JP2009209817A - Oil pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の自動変速機などに設けられるギヤポンプ等のオイルポンプに関するものである。 The present invention relates to an oil pump such as a gear pump provided in an automatic transmission of a vehicle.
従来、上記のようなオイルポンプとして、互いに噛み合う形状のインナーロータとアウターロータとをポンプケーシング内に回転可能に収容して両ロータ同士の接触点同士の間にポンプ室を形成し、かつ、両ロータの回転中心を所定量だけ偏心させるとともに、前記インナーロータにこれを回転駆動するための駆動軸を連結したものが知られている。この種のオイルポンプでは、前記インナーロータ及びこれに噛合するアウターロータの同期回転に伴い、ポンプケーシングに形成された吸入溝から両ロータ間のポンプ室内にオイルが吸入され、このポンプ室内で加圧されてから同じくポンプケーシングに形成された吐出溝を通じてポンプ外へ吐出されることになる。 Conventionally, as an oil pump as described above, an inner rotor and an outer rotor that are meshed with each other are rotatably accommodated in a pump casing, a pump chamber is formed between contact points of both rotors, and both It is known that the rotation center of the rotor is decentered by a predetermined amount, and a drive shaft for rotating the inner rotor is connected to the inner rotor. In this type of oil pump, along with the synchronous rotation of the inner rotor and the outer rotor meshing with the inner rotor, oil is sucked into the pump chamber between the two rotors through a suction groove formed in the pump casing, and pressurized in the pump chamber. Then, it is discharged out of the pump through the discharge groove formed in the pump casing.
上記のようなオイルポンプでは、吐出溝とポンプ室との間の開口面積が両ロータの回転に伴って急激に増加すると、ポンプ室内のオイルの圧力が急激に変化するため、開口部付近にキャビテーションによるエロージョンが発生して、ポンプケーシングの内面やロータに損傷を与えることになる。 In the oil pump as described above, when the opening area between the discharge groove and the pump chamber suddenly increases with the rotation of the two rotors, the oil pressure in the pump chamber changes rapidly, so that the cavitation is near the opening. Erosion due to the above occurs and damages the inner surface of the pump casing and the rotor.
そこで、吐出溝(吐出ポート)のロータ回転方向と反対方向側に、幅が吐出溝と略同じで略四角形の平面形状を有し、深さが吐出溝よりも浅い浅底部を設け、その浅い分だけ、ポンプ室(作動室)と吐出溝の間の開口面積を減少させることによって、ポンプ室内のオイルの急激な変化やエロージョンの防止を試みる技術が知られている。また、吐出溝のロータ回転方向と反対方向側に、平面形状がV字形で底部の深さが吐出溝よりも浅い先端部を形成することにより、両ロータの回転に伴ってポンプ室が先ず上記先端部の頂点に達して吐出溝への連通が開始され、ポンプ室と吐出溝の間の開口面積が両ロータの回転に伴って略一様に近い状態で徐々に増大するようにして、ポンプ室内のオイルの圧力の急激な変化を抑制し、エロージョンを防止しようとする技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, on the side opposite to the rotor rotation direction of the discharge groove (discharge port), there is provided a shallow bottom portion having a substantially rectangular plane shape having a width substantially the same as the discharge groove and shallower than the discharge groove. A technique is known that attempts to prevent sudden changes in oil and erosion of the oil in the pump chamber by reducing the opening area between the pump chamber (working chamber) and the discharge groove by the amount. In addition, by forming a tip portion having a V-shaped planar shape and a shallower depth than the discharge groove on the side opposite to the rotor rotation direction of the discharge groove, the pump chamber is firstly connected with the rotation of both rotors. The pump reaches the top of the tip and communication with the discharge groove is started, and the opening area between the pump chamber and the discharge groove gradually increases in a nearly uniform state with the rotation of both rotors. A technique is known that suppresses a rapid change in indoor oil pressure and prevents erosion (see, for example, Patent Document 1).
