JP2004332696A - オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ドライブおよびドリブンギヤの間に三日月形の仕切板を不要とした内接歯車式のオイルポンプにおいて、キャビテーションエロージョンをなくし、また振動や騒音の発生を防止する。
【解決手段】ハウジング１０に形成した円形の収容凹部１１内に内歯のドリブンギヤ２１の外周を回転自在に支持し、このドリブンギヤを外歯のドライブギヤ２０と噛合させて回転駆動し、両ギヤの間に円周方向に沿って移動しながら容積が増減される多数の作動室Ｒを形成する。ハウジングには、作動室の容積が増大する部分と減少する部分に連通される吸入ポート１２および吐出ポート１３を形成する。吐出ポートにはドライブギヤの回転方向で後側となる部分にＶ字形の先端部１３ａを形成し、この先端部１３ａの頂点１３ａ１はドライブギヤ２０の歯先円Ｅ付近またはそれよりも多少内側に位置させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングの収容凹部内に回転自在に嵌合支持された内歯のドリブンギヤとこのドリブンギヤに噛合してこれを駆動する外歯のドライブギヤよりなる内接歯車式のオイルポンプ、特にドライブギヤの歯部が全周の多数箇所においてドリブンギヤの歯部と線接触してこの両ギヤの間に三日月形の仕切板（クレセント）を設けること不要とした内接歯車式のオイルポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のオイルポンプとしては、外歯のドライブギヤとこれに噛合されて駆動される内歯のドリブンギヤをハウジングの収容凹部内に設け、この両ギヤの間に円周方向に沿って移動しながら容積が増減する多数の作動室を形成し、この多数の作動室の容積が増大する範囲となる収容凹部の底面に円弧状の吸入ポートを開口し、容積が減少する範囲となる収容凹部の底面に円弧状の吐出ポートを開口したものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１のオイルポンプの吐出ポートは、ドライブギヤの回転方向で後側となる端縁を円周方向に対しほゞ直角に切断して、容積が減少し始めた作動室Ｒ内の作動油は、この端縁において先ず最初に吐出ポートに流入されるようになっている。
【０００３】
また、これとほゞ同様な目的に使用されるオイルポンプとしては、略楕円形の内面を有するカムリング内に、多数のベーンを半径方向に出入り可能としたロータを設けて回転駆動し、カムリングの内面とロータの間に回転に応じて容積が増減する多数の作動室を形成し、この多数の作動室の容積が増大する範囲となるハウジングに吸入ポートを開口し、容積が減少する範囲には吐出ポートを開口したものがある（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２のオイルポンプの吐出ポートには、ロータの回転方向で後側となる後端部に、回転方向後向きに進むにつれて開口面積が次第に小さくなる細いひげ溝を突出して設け、これにより作動室から吐出ポートに流入する作動流体の圧力が急激に変化しないようにして、振動や騒音の発生を防止している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１２６０５８号公報（図２、図５、図７、図９）。
【０００５】
【特許文献２】
実公昭５５−４０３８７号公報（第３図）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１の技術の吐出ポートの端部付近の構造を図４に拡大して示す。すなわち図４に示すように、ドライブギヤの回転方向で後側となる吐出ポートの端縁付近では、ハウジング１の収容凹部２内に嵌合支持されたドリブンギヤ４とドライブギヤ３は歯先付近で互いに当接し、吐出ポート５の後縁５ａはドライブギヤ３の歯先円の円周方向に対しほゞ直角に切断され、また両ギヤ３，４の側面とハウジング１の間の隙間および両側がハウジング１により閉じられた作動室Ｒ１を通して吐出ポート５から吸入ポート（図１の符号１３参照）に作動油が漏洩することを減少させるために、この両ポート間の距離は作動室Ｒ１の円周方向長さよりも相当大きくしている。このように吐出ポート５と吸入ポートの間の距離を作動室Ｒ１の円周方向長さよりも相当大きくしているために、容積が減少し始めた作動室Ｒ１内で作動油が過度に圧縮されるので、トルクの脈動による振動や騒音やが発生するという問題がある。
