ポンプ装置
【目的】互いに噛み合う２つの外接ギヤを使ってオイルを吐出するギヤポンプにおいて、回転速度に伴って適正な吐出量を実現できるポンプ装置とすること。
【構成】ドライブギヤユニット２と、ドリブンギヤユニット３とからなるポンプ部Ａと、ローラ案内部５５と被案内柱５６が形成されたベースフランジ５と、可動カム６と、ローラ案内部５５に設置されるウェイトローラ７とからなる吐出制御部Ｂとからなること。ベースフランジ５は、ドリブンギヤユニット３のドリブンシャフト３１が貫通すると共に回転自在とし、可動カム６はドリブンシャフト３１の先端に固着され、ウェイトローラ７がベースフランジ５の回転と共に遠心力にて外方に移動してなること。
【構成】ドライブギヤユニット２と、ドリブンギヤユニット３とからなるポンプ部Ａと、ローラ案内部５５と被案内柱５６が形成されたベースフランジ５と、可動カム６と、ローラ案内部５５に設置されるウェイトローラ７とからなる吐出制御部Ｂとからなること。ベースフランジ５は、ドリブンギヤユニット３のドリブンシャフト３１が貫通すると共に回転自在とし、可動カム６はドリブンシャフト３１の先端に固着され、ウェイトローラ７がベースフランジ５の回転と共に遠心力にて外方に移動してなること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに噛み合う２つの外接ギヤを使ってオイルを吐出するギヤポンプにおいて、回転速度に伴って適正な吐出量を実現できるポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にギヤポンプは歯形や歯幅等によりその容量が決まり、歯間空間の容量と歯車の回転速度（ポンプ回転数）により吐出流量が決まる。このギヤポンプを例えば車両用エンジン内部にオイルを供給するオイルポンプとして用いる場合、ポンプ容量は駆動源となるエンジンの回転数が低く、ポンプ回転数が低くても潤滑に必要な量のオイルを供給できるように設定される。
【０００３】
一方、エンジン回転数が高くなってポンプ回転数も大きくなると、必要となるオイルの量に対して過剰な量のオイルがエンジン内部に供給されてしまう。また必要以上に大きい駆動力がオイルポンプにより消費されてしまうためエンジンの出力損失を招き、効率が低下する恐れがある。
【０００４】
上記課題を解決するものとして、ポンプ回転数が大きくなるに従って、駆動ギヤ及び従動ギヤの双方あるいは一方を軸方向に移動させることで軸方向の噛合い幅を小さくしてポンプ容量を小さくするという可変容量型のギヤポンプが知られている。この種のものとして、特許文献１が挙げられる。特許文献１のオイルポンプ1はケーシング3、戻しバネ6、
駆動歯車31、従動歯車61、駆動側支持軸30、伝達軸30c、従動側支持軸60、ギヤホルダ110を主体に構成された外接噛合型ギヤポンプである。
【０００５】
特許文献１の図１及び図８に記載されたように、駆動歯車31及び従動歯車61が共に回転した時、吐出ポート5から吐出されたオイルの一部は内部流路133を介して閉塞空間25に供給される。そして閉塞空間25に供給されたオイルの油圧が後底面131bに対して前方に作用し、ギヤホルダ110は戻しバネ6の付勢力に抗する押圧力を前方軸方向に受ける。
【０００６】
エンジンがアイドリング時では戻しバネ6の付勢力を上回る油圧による押圧力が発生し
ておらず、押圧力は戻しバネ6の付勢力によって打ち消され、ギヤホルダ110は付勢力によってその後底面132cが底面24にほぼ当接した状態で回転する。
【０００７】
ポンプ回転数Nが上昇して第１回転数NAに達すると、吐出ポート5での油圧が高まり、閉塞空間25に供給されるオイルの油圧が高まり、アイドリング時よりも大きな押圧力がギヤホルダ110に作用する。これによりギヤホルダ110に作用する押圧力と付勢力とが軸方向において略釣り合う。
【０００８】
さらに、ポンプ回転数Nが上昇して第１回転数NAを超えると、油圧の押圧力が戻しバネ6の付勢力を上回り、ギヤホルダ110は付勢力に抗して前方軸方向に摺動して戻しバネ6を圧縮させるために、駆動歯車31及び従動歯車61の噛み合い幅δは短くなる。
【０００９】
この状態において、駆動歯車31と従動歯車61とが噛み合っていない領域が形成されるが、この領域に流入したオイルは吐出ポート5で排出されず、歯と歯との間に留まったままの状態となることにより、アイドリング時と比較してポンプ容量を小さくしているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２８６１４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記構成には以下に述べる課題が存在している。戻しバネ６は、その時々の長さの大小によって付勢力が決まっているため、制御としては油圧による押圧力の大小による制御である。油圧が掛かる面積は一定のため、すなわち油圧の大小により制御を行っていることとなる。油圧は回転数によってある程度定まったものであるが、完全に定まるものでは無く、油温等の諸条件の差によって変化するものである。
【００１２】
そのため、ある決まった回転数で制御を行いたかったとしても、油圧のバラツキの分だけずれた回転数で制御が行われてしまい、狙った通りの制御が行えず、効率等の向上に改善の余地があった。また上記制御を油圧で行う点は同じであるが、ソレノイドバルブの電気制御により油圧をＯＮ，ＯＦＦして歯車同士の軸方向の噛み合い幅δを増減させる方法も存在する。
【００１３】
ソレノイドバルブの電気制御にて油圧をＯＮ，ＯＦＦする場合は、制御時に常に電気を流し続ける必要があるため効率はそれほど向上できない。また電気制御では故障の可能性を考慮する必要がある。そこで、本発明の目的（解決しようとする技術的課題）は、目標とした回転数にて適正な吐出量の制御を行うことができ、エネルギー損失が少なく、故障の確率が低いポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、ポンプハウジングと、ドライブギヤユニットと、ドリブンギヤユニットとからなるポンプ部と、ベースプレートに中心側寄りから外方に向かうに従い次第に上昇する傾斜路面を有するローラ案内部と被案内柱が形成されたベースフランジと、カムベース部と該カムベース部の外周付近に形成された複数のスライドガイドとローラ受部とが互い違いに形成された可動カムと、前記ローラ案内部に設置されるウェイトローラとからなる吐出制御部とからなり、前記ベースフランジは、前記ドリブンギヤユニットのドリブンシャフトが貫通すると共に回転自在とし、前記可動カムは前記ドリブンシャフトの先端に固着され、前記ウェイトローラが前記ベースフランジの回転と共に遠心力にて外方に移動してなるポンプ装置としたことにより、上記課題を解決した。
【００１５】
請求項２の発明を、請求項１において、前記ベースフランジの前記傾斜路面は、中心側寄りを緩傾斜面とし、外周側寄りを急傾斜面とし、前記可動カムのローラ受部の傾斜面は単一の傾斜面としてなるポンプ装置としたことにより、上記課題を解決した。
【００１６】
請求項３の発明を、請求項１において、前記可動カムのローラ受部の傾斜面は、中心側寄りを緩傾斜面とし、外周側寄りを急傾斜面とし、前記ベースフランジの前記傾斜路面は単一の傾斜面としてなるポンプ装置としたことにより、上記課題を解決した。請求項４の発明を、請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記ポンプハウジングと、前記ベースフランジとの間には、該ベースフランジを回転自在に接続すると共に、前記ポンプハウジングと密封性を有して接続する固定フランジが装着されてなるポンプ装置としたことにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明では、吐出制御部は、電気的な切り替にて行うものではなく、ドリブンギヤユニットのドリブンシャフトの回転を利用したものである。そのために、電気的な切替えのための電気エネルギーを使用しないものであり、エネルギーの効率を向上させることができる。
【００１８】
