JP2011149358A

JP2011149358A - 外接ギアポンプ

Info

Publication number: JP2011149358A
Application number: JP2010012141A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Murata; 裕一村田; Hiroaki Kizuki; 裕章木附; Koji Hashimoto; 橋本　　浩司; Taku Miki; 拓三木
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2011-08-04
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: JP5719111B2

Abstract

【課題】外接ギアポンプの一次側での圧力脈動を低減する。
【解決手段】ポンプケース１１と、ポンプケース１１内に回転可能に支持されたポンプドリブンギア１２と、ポンプケース１１内に回転可能に支持され、ポンプドリブンギア１２に噛合するドライブギア１３とを備え、ポンプドリブンギア１２及びドライブギア１３を回転させることにより吸込側から吐出側に流体を吐出する外接ギアポンプにおいて、ポンプケース１１の内側面２４に、ポンプドリブンギア１２とドライブギア１３との噛み合い部近傍且つポンプドリブンギア１２の回転中心とドライブギア１３の回転中心とを結ぶ中心線Ｚよりも吸込側に設けられ、中心線Ｚと平行な縁部２９を有する吸込側逃げ溝３０を設けると共に、吸込側逃げ溝３０の縁部２９から吐出側へと延出し、吐出側から吸込側に向かって溝幅が大きくなる吸込側小溝３１を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、ポンプケースと、ポンプケース内に回転可能に支持されたポンプドリブンギアと、ポンプケース内に回転可能に支持され、ポンプドリブンギアに噛合するドライブギアとを備えた外接ギアポンプに関する。

外接ギアポンプは、例えばエンジン（内燃機関）のオイルポンプとして用いられる。外接ギアポンプは、ポンプケースと、ポンプケース内に回転可能に支持され、且つ互いに噛合する複数のポンプギア（ポンプドリブンギア、ドライブギア）とを備えている。外接ギアポンプは、ポンプドリブンギア及びドライブギアを回転させることにより、一次側（吸込側）に負圧を発生させてオイルを吸い込み、一次側（吸込側）から二次側（吐出側）にオイルを吐き出している。

特開２００６−２３３７７６号公報

ところで、外接ギアポンプにおいて、ポンプドリブンギアとドライブギアとの噛み合い部には閉じ込みが生じる（図６（ａ）参照）。ポンプドリブンギアとドライブギアとの閉じ込み部の容積（閉じ込み容積）はポンプドリブンギア及びドライブギアの回転に伴って増減し、閉じ込み容積が増加する際には閉じ込み部の圧力が下がり低圧となり、閉じ込み容積が減少する際には閉じ込み部の圧力が上がり高圧となる。高圧又は低圧となった閉じ込み部内のオイルが一次側（吸込側）へ解放されると、一次側で大きな圧力脈動が起こり、エンジンではオイルパンを振動させ異音の原因となる。

上記の振動や異音の発生防止の為、通常、ポンプドリブンギアとドライブギアとの噛み合い部近傍のポンプケースの内側面には逃げ溝（吸込側逃げ溝及び吐出側逃げ溝）を設けている。逃げ溝（吸込側逃げ溝及び吐出側逃げ溝）の例を図６（ａ）に示す。

図６（ａ）に示すように、吸込側逃げ溝ａ及び吐出側逃げ溝ｂはそれぞれ、ポンプドリブンギアの回転中心とドライブギアの回転中心とを結ぶ中心線Ｚに対して平行な縁部ｃ、ｄを有する。なお、図６（ａ）中、吸込側逃げ溝ａ及び吐出側逃げ溝ｂには網掛けが施されている。

しかし、エンジンのオイルポンプとして用いられる外接ギアポンプでは、図６（ａ）に示す吸込側逃げ溝ａ及び吐出側逃げ溝ｂが設けられていても、一次側で大きな圧力脈動が起こり、オイルパンを振動させ異音が発生することがある。

原因としては、外接ギアポンプのポンプドリブンギア及びドライブギアは比較的高速で回転している為、図６（ａ）に示すような一般的な逃げ溝（吸込側逃げ溝ａ）では閉じ込み状態からの開放初期に圧力が閉じ込み部から抜けきれず、さらにポンプドリブンギア及びドライブギアが回転して閉じ込み部が大きく開放された際に閉じ込み部の圧力が一気に逃がされ、一次側で大きな圧力脈動が起こったと考えられる（図６（ｂ）参照）。

