JP2009228642A - オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】キャビテーションが発生せず且つ低速回転時でもポンプ効率が低下しないオイルポンプを提供すること。
【解決手段】トロコイド型オイルポンプにおいて、吐出容積部３０に位置する吐出ポート２６の回転方向後方側での端壁部３２であって吐出ポート２６の幅方向中間位置に最大容積部１３６と吐出ポート２６とを連通するように回転方向後方側に延びる深さが可変の可変くぼみ３３を形成したことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、内接ギヤ式のオイルポンプに関する。

内接ギヤ式のオイルポンプ、例えばトロコイド歯形をもつ内歯に駆動軸を偏心させた歯数が一つ少ない外歯を内接し、この外歯車をドライブギヤとし内歯車をドリブンギヤとして構成したオイルポンプでは、ドライブギヤとドリブンギヤの噛合い部に、両者の回転によって容積が回転方向に順次拡大する吸入容積部と容積が回転方向に順次縮小する吐出容積部が形成される。

ポンプケースは、ドライブギヤ及びドリブンギヤの各軸方向端面に当接する対向内壁とドリブンギヤの外周面を内接する内周壁をもち該対向内壁と内周壁とでポンプ室を区画形成するフランジ結合タイプの第一ハウジング及び第二ハウジングで構成されている。第一及び第二ハウジングは、ドライブギヤ及びドリブンギヤを前記ポンプ室に収納し、対向内壁の少なくとも一方に形成され吸入容積部に開口した吸入ポート及び吐出容積部に開口した吐出ポートが形成されかつ吸入ポート及び吐出ポートに連通した吸入通路及び吐出通路が形成される。

ところで、上記吸入容積部と吐出容積部との中間には最大容積部が形成されるものがある。この最大容積部には、吸入行程でキャビテーションにより発生した気泡が、閉じ込め行程で潰されないまま残る。この気泡は、吐出行程で最大容積部が吐出圧に曝された瞬間消滅するが、その時の衝撃力で気泡に接していた面が腐食され、腐食痕（エロージョン）が発生する。

キャビテーションの発生を抑制するために、従来のオイルポンプは、吐出容積部に位置する吐出ポートの回転方向後方側での端壁部であって吐出ポートの幅方向中間位置に最大容積部と吐出ポートとを連通するように回転方向後方側に延びるくぼみを形成している（例えば、特許文献１参照。）。
特公平５−５０５９５号公報

最大容積部でのキャビテーションの発生は、吸入行程と吐出行程との圧力差に依存する。キャビテーションは、圧力差が大きいほど発生し、圧力差が小さいと発生しない。吸入行程の圧力は、ポンプの回転速度に関わらず０〜０．０４MPaとほぼ一定であるが、吐出行程の圧力は、回転速度すなわち単位時間当たりの吐出回数に依存し、例えば、自動車のミッション用のオイルポンプの場合、バルブボディなどにあるプレッシャーレギュレータバルブにおいて、低速回転（８００〜４０００rpm）時０．５〜１．５MPa程度であり、高速回転（４０００rpm以上）時２．０MPa程度である。したがって、低速回転時は、圧力差が小さくキャビテーションが発生しない。従来のオイルポンプではキャビテーションが発生しない低速回転時も、くぼみが作用して、吐出圧が低下してしまう。吐出圧低下は、元々オイルポンプが持っている構成部材の摺動部分に存在するクリアランスで生じるオイル漏れによって、吐出量自体が少なくなってしまうという欠点がある。なお、高速回転時は、吐出回数の多さで吐出量が十分にあるため吐出量の少なさの問題は生じない。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、キャビテーションが発生せず且つ低速回転時でもポンプ効率が低下しないオイルポンプを提供することを課題としている。

