可変容量スライディングベーンポンプ
ポンプ本体と、前記ポンプ本体に設けられた吸入および排出ポートと、前記ポンプ本体に回転自在に搭載された駆動シャフトと、前記駆動シャフトによって駆動され、前記駆動シャフトと同軸的に配置されたロータと、前記ロータに滑動自在に配置され、放射状に延出する複数のベーンと、前記ポンプ本体に配置されたピボットと、前記ポンプ本体内において前記ピボットに回動自在に配置され、前記ロータ軸から偏心した中心軸を有するスライド部と、前記ロータ、ベーン、スライド部によって画定され、前記吸入および排出ポートに順次連通される複数の流体チャンバと、前記スライド部を１つの方向に押圧するために前記スライド部に作用するバネと、各々流体圧力を受けるのに適するとともに前記ポンプ本体と前記スライド部の外周面の間に各々配置される第１チャンバおよび第２チャンバとを備え、前記第１チャンバはポンプ出口排出圧力と流体的に連絡され、前記第２チャンバを選択的に加圧、減圧するように作動可能なバルブを更に備える可変容量スライディングベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定圧力源と可変圧力源の間の圧力差により位置が制御されるスライド部を備え、要求される流量および圧力を達成するように、圧力差がスライド部に掛かるバネ力と均衡される可変容量スライディングベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン用潤滑システムは、潤滑液を圧縮してエンジン潤滑回路へと供給する。それは、多数のベーンおよびキャビティとともに油圧回路に供給される流量を可変とするスライド部とロータを採用する。
【０００３】
スライド部は、ベーン、ロータ、スライド部の内周面により画定される流体チャンバを形成するためにロータから偏心されている。圧縮バネは、デフォルトで大きな流体チャンバを形成するようにスライド部を配置する。エンジンが少ない流量しか必要としない場合、あるいはポンプによる低い油圧しか必要としないとき、圧力調整装置は、流体をポンプ出力管路からポンプ内の調整チャンバへと導く。調整チャンバ内の圧力は、ロータとスライド部の中心がより近づいて配置されるように、バネ力に抗してスライド部を回動し、これにより流体チャンバの大きさを小さくする。これは流体貯留部からポンプへ流入する流量を低減することによって、ポンプによって出力される流量を低減し、それによって油圧をも低下させる。
【０００４】
ポンプの出力を制御する方法は２通りある。第１の方法は、ポンプ出力を下げるために、圧力調整装置を介して管路圧力を調整チャンバへと導くことである。第２の方法は、ポンプの出力を増大させる流体を排出することで圧力調整装置を介して調整チャンバから圧力を取り除くことである。
【０００５】
この技術の代表は、シュスター(Schuster)の米国特許第４３４２５４５号（１９８２年）であり、回動自在に装着されたリング部材を備える可変容量ベーン型のポンプを開示し、リング部材は、ロータとリングの間の偏心量を変更するための調整が可能で、これによりポンプ容量を制御する。リングは、リングの外側面の一部に印加される移動制御圧力に対抗するものとして、ピボット連結での１つの方向に向けられる内部圧力による正味のリング反力を連続的に維持するためにその中心が常にピボット点を通る軸およびポンプロータの中心を通る軸に対する１つの４分円内に位置するようにピボットに配置され、それにより容量の全レンジに渡る制御安定性が向上される。
【０００６】
必要とされているのは、定圧力源と可変圧力源の間の圧力差に基づき位置が制御される滑動部を備え、圧力差が要求される流量および圧力を達成するようにスライド部に掛かるバネ力を均衡させる可変容量スライディングベーンポンプである。本発明はこの要求に合致する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の第１の目的は、定圧力源と可変圧力源の間の圧力差に基づき位置が制御される滑動部を備え、圧力差が要求される流量および圧力を達成するようにスライド部に掛かるバネ力を均衡させる可変容量スライディングベーンポンプを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、以下における本発明の詳細な説明と図面とによって指摘され明らかとされる。
【０００９】
本発明は、ポンプ本体と、前記ポンプ本体に設けられた吸入および排出ポートと、前記ポンプ本体に回転自在に搭載された駆動シャフトと、前記駆動シャフトによって駆動され、前記駆動シャフトと同軸的に配置されたロータと、前記ロータに滑動自在に配置され、放射状に延出する複数のベーンと、前記ポンプ本体に配置されたピボットと、前記ポンプ本体内において前記ピボットに回動自在に配置され、前記ロータ軸から偏心した中心軸を有するスライド部と、前記ロータ、前記ベーン、前記スライド部によって画定され、前記吸入および排出ポートに順次連通される複数の流体チャンバと、前記スライド部を１つの方向に押圧するために前記スライド部に作用するバネと、各々流体圧力を受けるのに適するとともに前記ポンプ本体と前記スライド部の外周面の間に各々配置される第１チャンバおよび第２チャンバとを備え、前記第１チャンバはポンプ出口排出圧力と流体的に連絡され、前記第２チャンバを選択的に加圧、減圧するように作動可能なバルブを更に備える可変容量スライディングベーンポンプを含む。
【００１０】
この明細書に組み込まれその一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、外側カバーを取り外したポンプの正面図である。本発明のポンプ１００は、本体１０を備える。本体１０には、キャビティ１１が形成され、その中にはスライド部１２とロータが配置される。複数のスライディングベーン１４がロータ１３の周りに放射状に配置される。各ベーン１４は、ロータ１３のスロット１５から放射状に延出する。各ベーン１４は、各スロット１５内において動かすことができる。
【００１２】
ポンプシャフト１６は、本体１０内に回転自在に取り付けられる。ポンプシャフト１６のスプライン状端部１６０はロータ１３と係合する。ロータ１３が回転すると、一対のベーン１４はベーン制御リング１７と遠心力により外側に押し出され、スライド部１２の内周面１２０に摺接する。
【００１３】
スライド部１２は、ピボット部材１８において本体とピボット係合する。スライド部１２は、キャビティ１１内でピボット部材１８において回動し、スライド部１２の運動の動作レンジを規定する円弧を描く。
【００１４】
各ベーン１４の位置は、リング１７に対するスライド部１２の位置の関数である。ベーン１４の複数の端部によって画定される空間は、リング１７によって占有される。リング１７は、実質的に内周面１２０と同心的である。
【００１５】
ロータ１３に対するリング１７の位置は、各スロット１５内における各ベーン１４の径方向の位置を決定し、これによって、ロータ１３の回転軸の位置に対するスライド部１２の所与の位置が決定される。この関係は、与えられたエンジン速度、すなわち、スライド部１２の与えられた位置における吸入ポートと排出ポートの間の各チャンバ２１の容積を決定する。
【００１６】
本体１２は、ポンプ１００のための吸入ポートと排出ポートをそれぞれ備える一対の腎臓形のポート１９、２０を画定する。複数のチャンバ２１が、ベーン１４、ロータ１３、および内周面１２０によって画定される。チャンバ２１は、ロータ１３とともに回転され、ベーン型ポンプでは周知のように回転中に拡大・縮小する。
【００１７】
吸入ポート１９は、供給源、すなわちエンジンオイルシステム（図示せず）などの貯留部から流体を受け入れ、ロータ１３が回転すると流体を順次チャンバ２１へと流通させる。ベーン１４は、チャンバ２１内の流体を吸入ポート１９から排出ポート２０へと移動する。図１に示されるように、もしロータ１３が反時計回りに回転していれば、チャンバ２１は連続的に拡大して低圧領域を形成し、それによって吸入ポート１９の領域内の流体の流入を引き起こし、また連続的に縮小して流体圧力を増大し、それによって排出ポート２０の領域内の流体の流出を引き起こす。