【０００７】
また作動室Ｒ１内と吐出ポート５内とでは作動油の圧力が異なっているが、両ギヤ３，４の回転によりこの作動室Ｒ１が移動して吐出ポート５に連通されれば、作動室Ｒ１と吐出ポート５内の作動油圧は同一となる。特許文献１の技術では吐出ポート５の後縁５ａは作動室Ｒ１の移動方向とほゞ直角な直線状であるので、作動室Ｒ１の先端が後縁５ａに達して吐出ポート５への連通が開始された時点から、作動室Ｒ１の半径方向幅が最大となる部分が後縁５ａに達するまでのドライブギヤ３の回転角度は小さい。従って作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積は、ドライブギヤ３の回転角度に対し図３の一点鎖線Ｂに示すように急激に増大するので作動室Ｒ１内の作動油圧は急激に変化し、このためこの開口部付近にキャビテーションによるエロージョン（以下単にキャビテーションエロージョンという）が発生してその付近のハウジング１の内面に損傷を与えるという問題がある。
【０００８】
このような問題を解決する手段として、図５で示すように、特許文献２のベーンポンプで開示されているのと同じような細いひげ溝６を吐出ポート５の後縁５ａに設けることが考えられる。このようなひげ溝６を設ければ、後縁５ａから後向きに突出するひげ溝６の後先端に作動室Ｒ１の先端部が達した時点で吐出ポート５への連通が開始されるのでこの連通開始時点が早くなり、また作動室Ｒ１の半径方向幅が最大となる部分が後縁５ａに達するまでのドライブギヤ３の回転角度は大きくなる。しかしながら細いひげ溝６では、連通開始時における開口面積の増大率が小さいので、連通開始時点からのドライブギヤ３の回転角度に対する作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積の変化特性は図３の破線Ｃに示すように、中間時期における作動室Ｒ１内の作動油圧の変化が大きくなる。従って、前述した振動や騒音の問題およびキャビテーションエロージョンの問題は充分には解決されない。
【０００９】
これに対し図６に示すように、吐出ポート５の後縁５ａより後側に、幅が吐出ポート５とほゞ同じで略四角形の浅底部７を延長して設けることが考えられる。このようにすれば、浅底部７の後縁に作動室Ｒ１の先端部が達した時点で吐出ポート５への連通が開始されるのでこのこの連通開始時点が早くなり、また作動室Ｒ１の半径方向幅が最大となる部分が吐出ポート５の後縁５ａに達するまでのドライブギヤ３の回転角度は大きくなる。従って作動室Ｒ１内の作動油の過度の圧縮による振動や騒音の問題は解決される。このような略四角形の浅底部７を設けたものでは、作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積は、浅底部７の深さを吐出ポート５より浅くした分だけ減少するが、本質的には最初に述べた特許文献１のものとあまり変わらず、ドライブギヤ３の回転角度に対する作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積は図３の二点鎖線Ｄに示すように増大し、従って前述したキャビテーションエロージョンの問題は充分には解決されない。また浅底部７を設けた分だけ吐出ポート５と吸入ポートの間の距離が減少するので、ハウジング１と両ギヤ３，４の間の隙間および作動室Ｒ１を通しての作動油の漏洩が増大するという問題が生じる。なお、図５および図６に示す技術は比較例として示すもので公知技術ではなく、またそのような構造を記載した文献は見当たらない。
【００１０】
本発明は、吐出ポートの後部の形状にさらに工夫を加えることにより、このような問題を解決することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によるオイルポンプは、円形の収容凹部が形成されたハウジングと、収容凹部に外周が回転自在に嵌合支持された内歯のドリブンギヤと、このドリブンギヤ内に偏心して支持されドリブンギヤに噛合してこれを駆動するとともに全周の多数箇所においてドリブンギヤの歯部と線接触してドリブンギヤとの間に円周方向に沿って移動しながら容積が増減する多数の作動室を形成する外歯のドライブギヤと、作動室の容積が増大する範囲となる収容凹部の底面に開口されて同作動室に連通される吸入ポートと、作動室の容積が減少する範囲となる収容凹部の底面に開口されて同作動室に連通される吐出ポートを備えてなるオイルポンプにおいて、吐出ポートにはドライブギヤの回転方向で後側となる部分にＶ字形の先端部を形成し、この先端部の頂点はドライブギヤの歯先円付近またはそれよりも多少内側に位置させたことを特徴とするものである。
