JP2015140670A - 可変容量形オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】例えばエンジン１などに装備される可変容量形オイルポンプ５において、ポンプ容量を変更する制御の応答性高める。
【解決手段】オイルポンプ５の容量可変機構は、ハウジング５０内に設けられた制御油圧室（例えば制御空間ＴＣ）の油圧を受けて変位する容量調整部材（例えば調整リング５３）と、当該制御油圧室の容積が小さくなる向きに容量調整部材を付勢する付勢手段（例えばコイルバネ５４）と、を備え、例えばＯＣＶ６０などから制御油圧室に供給される制御油圧によって動作される。少なくとも制御油圧室の容積が小さくなる向きに容量調整部材が動作する際に、負圧によってオイルを吸い出すように当該制御油圧室を負圧源（例えば吸入ポート５０ｄ）に連通させる連通油路５３ｆが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は可変容量形のオイルポンプに関し、特にポンプ容量の制御の応答性を高めるための構造の技術分野に属する。

従来よりエンジンのオイルポンプとして、例えば特許文献１に開示されているように、互いに噛み合うインナロータ（ドライブロータ）およびアウタロータ（ドリブンロータ）の回転により、吸入ポートから吸い込んだオイルを吐出ポートから吐出する内接ギヤポンプが知られている。

このものでは、ハウジング内においてアウタロータを外周から回転自在に保持するように調整リングが設けられており、ハウジング内の加圧空間に導入される油圧を受けて調整リングが変位するようになっている。これにより、インナロータおよびアウタロータの吸入ポートおよび吐出ポートに対する相対的な位置が変化し、この位置の変化によって入力軸の１回転あたりの吐出量（いわゆる押しのけ容積）、即ちポンプ容量が変化する。

また、同文献の段落００７２〜００７８や図面の図８などに開示されているように、加圧空間に連通する加圧油路には電磁バルブが接続されており、この電磁バルブによって加圧空間の油圧を制御することで、ポンプ容量を変更する。すなわち、ポンプ容量を小さくするときには、電磁バルブを加圧位置に切り換えてオイルを加圧空間に送り込み、調整リングを加圧空間の容積が大きくなる向きに変位させる。

反対にポンプ容量を大きくするときには、電磁バルブをドレン位置に切り換えることによって加圧空間からオイルを排出し、この加圧空間の容積が小さくなる向きに調整リングを変位させる。このときに加圧空間から排出されるオイルは、加圧油路を電磁バルブまで還流した後に、その内部の油路を通ってドレンされる。また、還流したオイルの一部はオイルポンプの吸入側にも送られる。

特開２０１３−１００７３７号公報

しかしながら前記従来例の構造では、ポンプ容量を大きくするときに加圧空間から排出されるオイルが、加圧油路を還流した後に電磁バルブを経てドレンされるようになっているので、その流通抵抗が大きくなり易い。特に低温時のようにオイルの粘性が高いときには、流通抵抗がかなり大きくなってしまい、加圧空間から速やかにオイルを排出することが困難になる。この結果、調整リングの動作が遅くなって、ポンプ容量の制御の応答性が低下することになる。

このような問題点に鑑みて本発明は、例えばエンジンなどに装備される可変容量形のオイルポンプにおいて、容量可変機構の動作によるポンプ容量の制御の応答性を高めることを目的とする。

前記の目的を達成するために本発明では、ポンプハウジング内の制御油圧室（上述した従来例の加圧空間に相当）の容積が小さくなるように容量可変機構が動作する際に、その制御油圧室から負圧によってオイルの排出を促すように構成した。

具体的に本発明は、制御油圧室の容積を変更することで、入力軸の１回転あたりの吐出量を変更可能な容量可変機構を備えた可変容量形のオイルポンプを対象とする。そして、前記容量可変機構が、ポンプハウジング内に設けられた前記制御油圧室の油圧を受けて変位する容量調整部材と、当該制御油圧室の容積が小さくなる向きに前記容量調整部材を付勢する付勢手段と、を備え、前記制御油圧室へ供給される制御油圧を受けて動作するように構成されている場合に、前記制御油圧室を負圧源に連通させる連通油路を設けたものである。

前記のような可変容量形のオイルポンプでは、ポンプハウジング内に収容された容量調整部材の位置が、制御油圧室の油圧による力と付勢手段による付勢力とのバランスで決まり、これによりポンプ容量が調整される。そして、前記制御油圧室が連通油路によって負圧源に連通されていることから、ポンプ容量の変更のために容量調整部材を、制御油圧室の容積が小さくなる向きに変位させるときに、当該制御油圧室から負圧によってオイルが吸い出されることになる。これにより、容量可変機構の変位が速くなり、ポンプ容量の制御の応答性が高くなる。

その場合に前記連通油路は、前記制御油圧室へ制御油圧を供給するための制御油路とは別に設けることが好ましい。すなわち、前述した従来例のように制御油路には電磁バルブが接続されることがあり、この場合には電磁バルブのレイアウトなどのために、制御油路には或る程度の長さが要求される。このことを考慮して制御油路とは別に連通油路を設けることで、その制御油路への長さの要求に束縛されずに連通油路の長さを短くすることができ、流通抵抗を小さくすることができる。

