DE112005000100B4

DE112005000100B4 - Ölpumpe und automatisches Getriebe, welches diese umfasst

Info

Publication number: DE112005000100B4
Application number: DE112005000100.8T
Authority: DE
Inventors: Akira Matsuo; Akihito Hongoya; Mikio Iwase; Yoshinori Shibayama; Makoto Kaneso; Hirofumi Kamishima; Atsushi Hanawa; Koichi Miyamoto; Haruhisa Suzuki
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2025-02-19
Also published as: CN1910368A; DE112005000100T5; US20090180908A1; JPWO2005078285A1; CN100557246C; CA2550313A1; CA2550313C; JP4693168B2; US7699590B2; WO2005078285A1

Abstract

Ölpumpe, umfassend einen Pumpenkörper mit einem hohlen Bereich an einer seiner Endflächen; einen Pumpendeckel, wobei eine innere Endfläche des Pumpendeckels derart mit der Endfläche des Pumpenkörpers verbunden ist, dass der hohle Bereich bedeckt ist und dass ein Zahnradraum dazwischen gebildet ist; ein Antriebszahnrad, das von einem Antriebsschaft in dem Zahnradraum angetrieben ist; ein drehbares, angetriebenes Zahnrad, das in dem Zahnradraum angeordnet ist und von dem Antriebszahnrad, das mit dem angetriebenen Zahnrad in Eingriff steht, angetrieben ist; eine Auslassöffnung im Bereich des Körpers und eine Auslassöffnung im Bereich des Deckels, die in den Boden des hohlen Bereichs des Pumpenkörpers beziehungsweise in die innere Endfläche des Pumpendeckels eingeformt sind, in einem Entladebereich von Arbeitsräumen, die durch den Eingriff des Antriebszahnrads und des angetriebenen Zahnrads gebildet sind; eine Kerbe im Bereich des Körpers, die sich von dem vorderen Ende der Auslassöffnung im Bereich des Körpers zu dem hinteren Ende des Entladebereichs der Arbeitsräume im Boden des hohlen Bereichs des Pumpenkörpers erstreckt; und eine Kerbe im Bereich des Deckels, die sich von dem vorderen Ende der Auslassöffnung im Bereich des Deckels zu dem hinteren Ende des Entladebereichs der Arbeitsräume an der inneren Endfläche des Pumpendeckels erstreckt, wobei der Pumpenkörper oder der Pumpendeckel Gusseisen enthält und das jeweils andere eine leichte Legierung enthält, ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Ölpumpen, die geeignet sind, automatische Getriebe, beispielsweise in Automobilen, mit Arbeitsöl zu versorgen.
Stand der Technik
Die US 6,544,021 B2 betrifft eine Ölpumpe mit Ansaug- und Auslasskammern, die in einer Seitenwand eines Gehäuses ausgebildet sind. Ferner ist ein Teilbereich für ein Maximalvolumen vorgesehen, der mit der Seitenwand des Gehäuses an einer Stelle vorgesehen ist, wo ein maximales Volumen erzeugt wird.
Eine Ölpumpe eines automatischen Getriebes für ein Fahrzeug, die dazu in der Lage ist, eine Kavitationserosion zu regulieren, ist in der Japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2003-161269 offenbart. Nach den Ausführungsbeispielen umfasst diese Ölpumpe einen gusseisernen Pumpenkörper, der einen kreisförmigen, hohlen Bereich an einer seiner Endflächen hat; einen Leichtaluminiumpumpendeckel, der mit der Endfläche des Pumpenkörpers verbunden ist, so dass er den hohlen Bereich bedeckt und so dass dazwischen ein Zahnradraum gebildet wird; ein Antriebsgetriebe, welches von einem in dem Pumpenkörper und in dem Zahnradraum gelagerten Antriebsschaft getragen und angetrieben ist; ein angetriebenes Zahnrad, das derart in dem Zahnradraum angeordnet ist, dass es exzentrisch zu dem Antriebsgetriebe drehbar ist und von dem Antriebszahnrad, welches in das angetriebene Zahnrad eingreift, angetrieben ist; eine bogenförmige Ansaugöffnung, die dem Körper benachbart ist, und eine bogenförmige Auslassöffnung im Bereich des Körpers, die in den Boden des hohlen Bereichs des Pumpenkörpers jeweils in einem Ansaugbereich und einem Entladebereich eingeformt sind, und zwar jeweils in Arbeitsbereichen in Umfangsrichtung, wobei die Arbeitsbereiche durch den Eingriff der Zahnräder gebildet sind; und eine bogenförmige Ansaugöffnung im Bereich des Deckels und eine bogenförmige Auslassöffnung im Bereich des Deckels, die in die inneren Endflächen des Pumpendeckels im Ansaugbereich und im Entladebereich der Arbeitsbereiche jeweils in Umfangsrichtung eingeformt sind.
Mit der Ölpumpe nach der in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2003-161269 offenbarten Technologie (im Folgenden einfach als die „bekannte Technologie” bezeichnet) kann die Kavitationserosion wie erwartet reguliert werden, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebszahnrads sich in einem normalen Nutzbereich bewegt (beispielsweise bis zu 7.000 U/min). Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebszahnrads jedoch höher als dieser Wert ist (beispielsweise 7.500 U/min), tritt die Kavitationserosion unvorteilhafterweise im Bereich des Pumpendeckels auf. Dieses Problem wird nun unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben.