【００１２】
前項に記載のオイルポンプは、Ｖ字形の先端部の深さを吐出ポートの残りの部分よりも浅く形成することが好ましい。
【００１３】
【発明の作用および効果】
本発明によれば、吐出ポートにはドライブギヤの回転方向で後側となる部分にＶ字形の先端部を形成し、しかもこの先端部の頂点はドライブギヤの歯先円付近またはそれよりも多少内側に位置させたので、両側がハウジングにより閉じられて容積が減少し始めた作動室は、先ずその先端部が吐出ポートの先端部の頂点に達して吐出ポートへの連通が開始され、またＶ字形の先端部の各辺はギヤの歯部の輪郭に対し交差したものとなる。これにより作動室と吐出ポートの連通開始時点が早くなり、また作動室と吐出ポートの間の開口面積は、図３の実線Ａに示すように、ドライブギヤの回転角度に応じてほゞ一様に近い状態で増大されるものとなる。従って容積が減少し始めた作動室内で作動油が過度に圧縮されることがなくなるので、トルクの脈動による振動や騒音が発生することはなくなり、また作動室内の作動油圧が急激に変化することもなくなるので、作動室と吐出ポートの間の開口部付近にキャビテーションエロージョンが発生してその付近のハウジング１の内面に損傷を与えることもなくなる。
【００１４】
Ｖ字形の先端部の深さを吐出ポートの残りの部分よりも浅く形成したオイルポンプによれば、この先端部の深さを変えることにより吐出ポートの間の開口面積は変化する。従って作動室と吐出ポートの間の開口面積を調整することにより、ドライブギヤの回転角度に対する作動室と吐出ポートの間の開口面積の変化特性が最適なものとなるように選定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図１および図２図に示す実施の形態により、本発明によるオイルポンプの説明をする。この実施の形態は図１に示すように、主として、外歯のドライブギヤ２０と、これと噛合する内歯のドリブンギヤ２１と、この両ギヤ２０，２１を回転自在に収容するハウジング１０により形成されている。
【００１６】
主として図１に示すように、ハウジング１０には両ギヤ２０，２１を回転自在に収納する円形で浅い一定の深さの収容凹部１１が形成されている。内歯のドリブンギヤ２１は外周面が収容凹部１１の内周面に回転自在に嵌合支持され、これと偏心して配置されてドリブンギヤ２１と噛合する外歯のドライブギヤ２０は、ハウジング１０を貫通する駆動軸２２により支持され、中心穴２０ａから突出する１対のキー２０ｂが駆動軸２２のキー溝２２ａに係合されて回転駆動されるようになっている。両ギヤ２０，２１の両側面は、収容凹部１１の底面およびハウジング１０の一部であって収容凹部１１を覆うカバー（図示省略）の内面に、作動油が実質的に洩れない程度の小さい隙間をおいて摺動回転自在に当接されている。
【００１７】
互いに噛合する両ギヤ２０，２１はトロコイド歯形（またはデュオセントリック歯形）の歯部を有しており、ドライブギヤ２０の歯数（図示の例では１０枚）はドリブンギヤ２１の歯数（同じく１１枚）よりも１枚だけ少なくなっている。
この両ギヤ２０，２１の歯部は全周の多数箇所において歯すじ方向に沿って互いに線接触され、これにより両ギヤ２０，２１とハウジング１０の内面の間の空間は、互いに噛合する各歯によりドライブギヤ２０の外周に沿った多数の作動室Ｒに仕切られ、各作動室Ｒは両ギヤ２０，２１の回転とともに移動しながら容積が増減される。そして、両ギヤ２０，２１が噛合してドライブギヤ２０によるドリブンギヤ２１の駆動がなされる位置（図１において下部位置）から両ギヤ２０，２１の回転方向（図１では矢印で示す時計回転方向）で１８０度にわたる範囲には回転に伴い作動室Ｒの容積が次第に増大する吸入領域が形成され、またこの駆動がなされる位置から回転方向と逆向きに１８０度にわたる範囲には回転に伴い作動室Ｒの容積が次第に減少する吐出領域が形成されている。
【００１８】