また、前記のように制御油圧室から連通油路にオイルを吸い出す負圧の源としては、オイルポンプの動作によって生じる吸い込み側の負圧を利用するのが好ましい。すなわち、前記連通油路を、前記ポンプハウジングに形成された吸入ポート（負圧源）に連通させればよく、こうすれば、構造が簡単になるとともに連通油路を短く形成し易いので、オイルの流通抵抗を小さくする上で有利になる。

特に好ましいのは、ポンプハウジングの内部に前記吸入ポートに連通する低圧空間が形成され、この低圧空間と前記制御油圧室との間が前記容量調整部材によって仕切られている場合に、この容量調整部材に前記連通油路を形成して、前記低圧空間と制御油圧室とを連通させることである。こうすれば、連通油路の長さを可及的に短縮して、オイルの流通抵抗を極小化することが可能になる。

なお、連通油路はポンプハウジングに設けてもよいが、この場合にも連通油路の長さを極力、短くするために、前記のように低圧空間と制御油圧室とを仕切っている容量調整部材の近傍に設けることが好ましい。例えば、容量調整部材において前記低圧空間と制御油圧室とを仕切っている部分が摺接するポンプハウジングの壁面に、前記低圧空間から制御油圧室に亘って開口する溝部を形成して、これを連通油路とすればよい。

ところで、前記オイルポンプとして具体的には、ギヤポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプなど種々の構造が考えられるが、例えば内接ギヤポンプであって、前記入力軸により回転される外歯車のドライブロータと、これに噛み合って回転される内歯車のドリブンロータとを備えていてもよい。

この場合、前記容量可変機構は、前記容量調整部材として、前記ドリブンロータを外周から回転自在に保持する環状の保持部材を備え、前記制御油圧室に供給される制御油圧を受けて前記保持部材が変位し、前記ポンプハウジングに形成された吸入ポートおよび吐出ポートに対する相対的な位置が変化することによって、吐出量を変更するように構成すればよい。

このような構造の内接ギヤポンプにおいては、可変容量機構の動作の際に、回転しながらオイルを圧送するドリブンロータおよびその保持部材を動かさなくてはならず、大きな力が必要になる。そこで、前述のように制御油圧室からオイルを吸い出して、保持部材やドリブンロータなどの変位を早めることができる、という作用が特に有効なものとなる。

ところで、前記負圧源としては、例えば前記入力軸の回転に伴い動作する負圧ポンプを用いることも考えられ、このような負圧ポンプに前記連通油路を接続して、オイルを吸い出すように構成してもよい。

一方で、前記可変容量機構において制御油圧室の容積が小さくなる向きに容量調整部材を付勢する付勢手段としては、例えばコイルバネ、板バネなどの弾性部材を用いて構成することが好ましい。但し、付勢手段は、油圧やガス圧などによって前記容量調整部材を付勢する構成とすることもできる。

さらに、前記油圧の制御のための構成としては、前述した従来例と同様に制御油路に電磁バルブを接続し、この電磁バルブによって制御油圧を制御するようにしてもよい。この場合は、制御油路によって制御油圧室に供給するオイルの流量を電磁バルブによって調整し、前記連通油路から吸い出されるオイルの流量よりも少なくすれば、容量調整部材を制御油圧室の容積が小さくなる向きに変位させることができる。

すなわち、容量調整部材を制御油圧室の容積が大きくなる向きに変位させるときだけでなく、容積が小さくなる向きに変位させるときにも電磁バルブは、オイルを供給する位置とすればよく、前述した従来例のようにオイルを排出する位置に切り換える必要がない。つまり、電磁バルブをオイルの供給位置と排出位置との間で切り換える必要がなくなるので、電磁バルブへ入力する電流値と当該電磁バルブから出力される制御油圧との関係のリニアリティが高くなって、ポンプ容量の制御性も高くなるのである。

本発明に係る可変容量形オイルポンプでは、少なくとも制御油圧室の容積が小さくなる向きに容量調整部材が変位する際に、当該制御油圧室から連通油路にオイルが吸い出されることで、容量可変機構の動作が速くなるので、ポンプ容量の制御の応答性を高めることができる。また、前記制御油圧室への制御油圧を電磁バルブによって調整する場合に、この電磁バルブをオイルの供給位置と排出位置とに切り換える必要がないので、制御性も高めることができる。

本発明の実施の形態に係るエンジンのオイル供給系の一例を示す全体構成図である。 本発明の実施形態に係るオイルポンプの構造を示す断面図であって、ポンプ容量が最大の状態を示す。 同オイルポンプの容量が最小の状態を示す図２相当図である。 ＯＣＶの（ａ）供給位置と（ｂ）排出位置とを示す説明図である。 ＯＣＶ電流値と制御油圧との関係の一例を示すグラフ図である。 ＯＣＶ電流値とエンジン回転数とポンプ吐出圧との関係の一例を示すグラフ図である。 連通油路をハウジングに形成した他の実施形態に係る図２相当図である。 同じく他の実施形態に係る図３相当図である。 負圧源として負圧ポンプを用いた他の実施形態に係る図２相当図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車に搭載されるガソリンエンジン１のオイル供給系２に本発明を適用した場合について説明するが、これに限ることはない。本実施形態の記載はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定するものではない。

