(57)【要約】  本発明は、正確に制御されたオイル流量および圧力を送出するための可変容量形ポンプシステムであって、流入路、流出路を有する可変容量形ポンプ、可変容量形ポンプの排出量を制御するための第１の室および第２の室を含む可変容量形ポンプシステムである。本発明はまた、流出路からの流体を受けかつ選択的に流体を第２の室へ送出する流体制御装置を含む。流体は流入路から、可変容量形ポンプからの流出路へ送出され、流体はまた、流出路から第１の室および流体制御装置へ送出される。流体圧が第１の室において第２の室よりも高いとき、可変容量形ポンプの排出量は低減され、および流体圧が第２の室において第１の室よりも高いとき、可変容量形ポンプの排出量は増大する。
2010526237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステムであって、
流入路および流出路を有する可変容量形ポンプ；
前記可変容量形ポンプの排出量を制御する第１の室；
前記可変容量形ポンプの排出量を制御する第２の室；および
前記流出路からの流体を受けかつ選択的に流体を前記第２の室へ送出する流体制御装置であって、流体は前記流入路から、前記可変容量形ポンプからの前記流出路へ送出され、流体は前記流出路から前記第１の室および前記流体制御装置へ送出され、および流体圧が前記第１の室において前記第２の室よりも高いとき、前記可変容量形ポンプの排出量が低減され、流体圧が前記第２の室において前記第１の室よりも高いとき、前記可変容量形ポンプの排出量が増大される、流体制御装置
を含むシステム。
【請求項２】
前記可変容量形ポンプが最大排出量に付勢され、かつ前記流体制御装置が、前記可変容量形ポンプの前記流出路が流体を前記第２の室に送出可能とするように付勢され、および前記第２の室に流体が送出されるとき、前記可変容量形ポンプの排出量が増大する、請求項１に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項３】
アーマチュアに動作可能に連通したアーマチュアばねを有するソレノイドであって、前記アーマチュアは、前記流体制御装置の弁孔に動作可能に連通し、かつ前記アーマチュアばねは前記アーマチュアを前記弁孔の方へ付勢して、流体が前記弁孔に流れないようにする、ソレノイド；および
前記アーマチュアを取り囲むコイルであって、前記コイルに電流が供給されるときに、前記アーマチュアが前記アーマチュアばねに力を加え、前記弁孔から離すように前記アーマチュアを動かすために必要な流体圧を低減させ、および前記アーマチュアから前記アーマチュアばねへ前記弁孔の流体圧とともに加えられる力が、アーマチュアばねから前記アーマチュアに加えられる力よりも大きいとき、前記アーマチュアが前記流体制御装置の前記弁孔から離れるように動き、流体が前記弁孔を通過可能となるようにされている、コイル
を含む電磁弁ステージを有する電磁弁モジュールを前記流体制御装置が含む、請求項１に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項４】
前記アーマチュアばねから前記アーマチュアに加えられた力よりも大きい、前記弁孔に増大した流体圧をさらに含み、前記アーマチュアが変位されて、流体が前記弁孔を通過可能となる、請求項３に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項５】
ボア内に配置され、スプール供給ポートおよびスプール制御ポートを有するスプール；
前記スプール供給ポートと連続的に流体のやりとりを行いかつ前記スプール制御ポートと選択的に可変的に流体のやりとりを行い、前記流出路と流体のやりとりを行いかつそこから流体を受けるハウジング供給ポート；
前記スプール制御ポートおよび前記第２の室と連続的に流体のやりとりを行うハウジング制御ポート；
前記スプールと動作可能に連通し、第１の流体室内に配置されたスプールばねであって、前記第１の流体室は前記スプール供給ポートと流体のやりとりを行う、スプールばね；
前記流出路と流体のやりとりを行いかつそこから流体圧を受ける第２の流体室；および
前記スプール制御ポートと選択的に可変的に流体のやりとりを行うハウジング排出ポートであって、および低流体圧下、前記第１の流体室に配置された前記スプールばねが前記スプールを付勢して、前記スプール制御ポートと前記ハウジング排出ポートとの流体のやりとりを実質的に低減させ、かつ前記スプール供給ポートが、前記ハウジング供給ポートからの流体圧を受けて流体圧を前記スプール制御ポートに送出して、前記スプール制御ポートが流体を前記ハウジング制御ポートに送出し、前記第１の流体室が前記スプール供給ポートから流体圧を受け、かつ前記第２の流体室が前記流出路から流体を受ける、ハウジング排出ポート
を含む圧力調整弁ステージを有する電磁弁モジュールを前記流体制御装置が含む、請求項１に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項６】
前記第２の流体室および前記第１の流体室の流体圧が実質的に等しく、かつ前記スプールばねが前記スプールを付勢して、前記スプール制御ポートと前記ハウジング排出ポートとの流体のやりとりが低減され、前記スプール供給ポートが前記ハウジング供給ポートからの流体圧を受け、および流体圧を前記スプール制御ポートへ送出して前記スプール制御ポートが流体を前記ハウジング制御ポートに送出し、前記第１の流体室が前記スプール供給ポートからの流体圧を受け、前記第２の流体室が前記流出路からの流体を受けることをさらに含む、請求項５に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項７】
