特許 5762573 予圧制御装置を有する圧力制御弁を備える可変容量形潤滑油ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5762573

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月12日

(54)【発明の名称】予圧制御装置を有する圧力制御弁を備える可変容量形潤滑油ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04C 2/344 20060101AFI20150723BHJP

   F04C 14/22 20060101ALI20150723BHJP

   F04C 14/24 20060101ALI20150723BHJP

【ＦＩ】

   F04C2/344 331C

   F04C2/344 311

   F04C2/344 331Z

   F04C14/22 D

   F04C14/24 B

【請求項の数】7

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-554797(P2013-554797)

(86)(22)【出願日】2011年2月21日

(65)【公表番号】特表2014-506655(P2014-506655A)

(43)【公表日】2014年3月17日

(86)【国際出願番号】EP2011052490

(87)【国際公開番号】WO2012113437

(87)【国際公開日】20120830

【審査請求日】2013年10月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】311013845

【氏名又は名称】ピールブルグ パンプ テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｐｉｅｒｂｕｒｇ Ｐｕｍｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】カリミーネ クーネオ

【審査官】 松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０２７４０２５６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１４３３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１４６０８７（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 国際公開第２００５／０２６５５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６０−０７８１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４２９２８０５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０６７３３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ ２／３４４

Ｆ０４Ｃ １４／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関（７０）に連結され、かつ該内燃機関（７０）により駆動される、加圧潤滑油を該内燃機関（７０）に送るための可変容量形潤滑油ポンプ（１０）であって、
該可変容量形潤滑油ポンプ（１０）は、
移動可能な制御リング（１２）内で回転する、半径方向に摺動可能なベーン（１４）を有するポンプロータ（１３）と、
前記加圧潤滑油の吐出圧力を制御するための圧力制御システムであって、前記制御リング（１２）を高吐出量方向に押すための第１の圧力制御室（２５）と、ポンプ出口ポート（２１）を前記第１の圧力制御室（２５）に接続する第１の圧力導管（８２，８７）と、前記第１の圧力制御室（２５）の圧力を制御する圧力制御弁（６０）とを含む、前記圧力制御システムと、を備え、
前記圧力制御弁（６０）は、
該圧力制御弁（６０）のシリンダ壁（６５）の制御ポート（６６）を開閉するための制御プランジャ（６４）であって、前記制御ポート（６６）は前記第１の圧力制御室（２５）の出口ポートに接続されている前記制御プランジャ（６４）と、
ポンプ出口圧力が作用し、かつ前記制御プランジャ（６４）に接続される入力圧力プランジャ（６２）と、
前記ポンプ出口圧力に抗して前記制御プランジャ（６４）を閉鎖位置に予圧する制御ばね（６８）と、を有する、
可変容量形潤滑油ポンプ（１０）において、
前記制御ばね（６８）の前記予圧を制御するための予圧制御装置（３０）を備えていて、
該予圧制御装置（３０）は、
予圧シリンダ（３１）内を軸方向に移動し、かつ前記制御ばね（６８）の基部を支持する予圧プランジャ（４２）と、
加圧潤滑油を前記予圧シリンダ（３１）に提供するための予圧シリンダ入口（３４）と、
前記予圧シリンダ（３１）内の潤滑油圧力を制御するための予圧制御弁（３８）と、を含み、
予圧制御吐出導管（４０）により潤滑油タンク（５０）に接続される予圧シリンダ出口（３６）が設けられ、前記予圧制御弁（３８）は、前記予圧制御吐出導管（４０）に設けられることを特徴とする、可変容量形潤滑油ポンプ（１０）。

【請求項2】

前記ポンプ出口ポート（２１）と前記予圧シリンダ入口（３４）との間に予圧制御供給導管（３２）が設けられ、該予圧制御供給導管（３２）に絞り弁（３３）が設けられる、請求項１記載の可変容量形潤滑油ポンプ（１０）。