−エンジンおよびオイル供給系の概略構成−
まず、図１に仮想線で外形を示すようにエンジン１は、クランクシャフト１３の長手方向（以下、前後方向という）に４つのシリンダ（図示せず）が設けられた直列４気筒エンジンである。それぞれのシリンダにはピストン１２（図には１つのみ示す）が収容され、コネクティングロッド１２ａを介してクランクシャフト１３に連結されている。クランクシャフト１３は、複数のクランクジャーナル１３ａによってエンジン１の下部（クランクケース）に回転自在に支持されている。

また、エンジン１の上部には、各シリンダ毎の吸気バルブ１２ｂおよび排気バルブ１２ｃを駆動する動弁系のカムシャフト１４，１５が配設されている。一例として動弁系は、ＤＯＨＣタイプのものであり、吸気側および排気側の２本のカムシャフト１４，１５が、それぞれ複数のカムジャーナル１４ａ，１５ａによって回転自在に支持されている。

それら２本のカムシャフト１４，１５の前端部（図１の左側端部）には、それぞれカムスプロケット１４ｂ，１５ｂが取り付けられている一方、クランクシャフト１３の前端部にはクランクスプロケット（図示せず）が取り付けられている。そして、クランクスプロケットからカムスプロケット１４ｂ，１５ｂに亘ってタイミングチェーン３が巻き掛けられている。

前記クランクスプロケットの後側に隣接してクランクシャフト１３には、オイルポンプ５を駆動するためのスプロケット（図示せず）も取り付けられている。オイルポンプ５はクランクシャフト１３の前端部の下方に配設され、その入力軸５ａにはポンプスプロケット５ｂが取り付けられている。そして、そのポンプスプロケット５ｂとクランクシャフト１３のスプロケットとの間にチェーン４が巻き掛けられている。

かかる構成により、クランクシャフト１３の回転がチェーン４などを介して入力軸５ａに伝達され、オイルポンプ５が動作するようになっている。このオイルポンプの動作によって、エンジン１の下部のオイルパン１６内に貯留されているエンジンオイル（以下、単にオイルともいう）が、図示省略のオイルストレーナを介して吸い上げられ、そして、オイルポンプ５から吐出油路６ａに吐出される。

こうしてオイルポンプ５から吐出されたオイルは、吐出油路６ａを流通してオイルフィルタ６に至り、ここで異物や不純物などが濾過された後にオイル供給系２のメインギャラリ２０に流入する。メインギャラリ２０は、図１の例ではエンジン１の前後方向に延びていて、複数の分岐オイル通路２１〜２３にオイルを分配する。例えば、メインギャラリ２０から下方に延びる複数の分岐オイル通路２１によって、クランクジャーナル１３ａにオイルが供給される。また、メインギャラリ２０の両端からそれぞれ上方に延びる分岐オイル通路２２，２３によって、カムジャーナル１４ａ，１５ａなどにオイルが供給される。

−オイルポンプの構造−
以下にオイルポンプ５の構造について、図２および図３を参照して詳細に説明する。これらの各図に示すようにオイルポンプ５は、入力軸５ａにより回転される外歯車のドライブロータ５１と、これに噛み合って回転される内歯車のドリブンロータ５２と、を備えた内接ギヤポンプである。ドリブンロータ５２の外周は調整リング５３（保持部材）によって保持されており、この調整リング５３は、後述するようにドライブロータ５１およびドリブンロータ５２を変位させることにより、ポンプ容量を変更する容量調整部材として機能する。

また、オイルポンプ５のハウジング５０は、図２，３に示すようにエンジン後方から見ると、上下よりも左右に長い矩形状とされていて、各図における右上の部位から右側に向かう突出部５０ａと、左下の部位から下方に向かう突出部５０ｂと、がそれぞれ形成されている。また、ハウジング５０の概ね全体に亘って、後方（エンジン１の内方であって図の手前側）に向かって開放するように異形の凹部５０ｃが形成されている。

この凹部５０ｃが、ハウジング５０に後方から重ね合わされるカバー（図示せず）によって閉ざされて、前記のドライブロータ５１、ドリブンロータ５２、調整リング５３などを収容する収容凹部５０ｃとなる（以下、収容凹部５０ｃと呼ぶ）。この収容凹部５０ｃの底部の中央付近（図２ではやや右側寄り）には円形断面の貫通孔（図には示さず）が形成され、ここに入力軸５ａが挿通されている。

前述したように入力軸５ａの前端部にはポンプスプロケット５ｂが取り付けられている一方、入力軸５ａの後端部には例えばスプライン（図示せず）によってドライブロータ５１が取り付けられている。このドライブロータ５１には、外周にトロコイド曲線またはトロコイド曲線に近似した曲線（例えばインボリュート、サイクロイドなど）を有する外歯５１ａが複数（図の例では１１個）、形成されている。

一方、ドリブンロータ５２はリング状に形成され、その内周には前記ドライブロータ５１の外歯５１ａと噛み合うような複数の内歯５２ａが形成されている。この内歯５２ａの歯数は、ドライブロータ５１の外歯５１ａの歯数よりも１つ多く（図の例では１２）なっている。また、ドリブンロータ５２の中心はドライブロータ５１の中心に対して所定量、偏心しており、その偏心している側（図２の左上側）においてドライブロータ５１の外歯５１ａとドリブンロータ５２の内歯５２ａとが噛み合っている。