In der Ölpumpe nach der bekannten Technologie ist eine Kerbe 5a im Bereich des Körpers in den Boden eines hohlen Bereichs eines Pumpenkörpers 1 (siehe auch einen Pumpenkörper 10 und einen hohlen Bereich 11 in 1) eingeformt und erstreckt sich von dem vorderen Ende einer Auslassöffnung 4a im Bereich des Körpers in die Umfangsrichtung bis zu dem in die Umfangsrichtung hinteren Ende einer Ansaugöffnung 3a im Bereich des Körpers in einem Ansaugbereich von Arbeitsräumen. Ferner ist eine Kerbe 5b im Bereich des Deckels, die kürzer als die Kerbe 5a im Bereich des Körpers ist, in die innere Endfläche eines Pumpendeckels 2 eingeformt und erstreckt sich vom vorderen Ende einer Auslassöffnung 4b im Bereich des Deckels in die Umfangsrichtung bis zum hinteren Ende einer Ansaugöffnung 3b im Bereich des Deckels. Wenn das Antriebszahnrad 6a und das angetriebene Zahnrad 6b während der Rotation der Ölpumpe in eine Richtung eines Pfeils gedreht werden, bilden sich Arbeitsräume R zwischen den Zahnrädern 6a und 6b, die zunächst mit der Auslassöffnung 4a im Bereich des Körpers durch die Kerbe 5a im Bereich des Körpers kommunizieren. Da die Arbeitsräume R unmittelbar davor mit den Ansaugöffnungen 3a und 3b kommunizieren, sind die Arbeitsräume R mit Arbeitsöl von geringem Druck gefüllt, welches Blasen enthält, die aus Gas des Arbeitsöls und Luft, die dem Arbeitsöl entwichen ist, zusammengesetzt sind. Im Gegensatz dazu ist der Druck des Arbeitsöls in den Auslassöffnungen 4a und 4b hoch. Wenn die Arbeitsräume R mit der Kerbe 5a im Bereich des Körpers kommunizieren, fließt das Hochdruckarbeitsöl in der Auslassöffnung 4a im Bereich des Körpers zeitweise aus dem kommunizierenden Bereich in der Nähe des Pumpenkörpers 1 in Richtung der inneren Endfläche des Pumpendeckels 2 an der gegenüberliegenden Seite in die Arbeitsräume R zurück, wie durch einen Pfeil f angedeutet. Daher werden die Blasen in den Arbeitsräumen R zerquetscht und der Stoßdruck, der durch das Zerquetschen auftritt, verursacht eine Kavitationserosion in dem Bereich, in welchem die Blasen zerquetscht werden.
Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Pumpenöls kleiner oder gleich einem vorbestimmten Grenzwert ist, ist eine geringe Zahl von Blasen in den Arbeitsräumen R vorhanden. Der Druck des Arbeitsöls in den Auslassöffnungen 4a und 4b ist ebenfalls nicht besonders hoch, und die Zuflussrate in die Arbeitsräume R ist ebenfalls gering. Daher tritt das Zerquetschen der Blasen hauptsächlich im Bereich des Bodens des Pumpenkörpers 1 auf, das Zerquetschen ist jedoch vergleichsweise nicht bemerkbar. Daher kann die Kavitationserosion im Bereich des Pumpenkörpers dadurch vermieden werden, dass der Pumpenkörper 1 aus einem Material wie beispielsweise Gusseisen mit einer hohen Beständigkeit gegen Kavitationserosion gebildet ist. Dementsprechend ist die oben beschriebene bekannte Technologie in der Vermeidung von Kavtationserosion wirksam, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Ölpumpe geringer oder gleich dem vorgegebenen Grenzwert ist.
Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Ölpumpe jedoch den vorgegebenen Grenzwert überschreitet, ist der Druck in den Arbeitsräumen R reduziert. Dann wachsen die Bläschen an und sammeln sich leicht im Bereich des inneren Umfangs durch die erhöhte Zentrifugalkraft. Außerdem ist der Druck des Arbeitsöls in den Auslassöffnungen 4a und 4b erhöht, und die Zuflussrate in die Arbeitsräume R ist ebenfalls erhöht. Daher ist der Ort, an dem das Zerquetschen der Blasen auftritt, in einen Bereich der inneren Endfläche des Pumpendeckels 2 verschoben, und mehr Blasen werden zerquetscht. Da der Pumpendeckel aus einem Material wie Aluminium mit einer geringen Beständigkeit gegen Kavitationserosion gebildet ist, tritt Kavitationserosion in einem durch ein Symbol E1 angedeuteten Bereich in der inneren Endfläche des Pumpendeckels auf, wie in 7(b) dargestellt. Daher werden Lücken zwischen den Pumpenzahnrädern 6a und 6b gebildet und die Pumpeneffizienz ist durch Leckage des Arbeitsöls reduziert. Es wird angenommen, dass Kavitationserosion im Bereich des Pumpendeckels 2 durch die oben beschriebene Wirkung auftritt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Ölpumpe den vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Um dieses Problem zu lösen, ist eine mögliche Lösung, einen Pumpendeckel vorzusehen, der aus einem metallischen Material mit einer hohen Resistenz gegen Kavitationserosion besteht. In diesem Fall lösen Aluminium mit beispielsweise T6-Hitzebehandlung zur Erhöhung der Oberflächenstärke oder eine hochsiliziumhaltige Aluminiumlegierung nicht immer die Aufgabe, so dass viele durch Kavitation in den Arbeitsräumen R erzeugte Blasen zerquetscht werden und daher ein Material wie Gusseisen, das eine hohe Beständigkeit gegen Kavitationserosion hat, benötigt wird. In solch einem Fall wird das Gewicht der Ölpumpe unvorteilhafterweise erhöht, da sowohl der Pumpenkörper als auch der Pumpendeckel aus Gusseisen zusammengesetzt sind. Wenn eine solche Ölpumpe in einem automatischen Getriebe eines Fahrzeugs installiert ist, kann der Pumpenkörper oder der Pumpendeckel nicht in das Getriebegehäuse, das aus einer leichten Legierung besteht, integriert werden, woraus eine komplizierte Struktur resultiert.
