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JP6664465B2 - 可変容量形ポンプ - Google Patents

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JP6664465B2
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Description

本発明は、例えば自動車用の内燃機関の各摺動部等に作動油を供給する油圧源に適用される可変容量形ポンプに関する。
自動車用の内燃機関に適用される従来の可変容量形ポンプとしては、例えば以下の特許文献1に記載されたものが知られている。
この可変容量形ポンプは、ポンプハウジングの内周面とカムリングの外周面との間に、第1制御油室と第2制御油室が隔成され、前記第1制御油室にポンプ吐出圧が供給されることによって、カムリングの偏心量が小さくなる方向(以下、同心方向という。)へ付勢されるようになっている。一方、第2制御油室にポンプ吐出圧が供給されることによって、カムリングの偏心量が大きくなる方向(以下、偏心方向という。)へ付勢されるようになっている。また、コイルばねのばね力によって、第2制御油室内の作動油と協働してカムリングの偏心方向が大きくなるように付勢している。
また、ロータの外周面から径方向へ出没する複数のベーンとカムリングの内周面とによって隔成された複数のポンプ室の内圧も、カムリングの偏心、同心方向への揺動制御に寄与するようになっている。
そして、第2制御油室に対するポンプ吐出圧の供給と排出を、電磁切換弁とパイロット弁によって制御することによって、機関回転数に応じてカムリングの偏心量を制御して、低圧特性と高圧特性の2段階の要求吐出圧を制御することによって複数の機器にオイルを供給可能になっている。
特開2014−105622号公報
ところで、前記従来の可変容量形ポンプにあっては、複数のポンプ室と前記第1、第2制御油室は、ポンプハウジングの対向内側面と該両内側面に摺接する前記カムリングの軸方向の両端面との間のいわゆるサイドクリアランスによってシールされるようになっている。
しかしながら、第2制御油室は、各ポンプ室の高圧領域となる吐出側領域に配置されていることから、例えば、高油温時などオイルの粘性が低い場合に、サイドクリアランスによるシール作用が不十分となって、各ポンプ室内の高圧なオイルが、サイドクリアランスを通って第2制御油室内に漏れ出てしまうおそれがある。つまり、低圧制御時や高圧制御時には、電磁切換弁やパイロット弁の通路抵抗などによって第2制御油室から速やかにオイルを排出することができず、サイドクリアランスから第2制御油室内に流入したリーク油量が相対的に多くなってしまう。
このため、第2制御油室の内圧が高くなって、カムリングを偏心方向へ揺動させてしまい、ポンプの制御圧力が意に反して上昇してしまうおそれがある。
そこで、カムリングの全体の径方向幅の長さを大きく(厚く)してサイドクリアランスのシール幅を大きくすることによって、シール性能を高めることも考えられるが、カムリング全体の径方向の幅長さを大きくすると、ポンプ全体の重量が増加してしまう。
本発明は、前記従来の可変容量形ポンプの技術的課題に鑑みて案出されたもので、ポンプの制御圧力の意に反した上昇を抑制しつつポンプ全体の重量の増加を抑制し得る可変容量形ポンプを提供することを目的としている。
本願発明は、回転駆動されることによって、吸入部からオイルを吸入し、吐出部からオイルを吐出するポンプ構成体と、
前記ポンプ構成体をその内周側に収容することによって複数の作動油室を隔成すると共に、移動することによって前記吐出部から吐出されるオイルの圧力を変更させる円環状の可動部材と、
内部に前記ポンプ構成体及び前記可動部材を収容し、対向する両内側面に前記可動部材の軸方向の両端面が摺接自在なポンプハウジングと、
前記吸入部であって、前記ポンプハウジングの前記両内側面の少なくとも一方側に形成され、前記ポンプ構成体が回転駆動することによって前記各作動油室の容積が増大する吸入側領域に開口形成された前記吸入部と、
前記吐出部であって、前記ポンプハウジングの前記両内側面の少なくとも一方側に形成され、前記ポンプ構成体が回転駆動することによって前記各作動油室の容積が減少する吐出側領域に開口形成された前記吐出部と、
前記吐出部から吐出されたオイルが供給されることによって、その内圧により前記吐出部から吐出されるオイルの圧力を減少させる方向へ前記可動部材に力を付与する第1制御油室と、
第2制御油室であって、切換機構によって前記吐出部から吐出されたオイルが供給されることによって、前記吐出部から吐出されるオイルの圧力増加させる方向へ前記可動部材に力を付与し、前記切換機構によって前記第2制御油室内のオイルが排出されることによって、前記吐出部から吐出されるオイルの圧力を増加させる方向への前記可動部材に付与する力が減少する前記第2制御油室と、
前記ポンプハウジングの両内側面に摺動する前記可動部材の両端面に形成されて、前記吸入領域において、前記各作動油室と前記第1制御油室との間をシールする第1シール部と、
前記可動部材の両端面に形成されて、前記吐出側領域において、前記各作動油室と第2制御油室との間をシールする第2シール部と、
を備え、
前記第2シール部における前記第2制御油室から前記吐出領域にある前記各制御油室までの径方向の幅を、前記第1シール部における前記第1制御油室から前記吸入領域にある前記各作動油室までの径方向の幅より大きくしたことを特徴としている。
本願発明によれば、ポンプの制御圧力の意に反した上昇を抑制しつつポンプ全体の重量の増加を抑制することができる。
本発明の第1実施形態に係る可変容量形ポンプを、カバー部材を取り外して示す正面図である。 図1のA−A線に沿う断面図である。 本実施形態に供されるポンプボディを、カバー部材との合わせ面側からみた図である。 本実施形態に供されるカバー部材を、ポンプボディとの合わせ面側からみた図である。 本実施形態のカムリングの偏心量が減少した状態を示す作用説明図である。 本実施形態に係る可変容量形ポンプの油圧特性を表すグラフである。 本発明の第2実施形態に係る可変容量形ポンプを示す概略図である。 本発明の第3実施形態に係る可変容量形ポンプを示す概略図である。
以下に、本発明に係る可変容量形ポンプの実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、以下の実施形態では、可変容量形ポンプを、自動車用内燃機関の摺動部や機関弁の開閉時期制御に供するバルブタイミング制御装置(VTC)に対して機関の潤滑油を供給するためのオイルポンプとして適用した例を示している。
〔第1実施形態〕
このオイルポンプは、例えば、図外の内燃機関のシリンダブロックの前端部に設けられ、図1及び図2に示すように、一端側が開口形成され内部にポンプ収容室3が設けられた縦断面ほぼコ字形状のポンプボディ1及び該ポンプボディ1の一端開口を閉塞するカバー部材2とからなるポンプハウジングと、このポンプハウジングに回転自在に支持され、ポンプ収容室3のほぼ中心部を貫通して図外のクランクシャフトにより回転駆動される駆動軸4と、ポンプ収容室3内に移動(揺動)可能に収容され、後述する第1,第2制御油室21,22やコイルばね23と協働してポンプ室13の容積変化量を変更させるカムリング5と、該カムリング5の内周側に収容され、駆動軸4によって図1中の反時計方向に回転駆動されることによって、カムリング5との間に形成される複数の作動油室であるポンプ室13の容積を増減させることによってポンプ作用を行うポンプ構成体と、を備えている。
