JP2012255428A - エンジンオイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】インナーロータとアウターロータの回転によるオイルの吸入・吐出工程において、容積縮小区間におけるオイルポケットのオイル圧力の急上昇と、容積拡張区間におけるオイル圧力の急激な低下と、によるオイル圧力の変化幅を減らすことによって、オイル圧力の変化により惹起される脈動騒音を減らしたエンジンオイルポンプを提供する。
【解決手段】インナーロータとアウターロータとの回転によってオイル流入部からオイルポケットに吸入されたエンジンオイルが、気密形成面によって隔離された容積縮小区間を経て加圧された後にオイル吐出部のオイル中に吐出される時に、オイル吐出部にプランジプールを設け、オイル吐出部のオイルに渦流（Ｖｏｒｔｅｘ Ｆｌｕｘ）を形成し、渦流によって圧力上昇したオイルのエネルギーを消耗してオイルの圧力を下げることによって、オイルの急激な圧力の変化を防止することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンオイルポンプに係り、より詳細には、エンジンオイルの吐出時のオイル圧力の急激な変動によって生じる脈動騒音を減らすことができるエンジンオイルポンプに関する。

エンジンオイルポンプは、エンジンにエンジンオイル（以下、「オイル」と略記する）を供給するポンプである。
図４は、本発明に係るエンジンオイルポンプの内部構成図である。（ａ）は従来のエンジンオイルポンプの内部構成図であり、（ｂ）はオイルポケット３００の部分断面図である。
図４（ａ）に示すように、エンジンオイルポンプは、ポンプケース４００とポンプケース４００の内部に設けられて回転するインナーロータ１００とアウターロータ２００とを有する。
インナーロータ１００とアウターロータ２００は、その間にオイルが充填される空間であるオイルポケット３００を形成する。

図４（ｂ）に示すように、オイルポケット３００は、インナーロータ１００及びアウターロータ２００が、オイル流入部６００とオイル吐出部７００との間に設けられた気密形成面５００と密着して形成される。オイルポケット３００は、インナーロータ１００とアウターロータ２００との回転に対応して容積を変化させながら移動し、移動した位置に対応してオイル流入部６００及びオイル吐出部７００の各々と別個に連通する。

オイルポケット３００の容積は、インナーロータ１００とアウターロータ２００の回転方向に沿ってオイル流入部６００から気密形成面５００側に行くほどに、次第に大きくなり、気密形成面５００に達して最大の大きさになり、その後次第に縮小されてオイル吐出部７００にオイルを放出する。
オイルは、オイル流入部６００からオイルポケット３００に吸入され、貯留され、押し出されてオイル吐出部からエンジンの各部位に供給される。

オイルポケット３００がオイル吐出部７００に近接した時点において、オイルポケット３００は気密形成面５００によって密閉空間となる。密閉空間となったオイルポケット３００の容積が縮小される容積縮小区間において、気密形成面５００の部位に急激な圧力上昇をもたらし、オイルポケット３００内のオイル圧力を上昇させる。また、オイルが気密形成面５００からオイル吐出部７００に流れ出た時は、吐出部７００と連通することによって容積が急激に大きくなる容積拡大区間となり、オイルの圧力が急激に下がる。
上記のように、オイルがオイル流入部６００→気密形成面５００→オイル吐出部７００の経路で流れる過程において、大きな圧力変動が起こり、圧力変動による脈動騒音が発生する。

図４（ｂ）に、脈動騒音が発生する圧力変動を減少させる構造の一例を示す。図４（ｂ）に示すように、オイル吐出部７００の気密形成面５００に接続する部分に吐出勾配区間（Ｗ）を形成することによってオイルの急激な圧力変動を防止し、これによって脈動騒音を減らすことができる。

しかし、吐出勾配区間（Ｗ）は、傾斜面の長さが十分に長い場合にのみ急激な圧力変動を防止することができる。従って、圧力変動を防止するためには、オイルポンプの仕様に対応して吐出勾配区間（Ｗ）の傾斜面の長さを変えなければならない。特にオイルポンプの性能を変化させる時にはそれに伴う吐出勾配区間（Ｗ）の傾斜面の最適設計も一緒に行わなければならないという問題点がある。

