CN1910368A - 油泵以及装备该油泵的自动变速机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油泵。该油泵中，在其端面形成有收容凹处(11)的泵体(10)的端面与泵盖(15)结合，在二者之间形成齿轮室(G)。在齿轮室(G)内设置有被驱动轴(13)驱动的驱动齿轮(30)、和可旋转地配置并与驱动齿轮(30)啮合从而被驱动的从动齿轮(31)。与通过两齿轮(30、31)的啮合所形成的工作室(R)的吐出领域相对应，在泵体(10)的收容凹处(11)的底面和泵盖(15)的内端面上形成有泵体侧吐出口(25a)和泵盖侧吐出口(25b)。在泵体(10)的收容凹处(11)的底面上，从泵体侧吐出口(25a)的前端部朝向工作室(R)的吐出领域的后端部，形成有泵体侧切槽(26a)。还有，在泵盖(15)的内端面上，从泵盖侧吐出口(25b)的前端部朝向工作室(R)的吐出领域的后端部，形成有泵盖侧切槽(26b)。泵体(10)和泵盖(15)中的一方由铸铁制成，而另一方由轻合金制成，各切槽(26a、26b)中，在由轻合金制成的泵体(10)或泵盖(15)上形成的切槽的长度要长于在由铸铁制成的泵体(10)或泵盖(15)上形成的切槽的长度，驱动齿轮(30)高速旋转时，工作室(R)内的工作油中产生的气泡在通过较长的切槽朝向工作室(R)内逆流的高压工作油的作用下，被压垮在由铸铁制成的泵体(10)或泵盖(15)的面向工作室(R)的内表面侧。该油泵中，可以设定从动齿轮(31)为其外周被自由旋转地支撑在齿轮室(G)的内周面的内齿轮，驱动齿轮(30)为与从动齿轮(31)啮合的外齿轮。还有，希望在由轻合金制成的泵体(10)或泵盖(15)上形成的切槽(26a或26b)的形状大致为三角形，朝向泵盖侧吸入(20b)其宽度逐渐变窄，同时其底面呈倾斜状，朝向泵盖侧吸入口(20b)其深度逐渐变浅。

Description

油泵以及装备该油泵的自动变速机
技术领域
本发明涉及一种适用于向机动车的自动变速机等供给工作油的油泵，尤其涉及一种能够抑制高速旋转时产生的气穴腐蚀(气蚀损伤)的油泵、以及装备该油泵的自动变速机。
背景技术
在JP特开2003-161269号公报中，公开了一种抑制气穴腐蚀产生的车辆用变速机的油泵。根据实施例的记载，该油泵具有：铸铁制的泵体，其在其端面形成有圆形的收容凹处；轻合金制的泵盖，其为覆盖该收容凹处而与泵体的端面结合并在与泵体之间形成齿轮室；驱动齿轮，其在上述齿轮室被架轴在泵体上的驱动轴所支撑驱动；从动齿轮，其在上述齿轮室能够相对于驱动齿轮偏心旋转并与驱动齿轮啮合从而被驱动；圆弧状的泵体侧吸入口和泵体侧吐出口，其在通过该两齿轮的啮合所形成的工作室的吸入领域和吐出领域，在泵体的收容凹处的底面上分别在周方向上形成；圆弧状的泵盖侧吸入口和泵盖侧吐出口，其在工作室的吸入领域和吐出领域，在泵盖的内端面上分别在周方向形成。
上述JP特开2003-161269号公报所提出的技术(以下简称“现有技术”)的油泵中，驱动齿轮的转速为通常的使用范围(例如直至7000rpm的转速)时，能够获得所希望的抑制气穴腐蚀产生的效果。但是，如果驱动齿轮的转速为大于该转速的高转速(例如为7500rpm)时，就会产生在泵盖侧出现气穴腐蚀的问题。下面利用与上述现有技术的图6和图4实质上结构相同的图6和图7，对该问题进行说明。