また、ポンプハウジング(カバー部材2)には、第2制御油室22への油圧の給排制御あるいは供給を遮断制御する制御機構であるパイロット弁30が設けられている。また、このパイロット弁30と後述する吐出通路18との間に形成される後述の制御圧導入通路60上には、吐出された作動油であるオイルのパイロット弁30側への導入を切り換え制御する切換機構であるソレノイドバルブ50が設けられている。
ポンプ構成体は、カムリング5の内周側において回転自在に収容され、中心部が駆動軸4の外周に結合されたロータ6と、該ロータ6の外周部に放射状に切欠形成された複数のスリット6a内においてそれぞれ出没自在に収容されたベーン7と、前記ロータ6より小径に形成され、このロータ6の内周側両側部に配設された一対のリング部材8,8と、から構成されている。
ポンプボディ1は、アルミニウム合金材により一体に形成され、図1〜図3に示すように、上下方向に長い矩形状に形成されていると共に、その幅長さが上下方向の長さに比較して小さく形成されている。また、ポンプボディ1は、ポンプ収容室3の底壁を構成する端壁1aのほぼ中央位置に駆動軸4の一端部4aを回転自在に支持する軸受孔1bが穿設されている。また、ポンプ収容室3の内周壁の所定位置には、揺動支点である棒状のピボットピン9を介してカムリング5を揺動自在に支持する横断面ほぼ半円状の支持溝1cが切欠形成されている。
さらに、ポンプ収容室3の内周面には、軸受孔1bの中心と支持溝1c(ピボットピン9)の中心とを通る直線(以下「カムリング基準線」という。)Mに対して図1中の左半分側に、カムリング5の外周部に配設される第1シール部材10aが摺接する第1シール摺接面1dが形成されている。この第1シール摺接面1dは、支持溝1c中心から所定半径R1をもって構成される円弧面状に形成されている。また、この第1シール摺接面1dは、カムリング5が偏心揺動する範囲において第1シール部材10aが常時摺接可能な周方向長さに設定されている。同様に、カムリング基準線Mに対して図1中の右半分側にも、カムリング5の外周部に配設される第2シール部材10bが摺接する第2シール摺接面1eが形成されている。この第2シール摺接面1eは、支持溝1cの中心から所定半径R2をもって構成される円弧面状に形成されている。また、この第2シール摺接面1eは、カムリング5が偏心揺動する範囲において第2シール部材10bが常時摺接可能な周方向長さに設定されている。
また、ポンプ収容室3の内周面における支持溝1cと、第1シール摺接面1dによって隔成される第1制御油室21と、の間には、後述する低圧室41を構成する円弧状の凹溝40が形成されている。この凹溝40の第1制御油室21側の内側面には、カムリング5の外周部に配設される第3シール部材10cが摺接する第3シール摺接面1fが形成されている。この第3シール摺接面1fは、支持溝1cの中心から所定半径R3をもって構成される円弧面状に形成されている。また、この第3シール摺接面1fは、カムリング5が偏心揺動する範囲において第3シール部材10cが常時摺接可能な周方向長さに設定されている。
なお、R1、R2及びR3の周方向長さの関係は、R1>R2>R3となっている。
凹溝40は、図1、図3に示すように、ピボットピン9の図中左側に形成されて、全体がポンプボディ1の内周面から上下長手方向に沿って円弧状に形成されている。
また、ポンプボディ1の端壁1aの内側面には、特に図1に示すように、軸受孔1bの外周域には、ポンプ構成体によるポンプ作用に伴い各ポンプ室13の容積が拡大する領域(以下「吸入側領域」という。)に開口するようにほぼ円弧凹状の吸入部である吸入ポート11aと、前記各ポンプ室13の容積が縮小する領域(以下「吐出側領域」という。)に開口するようにほぼ円弧凹状の吐出部である吐出ポート12aが形成されている。この吸入ポート11aと吐出ポート12aは、それぞれ軸受孔1bを挟んでほぼ上下で対向するように切欠形成されている。
本実施形態における前記吐出側領域としては、図1に示すように、駆動軸4(ロータ6)の回転方向において、吐出ポート12aの始端Sから終端Fまでの間に形成されている。
吸入ポート11aは、その周方向のほぼ中間位置に、後述するスプリング収容室16側へ膨出するように形成された導入部11bが一体に設けられている。この導入部11bと吸入ポート11aの境界部近傍には、ポンプボディ1の端壁1aを貫通して外部へと開口する吸入口11cが貫通形成されている。したがって、内燃機関のオイルパン43に貯留されたオイルは、ポンプ構成体のポンプ作用に伴い発生する負圧に基づき吸入口11c及び吸入ポート11aを介して吸入領域に係る各ポンプ室13に吸入されるようになっている。
吐出ポート12aは、その終端F側にポンプボディ1の端壁1aを貫通して外部へと開口する吐出口12bが貫通形成されている。したがって、ポンプ作用により加圧されて吐出ポート12aへと吐出されたオイルは、図1に示すように、吐出口12bからシリンダブロック内部に設けられた吐出通路18を通って図外のメインオイルギャラリから機関内における各摺動部やVTC等へと供給される。なお、吐出通路18の下流側には、オイルクーラやオイルフィルタ70が設けられている。
また、吐出ポート12aには、該吐出ポート12aと軸受孔1bを連通する連通溝15が切欠形成されている。この連通溝15から軸受孔1bにオイルが供給されると共に、ロータ6及び各ベーン7の側部にもオイルが供給されることによって、各摺動部位の良好な潤滑が確保されている。
カバー部材2は、図2及び図4に示すように、ほぼ板状を呈し、ポンプボディ1の外形状に倣って上下方向に長い矩形状に形成されている。また、カバー部材2は、図外の複数のボルトによって内側面2bの外周側がポンプボディ1のポンプ収容室3の開口部側の取り付け面1gに取り付けられる。また、ポンプボディ1の軸受孔1bに対向する位置には、駆動軸4の大径な他端部4bを回転自在に支持する軸受孔2aが貫通形成されている。
そして、このカバー部材2の内側面2bにも、ポンプボディ1と同様に、吸入ポート11a’や吐出ポート12a’、連通溝15’が、ポンプボディ1の吸入ポート11aや吐出ポート12a、連通溝15に対向配置されている。なお、吸入ポートや吐出ポートは、ポンプボディ1側あるいはカバー部材2側のいずれか一方側に形成されていても良い。
駆動軸4は、図2に示すように、小径な一端部4aがポンプボディ1の端壁1aの軸受孔1bに軸支されている。一方、駆動軸4の大径な他端部4bが、カバー部材2の軸受孔2aに軸受けされつつ先端側が外部へと臨んでクランクシャフトなどに連係されている。駆動軸4は、クランクシャフトから伝達される回転力に基づきロータ6を図1中の時計方向(矢印方向)へと回転させるようになっている。
ロータ6は、図1に示すように、その中心側から径方向外側へ放射状に複数のスリット6aが形成されている。この各スリット6aの内側基端部には、それぞれ作動油である吐出オイルを導入する横断面ほぼ円形状の背圧室6bが設けられている。したがって、各ベーン7は、ロータ6の回転に伴う遠心力と背圧室6b内の圧力とによって外方へと押し出されるようになっている。