本発明に係るオイルポンプは、所定数の外歯を有するドライブギヤと、前記ドライブギヤより歯数が一つ多い内歯をもち、該ドライブギヤとの間に複数の吸入容積部、複数の吐出容積部及び該吸入容積部及び吐出容積部の中間に一つの最大容積部を形成するように該ドライブギヤを内接したドリブンギヤと、前記ドライブギヤ及びドリブンギヤの各軸方向端面に当接する対向内壁及び該ドリブンギヤの外周面を内接する内周壁で区画形成するポンプ室内に該ドライブギヤ及びドリブンギヤを収納しかつ該対向内壁の少なくとも一方に複数の前記吸入容積部に開口した吸入ポート及び複数の前記吐出容積部に開口した吐出ポートが形成されるとともに該吸入ポートに連通した吸入通路及び該吐出ポートに連通した吐出通路が形成された第一及び第二ハウジングと、を備えるオイルポンプにおいて、前記吐出容積部に位置する前記吐出ポートの回転方向後方側での端壁部であって該吐出ポートの幅方向中間位置に前記最大容積部と該吐出ポートとを連通するように回転方向後方側に延びる深さが可変の可変くぼみを形成したことを特徴としている。

上記オイルポンプにおいて、前記可変くぼみは、深さが無い状態乃至深さが形成される状態に可変されるものとするとよい。

また、前記可変くぼみは、該くぼみの内壁を前記深さ方向に摺動するピストンと該ピストンを駆動する油圧回路とを備えるものとすることができる。

吐出ポートの回転方向後方側での端壁部に最大容積部と吐出ポートとを連通するように回転方向後方側に延びる深さが可変の可変くぼみを形成したので、低速回転時に可変くぼみの深さを浅くすることで、圧縮（閉じ込み）行程初期の吐出圧力損失を抑制することができる。その結果、吐出量の低下を防止することができ、ポンプ効率を向上させることができる。

可変くぼみは、深さが無い状態と深さが形成される状態とに可変されるので、可変くぼみを圧縮行程初期に深さが無い状態にすることができる。その結果、圧縮行程初期の圧力損失を一層抑制することができる。

可変くぼみが、くぼみの内壁を深さ方向に摺動するピストンとピストンを駆動する油圧回路とを備えるので、吐出ポートの油圧でピストンを駆動させるようにすることができる。その結果、確実に圧縮行程初期の圧力損失を抑制することができる。

本発明のオイルポンプを実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。図１は、最良の形態のオイルポンプの概略を示す断面図、図２は、最良の形態のオイルポンプに使用する第一ハウジングの構成図、図３は、最良の形態のオイルポンプに使用する第二ハウジングの構成図である。図４は、最良の形態のオイルポンプの内部の概略平面図、図５は、図２のＩ−Ｉ線に沿った第一ハウジングの断面図である。図６は、最良の形態のオイルポンプによるトランスミッションの潤滑を説明する概略油圧回路図である。

オイルポンプ１の基本的な構成は、図１に示すように、所定数のトロコイド歯形からなる外歯１１をもつ鉄系焼結金属からなるドライブギヤ１２と、ドライブギヤ１２の外歯１１を内接した同材質製の内歯１３をもつドリブンギヤ１４と、軸方向に結合されるアルミダイキャスト製の第一ハウジング１５及び第二ハウジング１６とから構成される。

ドライブギヤ１２の外歯１１とドリブンギヤ１４の内歯１３は、図４に示すように、ドライブギヤ１２の外歯１１がドリブンギヤ１４の内歯１３より一つ少ない。この歯数の関係により、ドライブギヤ１２とドリブンギヤ１４の外歯１１と内歯１３の間には、ドライブギヤ１２をドリブンギヤ１４の中心に対して偏心させることにより、所定数の容積部１３１〜１４０が回転方向Ａ（図４参照。）に形成される。

第一ハウジング１５は、図１及び図２に示すように、ドライブギヤ１２を内接した状態のドリブンギヤ１４を回転自在に収納する中央凹部１７をもつ円盤状のフランジ部１８と、中央凹部１７に対し偏心した軸孔１９をもつボス部２０とからなる。軸孔１９にはドライブギヤ１２を相対回転不能に支持する駆動軸（不図示）が挿通される。