また、急激な圧力変動を防止するために、断面積の小さな通路を設けた車両用オイルポンプが開示されている（例えば特許文献１を参照）。しかし、通路の形状をオイルポンプの性能に対応して設計する必要があるという面倒さがあり、またオイルの通路を設けることはエンジンオイルポンプの性能を低下させることになる。

特開平−１１−３１５７９０号公報

前記のような点を考慮してなされた本発明は、インナーロータとアウターロータの回転によって行われるオイルの吸入・吐出工程において、容積縮小区間におけるオイルポケットのオイル圧力の急上昇と、容積拡張区間におけるオイル圧力の急激な低下と、によるオイル圧力の変化幅を減らすことによって、オイル圧力の変化に惹起される脈動騒音を減らしたエンジンオイルポンプを提供することを課題とする。

このような目的を達成するための本発明に係るエンジンオイルポンプは、オイル流入部、オイル吐出部、及び気密形成面を有するポンプケースと、ポンプケース内に設けられたインナーロータ及びアウターロータと、インナーロータとアウターロータとの回転によってインナーロータとアウターロータとの間に形成されたオイルポケットと、を有するエンジンオイルポンプであって、インナーロータとアウターロータとの回転によってオイル流入部からオイルポケットに吸入されたエンジンオイルが、気密形成面によって隔離された容積縮小区間を経て加圧された後にオイル吐出部のオイル中に吐出される時に、前記オイル吐出部にプランジプールを設け、オイル吐出部のオイルに渦流（Ｖｏｒｔｅｘ Ｆｌｕｘ）を形成し、渦流によって圧力上昇したオイルのエネルギーを消耗してオイルの圧力を下げることによってオイルの急激な圧力の変化を防止することを特徴とする。

本発明のプランジプールは、オイル吐出部の、オイルポケットと連通する部位に形成され、オイルが渦流を形成する空間であるプール空間と、プール空間の形状を特定してオイルが渦流を形成するのを誘導する突起と、からなる。

また本発明の突起は、プール空間に面するプール形成面と、プール形成面の反対側に形成されオイル吐出部に面する突起形成面と、を有する略三角形状をなす。
また本発明のプール形成面は、オイルの渦流形成を誘導する形状をなし、突起の基底面からその頂部の間になだらかな凹面をなすように形成される。

また本発明は、プール空間が突起が対向するプランジプールの壁面との間に位置可変な突起位置間隔（Ａ）を有して設けられ、突起がオイル吐出部を完全に遮断しない突起高さ（Ｂ）を有し、突起高さ（Ｂ）が、好ましくはオイル吐出部の流路幅（Ｈ）の８０％未満である。
また本発明は、プール空間が気密形成面と同じ高さに設けられ、プール空間の底面が凹状に形成される。

本発明は、インナーロータとアウターロータとの回転によってオイル流入部からオイルポケットに吸入されたオイルが、気密形成面によって隔離された容積縮小区間を経て加圧された後にオイル吐出部のオイル中に吐出される時に、渦流（Ｖｏｒｔｅｘ）を形成してオイルの圧力エネルギーを消費することによって、吐出される時の急激なオイル圧力変化を防止することができる。

また、本発明は、渦流（Ｖｏｒｔｅｘ）によってオイル吐出部のオイル吐出圧力を下げるため、容積拡張区間をすぎても急激な圧力変動が発生しないので脈動騒音を減少させることができる。

また、本発明は、オイルポケットのオイル圧力そのものを下げ、オイル吐出部７の境界面をつなぐ傾斜面のである吐出勾配区間（Ｗ）の形状による影響を受けないため、オイルポンプの性能を変更する際に、気密形成面５と吐出勾配区間（Ｗ）をポンプ仕様に合わせて最適化するための設計変更を必要としない。

