JP2013015111A - Electric oil pump - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、インナギヤと、インナギヤと互いに偏心した状態で噛合するアウタギヤとを有してオイルを吸入・吐出する内接ギヤ式ポンプと、ポンプを駆動する電動モータとを備えてなる電動オイルポンプに関するものである。 The present invention relates to an electric oil pump comprising an inner gear, an internal gear pump that has an outer gear that meshes with the inner gear in an eccentric state, and that sucks and discharges oil, and an electric motor that drives the pump. Is.
近年、自動車などの燃費向上や排出ガス規制が強化される中、比較的簡便で燃費向上及び排出ガス低減効果が大きい技術として、自動車の一時停止時、あるいは低速走行時にエンジンを停止させ、再発進時にエンジンを再始動させるアイドルストップシステムの採用が増加している。アイドルストップ技術では、エンジン再始動直後の発進ショックを軽減させるために、アイドルストップ時に電動オイルポンプを駆動してトランスミッション内に圧力を発生させておくか、あるいはトランスミッション内をオイルで満たしておく必要があり、発進ショック低減を実現しながらアイドルストップ時の電動オイルポンプの作動音低減が求められている。 In recent years, as fuel economy improvement and exhaust gas regulations for automobiles have been strengthened, as a technology that is relatively simple and has a large effect on improving fuel consumption and reducing exhaust gas, the engine is stopped when the automobile is temporarily stopped or at low speeds, and the vehicle restarts. Adoption of an idle stop system that restarts the engine at times is increasing. In idle stop technology, in order to reduce the start shock immediately after engine restart, it is necessary to drive the electric oil pump during idle stop to generate pressure in the transmission or to fill the transmission with oil. There is a need to reduce the operating noise of the electric oil pump during idling stop while reducing the start shock.
特許文献1にもあるように、電動オイルポンプの作動音を抑制するための手段として、電動オイルポンプのギヤ仕様を、1回転当たりの吐出流量がなるべく大きいギヤを採用し、ポンプに要求される流量を確保しつつ、搭載車輌から要求される作動音の閾値以下となるように、モータ回転数を制御する方法が開示されている。 As disclosed in Patent Document 1, as a means for suppressing the operation sound of the electric oil pump, the gear specification of the electric oil pump is adopted by using a gear having a discharge flow rate as large as possible as required by the pump. There is disclosed a method for controlling the motor rotation speed so as to be equal to or lower than the threshold value of the operating sound required from the mounted vehicle while ensuring the flow rate.
しかし、特許文献1の発明では、1回転あたりの吐出流量がなるべく大きいギヤ仕様を採用し、モータ回転数を抑えていることから、ポンプの容積効率が低くなり、モータ出力に対するポンプの実仕事が低下し、ポンプ効率が悪化するという問題があった。さらに、ギヤ仕様が大きくなることにより、ポンプ部の負荷が大きくなり、モータ部の電流が増加することにより、発熱が増加するという問題があった。また、この問題を解決するためには、モータ出力増加が必要であり、これは、モータサイズ大型化に繋がるため、電動オイルポンプの小型化を図ることが困難であった。 However, the invention of Patent Document 1 employs a gear specification in which the discharge flow rate per rotation is as large as possible and suppresses the motor rotation speed, so that the volumetric efficiency of the pump is lowered and the actual work of the pump with respect to the motor output is reduced. There has been a problem that the pump efficiency has deteriorated. Furthermore, there is a problem in that heat generation increases due to an increase in gear specifications and an increase in load on the pump unit and an increase in current in the motor unit. Further, in order to solve this problem, it is necessary to increase the motor output, which leads to an increase in motor size, and it has been difficult to reduce the size of the electric oil pump.
この発明は、このような問題を解決するためになされたもので、1回転当たりの吐出流量がなるべく大きいギヤ仕様を採用し、回転数を下げることなく、作動音を低減することができ、要求流量に見合った最適なギヤ仕様及び回転数を用いることにより、高効率な電動オイルポンプを得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, adopts a gear specification in which the discharge flow rate per rotation is as large as possible, can reduce the operation noise without lowering the rotation speed, and is required. The objective is to obtain a high-efficiency electric oil pump by using the optimum gear specifications and rotation speed that match the flow rate.