上記中央凹部１７の外周には軸孔１９と同心で第二ハウジング１６の外周部１０が嵌合する外周凹部２１（図１参照。）が形成されている。外周凹部２１の底面及びその外周側にはボルト孔２２や外部装置への取付用のボルト孔２３が形成されている。

第二ハウジング１６は、第一ハウジング１５と反対側に延びた前記駆動軸の軸部材が挿通される軸孔２４をもつ軸受部２５及び該軸受部２５から延び前記外周凹部２１に嵌合して中央凹部１７を閉塞する前記外周部１０とから構成されている。

上記第一ハウジング１５の中央凹部１７と第二ハウジング１６の外周部１０とによってドライブギヤ１２及びドリブンギヤ１４を収納するポンプ室が区画され、第一ハウジング１５の中央凹部１７の底面及び第二ハウジング１６の外周部１０の中央表面１０ａ（図３で斜線内側部分）は、ドライブギヤ１２及びドリブンギヤ１４の各軸方向端面に当接する対向内壁となっている。

第一ハウジング１５の中央凹部１７の底面には、図２に示すように、吐出ポート２６と吸入ポート２７が形成され、第二ハウジング１６の中央表面１０ａには図３に示すように、第一ハウジング１５の吐出ポート２６に対向した吐出凹部２８及び第一ハウジング１５の吸入ポート２７に対向した吸入凹部２９が形成されている。

軸方向に対向した吐出ポート２６と吐出凹部２８は、図４に示すように、周方向の容積部１３１〜１４０のうち容積部１３７〜１４０に位置が合わされ、容積部１３７〜１４０に開口して該容積部１３７〜１４０を吐出容積部３０としている。吐出ポート２６と吐出凹部２８のうち一方は閉塞室であり、他方は図示しない吐出通路に連通されている。

また、軸方向に対向した吸入ポート２７及び吸入凹部２９は、図４に示すように、周方向の容積部１３１〜１４０のうち容積部１３１〜１３５に位置が合され、容積部１３１〜１３５に開口して該容積部１３１〜１３５を吸入容積部３１としている。そして、吸入ポート２９は図１に示すように閉塞室となっており、吸入ポート２７は吸入通路３０に連通されている。

更に図４に示すように、上記吐出ポート２６及び吐出凹部２８と吸入ポート２７及び吸入凹部２９に位置が合されていない容積部１３６は本発明でいう最大容積部となる。

しかして、本発明のオイルポンプの特徴とする構成は、図２、図４及び図５に示すように、吐出容積部３０に位置する吐出ポート２６の回転方向Ａ後方側での端壁部３２であって、吐出ポート２６の幅方向中間位置には最大容積部１３６と吐出ポート２６とを連通する回転方向Ａ後方側に延びた深さが可変の可変くぼみ３３が形成されている。

可変くぼみ３３は、図５に示すように、吐出ポート２６の回転方向Ａ後方側に吐出ポート２６と連通するシリンダ壁３３１と、該シリンダ壁３３１を摺動するピストン３３２と、該ピストン３３２を上方に付勢支持するバネ３３３とを備えている。したがって、可変くぼみ３３は、シリンダ壁３３１とピストン３３２の上面とで区画される。ピストン３３２は、バネ３３３の付勢力でピストン３３２の上面が吐出ポート２６の開口面と一致するように上方へ付勢支持されている（深さが無い状態、ピストンの中心線ＣＬの左側参照。）。入油路３３４を通して所定の油圧がピストン３３２に作用すると、ピストン３３２がバネ３３３の付勢力に抗して下方に下げられ、吐出ポート２６に連通するくぼみとなる（深さが形成される状態、ピストンの中心線ＣＬの右側参照。）。

次に、本発明のオイルポンプ１でトランスミッションを潤滑する場合について説明する。図６に示すように、吸入ポート２９がトランスミッションケース２とバルブボディ３とオイルパン４と連通している。吐出ポート２６もトランスミッションケース２とバルブボディ３とオイルパン４と連通している。また、吐出ポート２６は、チェックバルブ５を介して入油路３３４と連通している。チェックバルブ５は、例えば、０．５MPa以上で開となるように設定されている。