【００１８】
スライド部１２の位置は、２つのチャンバの各々における制御圧力の合成された効果、すなわち、バネ３１からのバネ力とのバランスの上に作用するチャンバ２２、チャンバ２３の制御圧力によって決定される。チャンバ２２は、スライド部１２の外周部の一部分の周辺において、各々スライド部１２に形成された溝２６に配置されたシール部材２４から溝２７に配置されたシール部材２５まで延在する。シール部材２４、２５の各々は、それぞれ弾性バッキング部材２９、３０によって面２８に向けて外側に押し付けられる。チャンバ２３は、スライド部１２の外周部の一部分の周辺において、シール部材２４からピボット部材１８まで延在する。
【００１９】
バネ３１は、チャンバ２２、２３内の流体圧力の合力に抗するように作用するもので、チャンバ２２、２３の全体の圧力が増大し、それによりスライド部のピボット部材周りのトルクが増大すると、ポンプのスライド部１２は、ピボット部材１８の周りに時計回りに移動する。チャンバ２２、２３内の圧力により生じた合成トルクは、バネ３１のバネ力によりバランスされる。
【００２０】
チャンバ２２内の流体圧力は、ポンプ１００の排出ポート２０と最終的に遣り取りされる流体により供給され、したがって、ポンプ１００あるいはエンジンギャラリへと繋がるフィードバックチャンネルからの出口圧力に曝される（図５参照）。チャンバ２３内の流体圧力は、ポンプ１００の排出ポートとも連結される第２圧力源との流体の遣り取りで供給される。チャンバ２２内の流体圧力は、ポンプ１００の出口圧力に比例する。チャンバ２３内の流体圧力はポンプ１００の速度に依存し、すなわち、所定のポンプ速度よりも低い特定の動作領域では、チャンバ２３内の圧力は自動的に外部、例えばオイル溜貯留部へと解放される。所定の速度よりも速いときには、チャンバ２３内の圧力は、チャンバ２２内の圧力に等しい。これは「切替点」としても参照され、アプリケーションに合わせて任意の速度に設定可能である。チャンバ２２、２３内の圧力の合計、そしてそれによるトルクは、スライド部１２の位置を決定する。スライド部１２の位置は、ポンプの出口圧力と流量を決定する。
【００２１】
殆どの運転状態において、スライド部１２の軸、すなわち内周面１２０の軸は、低エンジン速度状態での位置３２と高エンジン速度状態での位置３３の間を移動する。ベーン１４が吸入ポート１９から排出ポート２０へと回転されると、チャンバ２１において圧力の変化が起こる。
【００２２】
内周面１２０がチャンバ２１内での内部圧力の上昇を受けることから、スライド部１２は、作動中は基本的に平衡状態にない。内部圧力の発生による正味の合成反力は、内周面１２０の中心軸を通る。反力が、チャンバ２２、２３内の制御圧力によって発生する時計回りの動きに対抗する軸１８周りの反時計回りの運動を常に与えることが理解されるであろう。
【００２３】
チャンバ２２、２３内の圧力は、バネ３１の力に対してバランスされ、ポンプの容量、およびそれによる流れは、チャンバの圧力を変えることにより調整されるであろう。本発明のポンプは、ポンプの出口圧力やエンジンギャラリの圧力に基づく２以上の出口圧力レベルに対するオイル流れと容量の両方を制御する。
【００２４】
一般に、ポンプ内の各チャンバにおいて望ましい圧力レベルは、全てのエンジン速度と負荷条件にとって適正なオイル流れと圧力を発生させるのに必要な圧力レベルである。ある場合には、例えば低いＲＰＭにおいては、エンジンは高い油圧レベルを必要とせず、したがって、多少低い圧力でも許容でき、したがって、流れも低減される。より低い動作圧力と流れは、チャンバ２３を加圧することで達成される。
【００２５】
より低い油圧の要求値は、異なるエンジンパラメータに依存し、それらにはガソリン、ディーゼルエンジンの何れか、エンジンの複雑さ、エンジン速度と負荷が含まれる。
【００２６】
本発明のポンプは、２つのレベルの制御を提供する。第１は、与えられた速度範囲に渡る可変ベーンポンプ機能による圧力制御である。第２は、２つ（以上）の圧力チャンバ２２、２３を利用することにより、２つ（以上）の圧力レベルの間での切り替えを行うポンプの能力に基づいてスライド部１２の位置を制御することである。
【００２７】
カバー７０は、複数のファスナ３７によって、ハウジング１０に固定される。放射状に外向きにカバー７０を通り越したチャンバ２１からの洩れは、面と面の接触により防止される。
【００２８】
図２は、ポンプの分解図である。ロータ１３に対するリング１７の位置は、各スロット１５における各ベーン１４の径方向の位置を規定し、同様に、ロータ１３の回転軸の位置に対するスライド部１２の位置を決定する。各ベーン１４の内側端部１４ａは、リング１７の外周面１７ａに押し当てられる。また各ベーン１４の外側端部１４ｂは、スライド部１２の内周面１２０に押し当てられるとともに内周面１２０の上をスライドする。ポンプは単一のバネ３１を用いてもよいが、例えば２つのバネ３１ａ、３１ｂを用いてもよい。
【００２９】
図３は、外側カバー、スライド部、ロータ、そしてベーンが取り外されたポンプ本体の正面図である。吸入ポート１９と排出ポート２０は、本体１０に配置される。管３４は、メインオイルギャラリ２０４からチャンバ２２へと圧力を伝達する（図５参照）。管３５は、メインオイルギャラリ２０４からチャンバ２３へと圧力を伝達する（図５参照）。管３４は、全てのポンプ作動状況において、ポンプ出口圧力やエンジンギャラリ油圧に曝される。管３５内での流体圧力は、バルブ２０７の位置によって決定する（図１参照）。
【００３０】
図４は、ポンプロータの頂面図である。ロータ１３は、外周部の周りに放射方向に配置されたスロット１５を備える。ベーン１４は、各スロット１５内において摺動的に係合される。駆動シャフト１６は、スプラインホール３６を通してロータ１３に係合する。駆動シャフト１６は、穴３６に圧入嵌合されてもよい。各スロット１５は、各ベーン１４の移動範囲全体に適合するのに十分な径方向長さを有する。ポンプの作動中、各ベーン１４は所定距離、径方向に移動し、この距離はロータ１３に対するリング１７の位置に依存する。
【００３１】
図５は、ポンプスライド部の平面図である。スライド部１２は、内周面１２０を備える。各ベーン１４の外側端部は、内周面１２０に摺動係合する。内周面１２０は、円筒状であるが、この面の形状は、設計上の幾何学的な条件に合わせて、例えば楕円形や卵型など僅かに歪んでいてもよい。ピボット１８は、戻り止め１２１と係合する。溝２６と溝２７は、それぞれのチャンバ２３、２２内に流体圧力を密封するために、各々シール部材２４、２５がそれぞれ収容される。バネ３１は面１２２に押し当てられる。シール部材２４、２５は、例えば合成ゴムかつ／または天然ゴムなど、ポンプ流体と適切な適合性がある材料であればどのようなものであってもよい。
【００３２】
図６は、ポンプ流体回路２００の回路図の一例である。流体導管２０１は、ポンプ排出ポート２０をオイルフィルタ２０２、オイルクーラ２０３、そしてメインオイルギャラリ２０４へと連結する。メインオイルギャラリ２０は、ポンプ１００の出口圧力に曝され、全ての流体システムにおいて一般的な、摩擦損失を受ける。また、メインオイルギャラリ２０４は、エンジンオイルシステム２１０に連結される。このシステムは、単に一例として与えられたもので、本発明のポンプやシステムが適用され得るエンジンオイルシステムの種類は示されない。
【００３３】
メインオイルギャラリ２０４に連結されるのは、管３４（図１参照）を通してチャンバ２２に連結される導管２０５である。導管２０５に連結されるのは導管２０９である。導管２０９は、電気バルブ２０に連結される（図７参照）。バルブ２０７は、導管２０６を通して導管２０９を選択的に図１の管３５およびチャンバ２３に導管２０５の流体圧力で連結あるいは遮断するのに用いられる。バルブ２０７は、本体１０内に含まれることが好ましい。図５に示されるバルブ２０７は、図を簡略にするためにポンプ１００から模式的に分離されている。しかし、バルブ２０７は、システムのスペース上要求により必要とされる様々な物理制約に適合するために、ポンプ本体１００から図５に模式的に示されるように独立していてもよい。バルブ２０７には、例えば、上流圧力に基づいて下流圧力を調整し、一般に圧力調整弁として知られるバルブなど、周知の機械式のバルブも含まれる。
