JP2014178028A - 流体ポンプアウトレット圧調整のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ出口圧力を所定の圧力に設定可能な電磁リリーフ弁および調整システムを提供する。
【解決手段】穴４８及びバルブスプール７０が設けられたバルブ本体９４を有する。バルブスプール７０は異なるバルブスプール位置において第一及び第二ポート（50、５４）を第三ポート５６に接続する。第一ポート５０は流体ポンプからの第一流体圧を受けるために流体ポンプのアウトプットと流体連結される。第二ポート５４は流体タンクと流体連結される。第三ポート５６は、流体ポンプからの第一流体圧を制御するために流体ポンプに第二流体圧を提供するために流体ポンプのインプットと流体連結される。リニアアクチュエータ４６はバルブ本体９４に隣接して設けられるとともに、バルブスプール７０を第一又は第二方向に付勢する第一ばね及び第二（９０、１２８）ばねを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体ポンプアウトレット圧調整に関し、特に、エンジンの速度に応じた流体ポンプアウトレット圧調整に関する。

エンジンオイルポンプなどの流体ポンプに関する分野においては、ポンプを駆動するエンジンの速度が変化したときに所望ポンプアウトレット圧を維持するために、ポンプアウトレット圧に応じてポンプアウトプット（排油量(displacement)）を変化させることが知られている。流体ポンプアウトレット圧を調整することによってより速いエンジン速度で汲み出される油の容量が減少され、その結果エネルギーが節約されてエンジン効率を高めることができる。

長年、圧力注油が自動車の内燃エンジンに用いられてきた。一般的に、オイルポンプによって生成された最大圧力を制限するために単一圧力リリーフバルブが用いられている。アイドリングから最大速度荷重動作にわたる全動作状況でエンジンが十分な注油を確実に受けられるよう、リリーフ圧力は通常かなり高い値に設定される。しかしながらこのことは多くの動作形態においてエンジンがより少ない油量及び圧力のみを必要とすることから潤滑ポンプのエネルギー消費を理想よりも高くする。

他のエンジン潤滑システムは電動式圧力制御バルブを用いる。ソレノイドは圧力バルブのためのパイロットチャンバ内の圧力を制御するためにボールバルブを開閉させる。

エンジンを圧力制御バルブで確実に保護するとともに、全動作形態において燃費の向上を促進させるよう油圧を所定圧力範囲内に維持することができるエンジン潤滑システムを提供することが望ましい。

一実施形態において、流体ポンプ圧調整システムは、穴が設けられたバルブボディと該穴内にスライド可能に収容されたバルブスプールとを有するバルブを備える。前記バルブボディは前記穴と流体連結する第一ポート、第二ポート及び第三ポートを有する。前記バルブスプールは前記穴内の前記バルブスプールの異なる位置において前記第一ポートと前記第二ポートを前記第三ポートに選択的に接続する。 前記第一ポートは第一圧力レベルを有する第一流体圧を前記第一ポートにおいて受けるために流体ポンプのアウトレットと流体連結される。前記第二ポートは前記流体ポンプのための流体源を提供する流体タンクと流体連結される。前記第三ポートは、前記流体ポンプからの前記第一圧力レベルを制御するための第二圧力レベルを有する第二流体圧を前記第三ポートにおいて提供するために、前記流体ポンプの制御ポートと流体連結される。

リニアアクチュエータは前記バルブボディに隣接し、前記バルブスプールに動作可能に連結される。 第一ばねは、前記第一ポートにおける前記第一圧力レベルが与えられた閾レベルよりも小さいときに、前記バルブスプールを前記バルブボディに対して第二位置に向かって付勢する。前記バルブスプールは、前記第一ポートにおける第一圧力レベルが前記与えられた閾レベルよりも大きいときに、前記第一位置に向かって付勢され、そして、前記リニアアクチュエータの活性化及び不活性化によって、前記与えられた閾レベルが変更される。

別の実施形態では、流体ポンプ圧調整システムは、穴を有するとともに、該穴と流体連結する第一ポート、第二ポート及び第三ポートが設けられたバルブボディを有する。前記第一ポートは流体ポンプのアウトレットと流体連結される。前記第二ポートは前記流体ポンプのための流体源を提供する流体タンクと流体連結される。前記第三ポートは前記流体ポンプの制御ポートと流体連結され、前記制御ポートに与えられた圧力によって前記流体ポンプのアウトレットからの流体の流量が制御される。バルブスプールが、前記穴内にスライド可能に収容されるとともに、前記第一ポートが前記第三ポートに接続される第一位置及び前記第二ポートが前記第三ポートに接続される第二位置を有する。

アクチュエータが前記バルブボディに隣接し、前記バルブスプールに動作可能に連結される。第一ばねが、前記第一ポートにおける圧力が与えられた閾レベルよりも小さいときに前記バルブスプールを第二位置に付勢する。前記バルブスプールは、前記第一ポートにおける圧力が前記与えられた閾レベルよりも大きいときに前記第一位置にあり、そして、前記リニアアクチュエータの活性化及び不活性化によって、前記与えられた閾レベルが変更される。

