DE112011105836T5

DE112011105836T5 - Ölpumpe der Innenradbauart für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112011105836T5
Application number: DE112011105836.5T
Authority: DE
Inventors: Hiroyasu Honda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2014-08-07
Also published as: JP5747999B2; CN103917785A; CN103917785B; WO2013069144A1; JPWO2013069144A1; US20140314608A1

Abstract

Vorgesehen ist eine Ölpumpe der Innenradbauart für ein Fahrzeug, wobei die Ölpumpe mit einem Abtriebsrad versehen ist, in dem der Selbstausrichtungseffekt des Abtriebsrads erhalten werden kann, während verhindert wird, dass sich die Fluidreibung, die auf das Abtriebsrad wirkt, erhöht. Erste Nuten (46c) zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die konkav sind, sind an der Außenumfangsfläche (46b) eines Abtriebsrads (46) ausgebildet. Die Tiefen (D1) der Nuten sind derart festgelegt, dass das Spaltverhältnis (m1) eines Spalts (H1), der sich von dem tiefsten Teil der ersten Nuten (46c) zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu der Innenumfangsfläche (34c) eines Pumpenkörpers (34) erstreckt, relativ zu einem Spalt (H2), der sich von der Außenumfangsfläche (46b) des Abtriebsrads (46) zu der zuvor genannten Innenumfangsfläche (34c) erstreckt, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, der den maximalen Wert des dynamischen Drucks (P1), der mittels der ersten Nuten (46c) zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, und den minimalen Wert eines Fluidreibungskoeffizienten (μ1) umfasst, der mittels der ersten Nuten (46c) zur Erzeugung eines dynamischen Drucks wirkt. Als eine Folge wird der Fluidreibungskoeffizient (μ1), der auf das Abtriebsrad (46) wirkt, auf ein Minimum verringert und der dynamische Druck (P1), der mittels der ersten Nuten (46c) zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, erreicht ein Maximum, wodurch ein Selbstausrichtungseffekt des Abtriebsrads (46) erhalten wird, während verhindert wird, dass sich die Fluidreibung, die auf das Abtriebsrad (46) wirkt, erhöht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart, die mit einem Abtriebsrad versehen ist, und insbesondere Techniken zum Optimieren einer Tiefe einer Vielzahl von Nuten, die in einer Außenumfangsfläche des Abtriebsrads ausgebildet sind.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart ist mit (a) einer Pumpenkammer, die durch einen Pumpenkörper und eine Pumpenabdeckung definiert ist, (b) einem ringförmigen Abtriebsrad, das eine Innenverzahnung und eine Außenumfangsfläche hat, die einer Innenumfangsfläche, die die Pumpenkammer definiert, gegenüberliegt, und das durch die Innenumfangsfläche, die die Pumpenkammer definiert, drehbar gestützt ist, und (c) einem Antriebsrad versehen ist, das eine Außenverzahnung hat, die mit der Innenverzahnung des Abtriebsrads im Eingriff ist, und das drehbar um eine Drehachse von sich exzentrisch in Bezug auf eine Drehachse des Abtriebsrads angeordnet ist, um das Abtriebsrad zu drehen. Patentdokumente 1 und 2 offenbaren ein Beispiel einer solchen Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart.
Die Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart, die vorstehend beschrieben ist, ist im Allgemeinen derart gestaltet, dass das vorstehend beschriebene Abtriebsrad durch Schwerkraft in Kontakt mit der Innenumfangsfläche der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer gehalten wird, wenn das vorstehend beschriebene Abtriebsrad nicht gedreht wird. Wenn das vorstehend beschriebene Abtriebsrad gedreht wird, wird andererseits das Abtriebsrad durch ein Arbeitsöl gestützt, ohne dass dessen Außenumfangsfläche mit der Innenumfangsfläche der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer in Kontakt gehalten wird, derart, dass sich das Arbeitsöl, das sich in einem ringförmigen Spalt befindet, der zwischen der Außenumfangsfläche des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads und der Innenumfangsfläche der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer ausgebildet ist, durch den Spalt in einer Umfangsrichtung aufgrund einer Drehbewegung des Abtriebsrads bewegt, wobei ein erzeugter dynamischer Druck des Arbeitsöls in einem Abschnitt des Spalts maximiert ist, in dem die Außenumfangsfläche des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads und die Innenumfangsfläche der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer am nächsten zueinander sind, da sich die Größe des Spalts in den Umfangsrichtungen zu dem vorstehend genannten Abschnitt des Spalts hin allmählich verringert. In dieser Hinsicht wird angemerkt, dass der vorstehend genannte dynamische Druck auf die Außenumfangsfläche des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads in einer Richtung radial nach innen des Abtriebsrads wirkt.
Jedoch leidet die Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart, die gestaltet ist, wie vorstehend beschrieben ist, an einem Problem einer unzureichenden Stabilität des Gleichgewichts des dynamischen Drucks, der zwischen der Außenumfangsfläche des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads und der Innenumfangsfläche der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer erzeugt wird, wenn die Ölpumpe bei einer niedrigen Geschwindigkeit betrieben wird oder betrieben wird, um das Arbeitsöl mit einem hohen Druck druckzubeaufschlagen. Die unzureichende Stabilität des Gleichgewichts des dynamischen Drucks kann eine Oszillationsbewegung des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads verursachen, und zwar eine Oszillation der Drehachse des Abtriebsrads. Diese Oszillation der Drehachse des Abtriebsrads verursacht einen Reibungsverlust aufgrund einer Grenzschmierung zwischen der Außenumfangsfläche des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads und der Innenumfangsfläche der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer, was zu einer Erhöhung eines Widerstands bezüglich der Drehbewegung des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads führt.
Im Übrigen beschreiben Patentdokumente 3 und 4 eine Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart, wobei das vorstehend beschriebene Abtriebsrad Vorsprünge hat, die von seiner Außenumfangsfläche zu der Innenumfangsfläche der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer vorstehen. In dieser Ölpumpe der Innenradbauart erzeugen die vorstehend genannten Vorsprünge einen höheren dynamischen Druck des Arbeitsöls als in einer Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart, die solche Vorsprünge nicht hat, während einer Drehung des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads. Dieser höhere dynamische Druck, der auf das vorstehend beschriebene Abtriebsrad wirkt, verstärkt eine Funktion einer automatischen Zentrierung des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads im Vergleich zu einem Abtriebsrad der Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart, die die vorstehend genannten Vorsprünge nicht hat, so dass die Oszillation der Drehachse des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads verringert wird. Alternativ ist die Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart mit Nuten in der Form von Keilen versehen, die in der Innenumfangsfläche des Pumpenkörpers ausgebildet sind, wie in einer Ölpumpe, die einen Lageraufbau für einen dynamischen Druck hat, wie in Patentdokument 5 offenbart ist, so dass die Oszillation der Drehachse des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads verringert wird.
DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP-2003-120550 A1
Patentdokument 2: JP-6-229448 A1
Patentdokument 3: JP-2011-052644 A1
Patentdokument 4: JP-2010-285979 A1
Patentdokument 5: JP-5-106632 A1

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
Jedoch können die Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart, wie sie in Patentdokumenten 3 und 4 offenbart ist, und die Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart mit dem Lageraufbau für einen dynamischen Druck, wie sie in Patentdokument 5 offenbart ist, ein Risiko einer Verschlechterung der automatischen Zentrierungsfunktion des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads aufgrund einer Verringerung des dynamischen Drucks und einer Erhöhung einer Fluidreibung, die auf das vorstehend beschriebene Abtriebsrad wirkt, und einen daraus folgenden Reibungsverlust haben, und zwar in Abhängigkeit von einer Höhe der vorstehend genannten Vorsprünge in der Radialrichtung des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads, mit anderen Worten gesagt, der Tiefe der Nuten, die zwischen den vorstehend genannten Vorsprüngen in der Richtung radial nach innen des Abtriebsrads vorgesehen sind.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des technischen Hintergrunds gemacht, der vorstehend beschrieben ist. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart vorzusehen, die mit einem Abtriebsrad versehen ist und die gestaltet ist, um zu gestatten, dass das Abtriebsrad eine automatische Zentrierungsfunktion mit einer verringerten Erhöhung einer Fluidreibung, die auf das Abtriebsrad wirkt, hat.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Die vorstehend genannte Aufgabe wird gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung gelöst, das eine Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart vorsieht, die mit (a) einer kreisförmigen Pumpenkammer, die durch einen Pumpenkörper und eine Pumpenabdeckung definiert ist, (b) einem ringförmigen Abtriebsrad, das eine Innenverzahnung und eine Außenumfangsfläche hat, die einer Innenumfangsfläche, die die Pumpenkammer definiert, gegenüberliegt, und das durch die Innenumfangsfläche, die die Pumpenkammer definiert, drehbar gestützt ist, und (c) einem Antriebsrad versehen ist, das eine Außenverzahnung hat, die mit der Innenverzahnung des Abtriebsrads im Eingriff ist, und das drehbar um eine Drehachse von sich exzentrisch in Bezug auf eine Drehachse des Abtriebsrads angeordnet ist, um das Abtriebsrad zu drehen, dadurch gekennzeichnet, dass (d) das vorstehend beschriebene Abtriebsrad eine Vielzahl von ersten Nuten zum Erzeugen eines dynamischen Drucks hat, die in lokalen Bereichen von dessen Außenumfangsfläche ausgebildet sind, und (e) jede der vorstehend beschriebenen ersten Nuten zum Erzeugen eines dynamischen Drucks eine Tiefe in einer Radialrichtung des Abtriebsrads hat, die derart bestimmt ist, dass ein Spaltverhältnis, das ein Verhältnis eines Spalts von einem Boden der vorstehend beschriebenen ersten Nut zum Erzeugen eines dynamischen Drucks zu der vorstehend beschriebenen Innenumfangsfläche zu einem Spalt von der Außenumfangsfläche des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads zu der vorstehend beschriebenen Innenumfangsfläche ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem ein dynamischer Druck, der durch die ersten Nuten zum Erzeugen eines dynamischen Drucks erzeugt wird und sich als eine Funktion des vorstehend beschriebenen Spaltverhältnisses ändert, einen maximalen Wert hat und in dem ein Fluidreibungskoeffizient, der auf der Basis der vorstehend beschriebenen ersten Nuten zum Erzeugen eines dynamischen Drucks erzeugt wird und sich als eine Funktion des vorstehend beschriebenen Spaltverhältnisses ändert, einen minimalen Wert hat.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart gemäß der vorliegenden Erfindung hat (d) das vorstehend beschriebene Abtriebsrad die Vielzahl von ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die in den lokalen Bereichen von dessen Außenumfangsfläche ausgebildet sind, und (e) jede der vorstehend beschriebenen ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hat eine Tiefe in der Radialrichtung des Abtriebsrads, die derart bestimmt ist, dass das Spaltverhältnis, das das Verhältnis des Spalts von dem Boden der vorstehend beschriebenen ersten Nut zum Erzeugen eines dynamischen Drucks zu der vorstehend beschriebenen Innenumfangsfläche zu dem Spalt von der Außenumfangsfläche des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads zu der vorstehend beschriebenen Innenumfangsfläche ist, innerhalb des vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem der dynamische Druck, der durch die ersten Nuten zum Erzeugen eines dynamischen Drucks erzeugt wird und sich als eine Funktion des vorstehend beschriebenen Spaltverhältnisses ändert, den maximalen Wert hat und in dem der Fluidreibungskoeffizient, der auf der Basis der vorstehend beschriebenen ersten Nuten zum Erzeugen eines dynamischen Drucks erzeugt wird und sich als eine Funktion des vorstehend beschriebenen Spaltverhältnisses ändert, den minimalen Wert hat. Demzufolge ist der Fluidreibungskoeffizient, der auf die Außenumfangsfläche des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads wirkt, minimiert, und der dynamische Druck, der durch die vorstehend beschriebenen ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, ist maximiert, während das Abtriebsrad dreht, so dass dem vorstehend beschriebenen Abtriebsrad die Funktion der automatischen Zentrierung in dessen Radialrichtung gegeben werden kann, während eine Erhöhung der Fluidreibung, die auf das vorstehend beschriebene Abtriebsrad wirkt, verringert oder verhindert wird.