実際にポンプドリブンギア及びドライブギアのバックラッシュを増したところ一次側での圧力脈動が減少していることからも、図６（ａ）に示すような一般的な逃げ溝（吸込側逃げ溝ａ）では閉じ込み状態からの開放初期に圧力が閉じ込み部から抜けきれず、一次側で大きな圧力脈動が起こったと考えられる。

そこで、本発明の目的は、外接ギアポンプの一次側圧力脈動を低減することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ポンプケースと、該ポンプケース内に回転可能に支持されたポンプドリブンギアと、前記ポンプケース内に回転可能に支持され、前記ポンプドリブンギアに噛合するドライブギアとを備え、前記ポンプドリブンギア及び前記ドライブギアを回転させることにより吸込側から吐出側に流体を吐出する外接ギアポンプにおいて、前記ポンプケースの内側面に、前記ポンプドリブンギアと前記ドライブギアとの噛み合い部近傍且つ前記ポンプドリブンギアの回転中心と前記ドライブギアの回転中心とを結ぶ中心線よりも吸込側に設けられ、前記中心線と平行な縁部を有する吸込側逃げ溝を設けると共に、該吸込側逃げ溝の縁部から吐出側へと延出し、吐出側から吸込側に向かって溝幅が大きくなる吸込側小溝を設けたものである。

前記吸込側小溝は、前記ポンプドリブンギア及び前記ドライブギアの歯元部近傍の前記ポンプケースの内側面に各々設けられていても良い。

本発明によれば、外接ギアポンプの一次側での圧力脈動を低減することができるという優れた効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る外接ギアポンプの正面断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る外接ギアポンプの正面断面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る外接ギアポンプの側断面図である。図４（ａ）は本発明の一実施形態に係る外接ギアポンプの要部拡大図であり、図４（ｂ）は閉じ込み容積の変化を示すグラフである。図５（ａ）は別の実施形態に係る外接ギアポンプの要部拡大図であり、図５（ｂ）は閉じ込み容積の変化を示すグラフである。図６（ａ）は従来例に係る外接ギアポンプの要部拡大図であり、図６（ｂ）は閉じ込み容積の変化を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１から図３に示すように、本実施形態に係る外接ギアポンプ１０は、エンジンのオイルポンプ（内燃機関用オイルポンプ）に適用されるものであって、ポンプケース（ケーシング）１１と、ポンプケース１１内に回転可能に支持されたポンプドリブンギア（駆動ギア）１２と、ポンプケース１１内に回転可能に支持され、ポンプドリブンギア１２に噛合するドライブギア（従動ギア）１３とを備えている。なお、図１は図３のI−I線断面を示し、図２は図３のII−II線断面を示す。

ポンプケース１１内は、ポンプドリブンギア１２及びドライブギア１３によって、一次側（吸込側）、即ち一次側流体室（吸込側流体室）１４と、二次側（吐出側）、即ち二次側流体室（吐出側流体室）１５とに区画されている。

ポンプケース１１は、ギアケース１６と、ギアカバー１７とによって構成されている（図３参照）。これらギアケース１６及びギアカバー１７にはそれぞれ、ポンプドリブンギア１２の回転軸１８又はドライブギア１３の回転軸１９を支持する軸受部２０、２１が形成されており、軸受部２０、２１によってポンプドリブンギア１２の回転軸１８及びドライブギア１３の回転軸１９が回転可能に支持されている。ポンプドリブンギア１２の回転軸１８又はドライブギア１３の回転軸１９の外周面と軸受部２０、２１の内周面との間には数十μｍ程度の隙間（クリアランス）があり、ポンプドリブンギア１２の回転軸１８又はドライブギア１３の回転軸１９の外周面と軸受部２０、２１の内周面との間にオイルが介在するようになっている。ポンプケース１１（ギアケース１６及びギアカバー１７）は、図示しない固定部材によりエンジンのシリンダブロックに固定され、且つシリンダブロックとオイルパンとで囲われた空間に配設されている。

