JP2007278183A - オイルポンプ - Google Patents

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Abstract

【課題】ポンプ脈圧などの共振周波数が一致するなどの所定の条件下でオイルチャンバ内の空気が急激に排出されて、騒音、振動が発生するといった課題がある。
【解決手段】エンジンによる駆動によって複数のポンプ室が連続的に容積を増減変化させてオイルを吸入、吐出するポンプ部と、ハウジング3内の支持ブロック4とアッパカバー5とによって隔成され、前記ポンプ部から吐出されたオイルが通流する吐出通路19より鉛直方向のほぼ上側位置に配置されたオイルチャンバ25とを備えている。前記アッパカバーの上部に有する補強リブ5aの内部に、前記吐出通路側で高位置となるように傾斜状に形成されて、オイルチャンバ内の空気を吐出通路内に流出させる連通路28を設けた。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えば車両のエンジンによって駆動されるオイルポンプに関し、とりわけ、オイルチャンバ内の空気を速やかに吐出通路内に排出できるオイルポンプに関する。
この種のオイルポンプとしては、例えば以下の特許文献1に記載されたようなものが知られている。
このオイルポンプは、トロコイド形のポンプであり、インナロータとアウタロータの間の複数のポンプ室がエンジンの駆動力を受けて連続的に容積を増減変化させ、吸入ポートで吸い込んだオイルを複数のポンプ室で加圧して吐出ポートに吐出する基本構成となっている。そして、吐出ポートの上部には閉溝が形成され、その閉溝の上部が空気を溜めるエアーチャンバとなっている。
したがって、このオイルポンプにあっては、吐出ポートに閉溝によるエアーチャンバが形成されているため、複数のポンプ室が吐出ポートに順次開口しオイルを吐き出すことによって発生する脈圧(脈圧)はエアーチャンバによるダンピング作用によって吸収することができる。
しかし、前記エアーチャンバの場合は、脈圧低減効果は大きいが、吐出通路の脈圧周波数とエアーチャンバの共振周波数が一致したときに、エアーチャンバ内の振動が大きくなって、エアーチャンバ内部のエアーが急激に吐出通路内に吐出されてしまう場合がある。
そうすると、脈圧低減効果が急激に変化するために、騒音や振動レベルの急変によって乗員に違和感を与えてしまうおそれがある。
そこで、特許文献2に記載されているオイルポンプのように、吐出通路との接続口をオイルチャンバの最上部に設けて、オイルチャンバ内の空気を速やかに排出して脈圧低減効果の急変を抑制することのできる技術も提供されている。
実開平2−43482号公報(第2図) 特開2005−146995号公報
しかしながら、前記後者のオイルポンプにあっては、ポンプボディなどの構造部材のレイアウト上から、前記吐出通路がオイルチャンバの鉛直方向下方側に配置せざるを得ない場合があり、前記接続口を鉛直上方側になるように配置することが困難になる。
したがって、オイルチャンバ内に空気が滞留してしまうおそれがあり、この結果、前者の従来技術と同様に共振周波数が一致するなどの所定の条件下でオイルチャンバ内の空気が急激に排出されて、騒音、振動が発生するといった問題がある。
本発明は、オイルチャンバ内に流入した空気を吐出通路内に速やかに排出して、吐出通路の脈圧周波数とエアーチャンバの共振周波数が一致した場合でも、騒音と振動を低減することのできるオイルポンプを提供しようとするものである。
請求項1に記載の発明は、とりわけ、ケース本体を封止する封止部材の内部に、オイルチャンバの鉛直上方位置から前記吐出通路に亘ってほぼ水平または鉛直方向上方側に傾斜状に形成されて、前記オイルチャンバと吐出通路とを連通する連通路を設けたことを特徴としている。
この発明によれば、ケース本体などのレイアウト上、オイルチャンバを吐出通路よりも鉛直方向の上側に配置せざるを得ない場合であったとしても、これらよりも上方位置にある封止部材の内部に連通路を設けているので、オイルチャンバ内のオイルに混入した空気が連通路内を通って吐出通路方向へ案内されながら流れ出ることから、該オイルチャンバ内に空気が滞留することがない。