この発明に係る電動オイルポンプは、ポンプを駆動するモータ部、該モータ部のシャフトと結合され、両端が軸支持されたポンプ部シャフト、前記ポンプ部シャフトに嵌入され、外周に外歯を備えたインナギヤ、該インナギヤと噛合うように内周に内歯を備えたアウタギヤ、前記両ギヤを収容するギヤ収納部を備えたケース、及び前記両ギヤの対向空間である容積室に連通する吸入口及び吐出口が設けられ、前記ギヤ収納部の一側を塞ぐプレートを備え、偏心した状態で噛合うようになされた前記両ギヤの中心間距離を下式にて表される歯形から決まる偏心量、
偏心量=(インナギヤ歯先径(最大径)−インナギヤ歯底径(最小径))/4
より小さくし、前記両ギヤで形成されるシール点の隙間が前記インナギヤ及び前記アウタギヤの歯形から決まるシール点の隙間より小さくなるように両ギヤを配置する構成としたものである。
The electric oil pump according to the present invention includes a motor unit that drives the pump, a pump unit shaft that is coupled to a shaft of the motor unit, both ends of which are axially supported, and is fitted into the pump unit shaft, and has external teeth on the outer periphery. An inner gear, an outer gear having inner teeth on the inner periphery so as to mesh with the inner gear, a case having a gear housing portion that accommodates both gears, and a suction port that communicates with a volume chamber that is an opposing space of the both gears; Eccentricity determined from the tooth profile represented by the following equation, the distance between the centers of the two gears provided with a discharge port, including a plate that closes one side of the gear housing, and engaged in an eccentric state,
Eccentricity = (Inner gear tooth tip diameter (maximum diameter) −Inner gear tooth root diameter (minimum diameter)) / 4
Both gears are arranged such that the gap between the seal points formed by the two gears is smaller than the gap between the seal points determined by the tooth shapes of the inner gear and the outer gear.
また、この発明に係る電動オイルポンプは、ポンプを駆動するモータ部、該モータ部のシャフトの一端に挿入され、外周に外歯を備えたインナギヤ、該インナギヤと噛合うように内周に内歯を備えたアウタギヤ、前記両ギヤを収納するギヤ収納部を備えたケース、及び前記両ギヤの対向空間である容積室に連通する吸入口及び吐出口が設けられ、前記ギヤ収納部の一側を塞ぐプレートを備え、偏心した状態で噛合うようになされた前記両ギヤの中心間距離を下式にて表される歯形から決まる偏心量、
偏心量=(インナギヤ歯先径(最大径)−インナギヤ歯底径(最小径))/4
より小さくし、前記両ギヤで形成されるシール点の隙間が前記インナギヤ及び前記アウタギヤの歯形から決まるシール点の隙間より小さくなるように両ギヤを配置する構成としたものである。
The electric oil pump according to the present invention includes a motor unit that drives the pump, an inner gear that is inserted into one end of a shaft of the motor unit and has outer teeth on the outer periphery, and an inner tooth on the inner periphery so as to mesh with the inner gear. An outer gear, a case having a gear storage portion for storing both gears, and a suction port and a discharge port communicating with a volume chamber that is a space opposed to the both gears, and one side of the gear storage portion is provided. The amount of eccentricity determined from the tooth profile represented by the following equation for the distance between the centers of the two gears provided with a closing plate and meshed in an eccentric state,
Eccentricity = (Inner gear tooth tip diameter (maximum diameter) −Inner gear tooth root diameter (minimum diameter)) / 4
Both gears are arranged such that the gap between the seal points formed by the two gears is smaller than the gap between the seal points determined by the tooth shapes of the inner gear and the outer gear.
