロータの回転速度が比較的高い場合、ポンプコンパートメント内に油圧過剰圧力が発生する可能性があり、これはロータベーン、および、フィルタまたはクーラのようなエンジン構成要素を損傷または破壊する可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、比較的簡単な制御回路と、エンジンの始動過程中の過剰圧力を回避する手段とを備えた自動車用可変機械式潤滑油ポンプを提供することである。
この目的は、請求項１の特徴を有する自動車用可変機械式潤滑油ポンプによって解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
潤滑油ポンプには、最大偏心位置と最小偏心位置との間で移動可能な移動性の制御リング内で回転する、多数の摺動可能なベーンを備えたポンプロータが設けられている。前記制御リングは、ポンピング動作が行われるポンピチャンバを囲んでいる。このポンプチャンバは、摺動可能なベーンによって多数のポンプコンパートメント（区画）に分割されている。
【０００８】
制御リングは直線的に移動可能であってもよいし、あるいは旋回可能であってもよい。上記「偏心」という用語は、ポンプロータの回転軸と制御リングの内周の中央との間の距離を意味している。制御リングの内周は正確に円形であってもよいし、非円形であってもよい。しかし、制御リングの中央は、幾何学的な中央である。低い制御リングの偏心ではコンパートメントのストロークは低く、高い制御リングの偏心ではコンパートメントのストロークは高い。
【０００９】
潤滑油ポンプは、制御リングを最大偏心方向に押すための制御リング予圧ばねと、予圧ばねの力に抗して制御リングを最小偏心方向に押す油圧パイロットチャンバとを備えている。油圧パイロットチャンバはポンプ出口圧力またはギャラリ圧力で直接的に充填され、パイロットチャンバ内の油圧は実際の圧力入口を介してエンジンのリモートギャラリ圧力で充填される油圧制御回路によって調整および調整される。換言すれば、制御チャンバ内の実際の圧力は、リモートギャラリ圧力に依存して、制御回路によって少なくとも一時的に制御される。
【００１０】
制御リングの外周の一部は、ポンプチャンバ出口開口を通ってポンプコンパートメントからの加圧された潤滑油で直接的に充填された油圧出口チャンバによって取り囲まれている。ポンプチャンバ出口開口は、制御リングおよび/または潤滑油ポンプの断面に位置するポンプチャンバ側壁に設けることができる。加圧された潤滑油は、出口チャンバから加圧潤滑油用のポンプ出口に直接的に流れ、そこから加圧された潤滑油がエンジンのギャラリへと流れる。換言すれば、油圧出口チャンバはポンプチャンバから来る加圧された潤滑油がエンジンに向かう途中を通って流れる中間ルームであり、その結果、出口チャンバは、エンジンの始動直後に加圧された潤滑油で充填される。
【００１１】
本発明によれば、油圧出口チャンバ内の制御リング外周の有効な反ばね（anti-spring）油圧面は、それとは逆に作用する順ばね（pro-spring）油圧面よりも大きい。有効な液圧面は出口チャンバ内の制御リング領域であり、制御リングの移動方向に見られる。従来技術のポンプでは、上記反ばね油圧面および順ばね油圧面は等しいので、出口チャンバの油圧はポンプ圧力制御回路による影響を受けない。
【００１２】
本発明によれば、２つの有効な油圧出口チャンバ面は等しくない。反ばね油圧面は出口チャンバ内の順ばね油圧面よりも大きいので、潤滑油の過剰圧力、すなわち大気圧よりも高い圧力が存在する場合、結果として生じる反ばね力はばね力に抗して制御リングを低偏心方向に押す。出口チャンバ内の液圧過剰圧力が高いほど、低い偏心方向に向けられる全力は高くなる。その結果、出口チャンバ内の液圧が非常に高い場合、制御リングは低偏心方向に押され、移動され、その結果、ベーンまたはエンジン構成要素の損傷が回避される。この機構は、ポンプチャンバが潤滑油で満たされた後、ポンプチャンバの下流側の第１室がエンジンの始動直後に加圧された潤滑油で満たされた出口チャンバであるので、エンジンの始動直後に有効的かつ能動的である。これにより、非対称の出口チャンバはポンプチャンバ内の加圧された潤滑油の過剰圧力に対して潤滑油ポンプを保護し、その結果、特にベーンは、ポンプコンパートメント内の過剰圧力によって引き起こされる損傷に対して保護される。
【００１３】