なお、連通路内に存する空気は吐出通路内を通流するオイルの流動によって引き連れられて吐出通路内に排出されてしまうので、ここでの空気の滞留も防止できる。
請求項2に記載の発明は、ケース本体を封止するカバーの内部に上方へ突出して形成され、オイルチャンバ内の空気を吐出通路に流出させるように前記オイルチャンバと吐出通路とを連通する連通路とを備えたことを特徴としている。
この発明によれば、前記連通路をカバー内に高さも含めて自由に形成することができるので、オイルチャンバ内に空気が滞留するのを防止できる。
また、連通路はカバーの内部に該カバーから突出した形で形成されているため、リブとしての機能が発揮されてカバーの強度の向上に貢献できる。
請求項3に記載の発明は、オイルチャンバのほぼ鉛直上方向位置からほぼ水平方向に前記吐出通路に向かって延出して、前記オイルチャンバと吐出通路とを連通する連通路とを備えたことを特徴としている。
この発明によれば、請求項1に記載の発明と同様な作用効果が得られる。
以下、本発明にかかるオイルポンプの各実施例を図面に基づいて説明する。
[実施例1]
このオイルポンプ1は、図1〜7に示すように、トロコイド型であって、車両用エンジンの図外のシリンダブロックの下部にバランサ装置2に取付けられている。なお、前記エンジンは、図1に示すように図中右方向に所定角度で若干傾いている。
前記バランサ装置2は、図1、図7に示すように、シリンダブロックの下面に図外の複数のボルトによって共締め固定されたケース本体であるハウジング3と、該ハウジング3の内部に一体に形成された支持ブロック4と、該支持ブロック4の上端を封止する封止部材であるアッパカバー5と、支持ブロックとアッパカバー5との間に支持されて、機関前後方向に並行に配置されたバランサシャフトであるドライブシャフト6及びドリブンシャフト7と、該両シャフト6,7の各後端部側にそれぞれ固定されて、各歯が互いに噛合したヘリカルギア8a、8bとを備えている。
前記アッパカバー5は、比較的薄肉な板状に形成されて、複数のボルト24によって支持ブロック4の上端部に結合されていると共に、上面の長手方向のほぼ等間隔位置に幅方向に沿った5つの補強リブ5aが形成されている。
前記ドライブシャフト6は、後端側にバランサウエイト6aが設けられていると共に、前端部にファーストギア9が固定されており、このファーストギア9には、図外のアイドラギアを介して前記クランクギアから回転駆動力が伝達されて、ここから前記両ヘリカルギア7,8を介して前記ドリブンシャフト7を回転するようになっており、このドリブンシャフト7によって前記オイルポンプ1が回転駆動されるようになっている。前記ドリブンシャフト7は、後端側にバランサウエイト7aが設けられている。
また、前記両シャフト6,7は、クランクシャフトの2倍の速度で回転し、両シャフト6,7に設けられたバランサウェイト6a、7aの回転によってエンジンの2次振動を低減するようになっている。なお、このバランサ装置2の下部には、オイルパン10が設けられている。
前記オイルポンプ1は、図4〜図7に示すように、前記支持ブロック4の前端側に配置されたポンプボディ11と、該ポンプボディ11の前端開口を閉塞する薄板状のカバー部12と、ポンプボディ11内に軸受を介して回転自在に収容され、前記ドリブンシャフト7に軸方向から一体的に結合された駆動軸13と、該駆動軸13に一体回転可能に取付けられたインナロータ14と、前記ポンプボディ11の一端側の凹部11aに回転可能に収容されたアウタロータ15とを備えている。
前記ポンプボディ11は、図4にも示すように、図中左側が横方向へ延設されていると共に、このポンプボディ11とカバー部12とは、複数のボルト20によって前記支持ブロック4の前端側に共締め固定されている。
前記インナロータ14は、トロコイド曲線から成る複数の外歯を有し、アウタロータ15は、同様にトロコイド曲線からなり、インナロータ7の外歯よりも一つ分歯数の多い内歯を有している。