また、例えば、吐出溝(吐出ポート)の形状を、ロータ回転方向と反対方向側の端部近傍の底面の幅が端部に向かって緩やかに減少するとともに、ポート側面傾斜角が小さくなる形状に形成することにより、ポンプ室から吐出溝へ流れるオイルを上記端部近傍において幅方向中央付近に集束させ、円滑に排出させるようにして、オイルの圧力を略一定に維持してキャビテーションの発生を抑制しようとする技術も知られている例えば(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、上記従来の手法は、ポンプ室のオイルが吐出溝に流れる際の急激な変化を和らげたり、オイルの流れを円滑にしたりする作用を得られることは考えられるが、結果的に高速回転時のエロージョンを確実に防止することは困難であった。 However, the above-mentioned conventional method can be considered to relieve a sudden change when the oil in the pump chamber flows into the discharge groove or smooth the oil flow. It has been difficult to reliably prevent the erosion.
本願発明者らは、その原因を究明すべく種々の実験やシミュレーションを繰り返した結果判明したところによると、ポンプ内のオイルの流れは静的な流れではないため、例えば遠心力等によって外側向きのベクトルを有する高速な流れが吐出溝の外周側の壁面と衝突すると逆流が生じ、この逆流が吐出溝の開始位置付近で正方向の流れと衝突すると乱流状態が発生する。しかも、そのような流れの状態はダイナミックに変化するものであるために、従来の手法で得られると考えられたような作用は安定して得られるとは限らず、結果的に、往々にしてキャビテーションによるハンマー現象が生じて、エロージョンが発生すると考えられる。そこで、発明者らは、さらに、高速回転時のオイルの流れの方向に着目して、ダイナミックなオイルの挙動を種々考察し、例えばオイルの流れを分散させることが有効であることや、オイルがポンプ室から吐出溝に流れ込む際に、ポンプ室に戻る方向の流れも生じること、そしてそのような戻る方向の流れを考慮した吐出溝の形状にすることが好ましいことなどを見出して、本願発明を完成した。 The inventors of the present application have found that as a result of repeating various experiments and simulations to find out the cause, the oil flow in the pump is not a static flow. When a high-speed flow having a vector collides with the wall surface on the outer peripheral side of the discharge groove, a reverse flow occurs. When this reverse flow collides with a forward flow near the start position of the discharge groove, a turbulent state occurs. In addition, since such a flow state changes dynamically, the action considered to be obtained by the conventional method is not always stably obtained. It is thought that erosion occurs due to a hammer phenomenon caused by cavitation. Therefore, the inventors have further focused on the direction of the oil flow during high-speed rotation and considered various dynamic oil behaviors. For example, it is effective to disperse the oil flow, When flowing into the discharge groove from the pump chamber, a flow in the direction returning to the pump chamber is also generated, and it is preferable to make the shape of the discharge groove in consideration of such a flow in the return direction. completed.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、吐出溝の形状に工夫を加えて、より確実にエロージョンを防止することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to more reliably prevent erosion by adding a device to the shape of the discharge groove.
上記の課題を解決するため、本発明は、
オイル吸入溝およびオイル吐出溝を有するケーシングと、
上記ケーシング内に回転可能に収容される内歯車状のアウターロータと、
上記アウターロータに内側から噛み合う外歯車状をなし、アウターロータの内側に上記アウターロータとは偏心した軸を中心に回転可能に収容されて、上記アウターロータとの間にポンプ室を形成するインナーロータとを備えたオイルポンプであって、
上記オイル吸入溝およびオイル吐出溝は、上記アウターロータおよび上記インナーロータの側面が摺接する上記ケーシングの底面に形成されるとともに、
上記オイル吐出溝における、上記アウターロータおよび上記インナーロータの回転方向と反対方向側の端部には、
上記オイル吐出溝の上記回転方向側部分よりも浅く、上記ケーシングの底面と略平行な平坦面を有する浅底部と、
上記浅底部よりも外周側に位置し、放射方向の面で切断したときの断面形状が略V字状で、上記反対方向側から上記回転方向側に向けて深くなるとともに幅が広がるV字谷部と、
が形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A casing having an oil suction groove and an oil discharge groove;
An inner gear-shaped outer rotor rotatably accommodated in the casing;
An inner rotor that forms an external gear that meshes with the outer rotor from the inside, is housed rotatably inside the outer rotor about an axis that is eccentric from the outer rotor, and forms a pump chamber with the outer rotor An oil pump comprising:
The oil suction groove and the oil discharge groove are formed on the bottom surface of the casing where the side surfaces of the outer rotor and the inner rotor are in sliding contact,
At the end of the oil discharge groove on the side opposite to the rotation direction of the outer rotor and the inner rotor,
A shallow bottom portion having a flat surface that is shallower than the rotational direction side portion of the oil discharge groove and substantially parallel to the bottom surface of the casing;
A V-shaped valley located on the outer peripheral side of the shallow bottom and having a substantially V-shaped cross-section when cut by a radial surface, and becomes deeper from the opposite direction side toward the rotational direction side and the width increases. And
Is formed.
