JP2006152914A

JP2006152914A - オイルポンプ

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Publication number: JP2006152914A
Application number: JP2004344411A
Authority: JP
Inventors: Shoji Morita; 正二盛田; Iwao Kondo; 厳臣近藤; Hideaki Onishi; 秀明大西; Yasushi Watanabe; 靖渡辺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-15
Also published as: US8075284B2; DE102005052346A1; US20060120896A1

Abstract

【課題】駆動軸を軸受する軸受孔の特に第１軸受部の潤滑性能を向上させることのできるオイルポンプを提供する。
【解決手段】ポンプハウジング１に設けられた軸受孔１０と、該軸受孔に軸受された駆動軸５とを備え、前記軸受孔の内周面のほぼ中央位置に駆動軸の外周面とともに環状空間部１２を構成する円筒状の筒状溝１１を形成した。また、軸受孔の前記環状溝を挟んだ前後端部に、駆動軸を回転自在に支持する第１軸受部１３と第２軸受部１４とを形成すると共に、この第２軸受部の内周面に吐出ポート８と前記環状空間部１２を連通する油溝１５を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、内燃機関のピストンや動弁装置などの各摺動部に潤滑油を供給するオイルポンプの改良に関する。

例えば自動車用内燃機関の潤滑に用いられるオイルポンプとしては、一般にいわゆるトロコイドポンプが用いられており、その一例として以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

概略を説明すれば、このオイルポンプは、ポンプハウジングの内部に形成された作動室に、内周側に複数の内歯が一体に形成されたアウターロータと、外周側に前記内歯に噛合する複数の外歯が一体に形成されたインナーロータと、前記インナーロータを回転駆動する駆動軸が回転自在に収容されている。

前記駆動軸を介してインナーロータが回転するに伴い前記内外歯間に形成されたポンプ室が容積を変化させて、吸入ポートからオイルを吸入すると共に吐出ポートから吐出してポンプ作用を行うようになっている。

また、前記駆動軸は、前記ポンプハウジング内に形成された軸受孔の内周面で回転自在に支持されており、該駆動軸と軸受孔の間に、一端が前記吐出ポートに連通し、他端が軸受孔の途中で終わる第１の溝と、一端がポンプハウジングの外部側に連通し、他端が軸受孔の途中で終わる第２の溝が設けられている。

この両溝は、相互に離間しかつ溝延出方向で、一部がオーバーラップするように配置されている。

これによって、吐出ポートから流出したオイルは、前記第１の溝内に流入し、この第１の溝内から駆動軸の外周面と軸受孔の内周面との間を潤滑し、さらに前記オーバーラップ間の微小隙間を通って第２の溝内に流入して、ここで前記両内外周面間を潤滑するようになっている。
特開２００３−２３９８６９号公報

しかしながら、前記従来のオイルポンプにあっては、前述のように、吐出ポートに連通する第１の溝には、オイルを速やかに供給することができるものの、この第１の溝は、軸方向へ細長く延出しているため、その断面積が小さい。したがって、該第１の溝内でのオイル貯留量を十分に確保することができず、この結果、駆動軸外周面と軸受孔内周面との間の潤滑性が不十分になるおそれがある。

しかも、前記第２の溝には第１の溝から前記駆動軸外周面と軸受孔内周面との間の微小隙間からリークした僅かなオイルだけしか供給されない。したがって、軸受孔の外端側と駆動軸との間の潤滑性もさらに不十分になる。

このように軸受孔と駆動軸との間の潤滑性能の低下は、特にポンプ吐出流量の少ない機関始動時などに起こりやすい。

本発明は、前記従来のオイルポンプの技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、ポンプハウジング内の軸受孔と駆動軸との間に、前記ポンプハウジングの外端側に設けられて、前記駆動軸の軸方向の一部を回転自在に支持する第１軸受部と、前記ポンプ室側に設けられて、前記駆動軸の軸方向の一部を回転自在に支持する第２軸受部と、前記第１軸受部と第２軸受部との間に形成された環状空間部とをそれぞれ配置形成し、前記環状空間部を前記第２軸受部側から前記吐出ポートに連通させる連通部を形成したことを特徴としている。

この発明によれば、オイルポンプの駆動に伴って吐出ポート内のオイルが連通部を介して第２軸受部と環状空間部内に供給されて、該環状空間部の円周方向の全体の部位から各軸受部にオイルが供給されるため、この部位のオイル供給不足が解消されて、各軸受部と駆動軸との間の潤滑性能が向上する。