前記第１の流体室の流体圧が低減されて、前記スプールに加えられた前記第２の流体室の流体圧が、前記スプールばねおよび前記第１の流体室の流体圧の合力よりも大きく、それにより前記スプールを前記ボア内で動かして、前記スプール制御ポートと前記ハウジング供給ポートとの流体のやりとりを低減させ、かつ前記スプール制御ポートと前記ハウジング排出ポートとの流体のやりとりを増大させることをさらに含む、請求項６に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項８】
前記流出路が前記ハウジング制御ポートと流体のやりとりを行う、請求項７に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項９】
前記ポンプが、
排出量の制御ポンプ要素；
低減室をさらに含む前記第１の室；
増大室をさらに含む前記第２の室；
前記増大室および前記低減室を形成するために前記排出量の制御ポンプ要素を囲むハウジングであって、前記増大室が前記流体制御装置と動作可能に連通し、前記流入路および前記流出路がハウジング内部に形成されている、ハウジング；および
前記ハウジングに配置され、前記排出量の制御ポンプ要素を、前記可変容量形ポンプの排出量を作り出す位置に付勢するばねであって、前記流体制御装置が前記増大室に流体圧をもたらして、前記増大室の圧力、および前記ハウジングに配置された前記ばねから前記排出量の制御ポンプ要素へ加えられた力が、前記排出量の制御ポンプ要素へ加えられた前記低減室の圧力よりも大きいとき、前記可変容量形ポンプの排出量を増大させる、ばね
をさらに含む、請求項１に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項１０】
前記低減室の圧力が、前記増大室の流体圧と、前記排出量制御要素に加えられた、前記ハウジングに配置された前記ばねからの力とを合わせた圧力よりも大きいとき、前記可変容量形ポンプの排出量が低減される、請求項９に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項１１】
前記排出量の制御ポンプ要素が偏心リングをさらに含む、請求項９に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項１２】
前記排出量の制御ポンプ要素内に配置されたロータ；および
複数の対応するスロットに配置された複数のベーンであって、前記複数の対応するスロットは前記ロータに形成され、かつ前記複数のベーンは前記排出量の制御ポンプ要素と滑り接触しており、前記複数のベーンのそれぞれ、前記ロータ、および前記排出量制御要素の間に空間が形成されて、前記可変容量形ポンプの排出量がゼロよりも大きいとき、前記排出量の制御ポンプ要素を、前記ロータの回転につれて前記複数のベーンのそれぞれの間の空間が拡大収縮するように位置決めし、それにより流体を前記流入路から前記流出路へ汲み上げるようにする、複数のベーン
をさらに含む、請求項９に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項１３】
前記潤滑回路が、
前記可変容量形ポンプに動作可能に連通した主オイルギャラリ；
前記可変容量形ポンプによって汲み上げられる流体の量を変更する前記可変容量形ポンプへの流体の送出を促進する、前記主オイルギャラリと流体のやりとりを行う少なくとも１つのチャネル；
サンプと流体のやりとりを行う吸入路をさらに含む前記流入路であって、前記サンプ内の流体が前記可変容量形ポンプによって汲み上げられる、前記流入路；
前記流体が前記可変容量形ポンプによって排出される排出路をさらに含む前記流出路、
前記少なくとも１つのチャネルから前記流体制御装置へ流体を送出するための、前記少なくとも１つのチャネルと動作可能に連通した圧力供給チャネル；
をさらに含み、前記可変容量形ポンプが、前記サンプから前記吸入路へ流体を吸い込み、および前記主オイルギャラリ、前記少なくとも１つのチャネル、および前記圧力供給チャネルを介して前記排出路から流体を送出する、請求項１に記載の可変容量形ポンプの流量および圧力を制御するシステム。
【請求項１４】
ポンプを介した流体および流体圧の送出を制御するシステムであって、
潤滑回路を含むエンジン；
吸入路、排出路、および排出量の制御ポンプ要素を有し、前記潤滑回路と動作可能に連通した可変容量形ポンプ；および
前記可変容量形ポンプによって汲み上げられた流体量を制御する電磁弁モジュールであって、前記可変容量形ポンプから流体を受けて前記可変容量形ポンプにおける前記排出量の制御ポンプ要素の位置を制御し、それにより、前記潤滑回路を介して、前記可変容量形ポンプによって汲み上げられる流体量を制御する電磁弁モジュール
を含む、システム。
【請求項１５】
前記電磁弁モジュールが、電磁弁ステージおよび圧力調整弁ステージをさらに含む、請求項１４に記載のポンプを介した流体および流体圧の送出を制御するシステム。
【請求項１６】
前記電磁弁ステージが、
コイルに囲まれ、かつアーマチュアばねからの圧力を受けるアーマチュアであって、前記アーマチュアばねが前記アーマチュアを付勢して、流体が弁孔を流れないようにする、アーマチュア；
をさらに含み、かつ
前記コイルに電流が供給されるとき、前記アーマチュアが前記アーマチュアばねに電磁力を加え、前記弁孔に必要とされる流体圧を低減させて、前記アーマチュアを前記弁孔から離れるように動かし、および前記アーマチュアばねに加えられる前記アーマチュアからの電磁力と合わされた前記弁孔の流体圧が、前記アーマチュアばねから前記アーマチュアに加えられた力よりも大きいとき、前記アーマチュアは前記弁孔から離れるように動いて、流体が前記弁孔を流れることが可能となり、前記圧力調整弁ステージの圧力を解放する、請求項１５に記載のポンプを介した流体および流体圧の送出を制御するシステム。
【請求項１７】
前記圧力調整弁ステージの流体圧が前記アーマチュアに、前記アーマチュアばねから前記アーマチュアに加えられた力よりも大きい力を加え、それにより、前記アーマチュアを前記弁孔から離れるように動かし、かつ流体が前記弁孔を流れることが可能となり、前記圧力調整弁ステージの圧力を低減させることをさらに含む、請求項１６に記載のポンプを介した流体および流体圧の送出を制御するシステム。
