(57)【要約】【課題】ポンプ部の容量の制御を応答性良く行う可変容量型ポンプを構成する。【解決手段】圧力室ＰＳに収容された作動体２２の変位により吐出量を変化させるポンプ部Ｐが構成されている。ポンプ部Ｐが吐出する流体の一部を、制御流路７を介して圧力室ＰＳに供給する圧力制御弁ＣＶと、圧力室ＰＳから流体が排出されるドレン流路８の流量を制御する排出制御弁ＤＶとを備えている。排出制御弁ＤＶが、圧力室ＰＳの圧力上昇時に流体の流量を制限し、圧力室ＰＳの圧力低下に伴い、流体を制限なく排出する作動を行うように構成した。【選択図】図１
2016098767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回転により流体を吐出する駆動ロータを有し、前記駆動ロータより外側に配置される圧力室の流体の圧力に対応して変位する作動体を有し、当該作動体の変位により前記駆動ロータの単位回転量あたりの流体の吐出量を変化させるポンプ部と、
前記ポンプ部からの流体の一部を前記圧力室に供給することにより前記圧力室の流体の圧力を調節する圧力制御弁と、
前記圧力室の流体の圧力上昇に伴い、前記圧力室からドレン流路に排出する流体の流量を抑制し、前記圧力室の流体の圧力低下に伴い、前記圧力室からドレン流路に排出する流体を抑制せずに排出する排出制御弁とを備えて構成されている可変容量型ポンプ。
【請求項２】
前記排出制御弁が、前記ドレン流路に流れる流体の流量を抑制する抑制位置と、流体を抑制せずに排出する排出位置とに切換自在な弁体と、前記弁体を前記抑制位置に付勢する付勢体とを備えて構成され、
前記圧力制御弁から前記圧力室に供給される流体の圧力を、前記抑制位置に向けて作用させる圧力流路を備えている請求項１記載の可変容量型ポンプ。
【請求項３】
前記排出制御弁は、前記弁体が抑制位置にある状態で、前記圧力室から流体を制限して排出する請求項２記載の可変容量型ポンプ。
【請求項４】
前記圧力室に形成されたドレン孔に前記ドレン流路が連通し、前記ドレン孔の近傍位置に前記排出制御弁が配置されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の可変容量型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧に応じて作動体が作動することにより、流体の吐出量を変化させる可変容量型ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように構成された可変容量型ポンプとして特許文献１には、外歯型のインナロータと、内歯型のアウタロータと、アウタロータを変位自在に支持する作動体（文献では調整リング）とをハウジングに内装したオイルポンプの技術が示されている。
【０００３】
特許文献１では、インナロータとアウタロータとでトロコイド型のポンプ部が形成され、本体部に作動体としてアーム部を一体形成し、これを制御空間に収容している。このアーム部の作動に伴いポンプ部からのオイルの吐出量が調節できる。そのために、アーム部に対してスプリングから付勢力を作用させ、ポンプ部からのオイルの圧力を、アーム部に対しスプリングの付勢力に抗する方向に作用させている。
【０００４】
この特許文献１では、ポンプ部のオイル圧を制御空間に作用させる構成を備え、制御空間のオイルを排出するオイル逃がし孔を形成することにより、アーム部に作用するオイル圧を制御弁によって容易に調整できるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４‐１３９４２０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の構成では、制御弁の制御により、アーム部に作用するオイル圧を変化させてアーム部を作動させ、ポンプ部からのオイルの吐出量を調節する。従って、ポンプ部を駆動する駆動軸の回転速度が一定であっても、制御弁の制御により、ポンプ部から吐出するオイル量を任意に設定することも可能である。
【０００７】
例えば、制御弁により制御空間のオイルを排出する場合には、制御空間のオイルが制御弁の内部を介して送り出される。また、制御弁はスプールの作動によりオイルの供給と排出とを制御する構成であるため、オイルを排出する位置にスプールを設定しても、制御弁の内部を流れるオイルの流量には限界があった。従って、ポンプ部のオイルの吐出量を低減する場合でも、制御空間から排出されるオイルの量が少なく、アーム部の作動速度が制限され、吐出量を迅速に低減できない不都合を招くこともあった。
