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(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】
(24)【登録日】2024-04-30
(45)【発行日】2024-05-10
(54)【発明の名称】ポンプのピボットピンに一体化されたパニックバルブ
(51)【国際特許分類】
F04C 15/06 20060101AFI20240501BHJP
F04C 14/22 20060101ALI20240501BHJP
【ＦＩ】
F04C15/06 B
F04C14/22 D
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2020537550
(86)(22)【出願日】2020-01-24
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-16
(86)【国際出願番号】 IB2020050576
(87)【国際公開番号】W WO2020157618
(87)【国際公開日】2020-08-06
【審査請求日】2022-07-06
(31)【優先権主張番号】62/799,449
(32)【優先日】2019-01-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】515188420
【氏名又は名称】スタックポール インターナショナル エンジニアード プロダクツ，リミテッド．
【氏名又は名称原語表記】ＳＴＡＣＫＰＯＬＥ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＥＤ ＰＲＯＤＵＣＴＳ， ＬＴＤ．
(74)【代理人】
【識別番号】100126572
【弁理士】
【氏名又は名称】村越 智史
(72)【発明者】
【氏名】ズベイダ， アブダルハメード
(72)【発明者】
【氏名】エルガマル， ハイサム
(72)【発明者】
【氏名】カッツァー， ハンス， ピーター
【審査官】田谷 宗隆
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５６－１４３３８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１６－０１１２０３３（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開昭５７－００１８７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｃ １５／０６
Ｆ０４Ｃ １４／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
潤滑剤をシステムへと吐出するポンプであって、ハウジングと、
ソースから前記ハウジングへと潤滑剤を注入するための吸込口と、
前記ハウジングから前記システムへと前記潤滑剤を供給するための吐出口と、
前記吐出口からの前記ポンプの吐出量を調節するべく、前記ハウジング内においてピボットピンを中心に吐出量増加方向および吐出量減少方向に枢動可能な制御スライドと、
前記制御スライドを前記吐出量増加方向に付勢する弾性部材と、
少なくとも１つのベーンを有し、前記制御スライド内で回転して前記潤滑剤を加圧するように前記ハウジング内に取り付けられたロータと、
前記ハウジングと前記制御スライドとの間に設けられ、前記制御スライドを前記吐出量減少方向に移動させるべく加圧潤滑剤を受け取る、少なくとも１つの制御チャンバと、
前記ハウジング内に形成された通路として形成され、前記制御スライドから前記吐出口まで前記加圧潤滑剤を導く流出経路と、
前記ピボットピンに取り付けられ、前記流出経路に沿って配置されている圧力逃がし弁であって、前記流出経路内の前記加圧潤滑剤から圧力を受けて前記圧力逃がし弁を開方向に開位置まで押す受圧面を有する、圧力逃がし弁と、
前記ハウジング内に設けられた圧力逃がし開口部と、
を備え、
前記圧力逃がし弁は、前記圧力逃がし開口部を閉じる閉位置まで閉方向に付勢され、
前記受圧面にかかる圧力により、前記圧力逃がし弁が前記開方向に移動して前記圧力逃がし開口部を開き、前記加圧潤滑剤が前記ハウジングの外に流出して前記流出経路内の圧力を逃がし、
前記圧力逃がし弁の前記閉位置において、前記圧力逃がし弁および流出経路は、前記加圧潤滑剤を前記ピボットピンの下方および／または前記ピボットピンの本体の周りを流れさせるように構成され、
前記圧力逃がし弁の前記開位置において、前記圧力逃がし弁と流出経路は、前記加圧潤滑剤を前記圧力逃がし開口部を通って流れさせるとともに、前記ピボットピンの上方と、前記ピボットピンの下方および／または前記ピボットピンの本体の周りとを流れさせるように構成される、
ことを特徴とする、ポンプ。
【請求項2】
前記ピボットピンは中空内部を有し、前記圧力逃がし弁は前記受圧面を有する弁体を含み、当該弁体は前記中空内部に摺動可能に取り付けられて、前記開方向および前記閉方向に移動することによって前記圧力逃がし開口部を開閉することを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項3】
前記圧力逃がし弁は、前記ピボットピンの中空内部に取り付けられ、前記圧力逃がし弁を前記閉方向に押す付勢バネを含むことを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項4】
前記圧力逃がし開口部は外部の大気に対して開放されており、流出潤滑剤が当該大気に排出されることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項5】