ドリブンロータ５２の外周は、調整リング５３のリング状の本体部５３ａによって摺動可能に保持されており、こうして調整リング５３に保持されたドライブロータ５１およびドリブンロータ５２によって、本実施形態では１１葉１２節のトロコイドポンプが構成されている。すなわち、図２に表れているように２つのロータ５１，５２の間の環状の空間には、円周方向に並んで複数の作動室Ｒが形成され、これらの作動室Ｒが、２つのロータ５１，５２の回転に連れて円周方向に移動しながら、その容積が増減するようになっている。

より詳しくは、２つのロータ５１，５２の歯が互いに噛み合う位置（図２では左上の位置）から、図２に矢印で示すロータ回転方向に約１８０度に亘る範囲（図２では左下側の範囲）において、２つのロータ５１，５２の回転に連れて徐々に作動室Ｒの容積が増大してゆく。一方、残りの約１８０度に亘る範囲（図２では右上側の範囲）では、ロータ５１，５２の回転に連れて徐々に作動室Ｒの容積が減少してゆく。

そのように２つのロータ５１，５２の間で徐々に作動室Ｒの容積が増大してゆく範囲が、吸入ポート５０ｄからオイルを吸入する吸入範囲となり、反対に徐々に作動室Ｒの容積が減少してゆく範囲が、オイルを加圧しながら吐出ポート５０ｅへ送り出す吐出範囲となる。すなわち、図２，３に破線で示すように、ハウジング５０の収容凹部５０ｃの底面には、前記の吸入範囲に対応して吸入ポート５０ｄが開口し、吐出範囲に対応して吐出ポート５０ｅが開口している。

そうして吸入範囲に対応して開口する吸入ポート５０ｄは、ハウジング５０やカバーの内部に形成された油路（図示せず）を介してオイルストレーナの油路に連通されている。なお、図２，３に表れているように吸入ポート５０ｄの一部は、調整リング５３の外側においても開口しており、後述する低圧空間ＴＬに連通している。一方、吐出ポート５０ｅは、図２，３に破線で示すようにハウジング５０の突出部５０ａに沿って形成され、吐出油路６ａに連通している。

このように構成されたオイルポンプ５は、クランクシャフト１３の回転力を受けて入力軸５ａが回転することにより、ドライブロータ５１およびドリブンロータ５２が互いに噛み合いながら回転し、それらの間に形成される作動室Ｒに吸入ポート５０ｄからオイルを吸い込んで、吐出ポート５０ｅから吐出する。なお、図２，３にはハウジング５０に形成された吸入ポート５０ｄおよび吐出ポート５０ｅを示しているが、同様の構成の吸入ポートや吐出ポートを、ハウジング５０に重ね合わされるカバーに形成してもよいし、このカバーおよびハウジング５０の両方に形成してもよい。

−容量可変機構−
本実施形態のオイルポンプ５は、前記のようにドライブロータ５１の１回転毎に吐出されるオイルの量、即ちポンプ容量が変更可能な容量可変機構を備えている。この容量可変機構は、ハウジング５０の収容凹部５０ｃ内に形成した制御空間ＴＣ（制御油圧室）の油圧によって調整リング５３を変位させるものである。この調整リング５３の変位によって、ドライブロータ５１およびドリブンロータ５２の吸入ポート５０ｄおよび吐出ポート５０ｅに対する相対的な位置が変化し、ポンプ容量が変更される。

詳しくは前記調整リング５３は、前記のようにドリブンロータ５２を保持するリング状の本体部５３ａと、この本体部５３ａの外周から外方に張り出す張出部５３ｂと、これよりも大きく外方に延びるアーム部５３ｃとが一体に形成されたものである。そして、アーム部５３ｃに作用するコイルバネ５４（弾性部材）の押圧力によって、調整リング５３は、入力軸５ａの周りを図２の時計回りに回動（変位）するように付勢されている。

そのような調整リング５３の変位の軌跡は、ハウジング５０の収容凹部５０ｃの底面に突設されたガイドピン５５，５６によって規定されている。すなわち、調整リング５３の張出部５３ｂには、入力軸５ａの軸芯を中心とする円弧状の長穴５３ｄ，５３ｅが形成されており、その内部に前記ガイドピン５５，５６が遊嵌状態で収容されている。これにより、調整リング５３は長穴５３ｄ，５３ｅの延びる方向に変位して、入力軸５ａの周りを公転する。

また、前記調整リング５３のアーム部５３ｃは、ハウジング５０の収容凹部５０ｃ内に周方向に並んで形成される制御空間ＴＣと低圧空間ＴＬとの間を仕切っている。このアーム部５３ｃの外周には第１のシール材５７が配設されて、対向するハウジング５０の周壁と摺接しながら、前記調整リング５３の変位に伴い移動する。この第１のシール材５７によって、制御空間ＴＣと低圧空間ＴＬとの間のオイルの流通が制限されている。

前記低圧空間ＴＬは、図２においては収容凹部５０ｃ内の左側から下側にかけて、調整リング５３の本体部５３ａの外周とハウジング５０の周壁とによって囲まれる領域に形成されている。そして、上述したように低圧空間ＴＬに臨んで収容凹部５０ｃの底面に、吸入ポート５０ｄの一部が開口しており、低圧空間ＴＬは吸入ポート５０ｄと連通して、大気圧よりも低い圧力（負圧）になる。