本発明に係るエンジンオイルポンプの内部構成図である。（ａ）はエンジンオイルポンプの内部構成図であり、（ｂ）はポンプケースの内部構造図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るエンジンオイルポンプに形成されたプール空間の変形例を示す構造図である。 本発明に実施例及び従来技術によるエンジンオイルポンプによって発生する脈動騒音を示すグラフである。 本発明に係るエンジンオイルポンプの内部構成図である。（ａ）は従来のエンジンオイルポンプの内部構成図であり、（ｂ）はオイルポケット３００の部分断面図である。

以下に、添付した図面を参照して、本発明の実施形態をより詳細に説明する。
図１は、本発明に係るエンジンオイルポンプの内部構成図である。（ａ）はエンジンオイルポンプの内部構成を示し、（ｂ）は本発明に係るポンプケースの内部構造を示す。

図１（ａ）に示すように、本発明に係るエンジンオイルポンプは、ポンプケース４と、ポンプケース４の内側に設けられ、内歯を有するアウターロータ２と、アウターロータ２の内側に設けられ、アウターロータ２より１つ少ない外歯を有するインナーロータ１と、を有する。インナーロータ１とアウターロータ２とは、それぞれが異なった回転軸を有し、外歯と内歯とが相互に摺動しながら回転する。インナーロータ１の外歯とアウターロータ２内歯の間にオイルが貯留される空間であるオイルポケット３が形成される。

オイルポケット３は、インナーロータ１とアウターロータ２との回転により容積積を変化させながら移動する。オイルポケット３の移動区間は、アウターロータ２の隣接する２個の内歯の間にインナーロータ１の外歯が噛み合ってオイルポケット３の容積が０となる位置から、アウターロータ２が１８０度回転してオイルポケット３の容積が最大になる位置までの容積拡張区間と、オイルポケット３の容積が最大になった位置から容積が０となる位置までの容積縮小区間と、を有する。

図１（ｂ）示すように、ポンプケース４は、オイルポケット３の容積拡張区間に対応する部位にオイルを供給するオイル流入部６が形成され、容積縮小区間と対応する部位にオイルが吐出されるオイル吐出部７として作動する気密形成面５が形成される。
オイルは、オイル流入部６から吸入され、オイルポケット３に貯留され、オイル吐出部７から押し出されてエンジンの各部位に供給される。

オイルポケット３は、容積拡張区間から容積縮小区間へ移行する過程で、気密形成面５によってオイル流入部６およびオイル吐出部７から隔離された密閉される区間を生じ、この密閉区間の後半の容積縮小区間で容積が縮小されることから、オイルポケット３のオイルの圧力が急上昇する。

オイル吐出部７の、オイルポケット３がオイルを吐出する部分に対応して、オイルポケット３と連通するプランジプール１０が形成される。
プランジプール１０は、オイルポケット３から吐出されたオイルに渦流を生成させることによって、オイルの圧力エネルギーを消費し、オイル吐出部７に脈動騒音が発生しないようにする。

プランジプール１０は、多様な形状を有するプール空間１２と、オイル吐出部７に突出してプール空間１２に渦流を形成させる突起１１と、から成る。
突起１１は、プール空間１２に面するプール形成面１１ａと、オイル吐出部７に面する突起形成面１１ｂと、を有する略三角形であり、突起１１高さ（Ｂ）はオイル吐出部７を完全に塞がないような高さに形成される。

プール空間１２は、突起１１が、対向するプランジプールの壁面との間に可変な突起位置間隔（Ａ）（以下「突起１１の位置（Ａ）」と記す）を有して設けられる。
本実施形態においては、プランジプール１０の形状は、突起１１の位置（Ａ）、と突起１１の高さ（Ｂ）と、を変数として最適設計される。

プランジプール１０は、突起１１の位置（Ａ）がインナーロータ１のギア歯の間隔以上であり、突起１１の高さ（Ｂ）は、突起１１がオイル吐出部７を塞がないようにオイル吐出部７の流路幅（Ｈ）の８０％以下に設定される。

突起１１高さ（Ｂ）が流路幅（Ｈ）に対して８０％以下に設定される理由は、８０％以上の高さでは、オイルがオーバーフロー（Ｏｖｅｒｆｌｏｗ）する時に、突起１１の抵抗を受けてプランジプール１０内の圧力が高くなり、脈動を発生するためである。