さらに別の実施形態において、流体ポンプアウトレット圧調整の方法は、穴を有するとともに該穴と流体連結する第一ポート、第二ポート及び第三ポートを有するバルブボディを備えた油圧バルブを準備する工程を有する。前記第一ポートは第一圧力レベルを有する流体ポンプのアウトレットと流体連結される。また、前記第一ポートは、前記流体ポンプからの前記第一圧力レベルを受けるよう構成される。前記第二ポートは、前記流体ポンプのための流体源を提供する流体タンクと流体連結される。前記第三ポートは、第二圧力レベルを有する前記流体ポンプの制御ポートと流体連結されるとともに、前記流体ポンプからの前記第一圧力レベルを制御するために前記流体ポンプに前記第二圧力レベルを提供する。バルブスプールは、前記穴内にスライド可能に収容されるとともに、少なくとも第一位置及び第二位置を有する。第一ばねは前記バルブスプールを前記第二位置に付勢する。リニアアクチュエータは、前記バルブボディに隣接し、前記バルブスプールに動作可能に連結される。前記方法は、前記バルブスプールの移動及び前記流体ポンプアウトレット圧の調整に必要とされる前記第一ポートにおける圧力閾値を変化させるために前記バルブスプールに力を加えるために前記リニアアクチュエータを作動させる工程を有する。

本発明の実施形態に関わる、潤滑油を内燃エンジンに供給するオイルポンプを制御するためのシステムの概略図である。 図１のシステムに使用可能な圧力制御バルブの長手方向断面図であり、リニアアクチュエータは動作を停止しており、油圧バルブが高圧状態で動作している。 図２の圧力制御バルブのアーマチャアセンブリの等角図である。 圧力制御バルブの代替のアーマチャアセンブリの等角図である。 図４のアーマチャアセンブリのベアリングの一部でもあり得る代替のケージの一端部を示す。 図４のケージの等角図である。 図４のケージの他端部の平面図である。 図４の８−８線に沿った断面図である。 図２の圧力制御バルブの長手方向断面図であり、電流が印加されてなく、第一ポートに圧力が印加されていない状態の圧力制御バルブを示す。 図２の圧力制御バルブの長手方向断面図であり、電流が印加されてなく、第一ポートに圧力が印加された状態の圧力制御バルブを示す。 図２の圧力制御バルブの長手方向断面図であり、電流がコイルに印加され、第一ポートに圧力が印加された状態の圧力制御バルブを示す。 第一ポートと第三ポートに圧力が加えられているときにコイルに電流が流されたときの効果を示すグラフである。 第一ポートと第三ポートに圧力が加えられているときにコイルに電流が流されたときの効果を示すグラフである。 図２の圧力制御バルブの逆論理を有する代替の圧力制御バルブの長手方向断面図である。 図２の圧力制御バルブの逆論理を有する代替の圧力制御バルブの長手方向断面図である。 図２の圧力制御バルブの逆論理を有する代替の圧力制御バルブの長手方向断面図である。 代替の圧力制御バルブの長手方向断面図であり、４つのポートバルブを示す。 さらに代替の圧力制御バルブの長手方向断面図である。

図１に、内燃エンジン２４への潤滑油２２の供給を制御するための流体圧調整システム２０を示す。エンジン２４は、オイルポンプ２６と、潤滑油２２の供給量を収容したオイルタンク３０とを含む。オイル分配ネットワーク３２によって、エンジン２４がオイルポンプ２６とオイルタンク３０に接続される。

また、流体圧調整システム２０は圧力制御バルブ３６を含む。圧力制御バルブ３６は、オイルポンプ２６、オイルタンク３０及びオイル分配ネットワーク３２と流体連結している。圧力制御バルブ３６は、オイル分配ネットワーク３２内の油圧とエンジン２４への油圧を制御する機能を果たす。

当該分野で周知のように、オイルポンプ２６はエンジンのクランクシャフト（図示せず）の回転によって通常機械的に駆動されるが、他のポンプの形態もよく知られている。しかしながら、オイルポンプ２６は、その変位量（排油量）すなわち出力容量がオイルポンプ２６の制御ポート３８に加えられた圧力レベルによって可変である点で従来のポンプと異なる。その圧力を変化させることにより、オイルポンプ２６によってオイルタンク３０からオイルフィルタ４２を通ってエンジン２４の上部にあるキャビティへと供給される流体の量が変化する。これらのキャビティから、油２２が、オイルタンク３０へと戻るまで重力によってエンジン２４を通って流れる。

オイルポンプ２６の排油量を一定に維持した場合、オイルフィルタ４２のアウトプット５２における油流量及び油圧がエンジン２４の速度に直接関連付けることができることは明らかである。しかしながら、エンジンに与えられた油２２の量、すなわちその油の圧力をエンジンの速度に関係なく所定範囲内に維持することが望ましい。

エンジンの速度が変化したときに油の流量を所定範囲内に維持するために、圧力制御バルブ３６を用いてオイルポンプ２６の排油量が変えられる。これを達成するために、圧力制御バルブ３６は、リニアアクチュエータ４６に連結された油圧バルブ４４を有する。以下に、各々について詳しく説明する。

