(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動軸により回転する動力ポンプと、電動モータの駆動力により回転する電動ポンプとを並列に配し、
前記電動ポンプの駆動回路は、内燃機関の作動期間が任意の設定期間を経過した場合であって油温が８０℃に達したときに作動することを特徴とする内燃機関用オイルポンプ。
【請求項２】
前記動力ポンプの吐出口と前記電動ポンプの吐出口とを接続するオイル通路に、前記電動ポンプ側から動力ポンプ側へのみオイルを流すことを許容する逆止弁を設けていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用オイルポンプ。
【請求項３】
前記動力ポンプは、歯車ポンプである請求項１、２のいずれか一項に記載の内燃機関用オイルポンプ。
【請求項４】
前記電動ポンプは、歯車ポンプである請求項１、２、３のいずれか一項に記載の内燃機関用オイルポンプ。
【請求項５】
吸入口と吐出口とを結ぶ第１通路に形成される第１ポンプ室と、前記第１通路を迂回し、前記吸入口と前記吐出口とを結ぶ第２通路に形成される第２ポンプ室とを有するポンプハウジングと、
前記第１ポンプ室内壁に回動可能に設けられ、内歯を有する第１ドリブンロータと、前記内歯に噛み合い外歯を有する第１ドライブロータと、この第１ドライブロータが取り付けられ、内燃機関の駆動力により回転する第１ポンプシャフトとを有し、前記内歯と前記外歯との噛み合いによりポンプ作用を行う動力ポンプと、
前記第２ポンプ室内壁に回動可能に設けられ、内歯を有する第２ドリブンロータと、前記内歯に噛み合い外歯を有する第２ドライブロータと、この第２ドライブロータが取り付けられ、電動モータの駆動力により回転する第２ポンプシャフトとを有し、前記内歯と前記外歯との噛み合いによりポンプ作用を行う電動ポンプと、
前記ポンプハウジングの第２通路に設けられ、前記第２ポンプ室出口圧力が前記吐出口圧力よりも所定圧力値以上のときに開弁する逆止弁とを備え、
前記電動ポンプの駆動回路は、内燃機関の作動期間が任意の設定期間を経過した場合であって油温が８０℃に達したときに作動することを特徴とする内燃機関用オイルポンプ。
【請求項６】
前記電動ポンプの駆動は、油温８０℃以上、内燃機関の回転数２０００ｒ／分以下において、６０〜１２０ｋＰａの範囲にて吐出圧を確保できることを特徴とする請求項１、２、３、４、５のいずれか一項に記載の内燃機関用オイルポンプ。
【請求項７】
前記電動ポンプは、内燃機関のイグニッションスイッチのオフ後に所定時間作動することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６のいずれか一項に記載の内燃機関用オイルポンプの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用オイルポンプおよびその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関の潤滑に用いられるオイルポンプとして、例えば特開平１０-７７８１７号公報に示すようなトロコイドポンプが知られている。このトロコイドポンプは、そのポンプシャフトが内燃機関のクランクシャフトの駆動力を受けて回転し、内燃機関（以下、エンジンという）の回転数に比例した油吐出量ならびに油圧が発生する。このため、ポンプの吐出口に設けられるリリーフバルブが吐出圧の所定圧力値以上を検出したとき、開弁することで吐出口と吸入口とを連通し、吐出口の油の一部を吸入口に戻すようにしている。これにより、エンジン潤滑系統の損傷やオイル漏れを防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のエンジン用オイルポンプによると、高速回転時にリリーフバルブを通してオイルの余剰分を低圧側に戻すことによりエンジン潤滑系統の損傷防止とオイル漏れ防止を図っている。このため、リリーフバルブのスプリング付勢力に打ち勝って弁体を押す機械的エネルギーと、オイルポンプが汲み上げたオイルの余剰分を低圧側に戻しオイル循環させるという駆動エネルギーの損失が発生している。従って、エンジンの燃料消費効率が低下するし、そればかりでなく、エンジンの振動や騒音発生の原因にもなっている。