また、吐出制御部では、ウェイトローラに対してドリブンシャフトによる遠心力をかけるようにするだけであり、電気的な故障の恐れが無いので製品の信頼性が向上する。また、ウェイトローラにかかる遠心力により可動カムを軸方向に移動させることでドリブンギヤを軸方向に移動させるため、制御が油温等の要因により回転数がバラツクことが無く、正確な制御が行える。
【００１９】
請求項２の発明では、ベースフランジのローラ案内部が傾斜路面が緩傾斜面と急傾斜面とから構成されており、急傾斜面ではウェイトローラが急傾斜面を移動するときには、より大きい遠心力が必要とするものであるが、そのような遠心力を発生させる回転数に至るまではウェイトローラは移動することがない。
【００２０】
そのために、ドリブンシャフトは軸方向正面側に移動せず、ドライブギヤとドリブンギヤとの噛合い範囲も一定期間は不変となり、特定の回転領域で一定の吐出量に維持することができる。急傾斜面を上れるだけの遠心力を発生する回転数に至ることにより、再度ドリブンシャフトは軸方向正面側に移動し始めるので吐出量や油圧の上昇を抑えることができる。請求項３の発明では、可動カムのローラ受部側の傾斜面に緩傾斜面と急傾斜面とを形成したので、請求項２と略同等の効果を奏する。請求項４の発明では、ポンプ部のオイルの密封性をより一層強固なものにできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（Ａ）は本発明の構成を示す断面側面図、（Ｂ）は（Ａ）の（ア）部拡大図である。
【図２】（Ａ）はベースフランジの斜視図、（Ｂ）はベースフランジの正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＹ2−Ｙ2矢視断面図である。
【図３】（Ａ）は可動カムの斜視図、（Ｂ）は可動カムの背面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＹ3−Ｙ3矢視断面図である。
【図４】（Ａ）はベースフランジと可動カムとが組合わせられた正面図、（Ｂ）はベースフランジに配置されたウェイトローラが遠心力によって外周側に移動する状態を示す正面図である。
【図５】（Ａ）は図１（Ａ）のＹ1−Ｙ1矢視断面図、（Ｂ）はドライブギヤユニットとドリブンギヤユニットとがずれたときの図１（Ａ）のＹ1−Ｙ1矢視断面図である。
【図６】（Ａ）は低回転域のウェイトローラとベースフランジとの動作を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるベースフランジと可動カムとウェイトローラの縦断側面図、（Ｃ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるドライブギヤユニットとドリブンギヤユニットとの動作を示す縦断側面図。
【図７】（Ａ）は中回転域のウェイトローラとベースフランジとの動作を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるベースフランジと可動カムとウェイトローラの縦断側面図、（Ｃ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるドライブギヤユニットとドリブンギヤユニットとの動作を示す縦断側面図。
【図８】（Ａ）は高回転域のウェイトローラとベースフランジとの動作を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるベースフランジと可動カムとウェイトローラの縦断側面図、（Ｃ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるドライブギヤユニットとドリブンギヤユニットとの動作を示す縦断側面図。
【図９】本発明の別の実施形態の要部縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の構成は、図１に示すように、主にポンプ部Ａ，吐出制御部Ｂとから構成される。ポンプ部Ａにおけるポンプハウジング１はポンプボディ１１とポンプカバー部１３とから構成される。ポンプボディ１１及びポンプカバー部１３は、アルミ合金製であるが、吐出圧が高圧となる場合には強度向上のために、鉄合金が使用されることもあり、またボディの軽量化を目的とする場合には、樹脂成形品でもかまわない。
【００２３】
ポンプボディ１１には、ドリブンギヤユニット室１２ｂと、ドライブギヤユニット室１２ａとからなるポンプ室１２が形成されている。前記ドリブンギヤユニット室１２ｂとドライブギヤユニット室１２ａとは共に円筒形状の空隙として形成され、後述するドライブギヤユニット２とドリブンギヤユニット３が装着される〔図１（Ａ）参照〕。
【００２４】
ドライブギヤユニット２のドライブシャフト２１は、前記ポンプ室１２の背面側の側壁部付近まで軸支されつつ貫通し、ポンプボディ１１の背面側における外部に突出する構成である〔図１（Ａ）参照〕。ここで、本発明には、構成する部材において、方向を統一するために正面側と背面側とを設定する。
【００２５】
正面側と背面側については、基本的に、ポンプボディ１１のポンプ室１２の開口側を正面部とし、閉塞されたボディ側壁側を背面側とする。そして、ドライブギヤユニット２，ドリブンギヤユニット３は、ポンプボディ１１に装着された状態で、ポンプボディ１１の正面側に対応する側をドライブギヤユニット２及びドリブンギヤユニット３の正面側とする。そして、ドライブギヤユニット２及びドリブンギヤユニット３の正面側とは反対側を背面側とする。正面側と背面側については、図面に適宜に記載されている。
【００２６】
ドライブギヤユニット２のドライブシャフト２１は、ポンプボディ１１に対して回転自在であり、軸方向には移動不能（不動）に装着される。したがって、ドライブギヤ２２も軸方向には移動不能である。ドライブシャフト２１は、ポンプボディ１１の背面側からの吐出部分が図示されないエンジン等に接続され、該エンジンよって回転し、前記ドライブシャフト２１と共にドライブギヤ２２が回転する。
【００２７】
また、ドリブンギヤユニット３は、ドリブンシャフト３１とドリブンギヤ３２とから構成される。前記ドライブギヤ２２及び前記ドリブンギヤ３２は共に同一の外接歯車である〔図５（Ａ）参照〕。ドリブンシャフト３１は、ポンプボディ１１の背面側には突出せず、ポンプボディ１１の正面側に接続されたポンプカバー部１３を貫通して、ポンプカバー部１３の正面側から突出する（図１参照）。
【００２８】
また、ドリブンシャフト３１は、ポンプボディ１１に対して、軸方向に移動可能に装着される。ドリブンシャフト３１には、ドリブンギヤ３２に対して背面側となる位置に隣接してスライドボス３３が配置される。該スライドボス３３は、ドリブンギヤ３２と共に軸方向に移動する。
【００２９】
スライドボス３３は、円筒形状部の外周側面の一部に凹形円弧面３３ａとして形成されたものである。前記ポンプ室１２のドリブンギヤユニット室１２ｂには、軸方向に沿って凸部１２ｃが形成されている。また、スライドボス３３には、前記凸部１２ｃが嵌合する案内溝部３３ｂが軸方向に沿って形成されており、スライドボス３３が軸方向に移動するときに軸周方向には不動となるように構成されている。
【００３０】
ドリブンシャフト３１には、ドリブンギヤ３２に対して正面側となる位置に隣接して固定ボス３４が配置される。該固定ボス３４は中空円柱形状に形成されている。該固定ボス３４についても、前記ドリブンギヤ３２と共に軸方向に移動するが、軸周方向には不動である。また、固定ボス３４は、正面側の軸方向に移動したときには、後述するポンプカバー部１３に形成された円筒形状の窪みに挿入される。ドライブギヤユニット室１２ａとドリブンギヤユニット室１２ｂとはドライブギヤ２２とドリブンギヤ３２箇所で連通し、ドライブギヤ２２とドリブンギヤ３２とが噛合うことができるようになっている。
【００３１】
ポンプカバー部１３は、ポンプボディ１１の正面側で、ポンプ室１２の開口を覆うように配置され、ポンプボディ１１に密着且つ固定させる。ドライブシャフト２１は、ポンプカバー部１３に形成された軸支孔１３１に挿入され軸支される。前記軸支孔１３１は、滑り軸受としての役割を果たす。
【００３２】