ハウジング１０の収容凹部１１の内底面には、主として図１に示すように、吸入領域と対応する相当な範囲にわたり円弧状の吸入ポート１２が形成され、この吸入ポート１２の内側縁と外側縁はそれぞれ各ギヤ２０，２１の歯底円と一致している。この吸入ポート１２には、リザーバからの作動油を導入する吸入通路（何れも図示省略）が連通されている。ドライブギヤ２０の回転方向で前側となる一部には、浅底部１２ａが形成されている。
【００１９】
またハウジング１０の収容凹部１１の内底面には、主として図１に示すように、吐出領域と対応する相当な範囲にわたり円弧状の吐出ポート１３が形成され、この吐出ポート１３の内側縁と外側縁はそれぞれ各ギヤ２０，２１の歯底円と一致している。この吸入ポート１２には、作動油を供給先に供給する吐出通路（何れも図示省略）が連通されている。吐出ポート１３には、ドライブギヤ２０の回転方向で後側となる部分にＶ字形の先端部１３ａが形成され、この先端部１３ａの後向きに突出する頂点１３ａ１はドライブギヤ２０の歯先円Ｅ付近またはそれよりも多少内側に位置されている。このＶ字形の先端部１３ａは、ハウジング１０が粗材の状態で吐出ポート１３とともに鋳造により形成されており、先端部１３ａの深さは吐出ポート１３の残りの部分よりも浅く形成されている。吐出ポート１３の先端部１３ａを除く残りの部分の後縁１３ｂの位置は、図５および図６に示した比較例の吐出ポート５の後縁５ａの位置とほゞ同じである。
【００２０】
駆動軸２２によりドライブギヤ２０を、図１の矢印に示すように反時計回転方向に回転すれば、ドリブンギヤ２１も同方向に回転され、作動室Ｒも同方向に移動される。これによりリザーバ内の作動油は吸入通路を通り吸入ポート１２から吸入領域にある作動室Ｒ内に吸入され、吐出領域にある作動室Ｒから吐出ポート１３内に吐出され、吐出通路を通って供給先に供給される。この際、先ず図１に示すように、ハウジング１０により両側が閉じられた作動室Ｒ１は、反時計回転方向の移動により容積が減少するが、その先端部は早い時点で吐出ポート１３の後部のＶ字形の先端部１３ａの頂点１３ａ１に達して吐出ポート１３に対する作動室Ｒ１の連通が開始され、これを過ぎれば作動室Ｒ１から吐出ポート１３への作動油の流入がなされる（図２参照）。連通開始以後における作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積の増加の程度は、後述するように図５で示すひげ溝６の場合に比して大きいので、図５に示す構造では解決されなかった作動室Ｒ１内の作動油の過度の圧縮による振動や騒音の問題は解消される。
【００２１】
図２に二点鎖線１３ａ２で示すように、Ｖ字形の先端部１３ａの頂点１３ａ１を歯先円Ｅよりも外側に離れた位置にすれば、Ｖ字形の先端部１３ａの一方の辺はドリブンギヤ２１の歯部の傾斜部分に対し平行に近づき、ドリブンギヤ２１の歯部が先端部１３ａの一方の辺を通過する際のドライブギヤ２０の回転角度に対する作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積の増加の程度が急に増大する。
逆に、Ｖ字形の先端部１３ａの頂点１３ａ１を歯先円Ｅよりも内側に離れた位置にした場合も、Ｖ字形の先端部１３ａの他方の辺がドライブギヤ２０の歯部の傾斜部分に対し平行に近づき、ドリブンギヤ２１の歯部が先端部１３ａの一方の辺を通過する際のドライブギヤ２０の回転角度に対する作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積の増加の程度が急に増大する。何れの場合も、作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積の増大が急激になるので、開口部付近にキャビテーションエロージョンが発生しやすくなる。
【００２２】