【０００４】
一方、エンジンの高速回転時、所望の油圧値および油吐出量になるようにオイルポンプを設定すると、エンジンの低速回転時に所望の油圧値および油吐出量が得られず、油圧値および油吐出量が不足するという問題がある。特にエンジンの高温時のアイドル回転時などについては、エンジンの油圧が最も低い値となるため、エンジンの軸受、動弁系、その他の油循環系統の油圧値および油吐出量が不足するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、エンジンの中速ないし高速回転域で油圧値または油吐出量の余剰が発生するのを防止し、低速回転域ではエンジンの運転性および安定性を確保するエンジン用オイルポンプ及びその使用方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、エンジンの駆動力により駆動される動力ポンプにより基本油吐出圧を確保しつつ、電気信号により基本油吐出圧を調整可能なエンジン用オイルポンプ及びその使用方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、エンジンの出力する駆動力によって駆動される動力ポンプを主ポンプとし、電気操作信号による電動ポンプを補助ポンプとして使用する一体型のエンジン用オイルポンプ及びその使用方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１、３、４、５または６に係るエンジン用オイルポンプによると、エンジンの駆動軸により回転する動力ポンプと、電動モータの駆動力により回転する電動ポンプとのポンプハウジングが共通であることを特徴とする。このため、単一のポンプハウジングの内部に駆動源の異なるポンプを収容するため、一方のポンプの機能が損なわれても他方のポンプの機能で補完することができるし、両者を併せればパワーアップすることができる。２種の駆動源からの駆動力の配分を制御することで、使用目的に応じて多様な使用方法を実現することができる。動力ポンプの発生する基本油吐出圧が電動ポンプの発生する吐出圧により調整または補正されるので、適切なエネルギー分配により高効率な作動を行うことができる。
【０００７】
基本的には、エンジンの駆動軸に動力ポンプの駆動源を利用しているため、一般に回転数に適合した吐出圧および吐出量を確保することができる。主ポンプとしての動力ポンプに加えて電動ポンプを補助ポンプとして使用すれば、エンジンの運転状態または運転者の意思に適合したエンジンの精密制御が可能になる。
【０００８】
また、補助ポンプとしての電動ポンプを備えているため、主ポンプとしての動力ポンプの最大容量を小さくすることができ、動力ポンプの油吐出圧のみでは油吐出圧の不足する運転域では、補助ポンプを稼動することにより適正な油吐出圧および油吐出量を確保することができる。比較的油吐出圧が過剰になりやすい中速域または高速域で最小限の油吐出量または油吐出圧を確保し、かつ低速域でも油吐出量または油吐出圧の不足を発生しない効果がある。
また、請求項１または５に係るエンジン用オイルポンプによると、電動ポンプの駆動回路は、電動ポンプの作動停止期間が任意の設定期間を経過したときであって油温が８０℃に達した場合に作動する。このため、エンジンの作動期間が長期を経過したとき、油温が高いとき強制的に電動ポンプを稼動するため、オイル中のスラッジによるポンプの固着が防止されるので、必要時に電動ポンプの機能が損なわれにくい。
【０００９】
請求項２に係るエンジン用オイルポンプによると、動力ポンプの吐出口と電動ポンプの吐出口とを接続するオイル通路に、電動ポンプ側から動力ポンプ側へのみオイルを流すことを許容する逆止弁を設けているため、ポンプハウジング内に動力ポンプ単独稼動可能な構成要素を備えている。従って、オイルポンプの付属機能品を含む一体品としてポンプユニットとして有用である。
【００１１】
請求項７に係るエンジン用オイルポンプによると、電動ポンプは、エンジンのイグニッションスイッチのオフ後に所定期間作動することを特徴とする。このため、次回のエンジン再始動時に備え、事前に電動ポンプを作動させるため、次回の再始動を円滑に行える効果がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