在上述现有技术的油泵中，在泵体1的收容凹处(也参考图1的泵体10的收容凹处11)的底面，从工作室的吐出领域的泵体侧吐出口4a的周方向前端部向泵体侧吸入口3a的周方向后端部，形成有泵体侧切槽5a。另外，在泵盖2的内端面，从泵盖侧吐出口4b的周方向前端部向泵盖侧吸入口3b的周方向后端部，形成有短于该泵体侧切槽5a的泵盖侧切槽5b。该油泵工作时，驱动齿轮6a和从动齿轮6b绕箭头方向旋转时，在两齿轮6a、6b之间形成的工作室R首先通过泵体侧切槽5a与泵体侧吐出口4a连通。由于该工作室R在此之前与吸入口3a、3b连通，因此充满了混入有由低压的工作油的蒸气和气化的溶存空气等形成的气泡的工作油。另一方面，由于吐出口4a、4b内的工作油处于高压，如果工作室R与泵体侧切槽5a连通，泵体侧吐出口4a内的高压的工作油会暂时如箭头f所示，从泵体1侧的连通部向相反侧的泵盖2的内端面，在工作室R内逆流，从而压垮其内部的气泡，由于伴随该压垮过程产生的冲击压，会在其附近的内端面产生气穴腐蚀。
当油泵的转速低于一定限度时，工作室R内的气泡较少，吐出口4a、4b内的工作油的压力也不太高，其向工作室R内的流入速度也较低，气泡的压垮主要出现在泵体1的收容凹处的底面侧，其程度也比较弱。因此，气穴腐蚀发生在泵体1侧，但由于泵体1的材料为对气穴腐蚀耐受性高的铸铁制成，能够防止这种气穴腐蚀。因此上述现有技术当油泵的转速低于一定限度时，能够有效地防止气穴腐蚀。
但是，当油泵的转速超过一定限度，工作室R内的压力降低，气泡增大，离心油压增加，所增大的气泡容易向内周侧汇集，吐出口4a、4b内的工作油的压力也增加，向工作室R内的流入速度也增加。因此，气泡压垮出现的地方转移到泵盖2的内端面侧，其程度增大，由于泵盖2的材料为对气穴腐蚀耐受性低的铝制成，在泵盖2的内端面的如图7(b)的符号E1所示位置处，产生气穴腐蚀，在与各泵齿轮6a、6b之间产生间隙，出现工作油的泄漏，从而降低泵效率。上述现有技术中，油泵的转速超过一定限度后，泵盖2侧之所以会出现气穴腐蚀，可以认为其原因在于这种作用。
作为解决这种问题的方法，可以考虑利用对气穴腐蚀耐受性高的金属材料来制作泵盖2。但是，此时由于气蚀在工作室R内产生的气泡压垮的程度很高，利用对铝中象T6等利用热处理提高表面强度的材料、或高硅铝合金，未必能够解决这个问题，因此需要采用铸铁等对气穴腐蚀耐受性高的材料。这样，由于泵体1和泵盖2二者均为铸铁制成，又存在油泵的重量增加的问题。另外，这种油泵用于车辆用自动变速机时，由于油泵的泵体或泵盖不能与轻合金制的变速机壳体实现一体化，从而使得结构复杂化。
发明内容
本发明的主要目的在于解决上述问题，提供即使不变更上述泵盖的材质而仍然利用轻合金制成、也能够可靠地抑制驱动齿轮高速旋转时产生气穴腐蚀的油泵。
根据本发明，为了实现上述目的，该油泵具有：泵体，其在其端面形成有收容凹处；泵盖，其为覆盖上述收容凹处而使内端面与上述泵体的端面结合并在与该泵体之间形成齿轮室；驱动齿轮，其在上述齿轮室内被驱动轴所驱动；从动齿轮，其配置在上述齿轮室内能够旋转并与上述驱动齿轮啮合从而被驱动；泵体侧吐出口和泵盖侧吐出口，其在通过上述驱动齿轮和从动齿轮的啮合所形成的工作室的吐出领域，在上述泵体的收容凹处的底面和上述泵盖的内端面上分别形成；泵体侧切槽，其从上述泵体侧吐出口的前端部向上述工作室的吐出领域的后端部，在上述泵体的收容凹处的底面形成；和泵盖侧切槽，其从上述泵盖侧吐出口的前端部向上述工作室的吐出领域的后端部，在上述泵盖的内端面形成，上述泵体和泵盖中的一方由铸铁制成，而另一方由轻合金制成，其中，上述泵体侧切槽和泵盖侧切槽，在由轻合金制成的上述泵体或泵盖上形成的切槽的长度要长于在由铸铁制成的上述泵体或泵盖上形成的切槽的长度，上述驱动齿轮高速旋转时，上述工作室内的工作油中产生的气泡在通过较长的上述切槽向上述工作室内逆流的高压工作油的作用下，被压垮在由铸铁制成的上述泵体或泵盖的面向上述工作室的内表面侧。
