JP2006266106A - オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】オイルポンプが高圧化するときであっても、キャビテーションによる浸食を抑えるのに有利なオイルポンプを提供する。
【解決手段】オイルポンプは、回転に伴い吸込通路２４のオイルを吸い込んで吐出ポート１９を経て吐出通路２８に供給するポンプ作用を行うロータ３と、吐出通路２８のオイルの流量が過剰のとき過剰のオイルを帰還流としてバイパス通路２９を経て吸込通路２４に帰還させる流量制御弁７とを備えている。基部１は、オイルの帰還流の少なくとも一部に対面する位置に設けられ鉄系材料を基材とする耐浸食部９を備えており、耐浸食部９は、少なくともオイルの帰還流の少なくとも一部に対面する位置の表面に窒化層３００を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は車両等に搭載されるオイルポンプに関する。例えば車両のパワーステアリング装置に使用されるオイルポンプに利用することができる。

車両等に搭載されるオイルポンプは、作動室と、吸込ポートと、吐出ポートと、吸込ポートにオイルを供給する吸込通路と、吐出ポートからオイルが吐出される吐出通路と、吐出通路と吸込通路とを連通するバイパス通路と、ポンプ作用を行うロータとをもつ。ロータが回転すると、吸込通路のオイルを吸込ポートから吸い込んで吐出ポートを経て吐出通路に供給するポンプ作用が行なわれる。そして吐出通路のオイルの流量が過剰のとき、吐出通路の過剰のオイルを帰還流としてバイパス通路を経て吸込通路に帰還させる制御弁が設けられている。これにより吐出通路から油圧機器に供給されるオイルの流量の適切化を図り得る。

ところで、上記したように高圧側の吐出通路の過剰のオイルをバイパス通路を経て低圧側の吸込通路に帰還させるとき、オイルの帰還流はかなりの高速で帰還する。このためオイルポンプの使用期間が過度に長期にわたったり、オイルポンプの使用条件が過酷であったりすると、バイパス通路や吸込通路の内壁面のうち、オイルの帰還流が直撃する部位に浸食部分が生じるおそれがある。キャビテーションによる摩耗に起因すると推察される。殊に吸込通路がアルミニウム系を基材として形成されている場合には、浸食部分が生じるおそれがある。

特許文献１には、オイルの帰還流が直撃する部位に、耐浸食性をもつ鋼系材料で形成した円筒形状の管体を取り付けた技術が開示されている。この場合、オイルの帰還流がかなりの高速で帰還するときであっても、オイルの帰還流が直撃する部位における浸食が抑えられる。

特許文献２には、バイパス通路として機能する戻り通路を形成するハウジングを構成するアルミニウム合金よりも硬い材料である鉄系材料で形成されたスリーブが戻り通路の内周壁に嵌着されている。この文献には、フレッティング摩耗が戻り通路に形成されることが抑えられると記載されている。

また、特許文献３には、吸込通路の内壁面に断面Ｖ字状の耐浸食部材を装着するとともに、過剰のオイルを吸込通路に帰還させる制御弁に係るバランス用凹部にも、略コップ状の第２浸食部材を装着した技術が開示されている。
実開平２−１３９３８６号公報 特開平１１−６３２７０号公報 ＷＯ２００４−００７９６６号公報

近年における内燃機関の更なる高出力化に伴い、オイルポンプの油圧が更に高圧化している。このため、オイルの帰還流がかなりの高速で直撃することになり、ハウジングの流路におけるキャビテーションによる浸食性の低下を抑えることがますます要請されている。本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、オイルポンプが高圧化するときであっても、キャビテーションによる浸食を抑えるのに有利なオイルポンプを提供することを課題とするにある。

様相１に係るオイルポンプは、作動室と、吸込ポートと、吐出ポートと、吸込ポートにオイルを供給する吸込通路と、吐出ポートからオイルが吐出される吐出通路と、吐出通路と吸込通路とを連通するバイパス通路とをもつ基部と、
作動室に回転可能に設けられ、回転に伴い吸込通路のオイルを吸込ポートから吸い込んで吐出ポートを経て吐出通路に供給するポンプ作用を行うロータと、
基部に設けられ、吐出通路のオイルの流量が過剰のとき過剰のオイルを帰還流としてバイパス通路を経て吸込通路に帰還させる制御弁とを具備するオイルポンプにおいて、
基部は、オイルの帰還流の少なくとも一部に対面する位置に設けられ鉄系材料を基材とする耐浸食部を備えており、耐浸食部は、オイルの帰還流の少なくとも一部に対面する位置に窒化層を有することを特徴とするものである。この場合、耐浸食部の表面は窒化層により硬化しているため、オイルの帰還流の少なくとも一部が直撃したときであっても、キャビテーションによる浸食を抑えることができる。

様相２に係るオイルポンプによれば、耐浸食部は、吸込通路及びバイパス通路のうち少なくとも一方において、オイルの帰還流に対面する位置に設けられていることを特徴とする。この場合、耐浸食部は窒化層により硬化しているため、オイルの帰還流の少なくとも一部が吸込通路及びバイパス通路のうち少なくとも一方を直撃したときであっても、キャビテーションによる浸食を抑えることができる。

