(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用内燃機関の各摺動部の潤滑と、油圧によって機関弁の作動特性を制御する可変動弁装置の作動源としてオイルを供給する可変容量形ポンプであって、
前記内燃機関によって回転駆動されることにより複数の作動油室の容積変化を得て、吸入部から前記作動油室に導入されたオイルを吐出部から吐出するポンプ構成体と、
可動部材を可動させることにより、前記吐出部に開口する前記作動油室の容積を変化させる可変機構と、
前記ポンプ構成体から吐出されるオイルが導入されることによって前記可動部材を可動させる制御油室と、
前記作動油室の容積変化量が大きくなる方向へ前記可動部材を常時付勢する第１付勢部材と、
前記可動部材の一部が開口部を介して内部に進入可能な空間部と、
該空間部の底面と前記開口部の開口内周縁に形成された係止部との間に圧縮変形された状態で配置され、前記可動部材の一部が前記開口部から進入することにより前記可動部材に対して前記第１付勢部材と同方向に付勢力を付与する第２付勢部材と、
を備え、
前記内燃機関が所定回転数となるまでは、前記制御油室に導入されるオイルによって前記可動部材を可動させようとする力と、前記第１付勢部材の付勢力とのバランスによって前記可動部材が可動し、
前記内燃機関が所定回転数を超えると、前記制御油室に導入されるオイルによって前記可動部材を可動させようとする力と、前記第１付勢部材及び前記第２付勢部材の付勢力とのバランスによって前記可動部材が可動するように形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記ポンプ構成体は、内燃機関によって回転駆動されるロータと、該ロータを内周に収容するカムリングと、前記ロータに出没自在に設けられ、前記カムリング側に突出することにより複数の作動油室を隔成するベーンと、によって構成され、
前記可変機構は、前記カムリングを可動させて前記カムリングの中心と前記ロータの中心の偏心量を可変させて、前記作動油室の容積を変化させるように構成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項３】
自動車用内燃機関の各摺動部の潤滑と、油圧によって機関弁の作動特性を制御する可変動弁装置の作動源としてオイルを供給する可変容量形ポンプであって、
前記内燃機関によって回転駆動されることにより複数の作動油室の容積変化を得て、吸入部から前記作動油室に導入されたオイルを吐出部から吐出するポンプ構成体と、
可動部材を可動させることにより、前記吐出部に開口する前記作動油室の容積を変化させる可変機構と、
前記ポンプ構成体から吐出されるオイルが導入されることによって前記可動部材を可動させる制御油室と、
前記作動油室の容積変化量が変更される方向へ前記可動部材を付勢し、一端が前記可動部材に当接する第１コイルばねと、
前記可動部材の一部が開口部を介して内部に進入可能なばね収容室と、
該ばね収容室の底面と前記開口部の開口内周縁に形成された係止部との間に圧縮された状態で配置され、前記可動部材が所定以上一方向に移動すると一端が前記可動部材の一部に当接して第１コイルばねと同方向へ付勢力を付与する第２コイルばねと、
を備え、
前記内燃機関が所定回転数となるまでは、前記制御油室に導入されるオイルによって前記可動部材を可動させようとする力と、前記第１コイルばねの付勢力とのバランスによって前記可動部材が可動し、
前記内燃機関が所定回転数を超えると、前記制御油室に導入されるオイルによって前記可動部材を可動させようとする力と、前記第１コイルばね及び前記第２コイルばねの付勢力とのバランスによって前記可動部材が可動するように形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記第１コイルばねを前記ばね収容室内に収容配置すると共に、
前記ばね収容室の底面に、前記第１コイルばねと第２コイルばね各他端を保持する保持部を設けたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項５】
請求項３に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記ばね収容室の内部に前記第１コイルばねと第２コイルばねを内外二重に配設したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記可動部材における前記第１コイルばねと第２コイルばねがそれぞれ当接する当接部を、可動部材全体の移動に伴って揺動運動を行うように構成し、