Gemäß einer bevorzugten Form dieser Erfindung hat die vorstehend beschriebene erste Nut zum Erzeugen eines dynamischen Drucks eine schräge Fläche, die nach unten zu dem Boden von dieser hin in der Außenumfangsfläche des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads ausgebildet ist, derart, dass die schräge Fläche mit der Innenumfangsfläche der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer zusammenwirkt, um einen Keilraum zu definieren. Gemäß dieser Form der Erfindung wird der Fluidreibungskoeffizient, der auf das vorstehend beschriebene Abtriebsrad wirkt, verringert, und der dynamische Druck, der durch die vorstehend beschriebenen ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, wird erhöht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung ist die vorstehend beschriebene Vielzahl von ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Außenumfangsfläche des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads derart ausgebildet, dass die ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks um die Drehachse des Abtriebsrads herum gleichwinklig voneinander beabstandet sind. Gemäß dieser Form der Erfindung wird die Funktion der automatischen Zentrierung des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads wirksam verbessert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung haben die vorstehend beschriebenen ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks eine Tiefe, die derart bestimmt ist, dass das vorstehend beschriebene Spaltverhältnis innerhalb eines Bereichs zwischen 2 und 3 gehalten ist. Gemäß dieser Form der Erfindung wird der Fluidreibungskoeffizient, der auf das vorstehend beschriebene Abtriebsrad wirkt, nahezu minimiert, und der dynamische Druck, der durch die vorstehend beschriebenen ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, wird nahezu maximiert.
Gemäß einer weiter bevorzugten Form der Erfindung hat (a) das vorstehendbeschriebene Abtriebsrad eine Vielzahl von zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die in lokalen Bereichen von dessen entgegengesetzten Seitenflächen ausgebildet sind, und (b) jede der vorstehend beschriebenen zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hat eine Tiefe in einer Dickenrichtung des Abtriebsrads, die derart bestimmt ist, dass ein Spaltverhältnis, das ein Verhältnis eines Spalts von einem Boden der vorstehend beschriebenen zweiten Nut zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu Innenwandflächen der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer zu einem Spalt von den Seitenflächen des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads zu den Innenwandflächen der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem ein dynamischer Druck, der durch die zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen maximalen Wert hat und in dem ein Fluidreibungskoeffizient, der auf der Basis der vorstehend beschriebenen zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen minimalen Wert hat. Gemäß dieser Form der Erfindung wird der Fluidreibungskoeffizient, der auf die entgegengesetzten Seitenflächen des Abtriebsrads wirkt, minimiert, und der dynamische Druck, der durch die vorstehend beschriebenen zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, wird maximiert, während das Abtriebsrad gedreht wird, so dass dem vorstehend beschriebenen Abtriebsrad die Funktion der automatischer Zentrierung in dessen Axialrichtung gegeben werden kann, während eine Erhöhung der Fluidreibung, die auf das vorstehend beschriebene Abtriebsrad wirkt, verringert oder verhindert wird.
Gemäß einer noch weiter bevorzugten Form der Erfindung hat (a) das vorstehend beschriebene Antriebsrad eine Vielzahl von dritten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die in lokalen Bereichen von dessen entgegengesetzten Seitenflächen ausgebildet sind, und (b) jede der vorstehend beschriebenen dritten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hat eine Tiefe in einer Dickenrichtung des Antriebsrads, die derart bestimmt ist, dass ein Spaltverhältnis, das ein Verhältnis eines Spalts von einem Boden der vorstehend beschriebenen dritten Nut zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu Innenwandflächen der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer zu einem Spalt von den Seitenflächen des vorstehend beschriebenen Antriebsrads zu den Innenwandflächen der vorstehend beschriebenen Pumpenkammer ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem ein dynamischer Druck, der durch die dritten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen maximalen Wert hat und in dem ein Fluidreibungskoeffizient, der auf der Basis der vorstehend beschriebenen dritten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen minimalen Wert hat. Gemäß dieser Form der Erfindung ist der Fluidreibungskoeffizient, der auf die entgegengesetzten Seitenflächen des Antriebsrads wirkt, minimiert, und der dynamische Druck, der durch die vorstehend beschriebenen dritten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, ist maximiert, während das Antriebsrad dreht, so dass dem vorstehend beschriebenen Antriebsrad die Funktion der automatischen Selbstzentrierung in dessen Axialrichtung gegeben werden kann, während eine Erhöhung der Fluidreibung, die auf das vorstehend beschriebene Antriebsrad wirkt, verringert oder verhindert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Fragmentquerschnittsansicht, die einen Abschnitt eines Fahrzeugleistungsübertragungssystems zeigt, das eine Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung hat;
2 ist eine Ansicht, die das Abtriebsrad und das Antriebsrad, die in dem Pumpenkörper, der in 1 gezeigt ist, aufgenommen sind, aus Sicht von einer Fläche des Pumpenkörpers, an der der Pumpenkörper fixiert ist, zeigt;
3 ist eine vergrößerte Ansicht, die in Vergrößerung das Abtriebsrad und das Antriebsrad von 2 zeigt;
4 ist eine perspektivische Ansicht, die das Abtriebsrad von 3 zeigt;
5 ist eine vergrößerte Ansicht, die in Vergrößerung einen Bereich innerhalb eines Kreises, der durch eine Einpunktstrichlinie in 2 gekennzeichnet ist, zum Erklären einer Form von ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zeigt, die in dem Abtriebsrad von 3 ausgebildet sind;
6 ist eine Querschnittsansicht entlang Linien A-A in 3, die eine Form der zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zeigt, die in entgegengesetzten Seitenflächen des Abtriebsrads von 3 ausgebildet sind;
7 ist eine vergrößerte Ansicht, die in Vergrößerung einen Bereich innerhalb eines Kreises, der durch eine Einpunktstrichlinie in 3 gekennzeichnet ist, zum Erklären der Form der zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zeigt, die in dem Abtriebsrad von 3 ausgebildet sind;
8 ist eine Querschnittsansicht entlang Linien A-A in 3, die eine Form der dritten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zeigt, die in den entgegengesetzten Seitenflächen des Antriebsrads von 3 ausgebildet sind;
9 ist eine Ansicht zum Erklären einer Druckkraft, die in der Radialrichtung des Abtriebsrads während einer Drehung des Abtriebsrads erzeugt wird;
10 ist eine Ansicht zum Erklären einer Druckkraft, die in einer Dickenrichtung des Abtriebsrads während einer Drehung des Abtriebsrads erzeugt wird;
11 ist eine Ansicht zum Erklären einer Druckkraft, die in einer Dickenrichtung des Abtriebsrads während einer Drehung des Antriebsrads erzeugt wird;
12 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Distanz eines Spalts zwischen der Außenumfangsfläche des Abtriebsrads und der Innenumfangsfläche der Pumpenkammer und einem dynamischen Druck zeigt, der in dem Spalt erzeugt wird, wenn das Abtriebsrad exzentrisch in Bezug auf die Achse der Pumpenkammer während einer Drehung des Abtriebsrads positioniert ist;
13 ist eine Ansicht zum Erklären von Kräften zum automatischen Zentrieren, die auf das Abtriebsrad in der Radialrichtung wirken, wenn das Abtriebsrad in der Radialrichtung exzentrisch positioniert ist;
14 ist eine Ansicht zum Erklären von Kräften zum automatischen Zentrieren, die auf das Abtriebsrad in der Druckrichtung wirken, wenn das Abtriebsrad in der Richtung von dessen Dicke exzentrisch positioniert ist;
15 ist eine Ansicht zum Erklären von Kräften zum automatischen Zentrieren, die auf das Abtriebsrad in der Druckrichtung wirken, wenn das Abtriebsrad in der Richtung von dessen Dicke exzentrisch positioniert ist und wenn die Mittellinie des Abtriebsrads in Bezug auf die Mittellinie der Pumpenkammer geneigt ist;
16 ist eine Ansicht zum Erklären von Kräften zur automatischen Zentrierung, die auf das Antriebsrad in der Druckrichtung wirken, wenn das Antriebsrad in der Richtung von dessen Dicke exzentrisch positioniert ist;
17 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Spaltverhältnis, einem dynamischen Druck, der durch die ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, und einem Fluidreibungskoeffizienten anzeigt;
18 ist eine Ansicht entsprechend zu der von 5 und zeigt eine Form der ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die in der Außenumfangsfläche des Abtriebsrads in einer Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung ausgebildet sind;
19 ist eine Ansicht entsprechend zu der von 5 und zeigt eine Form der ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die in der Außenumfangsfläche des Abtriebsrads in einer Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung ausgebildet sind;
20 ist eine Ansicht entsprechend zu der von 3 und zeigt eine Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart gemäß einer noch weiteren Ausführungsform dieser Erfindung; und
21 ist eine perspektivische Ansicht entsprechend zu der von 4 und zeigt das Abtriebsrad, das in der Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart von 20 vorgesehen ist.
