(57)【要約】  ポンプ出口圧力（ＰＯ）を有する加圧潤滑油を供給するための可変潤滑油ベーンポンプ（１０２、２０２）であって、ポンプ入口（１０６、２０６）及びポンプ出口（１０８、２０８）を定義する静的ポンプハウジング（１１４、２１４）と、ポンプロータ（１２２、２２２）に関してシフト可能な制御リング（１２４、２２４）であって、それによって容積ポンプ性能を制御するためにポンプロータ（１２２、２２２）に関する制御リング（１２４、２２４）の偏心量を変化させる、制御リング（１２４、２２４）と、前記シフト可能な制御リング（１２４、２２４）内で回転する複数のロータベーン（１２３、２２３）を有する回転可能なポンプロータ（１２２、２２２）と、ばね室（１２６、２２６）内に配置されて、前記シフト可能な制御リング（１２４、２２４）を予圧して高偏心方向（Ｈ）に押し込む制御リング予圧ばね（１２８、２２８）と、負荷圧力（ＰＧ、ＰＯ）と大気圧（ＰＡ）の間でばね室の圧力を制御し、それによって少なくとも２つの異なるポンプ設定圧力値を定義する、圧力制御弁（１３２、２３２）と、パイロット室（１３０、２３０）の唯一の油圧接続を提供するパイロット室負荷ライン（１３８、２３８）を介して負荷圧力（ＰＧ、ＰＯ）で加圧されるパイロット室（２３０）であって、パイロット室の圧力により、前記制御リング予圧ばね（１２８、２２８）に対する前記シフト可能な制御リング（１２４、２２４）の低偏心方向（Ｌ）への移動を生じさせる、パイロット室（２３０）と、前記パイロット室負荷チャンネル（１３８、２３８）のスループットを制限する油圧制限要素（１４０、２４０）と、を備える可変潤滑油ベーンポンプ（１０２、２０２）。【選択図】図１
2020537086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ出口圧力（ＰＯ）を有する加圧潤滑油を供給するための可変潤滑油ベーンポンプ（１０２、２０２）であって、
ポンプ入口（１０６、２０６）及びポンプ出口（１０８、２０８）を定義する静的ポンプハウジング（１１４、２１４）と、
ポンプロータ（１２２、２２２）に関してシフト可能な制御リング（１２４、２２４）であって、それによって容積ポンプ性能を制御するためにポンプロータ（１２２、２２２）に関する制御リング（１２４、２２４）の偏心量を変化させる、制御リング（１２４、２２４）と、
前記シフト可能な制御リング（１２４、２２４）内で回転する複数のロータベーン（１２３、２２３）を有する回転可能なポンプロータ（１２２、２２２）と、
ばね室（１２６、２２６）内に配置されて、前記シフト可能な制御リング（１２４、２２４）を予圧して高偏心方向（Ｈ）に押し込む制御リング予圧ばね（１２８、２２８）と、
負荷圧力（ＰＧ、ＰＯ）と大気圧（ＰＡ）の間でばね室の圧力を制御し、それによって少なくとも２つの異なるポンプ設定圧力値を定義する、圧力制御弁（１３２、２３２）と、
パイロット室（１３０、２３０）の唯一の油圧接続を提供するパイロット室負荷ライン（１３８、２３８）を介して負荷圧力（ＰＧ、ＰＯ）で加圧されるパイロット室（２３０）であって、パイロット室の圧力により、前記制御リング予圧ばね（１２８、２２８）に対する前記シフト可能な制御リング（１２４、２２４）の低偏心方向（Ｌ）への移動を生じさせる、パイロット室（２３０）と、
前記パイロット室負荷チャンネル（１３８、２３８）のスループットを制限する油圧制限要素（１４０、２４０）と、
を備える可変潤滑油ベーンポンプ（１０２、２０２）。
【請求項２】
前記負荷圧力が、エンジンギャラリ圧力（ＰＧ）である、請求項１に記載の可変潤滑油ベーンポンプ（１０２）。
【請求項３】
前記負荷圧力が、ポンプ出口圧力（ＰＯ）である、請求項１に記載の可変潤滑油ベーンポンプ（２０２）。
【請求項４】
前記パイロット室負荷ライン（２３８）が、前記ポンプハウジング（２１４）によって定義され、前記ポンプ出口（２０８）を前記パイロット室（２３０）に直接的に流体的に接続する、請求項３に記載の可変潤滑油ベーンポンプ（２０２）。
【請求項５】
前記制限要素（１４０、２４０）が０．２５ｍｍ２と４ｍｍ２の間の油圧断面積を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の可変潤滑油ベーンポンプ（１０２、２０２）。
【請求項６】