【００３４】
スライド部１２によりバネ３１に掛かる力の全体は、チャンバ２２内の流体圧力によるトルクとチャンバ２３内の流体圧力によるトルクを足し合わせた合計であり、両者ともピボット部材１８周りに作用する。
【００３５】
第１運転速度以下では、バルブ２０７が開き、それによってエンジンギャラリの圧力がチャンバ２３へと流入することが可能になる。チャンバ２３内の圧力と、チャンバ２２内の圧力の組み合わせは、スライド部１２をピボット部材１８の周りに、チャンバ２２、２３内の組み合わせられた圧力によって発生したトルクがバネ３１のバネ力によってバランスされる位置までの円弧に沿った距離回動させる。スライド部１２がこの位置にあるときのポンプの特性は、図７の領域“Ａ”で示される。チャンバ２２、２３内の圧力は、ポンプ速度に比例する。エンジン速度、そしてポンプ速度が増大すると、チャンバ２２、２３内の圧力も増大する。この運転状態では、ポンプの出力は、同じエンジン速度においてバルブ２０７が閉じられている（チャンバ２３が加圧されていない）ときのポンプの流れと圧力よりも低い流れと圧力となる。領域“Ａ”では、スライド部１２の位置、そしてポンプ出力の流れと圧力のそれは、両チャンバ２２、２３内の圧力の関数となる。
【００３６】
第１運転速度よりも速い運転状態では、バルブ２０７は閉じられ、それによりチャンバ２３は外部圧力（約１ｂａｒ）まで解放される。チャンバ２２内の圧力は、スライド部１２をピボット部材１８の周りに、チャンバ２２内の圧力によって発生したトルクがバネ３１のバネ力によってバランスされる均衡位置までの円弧に沿った距離回動させる。スライド部１２は、ポンプ速度が増大するとチャンバ２２内の圧力も増大することから回動し、それによりバネ３１に掛かる力を増大させる。スライド部１２がこの位置にあるときのポンプの特性は、図７の領域“Ｂ”で示される。領域Ｂの運転領域は、チャンバ２３は大気圧に解放され、全回動運動とスライド部１２の位置がチャンバ２２の加圧レベルによって決定されることから受動的なモードとしても特徴付けられる。
【００３７】
別の実施形態では、バルブ２０７は部分的に開かれてもよく、それによりスライド部１２を位置Ａと位置Ｂの間に移動し、中間的な出口圧力および流れを発生させる。バルブ２０７を全開位置および全閉位置の間の任意の位置に配置することにより、チャンバ２３内の圧力を可変とすることができ、それによって与えられたポンプの出口圧力に対してスライド部の位置に幅を持たせられる。
【００３８】
バルブ２０７が故障した場合には、ポンプは受動的なモード（チャンバ２３が加圧されない）で作動され、オイルに対するエンジンの全ての要求に答える。受動的な運転モードは、固定容量ポンプよりも依然効率的である。バルブ２０７が作動していれば、本発明は受動的に設計されたものを超えた出力低減の向上をもたらす。
【００３９】
図７は、ポンプの流量と圧力を含むポンプ特性を表すグラフの一例である。エンジン速度のレンジはｘ軸に示され、ポンプ出口圧力のレンジはｙ軸に示される。ポンプ流量のレンジは、リッター／分の単位で第２のｙ軸に示される。
【００４０】
エンジン速度のレンジは、０ＲＰＭ〜８０００ＲＰＭである。出口圧力のレンジは、０ｂａｒ〜６．００ｂａｒである。ポンプ流量のレンジは、０リットル／分〜９０．００リットル／分である。
【００４１】
説明の便宜から、約３，５００ＲＰＭのエンジン速度が本発明のポンプ特性を例示するために選択される。運転状態“Ａ”と“Ｂ”の間の遷移は「切替点」としてグラフ内の曲線の中心に描かれている。
【００４２】
約３，５００ＲＰＭよりも低いエンジン速度に対しては、最大出口圧力は約２．６ｂａｒである。最大流量は約２０．０リットル／分である。
【００４３】
約３，５００ＲＰＭよりも高いエンジン速度に対しては、出口圧力は７，５００ＲＰＭにおいて約４．９ｂａｒの最小出口圧力にまで急激に変化する。流量は７，５００ＲＰＭにおいて最大約２８．０リットル／分まで変化する。
【００４４】
遷移点では、圧力のステップ状の変化は約１．６ｂａｒである。流れのステップ状の変化は約５リットル／分である。
【００４５】
性能の変化は、チャンバ２３を外部の大気状態まで解放するバルブ２０７の作動停止によって発生するスライド部１２のピボット１８の周りの回動によって発生する。バルブ２０７は、例えばエンジンＥＣＵによって送信される電気信号によって制御される。所定のエンジン速度にまで達すると（本実施形態では約３，５００ＲＰＭ）、ＥＣＵ２０８（図６参照）は、バルブ２０７を閉じるように指令し、それによってチャンバ２３をメインオイルギャラリ２０４内と等しい流体圧力で加圧する。
【００４６】
前述したように、チャンバ２２、２３内の圧力は、バネ３１の力とチャンバ２１内の流体力を合わせたものよりも大きいトルク、そして力を発生させ、それによってバネ３１を圧縮する。これは、スライド部１２を回動させる。時計回りの回動によって、流量と出口圧力は、ポンプ容量が減少することから所定のエンジン速度で各々大幅に低下する。
【００４７】
比較の目的で、約３，５００ＲＰＭよりも低い図７の領域Ａにおけるダッシュを用いた線は、スライド部１２の位置が単一の圧力チャンバによってのみ制御された場合におけるポンプの出口圧力と流量を示す。単一のチャンバの場合には、比較的低いエンジン速度では、例えばほんの僅かにアイドル速度（約１，５００ＲＰＭ）よりも速いとき、ポンプはエンジンに要求されていないにもかかわらず比較的高い出口圧力と流量で運転される。これは非効率的である。本発明のポンプは、低減されたエンジン速度において、効率的な運転のために、要求された流量と圧力のみ供給する。これはシステムにおいて大幅なエネルギーの節約となる。しかし、上昇したエンジン速度では、ポンプは素早くそして正確にエンジンの要求に合致するのに必要なより高い流量と出口圧力へと変化させることができる。
【００４８】
図８は、電気バルブの側面図である。バルブ２０７は、ポンプの本体１０と係合される。バルブ２０７は、エンジンまたは車両（図示せず）の電気的なハーネスに接続される。電気コネクタ（図示せず）は、ソケット２０８においてバルブ２０７に係合される。バルブ２０７が非作動状態とされると、圧力はチャンバ２３から解放され、それによってポンプは領域“Ａ”において作動される。バルブ２０７が作動されると、流体圧力はノズル２１１からチャンバ２３へと受け入れられ、それによってポンプは領域“Ｂ”で作動される。高速での不適切な流体圧力によって引き起こされるエンジンの故障を防止するために、バルブはチャンバ２３から圧力を解放するときに電気的に非作動状態とされる必要がある。これは高速におけるフェールセーフを達成する。すなわち、チャンバ２３はバルブ２０７が電気的に故障した際に解放される。
【００４９】
図９は、ポンプの流量と圧力を含むポンプ性能を表すグラフである。エンジン速度のレンジはｘ軸に示され、ポンプ出口圧力のレンジはｙ軸に示される。ポンプ流量のレンジは、第２のｙ軸に示される。
【００５０】
エンジン速度のレンジは、０ＲＰＭ〜８０００ＲＰＭである。出口圧力のレンジは、０ｂａｒ〜６．００ｂａｒである。ポンプ流量のレンジは、０リットル／分〜９０リットル／分である。
【００５１】
説明の便宜から、約２，０００ＲＰＭのエンジン速度が本発明のポンプ特性を例示するために選択される。運転状態“Ａ”と“Ｂ”の間の遷移は、約２，０００ＲＰＭにおける「切替点」として示される。
【００５２】