また、ポンプカバー部１３には、摺動孔１３２が形成されている。該摺動孔１３２は、ドリブンシャフト３１と共に前記固定ボス３４及びドリブンギア３２が摺動する。そして、ドリブンシャフト３１の軸方向端部が摺動孔１３２から外部に突出する。ドリブンギヤユニット３は、ドリブンシャフト３１，ドリブンギヤ３２，スライドボス３３，固定ボス３４が共に軸方向移動を行い、ドライブギヤ２２とドリブンギヤ３２とが軸方向に相互にずれて、吐出量が変化するものである。
【００３３】
また、ポンプカバー部１３の摺動孔１３２には、ドリブンスプリング３５が装着され、固定ボス３４を背面側に向けて弾性付勢している。ドリブンスプリング３５は、コイルバネが使用される。ドリブンスプリング３５の背面側は固定ボス３４の正面側に当接し、ドリブンスプリング３５の正面側は、前記摺動孔１３２を貫通して、後述する吐出制御部Ｂの固定フランジ４の背面側に当接する。前記ドリブンスプリング３５は、ドリブンギヤユニット３を軸方向背面側に弾性付勢する。
【００３４】
前記ポンプカバー部１３には、ポンプ室１２や吸入口や吐出口に連通する油路に連結して、特に図示しないがスプールバルブが内蔵されることもある。スプールバルブの役目は、吐出圧が所定値を超えたときに、所定圧となるまで低下させるために配置されている。
【００３５】
次に、吐出制御部Ｂについて説明する。該吐出制御部Ｂは、主に固定フランジ４と、ベースフランジ５と，可動カム６と，ウェイトローラ７とから構成される。固定フランジ４は、円板形状をなしており、該固定フランジ４の背面側が前記ポンプカバー部１３の正面側に接合固着される。固定フランジ４の中心箇所には、ドリブンシャフト３１が貫通する摺動軸孔４１が形成され、該摺動軸孔４１の周囲を円周状に包囲する円周突起状の位置決め突起４２が背面側に形成されている（図１参照）。
【００３６】
該位置決め突起４２は、前記ポンプカバー部１３の摺動孔１３２に挿入されるときの位置決めとしての役目をなす〔図１（Ｂ）参照〕。さらに、固定フランジ４の位置決め突起４２の内方側には、円周状のバネ溝部４３が形成されている。該バネ溝部４３にドリブンスプリング３５の正面側寄りの部分が挿入される。これにより軸方向長さを短くできる。
【００３７】
固定フランジ４の位置決め突起４２がポンプカバー部１３の摺動孔１３２に挿入されることで、固定フランジ４がポンプカバー部１３に対して正確に位置決めされつつ、接続固定される。固定フランジ４の正面側には、軸方向に突出する接合突起４４が形成されている。該接合突起４４には、凹形状部分にベアリング４４１が配置されている。固定フランジ４は、ポンプカバー部１３に固着されており、軸方向及び周方向において不動である。
【００３８】
ベースフランジ５は、ベースプレート５１，ローラ案内部５５及び被案内柱５６等から構成される。ベースプレート５１の中心には、挿入孔５２が形成され、該挿入孔５２には、ドリブンギヤユニット３のドリブンシャフト３１が貫通される。ベースプレート５１の中心には、正面側に正面円筒部５３が形成され、背面側に背面円筒部５４がそれぞれ形成されている。正面円筒部５３は多角形状に形成されている〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００３９】
背面円筒部５４は、前記固定フランジ４のベアリング４４１に圧入される（図１参照）。ベースフランジ５の正面側の外周付近には、複数のローラ案内部５５と、複数の被案内柱５６が形成されている。具体的には、ローラ案内部５５及び被案内柱５６はそれぞれ３個形成され、且つ１２０度の等間隔で、ローラ案内部５５と被案内柱５６とが互い違いとなる配列となっている〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００４０】
ローラ案内部５５は、後述するウェイトローラ７のための傾斜路面５５１を有している（図２参照）。該傾斜路面５５１は、正面側より見ると直線路面であり、且つベースプレート５１の直径中心から放射状となるように形成されている〔図２（Ｂ）参照〕。また、傾斜路面５５１は、緩傾斜面５５１ａと急傾斜面５５１ｂの２つの異なる傾斜角度の路面から構成される〔図１（Ｂ），図２（Ｃ）参照〕。
【００４１】
緩傾斜面５５１ａは、ベースプレート５１の中心側寄りに位置し、急傾斜面５５１ｂは、ベースプレート５１の外周側寄りに形成されている。緩傾斜面５５１ａは、ベースプレート５１の中心側寄りの端部は、正面円筒部５３に対向している〔図２（Ｂ）参照〕。そして、該正面円筒部５３の対向する面は傾斜路面５５１の放射方向に対して直交する平坦当面５５１ｄとして形成されており、ウェイトローラ７は、運転停止時には平坦当面５５１ｄに当接した状態となる。
【００４２】
また、前記傾斜路面５５１の正面側の軸方向端部には垂直面５５１ｃが形成されており、後述するウェイトローラ７の遠心力による外周側への移動のストッパとしての役目をなすものである。さらに傾斜路面５５１の幅方向（軸周方向）の中間箇所にはスリット５５２が一定幅で形成されている。
【００４３】
傾斜路面５５１の幅方向両側には、案内壁面５５３，５５３が後述するウェイトローラ７よりも僅かに大きい間隔で形成されている〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。該案内壁面５５３，５５３は、後述するウェイトローラ７が傾斜路面５５１から脱落することを防止すると共に安定した状態で回転移動できるようにする役目をなす。被案内柱５６は、ベースプレート５１から垂直状に設けられた板状部材である。被案内柱５６は、軸方向に直交する断面形状が細身又は狭幅の台形状に形成されている。
【００４４】
可動カム６は、カムベース部６１と、スライドガイド６２と、ローラ受部６３とから構成されている（図３参照）。カムベース部６１は円板形状をなし、この中心に取付固定孔６１ａが形成されている。具体的には、略円板形状のカムベース部６１の背面側且つ外周にスライドガイド６２及びローラ受部６３がそれぞれ３個形成され、且つ１２０度の等間隔で、スライドガイド６２とローラ受部６３とが互い違いとなる配列となっている〔図３（Ｂ）参照〕。スライドガイド６２は、ガイド片６２１と立上り片６２２とから構成され、ガイド片６２１には、抱持部６２１ａが形成されている。該抱持部６２１ａは、外方に開放された略Ｕ字形状の空隙部である〔図３（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００４５】
ガイド片６２１は、立上り片６２２を介してカムベース部６１に一体形成されたものである。ガイド片６２１とカムベース部６１とは、平行（略平行も含む）である。前記抱持部６２１ａには、合成樹脂，ゴム等の軟質な部材からなるスライド材６２１ｓが装着される。ローラ受部６３は、カムベース部６１の外周から直径方向外方に突出しつつ、背面側に向かって延出するように形成された部位である。
【００４６】
ローラ受部６３には傾斜面６３１が形成されており、該傾斜面６３１は、中心側から外周側に向かってカムベース部６１から軸方向に離れるように形成された傾斜である。また、傾斜面６３１は、カムベース部６１の背面側より見ると直線面であり、且つカムベース部６１の直径中心から放射状となるように形成されている。該傾斜面６３１には、緩傾斜面６３１ａと、急傾斜面６３１ｂの２面から形成される実施形態も存在する。この実施形態では、ベースフランジ５のローラ案内部５５の傾斜路面５５１は単一の傾斜面である（図９参照）。
【００４７】
ウェイトローラ７は、中空円筒形状に形成された部材である。該ウェイトローラ７の軸方向寸法は、前記ベースフランジ５におけるローラ案内部５５の傾斜路面５５１の路幅よりも短く形成されている。ウェイトローラ７は、傾斜路面５５１上に配置され、その軸方向両端は、両案内壁面５５３，５５３によって傾斜路面５５１から脱落しないように保護される。
【００４８】
前記ドリブンギヤユニット３のドリブンシャフト３１は、前記ベースフランジ５の挿入孔５２に遊挿される。このとき、ベースフランジ５の背面側は、固定フランジ４の正面側に対向するように設置される（図１参照）。ベースフランジ５は、ドリブンシャフト３１に対して軸方向に摺動自在である。