また、インナロータ14は、アウタロータ15の内周側に偏心して配置され、外歯が最偏心位置でアウタロータ15の内側に噛合されると共に、残余の部分が円周方向の複数個所で内歯に対して滑り接触するようになっている。そして、インナロータ14とアウタロータ15の接触部間に形成された複数の空間部はポンプ室16をなし、これらのポンプ室16がインナロータ14の回転に伴って容積を連続的に増減変化させるようになっている。
また、前記インナーロータ14とアウタロータ15は、横長のポンプボディ11の一端側上部に偏寄して配置されており、ポンプボディ11内の下方側には、オイルパン10内のオイルを、インナーロータ14とアウタロータ15の吸入領域で吸入する吸入部である吸入ポート17が形成されている。
また、ポンプボディ11には、インナーロータ14とアウタロータ15の吐出領域から吐出されたオイルを吐出通路19に誘導する吐出部である吐出ポート18が形成されている。前記吐出ポート18は、ポンプボディ11の内部に横方向に沿って延設されて、その下流端が斜め上方に延出し、その下流端が前記吐出通路19に接続されている。
この吐出通路19は、図6にも示すように、前記支持ブロック4の上面に前後方向へ沿って形成された横断面ほぼU字形状の通路溝21と該通路溝21の上部を閉止する前記アッパカバー5の下面との間に形成され、下流端が接続孔22を介してオイルフィルタ23に連通している。なお、図4中、31は吐出ポート18に連通して、該吐出ポート18内の吐出圧が所定以上になった場合にオイルをリリーフして過大油圧の発生を防止する油圧調整弁である。
また、吐出通路19の上流側の側部には、同じく支持ブロック4の上面に形成された平面矩形状の凹溝25とアッパカバー5の下面との間にオイルチャンバ26が形成されている。このオイルチャンバ26は、ほぼ立方体状に形成されて、その容積がポンプ吐出時に発生する共振周波数に対応した所定の周波数領域となるように形成されていると共に、一端部側に形成された接続通路27を介して前記吐出通路19に連通している。また、オイルチャンバ26の凹溝25の底面の高さと吐出通路19の通路溝21の底面高さがほぼ同じ高さに設定されているが、僅かに傾いたこのエンジンの状態では、オイルチャンバ26の上端部が吐出通路19の上端部よりも鉛直方向の上側に位置している。
そして、前記アッパカバー5のポンプ本体側の補強リブ5aの内部には、図1及び図2に示すように、前記吐出通路19の上端部とオイルチャンバ26の上端部を連通させる連通路28が形成されている。
すなわち、この連通路28は、アッパカバー5の前記一つの補強リブ5aが位置する下面を切欠した切欠溝29によって形成されている。この切欠溝29は、補強リブ5aの長手方向に沿って細長く形成されていると共に、天井面29aがオイルチャンバ26の上端縁から吐出通路19の上端縁まで、つまり、オイルチャンバ26の幅方向のドリブンシャフト7側の外端縁から吐出通路19の上端外側端縁までほぼ上り傾斜状に形成されて、側面からみてほぼ直角三角形状に形成されている。
このため、連通路28は、両端部で吐出通路19とオイルチャンバ26のそれぞれの幅方向の上部開口全体に亘って開口している。換言すれば、吐出通路19とオイルチャンバ26とは、その上端部全体が連通路28によって鉛直最上方向位置で互いに連通している。
また、この連通路28は、鉛直方向上側から鉛直方向下側に亘って拡開テーパ状に形成されていると共に、前記アッパカバー5を成形する際に型成形によって該アッパカバーと一体に形成される。
以下、本実施例におけるオイルポンプ1の作用について説明する。エンジンの始動に伴って各シャフト6,7が回転すると、インナロータ14の回転によって複数のポンプ室16の容積が連続的に変化し、吸入ポート17から吸い上げたオイルを吐出ポート18に連続的に吐出する。このとき、吐出されたオイルは脈圧を含むが、この脈圧は接続通路27を介してオイルチャンバ26に入り込んで効果的に減衰される。
つまり、オイルチャンバ26内に導入されているオイルには若干の空気が含まれているため、接続通路27に作用する吐出ポート18の脈圧はオイルチャンバ26内のオイルの若干の容積変化によって減衰される。この結果、ポンプの騒音、振動を効果的に低減させることができる。