一方、制御空間ＴＣは、前記調整リング５３の張出部５３ｂの外周とハウジング５０の周壁とによって囲まれ、かつ、その張出部５３ｂに配設された第２のシール材５８と前記第１のシール材５７とによってオイルの流れが制限される領域に形成されている。すなわち、前記張出部５３ｂの外周には、対向するハウジング５０の周壁と摺接するように第２のシール材５８が配設され、調整リング５３の変位に伴いハウジング５０の周壁に沿って移動するようになっている。

なお、前記第１および第２のシール材５７，５８の他に、ハウジング５０の周壁と調整リング５３との間には第３のシール材５９が配設されている。これらのシール材５７〜５９は、いずれも調整リング５３の厚み（図２，３の紙面に直交する方向の寸法）と同程度の寸法を有し、耐摩耗性に優れた樹脂材などによって形成されている。

そして、前記の制御空間ＴＣに臨んで収容凹部５０ｃの底面には、例えば丸穴６１ａとして制御油路６１が開口しており、以下に説明するＯＣＶ６０から制御油圧を供給するようになっている。この制御油圧によってアーム部５３ｃには、調整リング５３を図２，３の反時計回りに回動させるような押圧力が作用し、この押圧力とコイルバネ５４の押圧力（付勢力）とがバランスするように、調整リング５３の位置が決まることになる。

そのような制御油圧の調整により、前記のように調整リング５３を変位させて、オイルポンプ５の容量を制御することができる。すなわち、制御油圧が小さいときに調整リング５３は、コイルバネ５４の押圧力によって、図２に示す最大ポンプ容量位置に位置付けられる。制御油圧が大きくなると、これを受けた調整リング５３は、コイルバネ５４の押圧力に抗して図２，３の反時計回りに回動（変位）する。これによりポンプ容量は小さくなってゆき、最終的には図３に示す最小ポンプ容量位置になる。

−ＯＣＶ−
本実施形態では、前記のように制御油圧を調整するために電磁バルブ６０（Oil Control Valve：以下、ＯＣＶ６０という）を用いている。図２，３の他、図４にも示すようにＯＣＶ６０は、電磁ソレノイド６２によってスプール６３を駆動するものであり、前記の制御油路６１が接続される制御ポート６０ａを備えている。また、ＯＣＶ６０は、オイルポンプ５の吐出油路６ａから分岐する供給油路６ｂが接続された供給ポート６０ｂと、オイルを排出するための排出ポート６０ｃとを備えている。

そして、ＯＣＶ６０は、図示しないが、エンジン１のＥＣＵ（Electronic Control Unit）から電磁ソレノイド６２に印加される電流値（ＯＣＶ電流値）に応じて、スプール６３の位置が変化する。これによりＯＣＶ６０は、供給ポート６０ｂに供給されるオイルを制御ポート６０ａから送り出す供給位置（図４（ａ）に示す）と、制御ポート６０ａに還流してきたオイルを排出ポート６０ｃから排出する排出位置（図４（ｂ）に示す）と、に切り換えられる。

すなわち、まず、ＯＣＶ電流値が零であれば、電磁ソレノイド６２は電磁力を発生しないので、図４（ｂ）に示すようにコイルバネ６４の押圧力によってスプール６３が排出位置（図の右端の位置）に付勢され、ＯＣＶ６０の制御ポート６０ａと排出ポート６０ｃとが連通される。このため、後述するように制御油路６１を制御ポート６０ａまで還流してきたオイルが、図４（ｂ）に矢印で示すようにＯＣＶ６０内の油路を流通して、排出ポート６０ｃから排出（ドレン）されるようになる。

また、ＯＣＶ電流値が大きくなって、電磁ソレノイド６２の発生する電磁力が大きくなると、図４（ａ）に示すようにスプール６３が供給位置に切り換えられて、ＯＣＶ６０の制御ポート６０ａと供給ポート６０ｂとが連通される。こうなると、供給油路６ｂを介して供給ポート６０ｂに供給されてきたオイルが、図４（ａ）に矢印で示すようにＯＣＶ６０内の油路を流通して、制御ポート６０ａから制御油路６１へ送り出されるようになる。

そして、前記供給位置においてＯＣＶ電流値を徐々に大きくしてゆくと、電磁ソレノイド６２の発生する電磁力も徐々に大きくなってゆき、これによりスプール６３の位置を連続的に変化させることができる。こうすれば、制御ポート６０ａと供給ポート６０ｂとを連通する油路の断面積が連続的に変化することで、前記のように制御ポート６０ａから送り出されるオイルの圧力、即ち制御油圧が、ＯＣＶ電流値に対して比例的に変化するようになる。

図５には、ＯＣＶ電流値と制御油圧との相関を実験などによって調べたグラフの一例を示し、このグラフの中央付近に表れているように、ＯＣＶ電流値ＩがＩ₂〜Ｉ₃Ａの範囲にあるときには、ＯＣＶ６０が供給位置とされ、ＯＣＶ電流値Ｉの増大に応じて概ねリニアに制御油圧が増大する。なお、ＯＣＶ電流値Ｉが０〜Ｉ₁Ａの範囲にあるときにＯＣＶ６０は排出位置となるが、この排出位置と前記供給位置との間（ＯＣＶ電流値ＩがＩ₁〜Ｉ₂Ａの範囲）でＯＣＶ６０は、オイルを供給も排出もしない状態になるので、制御油圧はほぼ一定になっている。