図１及び図２を参照すると、油圧バルブ４４には、油圧バルブ４４内を長手方向にのび、バルブ穴４８に開口する少なくとも第一ポート５０、第二ポート５４及び第三ポート５６を有するバルブ穴４８が設けられている。図示した実施形態では、第一ポート５０はオイルフィルタアウトプット５２から加圧油２２を受け、第二ポート５４は油２２をオイルタンク３０に戻す。第三ポート５６はオイルポンプ２６の制御ポート３８に接続されている。第三ポート５６は第一ポート５０と第二ポート５４の間でバルブ穴４８に沿って位置する。第一ポート５０は典型的にはオイルフィルタアウトプット５２などの加圧流体源に接続され、第二ポート５４は通常オイルタンク３０につながる戻りライン６０に接続される。代替のアウトレットポートを提供するためにバルブ穴４８の端部６６に開口６４を設けることもできる。

バルブ穴４８内でバルブスプール７０の位置を変えることによってオイルポンプ２６からの圧力をさまざまな度合いで制御ポート３８へ与えることができ、あるいは、第二ポート５４と第三ポート５６を接続することによってオイルタンク３０内の低い圧力をオイルポンプ２６の制御ポート３８に与えることができる。当然のことながら、これらのポートの構成又は配置は変えることができ又は別の名称で呼ぶことができ、それでもなお同じ機能を提供する。

バルブスプール７０はバルブ穴４８内にスライド可能に収容されている。いくつかの実施形態では、バルブスプール７０は、第一端７４の近くに設けられた第一ランド７２と、第二端８０の近くに設けられた第二ランド７８とを有し、これによりバルブスプール７０の周囲に溝８４が形成される。より小さい(reduced)直径を有する第二凹部８６が、バルブスプール７０の第一ランド７２と第一端７４の間にのびている。第一バネ９０は、バルブスプール７０をバルブ穴４８の端部６６に位置する調整ネジ６８から遠ざかる方向へ付勢する。具体的には、第一バネ９０はバルブスプール７０をリニアアクチュエータ４６に向かって押す。バルブスプール７０の第二端８０は、リニアアクチュエータ４６に固定されたバルブ本体９４の端部９２の近くに位置する。

リニアアクチュエータ４６は、中心孔１０４を有する非磁性ボビン１００の周囲に巻かれた電磁コイル９８を有する。またリニアアクチュエータ４６は２つの筒状柱片１０６及び１０８を有する。上側の柱片１０６はボビンの中心孔１０４の一端の中にのび、バルブ本体９４に隣接する下側の柱片１０８は中心孔１０４の他端の中にのびる。柱片１０６及び１０８はボビン１００内で互いにわずかに間隔を開けて配される。逆コップ状のソレノイド筒１１２は、２つの柱片１０６及び１０８の内側にのびているとともに、バルブ本体９４に向く開口端及び上側の柱片１０６内の閉塞端を有する。本明細書で使用する上側、下側、上、下などの方向に関する関係及び動作は、図面に示す配向にある部品の関係及び動作を参照しており、必ずしもバルブを機械に取り付けたときの部品の配向を参照してはいない。

強磁性体アーマチャ１１４は、ソレノイド筒１１２内にスライド可能に収容されるとともに、アーマチャ１１４内にのびる中心孔内に固定された筒状のプッシュピン１１６を有する。プッシュピン１１６は、その上端がソレノイド筒１１２の閉塞端１１２に当接したときに流体が流入できるよう、該上端に切り欠き１２０を有してもよい。プッシュピン１１６及びアーマチャ１１４は、コイル９８を流れる電流により生じる電磁場に応じて、非磁性ソレノイド筒１１２内のユニットとして動く。電流は、例えばコンピュータにより作動するエンジン制御ユニットからコイル９８に与えることができる。

プッシュピン１１６の筒状の構造により、それが移動する間、油２２がアーマチャ１１４の対向する側部の間に流れる。プッシュピン１１６はアーマチャ１１４からバルブ本体９４へと突出するとともに、ブッシング１２４と係合しかつ好ましくはブッシング１２４に固定された遠隔端１２２を有する。ブッシング１２４は、ブッシング１２４とバルブスプール７０の第二端８０の間にのびる第二ばね１２６のためのガイドとして機能することができる。したがって、第二ばね１２６は、バルブスプール７０をリニアアクチュエータ４６から遠ざかる方向及びバルブ穴４８の端部開口６４に向かう方向に付勢する傾向がある。アーマチャ１１４、プッシュピン１１６及びブッシング１２４はアーマチャアセンブリ１２８を形成するが、これらの部品のうち２つ又は３つ全てを単一材料片から製造することもできる。さらに、記載するように、アーマチャアセンブリ１２８は同じ機能を提供するものであれば異なる形状でもよい。

図２及び図３を参照すると、ベアリング１３０をプッシュピン１１６に取り付けることができ、ベアリング１３０をアーマチャアセンブリ１２８の一部とすることができる。下側の柱片６４の端部における磁束によって軸方向の力がアーマチャ１１４に与えられ、この位置におけるベアリング１３０が前記軸方向の力に起因するアーマチャの動きにくさ(binding)を防止する。いくつかの実施形態では、ベアリング１３０は、非磁性体材料、好ましくは弾性プラスチックから製造されたケージ１３２を有してもよい。ケージ１３２は、間に５つの壁１３８がケージ１３２の周囲に等間隔でのびる２つの離間した端部リング１３４及び１３６を有する単一片である。各壁１３８は図７の断面からわかるようにいくらかＹ字状の断面を有しており、ケージ１３２の外側湾曲表面においてケージの中心側よりも幅広である。５つの長手方向スロット１４０が５つの壁１３８のうち隣接する壁間に形成される。壁１３８の外側表面は凹んでおり、これにより壁１３８の全長にわたってのびる長手方向チャネル１４２が形成されている。これらのチャネル１４２によりケージ１３２の周りに流体が流れ、これにより、さもなければ制限された流体の流れによって生じてしまうアーマチャ１１４のスライド動作に対する抵抗が減少する。