突起１１のプール形成面１１ａは、突起１１の高さによって規定されるオイル面が接続する部分において、突起高さ（Ｂ）の全区間にわたってなだらかに連結された形状を有する。なだらかに連結された形状として、断面が流線型をなす形状を例示することができる。

本実施形態において、プール形成面１１ａは、突起１１の頂部と基底部とを結ぶ平面よりも凹であるように形成される。これによって、オイルの流れをプール空間１２の内側に向かうよう方向付け、渦流を形成するように誘導することができる。

プール空間１２は、オイルポケット３に集められたオイルがオイル吐出部７に自然にオーバーフローするように、気密形成面５と同一高さで一体化された構造で形成される。また、プール空間１２の底部は、より多くのオイルを留めることができるように凹状に形成される。

プール空間１２は、多様な形状でオイルのエネルギー消費率を上げることができる。
図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るエンジンオイルポンプに形成されたプール空間の変形例を示す構造図である。
図２（ａ）に示したプール空間１２は、突起１１の高さ（Ｂａ）を流路幅（Ｈ）による制限条件の上限である８０％に設定すると同時に、突起１１の位置（Ａａ）を、突起１１と対抗するプランジプール１０の壁面に近接させて設けたプール形状（Ｋａ）を示す。

図２（ｂ）に示したプール空間１２は、突起１１の高さ（Ｂｂ）を、図２（ａ）のプール空間１２の突起１１の高さ（Ｂａ）と同等に形成し、突起１１の位置（Ａｂ）を、（Ａａ）よりも更にプランジプール１０の壁面に近接させて形成したプール形状（Ｋｂ）を示す。

図２（ｃ）に示したプール空間１２は、突起１１の高さ（Ｂｃ）を流路幅（Ｈ）制限条件での８０％より大幅に下げてオイルが留まる深さを浅くすると同時に、突起１１の位置（Ａｃ）を、プランジプール１０の壁面から遠くに離して形成したプール形状（Ｋｃ）を示す。

図２（ｄ）に示したプール空間１２は、突起１１の高さ（Ｂｄ）を図２（ｃ）のプール空間１２の突起１１の高さ（Ｂａ）と同等に形成し、突起１１の位置（Ａｄ）を、（Ａｃ）よりもプランジプール１０の壁面から更に遠くして形成したプール形状（Ｋｄ）を示す。

図２（ｅ）に示したプール空間１２は、突起１１の高さ（Ｂｅ）を図２（ｄ）のプール空間１２と同等に形成し、突起位置間隔（Ａｅ）をプランジプール１０の突起１１と対抗する側の壁面から最大限に遠くして形成したプール形状（Ｋｅ）を示す。

上記のように、本実施形態は、プール空間１２のプール形状（Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄ、Ｋｅ）を多様に変形することにより、オイルの吐出時にオイルがオイル吐出部７にオーバーフローする程度を調節することができ、これにより、脈動騒音の低減に対する効率性を更に上げることができる。

エンジンオイルポンプが駆動されると、吸入されたオイルは、インナーロータ１とアウターロータ２の間に形成されたオイルポケット３に充填され、気密形成面５によって一時的に密閉状態で充填された後、オイル吐出部７の側にオーバーフローしてオイル吐出部７に吐出される。これによってエンジンの各部位にオイルが供給される。

この過程において、従来のオイルポンプは、オイルがオイル流入部６から吸入され、気密形成面５に密閉状態で充填されて容積が縮小されることによって圧力が上昇し、高圧状態でオイル吐出部７に吐出される際に大きい圧力変動が生じて脈動騒音を発生させた。

本実施形態においては、オイル吐出部７の、オイルポケット３に集められたオイルが吐出される部分にプランジプール１０を形成し、プランジプール１０の作用によって、オイルに渦流を形成させる。これによって圧力エネルギーが消費され、脈動騒音を引き起こすような大きい圧力変動を発生しなくなった。

すなわち、オイルポケット３が、急激な容積縮小部位である気密形成面５を通過することによってオイルの圧力が上昇しても、プランジプール１０によってオイルが渦流を形成することにより、加圧によって高くなったエネルギーが渦流形成で消費されて低いエネルギーレベル状態に転換されることにより圧力が再び下がる。