各ベーン7は、ロータ6の回転時において、各先端面がカムリング5の内周面に摺接すると共に、各基端面が前記各リング部材8,8の外周面にそれぞれ摺接するようになっている。
カムリング5は、図1及び図2に示すように、いわゆる焼結合金によりほぼ円筒状に一体形成され、その外周部の所定位置には、ピボットピン9に嵌合するほぼ円弧凹溝状のピボット部5aが軸方向に沿って切欠形成される。また、このピボット部5aに対しカムリング5の中心を挟んだ反対側の位置には、所定のばね定数に設定された後述する付勢部材であるコイルばね23に連係するアーム部5bが径方向に沿って突設されている。
ポンプボディ1の内部下端位置には、図1及び図3に示すように、支持溝1cと対向する位置にスプリング収容室16が設けられている。このスプリング収容室16内には、その一端壁とアーム部5bの一側面との間に、所定のセット荷重Kを付与された前記コイルばね23が弾装されている。このスプリング収容室16の他端壁は、カムリング5の偏心方向の移動範囲を規制する規制面16aとして構成されている。つまり、この規制面16aにアーム部5bの他側面が当接することによって、カムリング5の偏心方向におけるそれ以上の移動(揺動)が規制されるようになっている。
このように、カムリング5は、コイルばね23の付勢力によって、アーム部5bを介してその偏心量が増大する方向(図1中の時計方向)へと常時付勢されている。つまり、カムリング5は、非作動状態では、図1に示すように、アーム部5bの他側面が規制面16aに押し付けられた状態となって、その偏心量が最大となる位置に規制されるようになっている。
また、カムリング5の外周部には、ポンプボディ1の内周壁によって構成される第1、第2、第3シール摺接面1d、1e、1fに対向して設けられ、この各シール摺接面1d、1e、1fと同心円弧状の第1、第2、第3シール構成部5c、5d、5eが突出形成されている。これらシール構成部5c、5d、5eの各シール面に形成されたそれぞれのシール保持溝内には、カムリング5の偏心揺動時に各シール摺接面1d、1e、1fに摺接する第1、第2、第3シール部材10a、10b、10cがそれぞれ収容保持されている。
第1、第2、第3シール部材10a〜10cは、いずれも低摩擦特性を有するフッ素系樹脂材によってカムリング5の軸方向に沿って直線状に細長く形成されている。また、この各シール部材10a〜10cは、各シール保持溝の底部にそれぞれ配設されたゴム製の弾性部材の弾性力をもって各シール摺接面1d〜1fに押し付けられることにより、この各シール摺接面1d〜1fと各シール面との間を液密的にシールするようになっている。
さらに、カムリング5の外周面とポンプボディ1の内周面との間には、図1に示すように、ピボットピン9を中心とした円周方向の左右位置に第1制御油室21と第2制御油室22及び前記低圧室41が形成されている。
具体的に説明すると、第1制御油室21は、第1シール部材10aと第3シール部材10cとの間に隔成されている。第2制御油室22は、ピボットピン9と第2シール部材10bとの間に隔成されている。さらに低圧室41は、ピボットピン9と第3シール部材10cとの間にそれぞれ隔成されている。
したがって、カムリング5の外周面のうち、第1制御油室21に臨む第1受圧面5fは、ピボットピン9との間の低圧室41の存在によって小さく形成されて、ピボットピン9から円周方向に大きく延びる第2制御油室22に臨む第2受圧面5gの方が大きく形成されている。このため、第1、第2制御油室21,22の双方に同じ油圧(吐出圧)が作用した場合には、全体としてその偏心量を増加させる方向(図1中の時計方向)へとカムリング5を付勢する構成となっている。
第1,第2制御油室21,22には、吐出通路18から分岐形成された制御圧導入通路60を介してポンプ吐出圧が導かれるようになっている。すなわち、第1制御油室21には、制御圧導入通路60からさらに二股に分岐された一方の分岐通路である第1導入通路61を介してポンプ吐出圧が供給される。一方、第2制御油室22には、他方の分岐通路である第2導入通路62を通じて電磁切換弁50やパイロット弁30を経てポンプ吐出圧が供給される。そして、これらの各油圧がそれぞれ第1、第2制御油室21,22に面するカムリング5の第1、第2受圧面5f、5gに作用することによって、カムリング5に対し移動力(揺動力)が付与されることとなる。
したがって、オイルポンプは、コイルばね23のセット荷重Kに対して両制御油室21,22の内圧に基づく付勢力が小さいときは、カムリング5は図1に示すような最大偏心状態となる。一方、吐出圧の上昇に伴い両制御油室21,22の内圧に基づく付勢力がコイルばね23のセット荷重Kを上回ったときは、その吐出圧に応じてカムリング5が同心方向へ移動することとなる。
また、低圧室41は、図1〜図3に示すように、凹溝40によってポンプボディ1の上下方向に沿って形成されていると共に、カバー部材2に貫通形成された連通孔42によってポンプの外部である大気に開放されつつオイルパン43に連通している。つまり、この低圧室41には、後述するように、ポンプの作動によってカムリング5の軸方向の両端面5h、5iとポンプボディ1及びカバー部材2との摺動面(サイドクリアランス)からリークしたオイルや該オイル内に混入したいわゆるコンタミが流入する。これらのオイルやコンタミを、連通孔42を介してオイルパン43内に排出するようになっている。
連通孔42は、低圧室41の重力方向下側のピボットピン9寄りに配置されている。また、連通孔42は、カバー部材2の壁部を貫通した小径な細長い孔によってほぼ水平に形成され、一端部42aが低圧室41の底部側に開口形成されていると共に、他端部42bがカバー部材2の外面に開口形成されて、オイルパン43に臨んでいる。
また、この連通路42の一端部42aは、カムリング5のいずれの揺動位置においてもカムリング5によって閉塞されることなく、常に低圧室41とオイルパン43とを連通する位置に形成されている。
また、第1制御油室21と第2制御油室22は、各ポンプ室13との間が図2に示すように、カムリング5の軸方向の両端面5h、5iと該両端面5h、5iが摺接するポンプボディ1のポンプ収容室3の一方側内側面としての底面3a及びカバー部材2の他方側内側面2bの間のいわゆるサイドクリアランスであるによってシールされている。
また、低圧室41も、各ポンプ室13との間はカムリング5の両端面5h、5iとポンプ収容室3の底面3a及びカバー部材2の内側面2bとの間のサイドクリアランスによってシールされている。
カムリング5は、図1及び図2に示すように、サイドクリアランスを構成する両端面5h、5iのうち、第1制御油室21と各ポンプ室13との間をシールする部位を、第1シール部である第1シール面44としている。また、第2制御油室22と各ポンプ室13との間をシールする部位を、第2シール部である第2シール面45としている。さらに吐出側領域内に有する低圧室41と各ポンプ室13との間をシールする部位を、第3シール部である第3シール面46として構成されている。なお、第1〜第3シール部44〜46は、カムリング5の両端面5h、5iに形成されるが、以下では、便宜上、図1で示す一端面5h側についてのみ説明する。
そして、第2シール面45と第3シール面46は、それぞれの径方向の幅長さW2がほぼ同一に形成されていると共に、この径方向の幅長さW2が、第1シール面44の径方向の幅長さW1よりも大きく形成されている。