Offenbarung der Erfindung
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, ist die vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ölpumpe bereitzustellen, die in der Lage ist, die Kavitationserosion während einer Hochgeschwindigkeitsrotation der Antriebszahnräder sicher zu regulieren, und zwar selbst dann, wenn der Pumpendeckel aus einer herkömmlichen leichten Legierung besteht.
Nach der vorliegenden Erfindung kann das oben beschriebene Ziel durch eine Ölpumpe erreicht werden, die umfasst: einen Pumpenkörper, der einen hohlen Bereich an einer seiner Endflächen hat; einen Pumpendeckel, wobei die innere Endfläche des Pumpendeckels mit der Endfläche des Pumpenkörpers verbunden ist, so dass sie den hohlen Bereich bedeckt und dazwischen einen Zahnradraum bildet; ein Antriebszahnrad, welches von einem Antriebsschaft in dem Zahnradraum angetrieben ist; ein drehbar angetriebenes Zahnrad, das in dem Zahnradraum angeordnet ist und von dem Antriebszahnrad, welches mit dem angetriebenen Zahnrad im Eingriff steht, angetrieben ist; eine Auslassöffnung im Bereich des Körpers und eine Auslassöffnung im Bereich des Deckels, die jeweils im Boden des hohlen Bereichs des Pumpenkörpers und in der inneren Endfläche des Pumpendeckels eingeformt sind, und zwar in einem Entladebereich von Arbeitsräumen, die durch den Eingriff des Antriebszahnrads in das angetriebene Zahnrad gebildet sind; eine Kerbe im Bereich des Körpers, welche sich von dem vorderen Ende der Auslassöffnung im Bereich des Körpers zu dem hinteren Ende des Entladebereiches der Arbeitsräume im Boden des hohlen Bereichs des Pumpenkörpers erstreckt; und eine Kerbe im Bereich des Deckels, die sich von dem vorderen Ende der Auslassöffnung im Bereich des Deckels zu dem hinteren Ende der Auslassöffnung der Arbeitsräume an der inneren Endfläche des Pumpendeckels erstreckt, wobei der Pumpenkörper oder der Pumpendeckel aus Gusseisen bestehen und das andere aus einer leichten Legierung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Kerbe, die in den aus der leichten Legierung gebildeten Pumpenkörper oder Pumpendeckel eingeformt ist, länger ist als diejenige der Kerbe, die in den aus Gusseisen gebildeten Körper oder Pumpendeckel eingeformt ist; und Blasen, die während der Hochgeschwindigkeitsrotation des Antriebszahnrads in den Arbeitsräumen im Arbeitsöl erzeugt sind, durch Hochdruckarbeitsöl zerquetscht werden, welches in die Arbeitsräume durch die längere Kerbe im Bereich der den Arbeitsräumen zugewandten Innenfläche des Pumpenkörpers oder Pumpendeckels aus Gusseisen zurückfließt.
Nach der Ölpumpe der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das angetriebene Zahnrad ein drehbares Innenzahnrad ist, dessen Außenumfang durch den Innenumfang des Zahnradraums gehalten ist; das Antriebszahnrad ein Außenzahnrad ist, das in das angetriebene Zahnrad eingreift; die Auslassöffnung im Bereich des Körpers und die Auslassöffnung im Bereich des Deckels jeweils bogenförmig sind; und die Kerbe im Bereich des Körpers und die Kerbe im Bereich des Deckels sich von den vorderen Enden der Auslassöffnung im Bereich des Körpers und der Auslassöffnung im Bereich des Deckels jeweils in die Umfangsrichtung bis zum hinteren Ende der Entladebereiches der Arbeitsräume erstrecken.
Nach der Ölpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die in den Pumpenkörper oder den Pumpendeckel, welcher aus der leichten Legierung gebildet ist, eingeformte Kerbe eine ungefähr dreieckige Form hat und eine Breite, die vom vorderen Ende der Auslassöffnung im Bereich des Deckels zu dem hinteren Ende des Entladebereichs der Arbeitsräume hin abnimmt.
Überdies ist es gemäß der Ölpumpe nach der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die in den Pumpenkörper oder in den Pumpendeckel, welcher aus der leichten Legierung gebildet ist, eingeformte Kerbe einen geneigten Boden hat, um die Tiefe vom vorderen Ende der Auslassöffnung im Bereich des Deckels zum hinteren Ende des Entladebereichs der Arbeitsräume hin zu reduzieren.