様相３に係るオイルポンプによれば、制御弁は、吐出通路の圧力に応答して吐出通路内を移動するスプールを備えており、基部は、オイル帰還流の一部が流れて前記スプールのバランスを高めるバランス用凹部を備えており、耐浸食部は、バランス用凹部においてオイルの帰還流の少なくとも一部に対面する位置に設けられていることを特徴とする。この場合、耐浸食部は窒化層により硬化しているため、オイルの帰還流の少なくとも一部がバランス用凹部を直撃したときであっても、キャビテーションによる浸食を抑えることができる。

本発明に係るオイルポンプによれば、オイルポンプが高圧化するときであっても、キャビテーションによる浸食を抑えるのに有利である。

耐浸食部は基部と別体をなしており、基部に後付けで取り付けられている形態を採用することができる。この場合、耐浸食部が有するバネ性を利用して、耐浸食部を基部に取り付けることができる。また、耐浸食部は基部と一体的に形成されている形態を例示することができる。この場合、基部を構成する材料に耐浸食部を一体的に鋳ぐるむことができる。

耐浸食部を構成する鉄系材料としては、炭素鋼、合金鋼を例示できる。合金鋼はステンレス鋼を含む。ステンレス鋼等の合金鋼は耐食性が良好であり、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系、析出硬化系等のいずれでも良い。耐浸食部を構成する鉄系材料としては、耐食性、強度、硬度が良好であることが好ましい。このため鉄系材料を質量％で１００％としたとき、合金元素としてクロム、ニッケル、モリブデンの１種または２種以上を０．１％以上含むことができる。殊に、０．５％以上、１％以上、５％以上、１５％以上含むことができる。上記した下限値と組み合わせ得る合金元素の上限値としては、必要に応じて４０％、３０％、２０％とすることができる。なお耐食性、強度、硬度等を考慮すると、クロムは３〜３０％、４〜１８％、５〜２０％、ニッケルは１〜１２％、２〜１１％、３〜１０％を例示できる。

窒化処理の温度が高温であると、耐浸食部の歪みが増加し、寸法精度が低下したり、耐浸食部のバネ性を有する場合には耐浸食部のバネ性が低下するおそれがある。また、耐浸食部を構成する鉄系材料の強度が低下したり、組織が変化したり、マトリックスの合金濃度が変化するおそれがある。殊に、耐浸食部を構成する鉄系材料が合金元素（例えばクロム）を有する合金鋼である場合には、マトリックス中に含まれる合金元素（例えばクロム）濃度が減少し、マトリックスの耐食性が低下するおそれがある。このため好ましくは、窒化層としては、Ａ₁変態点以下、殊に、５５０℃以下または５３０℃以下の温度で窒化処理されて形成されている。必要に応じて５００℃以下、４９０℃以下、４８０℃以下とすることもできる。温度が低いと、窒化処理に時間を要するが、耐浸食部を構成する鉄系材料の強度低下の抑制、組織変化の抑制、マトリックスにおける合金濃度の変化の抑制に有利であり、更に耐浸食部の歪みを抑えるのに有利である。なお窒化処理の温度の下限値としては３５０℃以上、４００℃以上または４４０℃以上が挙げられる。

窒化層は塩浴窒化処理またはガス窒化処理により形成されている形態を例示することができる。窒化層には窒化物が生成しており、硬質化している。塩浴窒化処理であれば、塩浴の温度分布の均一化を図り易く、窒化層のばらつき低減に有利である。塩浴としては青酸塩系、シアン酸塩系を例示でき、ＮａＣＮ、ＮａＣＮＯ、ＫＣＮ、ＫＣＮ等の１種または２種以上を主要成分にできる。

また、窒化層の表面粗さが大きいと、窒化層が部分的に剥離するおそれがある。剥離した窒化層はオイル流路に流れ、オイルポンプの動作に影響を与える要因となり得る。このため窒化層の剥離を抑えるため、窒化層の表面粗さとしてはＲａで１０μｍ以下に設定されていることが好ましく、殊に、８μｍ以下、４μｍ以下、２μｍ以下、１μｍ以下とすることができる。窒化層の表面粗さを小さくするため、窒化処理前において、耐浸食部の表面を研磨することが好ましい。また、窒化層の厚みが厚いと、窒化処理時間が長くなり、耐浸食部の歪みの増加、バネ性の低下を招くおそれがある。また、耐浸食部の基材の組織や組成が変化するおそれもある。このため窒化層の厚みとしては１〜１００μｍに設定されていることが好ましい。殊に３μｍ以上とすることができ、８０μｍ以下、６０μｍ以下、４０μｍ以下とすることができ、５〜５０μｍとすることができる。耐浸食部の厚みとしては特に限定されないが、０．３〜２．０ミリメートル、０．３〜１．０ミリメートルを例示できる。なお、窒化層が耐浸食部の表裏に形成されているとき、あるいは、窒化層が耐浸食部の一方の表面のみに形成されているとき、窒化層を含む耐浸食部の厚み全体を相対表示で１０００とするとき、窒化層の厚みとしては１〜２００、殊に２〜１００の範囲内とすることを例示できる。この場合、耐浸食部がバネ性を有する場合には、バネ性を良好に維持するのに有利である。