すなわち、第1制御油室21が位置する各ポンプ室13は、吸入ポート11a、11a’が臨む吸入側領域になっており、この吸入領域では、各ポンプ室13内が負圧(低圧)の状態になっている。このため、前記第1シール面44に作用する油圧は低圧状態になっている。一方、前記第2制御油室22と低圧室41が位置する各ポンプ室13は、吐出ポート12a、12a’が臨む吐出側領域(吐出ポート12a、12a’の始端S−終端Fまでの間)になっており、この吐出側領域では、各ポンプ室13内が正圧(高圧)の状態になっている。このため、第2シール面45と第3シール面46に作用する油圧が高圧状態になっている。
そこで、本実施形態では、第2、第3シール部45,46の径方向の幅長さW2を、第1シール面44の幅方向の幅長さW1よりも大きく形成することによって、ポンプ収容室3の底面3aとの相対関係で形成される第2、第3シール部45,46のシール面積を第1シール面44のシール面積よりも大きく形成した。
具体的には、例えば本実施形態のオイルポンプに仕様では、第1シール面44の径方向の平均幅長さW1を約3.5mmにした設定する一方、第2、第3シール部45,46の径方向の平均幅長さW2を前記平均幅長さW1より大きな約5.0mmに設定したのである。
パイロット弁30は、図1に示すように、ポンプボディ1のカバー部材2と重合して設けられる長手方向の上端部に横方向に沿って配置されている。
また、このパイロット弁30は、カバー部材2の外側まで延設された筒状のバルブボディ31と、該バルブボディ31の底部開口を閉塞するプラグ32と、バルブボディ31の内部軸方向に形成されたバルブ収容孔31a内に摺動自在に収容され、バルブボディ31の内周面と摺接する一対の第1、第2ランド部33a,33bによって第2制御油室22に対しての油圧の給排制御に供するスプール弁体33と、バルブボディ31の他端側内周においてプラグ32とスプール弁体33の間に所定のセット荷重をもって弾装され、スプール弁体33をバルブボディ31の一端側へ常時付勢するバルブスプリング34と、から主として構成されている。
バルブボディ31の一端部には、第2導入通路62の下流側の通路(以下、下流側通路という。)62aを介してソレノイドバルブ50と接続される導入ポート63が開口形成されている。また、バルブボディ31とポンプボディ1の内部には、その軸方向中間位置に、一端側が第2制御油室22に接続されると共に、他端側が後述する中継室31bと常時接続されている。これにより、第2制御油室22に対する油圧を給排する給排ポート64が開口形成される。
また、バルブボディ31の周壁の軸方向のほぼ中央位置に、一端側が外部へ直接開口又は吸入側に接続され、後述する中継室31bとの接続を切り換えることによって、この中継室31bを介して第2制御油室22内の油圧の排出に供される第1ドレンポート65が開口形成されている。バルブボディ31の後述する背圧室と重合する軸方向位置にも、前記第1ドレンポート65と同様に、外部へ直接開口又は吸入側に接続される第2ドレンポート66が開口形成されている。
また、バルブボディ31の周壁には、ポンプボディ1と協働してスプール弁体33が図1中の左端側の位置にある状態で、後述する中継室31bを連通する連通油路67が形成されている。
スプール弁体33は、軸方向の両端部の第1、第2ランド部33a,33b間に設けられた小径軸部33cを有している。また、スプール弁体33は、バルブボディ31内の第1ランド部33aの軸方向外端側に形成されて、導入ポート63から吐出圧が導かれる圧力室68と、小径軸部33cの外周に形成されて、スプール弁体33の軸方向位置によって給排ポート64と連通油路67又は第1ドレンポート65とを中継する中継室31bと、第2ランド部33bとプラグ42との間に設けられ、第2ランド部33bの外周側(微小隙間)を通じて中継室31bより漏出したオイルの排出に供する背圧室と、をそれぞれ有している。
このような構成から、パイロット弁30は、導入ポート63より圧力室68に導かれる吐出圧が所定圧(後述するスプール作動油圧Ps)以下の状態では、バルブスプリング34の付勢力によってスプール弁体33がバルブ収容部31aの一端側に位置することとなる(図1参照)。すなわち、スプール弁体33が前記一端側に位置することにより、連通油路67が中継室31bに連通される一方、第2ランド部33bによって第1ドレンポート65と中継室31bの連通が遮断されて、給排ポート64を介して第2制御油室22と中継室31bが連通される。この結果、下流側通路62aから連通油路67を通って導かれる油圧が、中継室31bと給排ポート64を介して第2制御油室22へと供給されることとなる。
そして、圧力室68に導かれる吐出圧が所定圧を超えると、バルブスプリング34の付勢力に抗してスプール弁体33が一端側から他端側へと移動し、給排ポート64を介して第2制御油室22は中継室31bとの連通が維持される。一方、第1ランド部33aによって連通油路67と中継室31bとの連通が遮断されると、これとほぼ同時に第1ドレンポート65を介して中継室31bとオイルパン43が連通される。この結果、第2制御油室22内のオイルが給排ポート64と中継室31bを通って第1ドレンポート65からオイルパン43へ排出されるように切り換えられる。
なお、前記遮断されるとほぼ同時に、の意味するところは、切り換えタイミングにおいて、連通油路67と第1ドレンポート65の両方が給排ポート64と短時間連通される、あるいは両方とも短時間遮断されることを意味する。
ソレノイドバルブ50は、図1に示すように、制御圧導入通路60の途中に介在する図外のバルブ収容孔内に収容配置されている。また、ソレノイドバルブ50は、内部軸方向に沿って油通路54が貫通形成された円筒状のバルブボディ51と、油通路54の先端側内部に固定されて、第2導入通路62の上流側と接続される導入ポート55を有するシート部材52と、該シート部材52の内端部開口縁に形成されるバルブシートに対して離着座自在に設けられ、導入ポート55の開閉に供するボール弁体53と、バルブボディ51の他端部に設けられたソレノイド56と、から主として構成されている。
バルブボディ51は、ボール弁体53を収容する弁体収容部57の内端部開口縁にも、シート部材52に有するバルブシートと同様のバルブシートが形成されている。さらに、バルブボディ51の周壁のうち、その一端側となる前記弁体収容部57の外周部に、下流側通路62aと接続されてパイロット弁30に対する油圧の給排に供する給排ポート58が径方向に沿って貫通形成されている。また、その他端側となる油通路54の外周部には、オイルパン43に連通するドレンポート59が径方向に沿って貫通形成されている。
ソレノイド56は、ケーシング内部に収容されるコイルに通電されることにより発生する電磁力によって、このコイルの内周側に配置されるアーマチュア及びこれに固定されるロッド56aが図1中の下方向へと進出移動するようになっている。
このソレノイド56には、内燃機関の油温や水温、機関回転数など所定のパラメータによって検出ないし算出された機関運転状態に基づいて車載のECU(図示外)から励磁電流が通電される。
したがって、ソレノイド56への通電時には、ロッド56aが進出移動することによって、このロッド56aの先端部に配置されるボール弁体53がシート部材52側のバルブシートに押し付けられる。これによって、導入ポート55と給排ポート58の連通が遮断され、油通路54を介して給排ポート58とドレンポート59が連通される。