【００１３】
まずエンジン用オイルポンプを図１、図２、図３および図４に示す。
図２に示すように、エンジン用オイルポンプ１によりオイルパン３から汲み上げたオイルは、吸入口１５から吸入されて動力ポンプ１１または電動ポンプ１２を経て吐出口１６から吐出され、エンジン潤滑経路４へ供給される。エンジン用オイルポンプ１から圧送される余剰分はリリーフ弁５より低圧側のオイルパン３へ戻される。
【００１４】
図１に示すように、エンジン用オイルポンプ１は、ポンプハウジング２に吸入口１５と吐出口１６を有する。このオイルポンプ１は、第１のポンプとしての動力ポンプ１１と第２のポンプとしての電動ポンプ２１とを有する複合ポンプであり、ポンプハウジング２を共用する。この複合ポンプは、クランクシャフトの駆動力を利用したオイルポンプと電動モータの駆動力を利用したオイルポンプとを備える。
【００１５】
第１のポンプとしての動力ポンプ１１は、トロコイドポンプ形式のもので、エンジンのクランクシャフトを駆動軸としてこれと同期して回転するポンプシャフト１２を有し、このポンプシャフト１２にインナーロータとしての第１ドライブロータ１３が取付けられている。この第１ドライブロータ１３の外側にアウタロータとしての第１ドリブンロータ１４がポンプハウジング２の内壁７に回転可能に支持されている。第１ドライブロータ１３の周部に形成される外歯４個の数は第１ドリブンロータ１４の内歯の数この場合５個よりも１個少ない数になっている。第１ドライブロータ１３が矢印方向に回転すると、内歯と外歯との噛み合いにより第１ドリブンロータ１４も同方向に回転することにより、吸入口１５から第１ポンプ室１７に入った油がポンプ室の容積変化とともに吐出口１６に供給される。吸入口１５に流入する油は、第１ドライブロータ１３の外歯と第１ドリブンロータ１４の内歯との間のポンプ室に注入され、ポンプシャフト１２の回転に伴い、ポンプ室内の油が吐出口１６に供給され、この吐出口１６から油を吐出する。
【００１６】
第２のポンプとしての電動ポンプ２１は、第１のポンプと同様にトロコイドポンプ形式のもので、吸入口１５を動力ポンプ１１のものと共用している。電動ポンプ２１の第２吐出口２５は、通路３２、弁取付口３３および通路３４を通して共通する吐出口１６と連通している。電動ポンプ２１は、動力ポンプ１１よりも容量は小さく、図示しない電動モータ軸と同期して回転するポンプシャフト２２に第２ドライブロータ２３が取付けられ、第２ドライブロータ２３の外歯と噛み合い回転する内歯を有する第２ドリブンロータ２４はポンプハウジング２の内壁８に回転可能に支持されている。電動ポンプ２１のポンプ吐出容量は、電動モータの回転数により任意の吐出容量に設定することができる。第１ドライブロータ１３よりも第２ドライブロータ２３の方が小型のものであり、第１ドリブンロータ１４に比べ第２ドリブンロータ２４も小型のものとなっている。
【００１７】
逆止弁３１は、ポンプハウジング２の弁取付口３３に取り付けられている。弁取付口３３の入口側に通路３２が連通し、出口側に通路３４が連通している。電動ポンプ２１の第２吐出口２５が弁入口側であり、吐出口１６に連通する通路３４が弁出口側になっている。
【００１８】
逆止弁３１を図３および図４に基づいて詳述する。ポンプハウジング２の弁取付口３３の内壁３３１に摺動可能に有底円筒状の弁体３６が設けられている。この弁体３６の内部に圧縮コイルスプリング３７が使用されている。圧縮コイルスプリング３７の付勢力により弁体３６が通路３２を閉塞するようになっている。図３は、逆止弁３１の閉弁状態を示し、図４は逆止弁３１の開弁状態を示している。通路３４の圧力と第２吐出口２５の圧力との差圧と圧縮コイルスプリング３７の付勢圧とのバランスした位置に弁体３６が止まる。
【００１９】
通路３４の圧力と第２吐出口２５の圧力との差圧が増大し、弁体３６が通路３４と弁取付口３３とを連通すると、図４に示す矢印のようにオイルが流れる。電動ポンプ２１は、電動モータの駆動力を受けて第２ポンプシャフト２２に駆動力が伝達されると、図１に示す矢印方向に駆動側の第２ドライブロータ２３が回転し、第２ドライブロータ２３の外歯に噛み合う内歯をもつ従動側の第２ドリブンロータ２４が回転し、それに伴い外歯と内歯との間のポンプ室に油が吸入され、ポンプ作用によりポンプ室から第２吐出口２５に油を吐出する。