オイルポンプが回転駆動されると、ドライブギヤ１２の回転に伴ってドリブンギヤ１４が回転し、吸入容積部３１が最大容積部１３６に連通する状態から吐出容積部３０が最大容積部１３６に連通する状態への移行が繰返されてポンプ作用が行われ、オイルパン４からのオイルがバルブボディ３とトランスミッションケース２を通して吸入ポート２９から吸入され、吐出ポート２６からトランスミッションケース２にオイルが吐出される。

オイルポンプ１の回転数が低く、吐出ポート２６からの吐出圧力が０．５MPa未満であると、チェックバルブ５が閉じたままで、ピストン３３２の上面が吐出ポート２６の開口面と一致した状態を維持し、吐出ポート２６に連通するくぼみ３３が形成されない。したがって、圧縮行程初期の圧力漏れを完全に防止することができる。

オイルポンプ１の回転数が上昇し、吐出ポート２６からの吐出圧力が０．５MPa以上になると、チェックバルブ５が開き、ピストン３３２の上面が吐出ポート２６の開口面と一致していたピストン３３２が下降してピストン３３２の上面が下がり、吐出ポート２６に連通するくぼみ３３となる。したがって、最大容積部１３６の圧力が０．５MPa以上になると吐出ポート２６に連通して圧力上昇が抑制され、キャビテーションの発生が防止される。

なお、上記図６では、チェックバルブ５と出油路３３５を備えているが、これらを省いてもよい。バネ３３３のバネ定数を適当に設定することで、ピストン３３２に、例えば０５MPa以上の圧力が掛かるとピストン３３２の上面が降下するようにできるからである。

最良の形態のオイルポンプの概略を示す断面図である。 最良の形態のオイルポンプに使用する第一ハウジングの構成図である。 最良の形態のオイルポンプに使用する第二ハウジングの構成図である。 最良の形態のオイルポンプの内部の概略平面図である。 図２のＩ−Ｉ線に沿った第一ハウジングの断面図である。 最良の形態のオイルポンプによるトランスミッションの潤滑を説明する概略油圧回路図である。

符号の説明

１・・・・・オイルポンプ
１２・・・・ドライブギヤ
１４・・・・ドリブンギヤ
１５・・・・第一ハウジング
１６・・・・第二ハウジング
２６・・・・吐出ポート
２９・・・・吸入ポート
３０・・・・吐出容積部
３１・・・・吸入容積部
３２・・・・端壁部
３３・・・・可変くぼみ
１３６・・・最大容積部

Claims (3)

1. 所定数の外歯を有するドライブギヤと、
   前記ドライブギヤより歯数が一つ多い内歯をもち、該ドライブギヤとの間に複数の吸入容積部、複数の吐出容積部及び該吸入容積部及び吐出容積部の中間に一つの最大容積部を形成するように該ドライブギヤを内接したドリブンギヤと、
   前記ドライブギヤ及びドリブンギヤの各軸方向端面に当接する対向内壁及び該ドリブンギヤの外周面を内接する内周壁で区画形成するポンプ室内に該ドライブギヤ及びドリブンギヤを収納しかつ該対向内壁の少なくとも一方に複数の前記吸入容積部に開口した吸入ポート及び複数の前記吐出容積部に開口した吐出ポートが形成されるとともに該吸入ポートに連通した吸入通路及び該吐出ポートに連通した吐出通路が形成された第一及び第二ハウジングと、を備えるオイルポンプにおいて、
   前記吐出容積部に位置する前記吐出ポートの回転方向後方側での端壁部であって該吐出ポートの幅方向中間位置に前記最大容積部と該吐出ポートとを連通するように回転方向後方側に延びる深さが可変の可変くぼみを形成したことを特徴とするオイルポンプ。
2. 前記可変くぼみは、深さが無い状態乃至深さが形成される状態に可変される請求項１に記載のオイルポンプ。
3. 前記可変くぼみは、該くぼみの内壁を前記深さ方向に摺動するピストンと該ピストンを駆動する油圧回路とを備える請求項１に記載のオイルポンプ。

Images