ギアケース１６は、ポンプドリブンギア１２の一側面２２及びドライブギア１３の一側面２３と対向する第一内側面２４（図２及び図３参照）と、ポンプドリブンギア１２の歯先面２５と対向するポンプドリブンギア側内周面２６と、ドライブギア１３の歯先面２７と対向するドライブギア側内周面２８とを有している。本実施形態では、噛み合い部近傍の第一内側面２４の位置はポンプドリブンギア１２の回転中心とドライブギア１３の回転中心とを結ぶ中心線Ｚに対し、吸込側にオフセットされている（図４（ａ）参照）。ポンプドリブンギア１２の一側面２２及びドライブギア１３の一側面２３と第一内側面２４との間には数十μｍ程度の隙間（クリアランス）があり、ポンプドリブンギア１２の一側面２２及びドライブギア１３の一側面２３と第一内側面２４との間にオイルが介在するようになっている。また、ポンプドリブンギア１２の歯先面２５とポンプドリブンギア側内周面２６との間には数十μｍ程度の隙間（クリアランス）があり、ポンプドリブンギア１２の歯先面２５とポンプドリブンギア側内周面２６との間にオイルが介在するようになっている。さらに、ドライブギア１３の歯先面２７とドライブギア側内周面２８との間には数十μｍ程度の隙間（クリアランス）があり、ドライブギア１３の歯先面２７とドライブギア側内周面２８との間にオイルが介在するようになっている。

本実施形態では、ギアケース１６の第一内側面２４に、ポンプドリブンギア１２とドライブギア１３との噛み合い部近傍且つ中心線Ｚよりも吸込側に設けられ、中心線Ｚと平行な縁部２９を有する吸込側逃げ溝３０を設けると共に、閉じ込み部を緩やかに開放する為、吸込側逃げ溝３０の縁部２９から吐出側へと延出し、吐出側から吸込側に向かって溝幅が大きくなる吸込側小溝３１を設けている（図２及び図４（ａ）参照）。また、本実施形態では、吸込側小溝３１は、ポンプドリブンギア１２及びドライブギア１３の歯元部近傍の第一内側面２４に各々設けられている。なお、図２及び図４（ａ）中、吸込側逃げ溝３０及び吸込側小溝３１には網掛けが施されている。

また、本実施形態では、ギアケース１６の第一内側面２４に、ポンプドリブンギア１２とドライブギア１３との噛み合い部近傍且つ中心線Ｚよりも吐出側に設けられ、中心線Ｚと平行な縁部３２を有する吐出側逃げ溝３３を設けている（図２及び図４（ａ）参照）。本実施形態では、吐出側逃げ溝３３の縁部３２は中心線Ｚ上に配設されている。

さらに、本実施形態では、ギアケース１６の第一内側面２４に、軸受部２０、２１への給油の為、吐出側から軸受部２０、２１へと各々延びる給油溝３４を設けている。オイルは給油溝３４を通って吐出側流体室１５から軸受部２０、２１へと供給され、ポンプドリブンギア１２の回転軸１８及びドライブギア１３の回転軸１９と軸受部２０、２１とを潤滑したオイルはポンプドリブンギア１２の回転軸１８又はドライブギア１３の回転軸１９の外周面と軸受部２０、２１の内周面との間の隙間を通ってポンプケース１１外部（外接ギアポンプ１０外部）へ排出されて、オイルパンへと戻される。なお、図２及び図４（ａ）中、吐出側逃げ溝３３及び給油溝３４には網掛けが施されている。

ギアカバー１７は、ポンプドリブンギア１２の他側面３５及びドライブギア１３の他側面３６と対向する第二内側面３７（図３参照）と、吸込側に貫通形成された吸込口３８（図１参照）と、吐出側に貫通形成された吐出口３９（図１参照）とを有している。ポンプドリブンギア１２の他側面３５及びドライブギア１３の他側面３６と第二内側面３７との間には数十μｍ程度の隙間（クリアランス）があり、ポンプドリブンギア１２の他側面３５及びドライブギア１３の他側面３６と第二内側面３７との間にオイルが介在するようになっている。吸込口３８にはオイルストレーナー等を有する吸込通路（図示せず）が接続され、吐出口３９にはオイルクーラー等を有する吐出通路（図示せず）が接続されている。

ポンプドリブンギア１２は、所定歯数の外歯を有する平歯車である。ポンプドリブンギア１２の回転軸１８は、図示しない伝達機構を介してエンジンのクランクシャフトに連結されており、クランクシャフトの回転によりポンプドリブンギア１２が矢印Ｘ方向に回転される（図１参照）。

ドライブギア１３は、ポンプドリブンギア１２と同一歯数の外歯を有する平歯車である。ドライブギア１３はポンプドリブンギア１２と噛合しているので、ポンプドリブンギア１２の回転によりドライブギア１３が矢印Ｙ方向に回転される（図１参照）。