上記V字谷部における上記反対方向側の頂点は、上記インナーロータの歯先円付近に設けられるようにすることが好ましい。 The apex on the opposite side in the V-shaped valley is preferably provided in the vicinity of the tip circle of the inner rotor.
また、さらに、上記V字谷部よりも外周側に、上記浅底部と同じ深さの外周側浅底部が形成されるようにしてもよい。 Furthermore, an outer peripheral side shallow bottom portion having the same depth as the shallow bottom portion may be formed on the outer peripheral side of the V-shaped valley portion.
また、上記オイル吐出溝の上記反対方向側端部に、上記浅底部および上記V字谷部から上記回転方向側に向けて深くなる傾斜面が形成されるようにしてもよい。 Moreover, you may make it the inclined surface which becomes deep toward the said rotation direction side from the said shallow bottom part and the said V-shaped valley part in the said opposite direction side edge part of the said oil discharge groove | channel.
また、さらに、上記オイル吐出溝における上記回転方向側に、
上記アウターロータにおける放射方向の面で切断したときの断面形状が略V字状で、
上記回転方向側から上記反対方向側に向けて深くなるとともに幅が広がる回転方向側V字谷部が形成されるようにしてもよい。
Further, on the rotational direction side in the oil discharge groove,
The cross-sectional shape when cut by the radial surface of the outer rotor is substantially V-shaped,
You may make it form the rotation direction side V-shaped valley part which becomes deep toward the said opposite direction side from the said rotation direction side, and a width | variety spreads.
上記のように、オイル吐出溝の上記反対方向側端部に、浅底部と、それよりも外周側のV字谷部とが設けられることにより、オイル吐出溝内のオイルの流れの方向が分散されやすくなり、オイル吐出溝の外周側の壁面等への激しい衝突や乱流は生じにくくなる。また、オイル吐出溝の上記反対方向側端部付近のオイルは、浅底部を介してポンプ室に戻る流れが生じやすくなる。これらによって、キャビテーションが生じにくくなり、より確実にエロージョンを防止することができるようになる。 As mentioned above, the oil flow direction in the oil discharge groove is dispersed by providing the shallow bottom portion and the V-shaped valley portion on the outer peripheral side at the end portion in the opposite direction of the oil discharge groove. This makes it difficult for a severe collision or turbulence to occur on the outer peripheral wall surface of the oil discharge groove. Further, the oil near the end portion on the opposite side of the oil discharge groove tends to flow back to the pump chamber through the shallow bottom portion. As a result, cavitation is less likely to occur, and erosion can be more reliably prevented.
