JP2010502894A - 可変容量形油圧ポンプ用の２段階圧力調整システム - Google Patents

Abstract

ポンプによって発生した流れを制御するために内部に位置決めされたアクチュエータ部材を有するハウジングを有するポンプ。第１の減少ポートはハウジングに接続され、かつアクチュエータ部材と動作可能に接触する表面積を有する。第２の減少ポートはハウジングに接続され、かつアクチュエータ部材と動作可能に接触する表面積を有する。弁は、第２の減少ポートへの流体流れを制御するために第２の減少ポートに接続される。吸引通路はハウジングに接続され、アクチュエータ部材を使用して流体をハウジングに引き込む。吐出通路はハウジングに接続され、アクチュエータ部材によって加圧された流体用の出口を提供する。
【選択図】 図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００６年９月８日に出願された米国仮特許出願第６０／８５４，１４３号明細書の利益を主張する。

本発明は、一般に、可変流量ポンプの出力の制御に関する。

内燃機関の可動部品を適切に潤滑して、油圧力を提供することが望ましい。典型的に、エンジンで使用されるオイルポンプは、エンジンのクランクシャフトと作動可能に関連付けられ（例えば、直接駆動式、チェーン駆動式及び／又はギア駆動式等）、比較的簡単な固定圧力調整システムを有する。これらのシステムは一般に充分であるが、いくつかの不都合がある。例えば、特定の／所定の作動状態下でエンジンが必要とする圧力に対し、実際の吐出圧力があまり制御されないことがある。非限定的な例によれば、現在利用可能なポンプ技術は、典型的に、すべてのエンジン作動状態で高いオイル圧力を提供し、この場合、それらのエンジン状態の一部では、より低いオイル圧力で充分であるかもしれない。高圧の出力よりも低い圧力の出力を提供する発展的装置が望ましい。

明細書全体が参考として本出願に明示的に組み込まれている、共同譲渡された米国特許第６，８９６，４８９号明細書では、可変容量形ベーンポンプの制御を行うための機械式油圧装置が示されている。これにより、エンジンオイル圧力のより最適化された制御が可能になる。しかし、エンジンの必要性及び／又は変数によっては、ある別の制御を提供することがさらに望ましい。

ポンプによって発生した流れを制御するために内部に位置決めされたアクチュエータ部材を有するハウジングを有するポンプ。第１の減少ポートはハウジングに接続され、かつアクチュエータ部材と動作可能に接触する表面積を有する。第２の減少ポートはハウジングに接続され、かつアクチュエータ部材と動作可能に接触する表面積を有する。弁は、第２の減少ポートへの流体流れを制御するために第２の減少ポートに接続される。吸引通路はハウジングに接続され、アクチュエータ部材を使用して流体をハウジングに引き込む。吐出通路はハウジングに接続され、アクチュエータ部材によって加圧された流体用の出口を提供する。

本発明のさらなる理解は、従属請求項と関連して検討されるとき、図面の説明及び本発明の詳細な説明を考慮して得られる。

本発明は、詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されるであろう。

本発明の一般的な教示による可変容量形ポンプシステムの油圧概略図である。 本発明の第１の実施形態によるポンプの断面図である。 ソレノイド弁モジュールの性能特性を示したグラフである。

本発明の次の説明は、本質的に単に例示的なものに過ぎず、本発明、その適用、又は用途を限定するようには決して意図されない。

一般に図面、具体的に図１と図２を参照すると、システム及びポンプ構成が示されている。可変容量形ポンプ又は可変出力ポンプ要素５０を有するオイルポンプ４０が示されている。他の種類のベーンポンプ、ギヤポンプ、ピストンポンプ等のような、しかしそれらに限定されない他の種類のポンプシステムを本発明に使用することができることを理解すべきである。

本発明のエンジンシステムには、少なくとも潤滑回路１０、オイルサンプ２０、エンジン制御ユニット（すなわち、ＥＣＵ）又はコンピュータ３０、及びオイルサンプ２０からオイルを引いて、高圧でオイルを潤滑回路１０に供給するオイルポンプ４０がある。