好ましくは、パイロットチャンバ及び出口チャンバを除いて、他の付加的な油圧制御チャンバが設けられていないか、又は制御リングの位置及び移動に関連する直接的な効果を有していない。過剰圧力を回避するために、追加の過剰圧力用の弁はもはや必要ではない。
【００１４】
好ましくは、油圧制御回路がリモート（遠隔）ギャラリ圧力で充填される別個の油圧制御弁を備えている。油圧制御弁には弁プランジャが設けられており、この弁位置は充填されたギャラリ圧力によって規定される。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、制御リングの移動方向に垂直な平面で見た反ばね油圧面の突出する高さは、対応する順ばね油圧面の高さよりも大きい。それぞれの高さ値は、油圧出口チャンバ内の制御リングの外周の、移動方向に垂直な平面への突出から得られる。制御リングの軸方向の広がりはその全周にわたって等しいので、制御リングの突出した高さだけが、制御リング周の液圧面の差を引き起こす。
【００１６】
好ましくは、有効な反ばね油圧面が順ばね油圧面よりも少なくとも１０％大きく、好ましくは少なくとも２０％大きい。より好ましくはその差は１００％未満とする、これは油圧出口チャンバ内に生成される全力が強くなり過ぎてはならないからである。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によれば、油圧制御弁は、弁開口を開閉するための弁本体を備えるプランジャと、弁本体を開弁位置に押す弁予圧ばねと、ポンプの実圧力入口のギャラリ圧力で充填される第１の能動プランジャ表面とを備える。油圧制御弁は、直接的に電気的に作動されない純粋な油圧制御弁である。弁予圧ばねは、弁本体を開弁位置に押す。第１の能動プランジャ表面に充填されたエンジンのギャラリ圧力により、プランジャは、弁予圧ばねに抗して閉弁位置に押される。
【００１８】
第１の能動プランジャ表面におけるギャラリ圧力が高い場合、バルブ開口は小さいかまたは閉じており、ギャラリ圧力が比較的低い場合、バルブ開口は比較的広く開いているかまたは完全に開いている。エンジンが始動されるときには、油圧制御回路は通常は空であり、大気圧の空気のみで満たされる。その結果、エンジンが始動されるとき、弁開口は完全に開放され、その結果、油圧パイロット室内には適切なる圧力は存在しない。
【００１９】
好ましくは、油圧制御弁が油圧パイロット室の下流に設けられ、制御弁が閉じているとき、油圧パイロットチャンバ内の圧力制御弁が開いている場合に低く、パイロットチャンバ内の圧力が高い。この実施形態では、油圧スロットルがパイロットチャンバの上流であって、通常は油圧出口チャンバであるポンプ出口圧力源の下流に設けられることが好ましい。
【００２０】
しかし、油圧制御弁をパイロットチャンバの上流に設け、スロットルをパイロットチャンバの下流に設けることも一般に可能である。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態によれば、制御弁プランジャは、電気的に作動される別個の油圧スイッチを介して圧力入口のギャラリ圧力で充填される第２の能動プランジャ面を備える。第２の能動プランジャ表面は、油圧スイッチのスイッチング状態に応じて、大気圧またはギャラリ圧力に接続される。その結果、２つの異なる設定圧力を選択することができる。電気的に作動される油圧スイッチは、エンジン制御装置の一部とすることができる電子ポンプ制御装置によって制御される。電子ポンプ制御装置は、多数の条件、例えば潤滑油温度、大気温度、エンジンの回転速度等に応じて設定圧力を選択する。
本発明の３つの実施形態を、添付の図面を参照して以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は自動車用可変機械式潤滑油ポンプ、潤滑油ポンプからくる加圧された潤滑油が供給されるエンジン、ポンプ出口圧力で直接的に充填されるポンプ制御チャンバ、および低い設定圧力状態の油圧制御弁を有する制御回路の第１の実施形態を概略的に示している図である。
【図２】図２は高い設定圧力状態の図１の潤滑油ポンプを示している図である。
【図３】図３は油圧制御弁を介してギャラリ圧力で充填されるポンプ制御チャンバを有する制御回路の第２の実施形態を示している図である。