本発明によれば、オイル吐出溝の端部に、浅底部と、その外周側に位置するV字谷部とを設けることによって、より確実にエロージョンを防止することができる。 According to the present invention, erosion can be more reliably prevented by providing the shallow bottom portion and the V-shaped valley portion located on the outer peripheral side at the end of the oil discharge groove.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(オイルポンプの要部の構成)
本発明の実施の形態に係るオイルポンプは、図1に示すように、ポンプケーシング21と、トロコイド状のインナーロータ31およびアウターロータ32と、インナーロータ31に嵌合された駆動軸23とを有している。
(Configuration of essential parts of oil pump)
As shown in FIG. 1, the oil pump according to the embodiment of the present invention includes a
ポンプケーシング21には、両ロータ31,32の側面が摺接する底面に、オイル吸入溝28、およびオイル吐出溝29が形成されている。これらのオイル吸入溝28、およびオイル吐出溝29は、それぞれ図示しない油路を介して、ポンプケーシング21の周縁部に設けられた吸入側接続口、および吐出側接続口に連通されている。オイル吐出溝29の形状については後に詳述する。
An
ポンプケーシング21の中央部には、円形状のロータ作動室30が設けられており、このロータ作動室30内に、互いに噛合される上記インナーロータ31、およびアウターロータ32が挿入されている。
A circular
上記インナーロータ31、および駆動軸23の中心軸X1と、上記アウターロータ32、およびロータ作動室30の中心軸X2は互いに偏心しており、中心軸X1回りのインナーロータ31の回転(図1では反時計回り方向の回転)に伴って、アウターロータ32が同方向に中心軸X2を中心として回転するようになっている。
The
上記インナーロータ31の外周面、およびアウターロータ32の内周面には、互いに噛合可能な歯(図例ではトロコイド状の歯)が形成され、その噛合状態で両ロータ31,32がロータ作動室30内に回転可能に収容されている。そして、両ロータ31,32の接触点(シール点)同士の間に、上記ポンプケーシング21と図示しないポンプカバーとで挾まれたポンプ室V1,V2,…が形成されている。この実施の形態では、あるポンプ室(例えば図1に示すポンプ室V2)の下流側シール点がオイル吐出溝29の仕切り端部位置付近に到達した時点で、上記ポンプ室V2よりも上流側のポンプ室V1の上流側シール点がオイル吸入溝28の仕切り端部位置に到達するように、各部の位置が設定されている。
On the outer peripheral surface of the
このオイルポンプにおいて、上記駆動軸23が中心軸X1を中心として反時計回りに回転し、その回転力がインナーロータ31に伝達されると、インナーロータ31も中心軸X1を中心として反時計回り方向に回転し、このインナーロータ31と噛み合うアウターロータ32は同方向に中心軸X2を中心として僅かに遅い速度で回転する。これらの回転により、吸入側接続口から油路、およびオイル吸入溝28を通じてポンプ室内にオイルが供給され、このポンプ室がオイル吐出溝29に連通された時点から、当該オイル吐出溝29を通じて外部にオイルが吐出される(例えば図1に示すポンプ室V2を参照)。
In this oil pump, when the
(オイル吐出溝29の形状)
ポンプケーシング21に形成されたオイル吐出溝29における両ロータ31,32の回転方向と反対方向側(上流側)の端部には、図2〜図5に示すように、浅底部29aと、V字谷部29bと、垂直壁29cとが形成されている。浅底部29aは、オイル吐出溝29における両ロータ31,32の回転方向側(下流側)部分よりも浅く、かつ、ポンプケーシング21の底面と略平行な平坦面に形成されている。また、V字谷部29bは、上記浅底部29aよりも外周側に位置し、放射方向の面で切断したときの断面形状が略V字状で、上流側から下流側に向けて深くなるとともに幅が広がる形状に形成されている。このV字谷部29bにおける上流側の頂点は、特に限定されないが、例えばインナーロータ31の歯先円付近に設けられるようにすることは、オイルの圧力の急激な変化をより低減しやすい点では好ましい。
(Shape of oil discharge groove 29)