Ferner ist das automatische Getriebe nach der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsquelle für den hydraulischen Druck die Ölpumpe nach der vorliegenden Erfindung ist und der Pumpenkörper oder der Pumpendeckel, welcher aus der leichten Legierung gebildet ist, in ein Gehäuse des automatischen Getriebes integriert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht einer Ölpumpe nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in 1;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 2;
4(a) und 4(b) illustrieren die Anordnung von Öffnungen und Kerben nach dem Ausführungsbeispiel, das in 1 dargestellt ist, 4(a) illustriert einen Teil des Bodens eines hohlen Bereichs eines Pumpenkörpers, und 4(b) illustriert einen Teil einer inneren Endfläche des Pumpendeckels;
5 illustriert die Beziehung zwischen Rotationswinkeln von Pumpenzahnrädern und offenen Querschnittsflächen zwischen Arbeitsräumen und Auslassöffnungen nach dem Ausführungsbeispiel aus 1;
6 ist eine Querschnittsansicht, die der in 2 dargestellten Ölpumpe nach der bekannten Technologie entspricht; und
7(a) und 7(b) sind Teilansichten der Ölpumpe, die 4(a) und 4(b) entsprechen, nach der bekannten Technologie.
Bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
Eine Ölpumpe nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 bis 5 beschrieben. Die Ölpumpe nach dem Ausführungsbeispiel versorgt ein automatisches Getriebe für ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Automobil, mit Arbeitsöl und umfasst ein Gehäuse H, das aus einem Pumpenkörper 10 und einem Pumpendeckel 15 besteht, die miteinander verbunden sind, und Pumpenzahnräder, die aus einem Antriebszahnrad 30 und einem angetriebenen Zahnrad 31 bestehen, die in dem Gehäuse H drehbar angeordnet sind. Der Pumpendeckel 15 ist in ein Gehäuse eines automatischen Getriebes eines Automobils integriert.
Der Pumpenkörper 10 ist aus metallischem Material wie Gusseisen, zusammengesetzt, das eine hohe Resistenz gegen Kavitationserosion hat. Unter Bezugnahme auf 1 ist ein hohler Bereich 11 mit einer vorgegebenen, flachen Tiefe in eine flache Seitenfläche des Pumpenkörpers 10 eingeformt, der die Pumpenzahnräder 30 und 31 aufnimmt, so dass sie drehbar sind, und ein zentrales Loch 12 durch den Pumpenkörper 10 ist in den Boden des hohlen Bereichs 11 eingeformt, so dass es bezüglich des Zentrums des hohlen Bereichs 11 um eine Distanz verschoben ist, die derjenigen zwischen den Pumpenzahnrädern 30 und 31 gleich ist. Der Pumpendeckel 15 ist aus einer leichten Legierung gebildet, wie beispielsweise Aluminium, die eine Resistenz gegen Kavitationserosion hat, die geringer ist als diejenige des Pumpenkörpers 10. Der Pumpendeckel 15 ist mit dem Pumpenkörper 10 verbolzt, so dass eine flache Seitenfläche davon den hohlen Bereich 11 hermetisch abdeckt. Daher ist ein Zahnradraum G, der das Paar von Pumpenzahnrädern 30 und 31 aufnimmt, zwischen dem Pumpenkörper und dem Pumpendeckel 15 gebildet. Ein röhrenförmiger Statorschaft 17 ist in ein zentrales Loch 16, das in den Pumpendeckel 15 eingeformt ist, koaxial zu dem zentralen Loch 12 des Pumpenkörpers 10 eingepresst und durchdringt den Pumpenkörper 10, so dass er von dem zentralen Loch 12 mit einem Zwischenraum beabstandet ist. Ein röhrenförmiger Antriebsschaft 13 ist in den Zwischenraum 13 zwischen dem Statorschaft 17 und dem zentralen Loch 12 eingepasst, und ist von einer drehbaren Lagerhülse 12a gestützt, die an der Innenfläche des zentralen Lochs 12 befestigt ist. Ein Zwischenraum zwischen dem Antriebsschaft 13 und dem Pumpenkörper 10 ist durch ein Ölsiegel versiegelt.
Das äußere Antriebszahnrad 30 und das innere, angetriebene Zahnrad 31, das im Vergleich zu dem Antriebszahnrad 30 ein oder mehrere zusätzliche Zähne hat, haben die gleiche Dicke und haben trochoidale Zähne, die ineinander eingreifen. Beide Seitenflächen dieser Zahnräder sind von beiden Innenseiten des Zahnradraums, der von dem Pumpenkörper 10 und dem Pumpendeckel 15 gebildet ist, mit hinreichend schmalen Spalten beabstandet, so dass Arbeitsöl im Wesentlichen nicht durch die Spalten leckt, und sind bezüglich der Innenflächen des Zahnradraums gleitend und drehbar. Das Antriebszahnrad 30 ist dadurch gestützt, dass sein Innenumfang an einen Außenumfang eines Endes des Antriebsschafts 13 angepasst ist, und ein Paar von Schlüsseln 30a, die aus dem Innenumfang hervortreten, greift in Schlüsselnuten ein, die in das Ende des Antriebsschafts 13 eingeformt sind, so dass das Antriebszahnrad 30 drehbar ist. Der Außenumfang des angetriebenen Zahnrads 31 ist am Innenumfang des hohlen Bereichs 11 drehbar abgestützt.
Wie hauptsächlich in 2 dargestellt, wird eine große Zahl von Arbeitsräumen R zwischen jedem Zahn der Pumpenzahnräder 30 und 31, die in dem Zahnradraum G angeordnet sind und ineinander eingreifen, gebildet. Während die Pumpenzahnräder 30 und 31 gedreht werden, bewegen sich die Arbeitsräume R entlang eines ringförmigen Raums zwischen den Basiskreisen der Pumpenzahnräder 30 und 31, und jedes Volumen der Arbeits räume R wird erhöht und verringert. Ein Ansaugbereich, in welchem die Volumina der Arbeitsräume R während der Rotation der Pumpenzahnräder 30 und 31 allmählich gesteigert werden, ist in einem Bereich von 180° von einer Kontaktposition der Wälzbahn der Pumpenzahnräder 30 und 31 in die Rotationsrichtung der Pumpenzahnräder 30 und 31 gebildet, und ein Entladebereich, in welchem die Volumen der Arbeitsräume allmählich verringert werden, während die Pumpenzahnräder 30 und 31 rotieren, ist in einem Bereich von 180° von der Kontaktposition der Walzbahn der Pumpenzahnräder 30 und 31 in die entgegengesetzte Richtung zur Rotationsrichtung gebildet.