FORM ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen werden Ausführungsformen im Detail beschrieben. Es ist zu verstehen, dass die Zeichnungen zum leichten Verständnis je nach Notwendigkeit vereinfacht oder transformiert sind und nicht notwendiger Weise die Abmessungen und Formen von verschiedenen Elementen der Ausführungsformen genau darstellen.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist die Fragmentquerschnittsansicht, die einen Abschnitt eines Fahrzeugleistungsübertragungssystems 12 zeigt, das eine Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart (nachstehend als eine „Ölpumpe” bezeichnet) 10 gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung hat. Das Fahrzeugleistungsübertragungssystem 12 ist mit einem Drehmomentwandler 16 und einem gestuft änderbaren Automatikgetriebe 18 versehen, die stromabwärts einer Kurbelwelle 14 einer Maschine angeordnet sind, die als eine Fahrzeugantriebsleistungsquelle vorgesehen ist.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Drehmomentwandler 16 mit einem Pumpenlaufrad 20, das mit der Kurbelwelle 14 wirkverbunden ist, einem Turbinenlaufrad 24, das drehbar relativ zu dem Pumpenlaufrad 20 angeordnet ist und mit einer Eingangswelle 22 des Automatikgetriebes 18 wirkverbunden ist, und einem Statorlaufrad 28 versehen, das zwischen dem Pumpenlaufrad 20 und dem Turbinenlaufrad 24 angeordnet ist und über eine Einwegkupplung 26 drehbar gestützt ist. In dem auf diese Weise aufgebauten Drehmomentwandler 16 wird eine Drehbewegung des Pumpenlaufrads 20, das zusammen mit der Kurbelwelle 14 als eine Einheit dreht, zu dem Turbinenlaufrad 24 durch ein Arbeitsfluid übertragen. Das Pumpenlaufrad 20 ist mit einer zylindrischen Buchse 20a versehen, die radial außen von der Eingangswelle 22 angeordnet ist, um sich zu dem Automatikgetriebe 18 zu erstrecken. Die Ölpumpe 10 wird durch diese Buchse 20a des Pumpenlaufrads 20 angetrieben.
Der Drehmomentwandler 16 und das Automatikgetriebe 18 sind innerhalb eines zylindrischen Getriebegehäuses 32 aufgenommen, das an einem Maschinenblock 30 fixiert ist, der in 1 durch Zweipunktstrichlinien gekennzeichnet ist. In dem Getriebegehäuse 32 erstreckt sich die Eingangswelle 20 durch eine Trennwand, die zwischen einem Aufnahmeraum 32a, der den Drehmomentwandler 16 aufnimmt, und einem Aufnahmeraum 32b angeordnet ist, der das Automatikgetriebe 18 aufnimmt.
Die Ölpumpe 10 ist mit einem Pumpenkörper 34 und einer Pumpenabdeckung 36 versehen, die einen Teil der vorstehend genannten Trennwand bilden. Der Pumpenkörper 34 ist ringförmig ausgebildet und radial außen von der Buchse 20a angeordnet und ist in ein Passloch 32c gepasst, das ein zylindrischer Abschnitt einer Innenumfangsfläche des Getriebegehäuses 32 ist. Die Pumpenabdeckung 36 ist ringförmig ausgebildet und radial außen von der Eingangswelle 22 angeordnet und ist in ein vergleichsweise flaches Passloch 34a gepasst, das mit einem vergleichsweise großen Durchmesser ausgebildet ist, und zwar in einer von entgegengesetzten Seitenflächen des Pumpenkörpers 34, die von dem Drehmomentwandler 16 entfernt ist. Der Pumpenkörper 34 ist mit ersten Schrauben 38 einstückig an dem Getriebegehäuse 32 fixiert, während die Pumpenabdeckung 36 mit zweiten Schrauben 40 einstückig an dem Pumpenkörper 36 fixiert ist.
Der Pumpenkörper 34 hat ein zylindrisches Loch 34b, das in der Bodenfläche des Passlochs 34a offen ist und das einen kleineren Durchmesser und eine größere Tiefe als das Passloch 34a hat. Das zylindrische Loch 34b hat eine Achse O1, die exzentrisch in Bezug auf eine Drehachse C1 der Eingangswelle 22 und der Buchse 20a ist. In der Ölpumpe 10 definieren der Pumpenkörper 34 und die Pumpenabdeckung 36 eine kreisförmige Pumpenkammer 42. Diese Pumpenkammer 42 ist ein zylindrischer Raum, der radial außen von der Buchse 20a ausgebildet ist und der durch eine Innenumfangsfläche 34c des Lochs 34b und Innenwandflächen 34d und 36a definiert ist, die an den jeweiligen entgegengesetzten Enden der Innenumfangsfläche 34c in der Richtung der Achse O1 positioniert sind. Die Pumpenkammer 42 hat die Achse O1, die in Bezug auf die Drehachse C1 der Buchse 20a exzentrisch ist.
2 ist die Ansicht, die die Ölpumpe 10 aus Sicht von einer Fläche des in 1 gezeigten Pumpenkörpers 34 zeigt, an der der Pumpenkörper 34 fixiert ist. In dieser Hinsicht wird angemerkt, dass 1 die Querschnittsansicht entlang Linien I-I in 2 ist. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist die Ölpumpe 10 mit folgendem versehen: einem ringförmigen Abtriebsrad 46, das eine Innenverzahnung 46a und eine Außenumfangsfläche 46b hat, die der Innenumfangsfläche 34c gegenüberliegt, die die Pumpenkammer 42 definiert, und das durch die Innenumfangsfläche 34c drehbar gestützt ist; und einem Antriebsrad 48, das eine Außenverzahnung 48a hat, die mit der Innenverzahnung 46a des Abtriebsrads 46 im Eingriff ist, und das um die Drehachse C1 exzentrisch mit Bezug auf eine Drehachse C2 des Abtriebsrads 46 drehbar angeordnet ist, um das Abtriebsrad 46 zu drehen.
Das Antriebsrad 48 ist auf die Buchse 20a derart gepasst, dass das Antriebsrad 48 mit der Buchse 20a drehbar ist und relativ zu der Buchse 20a in der Richtung der Drehachse C1 der Buchse 20a bewegbar ist. Wenn die Buchse 20a um die Achse C1 in einer Richtung gedreht wird, die durch einen Pfeil „a” in 2 gekennzeichnet ist, wird das Abtriebsrad 46 um die Achse C2 durch das Antriebsrad 48 in einer Richtung gedreht, die durch einen Pfeil „b” in 2 gekennzeichnet ist.
Die Ölpumpe 10 ist von einer Innenradbauart, bei der die Außenverzahnung 48a des Antriebsrads 48 und die Innenverzahnung 46a des Abtriebsrads 46, deren Zahl um 1 größer ist als die der Außenverzahnung 48a, miteinander im Eingriff gehalten sind, wie in 2 und 3 gezeigt ist, und zwar in einem unteren Abschnitt der Pumpenkammer 42, wie in 2 und 3 gesehen werden kann. Die Innenverzahnung 46a und die Außenverzahnung 48a definieren eine Vielzahl von Räumen, und zwar Druckkammern in der Pumpenkammer 42, die in der Umfangsrichtung des Abtriebsrads 46 bewegt werden, wenn das Antriebsrad 48 und das Abtriebsrad 46 gedreht werden. Die Volumina der Druckkammern erhöhen sich, wenn die Druckkammern in der Aufwärtsrichtung in der Pumpenkammer 42 bewegt werden, wie in 2 und 3 gesehen werden kann, und verringern sich, wenn die Druckkammern in der Abwärtsrichtung in der Pumpenkammer 42 bewegt werden, wie in 2 gesehen werden kann.
