(57)【要約】【課題】高圧吐出油路と低圧吐出油路を備え、高回転時にはポンプの吐出量を小さくし、余分な作動油の吐出を抑制できる可変容量型ベーンポンプを提供する。【解決手段】ポンプボディ１とポンプケース２との間に形成されたポンプ室１０と、ポンプ室１０に収容されているリング状のカムリング７と、ポンプ室１０内に貫通して設けられたシャフト３と、カムリング７内に収容されておりシャフト３に対して回転可能にされたロータ４と、ロータ４の外周面に放射状に形成された複数のベーン溝５と、複数のベーン溝５に嵌まれ込まれた複数のベーン６と、ポンプ室１０にてカムリング７と接しているピストン８と、ポンプケース２に形成されて油の流出入を行う吸入ポート１２および吐出ポート１３、１４と、を備えた可変容量型ベーンポンプ５０であって、吐出ポート１３、１４を二以上形成する可変容量型ベーンポンプ５０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプボディとポンプケースとの間に形成されたポンプ室と、前記ポンプ室に収容されているリング状のカムリングと、前記ポンプ室内に貫通して設けられたシャフトと、前記カムリング内に収容されており前記シャフトに対して回転可能にされたロータと、前記ロータの外周面に放射状に形成された複数のベーン溝と、前記複数のベーン溝に嵌まれ込まれた複数のベーンと、前記ポンプ室にて前記カムリングと接しているピストンと、前記ポンプケースに形成されて油の流出入を行う吸入ポートおよび吐出ポートと、を備えた可変容量型ベーンポンプであって、前記吐出ポートは二以上形成されていることを特徴とする可変容量型ベーンポンプ。
【請求項２】
前記カムリングを挟んで前記ピストンとは相対する位置にスプリングを備えるストッパが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ベーンポンプ。
【請求項３】
前記可変容量型ベーンポンプと、前記吐出ポートに接続される吐出口と、前記吐出口から分岐した油路と、を有するポンプシステムであって、前記油路は前記ピストンを備えた前記可変容量型ベーンポンプのピストン室に接続されていることを特徴とするポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油の流出入を制御することで自動車や産業用車輌に搭載されているオートマチックトランスミッションのクラッチ制御等を行う可変容量型ベーンポンプおよびそれを用いたポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のオートマチックトランスミッションに使用されるオイルポンプでは、例えば特許文献１に開示されているように吐出油路を高圧吐出油路および低圧吐出油路を備えた内接歯車型オイルポンプが知られている。上記低圧吐出油路の作動油はその下流に設けられたレギュレータ等の油圧調整装置により、高圧吐出油路の作動油と合流させられるか、または油路内の油圧が高圧吐出油路内の油圧よりも低い低油圧に維持されるか切換えられるようになっている。
【０００３】
つまり、高圧吐出油路の圧力が足りているときは、低圧吐出油路の作動油は低圧に維持されその油圧は潤滑や冷却に使用される。高圧吐出油路の作動油が高圧吐出油路だけでは不足するときは低圧吐出油路の作動油が高圧吐出油路へ合流される。また、前記高圧油路、低圧油路のポンプ吐出量は比較的回転数の低い条件で設定されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３１７７７３号公報
【特許文献３】特開２００２−２０６４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されているオイルポンプでは、高圧吐出油路の作動油が不足しているときには低圧吐出油路の作動油を合流させたり、高圧吐出油路の作動油が足りているときは低圧吐出油路を単独で潤滑や冷却に使用することによりオイルポンプが無駄な圧力を発生させないように有効に使用するようにしているが、当該オイルポンプでは１回転当たりのポンプの吐出量は固定しているため高回転時には無駄な流量が発生する問題があった。
【０００６】
そこで、特許文献２に開示されているベーンポンプでは複数の独立した吐出口を有していることで作動油を任意に分流できることが記載されている。また、特許文献３に開示されている可変容量型ベーンポンプでは、同ポンプ内に収容されたカムリングを移動させてロータと偏心させることで同ポンプからの油の吐出流量を制御できることが記載されている。
【０００７】