前記圧力逃がし開口部は、前記加圧潤滑剤のサンプに流体連通する管路に接続していることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項6】
前記受圧面は、前記弁体が前記閉位置にあるときに前記流出経路からの前記加圧潤滑剤にさらされる、前記弁体の環状肩面であることを特徴とする、請求項２に記載のポンプ。
【請求項7】
前記ハウジングは基部およびカバーを含み、前記圧力逃がし開口部は当該カバーを貫通して形成され、前記流出経路は、前記カバーの内側に形成され、
前記閉位置において、前記圧力逃がし弁は、前記カバーと接触して前記圧力逃がし開口部を閉じるように構成され、
前記圧力逃がし弁は、前記カバーから離れることにより、前記開位置において前記圧力逃がし開口部と前記カバーの内側との間に隙間が形成されて開き、加圧潤滑剤が前記圧力逃がし開口部を通って流れるように構成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項8】
前記制御チャンバは前記ピボットピンから、当該ピボットピンから離間して設けられたシール部材まで延在していることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項9】
前記ピボットピン、前記圧力逃がし弁、および前記圧力逃がし開口部は、前記流出経路と前記制御チャンバとを連絡する接合部に配置され、前記制御チャンバをベントするための直接の経路を形成することを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項10】
前記ピボットピンは前記ハウジングの穴部に圧入されていることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項11】
前記弁体の外径および前記ピボットピンの中空内部の内径は１２ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項２に記載のポンプ。
【請求項12】
前記弁体は軸方向貫通孔を有し、前記軸方向貫通孔は、前記圧力逃がし開口部に軸方向に整列し前記ピボットピンの中空内部と流体連通することにより、潤滑剤が前記ピボットピンの中空内部内に偶発的に集中するが、前記ピボットピンを通って端から端まで流れることはないことを特徴とする、請求項２に記載のポンプ。
【請求項13】
前記弁体は、前記圧力逃がし開口部内に係合する丸みを帯びたヘッドを有することを特徴とする、請求項２に記載のポンプ。
【請求項14】
前記弁体は、前記圧力逃がし開口部内に係合する丸みを帯びたヘッドを有し、前記環状肩面は当該丸みを帯びたヘッドに隣接して画定されることを特徴とする、請求項６に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、米国特許仮出願第６２／７９９，４４９号（出願日：２０１９年１月３１日）に基づく優先権を主張するものであり、この米国特許出願の開示は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
本出願は、米国特許仮出願第６２／７９９，４４９号（出願日：２０１９年１月３１日）に基づく優先権を主張するものであり、この米国特許出願の開示は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は全体として、ピボットピンに取り付けられた圧力逃がし弁を有するポンプアセンブリに関する。
【背景技術】
【0003】
ベーンポンプに電動弁（例えば、パルス幅変調弁）を使用すること、および／またはポンプの制御チャンバへの給排の制御を補助するために制御弁を使用することが知られている。いくつかの実施形態では、そのようなポンプ内の圧力を逃がすために、パニックバルブまたはフェイルセーフバルブが設けられている。典型的には、ポンプハウジングは、パニックバルブを収容するための機械加工された領域を含む。いくつかの実施形態では、パニックバルブは、ポンプハウジングの上または外側に設けられているが、ポンプと流体連通している。米国特許第８，４９６，４４５号、第９，５３４，５１９号、第９，３４７，３４４号、および第１０，０３０，６５６号、および米国特許出願公開第２０１２０１９９４１１号には、ポンプハウジングの外側または上にパニックバルブを配置する例が開示されている。
【0004】
いくつかのポンプ設計は、流体をチャンバから吐出口に導く、ピボットピン本体を通る端から端までの経路を含む。例えば、米国特許第８，４３９，６５０号、第２，９５２，２１５号および第２，１４２，２７５号を参照されたい。
【発明の概要】
【0005】
本開示の一態様として、システムに潤滑剤を吐出するためのポンプを提供する。当該ポンプは、ハウジングと、ソースから前記ハウジングへと潤滑剤を注入するための吸込口と、前記ハウジングから前記システムへと前記潤滑剤を供給するための吐出口と、前記吐出口からの前記ポンプの吐出量を調節するべく、前記ハウジング内において枢動ピンを中心に吐出量増加方向および吐出量減少方向に枢動可能な制御スライドと、前記制御スライドを前記吐出量増加方向に付勢する弾性部材と、少なくとも１つのベーンを有し、前記制御スライド内で回転して前記潤滑剤を加圧するように前記ハウジング内に取り付けられたロータと、前記ハウジングと前記制御スライドとの間に設けられ、前記制御スライドを前記吐出量減少方向に移動させるべく加圧潤滑剤を受け取る、少なくとも１つの制御チャンバと、前記ピボットピンに取り付けられ、前記加圧潤滑剤を前記制御スライドから前記吐出口に導く流出経路に沿って配置されている圧力逃がし弁と、を備える。前記圧力逃がし弁は、前記流出経路内の前記加圧潤滑剤から圧力を受けて前記圧力逃がし弁を開方向に押す受圧面を有する。前記圧力逃がし弁は、圧力逃がし開口部を閉じる閉位置まで閉方向に付勢される。前記受圧面にかかる圧力により、前記圧力逃がし弁が前記開方向に移動して前記圧力逃がし開口部を開き、前記加圧潤滑剤が流出して前記流出経路内の圧力を逃がす。