【請求項3】

前記圧力制御弁（６０）のシリンダ壁（６５）および前記予圧シリンダ（３１）は、１つの一体型の弁ハウジング（９０）の一部である、請求項１又は２記載の可変容量形潤滑油ポンプ（１０）。

【請求項4】

前記弁ハウジング（９０）において、前記制御プランジャ（６４）と前記予圧プランジャ（４２）との間に通気ポート（４６）が設けられる、請求項３記載の可変容量形潤滑油ポンプ（１０）。

【請求項5】

前記予圧プランジャ（４２）の遠位側には、該予圧プランジャ（４２）が、前記予圧シリンダ出口（３６）が設けられる予圧シリンダ前端壁（９２）から常に最低限の距離を置いて離れるためのオフセットノーズ（４５）が設けられる、請求項１から４までのいずれか１項記載の可変容量形潤滑油ポンプ（１０）。

【請求項6】

前記予圧プランジャ（４２）には、該予圧プランジャ（４２）の近位側において、ばねガイドスリーブ（４３）が設けられる、請求項１から５までのいずれか１項記載の可変容量形潤滑油ポンプ（１０）。

【請求項7】

前記予圧シリンダ（３１）の直径は、前記制御弁のシリンダ壁（６５）の直径よりも大きく、前記予圧シリンダ（３１）と前記制御弁のシリンダ壁（６５）との間の段部は、前記予圧プランジャ（４２）のためのストップリング（４１）を画定している、請求項１から６までのいずれか１項記載の可変容量形潤滑油ポンプ（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関用の加圧潤滑油を提供するための可変容量形潤滑油ポンプに関する。

【0002】

メカニカルポンプは、半径方向に移動可能な制御リング内で回転する、半径方向に摺動可能なベーンを有するポンプロータを備え、制御リングは、第１の制御室により、高吐出量方向に押される。ポンプは、ポンプ出口ポートにおける加圧潤滑油の吐出圧力を制御するための圧力制御システムを備える。ポンプには、ポンプ出口ポートを第１の制御室に接続する第１の圧力導管が設けられる。ポンプには、第１の圧力制御室の圧力を制御する圧力制御弁も設けられる。

【0003】

従来技術の可変容量形潤滑油ポンプは、国際公開第２００５／０２６５５３号から周知である。圧力制御弁は、ポンプロータの回転速度から独立して、ポンプによって提供される加圧潤滑油の圧力をほぼ一定レベルに保つ。これは、制御弁の圧力制御ポートを開閉し、それにより、ポンプの圧力制御室が、潤滑油タンクの大気圧に接続されるまたは潤滑油タンクの大気圧から分離されることによって達成される。しかし、エンジンの潤滑油圧力要求は一定ではなく、例えば、潤滑油温度およびエンジンの回転速度といった、いくつかのエンジンの作動条件に依存する。

【0004】

本発明は、ポンプから出る加圧潤滑油に２つのレベルの呼び（公称）圧力を提供する単純な制御システムを有する可変容量形潤滑油ポンプを提供することを目的とする。

【0005】

この目的は、請求項１の特徴を有する可変容量形潤滑油ベーンポンプにより達成される。

【0006】

可変容量形潤滑油ポンプには、移動可能な制御リング内で回転する、半径方向に摺動可能なベーンを有するポンプロータが設けられる。ポンプには、制御リングを高吐出量方向に押すための第１の圧力制御室が設けられる。第１の圧力制御室は、第１の圧力導管によりポンプ出口ポートに接続される。第１の圧力制御室の圧力を制御するための圧力制御弁は、制御プランジャと、入力圧力プランジャと、制御ばねとを備える。制御プランジャは、制御弁のシリンダ壁の制御ポートを開閉する。制御ポートは、制御室の出口ポートに接続される。