図２及び図３に示すように、別体のクロムめっき球１４６により各スロット１４０内に回転可能素子が提供される。全体的にＹ字状の各壁１３８は各スロット１４０内へと広がり、これにより、球１４６が捕捉されてスロット１４０から自由に出られないよう、ケージ１３２の外部湾曲表面内のスロットの開口が狭められる。ケージ１３２のプラスチック材料は弾性を有し、これにより、隣接する壁１３８が、球１４６が関連するスロット１４０内へ挿入されるよう十分に間隔を開けて離間し、その後球１４６を保持するために元々の位置に戻る。ケージ１３２の各端部のリング１３４及び１３６は、球１４６がスロット１４０の端部から外に出てしまうことを防止する。本明細書で用いる場合、「捕捉」との用語は、従来のアーマチャアセンブリ設計のように他の部品を必要とすることなく、球１４６がケージ１３２の壁１３８とリング１３４及び１３６とによって保持されることを意味する。図２からわかるように、各球１４６は各スロット１４０から突出してソレノイド筒１１２と接触し、各スロット１４０内で回転可能である。球１４６の代わりに、シリンダなどの他の形態の回転可能素子を用いてもよい。

図４−８に示す代替の実施形態では、ケージ１３２は、第二リング１３６から外向きに突出するとともにプッシュピン１１６の周りで環状溝１５６内へ突出する指タブ１５４を有する５つのＬ字状指部１５２が設けられたラッチ１５０を有してもよい。指タブ１５４とプッシュピンの環状溝１５６との係合によって、ケージ１３２がアーマチャ１１４に対して保持される。あるいは、ケージ１３２及びプッシュピン１１６は、単一のプラスチック部品として製造されてもよい。

上述のリニアアクチュエータ４６の部品は、リニアアクチュエータ４６をバルブ本体９４に固定するためにバルブ本体９４の周りで切り欠き１６２内に圧着された外部金属ハウジング１６０の中に収容されてもよい。いくつかの実施形態では、電磁コイル９８は外側被覆プラスチックを備えてもよく、その後ハウジング１６０内に設置されてもよい。代替の実施形態では、電磁コイル９８の周囲にのびるとともに電磁コイル９８のための外部電気コネクタ１７０を形成するためにハウジング１６０の開口１６６を通って突出する外側被覆された筐体１６４を形成するために、プラスチック材料をハウジング１６０内に注入してもよい。金属製エンドプレート１７２によってバルブ本体９４から離れた側に位置するハウジング１６０の端部が塞がれる。

一使用例において、圧力制御バルブ３６は、オイルポンプ２６からの油２２が第一ポート５０に与えられるかつオイルタンク３０への戻りライン６０が第二ポート５４に接続された流体圧調整システム２０に搭載されるよう、構成されている。第三ポート５６は、油２２の圧力によって制御される装置すなわちオイルポンプ２６に接続されている。

図９は、オイルポンプ２６の駆動開始の前に生じるような、電磁コイル９８に流れる電流がゼロでありかつ第一ポート５０での圧力がゼロ又は比較的低いときの圧力制御バルブ３６の電源が切られた状態を示す。このとき、第一ばね９０は第二ばね１２６よりも大きな前負荷を有し、バルブスプール７０は第一位置１６８にある。この構成において、オイルポンプ２６は最大排油量位置(maximum displacement)にあるであろう。第一位置１６８において、バルブスプール７０は、バルブスプール７０の周囲の溝８４が第一ポート５０とのみ連通するよう位置している。しかしながら、バルブスプールの第一端７４にある第一ばね９０に隣接する第二凹部８６は、油２２が第三ポート５６から第二ポート５４及びオイルタンク３０へと流れるための経路１７８を提供し、これにより第三ポート５６における圧力が全て解放される。

図１０を参照すると、オイルポンプ２６が駆動されると、第一ポート５０の圧力が増大し始める。この圧力は、バルブスプール７０とブッシング１２４の間のパイロットチャンバ１８２内において圧力が同じになるよう、パイロット経路１８０を介してバルブスプール７０の第二端８０を超えて伝えられる。圧力が第一所定圧力閾値を超えると、バルブスプール７０の第二端８０へと加えられたその圧力からの力と第二ばね１２６の力との組み合わせが第一ばね９０の対向する力よりも大きくなり、結果としてバルブスプール７０が第二位置１７４に向かって下向きに移動し、これにより第一ばね９０が圧縮される。圧力が第一所定圧力閾値例えば４．５バール、又はそれ以下もしくはそれ以上、に達すると、バルブスプール７０は、バルブスプール７０の第一ランド７２が第三ポート５６と第二ポート５４の間の連通を塞ぐような位置へと移動し、環状溝８４が第一ポート５０と第三ポート５６の両方を連通し、これによりこれらの間に流体路１８４が提供される。この流体路１８４は第三ポート５６の圧力を増大させ、これによりオイルポンプ２６をデストローク(de-stroke)させてオイルポンプが第一所定圧力閾値を超えることを防止する。