【請求項１８】
前記圧力調整弁ステージが、
スプールを収容するボアであって、前記スプールが、ハウジング供給ポートと流体のやりとりを行うスプール供給ポート、およびハウジング制御ポートと流体のやりとりを行うスプール制御ポートを有し、前記ハウジング制御ポートが前記可変容量形ポンプと流体のやりとりを行う、ボア；
第１の流体室に動作可能に配置されたスプールばねであって、前記第１の流体室は前記スプール供給ポートと流体のやりとりを行っており、前記第１の流体室の一部が前記スプールの一部によって形成されている、スプールばね；
前記排出路と流体のやりとりを行う第２の流体室であって、前記第２の流体室の一部が前記スプールの一部によって形成されている、第２の流体室；
前記スプール制御ポートと選択的に可変的に流体のやりとりを行うハウジング排出ポート；
をさらに含み、かつ
前記第１の流体室および前記第２の流体室が低流体圧下にあるとき、前記スプールばねは前記ボアに前記スプールを位置決めして、前記スプール制御ポートと前記ハウジング排出ポートとの流体のやりとりを低減させ、かつ前記スプール供給ポートは前記ハウジング供給ポートから流体圧を受け、それにより前記スプール制御ポートに流体を送出し；かつ
流体圧が前記第２の流体室において増大し、かつ流体圧が前記第１の流体室において低減して、前記第２の流体室の流体圧が、前記第１の流体室の流体圧と前記スプールばねから前記スプールに加えられた力との合力よりも大きいとき、前記スプールは前記ボア内を動いて、前記スプール制御ポートと前記ハウジング供給ポートまたは前記スプール供給ポートとの流体のやりとりを低減させ、かつ前記スプール制御ポートと前記ハウジング排出ポートとの流体のやりとりを増大させる、請求項１５に記載のポンプを介した流体および流体圧の送出を制御するシステム。
【請求項１９】
前記第１の流体室の流体圧および前記第２の流体室の流体圧が等しいとき、前記スプールばねは前記スプールを付勢して、前記スプール制御ポートと前記ハウジング排出ポートとの流体のやりとりを低減させ、かつ前記スプール供給ポートは前記ハウジング供給ポートからの流体圧を受け、それにより前記スプール制御ポートに流体を送出することをさらに含む、請求項１８に記載のポンプを介した流体および流体圧の送出を制御するシステム。
【請求項２０】
前記排出路を、前記ハウジング供給ポートと流体のやりとりをさせることをさらに含む、請求項１８に記載のポンプを介した流体および流体圧の送出を制御するシステム。
【請求項２１】
前記ポンプが、
偏心リングをさらに含む前記排出量の制御ポンプ要素；
前記偏心リングを囲んで増大室および低減室を形成するハウジングであって、前記増大室は前記電磁弁モジュールと動作可能に連通し、かつ前記低減室は前記潤滑回路と動作可能に連通し、前記吸入路および前記排出路が内部に配置されたハウジング；
前記偏心リング内に配置され、一連のスロットを有するロータ；
一連のベーンであって、前記一連のベーンの各々が、前記一連のスロットのそれぞれ１つ内に摺動可能に配置され、前記一連のベーンは前記偏心リングと滑り接触して、前記一連のベーンのそれぞれ、前記ロータ、および前記偏心リングの間に空間が形成される、一連のベーン；
前記増大室に選択的に流体を供給する前記電磁弁モジュール；および
前記可変容量形ポンプがゼロ超の排出量を有するような方向に前記偏心リングを付勢する前記ハウジング内に配置されたばねであって、前記電磁弁モジュールが流体を前記増大室に送出するとき、前記増大室の前記流体圧および前記ばねから前記偏心リングに加えられた力が、前記可変容量形ポンプの排出量を増大させ、および前記低減室の流体圧が、前記増大室における流体圧および前記偏心リングに加えられたばね力よりも大きいとき、前記可変容量形ポンプの排出量が低減される、ばね
をさらに含む、請求項１４に記載のポンプを介した流体および流体圧の送出を制御するシステム。
【請求項２２】
前記可変容量形ポンプの排出量がゼロ超のとき、前記ロータの回転につれて前記一連のベーンが前記一連のスロットに出たり入ったりして前記一連のベーンの各々の間の空間を拡大収縮させ、それによりポンプ作用を引き起こし、および前記可変容量形ポンプの排出量が実質的にゼロであるとき、前記一連のベーン間の空間は実質的に一定のままであり、前記可変容量形ポンプは流体を汲み上げない、請求項２１に記載のポンプを介した流体および流体圧の送出を制御するシステム。
【請求項２３】
前記潤滑回路が、
流体を保持するサンプであって、前記サンプから前記吸入路が流体を吸い込む、サンプ；
前記排出路から流体を受け、前記エンジンと動作可能に連通する主オイルギャラリ；
前記ポンプへ流体を送出するための、前記主オイルギャラリと流体のやりとりを行う少なくとも１つの流体チャネル；
前記少なくとも１つの流体チャネルおよび前記電磁弁モジュールと流体のやりとりを行う圧力供給チャネル；
をさらに含み、かつ
前記ポンプから排出された流体が、前記少なくとも１つの流体チャネルから前記電磁弁モジュールへ前記圧力供給チャネルを介して送出され、および前記ポンプが流体を汲み上げているとき、前記吸入路が前記サンプから流体を吸い込み、前記排出路が流体を前記主オイルギャラリに送出する、請求項１４に記載のポンプを介した流体および流体圧の送出を制御するシステム。
【請求項２４】
ポンプシステムを介した流体送出量を促進させるシステムであって、
エンジン；
ハウジングを有する可変容量形ポンプであって、前記ハウジングが、吸入路および排出路を有する、可変容量形ポンプ；
前記ハウジング内に配置された偏心リングであって、前記ハウジングが前記偏心リングを囲んで増大室および低減室を形成する、偏心リング；
前記ハウジング内で前記偏心リングの位置を変更させる圧力調整弁ステージ；
前記圧力調整弁ステージを通る流体の流れを変える電磁弁ステージ；