【０００８】
特に、特許文献１では、制御空間にオイル逃がし孔を形成しており、常に一定量のオイルが漏出する構成であるため、制御弁でオイルを排出した場合に、オイルの排出が促進されるものであるが、制御空間からオイルを排出する場合には、オイルが制御弁を流れるためアーム部の作動速度が制限される状況を解消するものではなかった。
【０００９】
本発明の目的は、ポンプ部の容量の制御を応答性良く行う可変容量型ポンプを構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の特徴は、駆動回転により流体を吐出する駆動ロータを有し、前記駆動ロータより外側に配置される圧力室の流体の圧力に対応して変位する作動体を有し、当該作動体の変位により前記駆動ロータの単位回転量あたりの流体の吐出量を変化させるポンプ部と、
前記ポンプ部からの流体の一部を前記圧力室に供給することにより前記圧力室の流体の圧力を調節する圧力制御弁と、
前記圧力室の流体の圧力上昇に伴い、前記圧力室からドレン流路に排出する流体の流量を抑制し、前記圧力室の流体の圧力低下に伴い、前記圧力室からドレン流路に排出する流体を抑制せずに排出する排出制御弁とを備えて構成されている点にある。
【００１１】
この構成によると、圧力制御弁から供給される流体により圧力室の圧力が高まった状態にある場合には、排出制御弁が圧力室から排出される流体の流量を抑制する。これにより、圧力室の圧力を圧力制御弁で制御し作動体を作動させ、ポンプ部による流体の吐出量の調節を実現する。これとは逆に、圧力制御弁から供給される流体により圧力室の圧力が低下する場合には、排出制御弁が抑制することなく流体を排出する。
また、圧力室の圧力を制御するための圧力制御弁と、圧力室の流体を排出するための排出制御弁とを個別に備えることにより、ポンプ部の流体の吐出量を大きく低下させる場合には、圧力制御弁の操作により、圧力室の圧力を短時間のうちに大きく低下させ、作動体を大きく作動させ、ポンプ部による流体の吐出量を多く変化させることが可能となる。
従って、ポンプ部の容量の制御を応答性良く行う可変容量型ポンプが構成された。
【００１２】
本発明は、前記排出制御弁が、前記ドレン流路に流れる流体の流量を抑制する抑制位置と、流体を抑制せずに排出する排出位置とに切換自在な弁体と、前記弁体を前記抑制位置に付勢する付勢体とを備えて構成され、
前記圧力制御弁から前記圧力室に供給される流体の圧力を、前記抑制位置に向けて作用させる圧力流路を備えても良い。
【００１３】
この構成では、圧力制御弁の制御により圧力室の圧力が高まった状態にある場合には、圧力制御弁からの流体の一部が弁体に対し抑制位置の方向に作用する。これにより、弁体が抑制位置に維持され、圧力室からの流体の排出を制限する。また、圧力制御弁の制御により圧力室の圧力が低下する場合には、圧力流路を介して弁体に作用する流体の圧力が低下し、圧力制御弁の弁体を排出位置に作動させる。これにより、圧力室の流体を制限せずに排出することが可能となる。
【００１４】
本発明は、前記排出制御弁は、前記弁体が抑制位置にある状態で、前記圧力室から流体を制限して排出しても良い。
【００１５】
ポンプ部で加圧された流体が圧力室にリークする構成を想定すると、そのリーク量が僅かであっても、圧力室が密封された空間である場合には、圧力制御弁から流体を供給しない場合でも、圧力室の圧力が上昇しポンプ部の吐出量が変化する不都合に繋がる。
これに対して、圧力室から流体が継続的に排出する構成を採用することにより、ポンプ部で加圧された流体が圧力室にリークする構成であっても、このリーク量を加味した量の流体を圧力制御弁から圧力室に供給することで圧力室の圧力の設定を容易に行える。その結果、ポンプ部からの流体の流量の調節を高精度で行える。
【００１６】
本発明は、前記圧力室に形成されたドレン孔に前記ドレン流路が連通し、前記ドレン孔の近傍位置に前記排出制御弁が配置されても良い。
【００１７】
これによると、ドレン孔からドレン流路を介して排出制御弁までの距離が短いため、排出制御弁が、排出する流体の流量を抑制する状態から、抑制しない状態に切り換わった場合に、圧力室の圧力を迅速に引き下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】可変容量型ポンプの構成を示す油圧回路図である。