この発明によれば、両ギヤの中心間距離を歯形から決まる偏心量より小さくなるように両ギヤを配置し、シール点を接近させることにより、シール点におけるギヤ間クリアランスが小さくなり、吐出圧変動によるギヤ振動時の振幅を低減でき、ギヤの当接音を低減できるため、ギヤ仕様を流量が大きいサイズに変更し、回転数を低減することなく、電動オイルポンプの作動音を低減することができる。 According to this invention, by arranging both gears so that the distance between the centers of both gears is smaller than the eccentricity determined from the tooth profile, and bringing the seal point closer, the clearance between the gears at the seal point is reduced and the discharge pressure fluctuations Since the amplitude of gear vibration due to vibration can be reduced and the contact noise of the gear can be reduced, the gear specification can be changed to a size with a large flow rate, and the operating noise of the electric oil pump can be reduced without reducing the rotational speed. it can.
また、ギヤ振動時の振幅を抑制できることより、ギヤ当接時の衝撃を低減することができ、ギヤ歯面の耐久性向上が期待できる。 Moreover, since the amplitude at the time of gear vibration can be suppressed, the impact at the time of gear contact can be reduced, and the durability improvement of the gear tooth surface can be expected.
また、両ギヤの中心位置をギヤ歯形から決まる偏心量より小さくなるようにずらした構成にすることにより、シール点付近のクリアランスが小さくなり、シール点付近での吐出側から吸入側へのオイルの漏れを低減でき、ポンプ性能を向上させることができる。 In addition, by shifting the center position of both gears so as to be smaller than the amount of eccentricity determined by the gear tooth profile, the clearance near the seal point is reduced, and oil from the discharge side to the suction side near the seal point is reduced. Leakage can be reduced and pump performance can be improved.
さらに、ギヤ仕様を大きくし、回転数を低減することなく、作動音を低減できることより、要求流量に見合った最適なギヤ仕様及び最適な回転数を使用することが出来るため、電動オイルポンプの高効率化が期待できる。 In addition, the gear specifications are increased and the operating noise can be reduced without reducing the number of revolutions, so that the optimum gear specifications and the optimum number of revolutions can be used according to the required flow rate. Efficiency can be expected.
実施の形態1.
図1、図2はこの発明の実施の形態1に係る電動オイルポンプの構造を示す図である。
内接ギヤ式の電動オイルポンプは、外周に外歯を備えたインナギヤ1と、インナギヤ1と噛合い点Aにて噛合うように一定の偏心量を設けて配置された、内周に内歯を備えたアウタギヤ2を、ケース3に設けられたギヤ収納部3a内に挿入し、吸入ポート4a及び吐出ポート4bを備えたプレート4にて、ギヤ収納部3aの一側を塞ぐことにより、ポンプ部
が構成されている。吸入ポート4a及び吐出ポート4bは、それぞれ、吸入開口部4d及び吐出開口部4eを介してインナギヤ1とアウタギヤ2との対向空間である容積室10に連通している。
Embodiment 1 FIG.
1 and 2 are views showing the structure of an electric oil pump according to Embodiment 1 of the present invention.
The internal gear type electric oil pump includes an inner gear 1 having outer teeth on the outer periphery, and a constant eccentric amount arranged so as to mesh with the inner gear 1 at a meshing point A. Is inserted into a
インナギヤ1は、ケース3に設けられた軸受6及びプレート4に設けられた軸受7にて両端が支持されたポンプ部シャフト5に、Hカット等にて嵌入されている。また、本オイルポンプを駆動するモータ部8には、ブラシレスモータ等を用い、ポンプ部シャフト5とモータ部シャフト9とはHカット等にて嵌合することにより、電動オイルポンプを構成している。なお、ギヤ両端面と対向するギヤ収納部上面3c、及びプレート上面4cには、吸入開口部3d、4d及び吐出開口部3e、4eが設けられている。また、ケース3、プレート4、モータ8は図示しないネジ止め等にて固定されている。