前記エンジンと前記可変容量形ポンプとの間の流体の流れを促進させる潤滑回路であって、前記排出路からの流体を受ける潤滑回路；
を含み、かつ
前記潤滑回路が前記圧力調整弁ステージに流体を送出して、前記圧力調整弁ステージの流体圧を増大させ、前記圧力調整弁ステージが前記増大室に流体圧を送出して、前記ハウジング内における前記偏心リングの位置を変更し、それにより、前記ポンプによって汲み上げられる流体量を変更し、かつ前記電磁弁ステージが前記圧力調整弁ステージの流体圧を変更し、前記増大室に送出される流体圧を変更する、システム。
【請求項２５】
前記ポンプが：
一連のスロットを有するロータであって、回転力を有する装置によって駆動されて前記偏心リング内で回転するようにされるロータ；
一連のベーンであって、前記一連のベーンの１つ１つが、前記一連のスロットの別個の１つ内に摺動可能に配置されており、前記一連のベーンは前記偏心リングと滑り接触して、前記一連のベーンのそれぞれ、前記ロータ、および前記偏心リングの間に空間が形成される、一連のベーン；
前記ハウジング内に配置され、前記偏心リングと接触しているばね
をさらに含み、
前記ハウジングに配置された前記ばねから前記偏心リングへ加えられた力と前記増大室の圧力との合力が、前記低減室から前記偏心リングへ加えられた力よりも大きいとき、前記可変容量形ポンプの排出量が増大され、前記偏心リングは、前記一連のベーンがさらに摺動して前記一連のスロットに出たり入ったりするような位置となり、および前記一連のベーンのそれぞれの間の空間がより大きく拡大収縮して、前記吸入路へより大量の流体を引き込みかつ前記排出路から流体を排出し；かつ
前記ばねから前記偏心リングへ加えられた力と前記増大室の圧力との合力が、前記低減室から前記偏心リングへ加えられた力よりも小さいとき、前記偏心リングの、前記ロータに対する位置は、前記可変容量形ポンプの排出量が低減される位置とされ、それにより、前記一連のベーンのそれぞれの間の空間の拡大収縮量が低減され、前記吸入路に吸い込まれる流体量を低減させる、請求項２４に記載のポンプシステムを介した流体送出量を促進させるシステム。
【請求項２６】
前記圧力調整弁ステージが、
スプール供給ポートおよびスプール制御ポートを有するスプールであって、前記スプール制御ポートがハウジング供給ポートと選択的に可変的に流体のやりとりを行う、スプール；
前記スプール供給ポートと連続的に流体のやりとりを行う前記ハウジング供給ポート；
前記スプール制御ポートと連続的に流体のやりとりを行うハウジング制御ポート；
前記スプールを収容するボア；
前記スプールの端部と前記ボアとの間に形成され、前記スプール供給ポートからの流体を受ける第１の流体室；
前記スプールの端部と前記ボアとの間に形成され、前記可変容量形ポンプからの流体圧を受ける第２の流体室；
前記スプール制御ポートと選択的に可変的に流体のやりとりを行うハウジング排出ポート；および
前記スプールを付勢するために前記第１の流体室内に配置されたスプールばねであって、前記圧力調整弁ステージが低圧力下にあるとき、前記スプール制御ポートと前記ハウジング供給ポートとの流体のやりとりが増大され、かつ前記ハウジング供給ポートが前記スプール供給ポートおよび前記スプール制御ポートに流体圧を送出し、前記第１の流体室が前記スプール供給ポートからの流体圧を受けるようにする、スプールばね
をさらに含む、請求項２４に記載のポンプシステムを介した流体送出量を促進させるシステム。
【請求項２７】
前記第１の流体室の流体圧を解放し、前記第２の流体室が前記潤滑回路からの流体を受け、前記第２の流体室の圧力を増大させて、前記スプールばねから前記スプールに加えられた力に打ち勝つことにより、前記スプールが前記ボア内を動き、それにより、前記ハウジング供給ポートと前記スプール制御ポートとの間の流体のやりとりが低減され、前記スプール制御ポートと前記ハウジング排出ポートとの流体のやりとりを増大させることをさらに含む、請求項２６に記載のポンプシステムを介した流体送出量を促進させるシステム。
【請求項２８】
前記スプールに加えられる前記第２の流体室の流体圧が、前記スプールに加えられる前記第１の流体室の流体圧と等しいとき、前記スプールばねは前記ボアに前記スプールを付勢して、前記ハウジング供給ポートが前記スプール供給ポートおよび前記スプール制御ポートに流体を送出するようにする、請求項２６に記載のポンプシステムを介した流体送出量を促進させるシステム。
【請求項２９】
前記排出路が前記ハウジング制御ポートと流体のやりとりを行う、請求項２６に記載のポンプシステムを介した流体送出量を促進させるシステム。
【請求項３０】
前記電磁弁ステージが、
コイルに囲まれ、前記圧力調整弁ステージが前記増大室に流体圧をもたらすとき、アーマチュアばねによって付勢されて前記圧力調整弁ステージの流体圧を維持するアーマチュア；
前記コイルに供給される電流であって、それにより、前記アーマチュアは前記アーマチュアばねに力を加え、前記圧力調整弁ステージからの前記アーマチュアを動かすために必要な流体圧を低減させる、電流；
をさらに含み、かつ
電流が前記コイルに供給されるときに前記アーマチュアばねに加えられた前記アーマチュアと前記圧力調整弁ステージの流体圧との合力が、前記アーマチュアばねから前記アーマチュアに加えられた力よりも大きいとき、前記アーマチュアが、前記アーマチュアばねによって加えられた力に打ち勝つ方向に動いて、前記圧力調整弁ステージの流体圧の一部を解放する、請求項２４に記載のポンプシステムを介した流体送出量を促進させるシステム。
【請求項３１】
前記アーマチュアが、前記アーマチュアばねによって加えられた力に打ち勝つ方向に動いて、前記圧力調整弁ステージの流体圧が、前記アーマチュアばねから前記アーマチュアに加えられた力よりも大きいとき、前記圧力調整弁ステージの流体圧の一部を解放することをさらに含む、請求項３０に記載のポンプシステムを介した流体送出量を促進させるシステム。
【請求項３２】
前記潤滑回路が、