【0006】
本開示の上記以外の態様、特徴及び効果は、以下の詳細な説明、図面及び特許請求の範囲により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示によって提供されるポンプの作動部分の俯瞰図である。
【0008】
【0009】
【図3】本明細書に開示された一実施形態によるポンプの断面図である。
【0010】
【0011】
【図5】ポンプに使用されるピボットピンと圧力逃がし弁の分解図である。
【0012】
【0013】
【図7】別の実施形態によるピボットピンおよび圧力逃がし弁の断面図である。
【0014】
【図8】本明細書に開示されるポンプを含むシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本明細書に開示されるポンプ１０は、一体化された圧力逃がし弁（圧力逃がし弁は、当技術分野ではパニックバルブと称することもある）を含むピボットピンを有するポンプである。以下にさらに詳細に説明するように、ピボットピンの本体は、この圧力逃がし機能のためのハウジングまたはスリーブとして機能する。一般に、流体はピボットピン本体を通っては流れない。さらに、専用の流出経路がポンプ内に設けられている。
【0016】
図１は本開示の一実施形態に従うポンプ１０の上面図または俯瞰図であり、そのカバーが取り外されている（カバーは示されていないが、締結具３１が例示のみを目的として示されている）。ポンプ１０は、システム１００（図８参照）に対して潤滑剤を吐出するために設計されており、ポンプ１０とシステム１００の両方を含むシステム（例えば、車両など）の一部として提供されてもよい。潤滑剤の吐出は、閉鎖されたシステム内での循環（例えば、潤滑剤をシステムの負／低圧側から引き込み、正／高圧側に供給すること）を伴うことが意図されている。ポンプ１０は、一実施形態によれば、システムに対して流体または潤滑剤を吐出するための可変容量型ベーンポンプである。ポンプ１０は、ハウジング１２と、吸込口１４と、吐出口１６とを含む。吸込口１４は、ソース１８（図８参照）からハウジング１２の中へ、流体を受け入れるか、またはポンピングの対象である潤滑剤（典型的には、自動車の分野におけるオイル）を入力する。この際、潤滑剤はポンプ構成要素（例えば、ロータ、ベーン）を介して加圧される。吐出口１６は、加圧された流体または潤滑剤をハウジング１２からシステム１００（例えば、図８に示すように、エンジンまたはトランスミッション）に排出または送達するために使用される。潤滑剤サンプ１７（図８に示す）は、例えば、ポンプ１０に入力するための潤滑剤を保持するために、および／またはハウジング１２から出力される圧力逃がし潤滑剤を受け入れるために設けられてもよい。エンジン用途では、サンプ１７はエンジン１００を出る潤滑剤を受け入れ、一般的に、潤滑システム全体の低圧側または負圧側にあるとみなされる（大気圧であってもよい）。本明細書で圧力に言及する用語は、別段の指定がない限り、システムに関するものである。
【0017】
ベーンポンプの技術分野で一般的に知られるように、制御スライド２０、ロータ２６、ドライブシャフト２９、および弾性部材２４がハウジング１２内に設けられる。
【0018】
ハウジング１２は任意の材料で構成してよく、アルミニウム・ダイカスト、粉末鋳造、鍛造、又は他の任意の製造技術を用いて形成してよい。ハウジング１２は内部チャンバを囲む。基部１３の壁によって内部チャンバの軸方向側面が画定され、周壁２３が内部チャンバの周囲を囲むように延在する。カバー１５（図２に示す）は、例えば、ハウジング１２に沿って又はその周囲に配置された様々な締結具穴３３に挿入される締結具３１（例えば、ボルト）によって、ハウジング１２の基部１３に取り付けられる。例えば、図１は当該カバーを図示しないため、ポンプの内部構成要素の一部が示されている。カバーは任意の材料で構成してよく、スタンピング（例えば、スチール又はその他の金属のスタンピング）、アルミニウム・ダイカスト、粉末鋳造、鍛造、又は他の任意の製造技術を用いて形成してよい。カバー１５は、基部１３と共にポンプ１０の内部制御チャンバを囲む機能を有する。ガスケット又は他のシール部材を任意にカバーとハウジング１２の周壁２３との間に設けて内部チャンバを密封してもよい。締結具を受容するための更なる締結具穴がポンプ１０の周壁に沿って設けられて、ポンプ１０を、例えば、エンジンへと固定してもよい。
【0019】
ハウジング１２は、ポンピングされる流体を負圧下で取り込む少なくとも一つの吸込ポート１９と、当該流体を正圧下で吐出するための少なくとも一つの吐出ポート２１を有する。吸込ポート１９は、吸込口１４から吸入流体（潤滑剤）を受け取り、吐出ポート２１は、吐出口１６に流体（加圧された潤滑剤）を出力する。吸込口１４と吸込ポート１９との間には、吸込経路３９が設けられていてもよい。同様に、吐出ポート２１と吐出口１６との間に吐出経路３２が設けられていてもよい。一実施形態に従い、吸込ポート１９及び吐出ポート２１はそれぞれ三日月形を有し、（ロータ２６の回転軸について）ハウジングの軸方向の一方側又は両側に配置される同一の壁部を貫通して形成されてもよい。図示された実施形態において、吸込ポート１９及び吐出ポート２１は、ロータ２６の回転軸の径方向の互いに反対側に配設される。こうした構造は従来から存在し、詳細な説明は省略する。吸込口１４及び／又は吐出口１６及び／又はポート１９，２１及び／又は経路３２，３９の形状は、ここに示したものに限定されない。他の構成、例えば、異なる形状または数のポートなどが使用されてもよい。さらに、複数の吸込口または吐出口が（例えば、複数のポートを介して）提供されてもよいことを理解されたい。