Wie in 1 und 2 dargestellt, ist eine Ansaugöffnung 20a im Bereich des Körpers und eine Ansaugöffnung 20b im Bereich des Deckels jeweils gegenüberliegend in den Boden des hohlen Bereichs 11 des Pumpenkörpers und in die innere Endfläche des Pumpendeckels 15, welche dem Boden des hohlen Bereichs 11 gegenüberliegt, eingeformt, und ein Bereich von beachtlichen Flächen, die dem Ansaugbereich entsprechen, ist in beiden Enden ausgenommen. Öffnungen der Ansaugöffnung 20a und 20b sind bogenförmig, und die Formen und Flächen sind gleich. Die inneren Enden und die äußeren Enden der Ansaugöffnungen 20a und 20b entsprechen den Basiskreisen der Pumpenzahnräder 30 bzw. 31. Die Ansaugöffnungen 20a und 20b kommunizieren mit Ansaugkanälen 21, die in den Pumpenkörper 10 und in den Pumpendeckel 15 eingeformt sind, und die Arbeitsöl von einem Reservoir zuführen (nicht dargestellt).
Überdies sind jeweils eine Auslassöffnung 25a im Bereich des Körpers und eine Auslassöffnung 25b im Bereich des Deckels, die sich gegenüber liegen, in den Boden des hohlen Bereichs 11 des Pumpenkörpers 10 und in die innere Endfläche des Pumpendeckels 15, die dem Boden des hohlen Bereichs 11 gegenüberliegt, eingeformt, und ein Bereich von beachtlichen Flächen, die dem Entladebereich entsprechen, ist an beiden beide Enden ausgenommen. Öffnungen der Auslassöffnungen 25a und 25b sind bogenförmig, und die Form und die Flächen sind gleich. Die inneren Enden und die äußeren Enden der Auslassöffnungen 25a und 25b entsprechen jeweils den Basiskreisen der Pumpenzahnräder 30 bzw. 31. Eine Schräge 25a1 mit einer Tiefe, die in Richtung des vorderen Endes in die Rotationsrichtung abnimmt, wo die Kommunikation mit den sich bewegenden Arbeitsräumen R beginnt, ist in einem Teil des Bodens der Auslassöffnung 25a im Bereich des Körpers eingeformt. Die Auslassöffnung 25a im Bereich des Körpers kommuniziert mit einem Entladekanal 27, der in den Pumpenkörper und in den Pumpendeckel 15 eingeformt ist und das Arbeitsöl einer Bestimmung zuführt. Andererseits ist die Auslassöffnung 25b im Bereich des Deckels flacher als die Auslassöffnung 25a im Bereich des Körpers, um einen Flüssigkeitskanal (nicht dargestellt), der in den Deckeln der Pumpe 15 eingeformt ist, zu umgehen, und kommuniziert nicht mit dem Entladekanal 27.
Wie in den 1 bis 4 dargestellt, sind eine Kerbe 26a im Bereich des Körpers, der mit der Auslassöffnung 25a im Bereich des Körpers kommuniziert und eine Kerbe 26b im Bereich des Deckels, der mit der Auslassöffnung 25b im Bereich des Deckels kommuniziert, jeweils in den Boden des hohlen Bereichs 11 des Pumpenkörpers 10 und in die innere Endfläche des Pumpendeckels 15, die dem Boden des hohlen Bereiches 11 gegenüberliegt, eingeformt. Die Kerben 26a und 26b erstrecken sich von den Enden der Auslassöffnung 25a und 25b in die Rotationsrichtung entlang der Umfangsrichtung zu den hinteren Enden der Ansaugöffnung 20a und 20b in die Rotationsrichtung entlang der Umfangsrichtung. Die Kerbe 26b im Bereich des Deckels ist länger als die Kerbe 26a im Bereich des Körpers. Die Länge der längeren Kerbe 26b im Bereich des Deckels ist ein Bruchteil (beispielsweise 1/4) der Distanz zwischen den in Rotationsrichtung hinteren Enden der Ansaugöffnung 20a und 20b und den in Rotationsrichtung vorderen Enden der Auslassöffnung 25a und 25b. Die Länge der kürzeren Kerbe 26a im Bereich des Körpers ist ungefähr eine Hälfte oder ein Viertel derjenigen der Kerbe 26b im Bereich des Deckels. In diesem Ausführungsbeispiel, wie in 2 bis 4 dargestellt, hat die Kerbe 26b im Bereich des Deckels eine ungefähr dreieckige Form und eine Breite, die von dem vorderen Ende der Auslassöffnung im Bereich des Deckels in Rotationsrichtung zu dem hinteren Ende der Ansaugöffnung 20b im Bereich des Deckels in Rotationsrichtung hin abnimmt, wenn man sie von dem Pumpenkörper 10 aus betrachtet. Ferner ist der Boden der Kerbe 26b im Bereich des Deckels geneigt, um die Tiefe von dem vorderen Ende der Auslassöffnung 25b im Bereich des Deckels in Rotationsrichtung zu dem in Rotationsrichtung hinteren Ende der Ansaugöffnung 25b im Bereich des Deckels hin zu reduzieren.