本发明的油泵，优选为上述从动齿轮为其外周被自由旋转地支撑在上述齿轮室的内周面的内齿轮，上述驱动齿轮为与上述从动齿轮啮合的外齿轮，上述泵体侧吐出口和泵盖侧吐出口形成为圆弧状，上述泵体侧切槽和泵盖侧切槽分别形成为从上述泵体侧吐出口和泵盖侧吐出口的周方向前端部向上述工作室的吐出领域的后端部。
本发明的油泵，优选为在由轻合金制成的上述泵体或泵盖上形成的上述切槽的形状大致为三角形，从上述泵盖侧吐出口的前端部向上述工作室的吐出领域的后端部，其宽度逐渐变窄。
本发明的油泵，优选为在轻合金制成的上述泵体或泵盖上形成的上述切槽的底面呈倾斜状，从上述泵盖侧吐出口的前端部向上述工作室的吐出领域的后端部，其深度逐渐变浅。
另外，根据本发明的自动变速机为具有油压供给源的自动变速机，其特征在于，采用上述本发明的油泵作为上述油压供给源，由轻合金制成的上述泵体或泵盖与上述自动变速机的变速机外壳一体化形成。
附图说明
图1为本发明的油泵的一个实施方式的截面图。
图2为图1的2-2截面图。
图3为图2的3-3截面图。
图4是表示图1所示的实施方式的各接口和切槽的配置额图。图4(a)是表示泵体的收容凹处的底面的一部分的图。图4(b)是表示泵盖的内端面的一部分的图。
图5表示与图1所示的实施方式的泵齿轮的旋转角度相对的工作室和吐出口之间的释放截面积的关系。
图6表示现有技术的油泵的与图2相当的截面图。
图7表示现有技术的油泵的与图4相当的截面图。
实施方式
以下利用图1-图5，说明实施本发明的油泵的最佳方式。该实施方式的油泵为向机动车等车辆用自动变速机供给工作油的油泵，包括相互结合的泵体10和泵盖15构成的外壳H、和由被收容在该外壳H内并能自由旋转的驱动齿轮30和从动齿轮31构成的泵齿轮。泵盖15与机动车的自动变速机的外壳一体化形成。
泵体10由铸铁等对气穴腐蚀耐受性高的金属材料制成，如图1所示，在其平坦的一个侧面上形成有收容凹处11，其是能够自由旋转地收容泵齿轮30、31的圆形，较浅但具有一定深度，在收容凹处11的底面上形成有贯通泵体10的中心孔12，其相对于收容凹处11的中心的偏心量等于两泵齿轮30、31之间的偏心量。由于泵盖15为铝等轻量材料且对气穴腐蚀的耐受性比泵体10差的轻合金制成，平坦的一个侧面通过螺栓固定在泵体10上，以对收容凹处11进行液密性覆盖，由此泵体10和泵盖15之间形成收容一对泵齿轮30、31的齿轮室G。与泵体10的中心孔12同轴并被压入固定于在泵盖15上形成的中心孔16中的管状的定子轴17穿过泵体10内，与中心孔12之间保持间隙。插入在该定子轴17与中心孔12之间的管状的驱动轴13被固定在中心孔12的内面的轴承衬套12a所支撑，并能自由旋转。驱动轴13与泵体10之间通过油封14进行密封。
外齿的驱动齿轮30与齿数比其多1个的内齿的从动齿轮31具有相同的厚度，具有相互啮合的余摆线(trochoid)形状的齿，由其两侧面和泵体10与泵盖15形成的齿轮室的两内侧面具有很小的间隙，能够保证工作油实质上不会泄漏，且能够相对自由滑动旋转。驱动齿轮30受到支撑时，其内周面被嵌合在驱动轴13前端部的外周面，从内周面突出的1对齿30a与在驱动轴13的前端形成的键槽卡合，从而受到旋转驱动。从动齿轮31的外周面被嵌合支撑在收容凹处11的内周面，并能自由旋转。