前記エンジンと動作可能に連通した主オイルギャラリ；
前記低減室、前記排出路、および前記主オイルギャラリと流体のやりとりを行う少なくとも１つのチャネル；
前記少なくとも１つのチャネルおよび前記圧力調整弁ステージと流体のやりとりを行う圧力供給チャネル；
前記吸入路と流体のやりとりを行うサンプ；
をさらに含み、かつ
前記少なくとも１つのチャネルにある前記流体が前記ポンプの前記低減室および前記圧力供給チャネルに流れ、かつ前記圧力供給チャネルが前記圧力調整弁ステージに流体を送出することを含む、請求項２４に記載のポンプシステムを介した流体送出量を促進させるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００７年５月４日出願の米国仮特許出願第６０／９２７，６５１号のＰＣＴ国際出願である。上述の出願の開示を本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、可変流量ポンプの出力を制御することに関する。具体的には、本発明は、エンジンで使用される可変オイルポンプ用の制御システムであって、オイルポンプの出力を制御するために使用される制御システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
自動車において使用されるエンジンは一般に、エンジン軸受ならびにエンジンの他の構成部品に潤滑性を与える何らかの形態のポンプを有する。一般に、これらのオイルポンプは、エンジンのクランクシャフトによって直接的または間接的に駆動され、非常に複雑な圧力調整システムを有していない。これらのシステムは一般的に十分であるが、いくつかの欠点がある。中でも、圧力調整システムが単純であるため、オイルポンプの出力および種々のエンジン部品への流体の送出に関する制御が幾分制限されていることである。
【０００４】
この制御の欠如の一例は、種々のエンジン構成部品に最大量のオイル流量を必要とはしない特定のエンジン運転条件があることである。しかしながら、オイルポンプの制御に関して柔軟性が欠如しているため、油圧が、これらの種々の運転条件下において必要とされる値を超えてしまう可能性があり、これにより、オイルポンプが過度に電力を消費し、かつエンジンの効率を低下させることとなる。これは主に、オイルポンプの設計が、通常、全エンジン運転条件下において、オイルポンプが、最悪のケースの条件に必要とされる油圧および流量より高いレベルで送出させようとする設計となっているためである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、オイルポンプを直接的または間接的のいずれかで制御するためのソレノイドを作動させるエンジン制御ユニットを使用することによる、可変流量ポンプの制御方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、正確に制御されたオイル流量および油圧を送出するための可変容量形ポンプシステムであって、流入路、流出路を有する可変容量形ポンプと、可変容量形ポンプの排出量を制御する第１の室と、可変容量形ポンプの排出量を制御する第２の室とを含む可変容量形ポンプシステムである。本発明はまた、流出路から流体を受けかつ選択的に流体を第２の室に送出する流体制御装置を含む。
【０００７】
流体は流入路から、可変容量形ポンプからの流出路へ送出され、流体はまた流出路から第１の室および流体制御装置へ送出される。流体圧が第１の室において第２の室よりも高いとき、可変容量形ポンプの排出量は低減され、および流体圧が第２の室において第１の室よりも高いとき、可変容量形ポンプの排出量は増大する。
【０００８】
本発明のさらなる適用範囲は、以下の詳細な説明から明らかとなる。詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示すものであるが、あくまでも例示を目的とするものであり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。
【０００９】
本発明は、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による、ポンプの流量および圧力を制御するシステムの概略図である。
【図２】本発明による、ポンプの流量および圧力を制御するシステムに使用されるポンプの断面図である。
【図３】本発明による、ポンプの流量および圧力を制御するシステムに使用される電磁弁モジュールの性能特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の好ましい実施形態の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明、その応用、または使用を限定することを意図するものではない。
【００１２】
図を全体的に参照すると、本発明による流体を汲み上げるシステムを、全体的に１０で示す。システム１０は、エンジン側またはエンジン１２と、ポンプ側または可変容量形ポンプ１４と、オイルサンプ１６とを有する。システム１０は、可変容量形ポンプ要素または可変出力ポンプ要素のいずれかによってオイルポンプ１４を制御するために設けられている。本発明においては、限定はされないが、例えば他のタイプのベーンポンプ、ギアポンプ、ピストンポンプなど、他のタイプのポンプシステムも使用できることを理解されたい。
【００１３】
本発明のシステム１０には、少なくとも潤滑回路（全体的に１８で示す）、エンジン制御ユニット（すなわち、ＥＣＵ）またはコンピュータ２０がある。オイルポンプ１４は、オイルサンプ１６からオイルを汲み出し、それを高圧で潤滑回路１８に送出する。
【００１４】