特に、前記環状空間部の容積が大きく、オイル貯留量も多くなることから、前記各軸受部への供給量も多くなるので、潤滑性能がさらに向上する。

しかも、前記環状空間部の存在によって、前記駆動軸と軸受孔との間の摩擦抵抗が低減するため、駆動軸の回転性が良好になる。

請求項２に記載の発明は、前記第１軸受部と第２軸受部及び環状空間部を、前記軸受孔の内周面に形成したことを特徴としている。

この発明によれば、前記環状空間部などを前記駆動軸の外周面に形成する必要がないので、該駆動軸の剛性、強度を高く維持することが可能になる。

請求項３に記載の発明は、前記第１軸受部と第２軸受部及び環状空間部を、前記駆動軸の外周面に形成したことを特徴としている。

この発明によれば、駆動軸の外周面を加工することにより、環状空間部などを形成できるので、前記ハウジングの軸受孔の内周面を加工して形成する場合に比較して、その加工作業が容易になる。

以下、本発明に係るオイルポンプの実施形態を図面に基づいて詳述する。本実施形態に供されるオイルポンプは、内燃機関のオイルパン内に配置されて、該内燃機関の各摺動部に潤滑油を供給するトロコイドポンプに適用したものである。

すなわち、図１〜図４はオイルポンプの第１の実施形態を示し、一端開口がカバー部材２によって閉塞されたアルミ合金材からなるポンプハウジング１と、該ポンプハウジング１の内部に形成された環状の作動室１ｃ内に回転自在に収容され、内周側に複数の内歯３ａが周方向へ連続して形成されたアウターロータ３と、該アウターロータ３の内周側に回転自在に設けられ、外周側に前記内歯３ａに噛合する外歯４ａが周方向へ連続して形成されたインナーロータ４と、前記ポンプハウジング１内に回転自在に支持されて、前記インナーロータ４を一方向へ回転駆動させる駆動軸５と、前記内歯３ａと外歯４ａとの間に形成される複数のポンプ室６のうち、最大容積を有する閉じ込み部と最小容積を有する噛み合い部とを結ぶ軸線を中心にほぼ対称位置に設けられた吸入ポート７及び吐出ポート８とを備えている。

前記ポンプハウジング１は、全体がほぼ段差円筒状に形成され、前記カバー部材２側の大径円環状のポンプ本体１ａと、該ポンプ本体１ａの端縁に一体に結合された小径な円筒部１ｂとから構成されており、前記ポンプ本体１ａの内部に前記作動室１ｃが形成されていると共に、該作動室１ｃ内の前記アウターロータ３とインナーロータ４を挟んだ前記ポンプ本体１ａとカバー部材２の各内部に前記吸入ポート７と吐出ポート８が形成されている。

前記円筒部１ｂの外周面には、一端がポンプ本体１ａの外端縁に結合され、他端が円筒部１ｂの先端まで延びた複数の補強リブ９が一体に設けられている。

また、前記ポンプハウジング１の内部軸方向には、前記駆動軸５を回転自在に軸受する軸受孔１０が貫通形成されている。

すなわち、この軸受孔１０は、前記ポンプ本体１ａの内部中央から円筒部１ｂの内部先端縁まで貫通形成され、内径が前記駆動軸５の外径よりも僅かに大きく設定されていると共に、内周面に筒状溝１１が切欠形成され、この筒状溝１１の底面と前記駆動軸５の外周面との間に円筒状の環状空間部１２が構成されている。また、前記軸受孔１０の前記環状空間部１２の円筒部１ｂの先端側に、第１軸受部１３が形成されていると共に、ポンプ本体１ａ側に、第２軸受部１４がそれぞれ形成されている。

前記筒状溝１１、つまり環状空間部１２は、軸受孔１０の軸方向のほぼ中央位置に所定の軸方向の長さに形成され、したがって、その全体の容積が比較的大きく設定されていると共に、前記各軸受部１３，１４はその軸方向の長さがほぼ同一に設定されている。また、筒状溝１１の溝深さは、円筒部１ｂの剛性を大きく低下させない程度の比較的浅く形成されている。

また、前記環状空間部１２は、図２にも示すように、第２軸受部１４の内周面及び該第２軸受部１４の作動室１ｃ側の端縁に連続して切欠形成されたほぼＬ字形状の連通部である油溝１５によって前記吐出ポート８と連通している。

この油溝１５は、ポンプハウジング１の鋳造後において鋳型から抜き出し易くするために、第２軸受部１４の内周面に形成された部位１５ａが筒状溝１１側から作動室１ｃ側に掛けて拡径テーパー状に形成されている。