この実施例では、バルブ２０７は、始動時および２，０００ＲＰＭよりも低いエンジン速度でオフ状態とされる。すなわち、チャンバ２３は非加圧状態とされ外部に解放される。約２，０００ＲＰＭよりも低いエンジン速度では、最大ポンプ出口圧力（管路圧力）は約３．６ｂａｒである。最大流量（流量）は約２５．０リットル／分である。
【００５３】
約２，０００ＲＰＭよりも高いエンジン速度では、ポンプ出口圧力（管路圧力）は、急激に２，０００ＲＰＭにおいて最小出口圧力約２．４ｂａｒにまで下降し、７，５００ＲＰＭでは３．２ｂａｒまで上昇する。流量（流量）は、７，５００ＲＰＭにおいて最大値約２３．０リットル／分まで変化する。
【００５４】
遷移点では、圧力のステップ状の変化は約１．４ｂａｒである。流れのステップ状の変化は約５リットル／分である。
【００５５】
この実施例における性能の変化は、バルブ２０７の作動して、チャンバ２３を加圧することによって発生するスライド部１２のピボット１８の周りの回動によって発生する。バルブ２０７は、例えばエンジンＥＣＵによって送信される電気信号によって制御される。所定のエンジン速度にまで達すると（本実施形態では約２，０００ＲＰＭ）、ＥＣＵ２０８（図６参照）は、バルブ２０７を閉じるように指令し、それによってチャンバ２３をメインオイルギャラリ２０４内と等しい流体圧力で加圧する。バルブ２０７が故障したときには、チャンバ２３は非加圧状態とされ、ポンプは高い圧力排出モードとされる。
【００５６】
ここでは、本発明の一形態について説明されたが、当業者にとっては、ここで説明された本発明の精神と範囲を逸脱することなく、その構成や構成部の関係を様々に変形することは容易である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】外側カバーが取り外されたポンプの正面図である。
【図２】ポンプの分解図である。
【図３】外側カバー、スライド部、ロータ、ベーンが取り除いたポンプ本体の正面図である。
【図４】ポンプロータの頂面／平面図である。
【図５】ポンプスライド部の平面図である。
【図６】ポンプ流体回路の回路図である。
【図７】ポンプ流量および圧力を含むポンプの性能を示す図である。
【図８】電気バルブの側面図である。
【図９】ポンプ流量および圧力を含むポンプの性能を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定圧力源と可変圧力源の間の圧力差により位置が制御されるスライド部を備え、要求される流量および圧力を達成するように、圧力差がスライド部に掛かるバネ力と均衡される可変容量スライディングベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン用潤滑システムは、潤滑液を圧縮してエンジン潤滑回路へと供給する。それは、多数のベーンおよびキャビティとともに油圧回路に供給される流量を可変とするスライド部とロータを採用する。
【０００３】
スライド部は、ベーン、ロータ、スライド部の内周面により画定される流体チャンバを形成するためにロータから偏心されている。圧縮バネは、デフォルトで大きな流体チャンバを形成するようにスライド部を配置する。エンジンが少ない流量しか必要としない場合、あるいはポンプによる低い油圧しか必要としないとき、圧力調整装置は、流体をポンプ出力管路からポンプ内の調整チャンバへと導く。調整チャンバ内の圧力は、ロータとスライド部の中心がより近づいて配置されるように、バネ力に抗してスライド部を回動し、これにより流体チャンバの大きさを小さくする。これは流体貯留部からポンプへ流入する流量を低減することによって、ポンプによって出力される流量を低減し、それによって油圧をも低下させる。
【０００４】
ポンプの出力を制御する方法は２通りある。第１の方法は、ポンプ出力を下げるために、圧力調整装置を介して管路圧力を調整チャンバへと導くことである。第２の方法は、ポンプの出力を増大させる流体を排出することで圧力調整装置を介して調整チャンバから圧力を取り除くことである。
【０００５】
この技術の代表は、シュスター(Schuster)の米国特許第４３４２５４５号（１９８２年）であり、回動自在に装着されたリング部材を備える可変容量ベーン型のポンプを開示し、リング部材は、ロータとリングの間の偏心量を変更するための調整が可能で、これによりポンプ容量を制御する。リングは、リングの外側面の一部に印加される移動制御圧力に対抗するものとして、ピボット連結での１つの方向に向けられる内部圧力による正味のリング反力を連続的に維持するためにその中心が常にピボット点を通る軸およびポンプロータの中心を通る軸に対する１つの４分円内に位置するようにピボットに配置され、それにより容量の全レンジに渡る制御安定性が向上される。
【０００６】
必要とされているのは、定圧力源と可変圧力源の間の圧力差に基づき位置が制御される滑動部を備え、圧力差が要求される流量および圧力を達成するようにスライド部に掛かるバネ力を均衡させる可変容量スライディングベーンポンプである。本発明はこの要求に合致する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の第１の目的は、定圧力源と可変圧力源の間の圧力差に基づき位置が制御される滑動部を備え、圧力差が要求される流量および圧力を達成するようにスライド部に掛かるバネ力を均衡させる可変容量スライディングベーンポンプを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、以下における本発明の詳細な説明と図面とによって指摘され明らかとされる。
【０００９】
本発明は、ポンプ本体と、前記ポンプ本体に設けられた吸入および排出ポートと、前記ポンプ本体に回転自在に搭載された駆動シャフトと、前記駆動シャフトによって駆動され、前記駆動シャフトと同軸的に配置されたロータと、前記ロータに滑動自在に配置され、放射状に延出する複数のベーンと、前記ポンプ本体に配置されたピボットと、前記ポンプ本体内において前記ピボットに回動自在に配置され、前記ロータ軸から偏心した中心軸を有するスライド部と、前記ロータ、前記ベーン、前記スライド部によって画定され、前記吸入および排出ポートに順次連通される複数の流体チャンバと、前記スライド部を１つの方向に押圧するために前記スライド部に作用するバネと、各々流体圧力を受けるのに適するとともに前記ポンプ本体と前記スライド部の外周面の間に各々配置される第１チャンバおよび第２チャンバとを備え、前記第１チャンバはポンプ出口排出圧力と流体的に連絡され、前記第２チャンバを選択的に加圧、減圧するように作動可能なバルブを更に備える可変容量スライディングベーンポンプを含む。
【００１０】
この明細書に組み込まれその一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、外側カバーを取り外したポンプの正面図である。本発明のポンプ１００は、本体１０を備える。本体１０には、キャビティ１１が形成され、その中にはスライド部１２とロータが配置される。複数のスライディングベーン１４がロータ１３の周りに放射状に配置される。各ベーン１４は、ロータ１３のスロット１５から放射状に延出する。各ベーン１４は、各スロット１５内において動かすことができる。
【００１２】
ポンプシャフト１６は、本体１０内に回転自在に取り付けられる。ポンプシャフト１６のスプライン状端部１６０はロータ１３と係合する。ロータ１３が回転すると、一対のベーン１４はベーン制御リング１７と遠心力により外側に押し出され、スライド部１２の内周面１２０に摺接する。
【００１３】
スライド部１２は、ピボット部材１８において本体とピボット係合する。スライド部１２は、キャビティ１１内でピボット部材１８において回動し、スライド部１２の運動の動作レンジを規定する円弧を描く。
【００１４】
各ベーン１４の位置は、リング１７に対するスライド部１２の位置の関数である。ベーン１４の複数の端部によって画定される空間は、リング１７によって占有される。リング１７は、実質的に内周面１２０と同心的である。
【００１５】