Der Pumpenkörper 34 hat einen Ansaugeinlass 50 und einen Förderauslass 52, die in dessen radial äußeren Abschnitt ausgebildet sind, der in das Getriebegehäuse 32 gepasst ist. Der Ansaugeinlass 50 ist mit einem Ansaugöldurchgang verbunden, der nicht gezeigt ist und durch den ein Arbeitsöl, das beispielsweise zu einer Ölwanne des Automatikgetriebes 18 zurückgeführt wird, in den Ansaugeinlass 50 gesaugt wird, während der Förderauslass 52 mit einem Förderöldurchgang verbunden ist, der nicht gezeigt ist und durch den das mit Druck beaufschlagte Arbeitsöl zum Beispiel zu einem Hydrauliksteuerungskreis zum Steuern von hydraulisch betätigten Reibkopplungsvorrichtungen gefördert wird. Der Pumpenkörper 34 hat einen ersten Einlassdurchgang 56 zur Verbindung zwischen dem Ansaugeinlass 50 und einem ersten Ansauganschluss 54, der an einer Seite des Pumpenkörpers 34 der Pumpenkammer 42 ausgebildet ist, und einen ersten Auslassdurchgang (Förderdurchgang) 60 zur Verbindung zwischen dem Förderauslass 52 und einem ersten Förderanschluss 58, der an einer Seite des Pumpenkörpers 34 der Pumpenkammer 42 ausgebildet ist. Die Pumpenabdeckung 36 hat einen zweiten Ansaugdurchgang, der nicht gezeigt ist, zur Verbindung zwischen dem Ansaugeinlass 50 und einem zweiten Ansauganschluss, der nicht gezeigt ist und an einer Seite der Pumpenabdeckung 36 der Pumpenkammer 42 ausgebildet ist, und einen zweiten Auslassdurchgang (Förderdurchgang), der nicht gezeigt ist und zur Verbindung zwischen dem Förderauslass 52 und einem zweiten Förderanschluss ausgebildet ist, der nicht gezeigt ist und an einer Seite der Pumpenabdeckung 36 der Pumpenkammer 42 ausgebildet ist.
Der vorstehend genannte zweite Ansaugdurchgang ist mit dem ersten Einlassdurchgang 56 durch einen ersten Verbindungsanschluss 62 in Verbindung gehalten, der in der Bodenfläche des Passlochs 34a des Pumpenkörpers 34 öffnet, während der vorstehend genannte zweite Auslassdurchgang in Verbindung mit dem ersten Auslassdurchgang 60 durch einen zweiten Verbindungsanschluss 64 gehalten ist, der in der Bodenfläche des Passlochs 34a des Pumpenkörpers 34 öffnet. Es sei angemerkt, dass der erste Ansauganschluss 54 und der vorstehend genannte zweite Ansauganschluss in der Umfangsrichtung des Abtriebsrads 46 derart positioniert sind, dass sich das Volumen von jeder der vorstehend beschriebenen Druckkammern erhöht, wenn die Druckkammer in der Umfangsrichtung des Abtriebsrads 46 bewegt wird, während der erste Förderanschluss 58 und der vorstehend genannte zweite Förderanschluss in der Umfangsrichtung des Abtriebsrads 46 derart positioniert sind, dass sich das Volumen von jeder Druckkammer verringert, wenn sich die Druckkammer in der Umfangsrichtung des Abtriebsrads 46 bewegt.
In der Ölpumpe 10, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, wird das Antriebsrad 48 durch die Buchse 20a in der Richtung gedreht, die durch den Pfeil „a” in 2 gekennzeichnet ist, und das Abtriebsrad 46 wird durch das Antriebsrad 48 in der Richtung, die durch den Pfeil „b” in 2 gekennzeichnet ist, gedreht, so dass das Arbeitsöl von der vorstehend beschriebenen Ölwanne in die Pumpenkammer 42 durch den Ansaugeinlass 50, den ersten Einlassdurchgang 56 oder den vorstehend genannten zweiten Einlassdurchgang, den ersten Ansauganschluss 54 und den vorstehend genannten zweiten Ansauganschluss gesaugt wird. Das Arbeitsöl, das in die Pumpenkammer 42 gesaugt wird, wird in einen der Vielzahl von Räumen gelassen, die durch die Innenverzahnung 46a und die Außenverzahnung 48a definiert sind. Das Arbeitsöl, das in den Raum gelassen worden ist, wird mit einer Abnahme des Volumens des Raums mit Druck beaufschlagt, wenn sich der Raum in der Umfangsrichtung des Antriebsrads 48 mit einer Drehbewegung des Antriebsrads 48 bewegt. Das auf diese Weise druckbeaufschlagte Arbeitsöl wird von dem Förderauslass 52 in den vorstehend beschriebenen Hydrauliksteuerungskreis durch den ersten Förderanschluss 58 oder den vorstehend genannten zweiten Förderanschluss und den ersten Auslassdurchgang 60 oder den vorstehend genannten zweiten Auslassdurchgang gefördert.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist, hat das Abtriebsrad 46 eine Vielzahl von ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die in lokalen Bereichen von dessen Außenumfangsfläche 46b ausgebildet sind. Wie in 4 gezeigt ist, sind die Vielzahl von ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die in der Außenumfangsfläche 46b ausgebildet sind, in der Umfangsrichtung des Abtriebsrads 46 um die Drehachse C2 des Abtriebsrads 46 herum gleichwinklig voneinander beabstandet.
Eine Tiefe D1 von jeder ersten Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Radialrichtung des Abtriebsrads 46, die in 5 gekennzeichnet ist, ist derart bestimmt, dass ein Spaltverhältnis m1 (= h1/h2) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist. Das Spaltverhältnis m1 ist ein Verhältnis einer Distanz h1 eines Spalts H1 von dem Boden der ersten Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34 in der Radialrichtung zu einem Abstand h2 eines Spalts H2 von der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 zu der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34 in der Radialrichtung. Es sei angemerkt, dass die Tiefe D1 der ersten Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Radialrichtung des Abtriebsrads 46 gleich zu einer Differenz (h1 – h2) ist, die gleich zu der Distanz h1 minus der Distanz h2 ist, wie von 5 offensichtlich ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Distanz h1 des Spalts H1 125 μm, und die Distanz h2 des Spalts H2 ist 55 μm, während die Tiefe D1 der ersten Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks 70 μm ist.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die erste Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks eine im Wesentlichen dreieckige Nut, die in der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 ausgebildet ist. Die erste Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die in der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 ausgebildet ist, hat eine schräge Fläche 46d, die nach unten zu dem Boden der Nut 46c hin in der Richtung der Drehung des Abtriebsrads 46 geneigt ist, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, die durch den Pfeil „b” gekennzeichnet ist, und eine schräge Fläche 46h, die von dem Boden der Nut 46c derart geneigt ist, dass sich ein Abstand von der geneigten Fläche 46h zu der Innenumfangsfläche 34b der Pumpenkammer 42 in der Drehrichtung des Abtriebsrads 46 verringert, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, die durch den Pfeil „b” gekennzeichnet ist. Wie in 5 gezeigt ist, hat die erste Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks die schräge Fläche 46d, die in der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 derart ausgebildet ist, dass die schräge Fläche 46d nach unten zu dem Boden hin in der Umfangsrichtung des Abtriebsrads 46 geneigt ist, und derart, dass die schräge Fläche 46d mit der Innenumfangsfläche 34c der Pumpenkammer 42 zusammenwirkt, um einen Keilraum zu definieren.
Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, hat das Abtriebsrad 46 eine Vielzahl von zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Form von Keilen, die in lokalen Bereichen einer Seitenfläche 46e von diesem, die der Innenwandfläche 36a der Pumpenkammer 42 gegenüberliegen, und einer Seitenfläche 46f von diesem ausgebildet sind, die der Innenwandfläche 34d der Pumpenkammer 42 gegenüberliegt. Wie in 3 gezeigt ist, haben die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks eine Form, wie in 7 gekennzeichnet ist, und sind in der Umfangsrichtung der Seitenflächen 46e und 46f des Abtriebsrads 46 um die Drehachse C2 des Abtriebsrads 46 herum gleichwinklig voneinander beabstandet.
Eine Tiefe D2 von jeder zweiten Nut 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Richtung der Dicke des Abtriebsrads 46, die in 6 gekennzeichnet ist, ist derart bestimmt, dass ein Spaltverhältnis m2 (= h3/h4) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist. Das Spaltverhältnis m2 ist ein Verhältnis einer Distanz h3 eines Spalts H3 von dem Boden der zweiten Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu den Innenwandflächen 34d und 36a der Pumpenkammer 42 zu einer Distanz h4 eines Spalts H4 von den Seitenflächen 46e und 46f des Antriebsrads 46 zu den Innenwandflächen 34d und 36a der Pumpenkammer 42. Es sei angemerkt, dass die Tiefe D2 der zweiten Nut 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Richtung der Dicke des Abtriebsrads 46 gleich zu einer Differenz (h3 – h4) ist, die gleich zu der Distanz h3 minus der Distanz h4 ist, wie von 6 offensichtlich ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Distanz h3 des Spalts H3 36 μm, und die Distanz h4 des Spalts H4 ist 16 μm, während die Tiefe D2 der zweiten Nut 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks 20 μm ist.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, hat das Antriebsrad 48 eine Vielzahl von dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Form von Keilen, die in lokalen Bereichen einer Seitenfläche 48b von diesem (in 1 gezeigt), die der Innenwandfläche 36a der Pumpenkammer 42 gegenüberliegt, und einer Seitenfläche 48c von diesem (in 1 gezeigt) ausgebildet sind, die der Innenwandfläche 34d der Pumpenkammer 42 gegenüberliegt. Wie in 3 gezeigt ist, sind die dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Umfangsrichtung der Seitenflächen 48b und 48c um die Drehachse C1 des Antriebsrads 48 herum gleichwinklig voneinander beabstandet.