しかし、可変容量型ベーンポンプを自動車用のオートマチックトランスミッションに使用する場合に、エンジンの低速回転時と高速回転時とにおいてポンプを制御することで適切な油の流量を調整することが困難であるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明においてはこのような問題に鑑みてなされたものであり、高圧吐出油路と低圧吐出油路を備え、高回転時にはポンプの吐出量を小さくし、無駄な作動油を吐出しないようにした可変容量型ベーンポンプおよびポンプシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した課題を解決するために、本発明はポンプボディとポンプケースとの間に形成されたポンプ室と、ポンプ室に収容されているリング状のカムリングと、ポンプ室内に貫通して設けられたシャフトと、カムリング内に収容されておりシャフトに対して回転可能にされたロータと、ロータの外周面に放射状に形成された複数のベーン溝と、複数のベーン溝に嵌まれ込まれた複数のベーンと、ポンプ室にてカムリングと接しているピストンと、ポンプケースに形成されて油の流出入を行う吸入ポートおよび吐出ポートと、を備えた可変容量型ベーンポンプであって、吐出ポートは二以上形成されている可変容量型ベーンポンプとした。
【００１０】
また、カムリングを挟みピストンとは相対する位置にスプリングを備えたストッパを設けることもできる。さらに、当該可変容量型ベーンポンプを用いたポンプシステムとしては、可変容量型ベーンポンプと、可変容量型ベーンポンプの吐出ポートに接続される吐出口と、その吐出口から分岐した油路と、を有するポンプシステムであって、油路はピストンを備えた可変容量型ベーンポンプ内のピストン室に接続されているポンプシステムとした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る可変容量型ベーンポンプによれば、吐出ポートを複数設けることにより油圧回路に必要な圧力を、例えば低圧側と高圧側に分けることができる。また、必要以上に余分な圧力を出さないため、駆動するトルクの低減を図ることもできる。さらに、高速回転時にはカムリングの偏芯位置をピストンにより移動させ、ポンプの吐出量を小さくすることにより余分な油の流量が低減できて、駆動するトルクも低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプ５０を用いたポンプシステム１００の模式図である。
【図２】図１における可変容量型ベーンポンプ５０のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプ５０の作動説明図であり、（ａ）はカムリング７とロータ４との偏芯量ｅが最大値ｅ１の場合、（ｂ）はカムリング７とロータ４との偏芯量ｅが最小値ｅ２の場合である。
【図４】従来のポンプを用いた場合の自動車用エンジンの低速回転時におけるクラッチ制御およびトランスミッションの冷却や潤滑に必要な油の流量と圧力との関係を示すグラフである。
【図５】従来のポンプを用いた自動車用エンジンの高速回転時におけるクラッチ制御およびトランスミッションの冷却や潤滑に必要な油の流量と圧力との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の可変容量型ベーンポンプ５０を用いた自動車用エンジンの高速回転時におけるクラッチ制御およびトランスミッションの冷却や潤滑に必要な油の流量と圧力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態の一例について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプ５０を用いたポンプシステム１００全体の模式図、図２は図１における可変容量型ベーンポンプ５０のＡ−Ａ線断面図を示す。図１および２に示すように可変容量型ベーンポンプ５０の本体は、例えばアルミニウム合金製のポンプボディ１とポンプケース２とが互い凹凸部分が嵌め合わされて構成されており、これらのポンプボディ１とポンプケース２との嵌め合いで形成される空間が油の流出入をつかさどるポンプ室１０となる。当該ポンプ室１０内には、リング形状のカムリング７と当該カムリング７の内部にロータ４が共に入れ子状に収容されている。
【００１４】
また、シャフト３がポンプケース２の中央部に設けられた孔部とロータ４中央部の孔部が共に貫通されて回転可能な状態で備えられている。ロータ４の外周面には放射状に複数個空けられたベーン溝５に、複数個のベーン６がロータ４の径方向に出入り可能な状態で嵌めこまれている。カムリング７は、先端部が当該カムリング７の一端と接しているピストン（例えば、一端が開口し、他の一端が閉塞した中空円筒状の部品）８と、それと相対する位置でカムリング７と接しており、スプリング１１を備えたストッパ９と、によりその位置が定まるようにポンプ室１０内に収容されている。さらに、隣接する２枚のベーン６、６とカムリング７とロータ４とによって閉じられた空間が作動室４０を形成し、シャフト３とロータ４の回転によって当該作動室４０の体積が変化することで油の流出入が行われる。
【００１５】