【0007】

制御プランジャが制御ポートを閉塞および閉鎖すると、第１の圧力制御室の圧力が増加し、それによって制御リングが高吐出量方向に押される。制御プランジャが、圧力制御弁の制御ポートを閉鎖しないとき、第１の圧力制御室の圧力は、ほぼ大気圧まで下がり、それによって制御リングが低吐出量方向に移動することができる。

【0008】

制御プランジャの位置は、ポンプ出口圧力が作用する入力圧力プランジャに向けられるポンプの潤滑油吐出圧力により決められる。入力圧力プランジャは、制御プランジャに直接接続される。入力圧力プランジャに作用するポンプ出口圧力に抗して制御プランジャを閉鎖位置に予圧する制御ばねが提供される。制御ばねのばね力および入力圧力プランジャに作用するポンプ出口圧力は、制御プランジャを平衡位置に強制的に配置する。

【0009】

ポンプには、制御ばねの予圧を制御するための予圧制御装置が設けられる。予圧制御装置は、予圧プランジャと、予圧シリンダ入口と、予圧制御弁とを備える。予圧プランジャは、制御プランジャのばね予荷重が２つの値の間で変化できるように、予圧シリンダ内を軸方向に移動し、かつ制御ばねの基部を支持する。予圧プランジャは、予圧シリンダ内に軸方向に配置され、シリンダには、ポンプ出口ポートの加圧潤滑油であり得る加圧潤滑油が提供される。予圧制御弁は、予圧プランジャが、高呼び圧力位置でもある高予圧位置に移動するように、予圧シリンダに加圧潤滑油の圧力を作用させることができる。あるいは、予圧制御弁は、予圧プランジャが、低呼び圧力位置である低予圧位置に移動しかつその位置を維持するように、予圧シリンダ内にほぼ大気圧程度の圧力を提供することができる。

【0010】

この予圧制御装置の概念および構成は、単純であり、かつ高い信頼性および長い機械的寿命を保証する。

【0011】

原則として、予圧制御弁は、ポンプ出口ポートと予圧シリンダ入口との間に設けることができ、予圧シリンダ出口は、絞り弁を介して大気圧に接続される。好ましくは、予圧シリンダ出口は、予圧制御吐出導管により潤滑油タンクに接続され、かつ予圧制御弁は、予圧制御弁が予圧シリンダ出口と大気圧との間に設けられるように、予圧制御吐出導管に設けられる。好ましくは、絞り弁は、ポンプ出口ポートを予圧シリンダ入口に接続する予圧制御供給導管に設けられる。

【0012】

好ましい実施の形態では、制御弁のシリンダ壁および予圧シリンダは、１つの一体型の弁ハウジングの一部である。これによって、ポンプおよび特に予圧制御装置を含む圧力制御弁の製造および組み立てが単純かつ費用効果的になる。

【0013】

好ましくは、通気ポートは、制御プランジャと予圧プランジャとの軸方向の間で弁ハウジングに設けられる。通気ポートは、通気ポートが、制御プランジャおよび予圧プランジャにより決して閉塞または閉鎖されることがないように、制御プランジャおよび予圧プランジャの移動範囲外の位置に配置される。通気ポートによって、制御プランジャと、予圧プランジャと、弁ハウジングとの間のキャビティの変化が可能になる。好ましくは、通気ポートは、潤滑油タンクに接続される。

【0014】

好ましい実施の形態では、予圧プランジャの軸方向遠位側に、予圧プランジャが予圧シリンダ前端壁から常に最低限の距離を置いて離れるためのオフセットノーズが設けられる。この装置は、予圧プランジャの平面な前端と平面なシリンダ前端壁との直接的な接触を防ぐ。予圧シリンダ出口が、好ましくはシリンダ前端壁に設けられるので、予圧プランジャのオフセットノーズは、予圧シリンダ出口の閉塞を防ぐ。

【0015】

好ましくは、予圧プランジャには、予圧プランジャの近位側において、ばねガイドスリーブが設けられる。制御ばねの基部は、ばねガイドスリーブにより半径方向に支持され、それによって、予圧プランジャにおいて制御ばねの基部が滑るのを防ぐ。