次に、本実施形態の作用を説明する。

ポンプドリブンギア１２及びドライブギア１３を回転させることにより、ポンプドリブンギア１２の歯とギアケース１６の第一内側面２４及びポンプドリブンギア側内周面２６とギアカバー１７の第二内側面３７との間の空間によって、オイルが吸込側流体室１４から吐出側流体室１５へと搬送される。また、ポンプドリブンギア１２及びドライブギア１３を回転させることにより、ドライブギア１３の歯とギアケース１６の第一内側面２４及びドライブギア側内周面２８とギアカバー１７の第二内側面３７との間の空間によっても、オイルが吸込側流体室１４から吐出側流体室１５へと搬送される。

本実施形態では、ポンプケース１１の内側面（ギアケース１６の第一内側面２４）に、ポンプドリブンギア１２とドライブギア１３との噛み合い部近傍且つ中心線Ｚよりも吸込側に設けられ、中心線Ｚと平行な縁部２９を有する吸込側逃げ溝３０を設けると共に、吸込側逃げ溝３０の縁部２９から吐出側へと延出し、吐出側から吸込側に向かって溝幅が大きくなる吸込側小溝３１を設けたことにより、ポンプドリブンギア１２及びドライブギア１３の回転と共に閉じ込み部の開放面積（閉じ込み部と吸込側小溝３１との重合面積）が少しずつ増すようになるので、閉じ込み状態からの開放初期に閉じ込み部の圧力を緩やかに逃がすことができ、一次側での圧力脈動を低減することができる。

また、ポンプケース１１の内側面（ギアケース１６の第一内側面２４）に吸込側小溝３１を設けたことにより、閉じ込み開始から閉じ込み終了までの期間を吸込側小溝３１がない場合に比べて短くできる為、閉じ込み容積の変化量Ｘ１を吸込側小溝３１が無い場合の閉じ込み容積の変化量Ｙ１に比べて少なくすることができ（図４（ｂ）参照）、閉じ込み部内の圧力変化が少なくなるので、一次側での圧力脈動を低減することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、本発明は、オイルポンプに限らず、全ての外接ギアポンプに適用することが可能である。また、本発明は、ドリブンギアの個数が二個以上の外接ギアポンプにも適用することが可能である。

また、図５（ａ）に示すように、ギアケース１６の第一内側面２４に、吐出側逃げ溝３３の縁部３２から吸込側へと延出し、吸込側から吐出側に向かって溝幅が大きくなる吐出側小溝４０を更に設けても良い。図５（ａ）では、噛み合い部近傍の第一内側面２４の位置が中心線Ｚに対し、中央である。図５（ｂ）に示すように、ギアケース１６の第一内側面２４に吸込側小溝３１及び吐出側小溝４０を設けることにより、閉じ込み開始から閉じ込み終了までの期間を短くできる為、閉じ込み容積の変化量Ｘ２を吸込側小溝３１及び吐出側小溝４０が無い場合の閉じ込み容積の変化量Ｙ２に比べて少なくすることができ（図５（ｂ）参照）、閉じ込み部内の圧力変化が少なくなるので、一次側での圧力脈動を低減することができる。

１０外接ギアポンプ（オイルポンプ）
１１ポンプケース
１２ポンプドリブンギア
１３ドライブギア
２４内側面（第一内側面）
２９縁部
３０吸込側逃げ溝
３１吸込側小溝
Ｚ中心線

Claims

ポンプケースと、該ポンプケース内に回転可能に支持されたポンプドリブンギアと、前記ポンプケース内に回転可能に支持され、前記ポンプドリブンギアに噛合するドライブギアとを備え、前記ポンプドリブンギア及び前記ドライブギアを回転させることにより吸込側から吐出側に流体を吐出する外接ギアポンプにおいて、
前記ポンプケースの内側面に、前記ポンプドリブンギアと前記ドライブギアとの噛み合い部近傍且つ前記ポンプドリブンギアの回転中心と前記ドライブギアの回転中心とを結ぶ中心線よりも吸込側に設けられ、前記中心線と平行な縁部を有する吸込側逃げ溝を設けると共に、該吸込側逃げ溝の縁部から吐出側へと延出し、吐出側から吸込側に向かって溝幅が大きくなる吸込側小溝を設けたことを特徴とする外接ギアポンプ。
前記吸込側小溝は、前記ポンプドリブンギア及び前記ドライブギアの歯元部近傍の前記ポンプケースの内側面に各々設けられている請求項１に記載の外接ギアポンプ。