主要如图2所示，收容在齿轮室G内的两泵齿轮30、31的相互啮合的各齿之间形成有多个工作室R。各工作室R随着两泵齿轮30、31的旋转，沿着在其齿底圆之间形成的环状空间一边移动，一边增减容积。这样，在从两泵齿轮30、31的节线的接触位置沿两泵齿轮30、31的旋转方向的180度范围内，形成有工作室R的容积随着旋转逐渐增加的吸引领域，另外，在从节线的接触位置与旋转方向相反的180度范围内，形成有工作室R的容积随着旋转逐渐减少的吐出领域。
如图1和图2所示，泵体10的收容凹处11的底面和与此相对的泵盖15的内端面上，在与除去吸入领域的两端部的范围相对应的相当的范围内，相对地形成有开口部形状和面积都互相一致的圆弧状的泵体侧吸入口20a和泵盖侧吸入口20b。各吸入口20a、20b的内侧缘和外侧缘分别与各泵齿轮30、31的齿底圆相一致。在泵体10和泵盖15内形成的导入来自油箱(reservior)(图中省略)的工作油的吸入通路21连通在该各吸入口20a、20b上。
另外，在泵体10的收容凹处11的底面和与此相对的泵盖15的内端面上，在与除去吐出领域的两端部的范围相对应的相当的范围内，相对地形成有开口部形状和面积都互相一致的圆弧状的泵体侧吐出口25a和泵盖侧吐出口25b。各吐出口25a、25b的内侧缘和外侧缘分别与各泵齿轮30、31的齿底圆相一致。泵体侧吐出口25a的底面的一部分上形成有倾斜面25a1，其深度朝着开始连通移动的工作室R的旋转方向前端侧逐渐变浅。在泵体10和泵盖15内形成的向供给目的地供应工作油的吐出通路27连通在泵体侧吐出口25a上。但是为了避开在泵盖15内形成的流体通路(图中省略)，泵盖侧吐出口25b比泵体侧吐出口25a浅，且没有连通到吐出通路27。
如图1～图4所示，在泵体10的收容凹处11的底面和与此相向的泵盖15的内端面上，分别形成有与泵体侧吐出口25a连通的泵体侧切槽26a、和与泵盖侧吐出口25b连通的泵盖侧切槽26b。各切槽26a、26b形成为从各吐出口25a、25b的周方向的旋转方向前端部朝着各吸入口20a、20b的周方向的旋转方向后端部延伸，泵盖侧切槽26b的长度长于泵体侧切槽26a的长度。较长的泵盖侧切槽26b的长度大致为吸入口20a、20b的旋转方向后端部与吐出口25a、25b的旋转方向前端部之间的距离的几分之一(例如1/4)左右。较短的泵体侧切槽26a的长度大致为泵盖侧切槽26b的长度的一半至1/4左右。另外，该实施方式中，如图2～图4所示，从泵体10侧观察时的俯视图中，泵盖侧切槽26b的形状大致为三角形，从其旋转方向前端部向泵盖侧吸入口20b的旋转方向后端部，其宽度逐渐变窄，而且在沿着圆弧的长度方向截面上，其底面呈倾斜状，从泵盖侧吐出口25b的旋转方向前端部向泵盖侧吸入口20b的旋转方向后端部，其深度逐渐变浅。
该实施方式的油泵在工作时，在图2中，两泵齿轮30、31在驱动轴13的作用下，如箭头所示沿逆时针方向旋转，工作室R也一边改变容积，一边沿同方向旋转。在图3中，两泵齿轮30、31和工作室R如箭头所示，向左移动。由此，油箱内的工作油通过吸入通路21，从两侧的吸入口20a、20b被吸入到位于吸入领域的工作室R，从位于吐出领域的工作室R吐出到吐出口25a、25b，通过吐出通路27供给到供给目的地。