【0016】

好ましい実施の形態では、予圧シリンダの直径は、制御弁のシリンダ壁の直径よりも大きく、それらの間の段部が、予圧プランジャのためのストップリングを画定する。

【0017】

以下では、本発明の実施の形態を、図面を参照にして詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】可変容量形ベーンポンプと制御弁とを備える潤滑油ポンプシステムを示す図である。

【図2】図１の制御弁の詳細な縦断面図である。

【0019】

図１は、内燃機関７０に加圧潤滑油を供給するためのポンプシステム１００の一部としての可変容量形潤滑油ポンプ１０の概略図である。ポンプ１０は、内燃機関７０により機械的に直接的に駆動され、かつ半径方向に並進的に移動可能な制御リング１２を収容するキャビティ１６を有するポンプハウジング１１を備えている。

【0020】

制御リング１２は、半径方向に摺動可能な多数のベーン１４が設けられたポンプロータ１３を囲み、ベーン１４は、移動可能な制御リング１２内で回転している。ポンプハウジング１１は、２つのポンプ側壁１５により閉じられている。そのうち１つは図面には示されていない。ポンプ側壁１５、ベーン１４、ポンプロータ１３および制御リング１２は、５つの回転するポンプ室１７を画定している。側壁１５のうちの１つには、ポンプ室入口開口部１８と、ポンプ室出口開口部１９とが設けられている。

【0021】

制御リング１２には、部分的に第１の圧力制御室２５に収容された第１の制御リングプランジャ２４と、第１の圧力制御室２５とは反対側の、第２の制御室２３に部分的に収容された第２の制御リングプランジャ２２とが配設されている。プランジャ２２，２４は、断面が角柱状である。制御リング１２およびプランジャ２２，２４は、１つの一体部分である。

【0022】

第１の圧力制御室２５内の予荷重ばね２８は、第１のプランジャ２４に押力を与える。各制御室２５，２３は、ポンプハウジング１１により画定されている。また、ポンプハウジング１１は、潤滑油タンク５０から潤滑油を吸い込むためのポンプ入口ポート２０と、内燃機関７０に吐出圧力をもって潤滑油を供給するためのポンプ出口ポート２１とを備えている。内燃機関供給導管８０は、ポンプ出口ポート２１から内燃機関７０に延びており、内燃機関７０に加圧潤滑油を供給する。

【0023】

ポンプ出口ポート２１における潤滑油吐出圧力は、圧力導管８１を介して第２の制御室２３に伝えられる。加えて、ポンプ出口ポート２１から出る潤滑油は、導管８２，８７を介して、かつ潤滑油が流れると調整された圧力降下が発生する圧力絞り弁６７を通じて、第１の圧力制御室２５に伝えられる。

【0024】

ポンプ出口ポート２１は、導管８２，８８によって、圧力制御弁６０の入力圧力ポート６１にも接続されている。圧力制御弁６０は、制御リング１２の半径方向位置を調節することによって、内燃機関７０の回転速度とは独立して、ポンプ出口ポート２１における出口圧力を一定の呼び圧力値に保っている。制御リング１２の半径方向位置は、第１の制御室２５の圧力を制御することにより制御されている。

【0025】

圧力制御弁６０は、制御ばね６８の基部として機能する予圧プランジャ４２の位置を変化させることによって、２つの異なる呼び圧力値を制御することができる。制御弁６０には、２つの異なる機能部分、すなわち圧力制御装置９４と予圧制御装置３０とを備える１つの一体型の弁ハウジング９０が設けられている。弁ハウジング９０には、圧力制御装置９４を収容する小径の圧力制御シリンダ壁６５および予圧プランジャ４２を収容する大径の予圧シリンダ３１という、異なる直径を有する２つの異なる円筒状部分が設けられている。予圧シリンダ３１と圧力制御シリンダ壁６５との間の移行部は、半径方向のリング状の面を有する環状のストップリング４１によって達成されている。