前記第１コイルばねの軸心を、前記第２コイルばねの軸心に対して前記可動部材の揺動支点から離間する側に偏心して配置したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項７】
請求項５に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記可動部材における前記第１コイルばねと第２コイルばねがそれぞれ当接する当接部を、可動部材全体の移動に伴って揺動運動を行うように構成し、
前記当接部を、前記第１コイルばねの一端に対してほぼ面接触するように形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項８】
請求項５に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記可動部材における前記第１コイルばねと第２コイルばねがそれぞれ当接する当接部を、可動部材全体の移動に伴って揺動運動を行うように構成し、
前記第２コイルばねの外周側に、該第２コイルばねの他端側から前記当接部に向かって漸次に狭幅となるガイド面を設けたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項９】
請求項８に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記ガイド面を、円錐テーパ面状に形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ
【請求項１０】
自動車用内燃機関の各摺動部の潤滑と、油圧によって機関弁の作動特性を制御する可変動弁装置の作動源としてオイルを供給する可変容量形ポンプであって、
前記内燃機関によって回転駆動されることにより複数の作動油室の容積変化を得て、吸入部から前記作動油室に導入されたオイルを吐出部から吐出するポンプ構成体と、
突部を有する可動部材を可動させることにより、前記吐出部に開口する前記作動油室の容積を変化させる可変機構と、
前記ポンプ構成体から吐出されるオイルが導入されることによって前記可動部材を可動させる制御油室と、
前記突部を介して前記可動部材を前記作動油室の容積変化量が大きくなる方向へ常時付勢する第１付勢部材と、
前記突部が開口部を介して内部に進入可能なばね収容室と、
該ばね収容室の底面と前記開口部の開口内周縁に形成された係止部との間に縮設された状態で配置され、前記突部が前記開口部から進入することにより前記突部を介して前記可動部材に前記第１付勢部材と共同して付勢力を付与する第２付勢部材と、
を備え、
前記内燃機関が所定回転数となるまでは、前記制御油室に導入されるオイルによって前記可動部材を可動させようとする力と、前記第１付勢部材の付勢力とのバランスによって前記可動部材が可動し、
前記内燃機関が所定回転数を超えると、前記制御油室に導入されるオイルによって前記可動部材を可動させようとする力と、前記第１付勢部材及び前記第２付勢部材の付勢力とのバランスによって前記可動部材が可動するように形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項１１】
請求項３または１０に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記ばね収容室を、前記ポンプ構成体を収容するポンプハウジングの側部に一体に設けたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項１２】
請求項１０に記載の可変容量形ポンプにおいて、