【0020】
ポンプ１０はまた、制御スライド２０内に設けられてもよいロータ受容空間３５（またはポケット）を有する。図示された実施形態では、制御スライド２０は制御リングの形態である。ロータ２６は、ドライブシャフト２９の設計、構成、または形状を補完する構成または形状を有する穴または開口部を有してもよく、その場合その穴または開口部は、ポンプのロータ２６を駆動するドライブシャフト２９を受容し、および／またはそれと接続する。このロータ受容空間３５は吸込口１４及び吐出口１６と直接連通し、オイル、潤滑剤又は他の流体を負の吸入圧力下で吸込口１４から吸入し、正の吐出圧力下で吐出口１６から排出する。
【0021】
ロータ２６は、ハウジング１２内の制御スライド２０のロータ受容空間３５内に回転可能に取り付けられる。ロータ２６は、制御スライド２０内で制御スライド２０に対して回転するように構成される。ロータ２６の中心軸は、制御スライド２０の中心軸とは通常偏心した位置関係となる。ロータ２６は、駆動入力によってＤ－Ｄ軸を中心に駆動されるドライブシャフト２９に、駆動プーリー、他の駆動シャフト、エンジンクランク又はギアなどの従来の方式で連結されている。ロータ受容空間３５は、ロータ２６の中央に存在する。
【0022】
ロータ２６は、径方向に延在し径方向に動作するようになっている少なくとも一つのベーン（羽根）２８と、ベーンリングまたはハブ２７とを有する。ロータ２６およびベーン２８は、制御スライド２０内で回転して入力潤滑剤を加圧するようにハウジング内に取り付けられる。当該少なくとも一つのベーン２８は、回転時に、制御スライド２０の内面と係合するように構成される。具体的には、ベーン２８はそれぞれ、その基端部でロータ２６の中央リング２７の径方向のスロットに、径方向に摺動可能に取り付けられる。遠心力により、（一の又は複数の）ベーン２８は径方向外側に押し出され、回転している間は、ベーンの遠位端と制御スライド２０の内面とが係合する及び／又は係合した状態が保持される。この種の取り付けは従来から知られている。バネなどの弾性部材をスロット内に用いてベーンを径方向外側に付勢するといった、他の変形例を用いてもよい。但しこの例は限定的なものではない。このように、（一の又は複数の）ベーン２８は、例えば、ベーンリング２７によって制御スライド２０の内面に密封された状態で係合し、これによりロータ２６が回転すると負の吸入圧力によって吸込口１４から流体を吸入し、正の吐出圧力によって吐出口１６から当該流体を吐出する。制御スライド２０とロータ２６との間の偏心関係により、吐出口１６のある側で流体の高圧部分が生じ、吸込口１４のある側で流体の低圧部分が生じる（この技術分野ではこれらはポンプの高圧側及び低圧側と呼ばれる）。これにより、吸込口１４からの流体の吸入及び吐出口１６からの流体の吐出が発生する。このポンプの機能は既知のものであり、詳細な説明は省略する。
【0023】
制御スライド２０は、ハウジング１２内で（Ａ－Ａ軸（図３参照）を中心に枢動する）ピボットピン２２を中心に吐出量増加方向および吐出量減少方向に枢動可能であり、ポンプ１０の吐出量および（例えば、吐出ポートを介して供給される）潤滑剤の吐出口１６からの送出を調整する。ピボットピン２２はハウジング１２に取り付けられ、軸方向において固定されていてもよい。一実施形態において、ピボットピン２２は、吐出口１６に隣接する位置に取り付けられる。一実施形態において、ピボットピン２２は、吸込口１４に対してハウジング１２の反対側の半径方向に設けられている。一実施形態において、ピボットピン２２は、ハウジング１２の穴部３８に圧入されてもよい。図２は、そのような穴部３８の例を示す。穴部３８は、部分的にハウジング１２の基部１３内に形成されてもよく、ピボットピン２２の本体をその中で受けるような形状を有してもよい。例えば、この図示された実施形態では、穴部３８は、ピボットピン２２の外径に基づいて半径の大きさが決められている２つの丸みを帯びた壁によって形成されている。穴部３８は、ハウジング１２に成形または機械加工されてもよい。ピボットピン２２の追加的な特徴は、図４および５を参照して以下にさらに詳細に説明する。
【0024】
典型的には、弾性部材２４は、制御スライド２０を第１スライド位置に向けて（すなわち、吐出量増加方向に）付勢してもよい。図示した実施形態において、弾性部材２４はコイルバネなどのバネである。一実施形態によれば、弾性部材２４は、制御スライド１２を付勢位置（吐出量増加方向）へと付勢する及び／又は初期位置へと戻す、付勢部材である。ハウジング２０内の制御スライド２０の外側の圧力（この圧力は弾性部材２４に抗して吐出量減少方向に作用する）に基づいて、制御スライド２０をバネすなわち弾性部材に抗して移動させて、ロータ２６との偏心量を減少させることにより、吐出量を調整でき、その結果、出力流を調整できる。ハウジング１２は、例えば図２に部分的に示すように、弾性部材２４の受容部３７を有してもよく、これは周壁２３の一部によって画定されて、弾性部材（バネ）を位置付けて支持する。また、制御スライド２０は径方向に延在する担持構造物を含んでもよく、これが、例えば弾性部材２４が係合する担持面を画定する。他の構造又は構成を用いてもよい。
【0025】