【００４９】
ベースフランジ５の正面側に、可動カム６の背面側が対向するように配置される（図１参照）。可動カム６は、取付固定孔６１ａの部位がドリブンシャフト３１の正面側の軸方向端部にボルト等の固着具を介して固着される。つまり、ドリブンシャフト３１の回転と共に可動カム６が回転する構造となる。
【００５０】
このとき、ベースフランジ５のローラ案内部５５と、可動カム６のローラ受部６３とが対応し、さらに具体的には、ローラ案内部５５のスリット５５２にローラ受部６３が遊挿される。同様に被案内柱５６とスライドガイド６２が対応するように配置され、被案内柱５６がスライドガイド６２の抱持部６２１ａ内に収まるようにする。
【００５１】
該抱持部６２１ａにスライド材６２１ｓが装着された場合には、被案内柱５６はスライド材６２１ｓに抱持される。また、それぞれのローラ案内部５５とローラ受部６３との間には、ウェイトローラ７が挟持されるようにして配置される。ウェイトローラ７は、ベースフランジ５が停止状態では、該ベースフランジ５の中心側寄りに位置している。つまり、ウェイトローラ７は、傾斜路面５５１の緩傾斜面５５１ａ上に位置している（図１、図６等参照）。
【００５２】
次に、本発明の動作について説明する。まず、ドライブギヤユニット２のドライブシャフト２１がエンジン等の原動機により回転し、ドライブギヤ２２が回転する。ドライブギヤ２２は、ドリブンギヤユニット３のドリブンギヤ３２に回転伝達すると共に、ドリブンギヤ３２がドリブンシャフト３１に回転を伝達する。ドリブンシャフト３１の回転と共に可動カム６が回転する。
【００５３】
可動カム６は、スライドガイド６２の抱持部６２１ａがベースフランジ５の被案内柱５６を抱持しているので、該被案内柱５６を介してベースフランジ５を回転させる。ドライブギヤユニット２及びドリブンギヤユニット３の回転数が低いときには、ベースフランジ５のローラ案内部５５に配置されたウェイトローラ７は、中心側寄りに位置しており、ドリブンギヤユニット３の回転数の上昇と共にベースフランジ５の回転数が上昇すると、ウェイトローラ７にかかる遠心力が大きくなり、ウェイトローラ７はベースフランジ５の外周側に向かって移動する。
【００５４】
そのために、ウェイトローラ７がベースプレート５１より軸方向に離れ、可動カム６のローラ受部６３を押圧し、可動カム６を軸方向正面側に移動させる。可動カム６の軸方向正面側の移動によりドリブンシャフト３１が軸方向正面側に移動し、ドリブンギヤ３２が軸方向正面側に移動する。
【００５５】
このドリブンギヤ３２の軸方向移動により、ドリブンギヤ３２とドライブギヤ２２との噛合い範囲Ｌが小さくなるように変化する。また、ドリブンギヤユニット３の回転数が減少すると、ウェイトローラ７にかかる遠心力が小さくなり、ドリブンスプリング３５の弾性力によって、ウェイトローラ７がベースフランジ５の中心側に移動し、ドリブンシャフト３１が軸方向背面側に移動し、ドリブンギヤ３２とドライブギヤ２２との噛合い範囲Ｌが大きくなる。
【００５６】
次に、エンジンの回転領域に応じたポンプの動作を説明する。まず、エンジンの低回転領域において、動作は図６に示されている。ベースフランジ５のローラ案内部５５に配置されたウェイトローラ７は中心側寄りで、緩傾斜面５５１ａ上に位置する〔図６（Ａ），（Ｂ）参照〕。ベースフランジ５は、低回転であり、ウェイトローラ７にかかる遠心力は小さい。
【００５７】
また、ドリブンスプリング３５の弾性力によりベースフランジ５と可動カム６との軸方向の間隔は狭くなっており、ウェイトローラ７は、ベースフランジ５のローラ案内部５５の中心側寄りに押し付けられた状態である。これによって、ドライブギヤ２２とドリブンギヤ３２とは軸方向において噛合い範囲は、最大である。
【００５８】
このときの噛合い範囲を基準として、その範囲をＬとする。つまり、ドライブギヤ２２とドリブンギア３２とが軸方向の全体に亘って噛合う状態である。この状態で、ギヤ１回転あたりの吐出量はそれほど減少されること無く吐出される。ここで、エンジンは、低回転なので吐出量の絶対値自体は小さいが、回転数に比例するほど吐出量は小さくはならない。
【００５９】
次に、エンジンの中回転領域において、動作は図７に示されている。ベースフランジ５が、中回転となると、ウェイトローラ７にかかる遠心力は大きくなり、ドリブンスプリング３５の弾性力を超えて、ウェイトローラ７はローラ案内部５５の傾斜路面５５１を中心側から外周側に向かって移動する。この中回転域におけるウェイトローラ７にかかる遠心力は、緩傾斜面５５１ａのみを移動するものである。つまり、ウェイトローラ７は傾斜路面５５１の中間位置までしか移動しない〔図７（Ａ）参照〕。
【００６０】
そのため、緩傾斜面５５１ａの外周側終端位置でウェイトローラ７は停止し、ウェイトローラ７の移動量だけ、可動カム６がドリブンシャフト３１を軸方向正面側に移動させる。このときの可動カム６の軸方向正面側への移動量をｄ1とすると〔図７（Ｂ）参照〕、前記ドライブギヤ２２とドリブンギア３２との噛合い範囲は（Ｌ−ｄ1）となる〔図７（Ｃ）参照〕。この状態で、ギヤ１回転あたりの吐出量は減少される。ここで、エンジンは、中回転なので吐出量の絶対値自体は低回転よりは増加するが、回転数に比例するほど増加せず、吐出量は抑制される。
【００６１】
次に、エンジンの高回転領域において、動作は図８に示されている。ベースフランジ５が、高回転になると、ウェイトローラ７にかかる遠心力はさらに大きくなり、緩傾斜面５５１ａと急傾斜面５５１ｂとの境目にて停止していたウェイトローラ７は、急傾斜面５５１ｂを外周側に向かって移動を開始する。ウェイトローラ７は、可動カム６のローラ受部６３をさらに軸方向正面側に移動させる。
【００６２】
これによって、可動カム６は軸方向正面側に停止時に対して移動量ｄ2だけ移動し、ドリブンシャフト３１は、同量だけ移動するので、ドライブギヤ２２とドリブンギヤ３２との噛合い範囲はＬ−ｄ2となり、噛合い範囲はさらに小さくなる。ただし、エンジンは高回転なので吐出量の絶対値自体は大きいが、回転数に比例するほど大きくはならない。これによって、エンジンが高回転の場合に、過剰な吐出量となることを防止することができ、効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
Ａ…ポンプ部、１…ポンプハウジング、２…ドライブギヤユニット、
３…ドリブンギヤユニット、３１…ドリブンシャフト、Ｂ…吐出制御部、
４…固定フランジ、５…ベースフランジ、５１…ベースプレート、
５５…ローラ案内部、５５１ａ…緩傾斜面、５５１ｂ…急傾斜面、
５６…被案内柱、６…可動カム、６１…カムベース部、６２…スライドガイド、
６３…ローラ受部、６３１ａ…緩傾斜面、６３１ｂ…急傾斜面、
７…ウェイトローラ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに噛み合う２つの外接ギヤを使ってオイルを吐出するギヤポンプにおいて、回転速度に伴って適正な吐出量を実現できるポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にギヤポンプは歯形や歯幅等によりその容量が決まり、歯間空間の容量と歯車の回転速度（ポンプ回転数）により吐出流量が決まる。このギヤポンプを例えば車両用エンジン内部にオイルを供給するオイルポンプとして用いる場合、ポンプ容量は駆動源となるエンジンの回転数が低く、ポンプ回転数が低くても潤滑に必要な量のオイルを供給できるように設定される。
【０００３】
一方、エンジン回転数が高くなってポンプ回転数も大きくなると、必要となるオイルの量に対して過剰な量のオイルがエンジン内部に供給されてしまう。また必要以上に大きい駆動力がオイルポンプにより消費されてしまうためエンジンの出力損失を招き、効率が低下する恐れがある。
【０００４】
上記課題を解決するものとして、ポンプ回転数が大きくなるに従って、駆動ギヤ及び従動ギヤの双方あるいは一方を軸方向に移動させることで軸方向の噛合い幅を小さくしてポンプ容量を小さくするという可変容量型のギヤポンプが知られている。この種のものとして、特許文献１が挙げられる。特許文献１のオイルポンプ1はケーシング3、戻しバネ6、
