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この項目の情報は公開日時点(2002年12月26日)のものです。
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図面 (6)

課題

駆動軸の回転のみの駆動源を用い、駆動軸の回転に伴って流体吐出する第1の吐出口のほかに、選択的に流体を吐出することが可能な第2の吐出口を有する複合ポンプを提供することにある。

解決手段

動力ポンプ11と補助ポンプ21とを備え、補助ポンプの駆動力に動力ポンプの被駆動力を利用する。補助ポンプ21の駆動側アウタロータ14は、動力ポンプ11の被駆動側部材であり、インナーロータ13の回転駆動力を利用している。電磁駆動軸40、41の制御により、圧縮コイルスプリング38、39を経て弁体32、33のアウタロータ14への当接と離間の切り替えを行なう。この弁開閉により補助ポンプ21のオンオフ制御を容易に行うことができる。

概要

背景

従来より、内燃機関潤滑に用いられるオイルポンプとして、例えば特開平10−77817号公報に示すようなトロコイドポンプが知られている。このトロコイドポンプは、そのポンプシャフトが内燃機関のクランクシャフト駆動力を受けて回転し、内燃機関(以下、エンジンという)の回転数に比例した油吐出量ならびに油圧が発生する。このため、ポンプ吐出口に設けられるリリーフバルブ吐出圧所定圧力値以上を検出したとき、開弁することで吐出口と吸入口とを連通し、吐出口の油の一部を吸入口に戻すようにしている。これにより、エンジン潤滑系統の損傷やオイル漏れを防止している。

概要

駆動軸の回転のみの駆動源を用い、駆動軸の回転に伴って流体を吐出する第1の吐出口のほかに、選択的に流体を吐出することが可能な第2の吐出口を有する複合ポンプを提供することにある。

動力ポンプ11と補助ポンプ21とを備え、補助ポンプの駆動力に動力ポンプの被駆動力を利用する。補助ポンプ21の駆動側アウタロータ14は、動力ポンプ11の被駆動側部材であり、インナーロータ13の回転駆動力を利用している。電磁駆動軸40、41の制御により、圧縮コイルスプリング38、39を経て弁体32、33のアウタロータ14への当接と離間の切り替えを行なう。この弁開閉により補助ポンプ21のオンオフ制御を容易に行うことができる。

目的

このような従来のトロコイドポンプは、駆動軸の回転のみの動力源を用いた場合、駆動軸の回転に伴って流体を吐出する吐出口以外に流体を吐出する吐出口はなかった。本発明の目的は、駆動軸の回転のみの駆動源を用い、駆動軸の回転に伴って流体を吐出する第1の吐出口のほかに、選択的に流体を吐出することが可能な第2の吐出口を有する複合ポンプを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

内歯を有するドライブロータと、この内歯に噛み合う外歯を有するドリブンロータとを備えた動力ポンプと、前記ドリブンロータの回転駆動力を利用したベーン型補助ポンプとを備えたことを特徴とする複合ポンプ

請求項2

前記補助ポンプは、外形楕円形のドリブンロータと、吸入口と吐出口を有し、前記ドリブンロータの外壁摺接可能な内壁を有するポンプハウジングと、前記ポンプハウジングの内部に、前記ドリブンロータの外壁に弁体を当接したとき第2のポンプ室の形成、または前記ドリブンロータの外壁から弁体を離間したとき第2のポンプ室の解除切り替え可能なベーンと、前記第2のポンプ室の形成と解除とを切り替えるための前記ベーンを駆動する電磁駆動手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の複合ポンプ。

請求項3

前記動力ポンプの駆動軸と前記補助ポンプの駆動軸とは同軸上に配されることを特徴とする請求項1または2記載の複合ポンプ。

請求項4

前記動力ポンプは、歯車ポンプである請求項1から3のいずれか一項に記載の複合ポンプ。

請求項5

前記動力ポンプの吐出口と前記補助ポンプの吐出口とを接続するオイル通路に、前記補助ポンプ側から前記動力ポンプ側へのみオイルを流すことを許容する逆止弁を設けていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の複合ポンプ。

請求項6

前記動力ポンプは、内燃機関の駆動軸により回転されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の複合ポンプ。