【図２】最大容量にあるポンプ部の断面図である。
【図３】最小容量にあるポンプ部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、エンジンＥで駆動されるポンプ部Ｐと、電磁弁で成る圧力制御弁ＣＶと、排出制御弁ＤＶとを備えて可変容量型ポンプが構成されている。
【００２０】
この可変容量型ポンプ（以下、ポンプと略称する）は、エンジンＥのオイルパンの潤滑油（オイル：流体の一例）をメインギャラリ１に供給すると共に、弁開閉時期制御装置２に対して作動油として供給する。尚、弁開閉時期制御装置２は、エンジンＥの吸気タイミングあるいは排気タイミングをオイル圧により設定するものである。
【００２１】
図１及び図２に示すように、ポンプ部Ｐは、エンジンＥのオイルパンの潤滑油を、吸入流路４を介して吸入ポート１１に吸入し、吸入したオイルを吐出ポート１２からオイルフィルタ５と供給流路６とを介してメインギャラリ１と弁開閉時期制御装置２とに供給する。可変容量型ポンプは、供給流路６に送られるオイルの一部を、圧力制御弁ＣＶを介してポンプ部Ｐの圧力室ＰＳに供給する制御流路７と、圧力室ＰＳのオイルを、排出制御弁ＤＶを介して排出するドレン流路８とを備えている。
【００２２】
圧力制御弁ＣＶは、ＥＣＵとして機能する制御装置５０の制御によりポンプ部Ｐから吐出するオイル量の増減（ポンプ容量の変化）を実現する。排出制御弁ＤＶは、ポンプの容量を変化させる際の応答性を向上させる。
【００２３】
〔ポンプ部〕
図１、図２に示すように、ポンプ部Ｐは、吸入ポート１１と吐出ポート１２とが形成されたハウジングＨの内部に、駆動ロータとしてのインナロータ１４と、アウタロータ１５と、調節機構２０とを収容している。
【００２４】
インナロータ１４は、複数の外歯１４Ａを有し、駆動軸芯Ｘを中心にして回転自在に支持され、エンジンＥで駆動される駆動軸１３により同図に矢印で示す方向に回転する。アウタロータ１５は、インナロータ１４の外歯に咬合する複数の内歯１５Ａを有し、駆動軸芯Ｘに対して偏心する従動軸芯Ｙを中心に回転自在となる。
【００２５】
尚、ポンプ部Ｐは、内接歯車型とも呼ばれるものであり、インナロータ１４の外歯１４Ａは、数学曲線に従う歯面形状に成形され、アウタロータ１５の内周には、インナロータ１４の外歯１４Ａの歯数より１つ多い歯数の内歯１５Ａが形成されている。
【００２６】
調節機構２０は、アウタロータ１５を回転自在に内装する調節リング２１と、調節リング２１に一体形成されたアーム部２２（作動体の一例）と、このアーム部２２に付勢力を作用させる圧縮コイル型の調節スプリング２３とを備えている。この調節機構２０では、調節リング２１に形成された長孔状の一対のガイド孔２１Ａに対して、ハウジングＨに固設されるガイドピン２４が挿通することにより、一対のガイドピン２４により調節リング２１がガイドされる。
【００２７】
また、調節リング２１の外周の２カ所と、アーム部２２の突出端とには、オイルシール２５を備えている。これにより、ハウジングＨの内部空間で調節リング２１の外周には、吸入ポート１１に連通する低圧室ＬＳと、吐出ポート１２と連通する高圧室ＨＳと、圧力室ＰＳとが形成される。更に、圧力室ＰＳを構成するハウジングＨの壁面にはドレン流路８と、制御流路７とに連通するドレン孔１６が形成されている。尚、制御流路７は必ずしもドレン流路８に接続する必要はなく、圧力室ＰＳに対して直接連通しても良い。
【００２８】
この調節機構２０では、調節リング２１を一対のガイドピン２４で案内される状態で変位させることで、駆動軸芯Ｘを中心にして従動軸芯Ｙを公転させる形態でアウタロータ１５が移動する。この移動によりインナロータ１４の外歯１４Ａと、アウタロータ１５の内歯１５Ａとの加圧領域での噛み合い関係を変更し、オイルの吐出量の調節が実現する。
【００２９】
つまり、調節リング２１（アーム部２２）が、図２に示す姿勢にある場合には、インナロータ１４の外歯１４Ａと、アウタロータ１５の内歯１５Ａとの噛み合いの変化が大きいためオイルの吐出量が最大（ポンプ容量が最大）となる。また、調節リング２１（アーム部２２）が図３に示す姿勢にある場合には、インナロータ１４の外歯１４Ａと、アウタロータ１５の内歯１５Ａとの噛み合いの変化が小さいためオイルの吐出量が最小（ポンプ容量が最小）となる。