潤滑回路１０は、少なくともオイルフィルタ１１と、ロッドとカムシャフトとを接続するエンジンのクランクシャフトを支持するジャーナル軸受１２とを含み、かつ可変圧力トランスジューサ１３を収容することができる。潤滑回路１０はまた、任意選択的に、オイルクーラ、ピストン冷却ジェット、チェーンオイラ、可変カムタイミングフェーザ、及びシリンダ作動解除システムのような構成部品も収容することができる。ＥＣＵ３０は、測定したエンジン速度３１、エンジン温度３２、及びエンジン負荷、トルク又はスロットル３３用の電気入力部を含む。ＥＣＵ３０はまた、トランスジューサ１３からの測定オイル圧力３４用の電気入力部も有することができる。ＥＣＵ３０はまた、オイルポンプ４０への電気制御信号用の出力部３５も有する。

オイルポンプ４０は、吸引通路４２と、吐出通路及びマニホールド４３とを収容するハウジング４１を含む。オイルポンプ４０はまた、圧力逃がし弁４４及び／又はオイルポンプ４０の内部で使用するための吐出オイルを洗浄するための内部オイルフィルタ４５も備えることができる。オイルポンプ４０は、偏心リング５１のような位置決め可能な要素を含む可変流ポンプ要素５０を収容する。ポンプ要素５０内の偏心リングの位置により、所定の駆動速度でポンプ要素５０によって吐出される流量が決定され、および偏心リングは、ハウジング４１と関連して、偏心リング５１の同一側の２つの制御チャンバを形成し、２つのチャンバは、偏心リング５１の領域に制御力を及ぼす意図する目的のための制御された圧力流体を収容する。第１のチャンバ又は減少チャンバ５２は、可変流ポンプ要素５０の流量を減少させて高圧を達成するために偏心リング５１に加えられる圧力を収容し、および第２チャンバ又は減少チャンバ５３は、可変流ポンプ要素５０の流量を減少させて低圧を達成するために偏心リング５１に加えられる圧力を収容する。減少チャンバ５２は、壁部によって減少チャンバ５３から分離される。

ばね５４のような付勢可能な部材は、ハウジング４１と偏心リング５１との間に位置決めされる。ばね５４は、力を偏心リング５１に加えて、可変流量ポンプ要素５０の流量を増加させる。減少チャンバ５２には、オイルポンプ吐出マニホールド４３又は潤滑回路１０の下流の他のある箇所から（例えば、通常は主オイル通路１５から）オイル圧力を供給することができ、オイル圧力は、第１の減少ポート５５を通してハウジング４１に入力される。圧力は、フィルタ４５とチャンネル６２とを介してオイル吐出マニホールド４３から、又は出力チャネル６１を介して潤滑回路１０の下流の他のある箇所から（例えば、通常は主オイル通路１５から）第２の減少ポート５７に入力することができる。第２の減少ポート５３に入力された圧力は、弁６０に接続される導管６８を通したサンプ２０からの又は吐出マニホールド４３からの流体流れを制御する弁６０によって制御されることができる。

第１の減少ポート５５及び第２の減少ポート５７は、減少チャンバ５２と５３とに入る別個の固定体積の圧力を提供する。偏心リング５１に加えられる減少チャンバ５３内の当該流体の圧力量は、第２の減少ポート５７を通して加えられる流体量を制御することによって制御されることができる。第２の減少ポート５７は、導管６２から圧力を受け取る。導管６２内の圧力は、弁６０によって制御される。弁６０は、ソレノイドバルブ弁であることができる。図２に示したように、弁６０は、ソレノイド制御されるボール及びタペット弁であり、この場合、ソレノイド部分は、座部６６からボール６４を移動させて、導管６８から導管６２に圧力が流れることを可能にする力を加えるタペット６３を有する。ソレノイド６０は、ポンプのハウジング４１に直接接続することができるか、あるいは下流の位置に配置することが可能である。他のある種類の弁を使用することも可能であり、したがって、本出願はソレノイドボール弁の用途に限定されない。減少チャンバ５３内に加えられた圧力量は、偏心リング５１に力を加えて、マニホールド４３からの流れを減少させる。流れを減少させるために必要な圧力量は、偏心リング５１を移動するために克服されなければならないばね５４の力によって予め決定することができる。圧力が減少チャンバ５３にもはや供給されないとき、チャンバ内の圧力を排出ポート５９を通して逃すことができる。