なお、前記カバー部材２は、ポンプ本体１ａの前端面に、図外のボルトによって固定されている。

前記駆動軸５は、前記作動室１ｃに臨む一端部５ａに前記インナーロータ４が中央の固定用孔４ｂを介してスプライン結合されていると共に、該一端部５ａ側が前記第２軸受部１４に軸受されている一方、他端部５ｂ側が前記第１軸受部１３によって軸受されている。また、他端部５ｂの先端側には、外周に無端状のチェーンが巻回される従動スプロケット１６がボルト１７によって固定されている。前記従動スプロケット１６は、前記無端状のチェーンを介して、図外の機関のクランク軸から回転力が伝達されるようになっている。

したがって、このオイルポンプにあっては、機関の始動後に駆動軸５の回転駆動に伴いインナーロータ４とアウターロータ３が回転してポンプ作用が行われ、吐出ポート８内のオイルが油溝１５を介して第２軸受部１４と環状空間部１２内に供給される。このため、油溝１５が形成された第２軸受部１４は勿論のこと、油溝のない第１軸受部１３の潤滑性能が大幅に向上する。

すなわち、前記環状空間部１２は、円環状であり、その容積が大きく形成されてオイル貯留量も多くなることから、該各環状空間部１２の両端側の環状部１２ａ、１２ｂから第１、第２軸受部１３，１４の各内周面と駆動軸５の外周面との間の環状な微小クリアランスの全体に軸方向からオイルを供給することができる。このため、駆動軸５の一端部５ａ及び他端部５ｂと各第１，２軸受部１３，１４との間の潤滑性能が向上する。

しかも、前記環状空間部１２の存在によって、前記駆動軸５と軸受孔１０とのかかる部位の接触が回避されることから、摩擦抵抗が低減する。したがって、駆動軸５の回転性が良好になる。

また、この実施形態では、前記筒状溝１１などを前記駆動軸５の外周面に形成するのではなく、ポンプハウジング１の軸受孔１０の内周面に形成したため、前記駆動軸５の剛性強度を高く維持することが可能になる。

図５は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態も基本構造は前記第１の実施形態と同様であるが、異なるところは、前記第１軸受部１３の内周面に前記環状空間部１２と連通する連通溝１８を形成したものである。

すなわち、前記連通溝１８は、前記油溝１５とほぼ直列状態で同方向に細長く形成され、一端側１８ａが前記筒状溝１１の一端縁に開口形成され、他端側１８ｂが第１軸受部１３の軸方向のほぼ３分の２まで延長されて軸方向の途中で閉止されている。

したがって、この実施形態によれば、前記環状空間部１２内に供給されたオイルは、連通溝１８内にそのまま供給され、該連通溝１８から第１軸受部１３の全体に前記環状空間部１２内のオイルと共に速やかに行き渡らせることが可能になる。この結果、該第１軸受部１３の潤滑性能をさらに向上させることができる。

また、前記他端側１８ｂが第１軸受部１３の内周面の途中で止められていることから、環状空間部１２から連通溝１８内に流入したオイルの流動がここで遮断されるので、オイルポンプの吐出効率に影響を与えることがない。

なお、前記連通溝１８は、必ずしも軸方向に沿って形成する必要はなく、例えば螺旋状あるいは傾斜状に形成することも可能であり、このように形成すれば、駆動軸５の回りをさらに効果的に潤滑することが可能になる。但し、他端側は、前述のように必ず第１軸受部１３の途中で止められていなければならない。

図６は第３の実施形態を示し、第１の実施形態と異なるところは、前記筒状溝１１の形成位置を第２軸受部１４側に移動して、第１軸受部１３の軸方向の長さＬを第２軸受部１４の軸方向の長さＬ１よりも大きく設定したものである。

前記駆動軸５には、前記クランク軸から前記チェーンや従動スプロケット１６などを介して回転駆動力が伝達されるが、この回転駆動力の伝達に伴って先端側、つまり第１軸受部１３側の外端部側に径方向（矢印方向）のテンションが作用して大きな回転モーメントが作用する場合がある。このため、前記第１軸受部１３は、駆動軸５の前記大きな回転モーメントを受けなければならない。

したがって、この実施形態のように、第１軸受部１３の軸方向の長さＬを大きくすることによって、該第１軸受部１３の剛性が高くなるので、駆動軸５を安定に支持することが可能になる。