ハウジング１２と制御スライド２０との間には、加圧潤滑剤を受け入れるための制御チャンバ３０が設けられている（例えば、スライド２０の外形とポンプハウジング１２（例えば、周壁２３）との間のチャンバを示す図１を参照されたい。図１において、制御チャンバ３０は、左側のピボットピン２２と、ピボットピン２２から離間し、例えばスライドの右側にあるシール部材３６との間に延在している）。例えば、ハウジング１２と制御スライド２０との間に、１つ以上のシール部材（例えば、シール部材３６を参照）が設けられてもよい。図１の例示された実施形態では、１つのシール部材３６のみが示されており、これは、弾性部材２４に近接して、または隣接して提供されている。制御チャンバ３０内の圧力の変化により、制御スライド２０がロータ２６に対して移動する又は（例えば、中心をロータ２６と合わせるように）枢動して、ポンプの吐出量を調整（例えば、低減又は増加）することができる。吸込口１４（および吸込経路３９）から吸込ポート１９を介してチャンバ３０に供給され、（加圧後に）吐出口１６へと向けられる潤滑剤の圧力に基づいて、スライド２０が移動してもよい。圧力が制御チャンバ３０内に蓄積すると、その圧力は制御リング２０に作用する弾性部材２４の力よりも強くなり得ることを、当技術分野の通常の熟練者は理解するであろう。したがって、加圧潤滑剤は、その後弾性部材２４の力に抗して、制御スライド２０を反対方向に移動させ得る。一実施形態において、制御チャンバ３０が加圧潤滑剤を受け取ると、制御スライドを第２スライド位置、すなわち吐出量減少方向に移動させる。
【0026】
流出経路３２は、制御スライド２０、チャンバ３０、および吐出ポート２１から吐出口１６へと加圧潤滑剤を導くために、ハウジング内に設けられている。具体的には、一実施形態において、流出経路３２は、図６Ａおよび図６Ｂでより詳細に示されるように、ハウジング１２のカバー１５および基部１３の内側に形成され、ピボットピン２２の周囲および上方に設けられた通路である。
【0027】
ポンプ１０はまた、ハウジング１２に設けられた圧力逃がし弁４０（または「パニックバルブ」）を含む。図３および図４は、当該弁４０の断面図を示す。圧力逃がし弁４０は、ピボットピン２２に取り付けられ、加圧潤滑剤を制御スライド２０／チャンバ３０から吐出口１６に導く流出経路３２（図６Ａおよび図６Ｂ参照）に沿って配置されている。図４および図５により明確に示されているように、圧力逃がし弁４０は、流出経路３２を経て吐出口１６に向けられる加圧潤滑剤から圧力を受ける受圧面４２を有する。一実施形態において、圧力負荷領域は、少なくともこの面４２における弁の外周／外径とカバー１５との間に設けられた領域である。この領域に供給され、したがって受圧面４２に加えられる圧力の量に応じて、圧力逃がし弁４０の弁体４６は、初期（ホーム）位置、閉位置、および開位置の間で移動するように構成されてもよい。一実施形態によれば、この受圧面４２は、流出経路３２内の加圧潤滑剤から受ける圧力の量が所定量（以下でより詳細に説明する）を超えたときに、圧力逃がし弁４０を開方向（例えば、図４に示すように下方向）に移動させるように構成されている。図６Ａの実施形態を参照すると、圧力逃がし弁４０は、閉方向（例えば、図４に示すように上方向）に付勢されて閉位置（またはホーム位置）にあり、ハウジング１２に設けられた圧力逃がし開口部４４（例えば、この実施形態では、カバー１５に設けられている）を閉じている。受圧面４２に圧力が加えられると、圧力逃がし弁４０が図６Ｂに示すような開位置に向かって開方向に移動し、圧力逃がし開口部４４を開いて加圧潤滑剤を流出させ、流出経路３２内の圧力を逃がす（すなわち、「逃がす」または「逃がし」は、流出経路３２内の潤滑剤／流体の圧力を減少させることを意味する）。弁４０の動作および流出経路３２を通る流れについては、後に詳述する。
【0028】
一実施形態において、ピボットピン２２、圧力逃がし弁４０、および圧力逃がし開口部４４は、流出経路３２と制御チャンバ３０とを連絡する接合部に配置されている。一実施形態において、圧力逃がし開口部４４は、図４と図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ハウジング１２のカバー１５内に、およびカバー１５を貫通して設けられている。
【0029】
図４および図５は、一実施形態によるピボットピン２２および圧力逃がし弁４０の特徴をより詳細に示す。図５に示すように、ピボットピン２２は中空内部３４を有する本体２２Ａを有し、本体２２Ａは内径ＩＤおよび外径ＯＤ－１を有する。図４に示すように、本体２２Ａは肉厚Ｔを有し、閉じた（下側の）端部と開いた（上側の）端部とを有する管状の形状を有している。一実施形態において、本体の肉厚Ｔは、約１ｍｍから約３ｍｍ（両端を含む）の範囲であってもよい。圧力逃がし弁４０は、ピボットピン２２に取り付けられ、および／またはピボットピン２２の内部に配置されてもよい。例えば、一実施形態において、圧力逃がし弁４０は受圧面４２を有する弁体４６を含んでもよい。一実施形態において、弁体４６は、ピボットピン２２の本体２２Ａの中空内部３４に摺動可能に取り付けられ、開閉方向に移動することによって、圧力逃がし開口部４４を開閉するように構成される。すなわち、一実施形態において、圧力逃がし弁４０は、ポンプ１０のピボットピン２２内に取り付けられ、かつピボットピン２２の一部として一体的に形成されている。
【0030】
一実施形態によれば、図５に示すように、受圧面４２は、弁体４６が閉位置にあるときに流出経路３２からの加圧流体にさらされる弁体４６の環状肩面である。一実施形態において、図４に示すように、弁体４６は圧力逃がし開口部４４内に係合するための丸みを帯びたヘッド５２を有してもよい。したがって、環状肩部すなわち受圧面４２は、弁体の丸みを帯びたヘッド５２に隣接して設けられてもよく、一実施形態において、受圧面４２およびヘッド５２の組み合わせは、加圧された流体／潤滑剤を受けるとともに、圧力負荷領域を画定するように構成されている。このように、圧力負荷領域は、少なくとも弁体４６の外径と、弁体４６の丸みを帯びたヘッド５２の接触直径ＤＣ（図４参照）との間に画定されてもよい。この例では、圧力負荷領域は円形リングのような形状をしている。