潤滑回路１８は、オイルフィルタ２２、および変圧変換器２６を含む。流体をエンジンのクランクシャフト、軸受、コネクティングロッド、およびカムシャフトに送出する。この実施形態ではオイルフィルタ２２および変圧変換器２６を示すが、本発明の他の実施形態は、オイルフィルタ２２、または圧力変換器２６を含まないこともある。具体的には、システム１０は開ループ系として動作する能力を有するため、圧力変換器２６をなくすことができる。潤滑回路１８の絞りを概略的にくびれ２４で示す。潤滑回路１８はまた、一般的に当該技術分野で公知であるように、任意にピストン冷却ジェット、チェーン給油器、可変カムタイミング位相器、およびシリンダー起動停止システムなどのアイテムを含み得る。潤滑回路１８はまた、流体を、エンジン１２の一部である主オイルギャラリ２８に送出する。
【００１５】
ＥＣＵ２０は、測定されたエンジン回転数３０、エンジン温度３２、およびエンジン負荷、トルクまたはスロットル３４のための電気入力端子を含む。ＥＣＵ２０はまた、本実施形態に示すように、変換器２６からの測定された油圧３６のための電気入力も有し得る。ＥＣＵ２０はまた、オイルポンプ１４を制御するために使用される電気制御信号を送信するための出力端子３８も有する。
【００１６】
オイルポンプ１４はまた、流入または吸入路４２と、流出または排出路およびマニホルド４４とを含むハウジング４０を含む。オイルポンプ１４はまた、任意に圧力逃がし弁４６、および／またはオイルポンプ１４内部内で使用するために排出オイルを清浄化するための内部オイルフィルタ４８を含む。本実施形態では圧力逃がし弁４６および内部オイルフィルタ４８を含むものの、これらの装置は本発明の動作に必要なものではない。
【００１７】
オイルポンプ１４は、可変流量ポンプ要素（全体的に５０で示す）を含む。可変流量ポンプ要素５０は、排出量の制御ポンプ要素、例えば偏心リング５２を含む。偏心リング５２の位置が、所与の駆動速度においてポンプ要素５０によって排出された理論流量を決定する。ハウジング４０には、偏心リング５２の対向する両側に２つの制御室５４、５６が設けられている。制御室５４、５６は双方とも、偏心リング５２の領域に制御力を及ぼすことを目的として圧力が制御された流体を含む。第１の室、例えば、低減室５４は、可変流量ポンプ要素５０の流速を低減させるために、偏心リング５２に加えられる圧力を有し、および第２の室、例えば、増大室５６は、可変流量ポンプ要素５０の流速を増大させるために、偏心リング５２に加えられる圧力を有する。偏心リング５２内には、複数のスロット１３０を有するロータ１２８が配置されていて、各スロット１３０はベーン１３２を収容している。ロータ１２８は軸の周りで回転し、エンジンのクランクシャフト１２から受ける回転力によって駆動される。
【００１８】
ハウジング４０と偏心リング５２との間にはスプリング５８が位置決めされ、偏心リング５２に力を加えて、可変流量ポンプ要素５０の最大流体汲み上げ排出量の方へ偏心リング５２を付勢する。チャネル６０およびチャネル６２の形態の少なくとも１つのチャネルも含まれる。低減室５４に、チャネル６０を介したオイルポンプ排出マニホルド４４からの、または、代替的な実施形態では、チャネル６２を介して潤滑回路１８の下流のどこか他の箇所（例えば、通常主オイルギャラリ２８から）においてのいずれかから油圧を供給する。
【００１９】
オイルポンプ１４はまた、電磁弁モジュール６４の形態の流体制御装置を含み、流体制御装置は、電磁弁ステージ６６および圧力調整弁ステージ６８を含む。電磁弁モジュール６４を使用して増大室５６における流体圧の量を制御する。
【００２０】
電磁弁ステージ６６は、ソレノイド７０、アーマチュアばね７２、およびハウジング７４を含む。ソレノイド７０は、電線のコイル７６と、鉄アーマチュア７８とを含み、コイル７６を通る電流が電磁場を生成して、アーマチュアを圧縮ばね７２に対して動かしてハウジング７４にある弁孔８０を開放し、それによりハウジングに流体が流れることを可能とするように構成される。
【００２１】
圧力調整弁ステージ６８は、スプール８２と、スプールばね８４と、スプール８２をラジアルに収納するためのボア８６（すなわち、ハウジング７４内の）を画成する領域とを含む。スプール８２は、２つの環状溝のある外径と、スプール供給ポート８８と、スプール制御ポート９２とを有する。スプール供給ポート８８はハウジング供給ポート９０と連続的に流体のやりとりを行い、かつスプール制御ポート９２はハウジング制御ポート９４と連続的に流体のやりとりを行う。スプール供給ポート８８はまた、制限的なオリフィス孔１０２を介して第１の流体室１００とも連続的に流体のやりとりを行う。スプール８２を、流体室１００の制御圧、ばね８４、および第２の流体室１０４の供給圧の合力によってボア８６に軸方向に位置決めする。制限的なオリフィス孔１０２によって流体室１０４と流体室１００との間に圧力差が生じ、その機能については、後で説明する。
【００２２】
チャネル６０（または代替的な実施形態では６２）を、低減室５４に供給する共通の流入チャネル１１８に接続する。流入チャネル１１８には、圧力供給チャネル１２０が接続される；この実施形態では、オイルフィルタ４８が圧力供給チャネル１２０に含まれかつそこに配置される。ハウジング供給ポート９０には、圧力供給チャネル１２０、および含まれる場合にはフィルタ４８から油圧が供給される；圧力供給チャネル１２０は、流入チャネル１１８を介してチャネル６０（または６２）から圧力を受け取る。圧力供給チャネル１２０をチャネル１２２に接続し、チャネル１２２をポート１０６に接続して流体を流体室１０４に供給する。圧力供給チャネル１２０はまた、ハウジング供給ポート９０と流体のやりとりを行う。潤滑回路１８はまた任意に別の制限的なオリフィス１２４を含み、そこに流体が流れ、その後ポート１０６を通って流体が流れる。制限的なオリフィス１２４を設ける目的は、ポート１０６を通る流体の流速を低下させることによってスプール８２の動きを減衰させることである。
【００２３】