さらに、この実施例では、オイルチャンバ26が、連通路28を介して鉛直方向の最上方位置で前記吐出通路19に連通し、特に、連通路28の天井面28aがオイルチャンバ26の上部から吐出通路19に向かって上方に傾斜状に形成されているため、オイルチャンバ26内部に入り込んだ気泡状の空気を連通路28から効率良く吐出通路19内に排出することができる。このため、脈圧低減効果を低下させることがなくなる。
つまり、オイルチャンバ26内にオイルではなく空気が多く滞留していると、前記吐出ポート11で生じる脈圧との共振が発生して空気が抜け、この抜けた際に脈圧が急変してしまうが、本実施例では、オイルチャンバ26内に混入した空気を連通路28の傾斜状の天井面28aに沿って吐出通路19内へ効率良く排出することができる。これによって、オイルチャンバ26内に空気が多く溜まることがなく、したがって、前記吐出ポート11で発生する脈圧との共振によって空気が抜けて、脈圧の急変による騒音や振動の急変を効果的に低減させることができる。
特に、本実施例のように、エンジンの傾きによってオイルチャンバ26の上端部が吐出通路19の上端部よりも僅かに高くなっている場合にも、連通路28が前記吐出通路19やオイルチャンバ26の上方位置にあるアッパカバー5の補強リブ5aの内部に形成され、しかも、連通路28の天井面29aの傾斜角によってオイルチャンバ26内の空気を吐出通路19側へ速やかに排出することができる。
なお、連通路28内に存する空気は吐出通路19内を通流するオイルの流動によって引き連れられて吐出通路19内に排出されてしまうので、ここでの空気の滞留も防止できる。
また、連通路28は、アッパカバー5から突出した補強リブ5aの内部に形成されているため、リブとしての機能が発揮されてアッパカバー5の強度の向上に貢献できる。
図8はエンジン回転数と吐出ポート11内の脈圧との関係を示す特性図であって、オイルチャンバなどを全く設けなかった場合(破線)と、本実施例のようにオイルチャンバ26と連通路28を設けた場合(実線)と、従来のように、エアーチャンバのみを設けた場合(2点鎖線)におけるそれぞれの脈圧特性を比較して示したものである。
この特性図から明らかなように、この本実施例のように、オイルチャンバ26と連通路28を設けた場合には、エアーチャンバのみを設けた場合やオイルチャンバなどをまったく設けないものに対して、ポンプ回転の上昇中に脈圧レベルが急増することがないばかりか、エアーチャンバのみを設けた場合によりも、エンジン回転数の増加に脈圧レベルがほぼ比例するリニアな脈圧特性を得ることができる。
また、前記連通路28の断面積が、鉛直方向下側が大きくなっているので、アッパカバー5の剛性が高くなって強度をさらに向上させることが可能になる。この結果、アッパカバー26の肉厚を薄く形成しも強度を確保できる。
しかも、連通路28の対向する内面が上部側から下部側に沿って拡開テーパ状に形成されかつ天井面29aが傾斜状になっていることから、連通路28内に存する空気を効果的に捕集しつつ吐出通路19側へ速やかに案内できるので、吐出通路19内を通流しているオイルの流れに吸引された形で該吐出通路19内に速やかに排出することができる。
また、前記連通路28は、型成形によってアッパカバー5と一体成形されることから、別の方法で形成する場合に比較して加工作業が容易になる。
[実施例2]
図9〜図12は本発明の実施例2を示し、凹溝25によって形成されたオイルチャンバ26の形成位置は、実施例1と同様であるが、吐出通路19を支持ブロック4とアッパカバー5の対向面間に跨って形成して全体を高位置に配置したものである。
すなわち、吐出通路19は、横断面円形状に形成され、前記支持ブロック4の上面に半割円弧状の通路溝21aが形成される一方、アッパカバー4の下面の前記通路溝21aに対向する位置に同じく半割円弧状の通路溝21bが形成されて、支持ブロック4の上面にアッパカバー4をボルト24によって結合させた際に、対向する両通路溝21a、21bによって吐出通路19が形成されるようになっている。
また、連通路28は、実施例1と同じく補強リブ5a内に形成されて、切欠溝29がオイルチャンバ26の上端部端縁から前記高位置となった吐出通路19の上端縁まで延設されている。