ロータ１３に対するリング１７の位置は、各スロット１５内における各ベーン１４の径方向の位置を決定し、これによって、ロータ１３の回転軸の位置に対するスライド部１２の所与の位置が決定される。この関係は、与えられたエンジン速度、すなわち、スライド部１２の与えられた位置における吸入ポートと排出ポートの間の各チャンバ２１の容積を決定する。
【００１６】
本体１２は、ポンプ１００のための吸入ポートと排出ポートをそれぞれ備える一対の腎臓形のポート１９、２０を画定する。複数のチャンバ２１が、ベーン１４、ロータ１３、および内周面１２０によって画定される。チャンバ２１は、ロータ１３とともに回転され、ベーン型ポンプでは周知のように回転中に拡大・縮小する。
【００１７】
吸入ポート１９は、供給源、すなわちエンジンオイルシステム（図示せず）などの貯留部から流体を受け入れ、ロータ１３が回転すると流体を順次チャンバ２１へと流通させる。ベーン１４は、チャンバ２１内の流体を吸入ポート１９から排出ポート２０へと移動する。図１に示されるように、もしロータ１３が反時計回りに回転していれば、チャンバ２１は連続的に拡大して低圧領域を形成し、それによって吸入ポート１９の領域内の流体の流入を引き起こし、また連続的に縮小して流体圧力を増大し、それによって排出ポート２０の領域内の流体の流出を引き起こす。
【００１８】
スライド部１２の位置は、２つのチャンバの各々における制御圧力の合成された効果、すなわち、バネ３１からのバネ力とのバランスの上に作用するチャンバ２２、チャンバ２３の制御圧力によって決定される。チャンバ２２は、スライド部１２の外周部の一部分の周辺において、各々スライド部１２に形成された溝２６に配置されたシール部材２４から溝２７に配置されたシール部材２５まで延在する。シール部材２４、２５の各々は、それぞれ弾性バッキング部材２９、３０によって面２８に向けて外側に押し付けられる。チャンバ２３は、スライド部１２の外周部の一部分の周辺において、シール部材２４からピボット部材１８まで延在する。
【００１９】
バネ３１は、チャンバ２２、２３内の流体圧力の合力に抗するように作用するもので、チャンバ２２、２３の全体の圧力が増大し、それによりスライド部のピボット部材周りのトルクが増大すると、ポンプのスライド部１２は、ピボット部材１８の周りに時計回りに移動する。チャンバ２２、２３内の圧力により生じた合成トルクは、バネ３１のバネ力によりバランスされる。
【００２０】
チャンバ２２内の流体圧力は、ポンプ１００の排出ポート２０と最終的に遣り取りされる流体により供給され、したがって、ポンプ１００あるいはエンジンギャラリへと繋がるフィードバックチャンネルからの出口圧力に曝される（図５参照）。チャンバ２３内の流体圧力は、ポンプ１００の排出ポートとも連結される第２圧力源との流体の遣り取りで供給される。チャンバ２２内の流体圧力は、ポンプ１００の出口圧力に比例する。チャンバ２３内の流体圧力はポンプ１００の速度に依存し、すなわち、所定のポンプ速度よりも低い特定の動作領域では、チャンバ２３内の圧力は自動的に外部、例えばオイル溜貯留部へと解放される。所定の速度よりも速いときには、チャンバ２３内の圧力は、チャンバ２２内の圧力に等しい。これは「切替点」としても参照され、アプリケーションに合わせて任意の速度に設定可能である。チャンバ２２、２３内の圧力の合計、そしてそれによるトルクは、スライド部１２の位置を決定する。スライド部１２の位置は、ポンプの出口圧力と流量を決定する。
【００２１】
殆どの運転状態において、スライド部１２の軸、すなわち内周面１２０の軸は、低エンジン速度状態での位置３２と高エンジン速度状態での位置３３の間を移動する。ベーン１４が吸入ポート１９から排出ポート２０へと回転されると、チャンバ２１において圧力の変化が起こる。
【００２２】
内周面１２０がチャンバ２１内での内部圧力の上昇を受けることから、スライド部１２は、作動中は基本的に平衡状態にない。内部圧力の発生による正味の合成反力は、内周面１２０の中心軸を通る。反力が、チャンバ２２、２３内の制御圧力によって発生する時計回りの動きに対抗する軸１８周りの反時計回りの運動を常に与えることが理解されるであろう。
【００２３】
チャンバ２２、２３内の圧力は、バネ３１の力に対してバランスされ、ポンプの容量、およびそれによる流れは、チャンバの圧力を変えることにより調整されるであろう。本発明のポンプは、ポンプの出口圧力やエンジンギャラリの圧力に基づく２以上の出口圧力レベルに対するオイル流れと容量の両方を制御する。
【００２４】
一般に、ポンプ内の各チャンバにおいて望ましい圧力レベルは、全てのエンジン速度と負荷条件にとって適正なオイル流れと圧力を発生させるのに必要な圧力レベルである。ある場合には、例えば低いＲＰＭにおいては、エンジンは高い油圧レベルを必要とせず、したがって、多少低い圧力でも許容でき、したがって、流れも低減される。より低い動作圧力と流れは、チャンバ２３を加圧することで達成される。
【００２５】
より低い油圧の要求値は、異なるエンジンパラメータに依存し、それらにはガソリン、ディーゼルエンジンの何れか、エンジンの複雑さ、エンジン速度と負荷が含まれる。
【００２６】
本発明のポンプは、２つのレベルの制御を提供する。第１は、与えられた速度範囲に渡る可変ベーンポンプ機能による圧力制御である。第２は、２つ（以上）の圧力チャンバ２２、２３を利用することにより、２つ（以上）の圧力レベルの間での切り替えを行うポンプの能力に基づいてスライド部１２の位置を制御することである。
【００２７】
カバー７０は、複数のファスナ３７によって、ハウジング１０に固定される。放射状に外向きにカバー７０を通り越したチャンバ２１からの洩れは、面と面の接触により防止される。
【００２８】
図２は、ポンプの分解図である。ロータ１３に対するリング１７の位置は、各スロット１５における各ベーン１４の径方向の位置を規定し、同様に、ロータ１３の回転軸の位置に対するスライド部１２の位置を決定する。各ベーン１４の内側端部１４ａは、リング１７の外周面１７ａに押し当てられる。また各ベーン１４の外側端部１４ｂは、スライド部１２の内周面１２０に押し当てられるとともに内周面１２０の上をスライドする。ポンプは単一のバネ３１を用いてもよいが、例えば２つのバネ３１ａ、３１ｂを用いてもよい。
【００２９】
図３は、外側カバー、スライド部、ロータ、そしてベーンが取り外されたポンプ本体の正面図である。吸入ポート１９と排出ポート２０は、本体１０に配置される。管３４は、メインオイルギャラリ２０４からチャンバ２２へと圧力を伝達する（図５参照）。管３５は、メインオイルギャラリ２０４からチャンバ２３へと圧力を伝達する（図５参照）。管３４は、全てのポンプ作動状況において、ポンプ出口圧力やエンジンギャラリ油圧に曝される。管３５内での流体圧力は、バルブ２０７の位置によって決定する（図１参照）。
【００３０】
図４は、ポンプロータの頂面図である。ロータ１３は、外周部の周りに放射方向に配置されたスロット１５を備える。ベーン１４は、各スロット１５内において摺動的に係合される。駆動シャフト１６は、スプラインホール３６を通してロータ１３に係合する。駆動シャフト１６は、穴３６に圧入嵌合されてもよい。各スロット１５は、各ベーン１４の移動範囲全体に適合するのに十分な径方向長さを有する。ポンプの作動中、各ベーン１４は所定距離、径方向に移動し、この距離はロータ１３に対するリング１７の位置に依存する。
【００３１】
図５は、ポンプスライド部の平面図である。スライド部１２は、内周面１２０を備える。各ベーン１４の外側端部は、内周面１２０に摺動係合する。内周面１２０は、円筒状であるが、この面の形状は、設計上の幾何学的な条件に合わせて、例えば楕円形や卵型など僅かに歪んでいてもよい。ピボット１８は、戻り止め１２１と係合する。溝２６と溝２７は、それぞれのチャンバ２３、２２内に流体圧力を密封するために、各々シール部材２４、２５がそれぞれ収容される。バネ３１は面１２２に押し当てられる。シール部材２４、２５は、例えば合成ゴムかつ／または天然ゴムなど、ポンプ流体と適切な適合性がある材料であればどのようなものであってもよい。