駆動歯車31、従動歯車61、駆動側支持軸30、伝達軸30c、従動側支持軸60、ギヤホルダ110を主体に構成された外接噛合型ギヤポンプである。
【０００５】
特許文献１の図１及び図８に記載されたように、駆動歯車31及び従動歯車61が共に回転した時、吐出ポート5から吐出されたオイルの一部は内部流路133を介して閉塞空間25に供給される。そして閉塞空間25に供給されたオイルの油圧が後底面131bに対して前方に作用し、ギヤホルダ110は戻しバネ6の付勢力に抗する押圧力を前方軸方向に受ける。
【０００６】
エンジンがアイドリング時では戻しバネ6の付勢力を上回る油圧による押圧力が発生し
ておらず、押圧力は戻しバネ6の付勢力によって打ち消され、ギヤホルダ110は付勢力によってその後底面132cが底面24にほぼ当接した状態で回転する。
【０００７】
ポンプ回転数Nが上昇して第１回転数NAに達すると、吐出ポート5での油圧が高まり、閉塞空間25に供給されるオイルの油圧が高まり、アイドリング時よりも大きな押圧力がギヤホルダ110に作用する。これによりギヤホルダ110に作用する押圧力と付勢力とが軸方向において略釣り合う。
【０００８】
さらに、ポンプ回転数Nが上昇して第１回転数NAを超えると、油圧の押圧力が戻しバネ6の付勢力を上回り、ギヤホルダ110は付勢力に抗して前方軸方向に摺動して戻しバネ6を圧縮させるために、駆動歯車31及び従動歯車61の噛み合い幅δは短くなる。
【０００９】
この状態において、駆動歯車31と従動歯車61とが噛み合っていない領域が形成されるが、この領域に流入したオイルは吐出ポート5で排出されず、歯と歯との間に留まったままの状態となることにより、アイドリング時と比較してポンプ容量を小さくしているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２８６１４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記構成には以下に述べる課題が存在している。戻しバネ６は、その時々の長さの大小によって付勢力が決まっているため、制御としては油圧による押圧力の大小による制御である。油圧が掛かる面積は一定のため、すなわち油圧の大小により制御を行っていることとなる。油圧は回転数によってある程度定まったものであるが、完全に定まるものでは無く、油温等の諸条件の差によって変化するものである。
【００１２】
そのため、ある決まった回転数で制御を行いたかったとしても、油圧のバラツキの分だけずれた回転数で制御が行われてしまい、狙った通りの制御が行えず、効率等の向上に改善の余地があった。また上記制御を油圧で行う点は同じであるが、ソレノイドバルブの電気制御により油圧をＯＮ，ＯＦＦして歯車同士の軸方向の噛み合い幅δを増減させる方法も存在する。
【００１３】
ソレノイドバルブの電気制御にて油圧をＯＮ，ＯＦＦする場合は、制御時に常に電気を流し続ける必要があるため効率はそれほど向上できない。また電気制御では故障の可能性を考慮する必要がある。そこで、本発明の目的（解決しようとする技術的課題）は、目標とした回転数にて適正な吐出量の制御を行うことができ、エネルギー損失が少なく、故障の確率が低いポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、ポンプハウジングと、ドライブギヤユニットと、ドリブンギヤユニットとからなるポンプ部と、ベースプレートに中心側寄りから外方に向かうに従い次第に上昇する傾斜路面を有するローラ案内部と被案内柱が形成されたベースフランジと、カムベース部と該カムベース部の外周付近に形成された複数のスライドガイドとローラ受部とが互い違いに形成された可動カムと、前記ローラ案内部に設置されるウェイトローラとからなる吐出制御部とからなり、前記ベースフランジは、前記ドリブンギヤユニットのドリブンシャフトが貫通すると共に回転自在とし、前記可動カムは前記ドリブンシャフトの先端に固着され、前記ウェイトローラが前記ベースフランジの回転と共に遠心力にて外方に移動してなるポンプ装置としたことにより、上記課題を解決した。
【００１５】
請求項２の発明を、請求項１において、前記ベースフランジの前記傾斜路面は、中心側寄りを緩傾斜面とし、外周側寄りを急傾斜面とし、前記可動カムのローラ受部の傾斜面は単一の傾斜面としてなるポンプ装置としたことにより、上記課題を解決した。
【００１６】
請求項３の発明を、請求項１において、前記可動カムのローラ受部の傾斜面は、中心側寄りを緩傾斜面とし、外周側寄りを急傾斜面とし、前記ベースフランジの前記傾斜路面は単一の傾斜面としてなるポンプ装置としたことにより、上記課題を解決した。請求項４の発明を、請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記ポンプハウジングと、前記ベースフランジとの間には、該ベースフランジを回転自在に接続すると共に、前記ポンプハウジングと密封性を有して接続する固定フランジが装着されてなるポンプ装置としたことにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明では、吐出制御部は、電気的な切り替にて行うものではなく、ドリブンギヤユニットのドリブンシャフトの回転を利用したものである。そのために、電気的な切替えのための電気エネルギーを使用しないものであり、エネルギーの効率を向上させることができる。
【００１８】
また、吐出制御部では、ウェイトローラに対してドリブンシャフトによる遠心力をかけるようにするだけであり、電気的な故障の恐れが無いので製品の信頼性が向上する。また、ウェイトローラにかかる遠心力により可動カムを軸方向に移動させることでドリブンギヤを軸方向に移動させるため、制御が油温等の要因により回転数がバラツクことが無く、正確な制御が行える。
【００１９】
請求項２の発明では、ベースフランジのローラ案内部が傾斜路面が緩傾斜面と急傾斜面とから構成されており、急傾斜面ではウェイトローラが急傾斜面を移動するときには、より大きい遠心力が必要とするものであるが、そのような遠心力を発生させる回転数に至るまではウェイトローラは移動することがない。
【００２０】
そのために、ドリブンシャフトは軸方向正面側に移動せず、ドライブギヤとドリブンギヤとの噛合い範囲も一定期間は不変となり、特定の回転領域で一定の吐出量に維持することができる。急傾斜面を上れるだけの遠心力を発生する回転数に至ることにより、再度ドリブンシャフトは軸方向正面側に移動し始めるので吐出量や油圧の上昇を抑えることができる。請求項３の発明では、可動カムのローラ受部側の傾斜面に緩傾斜面と急傾斜面とを形成したので、請求項２と略同等の効果を奏する。請求項４の発明では、ポンプ部のオイルの密封性をより一層強固なものにできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（Ａ）は本発明の構成を示す断面側面図、（Ｂ）は（Ａ）の（ア）部拡大図である。
【図２】（Ａ）はベースフランジの斜視図、（Ｂ）はベースフランジの正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＹ2−Ｙ2矢視断面図である。
【図３】（Ａ）は可動カムの斜視図、（Ｂ）は可動カムの背面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＹ3−Ｙ3矢視断面図である。
【図４】（Ａ）はベースフランジと可動カムとが組合わせられた正面図、（Ｂ）はベースフランジに配置されたウェイトローラが遠心力によって外周側に移動する状態を示す正面図である。
【図５】（Ａ）は図１（Ａ）のＹ1−Ｙ1矢視断面図、（Ｂ）はドライブギヤユニットとドリブンギヤユニットとがずれたときの図１（Ａ）のＹ1−Ｙ1矢視断面図である。
【図６】（Ａ）は低回転域のウェイトローラとベースフランジとの動作を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるベースフランジと可動カムとウェイトローラの縦断側面図、（Ｃ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるドライブギヤユニットとドリブンギヤユニットとの動作を示す縦断側面図。
