(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン駆動されるポンプ本体の作動によって吸入通路から吸い上げたオイルを車両の設定部位に供給する車両用オイルポンプであって、
エンジン始動直後のアイドル運転時に、ポンプ停止時にポンプ内部に残留していたオイルが吐出されることによって起こる第１のピーク圧と、第１のピーク圧を過ぎてからオイル温度の上昇に伴って起こる第２のピーク圧とを有する吐出圧特性を持ち、エンジン始動後のアイドル運転中に、第１のピーク圧を生じてから第２のピーク圧を生じるまでの初期安定吐出期と、第２のピーク圧を生じた後に前記初期安定吐出期よりも吐出圧の小さい最終安定吐出期が現れるものにおいて、
ポンプ内の吐出領域と、吸入領域における該吸入領域を回転方向で二分する中間線よりも回転前方側の部位と、を連通する戻し通路を設けると共に、この戻し通路に、同通路を開閉する弁体と、この弁体を閉弁方向に付勢するスプリングとを有するリリーフ弁を設け、
前記スプリングによる弁体の開弁圧を、初期安定吐出期における最小の吐出圧と最終安定吐出期における最小の吐出圧の間の任意の圧力に設定し、
前記初期安定吐出期には、前記スプリングのばね力に抗して前記弁体が戻し通路を開弁して前記吐出領域から吸入領域の圧力室の容積が最大になる部位の近傍に吐出オイルの一部を供給するように構成したことを特徴とする車両用オイルポンプ。
【請求項２】
エンジンのアイドル回転速度を、エンジン温度の上昇に応じて減少させることを特徴とする請求項１に記載の車両用オイルポンプ。
【請求項３】
前記戻し通路を、ポンプ本体の回転方向に指向させて吸入領域の圧力室に連通させたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用オイルポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ本体がエンジンによって駆動されて潤滑油等のオイルを車両の各部に供給する車両用オイルポンプに関し、とりわけ、低温始動時の性能の向上を図るべく改良を施した車両用オイルポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用エンジンでは、通常、クランクシャフトの端部にトロコイド型ポンプ等のオイルポンプが取り付けられ、このオイルポンプをエンジン動力で作動させることによってオイルパン内のオイルを吸入通路を通して吸い上げ、そのオイルを車両の各部に供給するようにしている。そして、吐出通路やポンプ本体の吐出領域にはリリーフ弁が設けられており、このリリーフ弁による制御によって吐出圧を設定圧以下に維持するようになっている。
【０００３】
また、低温下でのエンジン始動時にはオイルの粘度が高いため、上記のオイルポンプにおいても、このオイル粘度に起因した各種の問題が発生することが知られている。
【０００４】
図５は、エンジン始動後のアイドル運転時における車両用オイルポンプの吐出圧特性（エンジン始動時のオイル温度−３０℃の条件下。）を示すものであり、通常、吐出圧特性としては、同図に示すようにエンジン始動直後に第１のピーク圧Ｐ1が現れ、その後に一旦圧が低下して初期安定吐出期Ｔ1を経た後に、第２のピーク圧Ｐ2が現れ、このピーク圧Ｐ2を越えたところで最終安定吐出期Ｔ2が現れる。
【０００５】
この特性のうち、第１のピーク圧Ｐ1は、ポンプ停止時（エンジン停止時。）にポンプ本体内に残留していたオイルが吐出されることによって起こるもので、この残留オイルが吐出された後には、高粘度のオイルを吸入配管を通して吸い上げ始めることから、このときから吐出圧が減少して初期安定吐出期Ｔ1に移行する。そして、この状態で所定時間エンジン運転が続けられると、エンジンの熱によってオイルが加熱され、その熱によるオイルの粘度低下によって第２のピーク圧Ｐ2に向けて吐出圧が再度高まり、オイルの温度がある程度以上に高まると、配管各部からの低粘度のオイルの漏出や、アイドル運転の減速制御（所謂、ファストアイドルの終了。）等によって吐出圧が低下し、最終安定吐出期Ｔ2へと移行する。
