JP6444166B2 - 可変容量ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、内燃機関や自動変速機に潤滑油を供給するために使用される可変容量ポンプに関する。

内燃機関や自動変速機などに用いられるオイルポンプとして、例えば、特許文献１には、揺動式のアウタロータガイドを有する可変容量ポンプが開示されている。該ポンプでは、アウタロータガイドはポンプハウジング内で揺動自在に保持されており、アウタロータガイド内には円筒状のアウタロータが回転可能に嵌合している。そして、アウタロータは、複数の連結プレートを介して連結されたインナロータの回転に伴い、アウタロータガイドに対して回転する。

特開２０１０−１６４０５６号公報

上記のように構成されたポンプでは、アウタロータガイドの内周面とアウタロータの外周面との接触面積が大きく、両者間に形成された油膜をせん断しながらアウタロータが回転するため、せん断抵抗が高く、ひいては駆動に要するトルクが大きいという問題が生じていた。特に、上記の問題は、油の粘度が高くなる低温時に顕著となっている。

本発明は、可変容量ポンプに関し、この可変容量ポンプは、一対の端部壁面を構成し、これらの端部壁面を貫通する駆動軸が配置されるとともに、一対の端部壁面の少なくとも一方に吸入ポート及び吐出ポートが形成されたハウジングと、端面が端部壁面に密接した状態で端部壁面間に揺動可能に配置され、駆動軸が通る円筒状のアウタロータ支持面が貫通形成された円環状のアウタロータガイドと、円筒面からなる外周面を有し、アウタロータ支持面に回転可能に嵌合する円筒状のアウタロータと、アウタロータの内周側に配置され、該アウタロータに対し偏心した位置において駆動軸と一体に回転するインナロータと、インナロータからアウタロータへ回転力を伝達するようにインナロータとアウタロータとを連結するとともに、アウタロータとインナロータとの間に画成された空間を複数のチャンバに区画する複数の連結プレートと、を備える。アウタロータ支持面には、アウタロータガイドの両端面間に亘って軸方向に連続した凹部が形成されている。上記吐出ポートの領域の角度範囲内には上記凹部は存在しない。

このような構成では、互いに摺動するアウタロータ支持面とアウタロータ外周面との接触面積が減少する。さらに、凹部はアウタロータガイドの両端面間に亘って軸方向に連続しているため、金型を用いて容易に成形することができる。また、アウタロータガイドの両端が開口しているため、機械加工によっても凹部を容易に加工することができる。

本発明の好ましい一態様では、凹部が吸入ポートの領域内に配設されている。

このような構成とすることにより、過度の面圧上昇を伴うことなく、アウタロータ支持面とアウタロータ外周面との間の接触面積を減少させることができる。つまり、ポンプ作動中にアウタロータが吐出ポート側に押される結果、吐出ポート側のアウタロータ支持面の面圧が高くなる一方で、吸入ポート側のアウタロータ支持面の面圧は低くなるので、吸入ポートの領域に対応するアウタロータ支持面に凹部を設けることが好ましい。

さらに本発明の好ましい一態様では、吸入ポートと吐出ポートとの間の領域には凹部が設けられていない。

仮に、上記領域に凹部を設けた場合には、凹部を介して高圧の油が低圧側に漏出しやすくなる。

本発明によれば、アウタロータガイドのアウタロータ支持面とアウタロータの外周面との間の接触面積が減少するため、両者間のせん断抵抗を低減させることができ、ひいては駆動に要するトルクを減少させることができる。

本発明に係る可変容量ポンプの正面図。 本発明に係る可変容量ポンプの斜視図。 本発明に係る可変容量ポンプの要部の正面図。 本発明に係る可変容量ポンプの透視図。 ハウジング及びアウタロータガイドの正面図。 ハウジング及びアウタロータガイドの斜視図。 アウタロータガイドの正面図。 アウタロータガイドの斜視図。