In 2 werden, während der Arbeit der Ölpumpe nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, die Pumpenzahnräder 30 und 31 durch den Antriebsschaft 13 in die Richtung eines Pfeils, also gegen den Uhrzeigersinn, gedreht, und die Arbeitsräume R werden in die gleiche Richtung gedreht, während sich ihre Volumina ändern. In 3 werden die Pumpenzahnräder 30 und 31 und die Arbeitsräume R, wie durch einen Pfeil angedeutet, nach links bewegt. Dies führt dazu, dass das Arbeitsöl in dem Reservoir, das durch die Ansaugkanäle 21 fließt, von beiden Ansaugöffnungen 20a und 20b in die Arbeitsräume R im Ansaugbereich eingesaugt wird, und aus den Arbeitsräumen R im Entladebereich in die Auslassöffnungen 25a und 25b entladen wird, und durch den Entladekanal 27 seiner Bestimmung zugeführt wird.
Da der Druck des Arbeitsöls in dem Ansaugbereich negativ ist, beinhaltet das aus den Ansaugöffnungen 20a in die Arbeitsräume R eingesaugte Arbeitsöl Blasen. Die Arbeitsräume R, die das Arbeitsöl ansaugen, bewegen sich entsprechend der Rotation der Pumpenzahnräder 30 und 31 und werden im Zwischenraum zwischen den in Rotationsrichtung hinteren Enden der Ansaugöffnung 20a und 20b und den in Rotationsrichtung vorderen Enden der Auslassöffnungen 25a und 25b und zwischen dem Boden des hohlen Bereiches 11 und der inneren Endfläche des Pumpendeckels 15 eingeschlossen. Wie in 3 dargestellt, kommunizieren die Arbeitsräume R mit der Auslassöffnung 25b im Bereich des Deckels durch die Spitze der Kerbe 26b im Bereich des Deckels, wenn die Spitze der Arbeitsräume R sich weiter bewegt und einen ersten Entladepunkt P1 (vgl. 5) passiert, der die Spitze der Kerbe 26b im Bereich des Deckels ist. Ferner, wenn die Spitzen der Arbeitsräume R einen zweiten Entladepunkt P2 passieren, der die Spitze der Kerbe 26a im Bereich des Körpers ist, kommunizieren die Arbeitsräume R mit der Auslassöffnung 25a im Bereich des Körpers durch die Spitze der Kerbe 26a im Bereich des Körpers zusätzlich zu der Kerbe 26b im Bereich des Deckels. Schließlich, wenn die Spitzen der Arbeitsräume R einen dritten Entladepunkt P3 passieren, der das vordere Ende der Auslassöffnungen 25a und 25b in Rotationsrichtung ist, kommunizieren die Arbeitsräume R direkt mit den Auslassöffnungen 25a und 25b. Demnach werden Querschnittsflächen zwischen den Arbeitsräumen R und den Auslassöffnungen 25a und 25b, die mit dem in dem Raum zwischen dem Boden des hohlen Bereichs und der inneren Endfläche des Pumpendeckels 15 eingeschlossenen und durch den geringen Druck Blasen enthaltenden Öl gefüllt sind, in einer beschleunigten Weise und kontinuierlich abhängig von dem Rotationswinkel der Pumpenzahnräder 30 und 31 erhöht, wie durch die in 5 dargestellte, durchgezogene Linie angezeigt.
Wie in 3 dargestellt, fließt das Hochdruckarbeitsöl in der Auslassöffnung 25b im Bereich des Deckels zeitweise aus dem kommunizierenden Bereich im Bereich des Pumpendeckels 15 in die Arbeitsräume R zurück, wie durch einen Pfeil F dargestellt, wenn die Spitzen der Arbeitsbereiche R, die in dem Raum zwischen dem Boden des hohlen Bereichs und der inneren Endfläche des Pumpendeckels 15 abgeschlossen waren, den ersten Entladepunkt P1 passieren, so dass sie mit der Auslassöffnung 25b im Bereich des Deckels durch die Spitze der Kerbe 26b im Bereich des Deckels kommunizieren. Daher wird der Druck in den Arbeitsräumen erhöht und die Blasen darin werden zerquetscht. Während die Pumpenzahnräder 30 und 31 nach dem Beginn der Kommunikation rotieren, vergrößert sich die Öffnungsfläche der längeren Kerbe 26b im Bereich des Deckels im Vergleich zu den Arbeitsräumen R. Dadurch wird eine Zuflussrate des Arbeitsöls von der Auslassöffnung 25b im Bereich des Deckels in die Arbeitsräume R reduziert, wodurch weniger Blasen in den Arbeitsräumen R zerquetscht werden. Wenn die kürzere Kerbe 26a im Bereich des Körpers mit den Arbeitsräumen R kommuniziert, wird die Zuflussrate in die Arbeitsräume R weiter reduziert und noch weniger Blasen in den Arbeitsräumen R werden zerquetscht.
Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Ölpumpe geringer oder gleich einem vorgegebenen Grenzwert ist (beispielsweise 7.000 U/min), sind nur eine geringe Zahl von Blasen in den Arbeitsräumen R vorhanden, und der Druck im Arbeitsöl und in den Auslassöffnungen 25a und 25b ist ebenfalls nicht besonders groß. Ferner ist die Zuflussrate des Arbeitsfluids, das aus der Kerbe 26b im Bereich des Deckels zu dem Boden des hohlen Bereichs 11 des Pumpenkörpers an der gegenüberliegenden Seite in die Arbeitsräume R fließt, wie durch den Pfeil F angedeutet, in dem in 3 dargestellten Zustand gering. Daher tritt das Zerquetschen der Blasen hauptsächlich im Bereich der inneren Endfläche des Pumpendeckels 15 auf, wobei das Zerquetschen vergleichsweise nicht bemerkbar ist. Daher ist, wenn der Pumpendeckel 15 aus einem Material wie Aluminium, das eine geringe Resistenz gegen Kavitationserosion hat, die geringe Kavitationserosion, die an der inneren Endfläche auftritt, im Wesentlichen unbedeutend. Wie oben beschrieben ist, während die Pumpenzahnräder 30 und 31 nach dem Beginn der Kommunikation rotieren, die Zuflussrate des Arbeitsöls aus der Auslassöffnung 25b im Bereich des Deckels in die Arbeitsräume R reduziert, wodurch die Kavitationserosion, die in der inneren Endfläche des Pumpendeckels 15 auftritt, zusätzlich reguliert wird.
Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Ölpumpe den vorgegebenen Grenzwert überschreitet (beispielsweise 7.500 U/min), ist der Druck in den Arbeitsräumen R reduziert. Dann wachsen die Blasen an und sammeln sich im Bereich des inneren Umfangs der Arbeitsräume R durch die Zentrifugalkraft. Zudem ist der Druck des Arbeitsöls in den Auslassöffnungen 25a und 25b erhöht und die Zuflussrate des Arbeitsfluids, das in Richtung des Bodens des hohlen Bereichs 11 des Pumpenkörpers in die Arbeitsräume R fließt, wie durch den Pfeil F angedeutet, ist ebenfalls erhöht. Dementsprechend ist die Position, in der das Zerquetschen der Blasen eintritt, in Richtung des Bodens des hohlen Bereichs 11 in den Arbeitsräumen R verschoben, und zudem werden mehr Blasen zerquetscht. Der Pumpenkörper 10 ist jedoch aus einem Material wie Gusseisen gebildet, das eine hohe Resistenz gegen Kavitationserosion hat, so dass keine Kavitationserosion am Boden des hohlen Bereichs 11 des Pumpenkörpers 10 auftritt. Ferner ist, wie oben beschrieben, während die Pumpenzahnräder 30 und 31 gedreht werden, nachdem die Kommunikation beginnt, die Öffnungsfläche der Kerbe 26b im Bereich des Deckels vergrößert, die kürzere Kerbe 26a im Bereich des Körpers kommuniziert mit den Arbeitsräumen R, und dadurch ist die Position, in der das Zerquetschen der Blasen auftritt, in den Bereich der inneren Endfläche des Pumpendeckels verschoben. Da jedoch die Zuflussrate des Arbeitsöls durch die Kerben 26a und 26b in die Arbeitsräume R reduziert ist, wird die Kavitationserosion reguliert.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel hat die Kerbe 26b im Bereich des Deckels eine ungefähr dreieckige Form und eine Breite, die vom vorderen Ende der Auslassöffnung 25b im Bereich des Deckels in die Rotationsrichtung zu der Ansaugöffnung 20b im Bereich des Deckels hin abnimmt, und außerdem ist der Boden der Kerbe 26b im Bereich des Deckels geneigt, um die Tiefe zu reduzieren. Mit dieser Struktur ist die Öffnung der Kerbe 26b im Bereich des Deckels, bezogen auf die Arbeitsräume R, unmittelbar erhöht, wenn die Pumpenzahnräder 30 und 31 sich drehen, die Zuflussrate des Arbeitsöls von der Kerbe 26b im Bereich des Deckels in die Arbeitsräume R ist unmittelbar reduziert, und daher ist das Zerquetschen der Blasen unmittelbar reduziert. Daher ist, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Ölpumpe geringer oder gleich dem vorgegebenen Grenzwert ist, die geringe Kavitationserosion, die an der inneren Endfläche des Pumpendeckels 15 auftritt, weiter reduziert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das oben Beschriebene beschränkt. Die Kerbe 26b im Bereich des Deckels kann eine vorgegebene Breite und Enge wie im Falle der Kerbe 5a im Bereich des Körpers nach der bekannten Technologie haben, die in den 6 und 7 dargestellt ist. In unterschiedlichen Maßen kann die Kavitationserosion wie oben beschrieben reguliert werden, und der Effekt ist in manchen Fällen ausreichend.
Ferner ist in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel das angetriebene Zahnrad 31 ein drehbares Innenzahnrad, dessen Außenumfang durch den Innenumfang des Zahnradraums G gestützt ist, und das Antriebszahnrad 30 ist ein Außenzahnrad, das in das Innenzahnrad 31 eingreift. Mit dieser Struktur kann das Antriebszahnrad 30 in dem angetriebenen Zahnrad 31 angeordnet sein, um das Volumen der Pumpenzahnräder 30 und 31 zu reduzieren, und eine kleine Ölpumpe kann produziert werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das oben Beschriebene beschränkt und beide Pumpenzahnräder können vom äußeren Typ sein. In diesem Fall kann der hohle Bereich eine Form haben, die aus zwei sich an ihrem Rand überlappenden Kreisen besteht.