Eine Tiefe D3 von jeder dritten Nut 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Richtung der Dicke des Antriebsrads 48, die in 8 gekennzeichnet ist, ist derart bestimmt, dass ein Spaltverhältnis m3 (= h5/h6) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist. Das Spaltverhältnis m3 ist ein Verhältnis einer Distanz h5 eines Spalts H5 von dem Boden der dritten Nut 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu den Innenwandflächen 34d und 36a der Pumpenkammer 42 zu einer Distanz h6 eines Spalts H6 von den Seitenflächen 48b und 48c des Antriebsrads 48 zu den Innenwandflächen 34d und 36a der Pumpenkammer 42. Es sei angemerkt, dass die Tiefe D3 der dritten Nut 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Richtung der Dicke des Antriebsrads 48 gleich zu einer Differenz (h5 – h6) ist, die gleich zu der Distanz h5 minus der Distanz h6 ist, wie von 8 offensichtlich ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Distanz h5 des Spalts H5 36 μm und die Distanz h6 des Spalts H6 ist 16 μm, während die Tiefe D3 der dritten Nut 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks 20 μm ist.
In der Ölpumpe 10, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, bewirken Drehbewegungen des Abtriebsrads 46 und des Antriebsrads 48 durch eine Drehbewegung der Buchse 20a Strömungen des Arbeitsöls in der Umfangsrichtung des gedrehten Abtriebsrads 46 und Antriebsrads 48, durch den ringförmigen Spalt H2, der zwischen der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 und der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34 ausgebildet ist, das Paar ringförmiger Spalte H4, die zwischen der Seitenfläche 46f des Abtriebsrads 46 und der Innenwandfläche 34d der Pumpenkammer 42 und zwischen der Seitenfläche 46e des Abtriebsrads 46 und der Innenwandfläche 36a der Pumpenkammer 42 ausgebildet sind, und das Paar ringförmiger Spalte H6 hindurch, die zwischen der Seitenfläche 48c des Antriebsrads 48 und der Innenwandfläche 34d der Pumpenkammer 42 und zwischen der Seitenfläche 48b des Antriebsrads 48 und der Innenwandfläche 36a der Pumpenkammer 42 ausgebildet sind.
Als eine Folge wird der Spalt H2, der zwischen der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 mit den ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks und der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34 ausgebildet ist, wie in 5 gekennzeichnet ist, mit dem viskosen Arbeitsöl gefüllt, so dass ein dynamischer Druck (erzeugter dynamischer Druck) P1 des Arbeitsöls in einem Umfangsabschnitt maximiert ist, an dem die Spaltdistanz am kleinsten ist. Des Weiteren werden der Spalt H4, der zwischen der Seitenfläche 46e des Abtriebsrads 46 mit den zweiten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks und der Innenwandfläche 36a der Pumpenkammer 42 ausgebildet ist, und der Spalt H4, der zwischen der Seitenfläche 46f des Abtriebsrads 46 mit den zweiten Nuten 46g zum Erzeugen eines dynamischen Drucks und der Innenwandfläche 34d der Pumpenkammer 42 ausgebildet ist, wie in 6 gezeigt ist, mit dem viskosen Arbeitsöl gefüllt, so dass ein dynamischer Druck (erzeugter dynamischer Druck) P2 des Arbeitsöls in dem Umfangsabschnitt maximiert ist, an dem die Spaltdistanz am kleinsten ist. Des Weiteren werden der Spalt H6, der zwischen der Seitenfläche 48b des Antriebsrads 48 mit den dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks und der Innenwandfläche 36a der Pumpenkammer 42 ausgebildet ist, und der Spalt H6, der zwischen der Seitenfläche 48c des Antriebsrads 48 mit den dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks und der Innenwandfläche 34d der Pumpenkammer 42 ausgebildet ist, wie in 8 gekennzeichnet ist, mit dem viskosen Arbeitsöl gefüllt, so dass ein dynamischer Druck (erzeugter dynamischer Druck) P3 des Arbeitsöls in den Umfangsabschnitten maximiert ist, an denen die Spaltdistanz am kleinsten ist.
Demzufolge erzeugt der dynamische Druck P1 eine Druckkraft, die auf die Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 in Richtung zu der Drehachse C2 des Abtriebsrads 46 wirkt, wie in 9 gekennzeichnet ist, so dass das Abtriebsrad 46 gedreht wird, wobei dessen Außenumfangsfläche 46b von der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34 beabstandet gehalten wird, wie in 9 gekennzeichnet ist. Des Weiteren erzeugt der dynamische Druck P2 eine Druckkraft, die auf die Seitenfläche 46f des Abtriebsrads 46 in Richtung zu der Innenwandfläche 34d der Pumpenkammer 42 wirkt und die auch auf die Seitenfläche 46e des Abtriebsrads 46 in Richtung zu der Innenwandfläche 36a der Pumpenkammer 42 wirkt, wie in 10 gekennzeichnet ist, so dass das Abtriebsrad 46 gedreht wird, wobei dessen Seitenflächen 46e und 46f von den Innenwandflächen 34d und 36a der Pumpenkammer 42 beabstandet gehalten werden. Des Weiteren erzeugt der dynamische Druck P3 eine Druckkraft, die auf die Seitenfläche 48b des Antriebsrads 48 in Richtung zu der Innenwandfläche 34d der Pumpenkammer 42 wirkt, und die auch auf die Seitenfläche 48c des Antriebsrads 48 in Richtung zu der Innenwandfläche 36a der Pumpenkammer 42 wirkt, wie in 11 gekennzeichnet ist, so dass das Antriebsrad 48 gedreht wird, wobei dessen Seitenflächen 48b und 48c von den Innenwandflächen 34d und 36a der Pumpenkammer 42 beabstandet gehalten werden.
12 ist die Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Distanz h2 des Spalts H2 zwischen der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 und der Innenumfangsfläche 34d des Pumpenkörpers 34 und dem dynamischen Druck P1 kennzeichnet, der in dem Spalt H2 erzeugt wird, der mit dem viskosen Arbeitsöl gefüllt ist, wenn die Drehachse C2 des Abtriebsrads 46 exzentrisch bewegt in Bezug auf die Abtriebsradmittelposition A1, die mit der Achse O1 der Pumpenkammer 42 zusammenfällt, die in 9 gekennzeichnet ist, aufgrund der exzentrischen Kraft F, die in 9 gekennzeichnet ist, während einer Drehung des Abtriebsrads 46 positioniert ist. In 12 ist eine „exzentrische Seite eines hohen dynamischen Drucks” eine von entgegengesetzten Seiten der Mittelposition A1 des Abtriebsrads 46, an der der Spalt H2 zwischen der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 und der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34 kleiner ist, so dass der dynamische Druck P1 höher ist, während eine „exzentrische Seite eines niedrigen dynamischen Drucks” die andere Seite der Mittelposition A1 des Abtriebsrads 46 ist, an der der Spalt H2 zwischen der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 und der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34 größer ist, so dass der dynamische Druck P1 niedriger ist.
Wenn das Abtriebsrad 46 exzentrisch in der Radialrichtung positioniert ist, wie in 13 gekennzeichnet ist, wird demzufolge der dynamische Druck P1, der sich entlang einer Kurve der zweiten Ordnung mit einem Betrag der Exzentrizität der Drehachse C2 des Abtriebsrads 46 in Bezug auf die Achse O1 der Pumpenkammer 42 erhöht, in dem verringerten Spalt zwischen der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 und der Innenumfangsfläche 34d des Pumpenkörpers 34 erzeugt, so dass eine radiale Kraft zur automatischen Zentrierung auf das Abtriebsrad 46 wirkt, so dass der Spalt H2 in der Umfangsrichtung des Abtriebsrads 46 konstant gemacht ist, d. h. um die Drehachse C2 des Abtriebsrads 46 in Richtung zu der Achse O1 der Pumpenkammer 42 zu bewegen.
Selbst falls eine Grenzschmierung zwischen der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 und der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34 aufgrund einer exzentrischen Positionierung des Abtriebsrads 46 stattfindet, bewirkt deshalb die vorstehend genannte radiale Kraft zur automatischen Zentrierung eine Änderung des Schmierungszustands von der Grenzschmierung zurück zu einer Fluidschmierung. Des Weiteren gestattet die automatische Zentrierung des Abtriebsrads 46 eine Erhöhung der Distanz h2 des Spalts H2 und eine Verringerung einer Viskositätsspannung (τ = η(du/dy)) der vorstehend genannten Fluidschmierung. In dieser Hinsicht wird angemerkt, dass die Seitenflächen 46e und 46f des Abtriebsrads 46, die die Dicke des Abtriebsrads 46 definieren, und die Seitenflächen 48b und 48c des Antriebsrads 48, die die Dicke des Antriebsrads 48 definieren, jeweils die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks und die dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks haben, die eine Druckkraft zur automatischen Zentrierung erzeugen, wie die ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks.
Wenn das Abtriebsrad 46 in seiner Dickenrichtung derart bewegt wird, dass eine Mittellinie C4 des Abtriebsrads 46 von einer Mittellinie C3 der Pumpenkammer 42 beabstandet ist, wie in 14 gekennzeichnet ist, wird der dynamische Druck P2, der sich entlang einer Kurve der zweiten Ordnung mit einem Betrag einer Distanz (d. h. einem Betrag einer Abweichung) von der Mittellinie C4 des Abtriebsrads 46 zu der Mittellinie C3 der Pumpenkammer 42 erhöht, in dem verringerten Spalt zwischen der Seitenfläche 46e des Abtriebsrads 46 und der Innenumfangsfläche 34d des Pumpenkörpers 34 erzeugt, so dass eine Druckkraft zur automatischen Zentrierung auf das Abtriebsrad 46 wirkt, so dass der Spalt H4 in der Dickenrichtung des Abtriebsrads 46 konstant gemacht ist, d. h. um die Mittellinie C4 des Abtriebsrads 46 in Richtung zu der Mittellinie C3 der Pumpenkammer 42 zu bewegen. Die Mittellinie C4 des Abtriebsrads 46 ist eine gerade Linie in der Mitte zwischen den Seitenflächen 46e und 46f des Abtriebsrads 46 in dessen Dickenrichtung, während die Mittellinie C3 der Pumpenkammer 42 eine gerade Linie in der Mitte zwischen den Innenwandflächen 34d und 36a der Pumpenkammer 42 in der Dickenrichtung des Abtriebsrads 46 ist.