さらに、可変容量型ベーンポンプ５０にはポンプ室１０内へ油の流入を行う、１箇所の吸入ポート１２と２箇所の吐出ポート１３、１４とが設けられており、吐出ポート１３と吐出ポート１４とは、隔壁１５で分けられている。吐出ポート１３は吐出口１８につながっており、吐出ポート１４は吐出口１９とそれぞれつながっているので、吐出ポート１３と吐出ポート１４とは別々の作動油が吐出できるように構成されている。また、吐出口１８と吐出口１９は共に制御バルブ１６に接続されており、吐出口１８からは分岐した油路２０をとおり、制御バルブ１７に接続されている。さらに、制御バルブ１７の他の油路２１は本ポンプ５０のピストン室２２（ピストン８が収容されている空間）に接続されている。
【００１６】
次に、可変容量型ベーンポンプ５０が自動車用エンジンに搭載された場合の作動説明について図３を用いて行う。図３（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態に係る可変容量型ベーンポンプ５０を用いたポンプシステム１００の作動説明図であり、同図（ａ）はカムリング７とロータ４との偏芯量ｅが最大値ｅ１の場合、同図（ｂ）はカムリング７とロータ４との偏芯量ｅが最小値ｅ２の場合を示す。
【００１７】
まず、図示しない自動車用エンジンからシャフト３が駆動されると、シャフト３に取り付けられたロータ４が回転し、ロータ４に径方向に出入りする複数のベーン６がカムリング７の内周面を回転することで、吸入ポート１２、吸入油路２５を経由してタンク２６から（作動）油を吸い込む。吸入された作動油は、作動室４０から吐出ポート１３を経由して吐出口１８をとおり制御バルブ１６に入る。
【００１８】
また、吐出ポート１４においても吐出された作動油は吐出口１９をとおり制御バルブ１６に入る。制御バルブ１６において、図示していない使用される各部位へ必要な作動油を吐出口１８と吐出口１９の作動油を合流させることもできる。また、吐出口１８と吐出口１９を個別に高圧用油路２３と低圧用油路２４に流すこともできる。つまり、吐出口１８と吐出口１９の圧力は合流すると同一の圧力になり、個別にすると別々の圧力に制御できる。
【００１９】
また、吐出口１８から分岐した油路２０に接続された制御バルブ１７が図示していないソレノイドなどを用いて切換えられて、油路２１に油路２０の作動油を導通させる。そうすると、ピストン室２２内に作動油が流入して図３（ｂ）に示すようにピストン８が下方に動くことでストッパ９がポンプボディ１に接触するまでカムリング７を下方（図面上において下側）に押下げる。その結果、カムリング７とロータ４との偏芯量ｅがｅ１（図３（ａ）の場合）からｅ２（図３（ｂ）の場合）へと減少し、本発明に係るポンプ５０による作動油の吐出量が低減する。つまり、本ポンプ５０の吐出量はカムリング７とロータ４との偏芯量ｅに比例するのである。
【００２０】
次に、従来のポンプを用いた自動車用トランスミッションのクラッチ制御および自動車用エンジンやトランスミッションの冷却や潤滑に用いた場合に必要とされる油の流量と圧力の関係について図４および図５を用いて説明する。一般的に自動車用トランスミッションにおける油の流出入制御については、クラッチ制御等に必要とされる比較的に高い圧力系統とトランスミッション全体の潤滑や冷却に必要とされる比較的に低い圧力系統の計２系統の圧力が使用されている。なお、図４、図５および後述する図６において縦軸は油の圧力を表し、横軸は油の流量を表すものとする。
【００２１】
図４は、従来のポンプを用いた場合の自動車用エンジンの低速回転時におけるクラッチ制御およびトランスミッションの冷却や潤滑に必要な油の流量と圧力との関係を示すグラフである。先ず、クラッチ制御に必要な油の流量Ｆ１と圧力Ｐ２を示すエリア２７に対して、実際にポンプから吐出される油の流量Ｆ２と圧力Ｐ３を示すエリア２８は、図４に示すように前記エリア２７よりも広く、油の流量および圧力ともにクラッチ制御に必要とされる油が流出されている。
【００２２】
また、トランスミッションの冷却や潤滑に必要とされる油の流量Ｆ３と圧力Ｐ１を示すエリア２９は、前記エリア２７、２８に示す油の圧力および流量と比較すると油の圧力は低圧であるが、油の流量はより多く必要とされる。このエリア２９に対して、実際にポンプから吐出される油の流量Ｆ４と圧力Ｐ１を示すエリア３０は図４に示すように前記エリア２９よりも広く、実際に吐出される油の流量はトランスミッションの冷却や潤滑に必要とされる以上の流量で油が流出されている。
【００２３】
図５は、従来のポンプを用いた自動車用エンジンの高速回転時におけるクラッチ制御およびトランスミッションの冷却や潤滑に必要な油の流量と圧力との関係を示すグラフである。先ず、クラッチ制御に必要な油の流量Ｆ１１と圧力Ｐ１２を示すエリア３１に対して、実際にポンプから吐出される油の流量Ｆ１２と圧力Ｐ１３を示すエリア３２は、図５に示すように前記エリア３１よりも広く、油の流量および圧力ともにクラッチ制御に必要とされる油が流出されている。