【００２０】
電動ポンプ２１は、図５に示すように、制御回路４２の駆動信号によって駆動される電動モータ４１のモータ回転軸と同期して回転する。制御回路４２は、油温センサ４３の発生する油温信号、油圧センサ４４の発生する油圧信号およびエンジン回転数センサ４５が発生する回転数信号を入力し、演算処理し、処理の結果、電動モータ４１の駆動電流を決定する。
【００２１】
例えば、車両に搭載されるエンジンの回転数に応じてあらかじめ設定される油圧値に対して油不足状態を検出したとき、制御回路４２は、油圧が所定値になるまで電動モータ４１の回転数を上昇する。電動モータ４１の回転数は、油圧値が所定値になるまで回転数を一定にすることも可能であるし、加速的に回転数を向上させることも可能である。
【００２２】
電動ポンプ２１は、動力ポンプ１１の吐出圧が任意に設定した圧力に到達しない場合に目標圧力にするための補助ポンプである。たとえば油温が高温でかつエンジン回転数が低回転数のとき、動力ポンプ１１と電動ポンプ２１の両方を作動し、ポンプ下流側に設けた油圧機構の制御が可能な油圧を発生させる。反対に、エンジン回転数が高回転数のとき、動力ポンプ１１を駆動し、電動ポンプ２１を停止する。
【００２３】
複合ポンプは、油温８０℃以上、エンジン回転数２０００ｒ／分以下において６０〜１２０ｋＰａの範囲で吐出圧を確保できるように設定してある。電動ポンプ２１の第２吐出口２５とこれに連通する共通の吐出口１６との間には逆止弁３１が設けられている。逆止弁３１は、吐出口１６から第２吐出口２５に向けてのオイル流れの逆流を防止する。
【００２４】
次に、この第１実施例の作動について説明する。第１実施例では、図６に示すように、エンジン回転数が低速回転域にあるとき、動力ポンプ１１と電動ポンプ２１の双方のオイルポンプによる吐出圧増加が行われ、エンジン潤滑系統へ十分な油量を確保する。エンジン回転数が中速域から高速域にあるときには、動力ポンプ１１のみを稼動し電動ポンプ２１を停止することで、吐出圧を相対的に低くし、余剰吐出分を低減している。これにより、オイルポンプによる最小限必要な油循環量を確保し、無駄なエネルギー消費を防止している。
次に、エンジン用オイルポンプの特別な運転モードの動作について例示する。
【００２５】
１）エンジンの作動不良予防モード
油中のスラッジの固着によって電動ポンプ２１が必要時に作動不能になるのを防止するため、例えば、電動ポンプ２１の作動した総回転数またはエンジンの作動した総時間数が設定値に到達したとき、かつ油温が８０℃以上に到達したとき、電動ポンプ２１を作動するように制御回路４２をあらかじめ設定しておく。
【００２６】
２）エンジンの再始動時モード
エンジンのイグニッションキーがオンからオフに切り替わったとき、オフへの切替後、所定期間電動ポンプ２１を作動する。この場合、たとえばエンジンが稼動時から停止時へ移行するとき、停止後所定期間電動ポンプ２１を作動する。これにより、エンジンの次回の始動時に吸排気弁の最適な弁位置からエンジンの再始動を行なう。この再始動時モードでは、たとえば連続可変バルブタイミング機構のベーンポンプを任意の位置に戻すための油圧を発生する。これにより、エンジンの吸気弁を弁閉状態にしてエンジンを停止するため、次回のエンジン再始動直前にエンジンの吸気弁を弁閉状態に確保している。
【００２７】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図７および図８に示す。
第２実施例は、クランクシャフトの駆動力を受けて回転する動力ポンプと電動モータにより回転する電動ポンプとを区分した例である。
【００２８】
動力ポンプ５１のポンプハウジング６８は、電動ポンプ６１のポンプハウジング７８とは別体に設けられている。動力ポンプ５１はエンジンのクランクシャフトの近傍に設置されている。一方、電動ポンプ６１は、電動モータを駆動源とし、クランクシャフトの駆動力と無関係であるから、動力ポンプ５１と離れた位置でも可能であり配置上の制約はない。