前記ばね収容室を、前記ポンプ構成体を収容するポンプハウジングの軸方向に沿って延設すると共に、前記係止部も前記ばね収容室のほぼ矩形状の開口部に沿って延設し、かつ、前記突部も開口部に沿ってほぼ矩形状に形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用内燃機関の各摺動部や、機関弁の作動特性を制御する可変動弁機構などにオイルを供給する可変容量形ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種、従来の可変容量形ポンプとしては、以下の特許文献１に記載されたベーンタイプのものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、ポンプハウジングの両側部に吸入口と吐出口が設けられていると共に、ほぼ中央に内燃機関のクランク軸から回転力が伝達される駆動軸が貫通配置されている。ポンプハウジングの内部には、前記駆動軸に結合され、外周側に複数のベーンをほぼ半径方向へ進退自在に保持するロータと、該ロータの外周側に偏心揺動自在に設けられ、内周面に前記各ベーンの先端が摺接するカムリングが収容配置されている。
【０００４】
このカムリングは、外周部にシール部材を介して隔成された制御油室に導入されるポンプ吐出圧に応じてピボットピンを中心に偏心量が減少する方向へ揺動すると共に、外周に一体に有するレバー部を押圧する単一のコイルばねのばね力によって偏心量が増大する方向へ揺動するようになっている。
【０００５】
つまり、初期状態では、前記コイルばねのばね力によってカムリングを偏心量が最大となる方向へ付勢して吐出圧を増加させる一方、前記制御油室内の油圧が所定以上になると、カムリングを前記コイルばねのばね力に抗して偏心量が小さくなる方向へ揺動させて吐出圧を減少させる。これによって、前記吸入口から各作動油室を介して吐出口への吐出圧の過度な上昇を抑制して動力損失を防止している。
【特許文献１】特開平０５−７９４６９号公報（図１など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の可変容量形ポンプにあっては、カムリングの偏心量によってポンプ吐出圧を増減変化させることができるものの、実際の制御吐出圧が必要吐出圧よりも大きなものとなるため、前記動力損失を十分に低減することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記各従来の可変容量形ポンプの実状に鑑みて案出されたもので、とりわけ、内燃機関が所定回転数となるまでは、前記制御油室に導入されるオイルによって前記可動部材を可動させようとする力と、前記第１付勢部材の付勢力とのバランスによって前記可動部材が可動し、前記内燃機関が所定回転数を超えると、前記制御油室に導入されるオイルによって前記可動部材を可動させようとする力と、前記第１付勢部材及び前記第２付勢部材の付勢力とのバランスによって前記可動部材が可動するように形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、第１付勢部材と第２付勢部材との２つの付勢部材によって、実際の制御吐出圧を必要吐出圧に近づけることが可能になるから、動力損失を十分に低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る可変容量形ポンプの実施例を図面に基づいて詳述する。なお、本実施例は、自動車用内燃機関の潤滑油を、機関の摺動部と機関弁の開閉時期を制御する可変動弁装置であるバルブタイミング制御装置にそれぞれ供給するオイルポンプに適用したものを示している。
〔第１実施例〕
第１実施例における可変容量形ポンプは、ベーンタイプに適用したものであって、内燃機関のシリンダブロックの前端部などに設けられ、図１及び図２に示すように、一端開口がカバー２によって閉塞された有蓋円筒状のポンプハウジング１と、該ポンプハウジング１のほぼ中心部を貫通して、機関のクランク軸によって回転駆動される駆動軸３と、前記ポンプハウジング１の内部に回転自在に収容され、中心部が前記駆動軸３に結合された断面ほぼエ字形状のロータ４と、該ロータ４の外周側に揺動自在に配置された可動部材であるカムリング５と、前記ロータ４の内周部側の両側面に摺動自在に配置された小径な一対のベーンリング６、６と、を備えている。
【００１０】
前記ポンプハウジング１は、アルミ合金材によって一体に形成され、図３にも示すように、凹状の底面１ａはカムリング５の一側面が摺動することから、平面度や表面粗さなどの精度が高く加工され、摺動範囲が機械加工によって形成されている。ポンプハウジング１の内周面の所定位置には、前記カムリング５の枢支点となるほぼ円弧凹溝状の受け座１ｂが形成されていると共に、該受け座１ｂからハウジング中心を挟んだほぼ対向する位置に、カムリング５の後述するシール部材１４が摺接するシール摺接面１ｃが形成されている。このシール摺接面１ｃは、前記受け座１ｂを中心とした半径によって形成される円弧面状になっている。