【図４】図４は、油圧制御弁を有さない制御回路の第３の実施形態を示している図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図は、自動車用可変機械式潤滑油ポンプ20、内燃機関12、および液体潤滑油15、すなわちエンジンオイルを有する潤滑油タンク14の構成10を示す。潤滑油タンク14内の潤滑油15は、潤滑油ポンプ20によって吸引され、エンジン12の潤滑及び冷却のためにエンジン12に加圧された潤滑油（加圧潤滑油）として供給される。
【００２４】
第１の実施形態の潤滑油ポンプ20は、ポンプユニット22、油圧制御弁50、および油圧スイッチ60を備え、これらはすべて一緒に１つの単一の潤滑油ポンプ装置に統合することができる。ポンプユニット22には、直線的に移動可能な制御リング27内で回転する５つの半径方向に摺動可能なベーン（羽根）28を備えた回転可能なポンプロータ26が設けられている。ポンプロータ26は、エンジン12によって直接に機械的に駆動される。制御リング27は、直線の移動方向82に直線的に移動可能である。制御リング27は、回転するベーン28によって５つのポンプコンパートメント（区画）に分割されたポンプチャンバを取り囲んでいる。ポンプロータ26は、本実施形態では時計回りに回転する。
【００２５】
制御リング27は、最大コンパートメントストロークを提供する図１及び図２に示す最大偏心位置と最小コンパートメントストロークを提供する最小偏心位置との間で移動可能である。制御リング27の最大偏心位置ではポンピング性能は最大化され、制御リング27の最小偏心位置ではポンピング性能は最小化される。制御リング27は、制御リング27を直線的に移動可能に支持するポンプユニットハウジング24内に移動可能に配置される。制御リング27は図に示すように、制御リング予圧ばね34によって最大偏心位置に押される。予圧ばね34は、潤滑油タンク14に油圧的に接続され、一般に大気圧下であるばねチャンバ33内に設けられている。
【００２６】
ばねチャンバ33に対向してパイロットチャンバ31が設けられている。パイロットチャンバ31は、ポンプユニットハウジング24と、制御リング27の本体の一部であるパイロットチャンバピストン30とによって画定される。油圧パイロットチャンバ31に加圧された潤滑油が充填されると、制御リング27は予圧ばね34に抗して最小偏心位置に押し込まれる。
【００２７】
ポンプチャンバ及びポンプコンパートメント内で圧送及び加圧された潤滑油は、ポンプチャンバから、制御リング27の円形の外周29のセクタとポンプユニットハウジング24とによって画定される油圧出口チャンバ36に直接的に排出される。油圧出口チャンバ36内の潤滑油の圧力は、ポンプ出口90における潤滑油圧力である潤滑油ポンプ20の出口圧力POである。
【００２８】
油圧出口チャンバ36は、油圧出口チャンバ36内の制御リング外周29の有効な反ばね油圧面291が順ばね油圧面292よりも約２０％大きいように、非対称に設計されている。油圧面291、292は、制御リング移動方向82で正確に見た出口チャンバ36内の制御リング周面の突出部である。図１に見られるように、制御リング移動方向82に垂直な反ばね油圧面の高さH1は、順ばね油圧面の高さH2よりも大きい。
【００２９】
その結果、出口チャンバ36内の潤滑油が加圧されると、反ばね力が発生する。反ばね力は、大気圧に対する過圧PO?PAを乗じた油圧表面差dAの結果である。過圧PO?PAが十分に高い場合、制御リング27は、制御リング予圧ばね34の力に抗して最小偏心方向にシフトされる。
【００３０】
油圧パイロットチャンバ31には、油圧スロットル38を介してポンプの出口圧力POを有する潤滑油が直接的に充填（チャージ）されている。油圧パイロットチャンバ31は、油圧制御弁50の弁入口開口57および弁出口開口58を介して大気圧に排出される。油圧制御弁50には、内部が略円筒状の弁ハウジング52が設けられている。円筒形の弁本体56を有する複雑な弁プランジャ59が、弁ハウジング52内に軸方向に移動可能に設けられている。弁プランジャ59は弁プランジャ59を開弁位置に押す弁予圧ばね51によって機械的に予圧され、この開弁位置では油圧パイロットチャンバ31が大気圧PA下にある潤滑油タンク14に制限または流体抵抗なしに接続される。
【００３１】
弁プランジャ59は、パイロットチャンバ31に流体的に直接に接続された弁入口開口57を無段階にして完全に覆うか、部分的に覆うか、または完全に開いたままにする弁本体56を備えている。弁出口開口58は、大気圧PAの下で潤滑油タンクに流体的に直接接続されている。
【００３２】