その後、インレットポート５０での圧力が大幅に減少すると、第一ばね９０がバルブスプール７０を図９に示す位置へと上向きに押し、この位置において、第三ポート５６は再び第二ポート５４と連通することができる。

図１１を参照すると、第一ポート５０において所定圧力閾値、例えば４．５バール、でソレノイドコイル９８に電流が与えられると、生じる電磁場によってアーマチャ１１４がソレノイド筒１１２内で図１０に示す位置から図１１に示す第三位置１７６へと下向きに移動する。アーマチャ１１４はプッシュピン１１６によってブッシング１２４に連結されているので、ブッシング１２４もまた、電磁場によって生じた力に関係なくブッシングの移動量を制限するバルブ本体９４の上端９２に当接するまで下向きに移動する。この動作ははじめに第二ばね１２６を圧縮し、これにより対向する第一ばね９０からの力よりも大きな力がバルブスプール７０に加えられる。結果として生じた力の不均衡によって、バルブスプール７０が下向きに移動して第一ばね９０を圧縮する。ブッシング１２４がバルブ本体９４の上端９２にのしかかるように接しているので、２つのばね９０及び１２６は再び力平衡に達し、これによりバルブスプール７０は、ソレノイドコイル９８に電圧がかけられる前よりもより下側の位置へと位置づけられる。この第三位置１７６では、第一ポート５０がバルブスプールの環状溝８４の周囲の経路１８８によって第三ポート５６に接続される。

リニアアクチュエータ４６を活性化させる（電圧をかける）ことにより生じたバルブスプール７０の下向きのシフトによって、第一ばね９０と第二ばね１２６の両方が、リニアアクチュエータが不活性化されている（電圧がかけられていない）ときよりも大きく圧縮される。第一ばね９０の圧縮は、特に、第一ポート５０と第三ポート５６の間の経路１８８が作成される第三位置１７６へとバルブスプール７０を移動させるために第一ポート５０において必要とされる圧力の大きさを変更する。この流体経路１８８は再び第三ポート５６での圧力を増大させ、これによりオイルポンプ２６がデストロークされてオイルポンプ２６からの圧力が第一所定圧力閾値より小さい値へと減少する。

この動作を起こすために第一ポート５０に加えなければならない圧力の大きさは（第二所定圧力は）、リニアアクチュエータ４６が不活性化されているときに経路１８４（図１０参照）を形成するために、第一所定圧力閾値よりも小さい。この第二所定圧力は、ブッシング１２４のストローク及び第二ばね１２６の変化量(rate)又は力によって決定されるが、電磁力の影響は受けないので、この力を厳密に制御する必要はない。したがって、リニアアクチュエータ４６を活性化又は不活性化させることによって、第一ポート５０と第三ポート５６の間の連通を開くのに必要とされる第一ポート５０での圧力を、２つの異なる所定圧力に設定することができる。特定の圧力を選択することによって圧力制御バルブ３６の圧力応答特性が変更され、同様に第三ポート５６に接続されたオイルポンプ２６の動作が変更される。

この応答を図１２及び図１３に示す。第一ポート５０圧力を約４．５バール、第三ポート５６圧力を約０．４バールとしたとき、コイル９８への電流１９０が約０．４アンペアへと増大するにつれて、バルブスプール７０が移動し始め、これにより第一ポート５０での圧力が減少し第三ポート５６での圧力が増大する。電流１９０が増大を続けると、約０．９アンペアにおいて第一ポート５０での圧力が減少して約１．０バールで横ばいになり、第三ポート５６での圧力が約０．８バールへと増大して横ばいになる。図１３は、約１．０バールから約４．５バールの所定圧力範囲１９２を示す。当然のことながら、所定圧力範囲１９２は特定の用途の要求に応じて可変である。

図１４〜図１６に圧力制御バルブ２３６の代替の構成を示す。圧力制御バルブ２３６は圧力制御バルブ３６と同様であるが、圧力制御バルブ２３６は圧力制御バルブ３６の逆論理を提供するよう構成されたスプール２７０を備えている。例えば、図１４は、電磁コイル９８に流れる電流がゼロかつ第一ポート５０での圧力がゼロ又は比較的低いときの圧力制御バルブ２３６の電圧がかけられていない状態を示す。このとき、第一ばね９０は第二ばね１２６よりも大きな前負荷を有し、バルブスプール２７０は第一位置２６８にある。この構成において、オイルポンプ２６は最大排油量位置にあるであろう。第一位置２６８において、バルブスプール２７０は、バルブスプール２７０の周囲の溝８４が第一ポート５０及び第三ポート５６と連通するよう位置して、油２２が第三ポート５６を出て制御ポート３８へと流れるための経路２７８を提供する。バルブスプール２７０は、第一ポート５０の圧力が所定圧力、例えば４．５バールに達するまでこの位置にとどまる。