【００１１】
前記受け座１ｂとシール摺接面１ｃは、小さなＲの曲面状に形成されていることから、当該部位のみを比較的小さな工具で加工されて加工時間の短縮化が図られている。また、前記受け座１ｂと前記シール摺接面１ｃをそれぞれ加工する際に、底面１ａ側に微小凹部１ｄと細長い微小凹部１ｅが加工跡として形成され、これら微小凹部１ｄ、１ｅの存在によりカムリング５の揺動に支障を来さない。
【００１２】
また、ポンプハウジング１の底面１ａには、前記シール摺接部１ｃ側の左側にほぼ三日月状の吸入ポート７が形成されていると共に、前記受け座１ｂ側の右半分にほぼ三日月状の吐出ポート８がそれぞれほぼ対向して形成されている。
【００１３】
前記吸入ポート７は、図３にも示すように、図外のオイルパン内の潤滑油を吸入する吸入口７ａに連通している一方、吐出ポート８は、吐出口８ａからオイルメインギャラリーを介して各摺動部および可変動弁装置に連通している。さらに、前記底面１ａの中央に形成された駆動軸３の軸受孔１ｆの外周側には、前記吐出ポート８から吐出された潤滑油を一旦溜める３つのオイル溜まり部９が円周方向の等間隔位置に形成されており、ここから、軸受給油溝１０を介して軸受孔１ｆへ潤滑油を供給すると共に、ロータ４の両側面や後述するベーン１１の側面に潤滑油を供給して潤滑性を確保するようになっている。
【００１４】
なお、前記カバー２は、内側面がこの実施例では平坦面に形成されているが、ここに前記底面１ａと同じく吸入口や吐出口、オイル溜まり部を形成することも可能である。また、このカバー２は、複数の位置決めピンＩＰを介してポンプハウジング１に円周方向の位置決めされつつ複数のボルトＢによってハウジング本体に取り付けられている。
【００１５】
前記駆動軸３は、クランク軸から伝達された回転力によってロータ４を図１中、反時計方向に回転されるようになっており、図中右半分が吸入行程となり、左半分が吐出工程となる。
【００１６】
前記ロータ４は、図１及び図２に示すように、内部中心側から外方へ放射状に形成された複数のスリット４ａ内にベーン１１が進退自在に摺動保持されていると共に、前記各スリット４ａの内側基端部に前記吐出ポート８に吐出された吐出油圧を導入する断面ほぼ円形状の背圧室１２がそれぞれ形成されている。
【００１７】
前記各ベーン１１は、各基端部が前記ベーンリング６の外周面に摺接している共に、各先端部が前記カムリング５の内周面５ａに摺接自在になっている。また、各ベーン１１間とカムリング５の内周面、ロータ４の内周面、ポンプハウジング１の底面１ａ、カバー２の内端面との間に複数の作動油室であるポンプ室１３が液密的に隔成されている。前記各ベーンリング６は、前記各ベーン１１を放射外方へ押し出すようになっている。
【００１８】
前記カムリング５は、加工容易な焼結金属によってほぼ円筒状に一体に形成され、外周面の所定位置に、前記受け溝１ｂに嵌合して偏心揺動支点となるほぼ円弧凸状のピボット部５ｂが軸方向に沿って一体に設けられていると共に、該ピボット部５ｂからほぼ対向する位置に偏心揺動時に前記シール摺接面１ｃに摺接するシール部材１４が設けられている。
【００１９】
このシール部材１４は、例えば低摩耗性の合成樹脂材によりカムリング５の軸方向に沿って細長く形成されていると共に、カムリング５の外周面を円弧状に切り欠いた保持溝５ｃ内に固定されたゴム製の弾性部材１５の弾性力によって前方へ、つまりシール摺接面１ｃに押し付けられるようになっている。これにより、後述する制御油室１６の常時良好な液密性を確保するようになっている。
【００２０】
また、前記カムリング５の外周面と前記ピボット部５ｂ及びシール部材１４、ポンプハウジング１の内周面との間に、ほぼ三日月状の制御油室１６が隔成されている。前記制御油室１６は、吐出ポート８から導入された吐出油圧によってカムリング５を、ピボット部５ｂを支点として時計方向へ揺動させることによってロータ４に対する偏心量を減少させて同心方向へ移動させるようになっている。
【００２１】