【００３０】
更に、調節スプリング２３の付勢力が、ポンプ部Ｐからのオイルの吐出量を増大させる方向に作用している。これにより、圧力室ＰＳに作用する圧力を増大により、調節スプリング２３の付勢力に抗して調節リング２１を作動させ、任意の吐出量を得ることが可能となる。
【００３１】
尚、このポンプ部Ｐでは、エンジンＥで駆動される駆動軸１３でインナロータ１４を駆動回転する構成であるが、エンジンＥの駆動力でアウタロータ１５を駆動回転するように構成しても良い。この構成では、アウタロータ１５が駆動ロータとなる。
【００３２】
〔圧力制御弁〕
圧力制御弁ＣＶは、弁ハウジング３１と、この弁ハウジング３１スライド移動自在に収容したスプール３２と、このスプール３２を閉塞方向に付勢する圧縮コイル型のスプールスプリング３３と、スプールスプリング３３の付勢力に抗してスプール３２を操作する電磁ソレノイド３４とを備えている。
【００３３】
弁ハウジング３１には、制御流路７の上流側（ポンプ部側）に連通する供給ポート３１Ａと、制御流路７の下流側（圧力室側）に連通する制御ポート３１Ｂとが形成されている。特に、制御ポート３１Ｂからのオイルが供給される制御流路７はドレン孔１６に連通している。
【００３４】
スプール３２は、一対のランド部の間に単一のグルーブを形成した単純な構成を有している。そして、電磁ソレノイド３４に供給する電力を増大させることにより、供給ポート３１Ａから制御ポート３１Ｂに流れるオイルの流量を増大させ、圧力室ＰＳの圧力を増大させるように機能する。
【００３５】
また、この圧力制御弁ＣＶでは、電磁ソレノイド３４に電力を供給しない状態において、供給ポート３１Ａと制御ポート３１Ｂとの間でのオイルの流動を阻止する位置にスプール３２の位置が設定される。
【００３６】
〔排出制御弁〕
排出制御弁ＤＶは、弁ケース４１と、この弁ケース４１に対してスライド移動自在に収容された弁体４２と、この弁体４２を流量抑制方向に付勢する圧縮コイルスプリング型の付勢体４３とを備えている。この付勢体４３の付勢力は、調節スプリング２３の付勢力で圧力室ＰＳからのオイルの圧力が弁体４２に作用する場合に、この圧力により弁体４２が排出位置まで変位する値に設定されている。
【００３７】
ハウジングＨにはドレン孔１６に連通するドレン流路８が形成されている。弁ケース４１には、ドレン流路８の上流側（圧力室側）に連通する供給孔４１Ａと、ドレン流路８の下流側（オイルパン側）に連通する排出孔４１Ｂとが形成されている。更に、弁ケース４１のうち付勢体４３が収容される空間には、制御流路７から分岐する圧力流路７Ａが連通している。
【００３８】
この排出制御弁ＤＶはポンプ部ＰのハウジングＨと一体形成される、又は、ハウジングＨの外面に取り付けられることより、ドレン孔１６と供給孔４１Ａとの相対距離（ドレン流路８の長さ）を可能な限り短くしている。
【００３９】
弁体４２は、図１に示す抑制位置にある状態でも所定量のオイルを供給孔４１Ａから排出孔４１Ｂに流通させる構成を有している。また、弁体４２は、ドレン流路８から作用する圧力が、付勢体４３の付勢力と圧力流路７Ａから作用する圧力とを合わせた圧力を超えた場合に、開度を大きくして供給孔４１Ａから排出孔４１Ｂに流通するオイル量を増大させるように構成されている。つまり、圧力流路７Ａから作用する圧力により弁体４２は抑制位置に維持され、圧力流路７Ａから圧力が作用しない場合には、圧力室ＰＳの圧力により弁体４２は排出位置に作動する。
【００４０】
このような構成のポンプ部Ｐでは、インナロータ１４とアウタロータ１５との間で加圧されたオイルの一部がリークにより圧力室ＰＳに流れ、圧力室ＰＳの圧力の上昇を招くことが想定される。この上昇を抑制するため、弁体４２が抑制位置にある状態でも、圧力室ＰＳのオイルをドレン孔１６からドレン流路８に排出する構成が採用されている。
【００４１】
また、この排出制御弁ＤＶでは、ドレン孔１６と供給孔４１Ａと排出孔４１Ｂとの流路断面積は等しく設定されているが、弁体４２が抑制位置に設定された場合には、ドレン孔１６の流路断面積より、弁体４２により設定される流路断面積が小さくする。これにより、弁体４２が抑制位置にある場合には、オイルの排出を制限し、圧力制御弁ＣＶから供給されるオイルの制御によりアーム部２２を作動させポンプ部Ｐのオイルの吐出量の制御を可能にしている。そして、弁体４２が開放位置（排出孔４１Ｂを全開にする位置）に作動した場合には、弁体４２によるオイルの制限を解除してオイルを短時間に排出する制御も可能にしている。