図１５を参照すると、第一ポート５０での圧力が上昇すると、この圧力がパイロット経路１８０を介して第二ばね１２６の前負荷よりも大きくなり、スプール２７０が下向きに押される。第一ポート５０での圧力が所定圧力に達すると、スプール２７０は力の均衡がとれて零位置２７４に達する。

図１６を参照すると、その後、ソレノイドコイル９８が電流がかけられると、生じた電磁場によってアーマチャ１１４がソレノイド筒１１２内で図１５に示す位置から図１６に示す位置２７６まで下向きに移動する。アーマチャ１１４はプッシュピン１１６によってブッシング１２４に連結されているので、ブッシング１２４もまた、電磁場によって生じた力に関係なくブッシングの移動量を制限するバルブ本体９４の上端９２に当接するまで下向きに移動する。この動作ははじめに第二ばね１２６を圧縮し、これにより対向する第一ばね９０からの力よりも大きな力がバルブスプール２７０に加えられる。結果として生じた力の不均衡によって、バルブスプール２７０が下向きに移動して第一ばね９０を圧縮する。ブッシング１２４がバルブ本体９４の上端９２にのしかかるように接しているので、２つのばね９０及び１２６は再び力平衡に達し、これによりバルブスプール７０は、ソレノイドコイル９８に電圧がかけられる前よりもより下側の位置へと位置づけられる。この第三位置２７６では、第二ポート５４がバルブスプールの環状溝８４の周囲の経路２８８によって第三ポート５６に接続される。

図１７に、圧力制御バルブ３３６の代替の構成を示す。圧力制御バルブ３３６は圧力制御バルブ３６及び２３６と同様であるが、圧力制御バルブ３３６は第四ポート３５８を有する。３つのポートを備えたスタイルの圧力制御バルブ３６及び２３６は、第三ポート５６圧力はオイルフィルタアウトレット圧５２である第一ポート５０圧力を超えることはできない。４つのポートを備えた圧力制御バルブ３３６では、第四ポート３５８でのパイロット信号がオイルフィルタアウトレット圧５２であり、第一ポート５０が、オイルフィルタ４２をまたぐ圧力降下によりオイルフィルタアウトレット圧５２よりも大きいポンプ排出圧力２８を受ける。この場合、デストローク圧力はポンプ排出圧力２８に等しくオイルフィルタアウトレット圧５２を超えることができる。これにより、オイルポンプ２６により堅いばね（非図示）を用いることができ、より安定したオイルポンプを提供することができる。

図１８に、圧力制御バルブ４３６のさらに代替の構成を示す。圧力制御バルブ４３６は圧力制御バルブ３６、２３６及び３３６と同様であるが、圧力制御バルブ４３６はばね１２６とスプール４７０の間に位置するピン４４０を備えている。ピン４４０はより小さい直径４４２を有し、パイロットチャンバ１８２からバルブ穴４８までのびることができる。より小さい直径のピン４４０によって、圧力制御バルブ４３６はリニアアクチュエータ４６の力をより必要とすることなくより大きな圧力範囲を制御することが可能となる。バルブスプール４７０及びバルブボア４８は各々より大きい直径を有してもよく、このことは流体流量範囲を増大させる。当然のことながら、ピン４４０及びスプール４７０は単一の材料片又は多数の片から製造することができる。

図１を再び参照すると、エンジン２４の速度が増大しオイルフィルタアウトレット圧５２もまた増大すると、この増大した圧力は、バルブスプール７０の上部において第一ポート５０を介してパイロット経路１８０及びパイロットチャンバ１８２に加えられる（図２参照）。コイル９８への電流１９０は変化しないのでアーマチャ１１４は固定位置にとどまるものの、パイロットチャンバ１８２内の増大した圧力がバルブスプール７０を下向きに押してポート５０と５６の間の経路１８４を開通する（図１０参照）。増大した圧力は経路１８４を介してオイルポンプ２６の制御ポート３８へと伝えられ、これによりオイルポンプ２６の排油量及びオイルフィルタアウトプット５２でのアウトプット流量及び圧力を減少させる、すなわち制御圧力が大きいほど排油量が小さくなる。

エンジン２４の速度が減少したときには反対の作用が生じ、パイロットチャンバ１８２内の圧力も減少する。パイロットチャンバ１８２内の圧力が低いと、第一ばね９０はバルブスプール７０を上向きに押して第三ポート５６と第二ポート５４の間の経路１７８を開通する（図９参照）。この経路１７８はオイルポンプ２６の制御ポート３８での圧力を減少させ、これによりオイルポンプ２６の排油量及びオイルフィルタアウトプット５２でのアウトレット圧を増大させる。このようにして、エンジンの速度が変化してもエンジン２４へのアウトレット圧及び油２２の流量は所定圧力範囲１９２内に維持される。