また、前記カムリング５は、筒状本体の外周面の前記ピボット部５ｂと反対側の位置に径方向外側に突出した突部であるアーム１７が一体に設けられている。このアーム１７は、前記カムリング５の筒状本体の前端縁から軸方向のほぼ中央位置まで延設された矩形板状のアーム本体１７ａと、該アーム本体１７ａの下面のほぼ中央に一体に形成された凸部１７ｂと、を有している。この凸部１７ｂは、アーム本体１７ａと同じく軸方向に延設されて先端側の下面１７ｃが円弧曲面状に形成されていると共に、その巾が後述する両係止部２２，２２間の開口部１９ａよりも小さく形成されている。
【００２２】
なお、前記ポンプハウジング１や駆動軸３及びロータ４、カムリング５、吸入ポート７、吐出ポート８、ベーン１１などによってポンプ構成体が構成されている。
【００２３】
一方、前記ポンプハウジング１の前記ピボット部５ｂと対称の反対側の部位には、アルミ合金材からなるシリンダボディ１８が一体に設けられていると共に、該シリンダボディ１８の内部に空間部であるばね収容室１９が形成されている。
【００２４】
また、このばね収容室１９の内部には、前記アーム１７を介して前記カムリング５を図１中、反時計方向へ付勢する２つの付勢部材である第１コイルばね２０と第２コイルばね２１が収容配置されている。
【００２５】
前記ばね収容室１９は、図２及び図４に示すように、ポンプハウジング１の軸方向に沿って延びたほぼ平面矩形状に形成され、その上端開口部の巾Ｘ１方向から対向する内端縁に互いに内方へ延出した細長い矩形板状の一対の係止部２２、２２が一体に設けられており、この両係止部２２、２２間の開口部１９ａを介して前記アーム１７の凸部１７ｂが前記ばね収容室１９内に対して進入あるいは後退可能に形成されている。
【００２６】
前記第１コイルばね２０と第２コイルばね２１は、内外二重に配設されていると共に、圧縮変形時に互い噛み合わないように、その巻き方向が逆に設定されている。
【００２７】
前記内側の第１コイルばね２０は、コイル径ｄ１が前記凸部１７ｂの巾とほぼ等しい大きさに設定されており、前記下端２０ａがばね収容室１９の底面１９ｂに弾接していると共に、上端２０ｂが前記両係止部２２，２２に係止することなく前記開口部１９ａから前記アーム１７の凸部１７ｂに弾接して、このばねセット荷重Ｗ１が付与された状態で常にアーム１７を介してカムリング５を上方へ偏心させる方向、つまりポンプ室１３の容積が大きくなる方向に付勢している。前記ばねセット荷重Ｗ１は、油圧が可変動弁装置の必要油圧Ｐ１のときにカムリング５が動き出す荷重である。
【００２８】
一方、外側の第２コイルばね２１は、そのコイル径ｄ２が第１コイルばね２０よりも大きく形成されているが、ばね収容室１９の対向両側面１９ｃ、１９ｄ間の均一な巾長さＸ１よりも僅かに小さく形成されて圧縮変形を阻害されない大きさに形成されていると共に、下端２１ａが前記底面１９ｂに弾接していると共に、上端２１ｂが前記両係止部２２，２２の下面に跨って弾接している。そして、第２コイルばね２１は、前記底面１９ｂと両係止部２２，２２との間に所定のセット荷重を付加した圧縮変形した状態で弾装配置されている。このときのセット長の状態で第１コイルばね２０と第２コイルばね２１のセット荷重を合わせた荷重がＷ２となる。なお、この第２コイルばね２１の内径は、前記第１コイルばね２０が圧縮変形した場合でもこの外周面が内周面に当たらずに互いに自由な圧縮、伸長変形可能な大きさに設定されている。また、前記第１コイルばね２０と合わせたセット荷重Ｗ２とは、油圧がクランク軸の最高回転時に必要油圧Ｐ２のときにカムリング５が動き出す荷重である。
【００２９】
また、前記アーム１７の凸部１７ｂは、軸方向の長さＬが第２コイルばね２１のコイル径ｄ２よりも僅かに大きく設定されて、揺動して第１コイルばね２０を押圧した状態でばね収容室１９内に進入し、続いて第２コイルばね２１を段階的に押圧するようになっている。
【００３０】
なお、前記カムリング５、ベーンリング６，６、制御油室１６、第１、第２コイルばね２０，２１などによって可変機構が構成されている。
【００３１】
以下、本実施例の作用について説明する。これに先だって前記従来の可変容量形ポンプによる制御油圧と機関摺動部やバルブタイミング制御装置への必要油圧との関係を図７に基づいて説明する。
【００３２】
内燃機関で必要な油圧は、主としてクランク軸の軸受部の潤滑に必要な油圧で決定され、これは図７の破線Ｃで示すように、機関回転数とともに増加する傾向になる。機関の全ての回転域で必要な油圧を満足させるために、カムリングが移動を開始する油圧を、最高回転での必要油圧Ｐ２(Ｐ３≒Ｐ２)に設定する。この結果、機関回転数と制御油圧との関係は図７の実線ａに示すように、低回転域から立ち上がり、そのまま回転数の増加に伴って油圧が上昇する傾向になる。