前記圧力制御弁（１３２、２３２）が、比例弁である、請求項１から５のいずれか一項に記載の可変潤滑油ベーンポンプ（１０２、２０２）。
【請求項７】
前記シフト可能な制御リング（１２４、２２４）が、前記ポンプロータ（１２２、２２２）に対して正確に直線的にシフト可能に提供されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の可変潤滑油ベーンポンプ（１０２、２０２）。
【請求項８】
前記潤滑油ポンプ（１０２、２０２）が、前記圧力制御弁（１３２、２３２）を制御する設定圧力制御ユニット（１３３、２３３）を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の可変潤滑油ベーンポンプ（１０２、２０２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧潤滑油を提供するための可変潤滑油ベーンポンプ、特に内燃機関のための加圧潤滑油を提供するための機械式可変容量潤滑油ベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変潤滑油ベーンポンプは、例えば歯車またはベルトを介して、エンジンによって機械的に駆動され、加圧された潤滑油をエンジンへ、またはエンジンを介して送液するために、このエンジンに流体的に接続されている。このエンジン内のポンプ出口圧力または潤滑油ギャラリ圧力は、設定された圧力値に制御され安定化される必要がある。
【０００３】
ＷＯ２０１５／０７４７００Ａ１は、内燃機関に加圧潤滑油を供給するための典型的な可変潤滑油ベーンポンプを開示している。この可変潤滑油ベーンポンプは、静的なポンプハウジングと、シフト可能な制御リングと、このシフト可能な制御リング内で回転する複数のロータベーンからなる回転可能なポンプロータとを備える。この制御リングは、ポンプロータに対してシフト可能であり、それにより、ポンプロータに対する制御リングの偏心量を変化させて、変位を制御し、その結果、容積ポンプ性能を制御する。
【０００４】
可変潤滑油ベーンポンプは、ばね室内に配置された制御リング予圧ばねを備え、シフト可能な制御リングを予圧して高偏心方向に押し込む。また、このポンプはポンプ出口圧力が負荷されて、シフト可能な制御リングを制御リング予圧ばねに抗して低偏心方向に移動させる、パイロット室を備えている。このポンプは、油圧のばね室の圧力を、ポンプ出口圧力と大気圧との間の範囲で調節するための制御弁を備えており、この結果、制御リングの偏心と、それによる容積ポンプ性能を制御することができる。この制御弁は、異なるポンプ出口の設定圧力値を提供可能である。
【０００５】
可変潤滑油ポンプは、エンジンによって機械的に駆動されるため、エンジンの回転速度が変動することによって、容積ポンプ性能の変動を引き起こす。このようなポンプの性能の変動は、制御リングの偏心量を制御弁を介してクローズドループ制御することで、補正される。しかし、この制御リングの偏心量のクローズドループ制御は、制御リングの低周波振動、特に５Ｈｚから５０Ｈｚの範囲の周波数の振動を引き起こす可能性がある。このような制御リングの振動は、ポンプ出口圧力の変動を引き起こし、ポンプ効率を低下させる可能性がある。このような制御リングの振動は、特にポンプ出口の設定圧力が比較的低い場合に発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、低ポンプ設定出口圧力またはエンジン潤滑油ギャラリ設定圧力の各々を確実に提供することができる、簡易な可変潤滑油ベーンポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有する可変潤滑油ベーンポンプによって達成される。
【０００８】
本発明に係る可変潤滑油ベーンポンプは、ポンプ入口およびポンプ出口を定義する静的ポンプハウジングを備えている。また、このポンプハウジングはシフト可能な制御リングが提供されるポンプ室を定義する。この制御リングは、厳密に直線的にシフト可能であるポンプハウジングに支持されることが可能であり、あるいは、制御リングがアーチ状の経路に沿って移動するように枢動可能に提供されることが可能である。
【０００９】