以下、図１〜図８に基づいて、本発明の一実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る可変容量ポンプをエンドプレート（図示せず）を外した状態で示した図であり、図２は、その斜視図である。可変容量ポンプ１は、ハウジング２と、ハウジング２内に配置された円環状のアウタロータガイド３と、アウタロータガイド３に嵌合する円筒状のアウタロータ４と、アウタロータ４の内周側に配置されたインナロータ５と、アウタロータ４とインナロータ５とを連結する複数のペンデュラム型の連結プレート６と、を備えている。

ハウジング２は、周壁面２ａ及び一端の端部壁面２ｂによって画成される凹部８（図５参照）を備えるボディ部２Ａと、この凹部８を覆う図示せぬエンドプレートと、から構成されており、両者がボルト等によって一体に締結されている。図示せぬエンドプレートは、凹部８側の端部壁面２ｂに対向する端部壁面（図示せず）を有している。本実施例では、吸入口１３と連通する吸入ポート１１と、エンドプレートに設けられた吐出口（図示せず）と連通する吐出ポート１２とがボディ部２Ａ側の端部壁面２ｂに形成されている。吸入ポート１１及び吐出ポート１２は、互いに適宜な角度（例えば、１８０°）だけ離れた位置に設けられており、両ポート１１，１２は互いに仕切られている。また、ハウジング２にはボディ部２Ａ側の端部壁面２ｂ及びエンドプレート側の端部壁面を貫通する駆動軸１５が配置されている。

円環状をなすアウタロータガイド３は、円筒状に貫通形成されたアウタロータ支持面３ａと、外周面３ｂと、一対の端面３ｃと、を有し、端面３ｃが端部壁面２ｂ及びエンドプレートの端部壁面にそれぞれ密接した状態でハウジング２内に配置されている。このアウタロータガイド３は、一方の側に半円筒形の軸受部１６が凹設されており、これと対向する他方の側にはアーム１７が突出成形されている。アウタロータガイド３は、軸受部１６と係合する軸１８によってボディ部２Ａに揺動可能に保持されている。アーム１７とボディ部２Ａとの間には、スプリング１９が配設されている。このスプリング１９と対向する側において、外周面３ｂとボディ部２Ａの周壁面２ａとの間に、アウタロータガイド３の長手方向に沿った圧力制御チャンバ２０が画成されている。上記スプリング１９は、圧力制御チャンバ２０が縮小する方向へアウタロータガイド３を付勢する。圧力制御チャンバ２０は、アーム１７先端部の近傍に配設されたシール片２１を介して吸入口１３側からシールされている。

円筒状をなすアウタロータ４の内周面４ａには、断面円形のプレート保持溝２４が等間隔に６箇所に設けられている。なお、不等間隔であってもよい。また、外周面４ｂは単純な円筒面からなり、この外周面４ｂがアウタロータ支持面３ａに回転可能に嵌合している。なお、外周面４ｂとアウタロータ支持面３ａとの間には、厳密には、油膜が形成される極微小な間隙が存在する。

アウタロータ４の内周側に回転可能に配置されたインナロータ５は、円筒面からなる外周面５ｂと、中央に貫通形成された取付孔５ｃと、を有し、この取付孔５ｃに駆動軸１５が固定されている。駆動軸１５はアウタロータ４の中心に対し偏心した位置にあるため、インナロータ５は、アウタロータ４に対し偏心した位置で駆動軸１５と一体に回転する。インナロータ５がアウタロータ４に対し偏心して位置することで、両者間には、全体として三日月形をなす空間が画成される。この空間は吸入ポート１１及び吐出ポート１２に連通している。また、外周面５ｂには、６個のスロット２５が等間隔に放射状に形成されている。

図３に示すように、連結プレート６は、断面略三角形に拡がった内周端６ａと、断面円形をなす外周端６ｂと、を有する。インナロータ５からアウタロータ４へ回転力を伝達するように、外周端６ｂがアウタロータ４のプレート保持溝２４に揺動可能に嵌合し、内周端６ａがインナロータ５のスロット２５内に摺動可能に挿入されている。６個の連結プレート６により、アウタロータ４とインナロータ５との間の上記空間が６個のチャンバ２６に区画されている。