技術分野

0001

本発明は、複合ポンプに関するもので、例えば内燃機関用オイルポンプに適用すると好適である。

背景技術

0002

従来より、内燃機関潤滑に用いられるオイルポンプとして、例えば特開平10−77817号公報に示すようなトロコイドポンプが知られている。このトロコイドポンプは、そのポンプシャフトが内燃機関のクランクシャフト駆動力を受けて回転し、内燃機関(以下、エンジンという)の回転数に比例した油吐出量ならびに油圧が発生する。このため、ポンプ吐出口に設けられるリリーフバルブ吐出圧所定圧力値以上を検出したとき、開弁することで吐出口と吸入口とを連通し、吐出口の油の一部を吸入口に戻すようにしている。これにより、エンジン潤滑系統の損傷やオイル漏れを防止している。

発明が解決しようとする課題

0003

このような従来のトロコイドポンプによると、駆動軸の回転に従い回転するドライブロータドリブンロータとの隙間の容積変化を利用して流体を吐出するものであった。またドリブンロータの外形は断面形が真円状であってドリブンロータを収容するポンプケース内周とドリブンロータの外周との間に隙間はなかった。

0004

このような従来のトロコイドポンプは、駆動軸の回転のみの動力源を用いた場合、駆動軸の回転に伴って流体を吐出する吐出口以外に流体を吐出する吐出口はなかった。本発明の目的は、駆動軸の回転のみの駆動源を用い、駆動軸の回転に伴って流体を吐出する第1の吐出口のほかに、選択的に流体を吐出することが可能な第2の吐出口を有する複合ポンプを提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

請求項1に係る複合ポンプによると、動力ポンプ補助ポンプとを備え、補助ポンプの駆動力に動力ポンプの被駆動力を利用するため、単一の駆動軸を備えた簡便な構造で、必要な吐出圧または吐出量に容易に制御することができる。また、補助ポンプを備えているため、主ポンプとしての動力ポンプの最大容量を小さくすることができ、動力ポンプの油吐出圧のみでは油吐出圧の不足する運転域では、補助ポンプを稼動することにより適正な油吐出圧および油吐出量を確保することができる。比較的油吐出圧が過剰になりやすい中速域または高速域で最小限の油吐出量または油吐出圧を確保し、かつ低速域でも油吐出量または油吐出圧の不足を発生しない効果がある。

0006

請求項2に係る複合ポンプによると、弁体切り替えにより補助ポンプの稼動のオンオフを容易に変更することができる。従って、動力ポンプのみの稼動状態と、動力ポンプと補助ポンプとの両ポンプの稼動状態との2位置状態に切り替えできるため、吐出圧と吐出量との制御範囲を拡大することができる。

0007

請求項3に係る複合ポンプによると、動力ポンプの駆動軸と補助ポンプの駆動軸とは同軸上に配されるため、ポンプハウジング体格を小型にできる。請求項4に係る複合ポンプによると、動力ポンプが歯車ポンプであるから、駆動力の伝達を的確に行うことができる。

0008

請求項5に係る複合ポンプによると、動力ポンプの吐出口と補助ポンプの吐出口とを接続するオイル通路に、補助ポンプ側から動力ポンプ側へのみオイルを流すことを許容する逆止弁を設けているため、ポンプの信頼性が増大する。

0009

請求項6に係る複合ポンプによると、動力ポンプはエンジンの駆動軸により回転されるため、一方のポンプの機能が損なわれても他方のポンプの機能で補完することができるし、両者を併せればパワーアップすることができる。基本的には、エンジンの駆動軸に動力ポンプの駆動源を利用しているため、一般に回転数に適合した吐出圧および吐出量を確保することができる。主ポンプとしての動力ポンプに加えて補助ポンプを補助ポンプとして使用すれば、エンジンの運転状態または運転者意思に適合したエンジンの精密制御が可能になる。

発明を実施するための最良の形態

0010

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
(第1実施例)まずエンジン用オイルポンプに適用した本発明の複合ポンプを図1図2図3および図4に示す。

0011

図2に示すように、複合ポンプとしてのエンジン用オイルポンプ1によりオイルパン3から汲み上げたオイルは、吸入口15、101、102から吸入されて第1動力ポンプ11または補助ポンプ21を経て吐出口16、111、112から吐出され、エンジン潤滑経路4へ供給される。エンジン用オイルポンプ1から圧送される余剰分はリリーフ弁5より低圧側のオイルパン3へ戻される。

0012

図1に示すように、エンジン用オイルポンプ1は、第1のポンプとしての動力ポンプ11と第2のポンプとしての補助ポンプ21とを有する複合ポンプであり、ポンプハウジング2を共用する。ポンプハウジング2に吸入口15、101、102と吐出口16、111、112を有する。この複合ポンプは、クランクシャフトの駆動力を利用した動力ポンプ11と、この動力ポンプ11のアウターロータ14の駆動力を利用した補助ポンプ21とを備える。