好ましくは、吸込通路及びバイパス通路のうち少なくとも一方の内壁面に、耐浸食性を有する耐浸食部がオイルの帰還流の少なくとも一部に対面する位置に設けられている。この場合、吐出通路の過剰のオイルがバイパス通路を経て吸込通路に帰還するときであっても、オイルの帰還流が直撃する部位における浸食が抑えられる。更に耐浸食部は、当該一方の中心線と直交する断面において当該一方の中心線の回りで非連続形状をなしている形態を例示することができる。この場合、前記した特許文献１の場合に比較して、耐浸食性を有する材料の使用量の低減を図り得、オイルの帰還流が流れる通路の流路断面積が確保される。

好ましくは、吸込通路及びバイパス通路のうち少なくとも一方の中心線と直交する断面において、耐浸食部はこれの拡開方向に付勢するバネ力を有しており、耐浸食部のバネ力により耐浸食部は少なくとも当該一方に装着されている形態を例示することができる。このように耐浸食部のバネ力により耐浸食部を装着することにすれば、耐浸食部が断面において非連続形状をなしているときであっても、耐浸食部の保持性が高まり、耐浸食部の位置ずれが抑制される。

好ましくは、当該一方の中心線と直交する断面において、当該一方の中心線の回りで、耐浸食部は少なくともＶ字形状、Ｕ字形状、Ｃ字形状のいずれかを有する構成を例示することができる。そして耐浸食部のバネ力により耐浸食部は少なくとも当該一方に装着されている形態を例示することができる。このように耐浸食部のバネ力により耐浸食部を装着することにすれば、耐浸食部の保持性を高めることができる。この場合、疑似Ｖ字形状、疑似Ｕ字形状、疑似Ｃ字形状のいずれかを有する形態を例示することができる。好ましくは、吸込通路及びバイパス通路のうちの少なくとも一方は、横断面で短径及び長径をもつ長円形状または楕円形状をなしていると共に、耐浸食部は、長円形状または楕円形状に対応するように少なくともＶ字形状、Ｕ字形状、疑似Ｖ字形状、疑似Ｕ字形状のいずれかを有する構成を例示することができる。この場合、耐浸食部の保持性を高めることができ、耐浸食部の位置ずれが抑えられる。

本発明の第１実施例を図１〜図７を参照して説明する。まず、全体構成から説明する。オイルポンプは、車両のステアリングの操作をアシストするパワーステアリング装置に使用されるものであり、エンジンのクランクシャフトで回転される。図１に示すようにオイルポンプでは、基部１はアルミニウムまたはアルミニウム合金を基材としており、内壁面１１ａで区画された作動室１１及び作動室１１に連通する吐出室１２をもつフロントハウジングとも呼ばれるハウジング１３と、シール部１５を介して作動室１１に嵌合して吐出室１２に対面するように配置された第１サイドプレート１６と、ハウジング１３の取付端面１３ａに固定された第２サイドプレート１８とを有する。

図１に示すように、取付ボルト１４を第２サイドプレート１８の通孔１８ｐに挿通し、取付ボルト１４をハウジング１３のねじ孔１３ｐにねじ込むことにより、第２サイドプレート１８はハウジング１３の取付端面１３ａにシール部１８ｓを介して固定されている。第１サイドプレート１６の厚み方向には、吐出室１２及び作動室１１に連通する吐出ポート１９が形成されている。第１サイドプレート１６と第２サイドプレート１８とで挟持されるように、カムリング２０が作動室１１に嵌合して配置されている。

シャフト孔２１は作動室１１に繋がるようにハウジング１３に形成されている。シャフト孔２１は、ハウジング１３に形成された第１シャフト孔２１ａと、第１サイドプレート１６に形成された第２シャフト孔２１ｂと、第２サイドプレート１８に形成された第３シャフト孔２１ｃとを有する。図１に示すように、ハウジング１３に吸込通路２４が形成されている。吸込通路２４は、第２サイドプレート１８の吸込連通路２６を経て吸込ポート２７に連通する。図２,図３に示すように、吸込通路２４の横断面形状は、長径２４ｂ及び短径２４ａを有する長円または楕円状である。吸込通路２４の横断面における長径２４ｂは、吐出通路２８の中心線Ｐ２が延びる方向に沿っている。

吸込通路２４の横断面における短径２４ａは、吐出通路２８の中心線Ｐ２と交差する方向に沿っている。図１に示すように、バイパス通路２９の中心線は、吸込通路２４の中心線Ｐ１の延長線状に存在している。従ってバイパス通路２９及び吸込通路２４は同芯的に連通している。図２に示すように、ロータ３は作動室１１のカムリング２０内に回転可能に設けられている。ロータ３は、回転に伴いオイルを吸込ポート２７から吸い込んで吐出ポート１９を経て吐出室１２に吐出し、ひいては吐出通路２８に供給し、ポンプ作用を行う。図２に示すように、ロータ３は、カムリング２０内で回転する回転体３０と、回転体３０の外周部の溝３１ａに放射方向に嵌合された複数の羽根状のベーン３１とを有する。