【００３２】
図６は、ポンプ流体回路２００の回路図の一例である。流体導管２０１は、ポンプ排出ポート２０をオイルフィルタ２０２、オイルクーラ２０３、そしてメインオイルギャラリ２０４へと連結する。メインオイルギャラリ２０は、ポンプ１００の出口圧力に曝され、全ての流体システムにおいて一般的な、摩擦損失を受ける。また、メインオイルギャラリ２０４は、エンジンオイルシステム２１０に連結される。このシステムは、単に一例として与えられたもので、本発明のポンプやシステムが適用され得るエンジンオイルシステムの種類は示されない。
【００３３】
メインオイルギャラリ２０４に連結されるのは、管３４（図１参照）を通してチャンバ２２に連結される導管２０５である。導管２０５に連結されるのは導管２０９である。導管２０９は、電気バルブ２０に連結される（図７参照）。バルブ２０７は、導管２０６を通して導管２０９を選択的に図１の管３５およびチャンバ２３に導管２０５の流体圧力で連結あるいは遮断するのに用いられる。バルブ２０７は、本体１０内に含まれることが好ましい。図５に示されるバルブ２０７は、図を簡略にするためにポンプ１００から模式的に分離されている。しかし、バルブ２０７は、システムのスペース上要求により必要とされる様々な物理制約に適合するために、ポンプ本体１００から図５に模式的に示されるように独立していてもよい。バルブ２０７には、例えば、上流圧力に基づいて下流圧力を調整し、一般に圧力調整弁として知られるバルブなど、周知の機械式のバルブも含まれる。
【００３４】
スライド部１２によりバネ３１に掛かる力の全体は、チャンバ２２内の流体圧力によるトルクとチャンバ２３内の流体圧力によるトルクを足し合わせた合計であり、両者ともピボット部材１８周りに作用する。
【００３５】
第１運転速度以下では、バルブ２０７が開き、それによってエンジンギャラリの圧力がチャンバ２３へと流入することが可能になる。チャンバ２３内の圧力と、チャンバ２２内の圧力の組み合わせは、スライド部１２をピボット部材１８の周りに、チャンバ２２、２３内の組み合わせられた圧力によって発生したトルクがバネ３１のバネ力によってバランスされる位置までの円弧に沿った距離回動させる。スライド部１２がこの位置にあるときのポンプの特性は、図７の領域“Ａ”で示される。チャンバ２２、２３内の圧力は、ポンプ速度に比例する。エンジン速度、そしてポンプ速度が増大すると、チャンバ２２、２３内の圧力も増大する。この運転状態では、ポンプの出力は、同じエンジン速度においてバルブ２０７が閉じられている（チャンバ２３が加圧されていない）ときのポンプの流れと圧力よりも低い流れと圧力となる。領域“Ａ”では、スライド部１２の位置、そしてポンプ出力の流れと圧力のそれは、両チャンバ２２、２３内の圧力の関数となる。
【００３６】
第１運転速度よりも速い運転状態では、バルブ２０７は閉じられ、それによりチャンバ２３は外部圧力（約１ｂａｒ）まで解放される。チャンバ２２内の圧力は、スライド部１２をピボット部材１８の周りに、チャンバ２２内の圧力によって発生したトルクがバネ３１のバネ力によってバランスされる均衡位置までの円弧に沿った距離回動させる。スライド部１２は、ポンプ速度が増大するとチャンバ２２内の圧力も増大することから回動し、それによりバネ３１に掛かる力を増大させる。スライド部１２がこの位置にあるときのポンプの特性は、図７の領域“Ｂ”で示される。領域Ｂの運転領域は、チャンバ２３は大気圧に解放され、全回動運動とスライド部１２の位置がチャンバ２２の加圧レベルによって決定されることから受動的なモードとしても特徴付けられる。
【００３７】
別の実施形態では、バルブ２０７は部分的に開かれてもよく、それによりスライド部１２を位置Ａと位置Ｂの間に移動し、中間的な出口圧力および流れを発生させる。バルブ２０７を全開位置および全閉位置の間の任意の位置に配置することにより、チャンバ２３内の圧力を可変とすることができ、それによって与えられたポンプの出口圧力に対してスライド部の位置に幅を持たせられる。
【００３８】
バルブ２０７が故障した場合には、ポンプは受動的なモード（チャンバ２３が加圧されない）で作動され、オイルに対するエンジンの全ての要求に答える。受動的な運転モードは、固定容量ポンプよりも依然効率的である。バルブ２０７が作動していれば、本発明は受動的に設計されたものを超えた出力低減の向上をもたらす。
【００３９】
図７は、ポンプの流量と圧力を含むポンプ特性を表すグラフの一例である。エンジン速度のレンジはｘ軸に示され、ポンプ出口圧力のレンジはｙ軸に示される。ポンプ流量のレンジは、リッター／分の単位で第２のｙ軸に示される。
【００４０】
エンジン速度のレンジは、０ＲＰＭ〜８０００ＲＰＭである。出口圧力のレンジは、０ｂａｒ〜６．００ｂａｒである。ポンプ流量のレンジは、０リットル／分〜９０．００リットル／分である。
【００４１】
説明の便宜から、約３，５００ＲＰＭのエンジン速度が本発明のポンプ特性を例示するために選択される。運転状態“Ａ”と“Ｂ”の間の遷移は「切替点」としてグラフ内の曲線の中心に描かれている。
【００４２】
約３，５００ＲＰＭよりも低いエンジン速度に対しては、最大出口圧力は約２．６ｂａｒである。最大流量は約２０．０リットル／分である。
【００４３】
約３，５００ＲＰＭよりも高いエンジン速度に対しては、出口圧力は７，５００ＲＰＭにおいて約４．９ｂａｒの最小出口圧力にまで急激に変化する。流量は７，５００ＲＰＭにおいて最大約２８．０リットル／分まで変化する。
【００４４】
遷移点では、圧力のステップ状の変化は約１．６ｂａｒである。流れのステップ状の変化は約５リットル／分である。
【００４５】
性能の変化は、チャンバ２３を外部の大気状態まで解放するバルブ２０７の作動停止によって発生するスライド部１２のピボット１８の周りの回動によって発生する。バルブ２０７は、例えばエンジンＥＣＵによって送信される電気信号によって制御される。所定のエンジン速度にまで達すると（本実施形態では約３，５００ＲＰＭ）、ＥＣＵ２０８（図６参照）は、バルブ２０７を閉じるように指令し、それによってチャンバ２３をメインオイルギャラリ２０４内と等しい流体圧力で加圧する。
【００４６】
前述したように、チャンバ２２、２３内の圧力は、バネ３１の力とチャンバ２１内の流体力を合わせたものよりも大きいトルク、そして力を発生させ、それによってバネ３１を圧縮する。これは、スライド部１２を回動させる。時計回りの回動によって、流量と出口圧力は、ポンプ容量が減少することから所定のエンジン速度で各々大幅に低下する。
【００４７】
比較の目的で、約３，５００ＲＰＭよりも低い図７の領域Ａにおけるダッシュを用いた線は、スライド部１２の位置が単一の圧力チャンバによってのみ制御された場合におけるポンプの出口圧力と流量を示す。単一のチャンバの場合には、比較的低いエンジン速度では、例えばほんの僅かにアイドル速度（約１，５００ＲＰＭ）よりも速いとき、ポンプはエンジンに要求されていないにもかかわらず比較的高い出口圧力と流量で運転される。これは非効率的である。本発明のポンプは、低減されたエンジン速度において、効率的な運転のために、要求された流量と圧力のみ供給する。これはシステムにおいて大幅なエネルギーの節約となる。しかし、上昇したエンジン速度では、ポンプは素早くそして正確にエンジンの要求に合致するのに必要なより高い流量と出口圧力へと変化させることができる。
【００４８】
図８は、電気バルブの側面図である。バルブ２０７は、ポンプの本体１０と係合される。バルブ２０７は、エンジンまたは車両（図示せず）の電気的なハーネスに接続される。電気コネクタ（図示せず）は、ソケット２０８においてバルブ２０７に係合される。バルブ２０７が非作動状態とされると、圧力はチャンバ２３から解放され、それによってポンプは領域“Ａ”において作動される。バルブ２０７が作動されると、流体圧力はノズル２１１からチャンバ２３へと受け入れられ、それによってポンプは領域“Ｂ”で作動される。高速での不適切な流体圧力によって引き起こされるエンジンの故障を防止するために、バルブはチャンバ２３から圧力を解放するときに電気的に非作動状態とされる必要がある。これは高速におけるフェールセーフを達成する。すなわち、チャンバ２３はバルブ２０７が電気的に故障した際に解放される。