図３は、偏心リング５１に加えられる圧力対ポンプ速度をグラフで示している。線１０２は、第１の減少ポート５５の圧力対速度の線を表している。第２の線１０４は、第１の減少ポート５５及び第２の減少ポート５７が圧力を偏心リング５１に加えたときの圧力曲線を表している。

Claims (23)

1. ハウジングと、
   前記ポンプによって発生した流れを制御するために前記ハウジング内に位置決めされたアクチュエータ部材と、
   前記ハウジングに接続された第１の減少ポートであって、前記アクチュエータ部材と動作可能に接触する表面積を有する第１の減少ポートと、
   前記アクチュエータ部材と動作可能に接触する表面積を有する前記ハウジングに接続された第２の減少ポートと、
   前記第２の減少ポートへの流体流れを制御するために前記第２の減少ポートに接続された弁と、
   前記アクチュエータ部材を使用して流体を前記ハウジングに引き込むために前記ハウジングに接続された吸引通路と、
   前記ハウジングに接続された吐出通路であって、前記アクチュエータ部材が前記流体を加圧した後に流体が前記ハウジングを出る吐出通路と、
   を備えるポンプ。
2. 前記弁と動作可能に関連付けられる電子制御ユニットであって、オイルの流れとオイル圧力とを制御するための前記弁に入力制御信号を供給するように選択的に動作可能である電子制御ユニットをさらに備える、請求項１に記載のポンプ。
3. 前記電子制御ユニットが、エンジン速度、エンジン温度、エンジン負荷からなる群から選択される１つ以上のエンジン状態を監視し、前記電子制御ユニットが、前記エンジン状態に応答して前記ポンプを通した流体流れを選択的に調整する、請求項２に記載のポンプ。
4. 前記弁が、供給される電流に応答して、前記第２の減少ポートに供給される圧力を調整するように動作可能なソレノイド弁である、請求項２に記載のポンプ。
5. アクチュエータ部材がベーンポンプである、請求項１に記載のポンプ。
6. 前記アクチュエータ部材が偏心リングと可動部分とをさらに備え、前記偏心リングが、前記ポンプによって発生した前記流体流れを制御するために前記可動部分に作用する、請求項１に記載のポンプ。
7. 前記偏心リングと動作可能に関連付けられる付勢可能な部材をさらに備え、前記ポンプ部材によって発生した流れを作動部材に部分的に制御させるように、前記第１の付勢可能な部材が選択的に動作可能である、請求項６に記載のポンプ。
8. 前記第１の減少ポート及び前記第２の減少ポートが前記偏心リングと動作可能に接触し、および前記ポンプによって発生した前記流れが、前記偏心リングに作用する前記第１の減少ポートと前記第２の減少ポートとの組み合わせ圧力によって部分的に制御される、請求項６に記載のポンプ。
9. 前記弁が閉鎖して、第２の流路内の圧力を制限するとき、前記ポンプが高圧モードで動作する、請求項８に記載のポンプ。
10. 前記弁が開放して、前記第２の流路内の圧力を増加させるとき、前記ポンプが低圧モードで動作する、請求項８に記載のポンプ。
11. ハウジングと、
    前記ハウジングに収容されかつ前記ポンプを通して流れを発生させるアクチュエータ部材であって、減少チャンバと付勢可能な部材との間に位置決めされるアクチュエータ部材と、
    前記減少チャンバに接続された第１の減少ポートであって、前記アクチュエータ部材と動作可能に接触する表面積を有する第１の減少ポートと、
    前記減少チャンバに前記減少チャンバ内に接続された第２の減少ポートであって、前記アクチュエータ部材と動作可能に接触する表面積を有する第２の減少ポートと、
    前記第２の減少ポートへの流体流れを制御するために前記第２の減少ポートに接続された弁と、
    前記アクチュエータ部材を使用して流体を前記ハウジングに引き込むために前記ハウジングに接続された吸引通路と、