0013

第1のポンプとしての動力ポンプ11は、トロコイドポンプ形式のもので、エンジンのクランクシャフトを駆動軸としてこれと同期して回転するポンプシャフト12を有し、このポンプシャフト12にドライブロータとしてのインナーロータ13が取り付けられている。このインナーロータ13の外側にドリブンロータとしての楕円形のアウターロータ14がポンプハウジング2の内壁7に回転可能に支持されている。インナーロータ13の周部に形成される外歯4個の数はアウターロータ14の内歯の数この場合5個よりも1個少ない数になっている。インナーロータ13が図1の矢印方向に回転すると、内歯と外歯との噛み合いによりアウターロータ14も同方向に回転することにより、吸入口15からポンプ室17に入った油がポンプ室の容積変化とともに吐出口16に供給される。吸入口15に流入する油は、インナーロータ13の外歯とアウターロータ14の内歯との間のポンプ室に注入され、ポンプシャフト12の回転に伴い、ポンプ室内の油が吐出口16に供給され、この吐出口16から油を吐出する。

0014

第2ポンプとしての補助ポンプ21は、ポンプハウジング2に吸入口101、102と吐出口111、112を有する。この補助ポンプ21の駆動源として機能するアウターロータ14は、外形が楕円形で、弁体32、33で仕切り可能なポンプ室34、35を有する。ポンプハウジング2には、弁体32、33が往復動可能な案内溝36、37を有し、この案内溝36、37内に弁体32、33が往復動可能に収容され、この弁体32、33の先端がアウターロータ14の外壁に当接する方向に付勢する圧縮コイルスプリング38、39が案内溝36、37に収容されている。圧縮コイルスプリング38、39の反弁体側電磁駆動軸40、41に接続されている。

0015

第2のポンプとしての補助ポンプ21は、ベーンポンプ形式のもので、駆動源がアウターロータ14である。アウターロータ14の長軸心上の外周2点がポンプ内周壁摺接する。弁体32、33は、アウターロータの短軸上の外壁と長軸上の外壁の幅の間で常に進退可能に当接することができる。補助ポンプ21の吐出口111、112は、通路30を通して吐出口16と連通している。補助ポンプ21の吐出口111、112とこれに連通する共通の吐出口16との間には逆止弁31が設けられている。逆止弁31は、吐出口16から第2吐出口111、112に向けてのオイル流れの逆流を防止する。

0016

エンジン用オイルポンプ1の動作については次のとおりである。エンジンの始動によりクランクシャフトの駆動力が駆動軸としてのポンプシャフト12に伝達されると、インナーロータ13およびアウターロータ14が回転する。このとき、インナーロータ13の外歯13とアウターロータ14の内歯とによって形成された空間としての第1ポンプ室に吸入口15からオイルが流入する。この第1ポンプ室は回転により隔壁を越えるとともに容積が次第に減少する。第1ポンプ室の容積の減少に伴い、ポンプ室の空間を占めていたオイルは第1ポンプ室の外部に吐出される。吐出されたオイルは吐出口16から吐出される。このポンプ作用により吸入口15のオイルが吐出口16へ圧送される。

0017

この状態において、吐出口16の下流側に設けた油圧センサ44とエンジン回転数センサ出力信号が任意に設定した値以下のとき、制御回路42から電磁駆動軸40、41をアウターロータ14の中心軸方向に移動し、圧縮コイルスプリング38、39を経て弁体32、33をアウターロータ14の外周壁押し付ける。ここでアウターロータ14はインナーロータ13が1回転したとき4/5回転にて常時回転しており、かつアウターロータ14の外周は楕円形状であるため第2ポンプ室34、35の容積は変化する。吸入口101、102から流入したオイルは上記容積変化により吐出口111、112から吐出し、所望の設定油圧となって吐出される。

0018

オイルパン3から汲み上げられたオイルは、吸入口15、101、102からポンプ室内に入り、吐出口16、111、112より吐出される。吐出口16の出口側にリリーフ弁5が設けられている。これにより、ポンプ出口側の部品に損傷、破壊油漏れなどを発生するおそれがあるほどの高圧に油圧が達したときリリーフ弁5を開弁する。このとき、オイルがオイルパン3に戻され、吐出圧が設定油圧を超えない制御をおこなう。逆止弁31は、補助ポンプ21が稼動停止しているとき、動力ポンプ11の吐出口16のオイルが吐出口111、112側に逆流するのを防止している。なお、この実施例では、吐出口111、112から吐出される1回転あたりの吐出量は吐出口16から吐出される最大吐出量より大きい構成としている。