したがって、この実施例2では、吐出通路19の形成位置が実施例1のものと比較して高位置になっていると共に、連通路28の傾斜状の天井面29aもそれに応じて漸次高い位置に形成されていることから、前述したように、たとえエンジンの傾き角度が大きくなったとしても、前記オイルチャンバ26内の空気を、連通路19を介して吐出通路19内へ速やかに導くことが可能になる。したがって、前記実施例1のオイルポンプ1と同様な作用効果が得られる。
[実施例3]
図13は本発明の実施例3を示し、例えばエンジンの傾きが殆どなくシリンダヘッドやシリンダブロックがほぼ水平状態に配置されているエンジンに適用されたものであり、したがって、吐出通路19の上端部とオイルチャンバ26の上端部の位置がほぼ水平状態になっている。
よって、連通路28は、前記補強リブ5aの下面に傾斜状ではなく上下一定幅のほぼ水平に形成されて、その切欠溝29の天井面29aがほぼ水平状態に形成されている。
したがって、この場合もオイルチャンバ26内の空気は吐出通路19内を通流するオイルに引き込まれる形で速やかに排出される。このため、実施例1と同様な作用効果が得られる。
[実施例4]
図14は本発明の実施例4を示し、実施例3と同じく、エンジンの傾きが殆どなくシリンダヘッドやシリンダブロックがほぼ水平状態に配置されているエンジンに適用されたものであるが、異なるところは、吐出通路19を実施例2と同じ構造とすると共に、オイルチャンバ26の上端部の位置を吐出通路19の上端部と同じ高さに形成したものである。
すなわち、前記オイルチャンバ26は、下端部側は前述と同じく支持ブロック4の上面側に凹溝25によって形成されているが、上端部がアッパカバー5の下面に切欠された第2凹溝30によって矩形状に形成されている。
そして、連通路19は、一端が前記オイルチャンバ26側では前記第2凹溝30に開口形成され、他端がアッパカバー5側の通路溝21bに開口形成されて、全体がほぼ水平に配置されている。
したがって、この実施例も、連通路28は吐出通路19とオイルチャンバ26の各上端側を連通することから、前記各実施例と同様な作用効果が得られる。
この発明は、前記各実施例の構成に限るものでなく、例えば、以上の実施例ではポンプ本体をトロコイド形のポンプで構成したが、複数のポンプ室が連続的に容積を増減変化させるものであれば、ベーン形やギア形などの各種のポンプに適用することが可能である。
また、オイルポンプの駆動は、必ずしもドリブンシャフト7に直結して行う必要はないが、この実施例のように高速回転するバランサシャフトで駆動されるものにあっては、高周波の脈圧が発生し易いため、本発明のオイルチャンバによる対策は特に有効となる。
さらに、前記オイルチャンバを、容積の異なるものを2つ以上設けることも可能である。
また、前記連通路の他に、前記オイルチャンバと吐出通路とを連通するサブ連通路を形成すれば、連通路とサブ連通路との両方によって前記オイルチャンバと吐出通路とを連通させるため、オイルチャンバと吐出通路との連通断面積を容易に調整することができる。
さらに、前記吐出通路やオイルチャンバ及び連通路の配置構成は、エンジンなどの適用対象に応じて任意に変更することが可能である。
前記実施例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)前記カバー内に突出状態に形成された連通路は、鉛直方向上側の断面積よりも鉛直方向下側の断面積が大きくなるように形成されている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、連通路の断面積が鉛直方向下側が大きくなっているので、カバーの剛性が高くなって強度をさらに向上させることが可能になる。この結果、カバーの肉厚を薄く形成しも強度を確保できる。
請求項(2)前記カバーに突出した連通路は、鉛直方向上側から鉛直方向下側に亘って拡開テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項(1)に記載のオイルポンプ。
連通路の対向する内面が上部側から下部側に沿って拡開テーパ状に形成されていることから、連通路内に存する空気を吐出通路内を通流しているオイルの流れによって該吐出通路内に速やかに排出することができる。