オイルフィルタアウトプット５２でのアウトレット圧がそこへと制御される圧力レベルは、リニアアクチュエータ４６内のコイル９８に与えられる電流レベルによって調整することができる。電流１９０を調整することによりコイル９８によって生成される磁場が変化し、したがってリニアアクチュエータ４６内のアーマチャ１１４の位置が変化する。アーマチャ１１４の位置が可変であることにより第一ばね９０及び第二ばね１２８を圧縮又は緩和することができ、これによりばね力の異なる量をバルブスプール７０の第一端７４及び第二端９２にそれぞれ加えることができる。これらの力は、バルブスプール７０を動かすためにパイロット経路１８０及びパイロットチャンバ１８２内で必要とされる圧力値を定義する。結果として、リニアアクチュエータ４６への可変電流１９０はバルブスプール７０が第三ポート５６と第一ポート５０の間の経路（経路１８４及び経路１８８）及び第三ポート５６と戻りポート５４の間の経路（経路１７８）を開閉する圧力レベルに影響を及ぼすことができる。この圧力レベルを変化させることによって、オイルフィルタアウトプット５２でのアウトプット圧力がそこへと制御される所定圧力閾範囲１９２内の圧力が変更される。

上述の記載は主に本発明の好ましい実施形態に向けられている。本発明の範囲内の種々の代替手段についていくつか説明したが、当業者であれば本発明の実施形態の開示からさらなる代替手段が明らかであることを認識するであろう。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲の記載から決定されるものであって上述の開示によって限定されるものではない。

Claims (26)