また、本発明に係る可変潤滑油ベーンポンプは、制御リング内に配置された回転可能なポンプロータを備えている。このポンプロータは、複数のポンプ室区画を定義する複数のロータベーンを備えている。これらのロータベーンと、それによるポンプ室区画は、制御リング内で回転する。制御リングの移動が、周囲の制御リングに対するポンプロータの偏心量を変化させ、それによってその変位を制御し、その結果、ポンプの容積性能を制御するように、ポンプロータの回転軸は、静的である。
【００１０】
また、本発明に係る可変潤滑油ベーンポンプは、制御リング予圧ばねを備え、シフト可能な制御リングを予圧して高偏心方向に押し込む。最大偏心位置では、ポンプは、最高の変位を提供し、その結果、定義された回転速度に対して最高の容積性能を提供する。
【００１１】
予圧ばねは、圧力制御弁によって圧力制御された油圧ばね室内に配置されている。圧力制御弁は、負荷圧力と大気圧に流体的に接続されている。この制御弁は、負荷圧力と大気圧の間でばね室の圧力を制御して、制御リングの偏心を制御し、それによって容積ポンプ性能を制御して、少なくとも2つの異なるポンプの設定圧力値を定義して保証する。制御リング予圧ばねは、低いポンプ設定圧力値を可能にするために、低い剛性を有する。
【００１２】
また、本発明に係る可変潤滑油ベーンポンプは、油圧パイロット室負荷ラインを介して負荷圧で油圧的に加圧されるパイロット室を備えている。パイロット室負荷ラインは、パイロット室の唯一の油圧接続部であるので、パイロット室に出入りする流量は、油圧負荷ラインのスループットによって決定される。パイロット室の圧力により、予圧ばねに対する制御リングの低偏心方向への移動を生じさせる。
【００１３】
また、本発明に係る可変潤滑油ベーンポンプは、パイロット室負荷ラインのスループットを制限し、それによってパイロット室に出入りする総流量を制限する油圧制限要素を備えている。制御リングの動きはパイロット室の容積を変化させるので、パイロット室に出入りする油圧流量の制限は、制御リングの両方向の動きを減衰させる。その結果、制御リングの振動が回避でき、あるいは少なくとも最小限に抑えることができる。
【００１４】
好ましくは、パイロット室に供給され、制御弁を介してばね室に供給される負荷圧力は、潤滑油が供給されるエンジンのギャラリ圧力である。その結果、このエンジンのギャラリ圧力は、ポンプの制御圧力パラメータとなる。内燃機関は、ポンプ出口から来る加圧された潤滑油が供給され、ポンプ出口圧力を有する。制御される圧力パラメータは、ポンプ出口圧力ではなく、内燃機関のギャラリ圧力である。
【００１５】
あるいは、負荷圧力は、エンジンに供給されるポンプ出口圧力である。その結果、ポンプ出口圧力は、エンジンに制御された圧力が提供されるように、ポンプの制御された圧力パラメータである。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態では、パイロット室は、ポンプハウジングによって定義されると共にポンプ出口をパイロット室に直接流体的に接続する油圧パイロット室負荷ラインを介して、ポンプ出口の圧力で加圧される。例えば、パイロット室負荷ラインは、ポンプハウジング内のボアとすることができる。これにより、パイロット室への如何なる外部油圧接続をも必要としない、コンパクトなポンプセットアップが可能になる。
【００１７】
好ましくは、制限要素は、０．２５ｍｍ２から４ｍｍ２の範囲の油圧断面積を有している。これにより、制御リングの動きを非常に効率的に減衰させることができる。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態では、圧力制御弁は比例弁であり、ばね室の圧力と、それによる制御リングの動きを、連続的に制御することができる。その結果、ポンプの性能を非常に正確に制御することができ、ポンプ出口設定圧力またはエンジンギャラリ設定圧力の各々を、連続的に可変かつ安定して制御することができる。
【００１９】
好ましくは、シフト可能な制御リングは、ポンプロータの回転軸に対して正確に直線的にシフト可能なように提供される。これにより、如何なるヒンジまたはピボットベアリングをも必要とすることなく、制御リングハウジング本体内での制御リングのシンプルな摩擦ベアリングが可能になる。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態では、潤滑油ポンプは、設定圧力制御ユニットを備えている。この設定圧力制御ユニットは、エンジンの要求に応じてポンプの設定圧力を調整するように、圧力制御弁を制御する。例えば、設定圧力制御ユニットは、エンジン制御ユニットから設定圧力値を受け取ることができ、または温度に依存するポンプ設定圧力制御を提供することができる。