Wenn die Mittellinie C4 des Abtriebsrads 46 mit Bezug auf die Mittellinie C3 der Pumpenkammer 42 geneigt ist, wie in 15 gezeigt ist, wird der vergleichsweise hohe dynamische Druck P2 in einem verringerten oberen Abschnitt des Spalts zwischen der Seitenfläche 46e des Abtriebsrads 46 und der Innenwandfläche 34d der Pumpenkammer 42 und einem verringerten unteren Abschnitt des Spalts zwischen der Seitenfläche 46f des Abtriebsrads 46 und der Innenwandfläche 36a der Pumpenkammer 42 erzeugt, so dass eine Druckkraft zur automatischen Zentrierung auf das Abtriebsrad 46 wirkt, so dass der Spalt H4 in der Dickenrichtung des Abtriebsrads 46 konstant gemacht ist, d. h. um die Mittellinie C4 des Abtriebsrads 46 zu der Mittellinie C3 der Pumpenkammer 42 zu bewegen.
Wenn das Antriebsrad 48 in seiner Dickenrichtung derart bewegt wird, dass eine Mittellinie C5 des Antriebsrads 48 von der Mittellinie C3 der Pumpenkammer 42 beabstandet ist, wie in 16 gekennzeichnet ist, wird der dynamische Druck P3, der sich entlang einer Kurve der zweiten Ordnung mit einem Betrag einer Distanz von der Mittellinie C5 des Antriebsrads 48 zu der Mittellinie C3 der Pumpenkammer 42 erhöht, in dem verringerten Spalt zwischen der Seitenfläche 48c des Antriebsrads 48 und der Innenumfangsfläche 34d des Pumpenkörpers 34 erzeugt, so dass eine Druckkraft zur automatischen Zentrierung auf das Antriebsrad 48 wirkt, so dass der Spalt H6 in der Dickenrichtung des Antriebsrads 46 konstant gemacht ist, d. h. um die Mittellinie C5 des Antriebsrads 48 in Richtung zu der Mittellinie C3 der Pumpenkammer 42 zu bewegen. Die Mittellinie C5 des Antriebsrads 48 ist eine gerade Linie in der Mitte zwischen den Seitenflächen 48b und 48c des Antriebsrads 48 in dessen Dickenrichtung.
17 ist die Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Spaltverhältnis m1, dem dynamischen Druck P1, der durch die ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks mit dem Spaltverhältnis m1 erzeugt wird, und einem Fluidreibungskoeffizienten μ1 zeigt. Von 17 kann verstanden werden, dass sich der dynamische Druck P1 als eine Funktion des Spaltverhältnisses m1 ändert und maximal ist, wenn das Spaltverhältnis m1 in einem vorbestimmten Bereich ist, während sich der Fluidreibungskoeffizient μ1 als eine Funktion des Spaltverhältnisses m1 ändert und minimal ist, wenn das Spaltverhältnis m1 in einem vorbestimmten Bereich ist.
Die Tiefe D1 der ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Radialrichtung des Antriebsrats 46 ist derart bestimmt, dass das vorstehend genannte Spaltverhältnis m1 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem der dynamische Druck P1, der durch die ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen maximalen Wert hat und in dem der Fluidreibungskoeffizient μ1, der auf der Basis der ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen minimalen Wert hat, wie in 17 gekennzeichnet ist. Von 17 wird verstanden, dass der Fluidreibungskoeffizient μ1, der auf der Basis der ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, minimal ist, während der dynamische Druck P1, der durch die ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, maximal ist, wenn das Spaltverhältnis m1 in einem Bereich zwischen 1,5 und 4 und bevorzugt zwischen 2 und 3 ist.
Es sei angemerkt, dass der dynamische Druck P1 und der Fluidreibungskoeffizient μ1 entsprechend dem Spaltverhältnis m1, die in 17 gekennzeichnet sind, berechnet werden, wie nachstehend beschrieben ist.
Der dynamische Druck P1 wird gemäß einer mathematischen Gleichung 2 durch Ersetzen eines dimensionslosen Drucks Kp durch einen Wert berechnet, der gemäß einer mathematischen Gleichung 1 berechnet wird, die eine dreidimensionale Reynolds-Gleichung ist. Es sei angemerkt, dass „L” die Dicke des Abtriebsrads 46 darstellt, die in 4 gekennzeichnet ist, „B” eine Länge der ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Form von Keilen darstellt, die in 5 gekennzeichnet ist, und „U” eine Außenumfangsströmungsgeschwindigkeit des Abtriebsrads darstellt, die in 5 gekennzeichnet ist, und „η” die Viskosität des Arbeitsöls darstellt.
Das Berechnungsverfahren des dimensionslosen Drucks Kp wird beschrieben. Anfänglich wird eine mathematische Gleichung 3 gelöst durch Differenzieren der mathematischen Gleichung 1 bezüglich „x”. Dann wird eine mathematische Gleichung 4 gelöst durch Einsetzen in diese einer dimensionslosen Filmdicke H (= h/h2), eines dimensionslosen Koordinatenwerts X (= x/B), eines dimensionslosen Koordinatenwerts Z (= z/L), eines dimensionslosen Drucks P (= ph2²)/(ηUB) und einer Ölfilmausbildungsgleichung dH/dX = 1 – m. Der dimensionslose Druck Kp wird durch mathematische Analyse der mathematischen Gleichung 4 durch ein Differenzverfahren berechnet.
Der Fluidreibungskoeffizient μ1 wird gemäß einem mathematischen Ausdruck 5 berechnet. „K_W” und „K_F0” in der mathematischen Gleichung 5 werden jeweils gemäß mathematischen Gleichungen 6 und 7 berechnet. [Mathematische Gleichung 1]
[Mathematische Gleichung 2]
[Mathematische Gleichung 3]
[Mathematische Gleichung 4]
[Mathematische Gleichung 5]
[Mathematische Gleichung 6]
[Mathematische Gleichung 7]

K_F0 = 1 / m–1{4lnm – 6(1 – m) / m + 1}

In der vorliegenden Ausführungsform ist die Tiefe D2 der zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Richtung der Dicke des Abtriebsrads 46 derart bestimmt, dass das vorstehend genannte Spaltverhältnis m2 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem der dynamische Druck P2, der durch die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen maximalen Wert hat und in dem der Fluidreibungskoeffizient μ2, der auf der Basis der zweiten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen minimalen Wert hat. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Spaltverhältnis m2 gemäß einer Beziehung, die ähnlich zu der Beziehung ist, die in 17 gekennzeichnet ist, zwischen dem Spaltverhältnis m2, dem dynamischen Druck P2, der durch die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks mit der Tiefe D2 erzeugt wird, die durch das Spaltverhältnis m2 bestimmt ist, und dem Fluidreibungskoeffizienten μ2 bestimmt, der auf der Basis der zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, wobei der dynamische Druck P2 und der Fluidreibungskoeffizient μ2 gemäß den vorstehend beschriebenen Berechnungsverfahren des dynamischen Drucks P1 und des Fluidreibungskoeffizienten μ1 berechnet werden. Es sei angemerkt, dass der Fluidreibungskoeffizient μ2, der auf der Basis der zweiten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, minimal ist, während der dynamische Druck P2, der durch die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, maximal ist, wenn das Spaltverhältnis m2 in einem Bereich zwischen 1,5 und 4 und bevorzugt zwischen 2 und 3 ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Tiefe D3 der dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Richtung der Dicke des Antriebsrads 48 derart bestimmt, dass das vorstehend genannte Spaltverhältnis m3 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem der dynamische Druck P3, der durch die dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen maximalen Wert hat und in dem der Fluidreibungskoeffizient μ3, der auf der Basis der Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen minimalen Wert hat. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Spaltverhältnis m3 gemäß einer Beziehung, die ähnlich zu der Beziehung ist, die in 17 gekennzeichnet ist, zwischen dem Spaltverhältnis m3, dem dynamischen Druck P3, der durch die dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks mit der Tiefe D3 erzeugt wird, die durch das Spaltverhältnis m3 bestimmt ist, und dem Fluidreibungskoeffizienten μ3 bestimmt, der auf der Basis der dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, wobei der dynamische Druck P3 und der Fluidreibungskoeffizient μ3 gemäß den vorstehend beschriebenen Berechnungsverfahren des dynamischen Drucks P1 und des Fluidreibungskoeffizienten μ1 berechnet werden. Es sei angemerkt, dass der Fluidreibungskoeffizient μ3, der auf der Basis der dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, minimal ist, während der dynamische Druck P3, der durch die dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, maximal ist, wenn das Spaltverhältnis m3 in einem Bereich zwischen 1,5 und 4, bevorzugt zwischen 2 und 3, ist.