図１に示すようにハウジング１３には、内壁面２８ｒで区画された吐出通路２８が形成されている。吐出通路２８は横断面で円形状をなしており、吐出室１２に連通し、ひいては吐出室１２及び吐出ポート１９を介して作動室１１に連通するようにハウジング１３に形成されている。吐出通路２８の中心線Ｐ２は、吸込通路２４の中心線Ｐ１と交差する方向に沿って延設されている。吐出通路２８はバイパス通路２９を介して吸込通路２４に連通している。図２,図３に示すように、バイパス通路２９は内壁面２９ｒで区画され、横断面で円形状をなしている。図１に示すように、駆動シャフト４はシャフト孔２１内にメタル軸受２１０を介して回転可能に支承されていると共に、ロータ３の回転体３０の孔に一体的に係合している。エンジンのクランクシャフトに連結された駆動シャフト４が回転すると、ロータ３は回転する。駆動シャフト４が回転すると、ロータ３及びベーン３１がカムリング２０内で同方向に回転する。べーン３１の先端はカムリング２０のカム面２０ｃに沿って移動する。隣設するベーン３１で室３３が形成される。吸込ポート２７側では室３３の容積は、吸込ポート２７からのオイル吸い込み性を確保すべく相対的に大きくされており、吐出ポート１９側では室３３の容積は相対的に小さくされている。なお図１に示すように、ハウジング１３のうちシャフト孔２１に対面する部分であるシール取付位置１３ｂには、シール部材４５が配置されている。

図４に示すように、ドレン孔５は、シャフト孔２１に設けられたオイル導入路２１ｗに開口してシャフト孔２１に連通するドレン入口５０と、開口中心５１ｘを有すると共に吸込通路２４に連通するドレン出口５１と、ドレン入口５０及びドレン出口５１を連通するドレン連通路５２とで形成されている。オイルポンプの運転時に駆動シャフト４の外周の隙間に漏れたオイルを、ドレン入口５０から矢印Ｗ１方向に吸い込んでドレン連通路５２を経てドレン出口５１へドレンとして排出する。なお、オイルポンプのレイアウトの関係上、図４に示すように、ドレン連通路５２の中心線Ｐ４は吸込通路２４の中心線Ｐ１及び吐出通路２８の中心線Ｐ２に対して傾斜しつつ細径で形成されている。図３に示すように、オイル供給用のサクション穴６が基部１のハウジング１３において吸込通路２４及びバイパス通路２９に連通するように形成されている。サクション穴６は第１穴６１と第２穴６２とを同軸的に有する。第２穴６２の先端の円錐面６２ｍは、吸込通路２４のうち作動室１１側の底２４ｘ側に到達している。

なお、図３に示すようにサクション穴６の中心線Ｐ５は、吸込通路２４の中心線Ｐ１（バイパス通路２９の中心線）に対してΔＸずれて形成されている。図１に示すように、サクション穴６には、吸込筒６５をもつ吸込部６４がシール部６４ｓ及び係止部６４ｗを介して取り付けられている。オイルポンプの運転時にはクランクシャフトによりロータ３がベーン３１と共に回転される。オイルは、吸込筒６５→吸込部６４の孔６４ｍ→吸込通路２４→吸込連通路２６→吸込ポート２７→ベーン３１で区画された室３３→吐出ポート１９→吐出室１２→吐出通路２８→油路１００ａ→油圧機器１００へ流れる。

図５は吐出通路２８に配置されている流量制御弁７の概念図を模式的に示す。流量制御弁７は吐出通路２８におけるオイルの流量を調整するためのものであり、吐出通路２８に往復移動可能に嵌合されたスプール７０と、バイパス通路２９の入口開口２９ｐを塞ぐ方向にスプール７０を付勢する付勢手段としての付勢バネ７１とをもつ。スプール７０は先端面７０ａ及び後端面７０ｂをもつ。吐出ポート１９、吐出室１２の高圧のオイルは、ハウジング１３に形成された供給通路２８ｘを経て吐出通路２８に供給され、更に吐出通路２８から油路１００ａを経て油圧機器１００に供給される。吐出通路２８のオイルが適量よりも過剰となったとき、吐出通路２８のオイルの圧力により付勢バネ７１が弾性収縮する方向（矢印Ｋ３方向）にスプール７０が移動し、バイパス通路２９の入口開口２９ｐの開放量を増加させ、高圧側の吐出通路２８の過剰のオイルをバイパス通路２９を経て低圧側の吸込通路２４に矢印Ｋ１方向に帰還させる。これにより吐出通路２８から油路１００ａを経て油圧機器１００に供給されるオイルの流量の適切化を図り得る。

高圧側の吐出通路２８の過剰のオイルをバイパス通路２９を経て低圧側の吸込通路２４に矢印Ｋ１方向に帰還させるとき、オイルの帰還流は一般的にはかなりの高速で帰還する。このためオイルポンプの使用期間が長期化すれば、吸込通路２４の内壁面２４ｒのうち、オイルの帰還流が直撃する部位に、キャビテーションにより浸食部分が生じるおそれがある。殊にオイルポンプが高圧高容量化されている場合には、吐出通路２８の圧力が高く、オイルの流量が多いため、オイルの帰還流はかなりの高速で帰還することになり、吸込通路２４の内壁面２４ｒのうち、オイルの帰還流が直撃する部位に浸食部分が生じるおそれがある。なお吸込通路２４を有するハウジング１３はアルミニウムまたはアルミニウム合金を基材として形成されており、軽量化が図られている。