このようなＯＣＶ６０によって制御油圧を調整することで、前記のように調整リング５３を位置決めして、オイルポンプ５の容量を制御することができる。例えば、ＯＣＶ６０を供給位置として制御油圧を増大させれば、オイルポンプ５の制御空間ＴＣの油圧力により調整リング５３を図２，３の反時計回りに回動（変位）させ、ポンプ容量を小さくすることができる。一方、ＯＣＶ６０を供給位置から排出位置に切り換えて、前記の制御空間ＴＣからオイルを排出させれば、調整リング５３を図２，３の時計回りに回動させて、ポンプ容量を大きくすることができる。

−連通油路−
ところが、前記のようにポンプ容量を増大させるために、ＯＣＶ６０を排出位置に切り換えると、制御空間ＴＣから排出されるオイルが制御油路６１を還流した後に、ＯＣＶ６０内の油路を介して排出ポート６０ｃから排出されることになるので、オイルの流通抵抗が大きくなり易い。特にエンジン１の冷間始動後のような低温時には、オイルの粘性が高くなるので流通抵抗はかなり大きくなってしまう。

このため、オイルポンプ５の制御空間ＴＣから速やかにオイルを排出することが困難になり、制御空間ＴＣの容積が小さくなる向きへの調整リング５３の回動が遅くなってしまうことから、ポンプ容量を応答性よく増大させることができない。しかも、そうして供給位置から排出位置に切り換える途中で、図５を参照して上述したようにＯＣＶ６０は、オイルを供給も排出もしない状態になり、ＯＣＶ電流値と制御油圧との相関が大きく変化してしまう。

すなわち、図５のグラフに表れているように、ＯＣＶ電流値ＩがＩ₂〜Ｉ₃Ａの範囲にあるときには、ＯＣＶ電流値Ｉの変化に応じて概ねリニアに制御油圧が変化するが、Ｉ₁〜Ｉ₂Ａの範囲ではＯＣＶ電流値Ｉが変化しても制御油圧は概ね一定になる。このようにＯＣＶ電流値と制御油圧との相関においてリニアリティが損なわれることから、ＯＣＶ６０による制御油圧の制御性、ひいてはポンプ容量の制御性が悪化すると考えられる。

これに対し本実施形態では、前記の図２，３に示すように、オイルポンプ５のハウジング５０内において低圧空間ＴＬと制御空間ＴＣとを連通する連通油路５３ｆを設けて、低圧空間ＴＬの負圧によって制御空間ＴＣのオイルを吸い出すようにしている。言い換えると、負圧によってオイルを吸い出すように制御空間ＴＣを、低圧空間ＴＬを介して吸入ポート５０ｄ（負圧源）に連通させる連通油路５３ｆを設けている。

具体的に本実施形態の連通油路５３ｆは、低圧空間ＴＬと制御空間ＴＣとを仕切る調整リング５３のアーム部５３ｃに、ドリルなどによって穿孔したものである。連通油路５３ｆの一端は低圧空間ＴＬに臨んで開口し、この開口から図２，３の右斜め上方に向かって延びた連通油路５３ｆの他端は、制御空間ＴＣに臨んで開口している。よって、低圧空間ＴＬの負圧が連通油路５３ｆを介して制御空間ＴＣにまで作用し、この制御空間ＴＣからオイルが吸い出されるようになる。

すなわち、連通油路５３ｆは、ポンプ容量を大きくするために、調整リング５３を図２，３の時計回りに（制御空間ＴＣの容積が小さくなる向きに）変位させるときに、当該制御空間ＴＣから負圧によってオイルを吸い出すものである。本実施形態では、連通油路５３ｆを調整リング５３のアーム部５３ｃに形成して、低圧空間ＴＬと制御空間ＴＣとを連通させているので、この連通油路５３ｆの長さを可及的に短くすることができ、オイルの流通抵抗を小さくすることができる。

このような連通油路５３ｆを設けたことで、前記のようにポンプ容量を大きくするために、調整リング５３を、制御空間ＴＣの容積が小さくなる向きに回動（変位）させるとき、この制御空間ＴＣから速やかにオイルを排出することができる。これにより調整リング５３の回動が速くなり、ポンプ容量を応答性よく増大させることができる。

一方で、ポンプ容量を小さくするために調整リング５３を図２，３の反時計回りに回動させるときにも、制御油路６１を介してＯＣＶ６０から供給されるオイルの一部は、連通油路５３ｆに吸い出されて低圧空間ＴＬへリークすることになる。断面積が大きいほど、連通油路５３ｆにおけるオイルの流量は多くなり易いので、ポンプ容量を大きくするときの応答性が高くなる一方で、ポンプ容量を小さくするときの応答性は低下する。

また、調整リング５３の位置を保持する場合にも、前記のように連通油路５３ｆを流通して低圧空間ＴＬへリークする分、ＯＣＶ６０から余分にオイルを供給しなくてはならない。このようなメリット、デメリットを勘案して本実施形態では、連通油路５３ｆの直径を実験・シミュレーション等によって適合しており、一例として連通油路５３ｆの直径は１〜２ｍｍくらいとされている。