0019

補助ポンプ21は、図4に示すように、制御回路42の駆動信号によって駆動される磁駆動軸43によってオンオフ切替される。制御回路42は、油圧センサ44の発生する油圧信号およびエンジン回転数センサ45が発生する回転数信号を入力し、演算処理し、処理の結果、電磁駆動軸40、41のオンオフを決定する。オン状態のとき弁体32、33がアウターロータ14の外壁に当接することで閉弁状態になり、補助ポンプ21を駆動する。オフ状態のとき、図3に示すように、弁体32、33がアウターロータ14の外壁から離間することで、ポンプ室34と35の仕切り壁解除された開弁状態になり、補助ポンプ21を停止する。

0020

例えば、車両に搭載されるエンジンの回転数に応じてあらかじめ設定される油圧値に対して油不足状態を検出したとき、制御回路42は、電磁駆動軸40、41をオン状態に切り替える。

0021

補助ポンプ21は、動力ポンプ11の吐出圧が任意に設定した圧力に到達しない場合に目標圧力にするため作動する。たとえば油温高温でかつエンジン回転数低回転数のとき、動力ポンプ11と補助ポンプ21の両方を作動し、ポンプ下流側に設けた油圧機構の制御が可能な油圧を発生させる。反対に、エンジン回転数が高回転数のとき、動力ポンプ11を駆動し、補助ポンプ21を停止する。

0022

複合ポンプは、油温80℃以上、エンジン回転数2000r/分以下において60〜120kPaの範囲で吐出圧を確保できるように設定してある。エンジン回転数が増加し、吐出口111、112から吐出されたオイルの油圧が設定油圧値以上に到達したとき、油圧センサの出力信号に基づいて電磁駆動軸40、41をアウターロータ14の中心軸方向と逆方向に移動し、アウターロータ14から弁32、33を離し、第2ポンプ室の容積変化をなくす。これにより補助ポンプ21のポンプ作用を停止し、ポンプ吐出圧を低下させる。

0023

次に、エンジン回転数が低速回転域にあるとき、動力ポンプ11と補助ポンプ21の双方のオイルポンプによる吐出圧増加が行われ、エンジン潤滑系統へ十分な油量を確保する。エンジン回転数が中速域から高速域にあるときには、動力ポンプ11のみを稼動し補助ポンプ21を停止することで、吐出圧を相対的に低くし、余剰吐出分を低減している。これにより、オイルポンプによる最小限必要な油循環量を確保し、無駄なエネルギー消費を防止している。

0024

(第2実施例)本発明の第2実施例を図5に示す。第2実施例は、補助ポンプを自己制御可能な構造にした例である。吐出口111の出口71の油圧がベーン321の受圧面3211に作用する構造である。ベーン321の弁体3212は圧縮コイルスプリング78によりアウターロータ14の外周に押し付けられている。ベーン321、331はアウターロータ14の中心軸に対称に配置されている。

0025

次に、第2実施例の作用について説明する。油温が高く、エンジン回転数が低い場合、吐出口111、112に発生する油圧は相対的に低く、この油圧はベーン321、331の受圧面3211、3311に作用するが、任意に設定したばね力を持つ圧縮コイルスプリング78、79の抑え力の方が相対的に大きいため、ベーン321、331はアウターロータ14の外周壁に接触した状態を保つ。これによりポンプ作用を継続する。

0026

エンジン回転数が上昇し、受圧面3211、3311に作用する圧力が圧縮コイルスプリング78、79の抑え力を超えた場合、ベーン321、331は押し下げられ弁体3212、3312がアウターロータ14から離れることによりポンプ作用を停止する。この制御はエンジン回転数が低くても油温が低い場合には油圧が高いため同様な制御を行う。

図面の簡単な説明

0027

図1本発明の第1実施例によるエンジン用オイルポンプを示す概略構成図である。
図2本発明の第1実施例によるオイルの流れ図である。
図3本発明の第1実施例による補助ポンプの稼動停止状態を示す図である。
図4本発明の第1実施例による補助ポンプの制御回路を示すブロック図である。
図5本発明の第2実施例によるエンジン用オイルポンプの概略構成を示す図である。

--

0028

1オイルポンプ(複合ポンプ)
2ポンプハウジング
11動力ポンプ
12ポンプシャフト
13インナーロータ(ドライブロータ)
14アウターロータ(ドリブンロータ)
15吸入口
16吐出口
21補助ポンプ
31逆止弁
32、33弁体(ベーン)
34、35ポンプ室
40、41電動駆動軸(電磁駆動手段)

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