図７は第４の実施形態を示し、この実施形態では、前記筒状溝１１を、軸受孔１０の内周面ではなく、駆動軸５の外周面に形成したものである。

すなわち、前記駆動軸５のポンプハウジング１の円筒部１ｂ内に位置する外周面に、円筒状の筒状溝１１が形成され、該筒状溝１１の底面と前記軸受孔１０の内周面との間に環状空間部１２が形成されている。そして、前記環状空間部１２の前後位置の軸受孔１０に第１軸受部１３と第２軸受部１４が形成されている。

このように、駆動軸５の外周面に筒状溝１１を形成することによって、環状空間部１２や第１、第２軸受部１３，１４を形成できるので、前記軸受孔１０の内周面を加工して形成する場合に比較して、その加工作業が容易になる。

図８は第５の実施形態を示し、第１軸受部と第２軸受部を軸受ブッシュ１９，２０によって構成したものである。

具体的に説明すれば、前記軸受孔１０の内径が前記各実施形態のものよりも僅かに大きく設定され、該軸受孔１０の前後端部に前記第１、第２軸受ブッシュ１９，２０が圧入固定され、この両軸受ブッシュ１９，１０の内周面で前記駆動軸５を軸受するように構成されている。

前記各軸受ブッシュ１９，１０は、硬質な合成樹脂材などによってほぼ円筒状に形成され、両者の軸方向の長さがほぼ同一に設定され、外周部が前記軸受孔１０の内周面の軸方向の前後端部に一定の間隔を置いて圧入固定されている。したがって、該両軸受ブッシュ１９，２０の対向する端縁の間に円筒状の環状空間部１２が形成されることになる。

また、前記環状空間部１２と連通する油溝１５は、作動室１ｃ側に臨む径方向の一端部１５ａが前記吐出ポート８に開口していることは前記各実施形態と同様であるが、軸方向の他端部１５ｂが前記第２軸受ブッシュ２０の外面側の前記軸受孔１０の内周面に形成されている。

したがって、この実施形態によれば、各構成部品の組付時に各軸受ブッシュ１９，２０を軸受孔１０の内周面と駆動軸５の外周面との間に挿着させれば良いので、前記軸受孔１０や駆動軸５に特別な加工作業が不要になることから、製造作業が容易になる。

また、前記油溝１５の他端部１５ｂを、軸受孔１０に形成して第２軸受ブッシュ２０には形成しないことから、各軸受ブッシュ１９，２０の共用化が図れる。

図９は第６の実施形態を示し、前記軸受孔１０の内周面の外端側及び前記作動室１ｃ側に円筒状の保持溝２１，２２がそれぞれ形成されていると共に、該各保持溝２１，２２に前記各軸受ブッシュ１９，２０が嵌合保持されている。

また、第２軸受ブッシュ２０の内周面に軸方向に沿った切欠溝を形成し、この切欠溝によって前記油溝１５の他端部１５ｂを構成したものである。

したがって、各軸受ブッシュ１９，２０を各保持溝２１，２２内に嵌合保持したことによって、該各軸受ブッシュ２１，２２を安定かつ確実に位置決め保持することが可能になる。

また、油溝１５の他端部１５ｂを第２軸受ブッシュ２０の内周面に形成したことから、前記軸受孔１０の内周面などに形成する必要がなくなるので、この点で加工作業が容易になる。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１）前記第１軸受部に前記環状空間部と連通させる連通溝を軸方向の途中位置まで形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオイルポンプ。

前記環状空間部に供給されたオイルは、連通溝内にそのまま供給され、該連通溝から第１軸受部全体に速やかに行き渡らせることが可能になる。この結果、該第１軸受部の潤滑性能をさらに向上させることができる。

請求項（２）前記第１軸受部と第２軸受部を、軸受ブッシュによってそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１〜（１）のいずれかに記載のオイルポンプ。

この発明では、各構成部品の組付時に軸受ブッシュを軸受孔と駆動軸との間に挿着させれば良いので、前記軸受孔や駆動軸の加工作業が容易になる。

請求項（３）前記各軸受ブッシュを、前記軸受孔の内周面と駆動軸の外周面との間に軸方向へ所定間隔をおいて配置すると共に、該両軸受ブッシュの間に、前記環状空間部を形成したことを特徴とする請求項（２）に記載のオイルポンプ。

この発明によれば、ハウジングの軸受孔の内周面や駆動軸の外周面を何ら加工することなく、各軸受部や環状空間部を形成することができるので、製造作業が容易になる。

請求項（４）前記軸受孔の内周面の外端側及び前記ポンプ室側に円環状の保持溝をそれぞれ形成すると共に、該各保持溝に前記各軸受ブッシュを嵌合保持したことを特徴とする請求項（２）に記載のオイルポンプ。