【００３３】
また、燃費の向上や排気エミッション対策として前記可変動弁装置を用いた場合には、この装置の作動源として前記オイルポンプの油圧が用いられることから、かかる装置の作動応答性を向上させるために機関低回転の時点から作動油圧は図７の破線ｂに示す高い油圧Ｐ１が要求される。したがって、内燃機関全体に必要な油圧は破線ｂ、ｃを結んだ破線全体の特性で十分になる。
【００３４】
ところが、従来の可変容量形ポンプにあっては、一定のばねセット荷重の単一のコイルばねによってカムリングを最大偏心量の方向へ付勢しているだけであるから、その制御油圧の特性が、前述のように、図７の実線ａに示す機関回転数の上昇に合った高い油圧になり、つまり、図７の斜線部分において油圧が必要以上に高くなり、動力損失を十分に抑制することができない。
【００３５】
これに対して、本実施例では、図８に示すように、まず、内燃機関の始動時から低回転域までは、ポンプ吐出圧はＰ１に達していないため、カムリング５のアーム１７が第１コイルばね２０のばね力でシリンダボディ上端壁１８ｂの下面１８ｃに押付けられて作動停止状態になっている（図１参照）。このとき、カムリング５の偏心量が最も大きくポンプ容量が最大となり、機関回転数の上昇に伴って吐出油圧が前記従来よりも急激に立ち上がり、図８の実線上の（ア）に示す特性となる。
【００３６】
続いて、機関回転数の上昇に伴いさらに吐出油圧が上昇して図８のＰ１に達すると、制御油室１６内の導入油圧が高くなって、カムリング５が、アーム１７に作用する第１コイルばね２０を圧縮変形しはじめて、ピボット部５ｂを支点として反時計方向へ偏心揺動する。これによって、ポンプ容量が減少するため、吐出油圧の上昇特性も図８の（イ）領域に示すように小さくなる。そして、図５に示すように、アーム凸部１７ｂの下面１７ｃが第２コイルばね２１の上端２１ｂに当接するまでカムリング５が時計方向へ揺動する。
【００３７】
この図５に示す状態では、この時点から第１コイルばね２０のセット荷重Ｗ１に加えて、第２コイルばね２１のセット荷重Ｗ２が付与されることから、吐出油圧がＰ２（制御油室１６内の油圧Ｐ２）に達しセット荷重Ｗ２に打ち勝つまでカムリング５は揺動できず保持された状態になる。したがって、機関の回転上昇とともに吐出油圧は、図８の（ウ）に示す立ち上がり特性となるが、カムリング５の偏心量が小さくなってポンプ容量が減少していることから、図８の前記(ア)に示すような急激な立ち上がり特性にはならない。
【００３８】
さらに機関回転数が上昇して吐出油圧がＰ２以上になると、カムリング５は、図６に示すように、アーム１７を介して第２コイルばね２１のセット荷重Ｗ２のばね力に抗して第１，第２コイルばね２０、２１の両方を圧縮変形させながら揺動する。かかるカムリング５の揺動に伴ってポンプ容量がさらに減少して吐出油圧の上昇は小さくなり、図８の（エ）に示す特性の状態を維持したまま最高回転数に達する。
【００３９】
図９は各コイルばね２０，２１の変位、あるいはカムリング５の揺動角とばねセット荷重Ｗ１、Ｗ２との関係を示している。すなわち、内燃機関の始動から低回転までの初期状態では、第１コイルばね２０のセット荷重Ｗ１のばね力が付与されているため、セット荷重Ｗ１を越えるまでは変位できない。このセット荷重Ｗ１を越えると、第１コイルばね２０は圧縮変位すると共に、荷重が増加する。この傾きがばね定数となる。
【００４０】
図５に示す位置では、第２コイルばね２１のセット荷重Ｗ２となり、不連続的に大きくなるが、吐出油圧がセット荷重Ｗ２を越えると、再び第１，第２コイルばね２０，２１は圧縮変位すると共に荷重が増加するが、作用するコイルばねが２本になるので、ばね定数が増加して傾きが変化している。
【００４１】
以上のように、機関回転数が上昇して吐出油圧がＰ１に達したところでカムリング５が移動を開始しはじめて吐出油圧の上昇を抑制するが、カムリング５が所定の移動量に達したところで第２コイルばね２１のばね力が加わってばね定数大きくなり、またばね荷重Ｗ１、Ｗ２が非連続に大きくなることから、吐出油圧がＰ２に上昇した後に再びカムリング５の揺動が開始することになる。つまり、第１，第２コイルばね２０，２１の段階的なばね荷重が作用して、ばね特性が非線形状態になることから、カムリング５が特異な揺動変化となる。