1. 穴が設けられたバルブボディと、該穴内にスライド可能に収容されたバルブスプールと、を有するバルブと、
   前記バルブボディに隣接し、前記バルブスプールに動作可能に連結されたリニアアクチュエータと、
   第一ばねと、
   を備えた流体ポンプ圧調整システムにおいて、
   前記バルブボディは、前記穴と流体連結する第一ポート、第二ポート及び第三ポートを有し、
   前記バルブスプールは、前記穴内の前記バルブスプールの異なる位置において前記第一ポートと前記第二ポートを前記第三ポートに選択的に接続するよう構成され、
   前記第一ポートは、第一圧力レベルを有する第一流体圧を前記第一ポートにおいて受けるために流体ポンプのアウトレットと流体連結され、
   前記第二ポートは、前記流体ポンプのための流体源を提供する流体タンクと流体連結され、
   前記第三ポートは、前記流体ポンプからの前記第一圧力レベルを制御するための第二圧力レベルを有する第二流体圧を前記第三ポートにおいて提供するために、前記流体ポンプの制御ポートと流体連結され、
   前記第一ばねは、前記第一ポートにおける前記第一圧力レベルが与えられた閾レベルよりも小さいときに、前記バルブスプールを前記バルブボディに対して第二位置に向かって付勢するよう構成され、
   前記第一ポートにおける第一圧力レベルが前記与えられた閾レベルよりも大きいときに、前記バルブスプールが前記第一位置に向かって付勢され、そして、
   前記リニアアクチュエータの活性化及び不活性化によって、前記与えられた閾レベルが変更される
   ことを特徴とする流体ポンプ圧調整システム。
2. 前記バルブスプールを第一位置に向かって付勢する第二ばねをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ圧調整システム。
3. 前記リニアアクチュエータと前記バルブスプールの間にのびて前記リニアアクチュエータと前記バルブスプールを連結する第二ばねをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ圧調整システム。
4. 前記第二圧力レベルが増大したときに前記第一圧力レベルが減少するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ圧調整システム。
5. 前記第二圧力レベルが減少したときに前記第一圧力レベルが減少するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ圧調整システム。
6. 前記第一圧力レベルが第一可変流体圧レベルであり、前記第二圧力レベルが第二可変流体圧レベルであり、
   前記流体ポンプの前記制御ポートにおける前記第二可変流体圧レベルは、前記第一可変流体圧レベルを所定流体圧範囲内に維持するよう前記流体ポンプを制御するよう構成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ圧調整システム。
7. 前記流体ポンプからの前記第一圧力レベルと前記流体タンクがエンジンと流体連結されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ圧調整システム。
8. 前記流体ポンプが可変容量型流体ポンプであることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ圧調整システム。
9. 前記バルブスプールの前記第一位置への移動によって、前記第一ポートと前記第三ポートの間の経路が開通され、
   前記バルブスプールの前記第二位置への移動によって、前記第二ポートと前記第三ポートの間の別の経路が開通される
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ圧調整システム。
10. 前記リニアアクチュエータの活性化及び不活性化によって、前記バルブスプールの移動に必要とされる前記第一ポートにおける前記第一圧力レベルが変化するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ圧調整システム。
11. 前記リニアアクチュエータが活性化されると、前記バルブスプールの移動に必要とされる前記第一ポートにおける所定圧力閾値が減少するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ圧調整システム。
12. 前記所定圧力閾値が電気的に制御されることを特徴とする請求項１１に記載の流体ポンプ圧調整システム。
13. 穴を有するとともに、該穴と流体連結する第一ポート、第二ポート及び第三ポートが設けられたバルブボディと、
    該穴内にスライド可能に収容されたバルブスプールであって、前記第一ポートが前記第三ポートに接続される第一位置及び前記第二ポートが前記第三ポートに接続される第二位置を有するバルブスプールと、
    前記バルブボディに隣接し、前記バルブスプールに動作可能に連結されたアクチュエータと、
    前記第一ポートにおける圧力が与えられた閾レベルよりも小さいときに前記バルブスプールを第二位置に付勢する第一ばねと、
    を備えた流体ポンプ圧調整システムにおいて、
    前記第一ポートが流体ポンプのアウトレットと流体連結され、
    前記第二ポートが、前記流体ポンプのための流体源を提供する流体タンクと流体連結され、
    前記第三ポートが前記流体ポンプの制御ポートと流体連結され、前記制御ポートに与えられた圧力によって前記流体ポンプのアウトレットからの流体の流量が制御され、
    前記第一ポートにおける圧力が前記与えられた閾レベルよりも大きいときに前記バルブスプールが前記第一位置にあり、そして、
    前記リニアアクチュエータの活性化及び不活性化によって、前記与えられた閾レベルが変更される
    ことを特徴とする流体ポンプ圧調整システム。
14. 前記バルブスプールを第一位置に向かって付勢する第二ばねをさらに備えたことを特徴とする請求項１３に記載の流体ポンプ圧調整システム。
15. 前記リニアアクチュエータと前記バルブスプールの間にのびて前記リニアアクチュエータと前記バルブスプールを連結する第二ばねをさらに備えたことを特徴とする請求項１３に記載の流体ポンプ圧調整システム。
16. 前記アクチュエータが、
    内部にコイル開口が形成されたソレノイドコイルアセンブリと、
    前記コイル開口内にスライド可能に収容され、前記バルブスプールに力を加えるために動作可能に連結されたアーマチャと、を備えた
    ことを特徴とする請求項１３に記載の流体ポンプ圧調整システム。
17. 前記バルブスプールの移動に必要とされる前記第一ポートにおける前記与えられた閾レベルを変化させるために、前記アクチュエータは、前記第二ばねによって前記バルブスプールに加えられた力を変化させることを特徴とする請求項１５に記載の流体ポンプ圧調整システム。
18. 前記流体ポンプのアウトレットからの流体圧及び前記流体タンクがエンジンと流体連結され、
    前記エンジンの速度が変化したときに、前記流体ポンプのアウトレットからの流体圧を所定流体圧範囲内に維持するよう前記流体ポンプを制御するために、前記与えられた閾レベルが第一圧力レベルと第二圧力レベルの間で変化するよう構成された
    ことを特徴とする請求項１３に記載の流体ポンプ圧調整システム。
19. 流体ポンプアウトレット圧調整の方法において、
    バルブボディと、バルブスプールと、第一ばねと、リニアアクチュエータと、を備えた油圧バルブを準備する工程と、
    前記リニアアクチュエータを作動させる工程と、を有し、
    前記バルブボディは、穴を有するとともに、該穴と流体連結する第一ポート、第二ポート及び第三ポートを有し、
    前記第一ポートは、第一圧力レベルを有する流体ポンプのアウトレットと流体連結されるとともに、前記流体ポンプからの前記第一圧力レベルを受けるよう構成され、
    前記第二ポートは、前記流体ポンプのための流体源を提供する流体タンクと流体連結され、
    前記第三ポートは、第二圧力レベルを有する前記流体ポンプの制御ポートと流体連結されるとともに、前記流体ポンプからの前記第一圧力レベルを制御するために前記流体ポンプに前記第二圧力レベルを提供するよう構成され、
    前記バルブスプールは、前記穴内にスライド可能に収容されるとともに、少なくとも第一位置及び第二位置を有し、
    前記第一ばねは、前記バルブスプールを前記第二位置に付勢するよう構成され、
    前記リニアアクチュエータは、前記バルブボディに隣接し、前記バルブスプールに動作可能に連結され、
    前記リニアアクチュエータを作動させる工程が、前記バルブスプールの移動及び前記流体ポンプアウトレット圧の調整に必要とされる前記第一ポートにおける圧力閾値を変化させるために前記バルブスプールに力を加えるために、前記リニアアクチュエータを作動させる
    ことを特徴とする流体ポンプアウトレット圧調整の方法。
20. 前記バルブスプールを前記第一位置に向かって付勢する第二ばねをさらに備えたことを特徴とする請求項１９に記載の流体ポンプアウトレット圧調整の方法。
21. 前記第一位置は、前記第一ポートと前記第三ポートの間の経路を提供することを特徴とする請求項１９に記載の流体ポンプアウトレット圧調整の方法。
22. 前記リニアアクチュエータを作動させる工程が、前記圧力閾値を前記第一圧力レベルから複数の圧力レベルのうちの一つに変化させるために前記バルブスプールに力を加えるために、前記リニアアクチュエータを作動させることを含むことを特徴とする請求項１９に記載の流体ポンプアウトレット圧調整の方法。
23. 前記リニアアクチュエータを作動させる工程が、前記圧力閾値を第一圧力レベルと第二圧力レベルの間で変化させるために前記バルブスプールに力を加えるために、前記リニアアクチュエータを作動させることを特徴とする請求項１９に記載の流体ポンプアウトレット圧調整の方法。
24. 前記第二圧力レベルが前記第一圧力レベルよりも低いことを特徴とする請求項１９に記載の流体ポンプアウトレット圧調整の方法。
25. 前記流体ポンプと流体連結されたエンジンの速度を変化させる工程と、
    前記流体ポンプアウトレット圧を所定圧力アウトプット範囲内に維持する工程と、をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の流体ポンプアウトレット圧調整の方法。
26. 前記所定圧力アウトプット範囲を電流で制御する工程をさらに有することを特徴とする請求項２４に記載の流体ポンプアウトレット圧調整の方法。

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