【００２１】
本発明の２つの実施形態を添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明に係る可変潤滑油ベーンポンプの第１実施形態の配置を内燃機関と共に示す図であって、パイロット室と制御弁にはエンジンギャラリ圧力が提供されている図である。
【図２】本発明に係る可変潤滑油ベーンポンプの第２の実施形態の配置を内燃機関と共に示す図であって、パイロット室は、ポンプハウジングによって定義された油圧チャネルを介してポンプ出口に油圧的に直接接続されており、制御弁には、ポンプ出口圧力が提供されている図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、エンジン１００に加圧潤滑油を供給する可変潤滑油ベーンポンプ１０２を含む、内燃機関１００の潤滑回路の配置の概略図である。潤滑油ポンプ１０２は、潤滑油ポンプ１０２の回転速度がエンジン１００の回転速度に比例するように、エンジン１００によって機械的に駆動される。
【００２４】
潤滑油ポンプ１０２は、潤滑油タンク１０４からポンプ入口１０６を介して大気圧ＰＡの潤滑油を吸引し、ポンプ出口１０８を介して潤滑油供給ライン１１０を通じてポンプ出口圧力ＰＯの加圧潤滑油をエンジン１００に供給する。この潤滑油は、エンジン１００から潤滑油戻りライン１１２を介して潤滑油タンク１０４に戻る。
【００２５】
潤滑油ポンプ１０２は、入口室１１６を定義するポンプハウジング１１４と、出口室１１８と、回転可能なポンプロータ１２２とシフト可能な制御リング１２４を有するポンピング室１２０と、制御リング予圧ばね１２８を有するばね室１２６と、パイロット室１３０を備えている。ポンプ入口室１１６には、ポンプ入口１０６を介して大気圧ＰＡの潤滑油が供給される。ポンプ出口室１１８は、ポンプ出口圧力ＰＯで加圧され、ポンプ出口１０８に流体的に接続されている。
【００２６】
ポンプロータ１２２は、制御リング１２４内に配置され、静的な回転軸Ａについて時計回り方向に回転する。ポンプロータ１２２は、対応するベーンスリット内に半径方向に摺動可能に支持される５つのロータベーン１２３を備えている。ポンプハウジング１１４、制御リング１２４、およびロータベーン１２３は、５つの回転ポンプ室区画１２５を画定する。
【００２７】
制御リング１２４は、２つの放射状に突出したプランジャ１２９、１３１を介してポンプハウジング１１４に放射状に支持されている。制御リング１２４は、第１のプランジャ１２９がばね室１２６内で移動され、第２のプランジャ１３１がパイロット室１３０内で移動されることにより、ポンプロータ１２２に対して正確に直線的に移動可能である。潤滑油ポンプ１０２の容積ポンプ性能は、制御リング１２４を移動させ、それによって周囲の制御リング１２４に対するポンプロータ１２２の偏心量を変化させることによって制御することができる。
【００２８】
制御リング１２４は、制御リング１２４を高偏心方向Ｈに押す制御リング予圧ばね１２８によって予圧される。その結果、制御リング１２４のシフト方向の他の力が制御リング１２４に関して有効でない場合には、制御リング１２４は、最大容積ポンプ性能を提供する最大偏心位置に押し込まれる。制御リング予圧ばね１２８は、低いポンプ設定圧力値を可能にするために、低い剛性を備えている。
【００２９】
制御リング１２４は、ばね室１２６の圧力によって、高偏心方向Ｈに押される。ばね室の圧力は、圧力制御弁１３２によって制御される。制御弁１３２は比例弁であり、エンジンギャラリ圧力ＰＧが供給されるエンジンギャラリ圧力入口１３４に流体的に接続されている。また、制御弁１３２は、潤滑油出口１３６を介して潤滑油タンク１０４に流体的に接続されている。その結果、制御弁１３２は、複数の異なるポンプ設定圧力値を定義し保証するために、大気圧ＰＡとエンジンギャラリ圧力ＰＧとの間の圧力範囲でスプリングチャンバ圧力を制御することを可能にする。圧力制御弁１３２は、設定圧力制御ユニット１３３によって制御され、ポンプ設定圧力をエンジンの要求に適応させる。
【００３０】