【００４２】
このように、本実施例では、両コイルばね２０，２１のばね力の非線形特性によって吐出油圧の特性が図８の（ア）〜（エ）に示すような特性となり、前記制御油圧（実線）を必要油圧（破線）に十分に近づけることが可能になる。この結果、不必要な油圧上昇による動力損失を十分に低減することができる。
【００４３】
また、この実施例では、第１、第２の２つのコイルばね２０，２１を用いたため、各ばねセット荷重を吐出油圧の変化に応じて任意に設定することができるので、吐出油圧に最適なばね力をセットすることが可能になる。
【００４４】
しかも、前記アーム１７の凸部１７ｂが、第１コイルばね２０の上端２０ｂや第２コイルばね２１ｂの上端２１ｂにプランジャなどを介して当接するのではなく、直接当接して押圧することから、構造が簡素化されると共に、部品点数の増加が抑制されることから、製造作業や組立作業が容易になると共に、コストの低減化が図れる。
【００４５】
さらに、前記アーム１７の凸部下面１７ｃを円弧曲面状に形成したことから、カムリング５の揺動により第１、第２コイルばね２０，２１の上端２０ｂ、２１ｂとの接触角や接触点の変化を小さくすることができ、これによって、第１コイルばね２０の変位を安定化させることが可能になる。
【００４６】
また、この実施例では、前記吐出ポート８を介して吐出口から吐出される潤滑油を機関摺動部の他に、バルブタイミング制御装置の作動源として利用するが、前述のように、図８に記載した初期の吐出油圧（アの領域）の立ち上がりが良好になることから、機関始動直後の例えば、タイミングスプロケットとカムシャフトとの相対回転位相の遅角側あるいは進角側への作動応答性を向上させることができる。また、可変動弁装置としては、バルブタイミング制御装置に限定されるものではなく、油圧を作動源とする、例えば、機関弁の作動角とリフト量を可変にするリフト可変機構などに適用することが可能である。
〔第２実施例〕
図１０〜図１４は第２実施例を示し、ポンプ構成体などの基本構造は第１実施例と同様であるが、前記ばね収容室１９の形状や第１コイルばね２０の配置などが異なっている。
【００４７】
すなわち、前記ばね収容室１９は、図１０及び図１１に示すように、対向両側面１９ｃ、１９ｄが両係止部２２，２２側の上端側から底面１９ｂに向かって拡径テーパ状のガイド面として構成されて、狭幅となっている上端部側の隙間巾Ｘ２が第２コイルばね２１のコイル径(ｄ２)より若干のクリアランスをもった巾に設定されている。なお、これは第１実施例の巾長さＸ１とほぼ同じである。これに対してほぼ中央から下端部に掛けてはその巾長さＸ３が第２コイルばね２１のコイル径よりも大きく設定されている。
【００４８】
また、前記底面１９ｂの巾方向のほぼ中央位置には、前記第１コイルばね２０の下端２０ａを嵌合保持する保持部である円形状の嵌合溝１９ｄが形成されていると共に、底面１９ｂ側の両側面１９ｃ、１９ｄ下部には、前記第２コイルばね２１の下端２０ａを挟持状態に保持する保持部である段差突部１９ｅ、１９ｆが形成されている。
【００４９】
さらに、前記第１コイルばね２０は、図１０に示すように、その軸心Ｑが第２コイルばね２１の軸心Ｑ１に対して前記カムリング５の揺動支点から離間する側に偏心して配置されている。
【００５０】
また、前記アーム１７の凸部１７ｂの下面１７ｃは、第１実施例のような円弧面ではなく平坦面状に形成されて、図１０に示すように、カムリング５が最大に偏心した位置にあってアーム１７が上壁面１８ｃに当接している状態では、第１コイルばね２０の上端２０ｂに僅かに傾斜した状態で当接しているが、アーム１７が時計方向へ回動して第２コイルばね２１の上端２１ｂに当接した時点(図１３参照)では、下面１７ｃが面接触状態となるように形成されている。
【００５１】
他の構成は、第１実施例と同様である。
【００５２】
以下、本実施例の作用について説明すると、機関回転数の上昇に伴って吐出油圧Ｐ２が上昇して、カムリング５が時計方向へ揺動することによって図１３及び図１４に示すように、前記アーム１７を介して第１、第２コイルばね２０，２１のばね力が段階的に作用して、前記図８に示す特性が得られることは、第１実施例と同様である。
【００５３】