上記のハウジング２、アウタロータガイド３、アウタロータ４及びインナロータ５は、いずれも合成樹脂あるいは焼結金属によって形成される。

このように構成された可変容量ポンプ１では、駆動軸１５を介してインナロータ５が図１の時計回り方向に回転すると、この回転力が連結プレート６を介してアウタロータ４に伝達されてアウタロータ４が同方向に回転する。アウタロータ４内周面４ａとインナロータ５外周面５ｂとの間の距離は、互いに偏心したアウタロータ４及びインナロータ５の回転位置に応じて変化するため、各チャンバ２６の容積もこれに応じて変化する。各チャンバ２６の容積は、図１の下側で最小となり、ここから時計回り方向に回転することで徐々に増加し、図１の上部で最大となった後、再び減少していく。このチャンバ２６の容積変化により、吸入ポート１１から吐出ポート１２へオイルを圧送するポンプ作用が得られる。

また、圧力制御チャンバ２０内にはエンジンのメインギャラリー内の油圧又は制御ソレノイドを介して調圧された制御油圧が供給される。圧力制御チャンバ２０内の油圧が低い場合には、図１，３に示すように、アウタロータガイド３は、スプリング１９により圧力制御チャンバ２０が縮小する方向に付勢され、インナロータ５の偏心量が大きくなる結果、ポンプ容量が増加する。一方、圧力制御チャンバ２０内の油圧が高くなると、アウタロータガイド３は、スプリング１９の付勢力に対抗して、圧力制御チャンバ２０が拡大する方向に揺動し、インナロータ５の偏心量が小さくなる結果、ポンプ容量が減少する。

次に、図５〜図８を参照して、本発明の要部であるアウタロータガイド３について説明する。

図７，８に示すように、円筒面からなるアウタロータ支持面３ａには、両端面３ｃの間に亘って軸方向に連続した２つの凹部３０が形成されており、これら２つの凹部３０の間にはパッド部２９が残存する。つまり、パッド部２９は、２つの凹部３０の間に残ったアウタロータ支持面３ａである。このパッド部２９は、円弧状に延びた吸入ポート１１の略中央に対応する位置にあり、アウタロータガイド３内に配置されるアウタロータ４のがたつきを抑えるように機能する。図５，６に示すように、２つの凹部３０は、全体として吸入ポート１１の領域内つまり角度範囲内におさまるように周方向に延びている。また、凹部３０は、ポンプ作動時にアウタロータガイド３が揺動しても吸入ポート１１の領域内に位置することが好ましい。凹部３０の半径方向の深さは、特に限定されないが、油膜のせん断力が十分に小さくなる程度の深さである。

ポンプの作動中、６個のチャンバ２６は吐出ポート１２に近いものほど高圧となるので、アウタロータ４は、アウタロータガイド３の中で吐出ポート１２側に押される。その結果、アウタロータ４と密に接触する吐出ポート１２側のアウタロータ支持面３ａの面圧が高くなる一方、吸入ポート１１側のアウタロータ支持面３ａの面圧は低くなる。このため、吸入ポート１１の領域に対応するアウタロータ支持面３ａに凹部３０を設けても局部的な摩耗の懸念はなく、したがって、吸入ポート１１側のアウタロータ支持面３ａに凹部３０を設けることが好ましい。仮に、吐出ポート１２の領域に対応するアウタロータ支持面３ａに凹部３０を設けた場合には、面圧がさらに高くなってしまうため、これを考慮して、吐出ポート１２の領域に対応するアウタロータ支持面３ａには凹部３０を設けていない。

また、吸入ポート１１と吐出ポート１２との間の領域に対応するアウタロータ支持面３ａにも凹部３０を設けていない。これは、上記領域に凹部３０を設けた場合には、凹部３０を介して高圧の油が低圧側に漏出しやすくなり、ポンプ性能の低下を引き起こす恐れがあるためである。