The
(オイルの挙動)
次に、オイルポンプにおけるオイルの挙動について、比較例と対比して説明する。この比較例は、上記のようなV字谷部29bが形成されていない場合の例、すなわちオイル吐出溝29の端部における内周側から外周側に亘って浅底部29aが形成されている例である。
(Oil behavior)
Next, the behavior of oil in the oil pump will be described in comparison with a comparative example. This comparative example is an example in which the V-shaped
図6〜図8は、上記比較例の場合に、オイル吐出溝29に充填されている吐出溝オイル39および浅底部オイル39aの流れの方向と速さを示している。また、図9〜図11は、V字谷部29bが形成された本実施の形態のオイルポンプにおけるオイル吐出溝29に充填されている吐出溝オイル39、浅底部オイル39a、およびV字谷部オイル39bの流れの方向と速さを示している。ここで、図6、図9は、上記オイルを下流側寄りの斜め上方から見た斜視図、図7、図10は、図2に示すB−B矢視に対応するオイルの断面図、図8、図11は、オイルを上流側寄りの斜め下方から見上げた斜視図である。なお、これらの図においては、シミュレーションにおけるモデル化の便宜上、細部の形状は簡略化して表されている。
6 to 8 show the flow direction and speed of the
V字谷部29bが形成されていない場合には、一様に高速な流れが生じてこの高速なオイルが、オイル吐出溝29の外周側の壁面等に衝突する。また、この衝突によって、逆流するオイルが生じ、この逆流するオイルが吐出溝の開始位置付近で正方向の流れと衝突すると乱流状態が発生する。さらに、オイル吐出溝29における上流側端部の垂直壁29c付近では、澱むオイルにより渦が生じて、やはり乱流状態となる傾向が強い。このため、キャビテーションが生じやすくなり、したがってエロージョンも起きやすくなると考えられる。
When the V-shaped
これに対して、V字谷部29bが形成されている場合には、オイル吐出溝29に流入するオイルがV字谷部29bの底に沿って、オイル吐出溝29の幅方向における中央寄りに収束し、かつ、やや下方向きの流れが生じる。そして、この流れによって、オイル吐出溝29の上流側端部付近では、全体の流れの方向が分散されやすくなり、オイル吐出溝29の外周側の壁面等への激しい衝突や乱流は生じにくく、キャビテーションが生じにくくなると考えられる。また、オイル吐出溝29の上流側端部における垂直壁29c付近のオイルは、浅底部29aを介してポンプ室に戻る流れが生じやすくなる。この戻る流れによって、オイル吐出溝29内のオイルの中にある細かい気泡の量が少なくなると、やはり、オイル吐出溝29内部でキャビテーションが生じにくくなる。したがって、これらによって、より確実にエロージョンが防止される。
On the other hand, when the V-shaped
(変形例)
上記のように、エロージョンの防止を図るためには、オイル吐出溝29の上流側端部に、浅底部29aと、それよりも外周側のV字谷部29bとを設けることが有効であるが、同様の効果を得るための細部の形状や寸法は、上記説明および図示のものには限られない。具体的には、例えば、図12に示すように、V字谷部29bのさらに外周側にも、下流側に向けて平坦部が広がる形状の浅底部29dを設けたり、図13に示すように、浅底部29aと同様の形状の浅底部29eを設けたりしてもよい。また、例えば、V字谷部29bの下流側には垂直壁29cが形成されるのに限らず、図14に示すように、下流側に向けて徐々に深くなる斜面29fが形成されるなどしてもよい。
(Modification)
As described above, in order to prevent erosion, it is effective to provide the
また、さらに、オイル吐出溝29における下流側の端部にも、V字谷部29bと同様に、アウターロータ32における放射方向の面で切断したときの断面形状が略V字状で、下流側から上流側に向けて深くなるとともに幅が広がる形状のV字谷部を設けるなどにしてもよい。
Further, the downstream end portion of the
本発明にかかるオイルポンプは、車両の自動変速機などに設けられるオイルポンプ等として有用である。 The oil pump according to the present invention is useful as an oil pump or the like provided in an automatic transmission of a vehicle.