特にこの実施例では、カムリング５が、図１０に示す状態から図１４に示す状態に偏心量を小さくなる方向へ揺動した際に、前記アーム１７の凸部１７ｂも時計方向へ回動して前記カムリング５の揺動支点であるピボット５ｂ側へ若干移動する。しかし、第１コイルばね２０の軸心Ｑを第２コイルばね２１の軸心Ｑ１よりもピボット５ｂに対して若干離間した側に偏心させているので、第１、第２コイルばね２０，２１に対してアーム凸部１７ｂの下面１７ｃの中心と一致した状態で当接させることができる。
【００５４】
したがって、前記下面１７ｃが平坦状になっていることと相俟って前記第１、第２コイルばね２０，２１のばね力をアーム１７の凸部１７ｂに対して常時垂直方向から付与することができるため、ばね力の伝達効率が良好になると共に、伸縮変形時の各コイルばね２０，２１の曲げ変形を防止することができる。
【００５５】
また、アーム１７が時計方向へ最大に回動した図１４に示す状態では、前述のように、凸部１７ｂはさらにピボット５ｂ側に移動しつつ第２コイルばね２１を同方向(図中左下方向)へ押し込むことになるが、ばね収容室１９の内側面１９ｃ(ガイド面)が下りテーパ面状に形成されていることから、第２コイルばね２１の外面が内側面１９ｃに摺接することがなく、一定の隙間をもって圧縮変形することができる。
【００５６】
また、アーム１７が反時計方向へ回動して、図１３や図１０に示すように、元の状態の伸長方向へ変形しようとした場合でも、第２コイルばね２１の外面が内側面１９ｃに摺接することがない。この結果、第１，第２コイルばね２０，２１の常時円滑な伸縮変形が可能になり、かかるばね力をアーム１７に効率良く伝達することができる。
【００５７】
また、前記第１、第２コイルばね２０，２１は、各下端２０ａ、２１ａがそれぞれ嵌合溝１９ｄや段差突部１９ｅ、１９ｆに嵌合保持されているため、伸縮変形時における各下端２０ａ、２１ａの位置ずれを確実に防止することができ、これによって、両コイルばね２０、２１の安定したばね力を発揮させることができる。
【００５８】
本発明は、前記実施例の構成に限定されるものではなく、例えば、前記第１，第２コイルばね２０，２１は、必ずしも両方ともばね収容室１９内に収容配置する必要はなく、別個に設けることも可能である。さらに、両コイルばね２０，２１のセット荷重は、それぞれポンプの仕様や大きさに応じて自由に設定することが可能であると共に、そのコイル径や長さも自由に変更することができる。
【００５９】
また、この可変容量形ポンプを、内燃機関以外の油圧機器類等に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施例にかかる可変容量形ポンプをカバーを外して示す正面図である。
【図２】本実施例の分解斜視図である。
【図３】本実施例に供されるポンプハウジングを示す正面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本実施例の作用説明図である。
【図６】本実施例の作用説明図である。
【図７】吐出油圧と機関回転数との関係を示す特性図である。
【図８】本実施例における吐出油圧と機関回転数との関係を示す特性図である。
【図９】本実施例における第１、第２コイルばねのばね変位とばねセット荷重との関係を示す特性図である。
【図１０】第２実施例の可変容量形ポンプをカバーを外して示す正面図である。
【図１１】本実施例に供されるポンプハウジングを示す正面図である。
【図１２】図１０のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】第２実施例の作用説明図である。
【図１４】同実施例の作用説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…ポンプハウジング
３…駆動軸
４…ロータ
５…カムリング
５ｂ…ピボット
６…ベーンリング
７…吸入口
８…吐出口
１１…ベーン
１３…ポンプ室
１６…制御油室
１７…アーム
１７ａ…アーム本体
１７ｂ…凸部
１７ｃ…下面
１８…シリンダボディ
１９…ばね収容室
１９ａ…開口部
１９ｂ…底面
１９ｃ、１９ｄ…対向内側面
１９ｄ…嵌合溝(保持部)
１９ｅ、１９ｆ…段差凸部(保持部)
２０…第１コイルばね
２１…第２コイルばね
２２…係止部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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