【００４２】
〔作動形態〕
エンジンＥが稼動する状況において、圧力制御弁ＣＶの電磁ソレノイド３４に電力が供給されない場合には、圧力制御弁ＣＶが図１に示す閉塞位置に維持され、圧力室ＰＳにはオイルが供給されない。また、圧力室ＰＳはドレン流路８を介してオイルが排出され大気圧と等しい圧力になるため、圧力室ＰＳの圧力は低下する。
【００４３】
従って、エンジンＥの始動時のように、エンジンＥの回転速度が低く、オイル量が低下する状況では、制御装置５０が、電磁ソレノイド３４に電力を供給しない制御を行う。これにより、圧力室ＰＳに作用する圧力が大気圧まで低下し、調節機構２０は、調節スプリング２３の付勢力によりポンプ部Ｐによるオイルの吐出量を最大に設定する。その結果、エンジンＥの回転数が低い状況でありながらメインギャラリ１などに対して必要とする量のオイルの供給を実現する。
【００４４】
また、供給流路６にポンプ部Ｐから送り出すオイル量の調節が必要な場合には、制御装置５０が、電磁ソレノイド３４に供給する電力を調節することで、圧力制御弁ＣＶから制御流路７を介して圧力室ＰＳに供給されるオイル量が制御される。また、圧力室ＰＳにオイルが供給される場合には、圧力流路７Ａからのオイル圧が、排出制御弁ＤＶの弁体４２に対して抑制位置の方向に作用するため、弁体４２は抑制位置に保持される。
【００４５】
つまり、圧力室ＰＳにオイルを供給する場合には、ドレン孔１６から圧力室ＰＳのオイルが排出されるものの、排出制御弁ＤＶにより、流量が抑制されるため、多量のオイルが排出されることはなく、この排出量を超える量のオイルを供給することで圧力室ＰＳの圧力の上昇や低下、あるいは、維持が可能となる。これにより、圧力室ＰＳに作用するオイルの圧力に対応する位置までアーム部２２と一体的に調節リング２１を作動させ、オイルの吐出量の調節が実現する。
【００４６】
また、エンジンＥが稼動する状況において、メインギャラリ１などに供給すべきオイル量の増大を必要とする場合には、制御装置５０が、圧力制御弁ＣＶの電磁ソレノイド３４に電力を供給しない制御が行われる。
【００４７】
これにより、圧力室ＰＳにオイルが供給されない状態に切換わると同時に、排出制御弁ＤＶでは、弁体４２に対して圧力流路７Ａから作用するオイルの圧力が解除されるため、弁体４２は開放状態に切換わる。
【００４８】
圧力室ＰＳのオイルはドレン孔１６からドレン流路８に対して抑制されることなく流れ排出される。これにより、圧力室ＰＳの圧力は大気圧まで低下し、調節機構２０の調節リング２１は、調節スプリング２３の付勢力により図１に示す位置に達し、ポンプ部Ｐの吐出量は最大となる。
【００４９】
〔実施形態の作用・効果〕
このように、本発明の可変容量型ポンプは、オイルから作用する圧力の制御によりポンプ部Ｐの吐出量が設定される基本的な構成を具備している。この構成に対して、圧力室ＰＳに対するオイルの供給量を制御する圧力制御弁ＣＶだけでなく、圧力室ＰＳからのオイルの排出を制御するための排出制御弁ＤＶを備えることにより、ポンプ部Ｐのオイルの吐出量を増大する場合の応答性を向上させている。
【００５０】
また、排出制御弁ＤＶをポンプ部ＰのハウジングＨに一体形成する等の構成により、ドレン孔１６から排出制御弁ＤＶの供給孔４１Ａに至るドレン流路８の距離を短くすることにより、弁体４２が排出位置に切換わった際にはオイルを迅速に排出する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、流体の圧力により容量を変化させる可変容量型ポンプに利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
７Ａ        圧力流路
８          ドレン流路
１４        駆動ロータ（インナロータ）
１６        ドレン孔
２２        作動体（調節リング）
４２        弁体
４３        付勢体
Ｐ          ポンプ部
ＰＳ        圧力室
ＣＶ        圧力制御弁
ＤＶ        排出制御弁
【図１】
2016098767.tif 000003
【図２】
2016098767.tif 000004
【図３】
2016098767.tif 000005