【０００６】
この特性図から明らかなように、エンジン始動後のアイドル運転時には、第１のピーク圧Ｐ1を越えてから吸入オイルの温度が高まって第２のピーク圧Ｐ2をむかえるまでの間に、高粘度のオイルを吸い上げる初期安定吐出期Ｔ1が所定時間続く。このため、この吐出期Ｔ1の間、オイルの粘度が高ければ高いほど吸入抵抗が増大し、不必要なエンジン負荷の増大を来すうえに、吸入配管やポンプ本体内が負圧になりキャビテーションの発生を来し易くなる。
【０００７】
そこで、この低温始動時の問題を解決すべく、従来、例えば特開昭６２-２４８８１２号公報に開示されるようなオイルポンプが案出されている。
【０００８】
このオイルポンプは、ポンプの吐出配管に圧力センサと電磁リリーフ弁を設け、アイドル運転時に前記センサによって吐出配管内の圧力が設定圧（１kg/cm2）以上であることが検出されたときに、コントローラによる制御によって電磁リリーフ弁を開弁することにより、アイドル運転時におけるエンジン負荷の低減やキャビテーションの発生防止を図るようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のオイルポンプにおいては、アイドル運転時のオイルの流れを制御するために電磁リリーフ弁や圧力センサ、コントローラ等の複雑で高価な部品を設けなければならないため、装置の大型化を招くうえに、製造コストが嵩み実用化が難しいというのが実情である。
【００１０】
そこで本発明は、装置の大型化や製造コストの高騰等を招くことなく、アイドル運転時におけるキャビテーションの発生を確実に防止することのできる車両用オイルポンプを提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、エンジン駆動されるポンプ本体の作動によって吸入通路から吸い上げたオイルを車両の設定部位に供給する車両用オイルポンプであって、エンジン始動直後のアイドル運転時に、ポンプ停止時にポンプ内部に残留していたオイルが吐出されることによって起こる第１のピーク圧と、第１のピーク圧を過ぎてからオイル温度の上昇に伴って起こる第２のピーク圧とを有する吐出圧特性を持ち、エンジン始動後のアイドル運転中に、第１のピーク圧を生じてから第２のピーク圧を生じるまでの初期安定吐出期と、第２のピーク圧を生じた後に前記初期安定吐出期よりも吐出圧の小さい最終安定吐出期が現れるものにおいて、ポンプ内の吐出領域と、吸入領域における該吸入領域を回転方向で二分する中間線よりも回転前方側の部位と、を連通する戻し通路を設けると共に、この戻し通路に、同通路を開閉する弁体と、この弁体を閉弁方向に付勢するスプリングとを有するリリーフ弁を設け、前記スプリングによる弁体の開弁圧を、初期安定吐出期における最小の吐出圧と最終安定吐出期における最小の吐出圧の間の任意の圧力に設定し、前記初期安定吐出期には、前記スプリングのばね力に抗して前記弁体が戻し通路を開弁して前記吐出領域から吸入領域の圧力室の容積が最大になる部位の近傍に吐出オイルの一部を供給するように構成したことを特徴としている。
【００１２】
この発明の場合、リリーフ弁が作動しないとすると、低温状態でエンジンが始動された直後に第１のピーク圧をむかえ、その後の初期安定吐出期に吸入配管から高粘度のオイルを吸い上げようとしてポンプ本体内に吸入量の不足による負圧を生じる。しかし、リリーフ弁は初期安定吐出期の吐出圧よりも低い設定圧によって戻し通路を開くため、初期安定吐出期には戻し通路を通して吸入領域に吐出オイルの一部が供給され、ポンプ本体はこのときオイルの吸入量不足を補われる。また、第２のピーク圧期を越えて最終安定吐出期に移行すると、その吐出期の最小の吐出圧よりも高い設定圧でリリーフ弁が戻し通路を閉じるため、オイルの温度が充分に上昇した通常のアイドル運転状態においては吐出流量の不足は生じなくなる。