スプール８２の軸方向位置を変更することにより、スプール制御ポート９２とハウジング供給ポート９０との間、およびスプール制御ポート９２とハウジング排出ポート１０８との間の流体のやりとりする量を増減させる。これは結果的に、スプール制御ポート９２およびハウジング制御ポート９４の制御圧（例えば、図３の符号９８を参照）を、ハウジング供給ポート９０の圧力（例えば、図３の符号９６を参照）よりも幾分低くする調整に影響をもたらす。低圧力レベルは、ばね８４のばね定数およびばね８４の組み立て時の長さならびにスプール８２の各端部の領域によって決定される。低圧力レベルを、ハウジング制御ポート９４を通して増大室５６に供給し、その圧力がスプリング５８と共に偏心リング５２に作用して可変流量ポンプ要素５０の流速を増大させる。低圧力レベルは、スプリング５８と共に偏心リング５２のための「基準圧力」の働きをするので、低減室５４の圧力が、増大室５６の圧力とスプリング５８との合力を超える場合、低減室５４の圧力は偏心リング５２を動かしてポンプ流量を低減させ、それにより、増大室５６の圧力およびスプリング５８と力平衡が得られるまで低減室５４の圧力を低減させる。
【００２４】
反対に、低減室５４の圧力が基準圧力よりも低い場合、増大室５６の圧力およびスプリング５８は偏心リングを動かしてポンプ流量を増大させる。圧力調整弁ステージ６８を、合計３つの流体連結ポート、すなわち、スプール供給ポート８８、ハウジング供給ポート９０およびハウジング排出ポート１０８を有するように本発明の一態様に従って示す。
【００２５】
流体圧の低いエンジン１２の始動中、ポンプ１４は図２に示す位置にあり、スプリング５８がポンプ１４を最大排出量へと付勢する。エンジン１２の始動中の流体圧が低い間はまた、ばね８４がスプール８２を図２で見ると左側に付勢し、ばね７２が図２で見ると左側にアーマチュア７８を付勢する。次いで、ポンプ１４が流体を汲み上げるにつれ、増大室５６および低減室５４において圧力が等しくなる。偏心リング５２が図２に示す位置にある場合、ロータ１２８およびベーン１３２によって流体の最大量を汲み上げる。ロータ１２８が回転するとベーン１３２は摺動してスロット１３０に入ったり出たりし、各ベーン１３２間の空間が拡大収縮し、吸入路４２から流体を吸い込み、かつ排出路４４へ流体を追い込む。
【００２６】
拡大収縮する各ベーン１３２間の空間容積は、偏心リング５２の位置がロータ１２８に対して変化するにつれ、変動する。ベーン１３２は常に偏心リング５２と滑り接触している；ベーン１３２と偏心リング５２との間の滑り接触は、遠心力、ベーン１３２下部の油圧、または偏心リング５２と動くベーン延長リング（図示せず）など任意の従来の手段によって維持し得ると共に、各ベーン１３２を支持する。
【００２７】
スプリング５８および増大室５６の圧力から偏心リング５２に対して加えられる合力に比べて、低減室５４の圧力が偏心リング５２に対してより大きな力を加えるような、増大室５６の圧力が低減しかつ低減室５４の圧力が増大するとき、偏心リング５２は、図２で見る場合、排出量が低減するような位置へ下方に動く。低減室５４に十分な圧力がある場合、ポンプ１４の排出量は実質的にゼロであり、ベーン１３２間の空間は拡大も収縮もせず、流体は汲み上げられない。低減室５４および増大室５６の流体圧の大きさが等しい場合、スプリング５８は、ポンプ１４を最大排出量となるように付勢する。偏心リング５２の位置を、ポンプ１４の排出量が実質的にゼロから最大排出量までの範囲となるように変えることができる。
【００２８】
図３に、縦軸に（例えば、スプール制御ポート９２およびハウジング制御ポート９４における）電磁弁制御圧９８を、横軸上の（例えば、スプール供給ポート８８およびハウジング供給ポート９０における）供給圧９６とＥＣＵ電気出力線／ワイヤ３８を通る電磁弁６６への電流との双方の関数としてグラフで示している。
【００２９】
本発明の一態様によれば、曲線は、２つの特徴的なゾーン、例えば、オフセット制御圧ゾーン１１２および可変制御圧ゾーン１１４を有する。オフセット制御圧ゾーン１１２から可変制御圧ゾーン１１４への移行は、電磁弁６６への電流が増大するにつれ供給圧が低減することで発生する。
【００３０】
作動中、ポンプ１４は低供給圧９６において始動する（始動時）。上述のように、低供給圧９６では、ばね８４は図２で見た場合、スプール８２を左側に優勢的に保持し、それにより、スプール制御ポート９２とハウジング排出ポート１０８との間の流体のやりとりする量を低減させかつスプール制御ポート９２とハウジング供給ポート９０との間の流体のやりとりを増大させ、増大室５６における流体の圧力と量とを増大させる。ばね７２は、図２で見た場合、左側にアーマチュア７８を保持し、スプリング５８は、図２に示す位置に偏心リング５２を保持し、ポンプ１４は最大変位の位置にある。ポンプ１４が流体を汲み上げるため、流体室１００および流体室１０４内の圧力が増大する。この点において、流体がポート１０６から流体室１０４へ、ならびにハウジング供給ポート９０からスプール供給ポート８８へ流れる。ハウジング供給ポート９０から、流体の一部がスプール供給ポート８８および制限的なオリフィス孔１０２を通って流体室１００へ流れ、そこで、圧力が増大し始め、かつ別の流体の一部がハウジング供給ポート９０からスプール制御ポート９２へ流れる。スプール制御ポート９２にある流体の一部は、ハウジング制御ポート９４および増大室５６へ流れる。
【００３１】
初めに、流体室１０４および流体室１００において同時に供給圧９６が増大するとき、流体室１０４および流体室１００に流れる流体の圧力は実質的に等しい。それゆえ、供給圧９６は増大し続け、ばね８４からの力が、例えば制限的なオリフィス孔１０２を介して連通した流体室１００における制御圧力とともに、流体室１０４の供給圧力に打ち勝ち、スプール８２を図２で見た場合、左側に保持する。
【００３２】
供給圧９６が増大し続けるとき、流体室１００の圧力も増大し続け、流体室１００の流体圧は、鉄アーマチュア７８から加えられた力と共に、最終的に、ハウジング７４に対してソレノイドアーマチュア７８を保持するばね７２に打ち勝ち、それにより弁孔８０を開放する。