−実施形態のオイルポンプの動作−
以上、説明したように本実施形態に係る可変容量形のオイルポンプ５は、ハウジング５０の収容凹部５０ｃ内に形成した制御空間ＴＣの油圧力によって調整リング５３を変位させ、ポンプ容量を変更することができる。これにより、エンジン１の運転状態が変化し、その回転数、即ちオイルポンプ５の入力軸５ａの回転数が変化しても、オイルポンプ５の吐出圧（ポンプ吐出圧）、ひいてはオイル供給系２のメインギャラリ２０の油圧を好適な状態に維持することができる。

具体的に図６には、ＥＣＵの制御によるＯＣＶ電流値の大小と、エンジン回転数と、ポンプ吐出圧との関係の一例を示す。この図からは、ＯＣＶ電流値を大きくし、ポンプ容量を小さくすることによって、エンジン回転数が高くなってもポンプ吐出圧を小さくできることが分かる。一方、ＯＣＶ電流値を小さくし、ポンプ容量を大きくすることによって、ポンプ吐出圧は大きくすることができ、エンジン回転数が或る程度以上、高ければオイルポンプ５の吐出圧を任意の値に制御できることが分かる。

そして、そのようにポンプ容量を変更するとき、例えばポンプ容量を小さくするときには、ＯＣＶ電流値を大きくすることにより、ＯＣＶ６０から制御空間ＴＣへのオイルの供給量を増やして、この制御空間ＴＣの容積が大きくなる向き（図２，３の反時計回り）に調整リング５３を回動させる。反対にポンプ容量を大きくするときには、ＯＣＶ電流値を小さくすることにより、制御空間ＴＣへのオイルの供給量を減少させる。

そのオイルの供給量が、連通油路５３ｆから低圧空間ＴＬへのオイルのリーク量よりも少なくなれば、制御空間ＴＣの容積が小さくなる向き（図２，３の時計回り）に調整リング５３が回動し、これに連れてポンプ容量が増大してゆく。このとき、低圧空間ＴＬの負圧によって制御空間ＴＣのオイルが連通油路５３ｆに吸い出されることによって、調整リング５３の回動が速くなるので、ポンプ容量の制御の応答性が高くなる。

また、そうしてポンプ容量を大きくするときにも、ポンプ容量を小さくするときと同じくＯＣＶ６０は供給位置とすればよく、排出位置に切り換える必要がない。すなわち、ＯＣＶ電流値を図５のグラフにおけるＩ₂〜Ｉ₃Ａの範囲で変更するだけで、ポンプ容量の制御を行えるので、ＯＣＶ電流値と制御油圧とのリニアリティが高くなる。これにより、ポンプ容量の制御性も高くなる。

（他の実施形態）
以上、説明した実施形態は、自動車用の直列４気筒ガソリンエンジン１のオイルポンプ５として、本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず本発明は、自動車以外に搭載されるエンジンのオイルポンプとしても適用可能である。勿論、気筒数やエンジンの形式（Ｖ型や水平対向型等）にも何ら限定されず、また、ディーゼルエンジンやガスエンジンのオイルポンプとしても適用可能であるし、トランスミッションのオイルポンプとしても適用可能である。

また、前記の実施形態では、ハウジング５０内の制御空間ＴＣと低圧空間ＴＬとを連通させる連通油路５３ｆを、調整リング５３のアーム部５３ｃに１つだけ形成しているが、これにも限定されず、連通油路をアーム部５３ｃに２つ以上、形成してもよい。連通油路５３ｆはドリルによって穿孔するのではなく、調整リング５３の成形時に一体成形することも可能であり、この場合には連通油路５３ｆの途中にオリフィスを嵌め込んで、オイルの流路の断面積を調整するようにしてもよい。

また、調整リング５３のアーム部５３ｃ以外、例えばハウジング５０（収容凹部５０ｃの底部や周壁など）に連通油路を形成してもよい。この場合に好ましいのは、図７および図８に一例を示すように、調整リング５３の変位に伴いアーム部５３ｃの摺接する収容凹部５０ｃの底面に溝部５０ｆを形成し、これを連通油路とすることである。

詳しくは前記の溝部５０ｆは、低圧空間ＴＬから制御空間ＴＣに亘って形成され、その長手方向の一方の端部（図７，８の上方の端部）は、図７に示すように調整リング５３が最大ポンプ容量位置にあるときにも、制御空間ＴＣに臨んで開口している。また、溝部５０ｆの長手方向の他方の端部（図７，８の下方の端部）は、図８のように調整リング５３が最小ポンプ容量位置にあるときにも、低圧空間ＴＬに臨んで開口している。

このように連通油路を構成する溝部５０ｆは、ハウジング５０の成形時に一体成形することができる。また、溝部５０ｆの幅は、長手方向で変化させるようにしてもよく、例えば前記一方の端（図７，８の上方の端）側において、他端側よりも幅の広い形状としたり、反対に他端側よりも幅の狭い形状としてもよい。

また、前記の実施形態では、連通油路５３ｆによって制御空間ＴＣに導く負圧の源として、オイルポンプ５の吸い込み側に生じる負圧を利用しており、これにより、構造が簡単になるとともに、連通油路５３ｆを短く形成し易いというメリットがある。但し、これにも限定されず、例えば、エンジン１の運転に伴い動作する負圧ポンプを用いることも考えられる。