【図７】（Ａ）は中回転域のウェイトローラとベースフランジとの動作を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるベースフランジと可動カムとウェイトローラの縦断側面図、（Ｃ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるドライブギヤユニットとドリブンギヤユニットとの動作を示す縦断側面図。
【図８】（Ａ）は高回転域のウェイトローラとベースフランジとの動作を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるベースフランジと可動カムとウェイトローラの縦断側面図、（Ｃ）は（Ａ）の状態（ウェイトローラ位置）におけるドライブギヤユニットとドリブンギヤユニットとの動作を示す縦断側面図。
【図９】本発明の別の実施形態の要部縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の構成は、図１に示すように、主にポンプ部Ａ，吐出制御部Ｂとから構成される。ポンプ部Ａにおけるポンプハウジング１はポンプボディ１１とポンプカバー部１３とから構成される。ポンプボディ１１及びポンプカバー部１３は、アルミ合金製であるが、吐出圧が高圧となる場合には強度向上のために、鉄合金が使用されることもあり、またボディの軽量化を目的とする場合には、樹脂成形品でもかまわない。
【００２３】
ポンプボディ１１には、ドリブンギヤユニット室１２ｂと、ドライブギヤユニット室１２ａとからなるポンプ室１２が形成されている。前記ドリブンギヤユニット室１２ｂとドライブギヤユニット室１２ａとは共に円筒形状の空隙として形成され、後述するドライブギヤユニット２とドリブンギヤユニット３が装着される〔図１（Ａ）参照〕。
【００２４】
ドライブギヤユニット２のドライブシャフト２１は、前記ポンプ室１２の背面側の側壁部付近まで軸支されつつ貫通し、ポンプボディ１１の背面側における外部に突出する構成である〔図１（Ａ）参照〕。ここで、本発明には、構成する部材において、方向を統一するために正面側と背面側とを設定する。
【００２５】
正面側と背面側については、基本的に、ポンプボディ１１のポンプ室１２の開口側を正面部とし、閉塞されたボディ側壁側を背面側とする。そして、ドライブギヤユニット２，ドリブンギヤユニット３は、ポンプボディ１１に装着された状態で、ポンプボディ１１の正面側に対応する側をドライブギヤユニット２及びドリブンギヤユニット３の正面側とする。そして、ドライブギヤユニット２及びドリブンギヤユニット３の正面側とは反対側を背面側とする。正面側と背面側については、図面に適宜に記載されている。
【００２６】
ドライブギヤユニット２のドライブシャフト２１は、ポンプボディ１１に対して回転自在であり、軸方向には移動不能（不動）に装着される。したがって、ドライブギヤ２２も軸方向には移動不能である。ドライブシャフト２１は、ポンプボディ１１の背面側からの吐出部分が図示されないエンジン等に接続され、該エンジンよって回転し、前記ドライブシャフト２１と共にドライブギヤ２２が回転する。
【００２７】
また、ドリブンギヤユニット３は、ドリブンシャフト３１とドリブンギヤ３２とから構成される。前記ドライブギヤ２２及び前記ドリブンギヤ３２は共に同一の外接歯車である〔図５（Ａ）参照〕。ドリブンシャフト３１は、ポンプボディ１１の背面側には突出せず、ポンプボディ１１の正面側に接続されたポンプカバー部１３を貫通して、ポンプカバー部１３の正面側から突出する（図１参照）。
【００２８】
また、ドリブンシャフト３１は、ポンプボディ１１に対して、軸方向に移動可能に装着される。ドリブンシャフト３１には、ドリブンギヤ３２に対して背面側となる位置に隣接してスライドボス３３が配置される。該スライドボス３３は、ドリブンギヤ３２と共に軸方向に移動する。
【００２９】
スライドボス３３は、円筒形状部の外周側面の一部に凹形円弧面３３ａとして形成されたものである。前記ポンプ室１２のドリブンギヤユニット室１２ｂには、軸方向に沿って凸部１２ｃが形成されている。また、スライドボス３３には、前記凸部１２ｃが嵌合する案内溝部３３ｂが軸方向に沿って形成されており、スライドボス３３が軸方向に移動するときに軸周方向には不動となるように構成されている。
【００３０】
ドリブンシャフト３１には、ドリブンギヤ３２に対して正面側となる位置に隣接して固定ボス３４が配置される。該固定ボス３４は中空円柱形状に形成されている。該固定ボス３４についても、前記ドリブンギヤ３２と共に軸方向に移動するが、軸周方向には不動である。また、固定ボス３４は、正面側の軸方向に移動したときには、後述するポンプカバー部１３に形成された円筒形状の窪みに挿入される。ドライブギヤユニット室１２ａとドリブンギヤユニット室１２ｂとはドライブギヤ２２とドリブンギヤ３２箇所で連通し、ドライブギヤ２２とドリブンギヤ３２とが噛合うことができるようになっている。
【００３１】
ポンプカバー部１３は、ポンプボディ１１の正面側で、ポンプ室１２の開口を覆うように配置され、ポンプボディ１１に密着且つ固定させる。ドライブシャフト２１は、ポンプカバー部１３に形成された軸支孔１３１に挿入され軸支される。前記軸支孔１３１は、滑り軸受としての役割を果たす。
【００３２】
また、ポンプカバー部１３には、摺動孔１３２が形成されている。該摺動孔１３２は、ドリブンシャフト３１と共に前記固定ボス３４及びドリブンギア３２が摺動する。そして、ドリブンシャフト３１の軸方向端部が摺動孔１３２から外部に突出する。ドリブンギヤユニット３は、ドリブンシャフト３１，ドリブンギヤ３２，スライドボス３３，固定ボス３４が共に軸方向移動を行い、ドライブギヤ２２とドリブンギヤ３２とが軸方向に相互にずれて、吐出量が変化するものである。
【００３３】
また、ポンプカバー部１３の摺動孔１３２には、ドリブンスプリング３５が装着され、固定ボス３４を背面側に向けて弾性付勢している。ドリブンスプリング３５は、コイルバネが使用される。ドリブンスプリング３５の背面側は固定ボス３４の正面側に当接し、ドリブンスプリング３５の正面側は、前記摺動孔１３２を貫通して、後述する吐出制御部Ｂの固定フランジ４の背面側に当接する。前記ドリブンスプリング３５は、ドリブンギヤユニット３を軸方向背面側に弾性付勢する。
【００３４】
前記ポンプカバー部１３には、ポンプ室１２や吸入口や吐出口に連通する油路に連結して、特に図示しないがスプールバルブが内蔵されることもある。スプールバルブの役目は、吐出圧が所定値を超えたときに、所定圧となるまで低下させるために配置されている。
【００３５】
次に、吐出制御部Ｂについて説明する。該吐出制御部Ｂは、主に固定フランジ４と、ベースフランジ５と，可動カム６と，ウェイトローラ７とから構成される。固定フランジ４は、円板形状をなしており、該固定フランジ４の背面側が前記ポンプカバー部１３の正面側に接合固着される。固定フランジ４の中心箇所には、ドリブンシャフト３１が貫通する摺動軸孔４１が形成され、該摺動軸孔４１の周囲を円周状に包囲する円周突起状の位置決め突起４２が背面側に形成されている（図１参照）。
【００３６】
該位置決め突起４２は、前記ポンプカバー部１３の摺動孔１３２に挿入されるときの位置決めとしての役目をなす〔図１（Ｂ）参照〕。さらに、固定フランジ４の位置決め突起４２の内方側には、円周状のバネ溝部４３が形成されている。該バネ溝部４３にドリブンスプリング３５の正面側寄りの部分が挿入される。これにより軸方向長さを短くできる。
【００３７】
固定フランジ４の位置決め突起４２がポンプカバー部１３の摺動孔１３２に挿入されることで、固定フランジ４がポンプカバー部１３に対して正確に位置決めされつつ、接続固定される。固定フランジ４の正面側には、軸方向に突出する接合突起４４が形成されている。該接合突起４４には、凹形状部分にベアリング４４１が配置されている。固定フランジ４は、ポンプカバー部１３に固着されており、軸方向及び周方向において不動である。
【００３８】