Die Ölpumpe nach dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel versorgt ein automatisches Getriebe für ein Fahrzeug mit Arbeitsöl. Da der Pumpendeckel 15 aus einer leichten Legierung besteht, die eine geringe Resistenz gegen Kavitationserosion hat, kann der Pumpendeckel in das Getriebegehäuse integriert werden, das aus einer leichten Legierung wie Aluminium besteht. Im Ergebnis kann die Struktur eines automatischen Getriebes mit der Ölpumpe vereinfacht werden. Die Anwendung der Ölpumpe nach der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf das oben Beschriebene beschränkt. Die Ölpumpe ist als eine Versorgungsquelle des Arbeitsöln zur Verwendung in verschiedenen Vorrichtungen, wie beispielsweise in kontinuierlich verstellbaren Getrieben für Fahrzeuge, verfügbar. Ferner kann der Pumpenkörper aus Aluminium oder Ähnlichem bestehen, das eine geringe Resistenz gegen Kavitationserosion hat, und der Pumpendeckel kann aus Gusseisen oder Ähnlichem bestehen, das eine hohe Resistenz gegen Kavitationserosion hat, und zwar abhängig von den Anwendungen und den Umständen. In diesem Fall kann die Länge einer in den aus Aluminium oder ähnlichem gebildeten Pumpenkörper eingeformten Kerbe länger gemacht werden als diejenige einer Kerbe, die in den Pumpendeckel eingeformt ist, der aus Gusseisen oder Ähnlichem gebildet ist.

Claims

Ölpumpe, umfassend einen Pumpenkörper mit einem hohlen Bereich an einer seiner Endflächen; einen Pumpendeckel, wobei eine innere Endfläche des Pumpendeckels derart mit der Endfläche des Pumpenkörpers verbunden ist, dass der hohle Bereich bedeckt ist und dass ein Zahnradraum dazwischen gebildet ist; ein Antriebszahnrad, das von einem Antriebsschaft in dem Zahnradraum angetrieben ist; ein drehbares, angetriebenes Zahnrad, das in dem Zahnradraum angeordnet ist und von dem Antriebszahnrad, das mit dem angetriebenen Zahnrad in Eingriff steht, angetrieben ist; eine Auslassöffnung im Bereich des Körpers und eine Auslassöffnung im Bereich des Deckels, die in den Boden des hohlen Bereichs des Pumpenkörpers beziehungsweise in die innere Endfläche des Pumpendeckels eingeformt sind, in einem Entladebereich von Arbeitsräumen, die durch den Eingriff des Antriebszahnrads und des angetriebenen Zahnrads gebildet sind; eine Kerbe im Bereich des Körpers, die sich von dem vorderen Ende der Auslassöffnung im Bereich des Körpers zu dem hinteren Ende des Entladebereichs der Arbeitsräume im Boden des hohlen Bereichs des Pumpenkörpers erstreckt; und eine Kerbe im Bereich des Deckels, die sich von dem vorderen Ende der Auslassöffnung im Bereich des Deckels zu dem hinteren Ende des Entladebereichs der Arbeitsräume an der inneren Endfläche des Pumpendeckels erstreckt, wobei der Pumpenkörper oder der Pumpendeckel Gusseisen enthält und das jeweils andere eine leichte Legierung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Kerbe, die in den die leichte Legierung enthaltenden Pumpendeckel oder Pumpenkörper eingeformt ist, länger ist als diejenige der Kerbe, die in den Gusseisen enthaltenden Pumpenkörper oder Pumpendeckel eingeformt ist; und Blasen, die im Arbeitsöl in den Arbeitsräumen während der Hochgeschwindigkeitsrotation des Antriebszahnrads erzeugt werden, durch das Hochdrucköl zerquetscht werden, das durch die längere Kerbe im Bereich der den Arbeitsräumen zugewandten Innenfläche des Pumpenkörpers oder des Pumpendeckels, welcher Gusseisen enthält, zu den Arbeitsräumen zurückfließt.
Ölpumpe nach Anspruch 1, wobei das angetriebene Zahnrad ein drehbares Innenzahnrad ist, dessen Außenumfang im Innenumfang des Zahnradraums gehalten ist; das Antriebszahnrad ein Außenzahnrad ist, das mit dem angetriebenen Zahnrad im Eingriff steht; die Auslassöffnung im Bereich des Körpers und die Auslassöffnung im Bereich des Deckels jeweils bogenförmig sind; und die Kerbe im Bereich des Körpers und die Kerbe im Bereich des Deckels sich von den vorderen Enden der jeweiligen Auslassöffnung im Bereich des Körpers und der Auslassöffnung im Bereich des Deckels in die Umfangsrichtung zu dem hinteren Ende des Entladebereichs der Arbeitsräume erstrecken.
Ölpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die in den die leichte Legierung enthaltenden Pumpenkörper oder Pumpendeckel eingeformte Kerbe eine ungefähr dreieckige Form hat und eine Breite, die von dem vorderen Ende der Auslassöffnung im Bereich des Deckels zu dem hinteren Ende des Entladebereichs der Arbeitsräume hin abnimmt.
Ölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die in den die leichte Legierung enthaltenden Pumpenkörper oder Pumpendeckel eingeformte Kerbe einen geneigten Boden hat, um die Tiefe von dem vorderen Ende der Auslassöffnung im Bereich des Deckels zum hinteren Ende des Entladebereichs der Arbeitsräume hin zu verringern.
Automatisches Getriebe, das eine Versorgungsquelle für hydraulischen Druck hat, wobei die Versorgungsquelle für den hydraulischen Druck die Ölpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist; und der Pumpenkörper oder der Pumpendeckel, der die leichte Legierung enthält, in ein Gehäuse des automatischen Getriebes integriert ist.