【００３３】
弁孔８０が開放され、かつ制限的なオリフィス孔１０２を通る、制限された流体流があるとき、流体室１００の流体圧はもはや、スプール供給ポート８８における供給圧９６と比較して等しくなく、低減されている。これにより、流体室１００と流体室１０４との間の圧力差を生じる。流体室１００の圧力が、流体室１０４の圧力に対して降圧し続けるとき、流体室１０４においてスプール８２に作用する圧力差は、最終的に、スプール８２に加えられる、ばね８４および流体室１００の圧力からの合力に打ち勝ち、図２で見た場合、スプール８２を右側に動かして、スプール制御ポート９２とハウジング排出ポート１０８との間の流体のやりとりを増大させ、かつスプール制御ポート９２とハウジング供給ポート９０との間の流体のやりとりを低減させて、増大室５６の圧力および流体量を低減させる。
【００３４】
ＥＣＵ２０は、電気出力３８を介してソレノイドコイル７６に電流を選択的に送る能力を有する。これは電磁場をもたらし、アーマチュア７８をばね７２に抗して動くように付勢する。ばね７２に抗してアーマチュア７８のみを付勢することによって、アーマチュア７８を動かすことはない；しかしながら、電磁場に起因するアーマチュア７８からばね７２に加えられる力は、流体室１００において必要とされる圧力量を低減させ、アーマチュア７８を動かしかつ弁孔８０を開放させるためのばね７２からの力に打ち勝つようにし、それにより、流体室１００の圧力を低減し、圧力調整弁ステージ６８および圧力調整弁ステージ６８の上流にあるもの全て（すなわち、共通流入チャネル１１８および圧力供給チャネル１２０）の圧力も同様に低減させる。
【００３５】
システム１０の所望の運転条件に基づいて電流を選択する。ソレノイドコイル７６に加えられる電流量が増大するとき、ばね７２の力に打ち勝つために流体室１００に必要な圧力量は低減する。ソレノイドコイル７６に供給される電流は、一定値に設定されるか、あるいは流体室１００の圧力、従って、スプール８２の位置を調整するように可変とされるかのいずれかである。システム１０によって自動的に制御圧９８を調整して、増大室５６の圧力を正しく維持し、共通流入チャネル１１８において目標圧力を達成する。
【００３６】
オイルポンプ１４は、依然としてＥＣＵ２０なしで機能する。なぜなら、ゼロアンペアの電流において図３の可変制御圧ゾーン１１４に示すように、電磁弁モジュール６４が、電気出力がなくてもある程度の圧力調整作業を行うためである。ソレノイドコイル７６に供給される電流がない場合でも、ばね７２の力に打ち勝つための十分な圧力が流体室１００に増大しているとき、アーマチュア７８は依然として動く。これにより、ソレノイドコイル７６に電流が供給されたか否かにかかわらず、アーマチュア７８のいずれの動きよりも前に流体室１００の圧力は最大圧力に達する。
【００３７】
オイルポンプ１４を開ループ制御モードまたは閉ループ制御モードで動作させ得る。オイルポンプ１４を、ＥＣＵ２０によって開ループ制御モードにおいて動作させ得る。なぜなら、ＥＣＵ２０は、変換器２６を通る油圧を測定しなくとも、潤滑回路１８における油圧がＥＣＵ２０の内部の「ルックアップ」テーブルからの電気出力３８を介したソレノイド７０へ流れる電流に応じていることがかなり確かであるとしているためである。これは、システムが、共通流入チャネル１１８および圧力供給チャネル１２０のフィードバック圧力に直接従って制御しているためである。
【００３８】
オイルポンプ１４をＥＣＵ２０によって閉ループ制御モードで動作させて、ＥＣＵ２０にプログラムされたソフトウェア論理制御に従って、電気出力３８を通ったソレノイド７０への電気信号を調整することによって油圧を、および変換器２６によって潤滑回路１８において測定された油圧をアクティブに制御し得る。所望であれば、ＥＣＵ２０は、潤滑回路１８に要求されるオイル増加量を予測する能力を有する。これは、ポンプ、およびオイルを消費するエンジンサブシステム、例えば可変カムタイミングまたはシリンダーの起動停止などを同時に作動させることによってなされる。本発明を通して、ＥＣＵ２０はまた、いずれかの公知の条件、限定はしないが、測定されたエンジン回転数３０、エンジン温度３２、および／またはエンジン負荷３４などに依存して潤滑回路１８により高いまたはより低い油圧を選択することによって、所定の感圧型エンジンサブシステムを選択的に起動させる能力も有する。
【００３９】
さらに、オイルポンプ１４は、先の３つの制御モードの要素を組み合わせることにより、混合制御モードにおいて動作する能力も有する。非限定的な例として、正常なパラメータ範囲外の条件においてＥＣＵ２０の制御なしにオイルポンプ１４自体を調整可能とし、次いで開ループ制御を使用して迅速に所望の値付近に油圧を達成させ、それから閉ループ制御を使用して所望の油圧を正確に達成することが有用である。
【００４０】
本発明の代替的な実施形態を図１に示し、ここでは、仮想線１３４で示す追加的な制限線により、直接圧力供給チャネル１２０から直接ハウジング制御ポート９４へ流体が流れることが可能である。この実施形態では、ハウジング制御ポート９４はもはや、スプール制御ポート９２から流体をアクティブに受けず、電磁弁モジュール６４を使用して、単にハウジング制御ポート９４からハウジング排出ポート１０８への流体の送出を制御する。スプール８２は、ハウジング制御ポート９４がもはや初期のエンジン始動後にスプール制御ポート９２からの流体をアクティブに受けないことを除いて、依然として先の実施形態と同様に動作する。
【００４１】
本発明の説明は、本質的に単に例示に過ぎず、それゆえ、本発明の趣旨から逸脱しない変形形態は本発明の範囲内にあるものとする。そのような変形形態は、本発明の趣旨および範囲から逸脱しないものとみなされる。
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2010526237.tif 000007