一方、このソレノイド56の非通電時には、導入ポート55より導かれる吐出圧に基づいてボール弁体53が後退移動してバルブボディ51側のバルブシートに押し付けられる。これによって、導入ポート55と給排ポート58が連通状態となると共に、給排ポート58とドレンポート59の連通が遮断される。
〔オイルポンプの作用〕
以下に、本実施形態に係るオイルポンプの作用について説明する。
まず、オイルポンプの作用説明に入る前に、このオイルポンプの吐出圧制御の基準となる内燃機関の必要油圧について、図6に基づいて説明すれば、図中のP1は、例えば燃費向上等に供するVTCの要求油圧に相当する機関要求油圧を示している。P2は、ピストンの冷却に供するオイルジェットの要求油圧に相当する機関要求油圧及び機関高回転時の前記クランクシャフトの軸受部の潤滑に要する機関要求油圧を示している。これら点P1〜P2を実線により繋いだものが、内燃機関の機関回転数に応じた理想的な必要油圧(吐出圧)Pを表している。
また、同図中におけるPcは、セット荷重Kに基づくコイルばね23の付勢力に抗してカムリング5が同心方向へ移動を開始するカムリング作動油圧を示している。Psは、セット荷重K1に基づくバルブスプリング34の付勢力に抗してスプール弁体33が一端側の位置から他端側の位置へと移動を開始し、第1ドレンポート65の開口が始まるスプール作動油圧を示している。
このような設定から、機関始動から低回転域までの回転域に相当する図6中の区間aでは、電磁切換弁50のソレノイド56に励磁電流が通電され、導入ポート55と給排ポート58の連通が遮断される。一方、給排ポート58とドレンポート59が連通する。これにより、第2制御油室22(パイロット弁30)側には吐出圧Pが導入されない。したがって、パイロット弁30のスプール弁体33は、図1に示す最大左側の位置に保持されることとなる。この結果、第2制御油室22内のオイルは、下流側通路62a及び油通路54を介してソレノイドバルブ50のドレンポート59からオイルパン43内に排出され、第1制御油室21のみに吐出圧Pが供給される。この機関回転域では、吐出圧(機関内油圧)Pがカムリング作動油圧Pcよりも低い状態となっている。このため、カムリング5が最大偏心状態に保持されて、吐出圧Pは機関回転数にほぼ比例するかたちで増大する特性となる。
その後、機関回転数が上昇して吐出圧Pがカムリング作動油圧Pcに到達すると(図6参照)、ソレノイド56への通電状態が維持され、引き続き第1制御油室21のみに吐出圧Pが供給される。これにより、第1制御油室21の内圧に基づく付勢力がコイルばね23の付勢力に打ち勝ち、カムリング5が同心方向へと移動を始める。この結果、前述したカムリング5が最大偏心状態にあるときと比べて、この吐出圧Pの増加量が小さくなる(図6中の区間b)。
機関回転数がさらに上昇し、機関運転状態において機関要求油圧P2が必要になると(図6参照)、ソレノイド56への通電が遮断され、導入ポート55と給排ポート58が連通する。一方、給排ポート58とドレンポート59の連通が遮断される(図6中の時点X)。この結果、制御圧導入通路60から第2導入通路62へ供給される吐出圧Pが下流側通路62aを介してパイロット弁30側へと導かれる。このとき、吐出圧Pは未だスプール作動油圧Psに達していなければ、パイロット弁30のスプール弁体33は一端側に位置することとなり(図1に示す位置)、連通油路67を通じて中径部31bと給排ポート64が連通するので、吐出圧が第2制御油室22へと供給される。これにより、コイルばね23の付勢力と第2制御油室22の内圧に基づく付勢力との合力からなる偏心方向の付勢力が、第1制御油室21の内圧に基づく同心方向の付勢力を上回る。このため、カムリング5は、偏心方向へと押し戻されて、吐出圧Pの増加量が再び大きくなり、高圧特性となる(図中の区間c)。
その後、かかる増大特性に基づき吐出圧Pが上昇してスプール作動油圧Psに到達すると、パイロット弁30によって導入ポート63より吐出圧Pが圧力室68に導入される、この吐出圧Oによってスプール弁体33が、バルブスプリング34の付勢力に抗してプラグ32側へと移動し、その位置が一端側から他端側へと切り替わる。
これにより、連通油路67のバルブ収容部31a側開口が第1ランド部33aによって遮断される。同時に、中継室31bを介して給排ポート64と第1ドレンポート65が連通することによって、第2制御油室22内のオイルは排出することにより減圧され、吐出圧Pよりも低くなる。この結果、第1制御油室22の内圧に基づく同心方向の付勢力がコイルばね23の付勢力と第2制御油室22の内圧に基づく付勢力との合力からなる偏心方向の付勢力を上回って、カムリング5が図4及び図5に示すように同心方向へ移動することにより、吐出圧Pが減少する。
すると、この吐出圧Pの減少によりスプール弁体33の一端に作用する油圧(吐出圧P)がスプール作動油圧Psを下回ると、この吐出圧Pによる付勢力にバルブスプリング34の付勢力が打ち勝ち、スプール弁体33が導入ポート63側へと移動する。これにより、パイロット弁30の連通油路67と給排ポート64が連通して、第2制御油室22に再び第2吐出圧が供給される。この結果、カムリング5は、偏心方向へと押し戻されて、吐出圧Pが再び増大して高圧特性(図6の区間d)となる。
その後、この吐出圧Pの増大によって、スプール弁体33の一端に作用する油圧がスプール作動油圧Psを上回ると、このスプール弁体33がバルブスプリング34の付勢力に抗して再び他端側へと移動する。これにより、前述のように、第2制御油室22内のオイルは排出されて、第1制御油室21のみに吐出圧Pが供給される。この結果、第1制御油室22の内圧に基づく同心方向の付勢力がコイルばね23の付勢力と第2制御油室22の内圧に基づく付勢力との合力からなる偏心方向の付勢力を上回って、カムリング5が同心方向へ移動する。これにより、吐出圧Pが再び減少する。
このように、オイルポンプは、パイロット弁30のスプール弁体33によって、第2制御油室22に連通する給排ポート64と連通油路67又は第1ドレンポート65との接続が連続的に交互に切り替わることにより、吐出圧Pがスプール作動油圧Psに維持されるように調整されることとなる。
このとき、かかる調圧は、パイロット弁30における給排ポート64の切換によって行われるため、コイルばね23のばね定数による影響を受けることがない。また、調圧は、給排ポート64の切換に係るスプール弁体33の極狭いストロークの範囲で行われるため、バルブスプリング34のばね定数による影響を受けるおそれもない。その結果、本区間では、オイルポンプの吐出圧Pが機関回転数の上昇に伴い比例的に増大するのではなくほぼフラットな特性となり、前記理想的な必要油圧に極力近づけることが可能となる。
したがって、本実施形態に係るオイルポンプは、パイロット弁30による調圧制御に基づき、高い所定圧(スプール作動油圧Ps)に維持することが要請される機関回転域(図6中の区間d)において、吐出圧Pをこの高圧に維持することができる。
また、本実施形態では、前記カムリング5の第2、第3シール部45,46の径方向の幅長さW2を、第1シール面44の径方向の幅長さW1よりも大きく設定したことから、前述したポンプ作動中において、例えば高油温時などオイルの粘性が低い場合であっても、前記第2、第3シール部45,46によるシール機能が十分に発揮されることから、前記吐出側領域における各ポンプ室13内の高圧なオイルの第2制御油室22や低圧室41内への漏れを十分に抑制することができる。