エンジンオイルポンプが、オイル吐出経路の構造的特性によって、オイルの急激な容積縮小および容積拡張が必然的に起きる構造特性を有していても、プランジプール１０に渦流を生成させることによって、オイルポケット３に集められたオイルの圧力を大幅に下げることができ、脈動騒音を減らすことができる。本発明に係る脈動騒音を減らす方法は、従来の方法のような、気密形成面５とオイル吐出部７の境界面をつなぐ傾斜面の吐出勾配区間（Ｗ）をポンプ仕様に合わせて最適化するための設計変更を必要としないという便利さがある。

図３は、本発明の実施例及び従来技術によるエンジンオイルポンプによって発生する脈動騒音を示すグラフである。
図３に示すように、従来技術によるエンジンオイルポンプの騒音性能と本発明のエンジンオイルポンプとを比較すると、本実施形態に係るプランジプール１０を利用することによって、従来技術によるものよりも約１０ｄＢの脈動騒音の低減させることができた。

１ インナーロータ
２ アウターロータ
３ オイルポケット
４ ポンプケース
５ 気密形成面
６ オイル流入部
７ オイル吐出部
１０ プランジプール
１１ 突起
１１ａ プール形成面
１１ｂ 突起形成面
１２ プール空間
Ａ 突起位置間隔
Ｂ 突起高さ
Ｋ プール形状
Ｗ 吐出勾配区間

Claims (9)

1. オイル流入部、オイル吐出部、及び気密形成面を有するポンプケースと、前記ポンプケース内に設けられたインナーロータ及びアウターロータと、前記インナーロータと前記アウターロータとの回転によって前記インナーロータと前記アウターロータとの間に形成されたオイルポケットと、を有するエンジンオイルポンプであって、
   前記インナーロータと前記アウターロータとの回転によって前記オイル流入部から前記オイルポケットに吸入されたエンジンオイル（以下、「オイル」と略記する）が、気密形成面によって隔離された容積縮小区間を経て加圧された後に前記オイル吐出部のオイル中に吐出される時に、前記オイル吐出部にプランジプールを設け、前記オイル吐出部のオイルに渦流（Ｖｏｒｔｅｘ Ｆｌｕｘ）を形成し、前記渦流によって圧力上昇したオイルのエネルギーを消費してオイルの圧力を下げることによってオイルの急激な圧力の変化を防止することを特徴とするエンジンオイルポンプ。
2. 前記プランジプールは、前記オイル吐出部の、前記オイルポケットと連通する部位に形成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンオイルポンプ。
3. 前記プランジプールは、オイルが渦流を形成する空間であるプール空間と、前記プール空間の形状を特定してオイルが渦流を形成するのを誘導する突起と、からなることを特徴とする請求項２に記載のエンジンオイルポンプ。
4. 前記突起は、前記プール空間に面するプール形成面と、前記プール形成面の反対側に形成され前記オイル吐出部に面する突起形成面と、を有する略三角形状をなし、
   前記プール形成面は、オイルの渦流形成を誘導する形状をなすことを特徴とする請求項３に記載のエンジンオイルポンプ。
5. 前記プール形成面は、前記突起の基底面からその頂部の間に、なだらかな凹面をなすように形成されることを特徴とする請求項４に記載のエンジンオイルポンプ。
6. 前記プール空間は、前記突起が、対向する前記プランジプールの壁面との間に位置可変な突起位置間隔（Ａ）を有して設けられ、前記突起は、オイル吐出部を完全に遮断しない突起高さ（Ｂ）を有することを特徴とする請求項４に記載のエンジンオイルポンプ。
7. 前記突起高さ（Ｂ）は、前記オイル吐出部の流路幅（Ｈ）の８０％未満であることを特徴とする請求項６に記載のエンジンオイルポンプ。
8. 前記プール空間は、前記気密形成面と同じ高さに設けられることを特徴とする請求項３に記載のエンジンオイルポンプ。
9. 前記プール空間の底面は凹状に形成されることを特徴とする請求項８に記載のエンジンオイルポンプ。
   

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