弁プランジャ59は、第１の円形の能動プランジャ表面53と、第２のリング状の能プランジャ表面54とを備えている。第１の能動プランジャ表面53は、ポンプギャラリ圧力入口80を介して、内部ギャラリ圧力ライン70を介してエンジン12から潤滑油ポンプ20に移送されるギャラリ圧力PGで直接的に充填される。第２の作動プランジャ表面54は、２/３弁である別個の油圧スイッチ60を介して、また油圧スイッチ60と制御弁50との間の油圧ライン72を介して、ギャラリ圧力で充填される。第２の能動プランジャ表面54は、油圧スイッチ60のスイッチング状態に応じて、油圧ライン71を介してギャラリ圧力PGまたは大気圧PAで充填される。
【００３３】
油圧スイッチ60は、潤滑油温度及び回転ポンプ速度に応じて油圧スイッチ60のスイッチング状態を制御する電子ポンプ制御装置92によって電子的に制御される。油圧スイッチ60は図１に示すように、ギャラリ圧力PGの設定値が低い場合には第２の作動プランジャ表面54をギャラリ圧力PGに油圧接続し、ギャラリ圧力PGの設定値が比較的高い場合には図２に示すように、油圧スイッチ60を低圧位置に切り換えて、第２の作動プランジャ表面54を潤滑油タンク14の大気圧PAに接続する。
【００３４】
制御リング27の位置は、制御リング予圧ばね34のばね力がパイロットチャンバ31内のパイロットチャンバ圧力PPによって生成される油圧力に、出口チャンバ36内の潤滑油の出口圧力POによって引き起こされる移動方向82の油圧力を加えたものにほぼ等しい平衡位置である。
【００３５】
静止した後にエンジン12が始動されると、液体の潤滑油15が潤滑油タンク14からポンプチャンバに吸い込まれ、そこで潤滑油がポンプコンパートメントによって油圧出口チャンバ36に圧送される。潤滑油が低温であり、比較的低い粘度を有する場合、出口チャンバ36内の潤滑油の出口圧力POは、比較的高くなり得る。その場合、全潤滑油圧力の出口圧力POは制御リング26に力を発生させ、この力は制御リング予圧ばね34のばね力に抗して方向付けられ、それによって、制御リング27を低い偏心方向に移動させ、その結果、ポンプ20のコンパートメントストロークが低減され、その結果、出口圧力POはそれに応じて低減される。潤滑油がパイロットチャンバ31及び油圧制御弁50に到達するとすぐに、ポンプ圧力制御が適切に作動する。
【００３６】
図３に示す第２の実施形態による装置10は、第１の実施形態と同様である。しかし、制御チャンバ31には、制御弁50を介してギャラリ圧力(PG)が供給される。ギャラリ圧力(PG)は、弁プランジャ59の位置に応じて、油圧ライン72'によって制御弁50の弁入口に導かれる。制御チャンバ31には、ギャラリ圧(PG)または大気圧(PA)が充填されている。油圧スイッチ60'は、第１実施形態の構成と同様の機能を有する。油圧スイッチ60'はギャラリ圧力(PG)で、あるいは大気圧(PA)で第１の円形の能動プランジャ表面53を充填し、それによって第２の設定の出口圧力(PO)を画定する。
【００３７】
図４に示す第３の実施形態による装置10は、もはや油圧制御弁を備えていない。制御チャンバ31には、油圧スイッチ60″の切換位置に応じて、ギャラリ圧力(PG)または大気圧(PA)が直接供給される。
全ての実施形態での装置10において、追加の過圧弁は設けられていない。
【符号の説明】
【００３８】
１２        内燃機関
１４        潤滑油タンク
１５        潤滑油
２０        自動車用可変機械式潤滑油ポンプ
２６        ポンプロータ
２７        制御リング
２８        ベーン（羽根）
３１        油圧パイロットチャンバ
３６        油圧出口チャンバ
５０        油圧制御弁
６０        油圧スイッチ
８０        実圧力入口
８２        制御リング移動（シフト）方向
９０        ポンプ出口
ＰＯ        ポンプ出口圧力
ＰＰ        パイロットチャンバ圧力
ＰＧ        ギャラリ圧力
ＰＡ        大気圧
２９１      反ばね油圧面
２９２      順ばね油圧面
【図１】
2019531438.tif 000003
【図２】
2019531438.tif 000004
【図３】
2019531438.tif 000005
【図４】
2019531438.tif 000006
【国際調査報告】
2019531438.tif 000007
2019531438.tif 000008