すなわち、前記従来技術のように、前記第2、第3シール部45,46の径方向の幅長さW2が第1シール面44の同じく比較的小さい場合には、シール面積を十分に確保することができないことから、吐出側領域での各ポンプ室13内の高圧なオイルが特に第2制御油室22内に漏れ出てしまうおそれがある。一方、前記低圧制御時や高圧制御時には、前記電磁切換弁50やパイロット弁30の通路抵抗などによって第2制御油室22から速やかにオイルを排出することができない。この結果、第2制御油室22の内圧が高くなって、カムリング5を偏心方向へ揺動させてしまい、前記ポンプの制御圧力が意に反して上昇してしまうおそれがある(図6の太い破線参照)。
そこで、本実施形態では、前述のように、第2、第3シール部45,46の径方向の幅長さW2を大きく形成することによって、シール面積を大きくして各ポンプ室13から第2制御油室22や低圧室41内へのオイルの漏れを十分に抑制することができる。
したがって、カムリング5を偏心方向へ意に反して移動させることがなくなることから、図6の実線で示すように、低圧制御時や高圧制御時においてもポンプの吐出圧をフラットな安定した状態に制御することが可能になる。
しかも、本実施形態では、カムリング5の径方向の幅長さを全体に厚くするのではなく、第2、第3シール部45,46のみを部分的に厚くするだけである。したがって、低圧な吸入領域にある第1シール面44側では、その径方向の幅長さW1が比較的薄く形成されていることから、カムリング5の重量の増加を抑制することができる。この結果、オイルポンプ全体の重量の増加を抑えることができる。
また、本実施形態では、ポンプボディ1に低圧室41を設けたことによって、カムリング5の前記第1制御油室21に位置する第1受圧面5fが相対的に小さくなって、この第1受圧面5fの受圧面積が第2制御油室22に位置する第2受圧面5gの受圧面積の方が大きくなっている。このため、前記吐出圧が高圧特性(図6のP2)の状態のときの例えば各ポンプ室13内でのエアレーションやキャビティーションなどに起因してオイル内に混入した気泡によるカムリング5の挙動の不安定化を抑制することができる。
また、低圧室41内に、各ポンプ室13の高圧オイルが例えば第3シール面46を仮に通過したオイルや、このオイルと一緒に金属粉であるコンタミなどが流入して一旦捕集されるが、ここから連通孔42を通ってオイルパン43内に効率良く排出される。このため、ポンプ収容室3内のポンプ構成体などの各構成部品が、コンタミなどによる異常摩耗などの発生を抑制することができる。この結果、ポンプの耐久性を向上できる。
〔第2実施形態〕
図7は本発明の第2実施形態を示し、オイルポンプの配置を第1実施形態のものに対して左右逆に配置すると共に、駆動軸4の回転方向が図中反時計方向(矢印方向)になっている。さらに、第1実施形態における低圧室41を廃止したものである。なお、オイルポンプの基本構造は第1実施形態と同じであるから、同一の符番を付して具体的な説明は省略する。
すなわち、この実施形態では、カムリング5が第1実施形態とは左右反対向きに配置されていると共に、これに伴い第1制御油室21が図中右側に、第2制御油室22が図中左側にそれぞれ配置されている。また、吸入ポート11aは、図中下側に位置して一部が第1制御油室21と径方向でオーバーラップしている一方、吐出ポート12aは、図中上側に位置してその大部分が第2制御油室22と径方向でオーバーラップしている。
また、この実施形態では、吐出側領域としては、駆動軸4の回転方向における吐出ポート12aの始端Sから終端Fまでの間となっており、この領域内で第2シール面45によって各ポンプ室13と第2制御油室22との間がシールされるようになっている。
他の構成は第1実施形態と同じであるから、同一の作用効果が得られるが、低圧室を設けない分だけカムリング5の外周面に沿った第1制御油室21の長さを大きくすることができる。これによって、第1制御油室21が臨むカムリング5の第1受圧面5fの面積を大きくすることができるので、カムリング5の同心方向への移動制御が容易になり、さらに安定したポンプ吐出圧制御が可能になる。
〔第3実施形態〕
図8は本発明の第3実施形態を示し、基本構造は第2実施形態に類似しているが、第1制御油室21と第2制御油室22の両方が前記ピボットピン9の右側に配置されていると共に、ピボットピン9の左側の油室47は吸入ポート11aと連通した低圧室になっている。また、前記各実施形態におけるパイロット弁が廃しされている。そして、第2制御油室22には、吐出通路18から分岐した第2導入通路62の下流側通路62aから電磁切換弁50のみを介してポンプ吐出圧が給排制御されるようになっている。
第2制御油室22に供給されたポンプ吐出圧は、第1制御油室21のポンプ吐出圧と協働して前記カムリング5をコイルばね23のばね力に抗して図中時計方向へ、つまり同心方向へ揺動させるようになっている。
一方、第1制御油室21は、前記各実施形態と同じくポンプ吐出圧が第1導入通路61から供給されている。また、この第1制御油室21のカムリング5を介した内側の各ポンプ室13は、吐出ポート12aに臨んでいる。したがって、カムリング5は、この部位に位置する内外面には第1制御油室21内のポンプ吐出圧とポンプ構成体による圧縮初期の高油圧の両方のほぼ均一な圧力が内外面に作用している。
したがって、カムリング5の前記第1制御油室21と前記各ポンプ室13との間における部位の径方向の幅長さW1は、十分に小さく形成されている。つまり、この部位では、内外でほぼ均一な油圧が作用することから第1シール面44の幅長さW1は小さくても各ポンプ室13から第1制御油室21へのオイルの漏れは殆どない。
なお、駆動軸4は、第2実施形態と同じく図中反時計方向(矢印方向)に回転するようになっている。
本実施形態における吐出側領域としては、吸入ポート11aの終端F’から吐出ポート12aの始端Sまでの間とし、この間における前記カムリング5の第1シール面45の径方向の幅長さW2が第1制御油室21側の第1シール面44の径方向の幅長さW1よりも十分に大きく形成されている。
これによって、前記吐出側領域における各ポンプ室13から第2制御油室22へのオイルの漏れを抑制することができる。
また、カムリング5は、第2シール面45の径方向の幅長さW2は大きくなっているが、第1シール面44の径方向の幅長さW1は小さくなっていることから、重量の増加を抑制できることは、各実施形態と同様である。
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、前記吐出側領域としては、前記各実施形態の場合以外に、ロータ6の回転方向における前記吐出ポート12aの終端Fから吸入ポート11aの始端S’までの間とすることも可能である。
また、前記各実施形態では、第1シール面44と第2シール面45(46)の径方向の幅長さW1,W2の対比を、平均の幅長さとしているが、両者の最大の幅長さ、あるいは最小の幅長さを対象とすることも可能である。
さらに、前記各実施形態では、連通孔42を、低圧側であるオイルパン43(大気)に連通させているが、場合によっては吸入負圧が発生する前記吸入口11c側などに連通させることも可能である。