この発明によれば、各軸受ブッシュを各保持溝内に嵌合保持したことによって、該各軸受ブッシュを安定かつ確実に位置決め保持することが可能になる。

請求項（５）第２軸受ブッシュの内周面に、前記吐出ポートと環状空間部を連通する連通部を形成したことを特徴とする請求項（２）〜（４）のいずれかに記載のオイルポンプ。

連通部を第２軸受ブッシュに形成したことから、前記軸受孔の内周面などに形成する必要がなくなるので、加工作業が容易になる。

請求項（６）前記連通部を前記軸受孔に形成したことを特徴とする請求項（２）〜（４）のいずれかに記載のオイルポンプ。

この発明によれば、各軸受ブッシュ側には連通部を形成しないことから、各軸受ブッシュの共用化が図れる。

請求項（７）前記第１軸受部の軸方向の長さを前記第２軸受部の軸方向の長さよりも大きく形成したことを特徴とする請求項１〜（６）のいずれかに記載のオイルポンプ。

前記駆動軸には、例えば内燃機関のクランク軸からスプロケットやチェーンなどを介して回転駆動力が伝達されるが、この回転駆動力の伝達に伴って先端側、つまり第１軸受部側の端部に径方向のテンションが作用して大きな回転モーメントが作用する場合がある。このため、前記第１軸受部は、駆動軸の前記大きな回転モーメントを受けなければならないことから、この軸方向の長さを大きくすることによって、駆動軸を安定に支持することが可能になる。

請求項（８）内部に円環状の作動室が形成されたハウジングと、
前記作動室の内部に回転自在に収容され、内周側に複数の内歯が形成されたアウターロータと、
該アウターロータの内周側に回転自在に設けられ、外周側に前記内歯に噛合する外歯が形成されたインナーロータと、
該インナーロータを回転駆動する前記駆動軸と、
前記内歯と外歯との間に形成される複数の前記ポンプ室と、
前記複数のポンプ室に開口する吸入ポート及び前記吐出ポートと、
を備えたことを特徴とする請求項１〜（７）のいずれかに記載のオイルポンプ。

本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、オイルポンプの適用対象として、例えば、車両のパワーステアリング装置やブレーキ装置の油圧源として用いることも可能である。

また、前記各実施形態では駆動軸の一端部側の軸受構造について説明したが、駆動軸の両端部側を軸受するものに適用することも可能である。

本発明に係るオイルポンプの第１の実施形態を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。本実施形態に供されるポンプハウジングの要部縦断面図である。本実施形態にかかるオイルポンプのカバー部材を外して示す正面図である。本実施形態にかかるポンプハウジングの正面図である。。第２の実施形態に供されるポンプハウジングの要部縦断面図である。第３の実施形態にかかるオイルポンプの縦断面図ある。第４の実施形態にかかるオイルポンプの縦断面図である。第５の実施形態にかかるオイルポンプの縦断面図である。第６の実施形態にかかるオイルポンプの縦断面図である。

符号の説明

１…ポンプハウジング
１ｃ…作動室
３…アウターロータ
４…インナーロータ
５…駆動軸
７…吸入ポート
８…吐出ポート
１０…軸受孔
１１…筒状溝
１２…環状空間部
１３…第１軸受部
１４…第２軸受部
１５…油溝（連通部）
１８…連通溝
１９・２０…軸受ブッシュ（第１，第２軸受部）
２１・２２…保持溝

Claims

ポンプハウジングに設けられた軸受孔と、該軸受孔に軸受された駆動軸とを備え、該駆動軸が回転駆動することによってポンプ室内で加圧されたオイルを吐出ポートを介して吐出するオイルポンプにおいて、
前記軸受孔と駆動軸との間に、前記ポンプハウジングの外端側に設けられて、前記駆動軸の軸方向の一部を回転自在に支持する第１軸受部と、前記ポンプ室側に設けられて、前記駆動軸の軸方向の一部を回転自在に支持する第２軸受部と、前記第１軸受部と第２軸受部との間に形成された環状空間部とをそれぞれ配置形成し、
前記環状空間部を前記第２軸受部側から前記吐出ポートに連通させる連通部を形成したことを特徴とするオイルポンプ。
前記第１軸受部と第２軸受部及び環状空間部を、前記軸受孔の内周面に形成したことを特徴とする請求項１に記載のオイルポンプ。
前記第１軸受部と第２軸受部及び環状空間部を、前記駆動軸の外周面に形成したことを特徴とする請求項１に記載のオイルポンプ。