この点本実施例によれば、図１，図２，図５，図６に示すように、耐浸食性を有する耐浸食部９がハウジング１３の別体として、後付けによりハウジング１３に取り付けられている。この結果、耐浸食部９は、吸込通路２４の内壁面２４ｒにおいてオイルの帰還流に対面する位置に取り付けられている。耐浸食部９は、キャビテーションに起因する浸食性を抑制するのに有利な耐浸食性が良好な材料で形成されている。つまり、アルミニウム系合金よりも高い平均硬度を有しており耐浸食性が良好な鉄系材料である合金鋼を基材として形成されている。この合金鋼はオーステナイト系のステンレス鋼であり、１３〜２０％程度のクロム、５〜１１％程度のニッケルを含む。

更に、図７に示すように、耐浸食部９の表面の全域には窒化層３００が形成されている。窒化層３００は、５５０℃以下の温度で塩浴窒化処理により形成されている。具体的には、窒化処理前の耐浸食部９の表面を研磨し、その後、ナトリウムとカリウムのシアン酸塩系の塩浴に耐浸食部９を浸漬し、４８０℃で１２０分間窒化処理を行い、窒化層３００を耐浸食部９の表面に形成した。このため、キャビテーションに起因する浸食性を抑制することができる。この窒化処理は処理温度が低温であるため、窒化処理時における耐浸食部９の歪みが抑えられている。このため窒化処理した耐浸食部９が変形してハウジング１３に取り付けられなくなる不具合を回避できる。更に本実施例によれば、窒化層３００の表面粗さはＲａで０．５μｍ以下、殊に０．４μｍ以下に設定されており、平滑性がかなり高い。このため窒化層３００が部分的に剥離することを抑えることができる。従って、剥離した窒化層３００がオイル流路において影響を与えることを抑えることができる。更に窒化層３００の厚みが厚いと、窒化処理時間が長くなり、耐浸食部９の歪みが増加する傾向がある。また、耐浸食部９の基材の組織やマトリックスにおける合金濃度が変化するおそれがある。この点本実施例によれば、窒化層３００を含む耐浸食部９の厚みは０．３〜２．０ミリメートル、殊に０．５ミリメートルに設定されている。窒化層３００の厚みとしては５〜５０μｍとされているため、耐浸食部９の歪みを低減でき、耐浸食部９の組織やマトリックスにおける合金濃度の変動を抑えることができる。

更に、耐浸食部９は、吸込通路２４の中心線Ｐ１と直交する断面において、中心線Ｐ１の回りを１周しないように非連続形状をなしている。つまり、図６に示すように、吸込通路２４の中心線Ｐ１と直交する断面において、耐浸食部９はＶ形状またはＵ字形状をなしている。即ち、耐浸食部９は、吸込通路２４の内壁面２４ｒと対応する形状または実質的に対応する形状をなしており、空間間隔９３を形成するように所定距離隔てて互いに対向する一対の辺部９０と、辺部９０を連結する連結部９２とをもつ。辺部９０は、互いに対向する対向面９０ａと、互いに背向すると共に吸込通路２４の内壁面２４ｒに対向する背向面９０ｃとをもつ。連結部９２は、吸込通路２４の通路部分に対向する対向面９２ａと、吸込通路２４の内壁面２４ｒに対向する背向面９２ｃとをもつ。

吸込通路２４に取り付ける前の耐浸食部９の辺部９０は、これの拡開方向（図６に示す矢印Ｈ１方向）に付勢するバネ力を有する。そして耐浸食部９の組付時に、耐浸食部９の辺部９０を互いに接近する方向（図６に示す矢印Ｈ２方向）に変位させて辺部９０間の空間間隔を狭めつつ、耐浸食部９を吸込通路２４に挿通し、耐浸食部９の辺部９０を拡開させる。これにより耐浸食部９の辺部９０が発揮するバネ力により、耐浸食部９の辺部９０は吸込通路２４に圧接して耐浸食部９に装着される。前述したように窒化層３００を形成する際の窒化温度は低くく、耐浸食部９の厚みに占める窒化層３００の厚みも薄いため、窒化処理の際に耐浸食部９のバネ力を低下させることを抑えることができ、耐浸食部９の取付性が損なわれることが抑制される。

図１に示すように、耐浸食部９の長さ方向の一端９ｅは、吸込通路２４の長さ方向の一端側に位置しており、バイパス通路２９に接近している。また耐浸食部９の長さ方向の他端９ｆは、吸込通路２４の長さ方向の他端側に位置しており、第２サイドプレート１８の側に接近している。上記したように吸込通路２４の断面が真円形状ではなく、短径２４ａ及び長径２４ｂを有する長円形状または楕円形状に形成されている本実施例によれば、吸込通路２４の内壁面２４ｒに圧着した耐浸食部９が、吸込通路２４の中心線Ｐ１と直交する方向の断面において、吸込通路２４の周方向へ空転してずれ変位することが抑止され、耐浸食部９のホールド性が向上する。故に、オイルポンプが高圧高容量化されている場合であっても、耐浸食部９の位置ずれが抑えられ、吸込通路２４の内壁面２４ｒを長期にわたり浸食から保護できる。

また本実施例によれば、図５から理解できるように吸込通路２４の長径２４ｂが吐出通路２８の中心線Ｐ２に沿って設定されているため、吸込通路２４が断面真円形状である場合に比較して、バイパス通路２９の入口開口２９ｐから耐浸食部９の直撃部位までの距離Ｌ１（図５参照）を増加させることができ、オイル帰還流の直撃の緩和に有効であり、ひいては耐浸食部９の一層の長寿命化を図り得る。