Die Ölpumpe 10 der Innenradbauart gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist derart gestaltet, dass das Abtriebsrad 46 die Vielzahl von ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hat, die in den lokalen Bereichen von dessen Außenumfangsfläche 46b ausgebildet sind, und jede der ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks die Tiefe D1 in der Radialrichtung des Abtriebsrads 46 hat, die derart bestimmt ist, dass das Spaltverhältnis m1 (= h1/h2), das das Verhältnis der Distanz h1 des Spalts H1 von dem Boden der ersten Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu der Innenumfangsfläche 34b des Pumpenkörpers 34 zu der Distanz h2 des Spalts H2 von der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 zu der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34 ist, innerhalb des vorbestimmten Bereichs gehalten ist, beispielsweise zwischen 1,5 und 4 und bevorzugt zwischen 2 und 3, in dem der dynamische Druck P1, der durch die Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird und sich als eine Funktion des Spaltverhältnisses m1 ändert, den maximalen Wert hat und in dem der Fluidreibungskoeffizient μ1, der auf der Basis der ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird und sich als eine Funktion des Spaltverhältnisses m1 ändert, den minimalen Wert hat. Demzufolge wird der Fluidreibungskoeffizient μ1, der auf die Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 wirkt, nahezu minimiert und der dynamische Druck P1, der durch die ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, wird nahezu maximiert, während das Abtriebsrad 46 gedreht wird, so dass eine automatische Zentrierungsfunktion des Abtriebsrads 46 in dessen Radialrichtung aufgrund der Kraft zur automatischen Zentrierung in der Radialrichtung durchgeführt werden kann, während eine Erhöhung einer Fluidreibung, die auf das Abtriebsrad 46 wirkt, verringert oder verhindert ist.
Die Ölpumpe 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist des Weiteren derart gestaltet, dass die erste Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks die schräge Fläche 46d hat, die nach unten zu dem Boden von dieser in der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 ausgebildet ist, derart, dass die schräge Fläche 46d mit der Innenumfangsfläche 34c der Pumpenkammer 42 zusammenwirkt, um einen Keilraum zu definieren. Demzufolge ist der Fluidreibungskoeffizient μ1, der auf das Abtriebsrad 46 wirkt, verringert, und der dynamische Druck P1, der durch die ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, ist erhöht.
Die Ölpumpe 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist auch derart gestaltet, dass die ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 derart ausgebildet sind, dass die ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks um die Drehachse C2 des Abtriebsrads 46 herum gleichwinklig voneinander beabstandet sind. Demzufolge wird die Funktion der automatischen Zentrierung des vorstehend beschriebenen Abtriebsrads 46 wirksam verbessert.
Die Ölpumpe 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist des Weiteren derart gestaltet, dass die ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks die Tiefe D1 haben, die derart bestimmt ist, dass das Spaltverhältnis m1 innerhalb des Bereichs zwischen 2 und 3 gehalten ist. Demzufolge wird der Fluidreibungskoeffizient μ1, der auf das Abtriebsrad 46 wirkt, nahezu minimiert, und der dynamische Druck P1, der durch die ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, wird nahezu maximiert.
Die Ölpumpe 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist auch derart gestaltet, dass das Abtriebsrad 46 die Vielzahl von zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hat, die in den lokalen Bereichen von dessen entgegengesetzten Seitenflächen 46f und 46e ausgebildet sind, und derart, dass jede der zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks die Tiefe D2 in der Dickenrichtung des Abtriebsrads 46 hat, die derart bestimmt ist, dass das Spaltverhältnis m2 (= h3/h4), das das Verhältnis der Distanz h3 des Spalts H3 von dem Boden der zweiten Nut 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu den Innenwandflächen 36a und 34d der Pumpenkammer 42 zu der Distanz h4 des Spalts H4 von den Seitenflächen 46f und 46e des Abtriebsrads 46 zu den Innenwandflächen 36a und 34g der Pumpenkammer 42 ist, innerhalb des vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem der dynamische Druck P2, der durch die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, den maximalen Wert hat und in dem der Fluidreibungskoeffizient μ2, der auf der Basis der zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, den minimalen Wert hat. Demzufolge ist der Fluidreibungskoeffizient μ2, der auf die entgegengesetzten Seitenflächen 46e und 46f des Abtriebsrads 46 wirkt, minimiert, und der dynamische Druck P2, der durch die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, ist maximiert, während das Abtriebsrad 46 gedreht wird, so dass dem Abtriebsrad 46 eine Funktion einer automatischen Zentrierung in einer Dickenrichtung des Abtriebsrads 46 gegeben werden kann, d. h. der Richtung von dessen Drehachse C2, aufgrund der Kraft zur automatischen Zentrierung in der Druckrichtung, während eine Erhöhung der Fluidreibung, die auf das Abtriebsrad 46 wirkt, verringert oder verhindert ist.
Die Ölpumpe 10 der vorliegenden Ausführungsform ist des Weiteren derart gestaltet, dass das Abtriebsrad 48 die Vielzahl von dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hat, die in den lokalen Bereichen von dessen entgegengesetzten Seitenflächen 48b und 48c ausgebildet sind, und derart, dass jede der dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks die Tiefe D3 in der Dickenrichtung des Antriebsrads 48 hat, die derart bestimmt ist, dass das Spaltverhältnis m3 (= h5/h6), das das Verhältnis der Distanz h5 des Spalts H5 von dem Boden der dritten Nut 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu den Innenwandflächen 36a und 34d der Pumpenkammer 42 zu der Distanz h6 des Spalts H6 von den Seitenflächen 48b und 48c des Antriebsrads 48 zu den Innenwandflächen 36a und 34d der Pumpenkammer 42 ist, innerhalb des vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem der dynamische Druck P3, der durch die dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, den maximalen Wert hat und in dem der Fluidreibungskoeffizient μ3, der auf der Basis der dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, den minimalen Wert hat. Demzufolge wird der Fluidreibungskoeffizient μ3, der auf die entgegengesetzten Seitenflächen 48b und 48c des Antriebsrads 48 wirkt, minimiert, und der dynamische Druck P3, der durch die dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, wird maximiert, während das Antriebsrad 48 gedreht wird, so dass dem Antriebsrad 48 eine Funktion einer automatischen Zentrierung in der Richtung von dessen Drehachse C1 gegeben werden kann, während eine Erhöhung der Fluidreibung, die auf das Abtriebsrad 48 wirkt, verringert oder verhindert ist.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Andere Ausführungsformen dieser Erfindung werden beschrieben. Es ist zu verstehen, dass die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um die entsprechenden Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen zu identifizieren, die nicht redundant beschrieben werden.
Die Ölpumpe gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ölpumpe 10 gemäß der ersten Ausführungsform in der Form der ersten Nuten 46i zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die sich von der der ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der ersten Ausführungsform unterscheidet. In den anderen Aspekten ist die vorliegende Ölpumpe im Aufbau identisch zu der Ölpumpe 10.
Eine Tiefe D1 von jeder ersten Nut 46i zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Radialrichtung des Abtriebsrads 46, die in 18 gekennzeichnet ist, ist derart bestimmt, dass ein Spaltverhältnis m1 (= h1/h2) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist, wie in der ersten Ausführungsform. Das Spaltverhältnis m1 ist ein Verhältnis einer Distanz h1 eines Spalts H1 von dem Boden der ersten Nut 46i zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34 zu einer Distanz h2 eines Spalts H2 von der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 zu der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34.
Wie in 18 gezeigt ist, ist die erste Nut 46i zur Erzeugung eines dynamischen Drucks eine Nut in der Form eines Keils, der in der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 ausgebildet ist. Die erste Nut 46i zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die in der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 ausgebildet ist, hat eine schräge Fläche 46j, die von dem Boden der Nut 46i derart nach oben geneigt ist, dass eine Distanz von der schrägen Fläche 46j zu der Innenumfangsfläche 34b der Pumpenkammer 42 in der Richtung der Drehung des Abtriebsrads 46, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, die durch den Pfeil „b” gekennzeichnet ist, abnimmt. Es sei angemerkt, dass die erste Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks gemäß der ersten Ausführungsform qualitativ vorteilhaft gegenüber der ersten Nut 46i zur Erzeugung eines dynamischen Drucks gemäß der vorliegenden Ausführungsform von dem Standpunkt der Strömung des Arbeitsfluids her ist, weil das Arbeitsfluid von einer teilweisen Trennung aufgrund einer abrupten Vergrößerung eines Spalts eines Fluiddurchgangs durch die erste Nut 46i zur Erzeugung eines dynamischen Drucks leidet. Jedoch ist die optimale Tiefe der ersten Nut 46i zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Größenordnung von μm in der Ölpumpe 10, die für das Automatikgetriebe 18 verwendet wird, so dass es keinen signifikanten quantitativen Vorteil auf der Seite der ersten Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in Anbetracht der Fluidströmung durch den Spalt dieser Größe gibt.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die Ölpumpe gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Ölpumpe 10 gemäß der ersten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist, in der Form der ersten Nuten 46k zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die sich von der der ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der ersten Ausführungsform unterscheidet. In den anderen Aspekten ist die vorliegende Ölpumpe identisch zu dem Aufbau der Ölpumpe 10.
Eine Tiefe D1 von jeder ersten Nut 46k zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Radialrichtung des Abtriebsrads 46, die in 19 gekennzeichnet ist, ist derart bestimmt, dass ein Spaltverhältnis m1 (= h1/h2) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist, wie in der ersten Ausführungsform. Das Spaltverhältnis m1 ist ein Verhältnis einer Distanz h1 eines Spalts H1 von dem Boden der ersten Nut 46k zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34 zu einer Distanz h2 eines Spalts H2 von der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 zu der Innenumfangsfläche 34c des Pumpenkörpers 34.