【００４９】
図９は、ポンプの流量と圧力を含むポンプ性能を表すグラフである。エンジン速度のレンジはｘ軸に示され、ポンプ出口圧力のレンジはｙ軸に示される。ポンプ流量のレンジは、第２のｙ軸に示される。
【００５０】
エンジン速度のレンジは、０ＲＰＭ〜８０００ＲＰＭである。出口圧力のレンジは、０ｂａｒ〜６．００ｂａｒである。ポンプ流量のレンジは、０リットル／分〜９０リットル／分である。
【００５１】
説明の便宜から、約２，０００ＲＰＭのエンジン速度が本発明のポンプ特性を例示するために選択される。運転状態“Ａ”と“Ｂ”の間の遷移は、約２，０００ＲＰＭにおける「切替点」として示される。
【００５２】
この実施例では、バルブ２０７は、始動時および２，０００ＲＰＭよりも低いエンジン速度でオフ状態とされる。すなわち、チャンバ２３は非加圧状態とされ外部に解放される。約２，０００ＲＰＭよりも低いエンジン速度では、最大ポンプ出口圧力（管路圧力）は約３．６ｂａｒである。最大流量（流量）は約２５．０リットル／分である。
【００５３】
約２，０００ＲＰＭよりも高いエンジン速度では、ポンプ出口圧力（管路圧力）は、急激に２，０００ＲＰＭにおいて最小出口圧力約２．４ｂａｒにまで下降し、７，５００ＲＰＭでは３．２ｂａｒまで上昇する。流量（流量）は、７，５００ＲＰＭにおいて最大値約２３．０リットル／分まで変化する。
【００５４】
遷移点では、圧力のステップ状の変化は約１．４ｂａｒである。流れのステップ状の変化は約５リットル／分である。
【００５５】
この実施例における性能の変化は、バルブ２０７の作動して、チャンバ２３を加圧することによって発生するスライド部１２のピボット１８の周りの回動によって発生する。バルブ２０７は、例えばエンジンＥＣＵによって送信される電気信号によって制御される。所定のエンジン速度にまで達すると（本実施形態では約２，０００ＲＰＭ）、ＥＣＵ２０８（図６参照）は、バルブ２０７を閉じるように指令し、それによってチャンバ２３をメインオイルギャラリ２０４内と等しい流体圧力で加圧する。バルブ２０７が故障したときには、チャンバ２３は非加圧状態とされ、ポンプは高い圧力排出モードとされる。
【００５６】
ここでは、本発明の一形態について説明されたが、当業者にとっては、ここで説明された本発明の精神と範囲を逸脱することなく、その構成や構成部の関係を様々に変形することは容易である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】外側カバーが取り外されたポンプの正面図である。
【図２】ポンプの分解図である。
【図３】外側カバー、スライド部、ロータ、ベーンが取り除いたポンプ本体の正面図である。
【図４】ポンプロータの頂面／平面図である。
【図５】ポンプスライド部の平面図である。
【図６】ポンプ流体回路の回路図である。
【図７】ポンプ流量および圧力を含むポンプの性能を示す図である。
【図８】電気バルブの側面図である。
【図９】ポンプ流量および圧力を含むポンプの性能を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ本体と、
前記ポンプ本体に設けられた吸入および排出ポートと、
前記ポンプ本体に回転自在に搭載された駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって駆動されるロータと、
前記ロータに滑動自在に配置され、放射状に延出する複数のベーンと、
前記ポンプ本体に配置されたピボットと、
前記ピボットに回動自在に配置され、前記ロータ軸から偏心した中心軸を有するスライド部と、
前記ロータ、前記ベーン、前記スライド部によって画定され、前記吸入および排出ポートに順次連通される複数の流体チャンバと、
前記スライド部を１つの方向に押圧するために前記スライド部に作用するバネと、
各々流体圧力を受けるとともに前記ポンプ本体と前記スライド部の外周面の間に各々配置される第１チャンバおよび第２チャンバとを備え、
前記第１チャンバはポンプ出口排出圧力に接続され、
前記第２チャンバを選択的に外部大気圧力状態にまで加圧するように作動可能なバルブを更に備える
ことを特徴とする可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項２】
前記バネと平行に作用する第２スプリングを備えることを特徴とする請求項１に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項３】
前記バルブは電気バルブでありエンジンＥＣＵによって制御されることを特徴とする請求項１に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項４】
ポンプ出口排出流量が前記第２チャンバの減圧により減少することを特徴とする請求項１に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項５】
前記第２チャンバは、所定のエンジン速度よりも低いエンジン速度に対しては外部大気圧よりも高い圧力まで加圧され、前記所定のエンジン速度よりも高いエンジン速度に対しては外部大気圧まで減圧されることを特徴とする請求項１に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項６】
前記第１チャンバおよび前記第２チャンバは共に、ポンプ出口排出圧力と流体的に繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項７】
ポンプ本体と、
前記ポンプ本体に設けられた吸入および排出ポートと、
前記ポンプ本体に回転自在に搭載された駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって駆動され、前記駆動シャフトと同軸的に配置されたロータと、
前記ロータに滑動自在に配置され、放射状に延出する複数のベーンと、
前記ポンプ本体に配置されたピボットと、
前記ポンプ本体内において前記ピボットに回動自在に配置され、前記ロータ軸から偏心した中心軸を有するスライド部と、
前記ロータ、前記ベーン、前記スライド部によって画定され、前記吸入および排出ポートに順次連通される複数の流体チャンバと、
前記スライド部を１つの方向に押圧するために前記スライド部に作用するバネと、
各々ポンプ排出油圧と流体的に連絡され、前記ポンプ本体と前記スライド部の外周面の間に各々配置される第１チャンバおよび第２チャンバと、
所定のポンプ速度で作動可能なバルブとを備え、
前記第２チャンバは、外部大気圧力とポンプ排出油圧との間で選択的に切り替えられる
ことを特徴とする可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項８】
ポンプ本体と、
前記ポンプ本体に設けられた吸入および排出ポートと、
前記ポンプ本体に回転自在に搭載された駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって駆動され、前記駆動シャフトと同軸的に配置されたロータと、
前記ロータに滑動自在に配置され、放射状に延出する複数のベーンと、
前記ポンプ本体に配置されたピボットと、
前記ポンプ本体内において前記ピボットに回動自在に配置され、前記ロータ軸から偏心した中心軸を有するスライド部と、
前記ロータ、前記ベーン、前記スライド部によって画定され、前記吸入および排出ポートに順次連通される複数の流体チャンバと、
前記スライド部を１つの方向に押圧するために前記スライド部に作用するバネと、
各々流体圧力を受けるのに適するとともに前記ポンプ本体と前記スライド部の外周面の間に各々配置される第１チャンバおよび第２チャンバとを備え、
前記第１チャンバはポンプ出口排出圧力と流体的に連絡され、