（試験例）
窒化処理について試験を行ない、以下のように特性を評価した。この場合、合金鋼で形成した試験片を用いい。試験例１では、５７０℃で６０分間、塩浴（主要成分：シアン酸塩系）に浸漬させて窒化処理を行った後に、試験片を油冷した。試験例２では、４８０℃で１２０分間、塩浴（主要成分：シアン酸塩系）に浸漬させて窒化処理を行った後に、試験片を油冷した。

・顕微鏡観察による評価
窒化処理した試験片の窒化層３００の表面及び破断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）により評価した。合金鋼がＳＰＣＣ材のとき、試験例１では、窒化層３００の構造は緻密であり、窒化層３００の厚みは７〜１０μｍであった。試験例２では、試験例１の場合よりも更に緻密であり且つ薄く、窒化層３００の厚みは５〜７μｍであった。試験例１及び試験例２の双方ともに表面の凹凸が小さかったが、試験例１よりも試験例２の方が表面の凹凸が特に小さかった。合金鋼がＳＵＳ３０４材のとき、試験例１では、窒化層３００の構造は緻密であった。試験例２では、試験例１の場合よりも更に緻密であった。表面の凹凸についても、前述と同様に試験例１及び試験例２の双方ともに表面の凹凸が小さかったが、試験例１よりも試験例２の方が表面の凹凸が特に小さかった。合金鋼がＳＫＤ６１材のとき、試験例１では、窒化層３００の構造は緻密であった。試験例２では、試験例１の場合よりも更に緻密であった。表面の凹凸の状況は前述同様であった。

・表面粗さの評価
窒化処理した試験片の窒化層３００の表面粗さ（Ｒａ）を表面粗さ計により評価した。合金鋼がＳＣＭ４３５のとき、窒化処理前は０．０２５μｍであり、試験例１は０．１６〜０．１８μｍ程度（０．２μｍ以下）であり、試験例２は０．０６〜０．０７μｍ程度（０．１μｍ以下）であった。また合金鋼がＳＫＤ６１のとき、窒化処理前は０．０２５μｍであり、試験例１は０．２３〜０．２４μｍ程度（０．３μｍ以下）であり、試験例２は０．０６〜０．０７μｍ程度（０．１μｍ以下）であった。

・窒化層３００の硬度の評価
窒化処理した試験片の窒化層３００の硬度を硬度計（荷重３００グラム）により評価した。合金鋼がＳＵＳ４２０のとき、試験例１では表面硬度は１２００〜１３００Ｈｖであり、内部硬度（最表面から６０μｍより深い領域）は４００Ｈｖ程度であった。試験例２では表面硬度は１２００〜１３００Ｈｖであり、内部硬度（最表面から１００μｍ）は５６０〜５８０Ｈｖ程度であった。試験例２の内部硬度が試験例１の内部硬度よりも高いのは、処理温度が低いためであると推察される。

・塩水噴霧による評価
窒化処理した試験片の窒化層３００の表面に塩水を噴霧し、ＪＩＳ Ｚ２３７１ ０２に基づいて塩水噴霧試験を行い、１０時間、１００時間、２００時間それぞれ経過した後における試験片の表面状態を評価した。試験例１の評価は良好であり、試験例２の評価は特に優れていた。このように耐食性が良好であるため、耐浸食部９をハウジングに取り付ける前における輸送時、保管時において、表面状態を良好に維持できる。

図８に示す実施例２は、実施例１と基本的には同様の構成、作用効果を有する。共通する部位に共通の符号を付する。本実施例によれば、ハウジング１３をアルミニウム合金により鋳造するとき、耐浸食部９Ｄはハウジング１３に一体的に鋳ぐるまれて一体的に結合されている。この場合、耐浸食部９Ｄの辺部９０の対向面９０ａ、連結部９２の対向面９２ａは、吸込通路２４の内壁面２４ｒと面一状態または実質的に面一状態となる。この場合、吸込通路２４の流路横断面積の確保、円滑な流れの確保に有利である。

実施例３は図１〜図７を準用する。本実施例によれば、耐浸食部９のうち連結部９２の対向面９２ａ（オイルの帰還流に対面する表面）には窒化層３００が形成されている。しかしオイルの帰還流に直接対面しない表面である背向面９０ｃ（吸込通路２４の内壁面２４ｒに対向する）には、窒化層３００は形成されていない。この場合、塩浴で溶解しないマスキング材で背向面９０ｃをマスキングした状態で、耐浸食部９は塩浴窒化処理されている。この場合、耐浸食部９の硬化を抑制できるため、耐浸食部９のバネ力を良好に維持するのに有利である。

図９は比較例を示す。図１０はこの比較例を改良した実施例３を示す。説明の便宜上、図９に示す比較例から説明する。この流量制御弁７は、実施例１と同様に、吐出通路２８の圧力に応答して吐出通路２８内を移動するスプール７０をもつ。スプール７０は、これの中心線Ｐ７の回りに設けられたリング状のランド部７０ｒ，７０ｓ，７０ｔと、リング溝７０ｕとを有する。そして、吐出通路２８のうちパイパス通路２９に背向する背向部位に、孔状のバランス用凹部１１０が吐出通路２８に連通するように基部１に設けられている。スプール７０のリング溝７０ｕを介して、バランス用凹部１１０とバイパス通路２９とは連通している。