例えば図９に示すように、ハウジング５０の収容凹部５０ｃの底面には、制御空間ＴＣに臨んで丸穴６１ａの隣に開口する丸穴６５ａを形成し、ここに連通油路６５の一端を接続する。そして、この連通油路６５の他端は、例えばクランクシャフト１３によって駆動される負圧ポンプ６６に接続し、この負圧ポンプ６６の動作によって制御空間ＴＣからオイルを吸い出して、オイルパン１６内のオイル溜まりに還流させるようにすればよい。

さらに、前記の実施形態のオイルポンプ５では、調整リング５３を制御空間ＴＣの容積が小さくなる向きに付勢する付勢手段として、コイルバネ５４を用いているが、これに代えて板バネなど種々の弾性部材を用いることができる。また、油圧やガス圧などによって、調整リング５３を付勢するような構成とすることもできる。

さらにまた、前記の実施形態ではオイルポンプ５として内接式ギヤポンプを用いており、ポンプ容量を変更するときには、調整リング５３を回動させるとともに、回転しながらオイルを圧送するドリブンロータ５２も変位させることになる。このような構成では、調整リング５３やドリブンロータ５２を動かすために大きな力が必要になるので、調整リング５３の回動を早めることができるという発明の作用が特に有効なものとなる。但し、これにも限定されず本発明は、内接式ギヤポンプ以外にもベーンポンプやピストンポンプ等、種々の可変容量形オイルポンプに適用可能である。

本発明は、エンジンなどに装備される可変容量形オイルポンプにおいて、ポンプ容量の制御の応答性や制御性を高めることができるので、運転状態の変化が大きな自動車のエンジンなどに適用して効果が高い。

１ エンジン
５ オイルポンプ
５ａ 入力軸
５０ ハウジング（ポンプハウジング）
５０ｃ 収容凹部
５０ｄ 吸入ポート（負圧源）
５０ｅ 吐出ポート
５０ｆ 溝部（連通油路）
５１ ドライブロータ
５２ ドリブンロータ
５３ 調整リング（保持部材、容量調整部材：容量可変機構）
５３ｃ アーム部
５３ｆ，６５ 連通油路
５４ コイルバネ（弾性部材、付勢手段：容量可変機構）
６０ ＯＣＶ（電磁バルブ）
６１ 制御油路
６６ 負圧ポンプ
ＴＣ 制御空間（制御油圧室：容量可変機構）
ＴＬ 低圧空間

Claims (7)

1. 制御油圧室の容積を変更することで、入力軸の１回転あたりの吐出量を変更可能な容量可変機構を備えた可変容量形のオイルポンプであって、
   前記容量可変機構は、ポンプハウジング内に設けられた前記制御油圧室の油圧を受けて変位する容量調整部材と、当該制御油圧室の容積が小さくなる向きに前記容量調整部材を付勢する付勢手段と、を備え、前記制御油圧室へ供給される制御油圧を受けて動作するように構成されており、
   前記制御油圧室を負圧源に連通させる連通油路が設けられていることを特徴とする可変容量形オイルポンプ。
2. 請求項１に記載の可変容量形オイルポンプにおいて、
   前記連通油路が、前記制御油圧室へオイルを供給するための制御油路とは別に設けられている、可変容量形オイルポンプ。
3. 請求項１または２のいずれかに記載の可変容量形オイルポンプにおいて、
   前記負圧源は、前記ポンプハウジングに形成された吸入ポートであり、
   前記連通油路は、前記制御油圧室を前記吸入ポートに連通させるように設けられている、可変容量形オイルポンプ。
4. 請求項３に記載の可変容量形オイルポンプにおいて、
   前記ポンプハウジングの内部には前記吸入ポートに連通する低圧空間が形成され、この低圧空間と前記制御油圧室との間が前記容量調整部材によって仕切られていて、
   前記連通油路は、前記低圧空間と制御油圧室とを連通させるように、前記容量調整部材および前記ポンプハウジングの少なくとも一方に形成されている、可変容量形オイルポンプ。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の可変容量形オイルポンプにおいて、
   前記入力軸により回転される外歯車のドライブロータと、これに噛み合って回転される内歯車のドリブンロータとを備え、
   前記容量可変機構は、
   前記容量調整部材として、前記ドリブンロータを外周から回転自在に保持する環状の保持部材を備え、
   前記制御油圧室に供給される制御油圧を受けて前記保持部材が変位し、前記ポンプハウジングに形成された吸入ポートおよび吐出ポートに対する相対的な位置が変化することによって、吐出量を変更するように構成されている、可変容量形オイルポンプ。
6. 請求項１または２のいずれかに記載の可変容量形オイルポンプにおいて、
   前記負圧源は、前記入力軸の回転に伴い動作する負圧ポンプであり、
   前記連通油路は、前記制御油圧室を前記負圧ポンプに接続するように設けられている、可変容量形オイルポンプ。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の可変容量形オイルポンプにおいて、
   前記付勢手段が弾性部材によって構成され、
   前記制御油圧室に供給する制御油圧の大きさを調整可能な電磁バルブが設けられている、可変容量形オイルポンプ。

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