ベースフランジ５は、ベースプレート５１，ローラ案内部５５及び被案内柱５６等から構成される。ベースプレート５１の中心には、挿入孔５２が形成され、該挿入孔５２には、ドリブンギヤユニット３のドリブンシャフト３１が貫通される。ベースプレート５１の中心には、正面側に正面円筒部５３が形成され、背面側に背面円筒部５４がそれぞれ形成されている。正面円筒部５３は多角形状に形成されている〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００３９】
背面円筒部５４は、前記固定フランジ４のベアリング４４１に圧入される（図１参照）。ベースフランジ５の正面側の外周付近には、複数のローラ案内部５５と、複数の被案内柱５６が形成されている。具体的には、ローラ案内部５５及び被案内柱５６はそれぞれ３個形成され、且つ１２０度の等間隔で、ローラ案内部５５と被案内柱５６とが互い違いとなる配列となっている〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００４０】
ローラ案内部５５は、後述するウェイトローラ７のための傾斜路面５５１を有している（図２参照）。該傾斜路面５５１は、正面側より見ると直線路面であり、且つベースプレート５１の直径中心から放射状となるように形成されている〔図２（Ｂ）参照〕。また、傾斜路面５５１は、緩傾斜面５５１ａと急傾斜面５５１ｂの２つの異なる傾斜角度の路面から構成される〔図１（Ｂ），図２（Ｃ）参照〕。
【００４１】
緩傾斜面５５１ａは、ベースプレート５１の中心側寄りに位置し、急傾斜面５５１ｂは、ベースプレート５１の外周側寄りに形成されている。緩傾斜面５５１ａは、ベースプレート５１の中心側寄りの端部は、正面円筒部５３に対向している〔図２（Ｂ）参照〕。そして、該正面円筒部５３の対向する面は傾斜路面５５１の放射方向に対して直交する平坦当面５５１ｄとして形成されており、ウェイトローラ７は、運転停止時には平坦当面５５１ｄに当接した状態となる。
【００４２】
また、前記傾斜路面５５１の正面側の軸方向端部には垂直面５５１ｃが形成されており、後述するウェイトローラ７の遠心力による外周側への移動のストッパとしての役目をなすものである。さらに傾斜路面５５１の幅方向（軸周方向）の中間箇所にはスリット５５２が一定幅で形成されている。
【００４３】
傾斜路面５５１の幅方向両側には、案内壁面５５３，５５３が後述するウェイトローラ７よりも僅かに大きい間隔で形成されている〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。該案内壁面５５３，５５３は、後述するウェイトローラ７が傾斜路面５５１から脱落することを防止すると共に安定した状態で回転移動できるようにする役目をなす。被案内柱５６は、ベースプレート５１から垂直状に設けられた板状部材である。被案内柱５６は、軸方向に直交する断面形状が細身又は狭幅の台形状に形成されている。
【００４４】
可動カム６は、カムベース部６１と、スライドガイド６２と、ローラ受部６３とから構成されている（図３参照）。カムベース部６１は円板形状をなし、この中心に取付固定孔６１ａが形成されている。具体的には、略円板形状のカムベース部６１の背面側且つ外周にスライドガイド６２及びローラ受部６３がそれぞれ３個形成され、且つ１２０度の等間隔で、スライドガイド６２とローラ受部６３とが互い違いとなる配列となっている〔図３（Ｂ）参照〕。スライドガイド６２は、ガイド片６２１と立上り片６２２とから構成され、ガイド片６２１には、抱持部６２１ａが形成されている。該抱持部６２１ａは、外方に開放された略Ｕ字形状の空隙部である〔図３（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００４５】
ガイド片６２１は、立上り片６２２を介してカムベース部６１に一体形成されたものである。ガイド片６２１とカムベース部６１とは、平行（略平行も含む）である。前記抱持部６２１ａには、合成樹脂，ゴム等の軟質な部材からなるスライド材６２１ｓが装着される。ローラ受部６３は、カムベース部６１の外周から直径方向外方に突出しつつ、背面側に向かって延出するように形成された部位である。
【００４６】
ローラ受部６３には傾斜面６３１が形成されており、該傾斜面６３１は、中心側から外周側に向かってカムベース部６１から軸方向に離れるように形成された傾斜である。また、傾斜面６３１は、カムベース部６１の背面側より見ると直線面であり、且つカムベース部６１の直径中心から放射状となるように形成されている。該傾斜面６３１には、緩傾斜面６３１ａと、急傾斜面６３１ｂの２面から形成される実施形態も存在する。この実施形態では、ベースフランジ５のローラ案内部５５の傾斜路面５５１は単一の傾斜面である（図９参照）。
【００４７】
ウェイトローラ７は、中空円筒形状に形成された部材である。該ウェイトローラ７の軸方向寸法は、前記ベースフランジ５におけるローラ案内部５５の傾斜路面５５１の路幅よりも短く形成されている。ウェイトローラ７は、傾斜路面５５１上に配置され、その軸方向両端は、両案内壁面５５３，５５３によって傾斜路面５５１から脱落しないように保護される。
【００４８】
前記ドリブンギヤユニット３のドリブンシャフト３１は、前記ベースフランジ５の挿入孔５２に遊挿される。このとき、ベースフランジ５の背面側は、固定フランジ４の正面側に対向するように設置される（図１参照）。ベースフランジ５は、ドリブンシャフト３１に対して軸方向に摺動自在である。
【００４９】
ベースフランジ５の正面側に、可動カム６の背面側が対向するように配置される（図１参照）。可動カム６は、取付固定孔６１ａの部位がドリブンシャフト３１の正面側の軸方向端部にボルト等の固着具を介して固着される。つまり、ドリブンシャフト３１の回転と共に可動カム６が回転する構造となる。
【００５０】
このとき、ベースフランジ５のローラ案内部５５と、可動カム６のローラ受部６３とが対応し、さらに具体的には、ローラ案内部５５のスリット５５２にローラ受部６３が遊挿される。同様に被案内柱５６とスライドガイド６２が対応するように配置され、被案内柱５６がスライドガイド６２の抱持部６２１ａ内に収まるようにする。
【００５１】
該抱持部６２１ａにスライド材６２１ｓが装着された場合には、被案内柱５６はスライド材６２１ｓに抱持される。また、それぞれのローラ案内部５５とローラ受部６３との間には、ウェイトローラ７が挟持されるようにして配置される。ウェイトローラ７は、ベースフランジ５が停止状態では、該ベースフランジ５の中心側寄りに位置している。つまり、ウェイトローラ７は、傾斜路面５５１の緩傾斜面５５１ａ上に位置している（図１、図６等参照）。
【００５２】
次に、本発明の動作について説明する。まず、ドライブギヤユニット２のドライブシャフト２１がエンジン等の原動機により回転し、ドライブギヤ２２が回転する。ドライブギヤ２２は、ドリブンギヤユニット３のドリブンギヤ３２に回転伝達すると共に、ドリブンギヤ３２がドリブンシャフト３１に回転を伝達する。ドリブンシャフト３１の回転と共に可動カム６が回転する。
【００５３】
可動カム６は、スライドガイド６２の抱持部６２１ａがベースフランジ５の被案内柱５６を抱持しているので、該被案内柱５６を介してベースフランジ５を回転させる。ドライブギヤユニット２及びドリブンギヤユニット３の回転数が低いときには、ベースフランジ５のローラ案内部５５に配置されたウェイトローラ７は、中心側寄りに位置しており、ドリブンギヤユニット３の回転数の上昇と共にベースフランジ５の回転数が上昇すると、ウェイトローラ７にかかる遠心力が大きくなり、ウェイトローラ７はベースフランジ５の外周側に向かって移動する。
【００５４】
そのために、ウェイトローラ７がベースプレート５１より軸方向に離れ、可動カム６のローラ受部６３を押圧し、可動カム６を軸方向正面側に移動させる。可動カム６の軸方向正面側の移動によりドリブンシャフト３１が軸方向正面側に移動し、ドリブンギヤ３２が軸方向正面側に移動する。
【００５５】
このドリブンギヤ３２の軸方向移動により、ドリブンギヤ３２とドライブギヤ２２との噛合い範囲Ｌが小さくなるように変化する。また、ドリブンギヤユニット３の回転数が減少すると、ウェイトローラ７にかかる遠心力が小さくなり、ドリブンスプリング３５の弾性力によって、ウェイトローラ７がベースフランジ５の中心側に移動し、ドリブンシャフト３１が軸方向背面側に移動し、ドリブンギヤ３２とドライブギヤ２２との噛合い範囲Ｌが大きくなる。