請求項(3)前記カバーの外面の突出した部位からさらにリブが形成されていることを特徴とする請求項(2)に記載のオイルポンプ。
前記リブによってカバーの剛性が一層高くなるため、該カバーの強度を向上させることができる。したがって、カバーの肉厚を薄く形成しても強度を確保できる。
請求項(4)前記連通路の他に、前記オイルチャンバと吐出通路とを連通するサブ連通路が形成されていることを特徴とする請求項1〜3及び(1)〜(3)のいずれかに記載のオイルポンプ。
この発明は、連通路とサブ連通路との両方によって前記オイルチャンバと吐出通路とを連通させるため、オイルチャンバと吐出通路との連通断面積を容易に調整することができる。
請求項(5)前記連通路は、前記カバーを成形する際に型成形によってカバーと一体に形成される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、型成形によってカバーと連通路が一体成形されることから、連通路を別の方法で形成する場合に比較して加工作業が容易になる。
本発明のオイルポンプの実施例1における図5のA−A線断面図である。 同実施例を示す図1の要部拡大図である。 図5のB−B線断面図である。 同実施例のオイルポンプのカバー部を外した状態示す正面図である。 同実施例のオイルポンプが適用されるバランサ装置の平面図である。 図5のC−C線断面図である。 バランサ装置のアッパカバーを外した状態を示す平面図である。 同実施例と各従来のオイルポンプの吐出脈圧−エンジン回転数特性を比較して示す線図である。 本発明の実施例2のオイルポンプが適用されたバランサ装置を示す横断面図である。 図9の要部拡大図である。 同実施例2のオイルポンプが適用されたバランサ装置の縦断面図である。 同実施例2の要部断面図である。 本発明の実施例3におけるオイルポンプの要部断面図である。 本発明の実施例4におけるオイルポンプの要部断面図である。
符号の説明
1…オイルポンプ
2…バランサ装置
3…ハウジング(ケース本体)
4…支持ブロック
5…アッパカバー
11…ポンプボディ
17…吸入ポート
18…吐出ポート
19…吐出通路
21…通路溝
25…凹溝
26…オイルチャンバ
27…接続通路
28…連通路
29…切欠溝
29a…天井面

Claims (3)

  1. エンジンによる駆動によって複数のポンプ室が連続的に容積を増減変化させて吸入部で吸い込んだオイルを加圧して吐出部から吐出するポンプ部と、
    ケース本体と該ケース本体の上端部を封止する封止部材とによって隔成され、前記ポンプ部から吐出されたオイルが通流する吐出通路より鉛直方向の同位置または上側位置に配置されたオイルチャンバと、を備え、
    前記封止部材の内部に、前記オイルチャンバの鉛直上方位置から前記吐出通路に亘ってほぼ水平または鉛直方向上方側に傾斜状に形成されて、前記オイルチャンバと吐出通路とを連通する連通路を設けたことを特徴とするオイルポンプ。
  2. エンジンによる駆動によって複数のポンプ室が連続的に容積を増減変化させて吸入部で吸い込んだオイルを加圧して吐出部から吐出するポンプ部と、
    ケース本体と該ケース本体の上端部を封止するカバーとによって隔成され、前記ポンプ部から吐出されたオイルが通流する吐出通路より鉛直方向の同位置または上側位置に配置されたオイルチャンバと、
    前記カバーの内部に上方へ突出して形成され、前記オイルチャンバ内の空気を前記吐出通路に流出させるように前記オイルチャンバと吐出通路とを連通する連通路とを備えたことを特徴とするオイルポンプ。
  3. エンジンによる駆動によって複数のポンプ室が連続的に容積を増減変化させて吸入部で吸い込んだオイルを加圧して吐出部から吐出するポンプ部と、
    前記ポンプ部から吐出されたオイルが通流する吐出通路より鉛直方向の同位置または上側位置に配置されたオイルチャンバと、
    前記オイルチャンバのほぼ鉛直上方向位置からほぼ水平方向に前記吐出通路に向かって延出して、前記オイルチャンバと吐出通路とを連通する連通路とを備えたことを特徴とするオイルポンプ。
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