前記第２チャンバを選択的に加圧、減圧するように作動可能なバルブを更に備える
ことを特徴とする可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項９】
前記第２チャンバは、所定のエンジン速度よりも低いエンジン速度に対しては外部大気圧よりも高い圧力まで加圧され、前記所定のエンジン速度よりも高いエンジン速度に対しては外部大気圧まで減圧可能であることを特徴とする請求項８に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項１０】
前記第２チャンバは、略ポンプ出口排出圧力まで加圧可能であることを特徴とする請求項８に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項１】
ポンプ本体と、
前記ポンプ本体に設けられた吸入および排出ポートと、
前記ポンプ本体に回転自在に搭載された駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって駆動されるロータと、
前記ロータに滑動自在に配置され、放射状に延出する複数のベーンと、
前記ポンプ本体に配置されたピボットと、
前記ピボットに回動自在に配置され、前記ロータ軸から偏心した中心軸を有するスライド部と、
前記ロータ、前記ベーン、前記スライド部によって画定され、前記吸入および排出ポートに順次連通される複数の流体チャンバと、
前記スライド部を１つの方向に押圧するために前記スライド部に作用するバネと、
各々流体圧力を受けるとともに前記ポンプ本体と前記スライド部の外周面の間に各々配置される第１チャンバおよび第２チャンバとを備え、
前記第１チャンバはポンプ出口排出圧力に接続され、
前記第２チャンバを選択的に外部大気圧力状態にまで加圧するように作動可能なバルブを更に備える
ことを特徴とする可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項２】
前記バネと平行に作用する第２スプリングを備えることを特徴とする請求項１に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項３】
前記バルブは電気バルブでありエンジンＥＣＵによって制御されることを特徴とする請求項１に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項４】
ポンプ出口排出流量が前記第２チャンバの減圧により減少することを特徴とする請求項１に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項５】
前記第２チャンバは、所定のエンジン速度よりも低いエンジン速度に対しては外部大気圧よりも高い圧力まで加圧され、前記所定のエンジン速度よりも高いエンジン速度に対しては外部大気圧まで減圧されることを特徴とする請求項１に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項６】
前記第１チャンバおよび前記第２チャンバは共に、ポンプ出口排出圧力と流体的に繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項７】
ポンプ本体と、
前記ポンプ本体に設けられた吸入および排出ポートと、
前記ポンプ本体に回転自在に搭載された駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって駆動され、前記駆動シャフトと同軸的に配置されたロータと、
前記ロータに滑動自在に配置され、放射状に延出する複数のベーンと、
前記ポンプ本体に配置されたピボットと、
前記ポンプ本体内において前記ピボットに回動自在に配置され、前記ロータ軸から偏心した中心軸を有するスライド部と、
前記ロータ、前記ベーン、前記スライド部によって画定され、前記吸入および排出ポートに順次連通される複数の流体チャンバと、
前記スライド部を１つの方向に押圧するために前記スライド部に作用するバネと、
各々ポンプ排出油圧と流体的に連絡され、前記ポンプ本体と前記スライド部の外周面の間に各々配置される第１チャンバおよび第２チャンバと、
所定のポンプ速度で作動可能なバルブとを備え、
前記第２チャンバは、外部大気圧力とポンプ排出油圧との間で選択的に切り替えられる
ことを特徴とする可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項８】
ポンプ本体と、
前記ポンプ本体に設けられた吸入および排出ポートと、
前記ポンプ本体に回転自在に搭載された駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって駆動され、前記駆動シャフトと同軸的に配置されたロータと、
前記ロータに滑動自在に配置され、放射状に延出する複数のベーンと、
前記ポンプ本体に配置されたピボットと、
前記ポンプ本体内において前記ピボットに回動自在に配置され、前記ロータ軸から偏心した中心軸を有するスライド部と、
前記ロータ、前記ベーン、前記スライド部によって画定され、前記吸入および排出ポートに順次連通される複数の流体チャンバと、
前記スライド部を１つの方向に押圧するために前記スライド部に作用するバネと、
各々流体圧力を受けるのに適するとともに前記ポンプ本体と前記スライド部の外周面の間に各々配置される第１チャンバおよび第２チャンバとを備え、
前記第１チャンバはポンプ出口排出圧力と流体的に連絡され、
前記第２チャンバを選択的に加圧、減圧するように作動可能なバルブを更に備える
ことを特徴とする可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項９】
前記第２チャンバは、所定のエンジン速度よりも低いエンジン速度に対しては外部大気圧よりも高い圧力まで加圧され、前記所定のエンジン速度よりも高いエンジン速度に対しては外部大気圧まで減圧可能であることを特徴とする請求項８に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【請求項１０】
前記第２チャンバは、略ポンプ出口排出圧力まで加圧可能であることを特徴とする請求項８に記載の可変容量スライディングベーンポンプ。
【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】
【公表番号】特表２００９−５３１５９８（Ｐ２００９−５３１５９８Ａ）
【公表日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０２８２６（Ｐ２００９−５０２８２６）
【出願日】平成１９年３月１２日（２００７．３．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／００６３２８
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１２３６０７
【国際公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【出願人】（５０４００５０９１）ザ ゲイツ コーポレイション (103)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１２日（２００７．３．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／００６３２８
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１２３６０７
【国際公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【出願人】（５０４００５０９１）ザ ゲイツ コーポレイション (103)
【Ｆターム（参考）】
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