【0031】
一実施形態において、弁体４６自体が圧力逃がし機能を含んでもよい。例えば、図４に示すように、弁体４６は、ピボットピンの中空状の本体２２Ａと流体連通する軸方向貫通孔５０（又はポート又はベント穴）を有してもよい。軸方向貫通孔５０は、圧力逃がし開口部４４と軸方向に整列していてもよい。通常、潤滑剤はピボットピン自体を（端から端まで）流れることはないが、一部の潤滑剤は、圧力逃がし弁４０がその閉位置と開位置との間を移動する際に、ピボットピン２２の中空内部３４内に偶発的に集中することがある（例えば、弁体４６と中空内部３４との界面および／または貫通孔５０を通って浸入する）。したがって、そのような集中した潤滑剤は、軸方向貫通孔５０を通して逃がされてもよい。一実施形態において、軸方向貫通孔は、約１ｍｍから約８ｍｍ（両端を含む）の直径または幅Ｗを有する。一実施形態において、貫通孔５０の幅Ｗは、約１ｍｍから約３ｍｍ（両端を含む）の間である。一実施形態において、貫通孔５０の幅Ｗは約２ｍｍである。
【0032】
一実施形態において、弁体４６はリリーフボールバルブである。一実施形態において、弁体４６は開口部または貫通孔を有するリリーフボールバルブである。
【0033】
一実施形態において、圧力逃し弁４０はまた、ピボットピン２２の本体の中空内部３４内に取り付けられた付勢バネ４８を含む。付勢バネ４８は、圧力逃がし弁４０／弁体４６を閉方向に押すために使用されてもよい。すなわち、付勢バネ４８は、圧力逃がし開口部４４を閉じるように圧力逃がし弁４０／弁体４６を押すばね力Ｆを提供する。一実施形態において、開口部４４を介するハウジング１２の流出経路３２からの流体連通を閉塞するために、弁体４６が押されて圧力逃がし開口部４４と接触し、場合によっては、少なくとも部分的に圧力逃がし開口部４４内に進入する。図４に示す一実施形態においては、中空内部３４がバネ４８を受けるように構成され、弁体４６がバネ４８の上に設けられ、かつピボットピン２２の中空内部３４内に少なくとも部分的に配置されている態様を示している。ばね力Ｆは、弁体４６を押して圧力逃がし開口部４４の端部と接触させ、開口部４４通ってハウジングの外部に出る潤滑剤の連通を閉塞および／または制限する。図示のような実施形態では、バネ４８はコイルバネまたは螺旋圧縮バネである。しかしながら、これは限定することを意図したものではなく、例えば、他の実施形態では、バネ４８は板バネまたは円錐バネであってもよい。
【0034】
弁体４６に加えられるバネ４８のばね力Ｆは、流出経路３２内の潤滑剤の圧力を受けているか、またはそれにさらされている弁体４６のサイズ／面積（ＡRV）と、弁体４６を移動させる際の所望の圧力（Ｐoutlet）とに基づいて決定されてもよい。例えば、一実施形態において、流出経路３２内の加圧潤滑剤の出力圧力が１０バールよりも大きい場合に圧力を逃がし始めることが望ましい場合がある。所望の圧力と、上記の圧力を受ける弁体４６の設計／面積（例えば、受圧面４２）に基づいて、バネ４８のばね力Ｆが計算されてもよい。したがって、このようなバネ４８のばね力Ｆの実施形態は、例えば、バネを形成するために使用される材料、設計、サイズ、ピッチ、コイルの数などに基づいてもよい。一実施形態において、弁体４６を移動させるために弁体４６に加えられる出力潤滑剤の圧力の範囲は、約３バールから約３０バール（両端を含む）である。別の実施形態において、この圧力は約１０バールから約２０バール（両端を含む）である。一実施形態において、ばね力Ｆは約２５Ｎから約２００Ｎ（両端を含む）の範囲内である。一実施形態において、ばね力Ｆは約５０Ｎから約１５０Ｎ（両端を含む）の範囲内である。任意の数の材料をバネ４８に使用することができる。一実施形態において、バネ４８はクロム－シリコン製である。一実施形態において、圧力を受けている弁体４６の面積ＡRVは約９４ｍｍ2である。一実施形態において、圧力にさらされ、圧力を受ける弁体４６の周囲および／または表面上の領域（表面４２）は、与えられた環境空間内で設計された強固なバネを可能にするように調整されてもよい。すなわち、受圧面４２、丸みを帯びたヘッド５２、および／またはカバー１５／ハウジング１２は、必要に応じて変更されてもよい。一実施形態において、バネ４８はその全高に到達してはならない（すなわち、バネのピッチは、少なくともいくらかの応力を受けたままで、完全に伸長可能ではないように計算されなければならない）か、あるいは、過剰な応力を受けてはならない。
【0035】
このように、付勢バネ４８の力は、前述の圧力または力の所定量、すなわちそれを上回る圧力または力を受圧面４２に加えることが必要な圧力または力の量に影響を与え、および／またはそれを決定することができる。したがって、圧力逃がし弁４０をその開口方向（すなわち、図４に示すように、バネ４８に抗して下向きに）に押して移動させるために、（弁体４６に加えられる）ばね力Ｆよりも大きな力が受圧面４２に加えられなければならない。一実施形態において、ピボットピン２２の本体２２Ａに対する弁体４６の相対的な移動の範囲または量は、少なくとも受圧面４２に加えられる圧力の量に正比例しており（ただし、弁体４６を移動させるための最小圧力に達している場合に限る）、また圧力負荷領域内での圧力の量に正比例している。すなわち、受圧面４２に加えられる加圧潤滑剤の押圧力が大きくなると、バネ４８の付勢力Ｆに抗して弁体４６が本体２２Ａの内部３４に下降移動する量も大きくなる可能性がある。したがって、弁４０は、必ずしも弁４０が移動して到達する規定の開位置（または第２の位置）を有しているわけではない。