また、特に、戻し通路から戻されるオイルが吸入領域の圧力室の容積が最大になる部位の近傍に効率良く供給される。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、さらに、エンジンのアイドル回転速度を、エンジン温度の上昇に応じて減少させるようにした。
【００１４】
この発明においては、アイドル運転時にエンジン温度が上昇すると、アイドル回転速度が減少することで最終安定吐出期の吐出圧が初期安定吐出期の吐出圧よりも大きく下がるため、リリーフ弁の開弁圧の設定が容易になる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、戻し通路を、さらにポンプ本体の回転方向に指向させて吸入領域の圧力室に連通させるようにした。
【００１８】
この発明によれば、戻し通路から戻されたオイルが吸入領域で乱流等を生じることなくスムーズに各圧力室に導入される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２０】
この実施形態は、本発明にかかるオイルポンプを車両用エンジンの潤滑油供給ポンプに用いたものであり、ポンプ本体１には所謂トロコイド型のものを採用している。
【００２１】
図２〜図４において、２は、エンジンのシリンダブロック前端部に一体に設けられ、かつ前端面がカバー３によって閉塞されたポンプケーシングであり、４は、このポンプケーシング２の略中心部に突出したエンジンのクランク軸（駆動軸）、５，６は、ポンプケーシング２とカバー３に亙って形成された円形状のポンプ室２ａに回転自在に収納されたインナロータとアウタロータである。
【００２２】
インナロータ５は、その軸心部がクランク軸４の端部に一体回転可能に係合され、アウタロータ６は、インナロータ５と所定量ｅ偏心して前記ポンプ室２ａ内に回転自在に嵌合されている。そして、インナロータ５の外周には１１枚の外歯５ａが形成され、アウタロータ６の内周には前記外歯５ａに噛合する１２枚の内歯６ａが形成されている。インナロータ５とアウタロータ６の間には円周方向に沿って複数個の圧力室７が形成され、インナロータ５がクランク軸４の動力を受けて回転し、それに追従してアウタロータ６が偏心回転すると、各圧力室７が連続的に容積を増減変化させるようになっている。尚、この実施形態の場合、ポンプ本体１はインナロータ５とアウタロータ６を主な部品として構成されている。
【００２３】
また、ポンプケーシング２とカバー３には、オイルパン８に連通する吸入路９と、エンジンの各潤滑部１０に連通する吐出路１１とが形成され、この吸入路９と吐出路１１が略円弧状の吸入ポート１２と吐出ポート１３を介して前記ポンプ室２ａ内の吸入領域（インナロータ５の回転に伴って圧力室７の容積が増大する領域。）と吐出領域（インナロータ５の回転に伴って圧力室７の容積が減少する領域。）に夫々連通している。
【００２４】
前記吸入路９は、吸入ポート１２の回転方向の略前半領域１２ａからポンプケーシング２とカバー３の一側（図２中右側）に向かって延出しており、吐出路１１は、その途中に分岐部１１ａが設けられ、その分岐部１１ａが前記吸入路９と同じ側に延出している。そして、前記分岐部１１ａは、吸入ポート１２の回転方向の略後半領域１２ａ（圧力室が最大になる側。）に対し戻し通路１４によって連通し、この戻し通路１４がリリーフ弁１５によって開閉されるようになっている。
【００２５】
リリーフ弁１５は、図３，図４に示すように、カバー３に形成された弁室１６に摺動自在に収容された有底円筒状の弁体１７と、この弁体１７を弁室１６の前記分岐部１１ａ寄りの一端側に付勢するスプリング１８とを備えている。弁室１６の一端面には分岐部１１ａに連通する第１ポート１９が設けられており、同弁室１６の一端寄りの側壁には後述する誘導凹部２０に連通する第２ポート２１が設けられ、同弁室１６の他端側の側壁には吸入路９に連通する第３ポート２２が設けられている。第２ポート２１は弁体１７の周壁によって開閉され、弁体１７がスプリング１８によって弁室１６の一端側に付勢されているときには、図３に示すように同弁体１７によって閉塞されている。また、第３ポート２２は弁室１６の他端側を吸入路９と導通することにより、弁体１７の背部を常時低圧に維持している。