【0026】

シリンダ壁６５内の圧力制御装置９４は、１つの一体部分である。その１つの一体部分は、軸方向に移動可能であり、入力圧力プランジャ６２と、制御プランジャ６４と、入力圧力プランジャ６２を制御プランジャ６４に接続するプランジャ軸６３とからなる。入力圧力プランジャ６２には、入力圧力ポート６１を介して、ポンプ吐出圧力が作用されている。入力圧力プランジャ６２を圧するポンプ吐出圧力は、制御プランジャ６４を軸方向に押す制御ばね６８のばね力に抗して作用している。

【0027】

圧力制御装置９４は、シリンダ壁６５の制御ポート６６を開閉することによって、導管８３を介して、第１の制御室２５の吐出を制御している。制御プランジャ６４は、閉鎖位置においては制御ポート６６を閉鎖し、開放位置においては制御ポート６６を開放する。制御プランジャ６４の開放位置においては、制御室２５の潤滑油は、導管８３と、制御ポート６６と、制御弁吐出ポート９７と、吐出導管８４とを介して、潤滑油タンク５０に排出することができる。

【0028】

制御ばね６８の基部は、予圧シリンダ３１内で軸方向に移動可能な予圧プランジャ４２により支持されている。予圧プランジャ４２は、２つの軸方向位置の間、すなわち制御ばね６８が圧縮される高吐出圧力位置と制御ばね６８が伸張される低吐出圧力位置との間で切り替えることができる。

【0029】

予圧プランジャ４２には、円筒状プランジャ本体４４が設けられている。円筒状プランジャ本体４４には、プランジャ本体４４の軸方向遠位側におけるオフセットノーズ４５と、プランジャ本体４４の近位側における円筒状ばねガイドスリーブ４３とが設けられている。オフセットノーズ４５は、予圧シリンダ３１の前端壁９２に対して、プランジャ本体４４の最低限の距離を保証している。この最低限の距離は、入口３４および出口３６がプランジャ本体４４により決して閉塞または閉鎖され得ないことを保証する。円筒状ばねガイドスリーブ４３は、制御ばね６８が予圧プランジャ４２とストップリング４１との間で詰まることがないように、プランジャ本体４４において制御ばね６８の基部をセンタリングしている。ばねガイドスリーブ４３の外径は、シリンダ壁６５の内径よりも小さい。予圧プランジャ４２の軸方向運動は、一方の側では前端壁９２により制限されており、他方の側ではストップリング４１により制限されている。

【0030】

予圧シリンダ出口３６は、予圧制御吐出導管４０により潤滑油タンク５０に接続されており、予圧制御弁３８は、予圧制御吐出導管４０に設けられている。予圧シリンダ入口３４は、予圧制御供給導管３２を介してポンプ出口ポート２１に接続されており、絞り弁３３は、予圧制御供給導管３２に設けられている。予圧制御弁３８が閉じているとき、ポンプ吐出圧力を有する潤滑油は、予圧プランジャ４２を高吐出圧力位置まで押し上げる。予圧制御弁３８が開いているとき、予圧シリンダ３１内の潤滑油は潤滑油タンク５０に吐出され、それによって、図２に示されるように、予圧プランジャ４２は、低吐出圧力位置に移動する。予圧制御弁３８はソレノイド弁であり、例えば、潤滑油温度およびエンジン温度等に応じて呼び吐出圧力を適合させる、デジタルエンジン制御装置（図示せず）により制御されている。

【0031】

シリンダ壁６５には、通気導管４８を介して潤滑油タンク５０に接続されている通気ポート４６が設けられており、これによって、制御プランジャ６４と予圧プランジャ４２との間のキャビティ内の圧力が、常にほぼ大気圧程度になっている。

【図1】

【図2】