【0036】
図６Ａおよび６Ｂは、ポンプ１０のピボットピン２２および流出経路３２を通る断面図であり、本明細書の一実施形態に従って、圧力逃がし弁（パニックバルブ）４０の２つの例示的な位置、すなわち、閉位置または非作動位置（図６Ａ）および開位置または作動位置（図６Ｂ）を示す。通常の動作状況では、図６Ａに示すように、バルブ４０が非作動状態、すなわち閉状態であるとき、弁体４６の少なくとも上部は、圧力逃がし開口部４４を介する流体連通を閉塞する（図６Ａの矢印Ａの「ｘ」を参照）ようにカバー１５と接触している。さらに、流体連通がピボットピン２２の上方および流出経路３２の上部を移動することが実質的に制限および／または阻止される（図６Ａの矢印Ｂの「ｘ」を参照）。加圧された流体／潤滑剤は、ピボットピンの下方（図６Ａの矢印Ｃを参照）および／または流出経路３２内の本体２２Ａの周りを、吐出口１６に向かってのみ流れることができる。
【0037】
ポンプ１０内の圧力が高まり、したがって流出経路３２内の圧力が高まって所望のレベルを超えると、圧力逃がし弁４０は作動状態となり開く。加圧流体によって発生した力は、少なくとも弁の外径と、弁体４６のカバー１５との接触径との間の圧力負荷領域において、弁体４６の受圧面４２に作用する。図６Ｂに示すように、流体／潤滑剤の増加した圧力は、弁体４６を（表面４２上で押すことによって）下向きに開位置まで移動させ、付勢バネ４８の力に抗してそれを上回る力で押し、それによって弁体４６をカバー１５から離れた位置に移動させて、弁体４６の少なくとも上面とカバー１５／圧力逃がし開口部４４の下面との間に隙間Ｇを生じさせることができる。この隙間Ｇが開いて、圧力逃がし開口部４４を通る流体の流れを許容する。したがって、弁４０は開位置において、弁体４６の上方の流体の流れ（図６Ｂの矢印Ｂを参照）と、圧力逃がし開口部４４を通る流体連通によるポンプ１０の外部への流体の流れ（図６Ｂの矢印Ａを参照）を許容するとともに、ピボットピン２２の下方（図６Ｂの矢印Ｃ）および／または本体２２Ａの周りから流出経路３２の残りの部分を通って吐出口１６に至る流れを許容する。弁／弁体４６がその開位置まで下向きに移動される際に圧力逃がし開口部４４と圧力逃がし弁４０の上部との間に生じる隙間Ｇにより、流出経路３２からの潤滑剤がカバー１５の開口部４４を通って外部に流れることが可能になる。その結果、流出経路３２内の圧力が低下する。
【0038】
流出経路３２内の圧力が低下すると、弁体４６に作用する流体圧力も低下する。このようにして、弁体４６は、弁体４６に作用する付勢バネ４８からの力の結果として、図６Ａに示されているように、そのホーム位置または閉位置に戻るように移動してもよい。
【0039】
一実施形態において、圧力逃がし開口部４４は、外部の大気に対して開放されている。したがって、圧力逃がし弁が開かれると、圧力逃がし開口部４４を介して逃がされている流出経路３２から流出する潤滑剤は、大気に排出されてもよい。別の実施形態では、圧力逃がし開口部４４は、加圧潤滑剤のサンプ１７（図８参照）（またはタンク）に流体連通する。さらに別の実施形態では、圧力逃がし開口部４４を介して逃がされる流出経路３２からの潤滑剤は、潤滑剤ソース１８（図８参照）に向けられてもよい。さらに別の実施形態では、圧力逃がし開口部４４を介して逃がされる流出経路３２からの潤滑剤は、ポンプ１０自体の吸込口１４に戻されてもよい。任意の数の実施形態において、圧力逃がし開口部４４は、サンプ１７、潤滑剤ソース１８、吸込口１４、および／または周囲の大気または環境のうちの１つ以上と流体連通するための管路（図示せず）と接続してもよい。
【0040】
ピボットピン２２における本開示の圧力逃がし弁４０の使用に際し、サイズまたは寸法における制限は意図されず、また、ピボットピン２２自体のサイズおよび／または寸法における制限も意図されない。本体２２Ａの長さは、ロータ、ベーン、および回転要素の長さ、ならびにポンプの周囲のハウジングおよび環境に依存する。一実施形態において、ピボットピン２２は、圧力逃がし弁の部品を収容するために、標準的なピボットピンの直径（例えば、６～８ｍｍ）と比較して、より大きな直径（例えば、１２～２５ｍｍ）を有してもよい。一実施形態において、ピボットピン２２は、約１４ｍｍ（ミリメートル）から約２０ｍｍ（両端を含む）の外径を有する。より大きな直径のピボットピン体、すなわち１２ｍｍよりも大きい直径のピボットピン体を使用することは、追加のコストを含む多くの理由から、ベーンポンプの分野では一般的ではない。しかし、この場合、ピボットピン内にパニックバルブ／圧力逃がし弁を組み込むことで、追加のコストは限定的となり得る。例えば、周囲の環境に、別個のバルブを収容するか、または当該バルブのための別個のハウジングを設ける必要がなくなる場合もある。
【0041】
一実施形態において、弁体４６の外径ＯＤおよびピボットピンの中空内部３４の内径ＩＤは、約１２ｍｍ（ミリメートル）以上である。
【0042】
圧力逃がし弁開口部４４の大きさまたは直径は、限定することを意図していない。一実施形態において、開口部４４の直径は約９ｍｍである。
【0043】
一実施形態において、丸みを帯びたヘッド５２の接触直径ＤＣ（図４参照）は、圧力逃がし弁開口部４４の直径と近似しているか、または同じである。一実施形態において、接触直径ＤＣは約９ｍｍである。
【0044】