さらに、前記低圧室41は、凹溝40を介して比較的大きな円弧状に形成されているが、コンタミなどを流入、捕集できる大きさであれば良く、さらに小さく形成することも可能である。
前記ポンプハウジングを、機関のシリンダブロックなどに取り付ける際におけるその向きは任意に選択でき、例えば機関などの大きさや仕様などに応じて自由に変更することも可能である。
前記各実施形態では、前記カムリング5を揺動させることで吐出量を可変にする形態を例に説明しているが、この吐出量を可変にする手段としては、前記揺動に係る手段のみならず、例えばカムリング5を径方向へと直線的に移動させることによって行うこととしてもよい。
なお、前記各実施形態では、オイルポンプとして、ベーン型ポンプを用いているが、例えばギヤポンプを用いることも可能である。
以上説明した実施形態に基づく可変容量形ポンプとしては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
可変容量形ポンプは、その一つの態様において、回転駆動されるロータと、該ロータの外周部に出没可能に設けられた複数のベーンと、前記ロータと前記複数のベーンとをその内周側に収容することによって複数の作動油室を隔成すると共に、前記ロータの回転中心に対して内周中心が変化するように移動することによって前記ロータの回転時における前記各作動油室の容積変化量を変更させる円環状の可動部材と、内部に前記ロータやベーン及び可動部材を収容し、対向する両内側面に前記可動部材の軸方向の両端面が摺接自在なポンプハウジングと、前記ポンプハウジングの前記両内側面の少なくとも一方側に形成され、前記ロータが回転駆動することによって前記各作動油室の容積が増大する吸入側領域に開口形成された吸入部と、前記ポンプハウジングの前記両内側面の少なくとも一方側に形成され、前記ロータが回転駆動することによって前記各作動油室の容積が減少する吐出側領域に開口形成された吐出部と、前記吐出部から吐出された吐出圧が供給されることによって、その内圧により前記各作動油室の容積変化量を減少させる方向へ前記可動部材に力を付与する第1制御油室と、切換機構によって前記吐出圧が選択的に給排、または供給が遮断されることによって、前記各作動油室の容積変化量を変化させる方向へ前記可動部材に力を付与する第2制御油室と、前記ポンプハウジングの両内側面に摺動する前記可動部材の両端面に形成されて、前記各作動油室と前記第1制御油室との間をシールする第1シール部と、前記可動部材の両端面に形成されて、前記吐出側領域において、前記各作動油室と第2制御油室との間をシールすると共に、径方向の幅長さが前記第1シール部の径方向の幅長さよりも大きく形成された第2シール部と、を備えている。
前記可変容量形ポンプの好ましい態様として、前記第2制御油室は、前記吐出部から供給された作動油によって前記各作動油室の容積変化量を増加させる方向へ前記可動部材に力を付与している。
さらに別の好ましい態様として、前記第2シール部の径方向の平均幅長さを、前記第1制御油室の径方向の平均幅長さよりも長く形成した。
さらに別の好ましい態様として、前記第2シール部の径方向の最小幅長さを、前記第1シール部の径方向の最小幅長さよりも長く形成した。
さらに別の好ましい態様として、前記第2シール部の径方向の最大幅長さを、前記第1シール部の径方向の最大幅長さよりも長く形成した。
さらに別の好ましい態様として、前記吸入部と吐出部は、前記可動部材の移動方向に沿って円弧状に形成されていると共に、前記ロータの回転方向における前記吸入部の終端と前記吐出部の終端との間を前記吐出側領域とし、この吐出側領域における前記作動油室と前記第2制御油室との間をシールする前記第2シール部の径方向の幅長さは、前記第1シール部の径方向の幅長さよりも大きく形成されている。
さらに別の好ましい態様として、前記可動部材は、揺動支点を中心に揺動することによって、前記各作動油室の容積を増減変化させるカムリングである。
さらに別の好ましい態様として、前記可動部材の揺動支点と前記第1制御油室との間に設けられ、低圧側に連通する第3制御油室とを備え、前記吐出側領域における前記作動油室と前記第3制御油室との間をシールする前記可動部材の両端面に形成された前記第3シール部の径方向の幅長さを、前記第1シール部の径方向の幅長さよりも大きく形成した。
さらに別の好ましい態様として、前記第2シール部の径方向の幅長さは、約3.5mm以上に形成されている。
さらに別の好ましい態様として、前記吐出側領域を、前記ロータの回転方向における前記吐出部の始端から終端までの間とした。
さらに別の好ましい態様として、前記吐出側領域を、前記ロータの回転方向における前記吐出部の終端から前記吸入部の始端までの間とした。
さらに別の好ましい態様では、前記吐出側領域を、前記ロータの回転方向における前記吸入部の終端から前記吐出部の始端までの間とした。
さらに可変容量形ポンプの別の好ましい態様として、複数のポンプ室の容積が変化して吸入部から吸入された作動液を吐出部から吐出するポンプ構成体をポンプ収容室に収容したポンプハウジングと、前記ポンプ収容室内に配置され、移動することによって前記複数のポンプ室の容積変化量を変更させる円環状の可動部材と、前記吐出部から吐出された作動液が供給されることによって、前記複数のポンプ室の容積を減少させる方向へ前記可動部材に付勢力を付与する第1制御油室と、前記吐出部から通路を介して作動液が選択的に給排または供給が遮断されることによって、前記複数のポンプ室の容積を変化させる方向へ前記可動部材を制御する第2制御油室と、前記吐出部からの作動液の吐出圧に応じて前記第2制御油室への油圧の給排を制御する制御機構と、該制御機構と吐出部との間に形成される制御圧導入通路上に設けられ、吐出された作動液の前記制御機構側への導入を切り換え制御する切換機構と、前記ポンプハウジングの対向する内側面に摺動する前記可動部材の両端面に形成され、前記吸入部側において前記各ポンプ室と前記第1制御油室との間をシールする第1シール部と、前記ポンプハウジングの内側面に摺動する前記可動部材の両端面に形成され、前記吐出部側において前記各ポンプ室と第2制御油室との間をシールする第2シール部と、を備え、
前記吐出部側における各ポンプ室から前記第2シール部を介して第2制御油室へリークする作動液のリーク量を、前記吸入部側における各ポンプ室から前記第1シール部を介して第1制御油室へリークする作動液のリーク量よりも少なくした。
さらに別の好ましい態様として、前記可動部材の第2シール部の径方向の幅長さを、前記第1シール部の径方向の幅長さよりも大きく形成した。

Claims (11)

  1. 回転駆動されることによって、吸入部からオイルを吸入し、吐出部からオイルを吐出するポンプ構成体と、
    前記ポンプ構成体をその内周側に収容することによって複数の作動油室を隔成すると共に、移動することによって前記吐出部から吐出されるオイルの圧力を変更させる円環状の可動部材と、
    内部に前記ポンプ構成体及び前記可動部材を収容し、対向する両内側面に前記可動部材の軸方向の両端面が摺接自在なポンプハウジングと、
    前記吸入部であって、前記ポンプハウジングの前記両内側面の少なくとも一方側に形成され、前記ポンプ構成体が回転駆動することによって前記各作動油室の容積が増大する吸入側領域に開口形成された前記吸入部と、