【００２４】
また、トランスミッションの冷却や潤滑に必要とされる油の流量Ｆ１３と圧力Ｐ１１を示すエリア３３は、前記エリア３１、３２に示す油の圧力および流量と比較すると油の圧力は低圧であるが、油の流量はさらに多く必要とされる。このエリア３３に対して、実際にポンプから吐出される油の流量Ｆ１４と圧力Ｐ１１を示すエリア３４は図５に示すように前記エリア３３よりも広く、実際に吐出される油の流量はトランスミッションの冷却や潤滑に必要とされる以上の流量で油が流出されている。
【００２５】
つまり、エンジンの回転数が高いとき、例えば高速走行時などでは図５に示すようにクラッチ制御に必要な流量と圧力を示すエリア３１は回転数の増加ほど必要ないが、高回転時のクラッチ制御に吐出するポンプの流量Ｆ１２はエンジンの回転数に比例して大きくなる。また、同様に高回転時の潤滑と冷却に必要な流量Ｆ１３と実際のポンプの流量Ｆ１４との差も大きくなる。この差が余分なエネルギーになり、自動車では燃費が低下する原因となっていた。
【００２６】
そこで、本発明の可変容量型ベーンポンプでは高回転時には図３（ｂ）に示すように制御バルブ１７を作動させピストン８によりカムリング７を移動させることで、ポンプの吐出量(カムリング７とロータ４との偏芯量ｅ)を小さくできる。本発明に係る可変容量型ベーンポンプを自動車用トランスミッションのクラッチ制御および自動車用エンジンやトランスミッションの冷却や潤滑に用いた場合に必要とされる油の流量と圧力の関係について図６を用いて説明する。
【００２７】
図６は、本発明の可変容量型ベーンポンプを用いた自動車用エンジンの高速回転時におけるクラッチ制御およびトランスミッションの冷却や潤滑に必要な油の流量と圧力との関係を示すグラフである。先ず、図５にも示されたようにクラッチ制御において実際にポンプから吐出される油の流量Ｆ１２と圧力Ｐ１３を示すエリア３２に対して、本発明の可変容量型ベーンポンプを用いることで  油の流量は流量Ｆ２０まで低減できる。その結果、油の流量と圧力を示すエリアも図５に示すエリア３２からエリア３５まで大幅に狭めることができたので、実際に必要とされるエリア３１に近づき、余分な油の流出を抑制できる。
【００２８】
また、トランスミッションの冷却や潤滑において実際にポンプから吐出される油の流量Ｆ１４と圧力Ｐ１１を示すエリア３４は、本発明の可変容量型ベーンポンプを用いることで油の流量は流量Ｆ３０まで低減できる。その結果、油の流量と圧力を示すエリアも図５に示すエリア３４からエリア３６まで大幅に狭めることができたので、実際に必要とされるエリア３３に近づき、余分な油の流出を抑制できる。
【００２９】
以上より、図６に示すように本発明の可変容量型ベーンポンプを用いた油の流出入を制御することでクラッチ制御時に吐出する油の流量と圧力および潤滑と冷却時に吐出する油の流量と圧力は、従来のポンプを用いた場合に比べて共に小さくなり、余分なエネルギーを出さずに自動車の燃費低下を防ぐことができる。
【００３０】
つまり、本発明の可変容量型ベーンポンプは１箇所の吸入ポートに対して２箇所の吐出ポートを備えていることでクラッチ制御等に使用される比較的高い圧力には高圧用油路の作動油を使用し、潤滑や冷却に使用される低い圧力には低圧用油路の作動油を使用することによりその油の制御用途に応じて使い分けることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態では吐出ポートが２箇所（吐出ポート１３、吐出ポート１４）の場合を示しているが、本発明の可変容量型ベーンポンプに３箇所以上の吐出ポートが設けられている場合でも上述した発明の効果を奏することは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３２】
１    ポンプボディ
２    ポンプケース
３    シャフト
４    ロータ
５    ベーン溝
６    ベーン
７    カムリング
８    ピストン
９    ストッパ
１０  ポンプ室
１１  スプリング
１２  吸入ポート
１３、１４  吐出ポート
１５  隔壁
１６、１７  制御バルブ
１８、１９  吐出口
２０、２１  油路
２２  ピストン室
２３  高圧用油路
２４  低圧用油路
２５  吸入油路
２６  タンク
４０  作動室
５０  可変容量型ベーンポンプ
１００  ポンプシステム
ｅ１、ｅ２      カムリング７とロータ４との偏芯量
【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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【図６】
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