在吸入领域，由于工作油为负压，因此气泡混入从吸入口20a、20b吸入到工作室R的工作油中。吸入了该工作油的工作室R随着泵齿轮30、31的旋转而进行移动，在吸入口20a、20b的旋转方向后端部与吐出口25a、25b的旋转方向前端部之间，被封闭于收容凹处11的底面与泵盖15的内端面之间，然后如图3所示继续移动，工作室R的前端越过泵盖侧切槽26b的前端部的第1释放点P1(参照图5)后，经由泵盖侧切槽26b的前端部与泵盖侧吐出口25b连通，继续越过泵体侧切槽26a的前端部的第2释放点P2后，除了泵盖侧切槽26b以外，还经由泵体侧切槽26a与泵体侧吐出口25a连通，当越过两吐出口25a、25b的旋转方向前端部的第3释放点P3后，直接与吐出口25a、25b连通。因此，封闭于收容凹处11的底面与泵盖15的内端面之间并充满混入低压气泡的工作油的工作室R与吐出口25a、25b之间的释放截面积如图5的实线所示，随着泵齿轮30、31的旋转角度而加速度地且连续地增大。
如图3所示，在此之前，封闭于收容凹处11的底面与泵盖15的内端面之间的工作室R的前端越过第1释放点P1，工作室R经由泵盖侧切槽26b的前端部与泵盖侧吐出口25b连通后，泵盖侧吐出口25b内的高压的工作油如箭头F所示，暂时从泵盖15侧的连通部向工作室R逆流，工作室R内的压力上升，因而压垮其内部的气泡。上述连通开始后，随着泵齿轮30、31的旋转，相对于工作室R的较长的泵盖侧切槽26b的开口面积增大，随之从泵盖侧吐出口25b向工作室R内的工作油的流入速度减小，因而工作室R内的气泡压垮的程度降低，如果较短的泵体侧切槽26a与工作室R连通，向工作室R内的流入速度进一步减小，工作室R内的气泡压垮的程度进一步降低。
当油泵的转速在于一定限度(例如7000rpm)以下时，工作室R内的气泡少，吐出口25a、25b内的工作油的压力也不太高，在图3所示状态下，如箭头F所示，从泵盖侧切槽26b朝着相反侧的泵体10的收容凹处11的底面流入到工作室R内的工作流体的流入速度也较低，因此气泡压垮主要在泵盖15的内端面侧产生，而且其程度也较小。因此，泵盖15即使为铝等对气穴腐蚀耐受性较低的材料，其内端面上产生的气穴腐蚀也是微量，实质上不会出现问题。还有，如上所述，在连通开始后，由于随着泵齿轮30、31的旋转，从泵盖侧吐出口25b向工作室R内的工作油的流入速度减小，因此在泵盖15的内端面上产生的气穴腐蚀进一步受到抑制，不会出现问题。
当油泵的转速超过一定限度(例如7500rpm)时，工作室R内的压力降低，气泡增大，并且该气泡在离心力的作用下向工作室R的内周侧汇集，另外，吐出口25a、25b内的工作油的压力增高，如箭头F所示，朝着泵体10的收容凹处11的底面流入到工作室R内的工作流体的流入速度也增加，因此产生气泡压垮的场所在工作室R内部移动到收容凹处11的底面侧，其程度也增高。但是，由于泵体10的材料为铸铁等对气穴腐蚀耐受性高的金属材料制成，在泵体10的收容凹处11的底面上不会产生气穴腐蚀。另外，如上所述，在连通开始后，由于随着泵齿轮30、31的旋转，泵盖侧切槽26b的开口面积增加，较短的泵体侧切槽26a也与工作室R连通，因此产生气泡压垮的场所移动到泵盖15的内端面侧，但是由于流入各切槽26a、26b工作室R内的工作油的流入速度减小，气穴腐蚀受到抑制，因此不会出现问题。
还有，在上述实施方式中，泵盖侧切槽26b的形状大致为三角形，从泵盖侧吐出口25b的旋转方向前端部朝向泵盖侧吸入口20b，其宽度逐渐变窄，而且其底面呈倾斜状，其深度逐渐变浅。这样，相对于工作室R的泵盖侧切槽26b的开口面积随着泵齿轮30、31的旋转迅速增加，从泵盖侧切槽26b向工作室R内的工作油的流入速度迅速减小。因此，工作室R内的气泡压垮的程度也迅速降低，因此油泵转速低于一定限度时在泵盖15的内端面产生的微量的气穴腐蚀也进一步减少。但是，本发明并不仅限于此，泵盖侧切槽26b即使如图6和图7所示的现有技术的泵体侧切槽5a那样，采用一定宽度和一定深度，虽然程度上有差别，但也能获得抑制气穴腐蚀的效果，有时这种效果已经能够满足要求。