    前記吐出部であって、前記ポンプハウジングの前記両内側面の少なくとも一方側に形成され、前記ポンプ構成体が回転駆動することによって前記各作動油室の容積が減少する吐出側領域に開口形成された前記吐出部と、
    前記吐出部から吐出されたオイルが供給されることによって、その内圧により前記吐出部から吐出されるオイルの圧力を減少させる方向へ前記可動部材に力を付与する第1制御油室と、
    第2制御油室であって、切換機構によって前記吐出部から吐出されたオイルが供給されることによって、前記吐出部から吐出されるオイルの圧力増加させる方向へ前記可動部材に力を付与し、前記切換機構によって前記第2制御油室内のオイルが排出されることによって、前記吐出部から吐出されるオイルの圧力を増加させる方向への前記可動部材に付与する力が減少する前記第2制御油室と、
    前記ポンプハウジングの両内側面に摺動する前記可動部材の両端面に形成されて、前記吸入領域において、前記各作動油室と前記第1制御油室との間をシールする第1シール部と、
    前記可動部材の両端面に形成されて、前記吐出側領域において、前記各作動油室と第2制御油室との間をシールする第2シール部と、
    を備え、
    前記第2シール部における前記第2制御油室から前記吐出領域にある前記各制御油室までの径方向の幅を、前記第1シール部における前記第1制御油室から前記吸入領域にある前記各作動油室までの径方向の幅より大きくした
    ことを特徴とする可変容量形ポンプ。
  2. 請求項1に記載の可変容量形ポンプにおいて、
    前記第1シール部の径方向の平均幅長さを、前記第1制御油室の径方向の平均幅長さよりも長く形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
  3. 請求項1に記載の可変容量形ポンプにおいて、
    前記第2シール部の径方向の最小幅長さを、前記第1シール部の径方向の最小幅長さよりも長く形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
  4. 請求項1に記載の可変容量形ポンプにおいて、
    前記第2シール部の径方向の最大幅長さを、前記第1シール部の径方向の最大幅長さよりも長く形成したことを特徴とする可変容量形ポンプ。
  5. 請求項1に記載の可変容量形ポンプにおいて、
    前記吐出側領域は、前記ロータの回転方向における前記吸入部の終端と前記吐出部の終端との間に形成されていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
  6. 請求項1に記載の可変容量形ポンプにおいて、
    前記吐出側領域を、前記ロータの回転方向における前記吐出部の始端から終端までの間としたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
  7. 請求項1に記載の可変容量形ポンプにおいて、
    前記吐出側領域を、前記ロータの回転方向における前記吐出部の終端から前記吸入部の始端までの間としたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
  8. 請求項1に記載の可変容量形ポンプにおいて、
    前記吐出側領域を、前記ロータの回転方向における前記吸入部の終端から前記吐出部の始端までの間としたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
  9. 請求項1に記載の可変容量形ポンプにおいて、
    前記可動部材は、揺動支点を中心に揺動することによって、前記各作動油室の容積変化量を増減変化させるカムリングであることを特徴とする可変容量形ポンプ。
  10. 請求項9に記載の可変容量形ポンプにおいて、
    前記可動部材の揺動支点と前記第1制御油室との間に設けられ、低圧側に連通する第3制御油室を備え、
    前記吐出側領域における前記作動油室と前記第3制御油室との間をシールする前記可動部材の両端面に形成された第3シール部の径方向の幅長さは、前記第1シール部の径方向の幅長さよりも大きく形成されていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
  11. 請求項に記載の可変容量形ポンプにおいて、
    前記第2シール部の径方向の幅長さは、約3.5mm以上に形成されていることを特徴とする可変容量形ポンプ。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7324158B2 (ja) * 2020-02-07 2023-08-09 日立Astemo株式会社 可変容量形ポンプ
CN112228760A (zh) * 2020-11-20 2021-01-15 湖南机油泵股份有限公司 一种结构简化的可变排量转子泵
US11635076B2 (en) * 2021-01-22 2023-04-25 Slw Automotive Inc. Variable displacement vane pump with improved pressure control and range
CN114110398B (zh) * 2021-11-30 2023-03-24 湖南机油泵股份有限公司 一种能减小压力波动的变量机油泵

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10205461A (ja) * 1997-01-20 1998-08-04 Nachi Fujikoshi Corp 可変吐出量ベーンポンプ
JP3776601B2 (ja) * 1998-09-28 2006-05-17 カヤバ工業株式会社 可変容量型ベーンポンプ
JP5313997B2 (ja) * 2010-12-08 2013-10-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 可変容量型ベーンポンプ
JP5690238B2 (ja) * 2011-07-26 2015-03-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 可変容量形オイルポンプ
CN104541059B (zh) 2012-09-07 2016-09-07 日立汽车系统株式会社 可变容量形油泵及使用其的油供给系统
JP6006098B2 (ja) 2012-11-27 2016-10-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 可変容量形ポンプ
CN105074217B (zh) * 2013-03-13 2017-03-15 麦格纳动力系有限公司 具有多控制室的叶片泵
JP6289943B2 (ja) * 2014-03-10 2018-03-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 可変容量形ポンプ
JP2016104967A (ja) * 2014-12-01 2016-06-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 可変容量形オイルポンプ

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