しかしながら上述した実施の形態のように、吐出ポート１３のＶ字形の先端部１３ａの頂点１３ａ１をドライブギヤ２０の歯先円Ｅ付近またはそれよりも多少内側に位置させれば、Ｖ字形の先端部１３ａの各辺は何れも両ギヤ２０，２１の歯部の輪郭と交差するものとなり、作動の途中でドライブギヤ２０の回転角度に対する作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積の増加の程度が急に増大することはなくなるので、作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積は、図３の実線Ａに示すように、ドライブギヤ２０の回転角度に応じてほゞ一様に近い状態で増大されるものとなる。従って作動室内の作動油圧が急激に変化することはなくなるので、作動室と吐出ポートの間の開口部付近にキャビテーションエロージョンが発生してその付近のハウジング１の内面に損傷を与えることもなくなる。なお、頂点１３ａ１をドライブギヤ２０の歯先円Ｅ付近だけでなくそれよりも多少内側に位置させるものとしたのは、この先端部１３ａを設ける付近では、ドリブンギヤ２１の歯先円がドライブギヤ２０の歯先円Ｅより多少内側に位置していることを考慮したためである。またこの場合の、連通開始時における作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積の増加の程度は、図５に示すひげ溝を設けた場合（図３の破線Ｃ参照）よりも大きくなる。
【００２３】
なお、この実施の形態ではＶ字形の先端部１３ａを設けた分だけ吐出ポート１３と吸入ポート１２の間の距離が減少するので、両ギヤ２０，２１の側面とハウジング１０の間の隙間および作動室Ｒ１を通しての作動油の漏洩は増大する。しかし先端部１３ａはＶ字形で、図６に示す略四角形の浅底部７よりは面積が小さいので、作動油の漏洩も図６に示すものよりは小さくなる。
【００２４】
上述した実施の形態では、Ｖ字形の先端部１３ａの深さを吐出ポート１３の残りの部分よりも浅く形成しており、このようにすればこの先端部１３ａの深さを変えることにより吐出ポート１３の間の開口面積を変化させて作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積を調整することにより、ドライブギヤ２０の回転角度に対する作動室Ｒ１と吐出ポート１３の間の開口面積の変化特性が最適なものとなるように選定することができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、Ｖ字形の先端部１３ａの深さを吐出ポート１３の残りの部分と同じとして実施してもよく、そのようにしても実用上大差のない効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオイルポンプの一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示す実施の形態の、各ギヤの位置が多少進んだ状態を示す部分正面図である。
【図３】図１に示す実施形態、従来技術および比較例の、連通開始からのドライブギヤの回転角度に対する作動室と吐出ポートの間の開口面積の変化特性を示す図である。
【図４】従来のオイルポンプの図２に相当する部分正面図である。
【図５】第１の比較例の構造を示す図２に相当する部分正面図である。
【図６】第２の比較例の構造を示す図２に相当する部分正面図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング、１１…収容凹部、１２…吸入ポート、１３…吐出ポート、１３ａ…先端部、１３ａ１…頂点、２０…ドライブギヤ、２１…ドリブンギヤ、Ｅ…歯先円、Ｒ…作動室。

Claims (2)

1. 円形の収容凹部が形成されたハウジングと、前記収容凹部に外周が回転自在に嵌合支持された内歯のドリブンギヤと、このドリブンギヤ内に偏心して支持され前記ドリブンギヤに噛合してこれを駆動するとともに全周の多数箇所において前記ドリブンギヤの歯部と線接触して前記ドリブンギヤとの間に円周方向に沿って移動しながら容積が増減する多数の作動室を形成する外歯のドライブギヤと、前記作動室の容積が増大する範囲となる前記収容凹部の底面に開口されて同作動室に連通される吸入ポートと、前記作動室の容積が減少する範囲となる前記収容凹部の底面に開口されて同作動室に連通される吐出ポートを備えてなるオイルポンプにおいて、前記吐出ポートには前記ドライブギヤの回転方向で後側となる部分にＶ字形の先端部を形成し、この先端部の頂点は前記ドライブギヤの歯先円付近またはそれよりも多少内側に位置させたことを特徴とするオイルポンプ。
2. 請求項１に記載のオイルポンプにおいて、前記Ｖ字形の先端部の深さを吐出ポートの残りの部分よりも浅く形成したことを特徴とするオイルポンプ。

Images