另外，上述实施方式中，从动齿轮31为其外周被自由旋转地支撑在齿轮室G的内周面的内齿轮，驱动齿轮30为与从动齿轮31啮合的外齿轮，这样，驱动齿轮30被收容在从动齿轮31内，以减少泵齿轮30、31的容积，从而能够实现油泵的小型化。但是，本发明并不仅限于此，也可以双方都使用外齿的泵齿轮。此时，收容凹处的形状为边缘部重叠在一起的2个圆形。
上述实施方式的油泵为向机动车的自动变速机供应工作油的油泵，由于泵盖15由对气穴腐蚀耐受性低的轻合金制成，从而能够与由铝等轻合金制成的变速机外壳实现一体化，这样可以简化具有油泵的自动变速机的结构。但是，本发明的油泵的用途并不仅限于此，也可以用作机动车的无级变速机以及其它各种机器的工作油的供给源，根据其用途和周围状况，也可以让泵体由对气穴腐蚀耐受性低的铝制成，泵盖由对气穴腐蚀耐受性高的铸铁制成。此时，在由铝等制成的泵体上形成的泵体侧切槽的长度被设定为长于在由铸铁制成的泵盖上形成的泵盖侧切槽的长度。

Claims (5)

1.一种油泵，具有：泵体，其在其端面形成有收容凹处；泵盖，其为覆盖上述收容凹处而使内端面与上述泵体的端面结合并在与该泵体之间形成齿轮室；驱动齿轮，其在上述齿轮室内被驱动轴所驱动；从动齿轮，其配置在上述齿轮室内能够旋转并与上述驱动齿轮啮合从而被驱动；泵体侧吐出口和泵盖侧吐出口，其在通过上述驱动齿轮和从动齿轮的啮合所形成的工作室的吐出领域，在上述泵体的收容凹处的底面和上述泵盖的内端面上分别形成；泵体侧切槽，其从上述泵体侧吐出口的前端部向上述工作室的吐出领域的后端部，在上述泵体的收容凹处的底面形成；和泵盖侧切槽，其从上述泵盖侧吐出口的前端部向上述工作室的吐出领域的后端部，在上述泵盖的内端面形成，上述泵体和泵盖中的一方由铸铁制成，而另一方由轻合金制成，该油泵的特征在于：
上述泵体侧切槽和泵盖侧切槽，使在由轻合金制成的上述泵体或泵盖上形成的切槽的长度，长于在由铸铁制成的上述泵体或泵盖上形成的切槽的长度，上述驱动齿轮高速旋转时，上述工作室内的工作油中产生的气泡，在通过较长的上述切槽向上述工作室内逆流的高压工作油的作用下，被压垮在由铸铁制成的上述泵体或泵盖的面向上述工作室的内表面侧。
2.根据权利要求1所述的油泵，其特征在于：
上述从动齿轮为通过其外周而被自由旋转地支撑在上述齿轮室的内周面的内齿轮，上述驱动齿轮为与上述从动齿轮啮合的外齿轮，上述泵体侧吐出口和泵盖侧吐出口形成为圆弧状，上述泵体侧切槽和泵盖侧切槽，分别从上述泵体侧吐出口和泵盖侧吐出口的周方向前端部向上述工作室的吐出领域的后端部而形成。
3.据权利要求1或权利要求2所述的油泵，其特征在于：
在由轻合金制成的上述泵体或泵盖上形成的上述切槽的形状大致为三角形，从上述泵盖侧吐出口的前端部向上述工作室的吐出领域的后端部，其宽度变窄。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的油泵，其特征在于：
在由轻合金制成的上述泵体或泵盖上形成的上述切槽的底面倾斜而形成，从上述泵盖侧吐出口的前端部向上述工作室的吐出领域的后端部，其深度变浅。
5.一种自动变速机，具有油压供给源，其特征在于：
采用权利要求1至权利要求4中任一项所述的油泵作为上述油压供给源，由轻合金制成的上述泵体或泵盖与上述自动变速机的变速机外壳一体形成。
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