オイルポンプの作動時には、ポンプ作用により吐出通路２８は相対的に高圧となり、吸込通路２４は吸込み側であるため相対的に低圧となる。このためスプール７０が退避方向（矢印Ｋ３方向）に退避すると、バイパス通路２９の入口開口２９ｐが開放し、吐出通路２８の過剰のオイルをバイパス通路２９を経て吸込通路２４に帰還させる。このとき高圧側の吐出通路２８と低圧側の吸込通路２４との差圧により、スプール７０の中心線Ｐ７が吸込通路２４に向かうようにスプール７０が矢印Ｘ４方向（図９参照）に変位するおそれがある。そこで、図９に示すように、吐出通路２８のうちバイパス通路２９に背向する背向部位に孔状のバランス用凹部１１０を設ければ、高圧側の吐出通路２８の過剰のオイルをバイパス通路２９を経て低圧側の吸込通路２４に帰還させるときにおいて、吐出通路２８のオイルが矢印Ｋ１方向に流れる他に、矢印Ｋ５方向にバランス用凹部１１に流れ、更にそのオイルがスプール７０のリング溝７０ｕを介してバイパス通路２９に帰還するため、スプール７０の均衡性が向上するため、スプール７０の上記変位が抑制され、ひいてはスプール７０の円滑動作性が向上する。

しかしながら、上記した比較例によれば、スプール７０の作動により、バイパス通路２９の入口開口２９ｐを開放させて吐出通路２８の過剰のオイルを矢印Ｋ５方向にバランス用凹部１１０に流すとき、作動条件によっては、オイルの帰還流の一部がバランス用凹部１１０の内壁面１１０ｒに直撃することがあるため、オイルポンプの使用が過度に長期にわたったり、オイルポンプの使用条件が過酷であったりすると、バランス用凹部１１０の内壁面１１０ｒに浸食１１２が生じるおそれがある。キャビテーションによる浸食であると推察される。殊にオイルポンプが高圧高容量化されている場合には、吐出通路２８の圧力が高く、オイルの帰還流はかなりの高速で帰還するため、浸食部分が生じるおそれがある。

そこで本実施例によれば、図１０に示すように、バランス用凹部１１０の底面に取付孔１２０を形成し、取付孔１２０のうちオイルの帰還流（矢印Ｋ５方向）に対面する位置に、耐浸食性を有する第２耐浸食部２００が設けられている。第２耐浸食部２００はコップ状をなしており、リング形状の側壁部２１０と、側壁部２１０に連設された底壁部２２０とを有する。底壁部２２０は、底壁部２２０の中央域に丸みをもつことが好ましい。第２耐浸食部２００はバランス用凹部１１０の取付孔１２０に打ち込むことにより装備されている。第２耐浸食部２００は、キャビテーションに起因する浸食性を抑制するのに有利な耐浸食性が良好な材料で形成されており、つまり、アルミニウム系よりも高い平均硬度を有しており耐浸食性が良好な材料、つまり、合金鋼を基材として形成されている。この合金鋼はオーステナイト系のステンレス鋼であり、質量％で１５〜２０％程度のクロム、５〜１２％程度のニッケルを含む。

更に、第２耐浸食部２００の表面には窒化層３００が形成されている。第２耐浸食部２００の窒化層３００は耐浸食部９の窒化層３００と基本的には同様な条件で形成されており、同様な表面粗さとされている。故に、第２耐浸食部２００は、キャビテーションに起因する浸食性を抑制するのに有利とされている。従って、スプール７０の作動により、バイパス通路２９の入口開口２９ｐを開放させて吐出通路２８の過剰のオイルをバイパス通路２９を経て吸込通路２４に帰還させるとき、オイルの帰還流の一部が矢印Ｋ５方向にバランス用凹部１１０に向けて直撃的に流れるときであっても、バランス用凹部１１０におけるキャビテーションに起因する浸食を抑制することができ、オイルポンプの一層の長寿命化を図ることができる。更にバランス用凹部１１０の底面に取付孔１２０を形成し、取付孔１２０に第２耐浸食部２００が設けられているため、オイルの直撃流（矢印Ｋ５方向）から第２耐浸食部２００をできるだけ遠ざけることができ、この意味においても第２耐浸食部２００の保護性を更に向上させ得る。

本実施例においても、図１０に示すように、実施例１と同様の耐浸食性を有する耐浸食部９が、バイパス通路２９の内壁面２９ｒにおいてオイルの帰還流（矢印Ｋ１方向）に対面する位置に装着されており、バイパス通路２９の内壁面２９ｒにおける浸食が抑制されている。

なお、図示はしないものの、コップ状をなす第２耐浸食部２００の底壁部２２０に貫通孔状の空気抜き通路を形成しても良い。第２耐浸食部２００をバランス用凹部１１０の取付孔１２０に打ち込むとき、第２耐浸食部２００とバランス用凹部１１０の取付孔１２０との間に空気が残留する可能性がある。空気が膨張すると、第２耐浸食部２００の取付強度に影響を与えることがある。第２耐浸食部２００に空気抜き通路を形成すれば、第２耐浸食部２００を取り付けるとき、第２耐浸食部２００とバランス用凹部１１０の取付孔１２０との間における空気が残留するおそれを解消することができ、第２耐浸食部２００の取付性が更に高められる。更に第２耐浸食部２００を窒化処理するとき、空気抜き通路の内壁面にも窒化層３００が生成されるため、空気抜き通路の内壁面における浸食も抑えられる。