【００２６】
したがって、リリーフ弁１５は、吐出路１１（分岐部１１ａ）の圧力とスプリング１８の力とのバランスによって弁体１７が作動し、吐出路１１の圧力がスプリング１８の力に打ち勝つと、図４に示すように、弁体１７が第２ポート２１を越えて後退することにより戻し通路１４を開放する。また、誘導凹部２０は前記第１，第２ポート１９，２１と弁室１６の一部と共に戻し通路１４を構成するが、この誘導凹部２０は、図２に示すように、その基端部の中心とインナロータ５の回転中心を結ぶ線分に対して、傾斜角αを成すようにインナロータ５の回転方向に指向している。
【００２７】
ここで、リリーフ弁１５の開弁圧はスプリング力によって決定されるが、このオイルポンプの場合、開弁圧はエンジン始動時のアイドル運転における吐出圧特性に着目して、以下の範囲に設定されている。
【００２８】
このオイルポンプは、リリーフ弁１５を設けないときの低温始動時における吐出圧特性が図５に示すようになっている。即ち、エンジン始動直後には、オイルは低温であるものの停止時にポンプ内部に残留していたオイルが最初に吐出されるために、一旦吐出圧が立ち上がって第１のピーク圧Ｐ1をむかえ、その後、吸入配管からの低温オイルの吸い上げが本格的に開始されることから吐出圧が低下し、そのまま低温オイルの吐出が所定時間つづいて初期安定吐出期Ｔ1となる。そして、この後にエンジン温度の上昇と共にオイル温度が上昇して、オイル粘度の低下に伴って吸入抵抗が低下すると、第２のピーク圧Ｐ2をむかえた後に潤滑部１０各部からのオイルの漏出やアイドル運転の減速制御等によって吐出圧が再度低下し、最終安定吐出期Ｔ2となる。
【００２９】
このポンプにおいては、スプリング１８による開弁圧Ｐsの設定は前記特性のうちの初期安定吐出期Ｔ1における最小の吐出圧Ｐaと最終安定吐出期Ｔ2における最小の吐出圧Ｐbの間の任意の圧力に設定するようにしてある。
【００３０】
したがって、このオイルポンプの場合、エンジン始動後のアイドル運転時には第１のピーク圧Ｐ1と第２のピーク圧Ｐ2を経て最終安定吐出期Ｔ2の最小の吐出圧Ｐbとなるまでの間リリーフ弁１５が作動し、吐出圧を設定開弁圧Ｐsに維持すべく戻し通路１４を開くようになる。このため、第１のピーク圧Ｐ1を越えた後の初期安定吐出期Ｔ1においては、吐出路１１に一旦吐出された低粘度オイルが戻し通路１４の誘導凹部２０を通して吸入ポート１２に再度供給されることとなり、低粘度オイルを吸入配管から吸い上げることによるポンプ内部での負圧の発生は防止される。
【００３１】
さらに、この実施形態のオイルポンプにおいては、一旦吐出されたオイルを吸入側に戻す誘導凹部２０が、吸入ポート１２のうちの回転方向の略後半領域１２ｂに連通しているため、圧力室７の容積変化が最大になる部分、つまり、最も負圧を生じ易い部分にオイルを効率良く再供給することができる。したがって、ポンプ内部でのキャビテーションの発生を確実に防止することができる。尚、戻し通路１４からオイルを戻す領域としては、圧力室７の容積が最大になる部位の近傍が望ましいが、これは少なくとも、図２に示す切換わり線Ｎで分けられる吸入領域のうちの、その領域を回転方向で二分する中間線Ｍよりも回転前方側の部位を言う。
【００３２】
また、このことに加えポンプ本体１に対して誘導凹部２０の開口する向きもインナロータ５の回転中心に向くのでなく、インナロータ５の外周の回転の進む方向に向けられているため、再供給されるオイルは各圧力室７にスムーズに充填される。したがって、このポンプの場合、各圧力室７へのオイルの再供給の際には圧力室７内部に乱流が生じにくく、したがって、キャビテーションが生じにくくなる。
【００３３】
一方、第２のピーク圧Ｐ2を越えて最終安定吐出期Ｔ2となり、通常のアイドル運転に移行したときには、オイルポンプの吐出圧はリリーフ弁１５によって同安定吐出期Ｐ2における最小の吐出圧Ｐbが保証される。このため、通常のアイドル運転時における潤滑部１０各部へのオイル供給量の不足は生じない。