21 ポンプケーシング
23 駆動軸
28 オイル吸入溝
29 オイル吐出溝
29a 浅底部
29b V字谷部
29c 垂直壁
29d 浅底部
29e 浅底部
29f 斜面
30 ロータ作動室
31 インナーロータ
32 アウターロータ
39 吐出溝オイル
39a 浅底部オイル
39b V字谷部オイル
V1,V2 ポンプ室
X1,X2 中心軸X
21 Pump casing
23 Drive shaft
28 Oil suction groove
29 Oil discharge groove
29a shallow bottom
29b V-shaped valley
29c vertical wall
29d shallow bottom
29e Shallow bottom
29f slope
30 Rotor working chamber
31 Inner rotor
32 Outer rotor
39 Discharge groove oil
39a Shallow bottom oil
39b V-shaped valley oil
V1, V2 pump room
X1, X2 Center axis X
Claims (5)
上記ケーシング内に回転可能に収容される内歯車状のアウターロータと、
上記アウターロータに内側から噛み合う外歯車状をなし、アウターロータの内側に上記アウターロータとは偏心した軸を中心に回転可能に収容されて、上記アウターロータとの間にポンプ室を形成するインナーロータとを備えたオイルポンプであって、
上記オイル吸入溝およびオイル吐出溝は、上記アウターロータおよび上記インナーロータの側面が摺接する上記ケーシングの底面に形成されるとともに、
上記オイル吐出溝における、上記アウターロータおよび上記インナーロータの回転方向と反対方向側の端部には、
上記オイル吐出溝の上記回転方向側部分よりも浅く、上記ケーシングの底面と略平行な平坦面を有する浅底部と、
上記浅底部よりも外周側に位置し、放射方向の面で切断したときの断面形状が略V字状で、上記反対方向側から上記回転方向側に向けて深くなるとともに幅が広がるV字谷部と、
が形成されていることを特徴とするオイルポンプ。 A casing having an oil suction groove and an oil discharge groove;
An inner gear-shaped outer rotor rotatably accommodated in the casing;
An inner rotor that forms an external gear that meshes with the outer rotor from the inside, is housed rotatably inside the outer rotor about an axis that is eccentric from the outer rotor, and forms a pump chamber with the outer rotor An oil pump comprising:
The oil suction groove and the oil discharge groove are formed on the bottom surface of the casing where the side surfaces of the outer rotor and the inner rotor are in sliding contact,
At the end of the oil discharge groove on the side opposite to the rotation direction of the outer rotor and the inner rotor,
A shallow bottom portion having a flat surface that is shallower than the rotational direction side portion of the oil discharge groove and substantially parallel to the bottom surface of the casing;
A V-shaped valley located on the outer peripheral side of the shallow bottom and having a substantially V-shaped cross-section when cut by a radial surface, and becomes deeper from the opposite direction side toward the rotational direction side and the width increases. And
An oil pump characterized by being formed.
上記V字谷部における上記反対方向側の頂点が、上記インナーロータの歯先円付近に設けられていることを特徴とするオイルポンプ。 The oil pump according to claim 1,
The oil pump, wherein a vertex of the opposite direction side in the V-shaped valley portion is provided in the vicinity of a tip circle of the inner rotor.
さらに、上記V字谷部よりも外周側に、上記浅底部と同じ深さの外周側浅底部が形成されていることを特徴とするオイルポンプ。 The oil pump according to claim 1,
Furthermore, the outer peripheral side shallow bottom part of the same depth as the said shallow bottom part is formed in the outer peripheral side rather than the said V-shaped valley part, The oil pump characterized by the above-mentioned.
上記オイル吐出溝の上記反対方向側端部に、上記浅底部および上記V字谷部から上記回転方向側に向けて深くなる傾斜面が形成されていることを特徴とするオイルポンプ。 The oil pump according to claim 1,
An oil pump, wherein an inclined surface that is deeper from the shallow bottom portion and the V-shaped valley portion toward the rotation direction side is formed at the opposite end portion of the oil discharge groove.
さらに、上記オイル吐出溝における上記回転方向側に、
上記アウターロータにおける放射方向の面で切断したときの断面形状が略V字状で、
上記回転方向側から上記反対方向側に向けて深くなるとともに幅が広がる回転方向側V字谷部が形成されていることを特徴とするオイルポンプ。 The oil pump according to any one of claims 1 to 4,
Furthermore, on the rotation direction side in the oil discharge groove,
The cross-sectional shape when cut by the radial surface of the outer rotor is substantially V-shaped,
An oil pump characterized in that a rotation direction side V-shaped valley portion is formed which becomes deeper from the rotation direction side toward the opposite direction side and widens.
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