（その他）
上記した実施例によれば、ベーン式のオイルポンプに適用されているが、これに限らず、場合によってはギヤ式のポンプでも良い。パワーステアリング装置用のオイルポンプに限らず、他の用途のオイルポンプでも良い。上記した実施例によれば、耐浸食部９,９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ、第２耐浸食部２００,２００Ｂは、打ち込み、鋳ぐるみ、溶接等により基部１に固定することができる。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更して実施できるものである。

以上のように、本発明は車両等に搭載されるオイルポンプ、例えば、車両のパワーステアリング装置等の油圧機器に使用されるオイルポンプに用いるのに適している。

実施例１に係り、オイルポンプの断面図である。 実施例１に係り、第２サイドプレートを外した状態に係る図１に示すオイルポンプを矢視Ｓ１方向から視認した側面図である。 実施例１に係り、サクション穴付近の断面図（ハッチング省略）である。 実施例１に係り、ドレン出口付近の断面図（ハッチング省略）である。 流量制御弁の概念図である。 実施例１に係り、耐浸食部が取り付けられている吸込通路の付近の状態を示す断面図である。 実施例１に係り、窒化層を有する耐浸食部を模式的に示す断面図である。 実施例２に係り、耐浸食部が取り付けられている吸込通路の付近の状態を示す断面図である。 比較例に係り、浸食が生じる吸込通路の付近の状態を示す断面図である。 実施例３に係り、耐浸食部が取り付けられている吸込通路の付近の状態を示すと共に、第２耐浸食部が取り付けられているバランス用凹部の付近の状態を示す断面図である。

符号の説明

１は基部、１１は作動室、１１０はバランス用凹部、１３はハウジング、１９は吐出ポート、２４は吸込通路、２７は吸込ポート、２８は吐出通路、２９はバイパス通路、３はロータ、７は流量制御弁、９は耐浸食部、３００は窒化層を示す。

Claims (10)

1. 作動室と、吸込ポートと、吐出ポートと、前記吸込ポートにオイルを供給する吸込通路と、前記吐出ポートからオイルが吐出される吐出通路と、吐出通路と吸込通路とを連通するバイパス通路とをもつ基部と、
   前記作動室に回転可能に設けられ、回転に伴い前記吸込通路のオイルを前記吸込ポートから吸い込んで前記吐出ポートを経て前記吐出通路に供給するポンプ作用を行うロータと、
   前記基部に設けられ、前記吐出通路のオイルの流量が過剰のとき過剰のオイルを帰還流として前記バイパス通路を経て前記吸込通路に帰還させる制御弁とを具備するオイルポンプにおいて、
   前記基部は、オイルの帰還流の少なくとも一部に対面する位置に設けられ鉄系材料を基材とする耐浸食部を備えており、
   前記耐浸食部は、オイルの帰還流の少なくとも一部に対面する位置に窒化層を有することを特徴とするオイルポンプ。
2. 請求項１において、前記耐浸食部は、前記吸込通路及び前記バイパス通路のうち少なくとも一方において、オイルの帰還流に対面する位置に設けられていることを特徴とするオイルポンプ。
3. 請求項１または２において、前記制御弁は、前記吐出通路の圧力に応答して前記吐出通路内を移動するスプールを備えており、
   前記基部は、オイル帰還流の一部が流れて前記スプールのバランスを高めるバランス用凹部を備えており、
   前記耐浸食部は、前記バランス用凹部においてオイルの帰還流の少なくとも一部に対面する位置に設けられていることを特徴とするオイルポンプ。
4. 請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項において、前記窒化層は５５０℃以下の温度で窒化処理されて形成されていることを特徴とするオイルポンプ。
5. 請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項において、前記窒化層は塩浴窒化処理により形成されていることを特徴とするオイルポンプ。
6. 請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項において、前記窒化層の表面粗さはＲａで１０μｍ以下に設定されていることを特徴とするオイルポンプ。
7. 請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項において、前記窒化層の厚みは１〜１００μｍに設定されていることを特徴とするオイルポンプ。
8. 請求項１〜７のうちのいずれか一項において、前記耐浸食部を構成する鉄系材料は、前記鉄系材料を質量％で１００％としたとき、クロム、ニッケル、モリブデンの１種または２種以上を０．１％以上含むことを特徴とするオイルポンプ。
9. 請求項１〜８のうちのいずれか一項において、前記耐浸食部は基部と別体をなしており、前記基部に後付けで取り付けられていることを特徴とするオイルポンプ。
10. 請求項１〜９のうちのいずれか一項において、前記耐浸食部は、前記吸込通路及び前記バイパス通路のうち少なくとも一方において、オイルの帰還流に対面する位置に設けられており、
    前記一方の通路の中心線と直交する断面において、前記耐浸食部はこれの拡開方向に付勢するバネ力を有しており、前記バネ力により前記耐浸食部は少なくとも前記一方に装着されていることを特徴とするオイルポンプ。

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