Wie in 19 gezeigt ist, ist die erste Nut 46k zur Erzeugung eines dynamischen Drucks eine längliche rechteckige Nut, die in der Außenumfangsfläche 46b des Abtriebsrads 46 ausgebildet ist. Es sei angemerkt, dass die erste Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks gemäß der ersten Ausführungsform qualitativ vorteilhaft gegenüber der ersten Nut 46k zur Erzeugung eines dynamischen Drucks gemäß der vorliegenden Ausführungsform von dem Standpunkt der Strömung des Arbeitsfluids her ist, weil das Arbeitsfluid von einer teilweisen Trennung aufgrund einer abrupten Vergrößerung eines Spalts eines Fluiddurchgangs durch die erste Nut 46k zur Erzeugung eines dynamischen Drucks leidet. Jedoch ist die optimale Tiefe der ersten Nut 46k zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Größenordnung von μm in der Ölpumpe 10, die für das Automatikgetriebe 18 verwendet wird, so dass es keinen signifikanten quantitativen Vorteil auf der Seite der ersten Nut 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in Anbetracht der Fluidströmung durch den Spalt dieser Größe gibt.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ölpumpe 66 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Ölpumpe 10 gemäß der ersten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist, darin, dass die Ölpumpe 66 mit einem Abtriebsrad 68 versehen ist, das keine zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hat, die in der ersten Ausführungsform vorgesehen sind, und dass ein Antriebsrad 70 keine dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hat, die in der ersten Ausführungsform vorgesehen sind, wie in 20 und 21 gezeigt ist. In anderen Aspekten ist die Ölpumpe 66 im Aufbau identisch zu der Ölpumpe 10.
Die Ölpumpe 66, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, hat einen niedrigeren Grad einer automatischen Zentrierungsfunktion des Abtriebsrads 68 in dessen Dickenrichtung und einen niedrigeren Grad einer automatischen Zentrierungsfunktion des Antriebsrads 70 in dessen Dickenrichtung als die automatischen Zentrierungsfunktionen des Abtriebsrads 46 und des Antriebsrads 48 in der ersten Ausführungsform. Wie in dem Fall des Abtriebsrads 46 gemäß der ersten Ausführungsform ist jedoch der Fluidreibungskoeffizient μ1, der auf das Abtriebsrad 68 wirkt, minimiert, und der dynamische Druck P1, der durch die ersten Nuten 46c zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, ist maximiert, während das Abtriebsrad 68 gedreht wird, so dass die automatische Zentrierungsfunktion des Abtriebsrads 68 in dessen Radialrichtung maximiert ist, während eine Erhöhung der Fluidreibung, die auf das Abtriebsrad 68 wirkt, verringert oder verhindert ist.
Während die Ausführungsformen dieser Erfindung im Detail durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben worden sind, ist es zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung auf andere Arten ausgeführt werden kann.
In der Ölpumpe 10 gemäß den dargestellten Ausführungsformen sind die Spaltverhältnisse m1, m2 und m3, die die Verhältnisse der Distanzen h1, h3 und h5 der Tiefen, d. h. Spalte H1, H3 und H5, an dem Boden der ersten, zweiten und dritten Nuten 46c, 46g und 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu den Distanzen h2, h4 und h6 der Spalte H2, H4 und H6 sind, wichtig, aber die Formen per se dieser Nuten 46c, 46g und 48d können wie gewünscht ausgewählt werden. Die Leistung der Ölpumpe 10, die für das Automatikgetriebe vorgesehen ist, variiert nicht im Wesentlichen in Abhängigkeit der Form der Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, deren Spalte in der Größenordnung von μm sind.
In der Ölpumpe 10 gemäß den dargestellten Ausführungsformen sind die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in den entgegengesetzten Seitenflächen 46e und 46f des Abtriebsrads 46 ausgebildet. Jedoch können die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in nur einer von den entgegengesetzten Seitenflächen 46e und 46f ausgebildet sein. In gleicher Weise können die dritten Nuten 48d zur Erzeugung eines dynamischen Drucks, die in den entgegengesetzten Seitenflächen 48b und 48c des Antriebsrads 48 ausgebildet sind, in nur einer von den entgegengesetzten Seitenflächen 48b und 48c ausgebildet sein.
In der Ölpumpe 10 gemäß den dargestellten Ausführungsformen haben die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks die Form wie in 7 gezeigt ist. Jedoch können die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks andere Formen haben, solange die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks das Vorsehen von Dichtungsabschnitten an den Seitenflächen 46e und 46f des Abtriebsrads 46 gewährleisten. Falls die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks ausgebildet sind, um sich durch die Dichtungsabschnitte hindurch zu erstrecken, neigt das Arbeitsöl dazu, durch die zweiten Nuten 46g zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hindurch zu entweichen, was zu einer Verschlechterung der volumetrischen Effizienz der Pumpe 10 führt.
Während die Ölpumpe 10 gemäß den dargestellten Ausführungsformen für das gestuft änderbare Automatikgetriebe verwendet wird, kann die Ölpumpe 10 für ein CVT oder ein Automatikgetriebe für ein Hybridfahrzeug verwendet werden.
Während die Ausführungsformen dieser Erfindung nur zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben worden sind, ist es zu verstehen, dass die Erfindung mit verschiedenen Änderungen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, die dem Fachmann in den Sinn kommen.
Bezugszeichenliste

10, 66: Ölpumpe
34: Pumpenkörper
34c: Innenumfangsfläche
34d: Innenwandfläche
36: Pumpenabdeckung
36a: Innenwandfläche
42: Pumpenkammer
46: Abtriebsrad
46a: Innenverzahnung
46b: Außenumfangsfläche
46c, 46i, 46k: erste Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks
46d: schräge Fläche
46e, 46f: Seitenflächen
46g: zweite Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks
48: Antriebsrad
48a: Außenverzahnung
48b, 48c: Seitenflächen
48d: dritte Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks
C1: Drehachse des Antriebsrads
C2: Drehachse des Abtriebsrads
D1: radiale Tiefe der ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks
D2: radiale Tiefe der zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks
D3: radiale Tiefe der dritten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks
H1–H6: Spalte
m1–m2: Spaltverhältnisse
P1–P3: dynamische Drücke (erzeugte dynamische Drücke)
μ1–μ3: Fluidreibungskoeffizienten

Claims

Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart, die mit einer kreisförmigen Pumpenkammer, die durch einen Pumpenkörper und eine Pumpenabdeckung definiert ist, einem ringförmigen Abtriebsrad, das eine Innenverzahnung und eine Außenumfangsfläche hat, die einer Innenumfangsfläche gegenüberliegt, die die Pumpenkammer definiert, und das durch die Innenumfangsfläche, die die Pumpenkammer definiert, drehbar gestützt ist, und einem Antriebsrad versehen ist, das eine Außenverzahnung hat, die mit der Innenverzahnung des Abtriebsrads im Eingriff ist, und das um eine Drehachse von sich exzentrisch in Bezug auf eine Drehachse des Abtriebsrads drehbar angeordnet ist, um das Abtriebsrad zu drehen, wobei die Fahrzeugölpumpe dadurch gekennzeichnet ist, dass: das Abtriebsrad eine Vielzahl von ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hat, die in lokalen Bereichen von dessen Außenumfangsfläche ausgebildet sind; und jede der ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks eine Tiefe in einer Radialrichtung des Abtriebsrads hat, die derart bestimmt ist, dass ein Spaltverhältnis, das ein Verhältnis eines Spalts von einem Boden der ersten Nut zum Erzeugen eines dynamischen Drucks zu der Innenumfangsfläche zu einem Spalt von der Außenumfangsfläche des Abtriebsrads zu der Innenumfangsfläche ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem ein dynamischer Druck, der durch die ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird und sich als eine Funktion des Spaltverhältnisses ändert, einen maximalen Wert hat und in dem ein Fluidreibungskoeffizient, der auf der Basis der ersten Nuten zum Erzeugen eines dynamischen Drucks erzeugt wird und sich als eine Funktion des Spaltverhältnisses ändert, einen minimalen Wert hat.
Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart nach Anspruch 1, wobei die erste Nut zur Erzeugung eines dynamischen Drucks eine schräge Fläche hat, die nach unten in Richtung zu dem Boden von dieser in der Außenumfangsfläche des Abtriebsrads ausgebildet ist, derart, dass die schräge Fläche mit der Innenumfangsfläche der Pumpenkammer zusammenwirkt, um einen Keilraum zu definieren.
Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks in der Außenumfangsfläche des Abtriebsrads derart ausgebildet sind, dass die ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks um die Drehachse des Abtriebsrads herum gleichwinklig voneinander beabstandet sind.
Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die ersten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks eine Tiefe haben, die derart bestimmt ist, dass das Spaltverhältnis innerhalb eines Bereichs zwischen 2 und 3 gehalten ist.
Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Abtriebsrad eine Vielzahl von zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hat, die in lokalen Bereichen von dessen entgegengesetzten Seitenflächen ausgebildet sind, wobei jede der zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks eine Tiefe in einer Dickenrichtung des Abtriebsrads hat, die derart bestimmt ist, dass ein Spaltverhältnis, das ein Verhältnis eines Spalts von einem Boden der zweiten Nut zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu Innenwandflächen der Pumpenkammer zu einem Spalt von den Seitenflächen des Abtriebsrads zu den Innenwandflächen der Pumpenkammer ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem ein dynamischer Druck, der durch die zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen maximalen Wert hat und in dem ein Fluidreibungskoeffizient, der auf der Basis der zweiten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen minimalen Wert hat.
Fahrzeugölpumpe der Innenradbauart nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Antriebsrad eine Vielzahl von dritten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks hat, die in lokalen Bereichen von dessen entgegengesetzten Seitenflächen ausgebildet sind, wobei jede der dritten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks eine Tiefe in einer Dickenrichtung des Antriebsrads hat, die derart bestimmt ist, dass ein Spaltverhältnis, das ein Verhältnis eines Spalts von einem Boden der dritten Nut zur Erzeugung eines dynamischen Drucks zu Innenwandflächen der Pumpenkammer zu einem Spalt von den Seitenflächen des Antriebsrads zu den Innenwandflächen der Pumpenkammer ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten ist, in dem ein dynamischer Druck, der durch die dritten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen maximalen Wert hat und in dem ein Fluidreibungskoeffizient, der auf der Basis der vorstehend beschriebenen dritten Nuten zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, einen minimalen Wert hat.