【００２９】
図７中、５２はクランクシャフトの駆動力を受けて回転するポンプシャフト、５３はポンプシャフト５２に取付けられる第１ドライブロータ、５４は第１ドライブロータ５３に噛み合う第１ドリブンロータ、５５は吸入口、５６は吐出口である。吐出口５６と吸入口５５とをバイパスする通路５８にはリリーフバルブ５９が設けられている。
【００３０】
一方、電動ポンプ６１は、電動モータから駆動力を受けて回転する第２ポンプシャフト６２、第２ポンプシャフト６２に取り付けられる第２ドライブロータ６３、第２ドライブロータ６３に噛み合う第２ドリブンロータ６４、吸入口６５、吐出口６６が設けられている。吸入口５５と６５側にはオイルストレーナ６およびオイルパン３に連通する油供給通路６９、７０が設けられている。吐出口５６と６６側はエンジン潤滑経路４に連通している。
【００３１】
（第３実施例）
次に逆止弁の第３実施例を図８に示す。
図８に示す第３実施例による逆止弁は、動力ポンプの吐出圧と電動ポンプの吐出圧との圧力差のみを利用して開閉し、ばね機構を利用しない構成である。
【００３２】
電動ポンプの第２吐出口２５は通路７２と通路７３を経て吐出口１６に接続している。通路７３と吐出口１６の間に設けられる弁体７６は、弁座としての凸部７４に当接または離座可能である。弁体７６の材料は金属でも樹脂でもゴムでもいずれでもよい。
【００３３】
この第３実施例によると、エンジン始動を開始すると、動力ポンプと電動ポンプが作動する。低速回転域では、第１ポンプシャフトの駆動力を受けて回転する動力ポンプの吐出圧が十分に大きくないため、電動ポンプの吐出圧が動力ポンプの吐出圧よりも高圧であれば、弁体７６は図８に示す点線に示す方向に開き、吐出室１６側に油を吐出する。
【００３４】
エンジン中速回転域になると、動力ポンプの吐出圧が大きくなるため、十分な油吐出量および油吐出圧を確保できる。そこで、電動ポンプを停止すると、第１ポンプシャフトの駆動力を受けて回転する電動ポンプの吐出圧により弁体７６は、弁座としての凸部７７に押し付けられる。これにより、油通路が弁閉状態になり、吐出口１６から電動ポンプ側への油の逆流が阻止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるエンジン用オイルポンプを示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例によるオイルの流れ図である。
【図３】本発明の第１実施例による逆止弁を示すもので閉弁状態を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例による逆止弁を示すもので開弁状態を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例による電動モータの制御回路を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１実施例によるエンジン用オイルポンプの作動説明図である。
【図７】本発明の第２実施例による概略構成を示す図である。
【図８】本発明の第３実施例による逆止弁を示す図である。
【符号の説明】
１      オイルポンプ
２      ポンプハウジング
１１      動力ポンプ
１２      ポンプシャフト
１３      第１ドライブロータ
１３      第１ドリブンロータ
１５      吸入口
１６      吐出口
２１      電動ポンプ
２２      第２ポンプシャフト
２３      第２ドライブロータ
２４      第２ドリブンロータ
２５      第２吐出口
３１      逆止弁
４１      電動モータ
【図１】
0004446622.tif 000002
【図２】
0004446622.tif 000003
【図３】
0004446622.tif 000004
【図４】
0004446622.tif 000005
【図５】
0004446622.tif 000006
【図６】
0004446622.tif 000007
【図７】
0004446622.tif 000008
【図８】
0004446622.tif 000009