制御リング１２４は、パイロット室１３０の圧力によって、反対の低偏心方向Ｌに押される。パイロット室１３０は、油圧パイロット室負荷ライン１３８を介してギャラリ圧入口１３４に流体的に接続されている。その結果、パイロット室は、エンジンギャラリ圧力ＰＧで加圧される。
【００３１】
シフト可能な制御リング１２４の半径方向の位置は、ばね室圧力とパイロット室圧力との比に依存し、その結果、制御弁１３２を介して制御することができる。
【００３２】
制御リング１２４の移動中に、第２制御リングプランジャ１３１がパイロット室１３０内を移動する。その結果、パイロット室１３０の容積が変化し、それにより、パイロット室負荷ライン１３８を介してパイロット室１３０へのまたはパイロット室１３０からの潤滑油の流れを発生させる。パイロット室負荷ライン１３８は、パイロット室負荷ライン１３８のスループットを制限する制限要素１４０を備えている。制限要素１４０は、他のすべての油圧ラインが少なくとも７ｍｍ２の最小油圧断面積を有するのに対し、０．２５ｍｍ２から４ｍｍ２の範囲内の最小油圧断面積を有するように提供される。その結果、制御リング１２４の動きが減衰するように、パイロット室１３０への潤滑油の出入りが制限される。制御リング１２４の動きの減衰は、制御リングの振動を最小化し、その結果、ポンプ出口圧力の変動を最小化する。
【００３３】
図２は、本発明に係る代替的な可変潤滑油ベーンポンプ２０２を備えた代替的な潤滑回路の配置の概略図である。図１の潤滑回路および潤滑ポンプ１０２の特徴に対応する図２の潤滑回路および潤滑ポンプ２０２の特徴は、１００だけ増加した参照番号を有する。
【００３４】
圧力制御弁２３２は、弁供給ライン２４２を介してポンプ出口室２１８に流体的に接続され、潤滑油出口２３６を介して潤滑油タンク２０４に流体的に接続されている。その結果、圧力制御弁２３２は、大気圧ＰＡとポンプ出口圧力ＰＯとの間の圧力範囲でばね室２３０の圧力を制御することができる。
【００３５】
パイロット室２３０は、ポンプハウジング２１４によって規定されるパイロット室負荷ライン２３８を介して、ポンプ出口室２１８に直接的に流体的に接続されている。その結果、パイロット室２３０は、ポンプ出口圧力ＰＯで加圧される。パイロット室負荷ライン２３８は、０．２５ｍｍ２から１ｍｍ２の範囲内の油圧断面積を有するオリフィス２４１によって提供される制限要素２４０を備えている。制限要素２４０は、パイロット室負荷チャネル２３８のスループットを制限し、その結果、制御リング２２４の動きを減衰させる。
【００３６】
参照リスト
１００  内燃機関
１０２  可変潤滑油ベーンポンプ
１０４  潤滑油タンク
１０６  ポンプ入口
１０８  ポンプ出口
１１０  潤滑油供給ライン
１１２  潤滑油戻りライン
１１４  ポンプハウジング
１１６  入口室
１１８  出口室
１２０  ポンピング室
１２２  ポンプロータ
１２３  ロータベーン
１２４  シフト可能な制御リング
１２５  ポンプ室区画
１２６  バネ室
１２８  制御リング与圧ばね
１２９  第１制御リングプランジャ
１３０  パイロット室
１３１  第２制御リングプランジャ
１３２  圧力制御弁
１３３  設定圧力制御装置
１３４  エンジンギャラリ圧力入口
１３６  潤滑油排出口
１３８  パイロット室負荷ライン
１４０  制限要素
２００内燃機関
２０２  可変潤滑油ベーンポンプ
２０４  潤滑油タンク
２０６  ポンプ入口
２０８  ポンプ出口
２１０  潤滑油供給ライン
２１２  潤滑油戻りライン
２１４  ポンプハウジング
２１６  入口室
２１８  出口室
２２０  ポンピング室
２２２  ポンプロータ
２２３  ロータベーン
２２４  シフト可能な制御リング
２２５  ポンプ室区画
２２６  ばね室
２２８  制御リング与圧ばね
２２９  第１制御リングプランジャ
２３０  パイロット室
２３１  第２制御リングプランジャ
２３２  圧力制御弁
２３３  設定圧力制御装置
２３６  潤滑油出口
２３８  パイロット室負荷ライン
２４０  制限要素
２４１  オリフィス
Ａ  静的な回転軸
Ｈ  高偏心方向
Ｌ  低偏心方向
ＰＡ  気圧
ＰＧ  エンジンギャラリ圧力
ＰＯ  ポンプ出口圧力
【図１】
2020537086.tif 000003
【図２】
2020537086.tif 000004
【国際調査報告】
2020537086.tif 000005
2020537086.tif 000006
2020537086.tif 000007