【００５６】
次に、エンジンの回転領域に応じたポンプの動作を説明する。まず、エンジンの低回転領域において、動作は図６に示されている。ベースフランジ５のローラ案内部５５に配置されたウェイトローラ７は中心側寄りで、緩傾斜面５５１ａ上に位置する〔図６（Ａ），（Ｂ）参照〕。ベースフランジ５は、低回転であり、ウェイトローラ７にかかる遠心力は小さい。
【００５７】
また、ドリブンスプリング３５の弾性力によりベースフランジ５と可動カム６との軸方向の間隔は狭くなっており、ウェイトローラ７は、ベースフランジ５のローラ案内部５５の中心側寄りに押し付けられた状態である。これによって、ドライブギヤ２２とドリブンギヤ３２とは軸方向において噛合い範囲は、最大である。
【００５８】
このときの噛合い範囲を基準として、その範囲をＬとする。つまり、ドライブギヤ２２とドリブンギア３２とが軸方向の全体に亘って噛合う状態である。この状態で、ギヤ１回転あたりの吐出量はそれほど減少されること無く吐出される。ここで、エンジンは、低回転なので吐出量の絶対値自体は小さいが、回転数に比例するほど吐出量は小さくはならない。
【００５９】
次に、エンジンの中回転領域において、動作は図７に示されている。ベースフランジ５が、中回転となると、ウェイトローラ７にかかる遠心力は大きくなり、ドリブンスプリング３５の弾性力を超えて、ウェイトローラ７はローラ案内部５５の傾斜路面５５１を中心側から外周側に向かって移動する。この中回転域におけるウェイトローラ７にかかる遠心力は、緩傾斜面５５１ａのみを移動するものである。つまり、ウェイトローラ７は傾斜路面５５１の中間位置までしか移動しない〔図７（Ａ）参照〕。
【００６０】
そのため、緩傾斜面５５１ａの外周側終端位置でウェイトローラ７は停止し、ウェイトローラ７の移動量だけ、可動カム６がドリブンシャフト３１を軸方向正面側に移動させる。このときの可動カム６の軸方向正面側への移動量をｄ1とすると〔図７（Ｂ）参照〕、前記ドライブギヤ２２とドリブンギア３２との噛合い範囲は（Ｌ−ｄ1）となる〔図７（Ｃ）参照〕。この状態で、ギヤ１回転あたりの吐出量は減少される。ここで、エンジンは、中回転なので吐出量の絶対値自体は低回転よりは増加するが、回転数に比例するほど増加せず、吐出量は抑制される。
【００６１】
次に、エンジンの高回転領域において、動作は図８に示されている。ベースフランジ５が、高回転になると、ウェイトローラ７にかかる遠心力はさらに大きくなり、緩傾斜面５５１ａと急傾斜面５５１ｂとの境目にて停止していたウェイトローラ７は、急傾斜面５５１ｂを外周側に向かって移動を開始する。ウェイトローラ７は、可動カム６のローラ受部６３をさらに軸方向正面側に移動させる。
【００６２】
これによって、可動カム６は軸方向正面側に停止時に対して移動量ｄ2だけ移動し、ドリブンシャフト３１は、同量だけ移動するので、ドライブギヤ２２とドリブンギヤ３２との噛合い範囲はＬ−ｄ2となり、噛合い範囲はさらに小さくなる。ただし、エンジンは高回転なので吐出量の絶対値自体は大きいが、回転数に比例するほど大きくはならない。これによって、エンジンが高回転の場合に、過剰な吐出量となることを防止することができ、効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
Ａ…ポンプ部、１…ポンプハウジング、２…ドライブギヤユニット、
３…ドリブンギヤユニット、３１…ドリブンシャフト、Ｂ…吐出制御部、
４…固定フランジ、５…ベースフランジ、５１…ベースプレート、
５５…ローラ案内部、５５１ａ…緩傾斜面、５５１ｂ…急傾斜面、
５６…被案内柱、６…可動カム、６１…カムベース部、６２…スライドガイド、
６３…ローラ受部、６３１ａ…緩傾斜面、６３１ｂ…急傾斜面、
７…ウェイトローラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプハウジングと、ドライブギヤユニットと、ドリブンギヤユニットとからなるポンプ部と、ベースプレートに中心側寄りから外方に向かうに従い次第に上昇する傾斜路面を有するローラ案内部と被案内柱が形成されたベースフランジと、カムベース部と該カムベース部の外周付近に形成された複数のスライドガイドとローラ受部とが互い違いに形成された可動カムと、前記ローラ案内部に設置されるウェイトローラとからなる吐出制御部とからなり、前記ベースフランジは、前記ドリブンギヤユニットのドリブンシャフトが貫通すると共に回転自在とし、前記可動カムは前記ドリブンシャフトの先端に固着され、前記ウェイトローラが前記ベースフランジの回転と共に遠心力にて外方に移動してなることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ベースフランジの前記傾斜路面は、中心側寄りを緩傾斜面とし、外周側寄りを急傾斜面とし、前記可動カムのローラ受部の傾斜面は単一の傾斜面としてなることを特徴とするポンプ装置。
【請求項３】
請求項１において、前記可動カムのローラ受部の傾斜面は、中心側寄りを緩傾斜面とし、外周側寄りを急傾斜面とし、前記ベースフランジの前記傾斜路面は単一の傾斜面としてなることを特徴とするポンプ装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記ポンプハウジングと、前記ベースフランジとの間には、該ベースフランジを回転自在に接続すると共に、前記ポンプハウジングと密封性を有して接続する固定フランジが装着されてなることを特徴とするポンプ装置。
【請求項１】
ポンプハウジングと、ドライブギヤユニットと、ドリブンギヤユニットとからなるポンプ部と、ベースプレートに中心側寄りから外方に向かうに従い次第に上昇する傾斜路面を有するローラ案内部と被案内柱が形成されたベースフランジと、カムベース部と該カムベース部の外周付近に形成された複数のスライドガイドとローラ受部とが互い違いに形成された可動カムと、前記ローラ案内部に設置されるウェイトローラとからなる吐出制御部とからなり、前記ベースフランジは、前記ドリブンギヤユニットのドリブンシャフトが貫通すると共に回転自在とし、前記可動カムは前記ドリブンシャフトの先端に固着され、前記ウェイトローラが前記ベースフランジの回転と共に遠心力にて外方に移動してなることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ベースフランジの前記傾斜路面は、中心側寄りを緩傾斜面とし、外周側寄りを急傾斜面とし、前記可動カムのローラ受部の傾斜面は単一の傾斜面としてなることを特徴とするポンプ装置。
【請求項３】
請求項１において、前記可動カムのローラ受部の傾斜面は、中心側寄りを緩傾斜面とし、外周側寄りを急傾斜面とし、前記ベースフランジの前記傾斜路面は単一の傾斜面としてなることを特徴とするポンプ装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記ポンプハウジングと、前記ベースフランジとの間には、該ベースフランジを回転自在に接続すると共に、前記ポンプハウジングと密封性を有して接続する固定フランジが装着されてなることを特徴とするポンプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０２３４６（Ｐ２０１２−２０２３４６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６９０５３（Ｐ２０１１−６９０５３）
【出願日】平成２３年３月２７日（２０１１．３．２７）
【出願人】（０００１４４８１０）株式会社山田製作所 (183)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２７日（２０１１．３．２７）
【出願人】（０００１４４８１０）株式会社山田製作所 (183)
【Ｆターム（参考）】
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