    前記ハウジングに接続された吐出通路であって、前記アクチュエータ部材が前記流体を加圧した後に流体が前記ハウジングを出る吐出通路と、
    を備えるポンプ。
12. 前記弁と動作可能に関連付けられる電子制御ユニットであって、オイルの流れとオイル圧力とを制御するための前記弁に入力制御信号を供給するように選択的に動作可能である電子制御ユニットをさらに備える、請求項１１に記載のポンプ。
13. 前記電子制御ユニットが、エンジン速度、エンジン温度、エンジン負荷からなる群から選択される１つ以上のエンジン状態を監視し、前記電子制御ユニットが、前記エンジン状態に応答して前記ポンプを通した流体流れを選択的に調整する、請求項１２に記載のポンプ。
14. 前記弁が、供給される電流に応答して、前記第２の減少ポートに供給される圧力を調整するように動作可能なソレノイド弁である、請求項１２に記載のポンプ。
15. アクチュエータ部材がベーンポンプである、請求項１１に記載のポンプ。
16. 前記アクチュエータ部材が偏心リングと可動部分とをさらに備え、前記偏心リングが前記減少チャンバの間に位置決めされ、前記ポンプによって発生した流体流れを制御するために前記付勢可能な部材と前記可動部分とに作用する、請求項１１に記載のポンプ。
17. 前記付勢可能な部材が前記偏心リングと動作可能に関連付けられ、前記ポンプ部材によって発生した流れを前記作動部材に部分的に制御させるように、前記付勢可能な部材が選択的に動作可能である、請求項１６に記載のポンプ。
18. 前記偏心リングが前記付勢可能な部材と共に伸長位置に移動されるときに、前記付勢可能な部材が前記偏心リングに接触して、前記ポンプの流れを増加させる、請求項１７に記載のポンプ。
19. 前記第１の減少ポート及び前記第２の減少ポートが前記偏心リングと動作可能に接触し、および前記第１の減少ポート及び前記第２の減少ポートが圧力を前記偏心リングに加えるときに前記ポンプによって発生した前記流れが減少される、請求項１８に記載のポンプ。
20. 前記第１の減少ポート及び前記第２の減少ポートが前記偏心リングと動作可能に接触し、および前記ポンプによって発生した前記流れが、前記偏心リングに作用する前記第１の減少ポートと前記第２の減少ポートとの組み合わせ圧力によって部分的に制御される、請求項１６に記載のポンプ。
21. 前記弁が閉鎖して、前記第２の流路内の圧力を制限するとき、前記ポンプが高圧モードで動作する、請求項２０に記載のポンプ。
22. 前記弁が開放して、前記第２の流路内の圧力を増加させるとき、前記ポンプが低圧モードで動作する、請求項２０に記載のポンプ。
23. ハウジングと、
    前記ポンプを通して流れを発生させるために偏心リングに回転可能に位置決めされた可動ベーンを有する前記ハウジングに収容されたアクチュエータ部材であって、
    前記偏心リングが減少チャンバと付勢可能な部材との間に位置決めされる、アクチュエータ部材と、
    前記減少チャンバに接続された第１の減少ポートであって、前記アクチュエータ部材と動作可能に接触する表面積を有する第１の減少ポートと、
    前記減少チャンバに前記減少チャンバ内に接続された第２の減少ポートであって、前記アクチュエータ部材と動作可能に接触する表面積を有する第２の減少ポートと、
    前記第２の減少ポートへの流体流れを制御するために前記第２の減少ポートに接続されたソレノイドボール弁と、
    前記アクチュエータ部材を使用して流体を前記ハウジングに引き込むために前記ハウジングに接続された吸引通路と、
    前記ハウジングに接続された吐出通路であって、前記アクチュエータ部材が前記流体を加圧した後に流体が前記ハウジングを出る吐出通路と、
    を備えるポンプ。