【００３４】
また、このオイルポンプを適用するエンジンとしては、始動直後でエンジン温度が低い間はアイドル回転速度を速く（ファストアイドル）、エンジン温度が設定温度よりも上昇したときにはアイドル回転速度を低く制御するタイプのものであれば、リリーフ弁１５の開弁圧設定を、より容易に、かつ正確に行うことができる。つまり、このタイプのエンジンにおいては、第２のピーク圧Ｐ2を越えて最終安定吐出期Ｔ2をむかえたときにエンジン回転速度が低下するため、初期安定吐出期Ｔ1における最小の吐出圧Ｐaと、最終安定吐出期Ｔ2における最小の吐出圧の差が大きくなり、その分、リリーフ弁１５の開弁圧Ｐsを確実な作動を期待できる範囲に容易に設定することができる。
【００３５】
尚、この発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、以上ではポンプの基本構造として所謂トルコイド型のものを採用したものについて説明したが、トロコイド型に限らず、駆動軸の回転に伴って複数の圧力室が連続的に容積変化するタイプのものであれば、ベーン型その他のポンプであっても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載の発明は、オイルの粘度の高い初期安定吐出期にはリリーフ弁がスプリングの設定圧によって戻し通路を開き、吐出オイルの一部をポンプ本体の吸入領域に再供給することができるため、電磁弁やセンサ、コントローラ等の複雑で設置スペースを要する機器を設けることなく、初期安定吐出期におけるポンプ本体の吸入量不足を無くし、このときのキャビテーションの発生を確実に防止することができる。また、本発明は、アイドル運転時の最終安定吐出期には、その吐出期の最低吐出圧よりも高い圧でリリーフ弁が閉じるため、オイルの温度が充分に上昇した通常のアイドル運転時における充分な吐出流量を保障することができる。
また、前記戻し通路から戻されるオイルを吸入領域の圧力変化が最大になる部位の近傍に効率良く供給することができるため、エンジンの低温始動時におけるポンプ本体内でのキャビテーションの発生をより確実に防止することができる。
【００３７】
請求項２に記載の発明は、アイドル運転時のエンジン温度上昇に伴ってアイドル回転速度が減少するため、初期安定吐出期の吐出圧と最終安定吐出期の吐出圧の差が大きくなり、その分リリーフ弁の開弁圧の設定を容易することができる。したがって、通常のアイドル運転時における吐出流量の不足を招くことなく、初期安定吐出期におけるキャビテーションの発生をより確実に防止することができる。
【００３９】
請求項３に記載の発明は、戻し通路から戻されるオイルを、吸入領域で各圧力室内にスムーズに導入することができるため、乱流によるキャビテーションの発生をも確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成を示す油圧回路図。
【図２】同実施形態を示すカバーを取り去ったオイルポンプの側面図。
【図３】同実施形態を示すものであり、リリーフ弁が閉弁状態にある場合の図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】同実施形態を示すものであり、リリーフ弁が開弁状態にある場合の図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】エンジン始動後のアイドル運転における吐出圧特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１…ポンプ本体
４…クランク軸（駆動軸）
７…圧力室
１４…戻し通路
１５…リリーフ弁
１６…弁室
１７…弁体
１８…スプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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