このように構成されたアウタロータガイド３では、凹部３０によりアウタロータ支持面３ａとアウタロータ４の外周面４ｂとの間の接触面積が減少する。

上記実施例によれば、アウタロータガイド３の両端面３ｃの間に亘って連続する２つの凹部３０を設けたことにより、アウタロータガイド３のアウタロータ支持面３ａとアウタロータ４の外周面４ｂとの間の接触面積が減少するため、両者間のせん断抵抗を低減することができ、ひいては駆動に要するトルクを減少させることができる。

また、上記実施例によれば、各凹部３０は、アウタロータガイド３の両端面３ｃの間に亘って軸方向に連続しているため、焼結あるいは合成樹脂による成形に際して、金型を用いて容易かつ安価に成形することができる。また、アウタロータガイド３は両端が開口しているため、機械加工によっても凹部３０を容易に加工することができる。

さらに、周方向に連続する凹部を設けた場合と比べて、凹部を介して高圧の油が低圧の吸入側に漏出することを抑制することができる。

以上、この発明の一実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限られず、種々の変更が可能である。

本実施例では、アウタロータ支持面３ａに２つの凹部３０を形成しているが、これに限定されず、１つの凹部３０を形成してもよいし、３つ以上の凹部３０の形成してもよい。

また、本実施例では、ハウジングボディ部２Ａの端部壁面２ｂに吸入ポート１１及び吐出ポート１２が形成されているが、本発明はこれに限定されず、吸入ポート１１及び吐出ポート１２を端部壁面２ｂ及びエンドプレート側の端部壁面の双方に形成してもよいし、エンドプレート側だけに形成してもよい。また、吸入ポート１１及び吐出ポート１２の一方を端部壁面２ｂに形成し、他方をエンドプレート側に形成するようにしてもよい。

また、本実施例では、６個のプレート保持溝２４をアウタロータ４の内周面４ａに等間隔に配設しているが、６個以外の数のプレート保持溝２４を設けてもよく、また、プレート保持溝２４を不等間隔に配設してもよい。

１ 可変容量ポンプ
２ ハウジング
３ アウタロータガイド
３ａ アウタロータ支持面
４ アウタロータ
５ インナロータ
６ 連結プレート
１１ 吸入ポート
３０ 凹部

Claims (3)

1. 一対の端部壁面を構成し、これらの端部壁面を貫通する駆動軸が配置されるとともに、上記一対の端部壁面の少なくとも一方に吸入ポート及び吐出ポートが形成されたハウジングと、
   端面が上記端部壁面に密接した状態で上記端部壁面間に揺動可能に配置され、上記駆動軸が通る円筒状のアウタロータ支持面が貫通形成された円環状のアウタロータガイドと、
   円筒面からなる外周面を有し、上記アウタロータ支持面に回転可能に嵌合する円筒状のアウタロータと、
   上記アウタロータの内周側に配置され、該アウタロータに対し偏心した位置において上記駆動軸と一体に回転するインナロータと、
   上記インナロータから上記アウタロータへ回転力を伝達するように上記インナロータと上記アウタロータとを連結するとともに、上記アウタロータと上記インナロータとの間に画成された空間を複数のチャンバに区画する複数の連結プレートと、
   を備え、
   上記アウタロータ支持面に、上記アウタロータガイドの両端面間に亘って軸方向に連続した凹部が形成されており、
   上記吐出ポートの領域の角度範囲内には上記凹部は存在しない、
   ことを特徴とする可変容量ポンプ。
2. 上記凹部が上記吸入ポートの領域の角度範囲内におさまるように形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量ポンプ。
3. 上記吸入ポートと上記吐出ポートとの間の領域の角度範囲内には上記凹部が存在しない、ことを特徴とする請求項２に記載の可変容量ポンプ。

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