別の実施形態によれば、弁体４６は、ピボットピン２２の中空内部３４に対する相対的な上下方向の動きを制限する機能をさらに有してもよい。例えば、図７に図示されているように、一実施形態において、中空内部３４の壁に形成された受け溝５８内に円形クリップ５６が配置されてもよい。さらに、弁体４６は、その周囲に設けられ外径ＯＤ内に延在する凹部５４を有してもよく、この凹部５４はクリップ５６の少なくとも一部を受けるように構成されている。凹部５４は長さＬを有し、その両端部に上側縁部６２および下側縁部６０を含んでもよい。下側縁部６０は、付勢バネ４８が弁４０の閉位置に向かって弁体４６を押すときに、弁体４６の上向きの動きを制限するために、弁体４６の下端に設けられてもよい。上側縁部６２は、加圧潤滑剤が弁４０を開位置に移動させるために受圧面を押すときに、弁体４６が中空内部３４内に、かつピボットピン２２の本体２２Ａに対して相対的に、下方向に長さＬに相当する長さだけ移動するように、弁体４６の下方向への移動を制限してもよい（したがって、移動の結果として生じる、圧力逃がし潤滑剤が圧力逃がし開口部４４を通って流れることを可能にする流出経路内の隙間または開口の大きさを制限する）。
【0045】
一実施形態において、弁体４６は、受圧面として機能するその上部の近傍に周方向縁部６４（図７参照）または面取り部を含んでもよい。この縁部６４は、弁体４６の環状肩面および／または丸みを帯びたヘッド５２に加えて、またはそれに代えて設けられてもよい。
【0046】
本明細書における一体化されたピボットピン２２および圧力逃がし弁４０は、ポンプ１０のようなベーンポンプで使用するための多くの改良点を有する。例えば、圧力逃がし弁４０はポンプハウジング１２に組み込まれる。通常、ポンプのハウジングは、ハウジング内に、またはハウジングのすぐ外側に（例えば、上部に、または吐出口と流体連通するように）パニックバルブ（または類似のもの）を収容することができるポケットまたは領域を含むように形成されなければならない。したがって、ポンプが配置される環境は、さらに追加でパニックバルブを収容しなければならない。本開示の圧力逃がし弁４０は、ピボットピン２２自体に取り付けられ、および／または収容されているので、ハウジングの鋳造およびハウジングの機械加工が容易である。また、システムへのポンプ１０の取り付けの際は、必ずしも空間の確保またはパニックバルブの収容を考慮する必要がない。例えば、既知の実施形態のように、パニックバルブが外部に、またはシステムの一部に取り付けられた場合、システムは、そのようなパニックバルブのための領域を含み、および／または入力のためにパニックバルブにつながる流体供給部を含む必要がある。本開示では、パニックバルブは吐出口１６への流出経路３２に直接露出しているので、パニックバルブへの別個の供給部は必要ない。さらに、ポンプ１０はよりコンパクトな設計を有することができる。さらに、圧力逃がし弁４０のプリアセンブルも可能である。バネ４８及び弁４０の設計に必要なパラメータは、限定することを意図したものではない。
【0047】
本開示を通して説明された機能のうち、特に上述の弁４０の機能を組み込むことによって、先行技術と比較して有利なパッケージングの選択肢が得られる。多くの既知のベーンポンプは、ピボットピンの一方の側の制御圧を利用するように設計されており、他方の側は吸込圧力を受けるかまたはベントが設けられる。ピボットピンのいずれか一方の側に部品を追加する（例えば、ハウジング内にプレートを追加する）かまたはスライドのシール部材を追加することなく、制御スライドの反対側に吐出圧力の経路を設けてオイルが出口へと通過することを可能にすることはしばしば困難であった。一般的に、吐出ポートからベント／制御圧力部分の反対側への直接の経路は存在しない。また、環境内において圧力逃がし弁の設置位置を見出すことが困難な場合もある。一方、このピボットピン２２の設計は、このような困難な問題を解決する。
【0048】
図８は本開示の一実施形態に係るシステム２５の概略図であり、当該システムはポンプ１０を用いている。システム２５は、例えば、車両又は車両の一部である。システム２５は、ポンプ１０から加圧潤滑剤を受け取るエンジン（例えば、内燃エンジン）またはトランスミッションのような機械システム１００を含む。ポンプ１０は、潤滑剤ソース１８から（吸込口１４を介して）潤滑剤（例えば、オイル）を受け取り、加圧してエンジン１００に（吐出口１６を介して）供給する。潤滑剤サンプ１７は、例えばポンプ１０への入力用の潤滑剤を保持してもよい。先に詳細に説明したように、サンプ１７またはタンクを用いて、ポンプ１０から出力される圧力逃がし潤滑剤（バルブ４０の移動により圧力逃がし開口部４４を介してハウジング１２から出力されるもの）および／または追加の潤滑剤を収集してもよい。他の実施形態では、サンプ１７またはタンク、および／または潤滑剤ソース１８、および／または吸込口１４、および／または大気／周囲環境を用いて、圧力逃がし潤滑剤（バルブ４０の移動により圧力逃がし開口部４４を介してハウジング１２から出力されるもの）を収集してもよい。
【0049】
上記の例示的な実施形態において本開示の原理が明確にされたが、本開示の実施に使用される構造、配置、比率、要素、材料及び構成要素に対して様々な変形を加えることが可能であることは当業者であれば理解できる。例えば、本開示のピボットピン２２および圧力逃がし弁４０は、ベーンを含まないポンプに使用されてもよい。
【0050】
したがって、そのような変形例であっても本開示の特徴が完全に及び有効に達成されることが理解できる。上記に示した望ましい具体的な実施形態は、本開示の機能的及び構造的な原理を例示することを目的として説明及び図示されたものであり、本開示の原理の範囲内において変更可能である。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲の意図および範囲に含まれる全ての変形例を包含する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