The inner gear 1 is fitted into a
ここで先ず、図4に示す一般的な内接ギヤ式の電動オイルポンプについて説明する。なお、図4に示す一般的な内接ギヤ式の電動オイルポンプの各構成要素には図1と同一の符号を付すことにより、各要素の説明は省略する。ここで、インナギヤ1の回転中心をOi、アウタギヤ2の回転中心をOoとする。インナギヤ1とアウタギヤ2は、インナギヤ1とアウタギヤ2が噛合うように下式で表されるように一定の偏心量C(OiとOoとの距離)、
偏心量C=(インナギヤ歯先径(最大径)−インナギヤ歯底径(最小径))/4
を設けて配置され、インナギヤ1とアウタギヤ2は噛合い点Aで噛合い、噛合い点Aの反対側にあるシール点Bにて、吸入部と吐出部をシールしており、シール点Bでは、微小なクリアランスD(例えば80μm程度)が設けられている。クリアランスDはインナギヤ
1とアウタギヤ2の歯形から決まるもので、
クリアランスD=(アウタギヤ歯先径(最小径)+アウタギヤ歯底径(最大径))/2−インナギヤ歯先径(最大径)
ただし、D>0
で表される値である。
First, a general internal gear type electric oil pump shown in FIG. 4 will be described. In addition, the description of each component is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the code | symbol same as FIG. 1 to each component of the general internal gear type electric oil pump shown in FIG. Here, the rotation center of the inner gear 1 is Oi, and the rotation center of the
Eccentricity C = (Inner gear tooth tip diameter (maximum diameter) −Inner gear tooth root diameter (minimum diameter)) / 4
The inner gear 1 and the
Clearance D = (outer gear tooth tip diameter (minimum diameter) + outer gear tooth root diameter (maximum diameter)) / 2-inner gear tooth tip diameter (maximum diameter)
However, D> 0
It is a value represented by
一般的な内接ギヤ式ポンプの作動原理を図4により説明する。ポンプ駆動源であるモータ部8に電圧を印加することにより、モータ部シャフト9、及びポンプ部シャフト5を介してインナギヤ1が回転し、噛合い点Aにてインナギヤ1と噛合うアウタギヤ2が噛合い、両ギヤが回転する。このとき、インナギヤ1とアウタギヤ2で構成される複数の容積室10の容積を変化させ、オイルを吸入・吐出する。
The operation principle of a general internal gear pump will be described with reference to FIG. By applying a voltage to the
吸入行程では、回転に伴って、容積室10の容積が増加することにより、吸入ポート4a及び吸入開口部4dを介して容積室10にオイルが充填され、吐出行程では、回転に伴って、容積室10の容積が減少することで、容積室10に充填されたオイルが押出され、吐出開口部4e及び吐出ポート4bを介してオイルを吐出する。
In the suction stroke, the volume of the
このとき、インナギヤ1及びアウタギヤ2には吸入部と吐出部の差圧により、図4の二重矢印F方向に荷重が発生する。またこの荷重はポンプの圧力脈動により変化する。このことから、ポンプ作動中において、インナギヤ1とアウタギヤ2は、シール点BのクリアランスDの幅で振動し、これが作動音増加の原因になると考えられる。
At this time, a load is generated in the inner gear 1 and the
これに対して、この発明の実施の形態1では、ギヤ収納部3aの中心を図2のように両ギヤ中心間距離が、歯形から決まる偏心量Cより小さくなる方向、例えばOoとOiを結ぶ線に対して45度の方向に微小量E(例えば50μm)ずらし、アウタギヤ2の中心が、インナギヤ1及びアウタギヤ2の歯形から決まるアウタギヤ中心OoからOo’となるように配置し、シール点Bのクリアランスが小さくなるように構成している。なお、上述の、アウタギヤ中心Oo’の位置は、両ギヤの中心間距離Oi〜Oo’<偏心量C(Oi〜Oo間距離)となる位置であり、OoとOiを結ぶ線に対して45度の方向に限るものではない。従って、シール点Bにおけるクリアランスは(D−E)となる。なお、図2(b)は図2(a)の中心部を拡大して示す図である。
On the other hand, in the first embodiment of the present invention, the center of the
本実施の形態1では、上記構造をとることから、シール点Bのクリアランスが(D−E)となり、一般的な内接式ギヤポンプに対して、シール点Bのクリアランスを40%程度に設定することになり、ポンプ作動によるギヤ振動時の振幅を抑えることができ、同圧力で同流量のポンプ特性を確保する際に、作動音を3〜5dBA程度低減することが可能となることが実験により検証されている。 In the first embodiment, since the above structure is adopted, the clearance at the seal point B is (DE), and the clearance at the seal point B is set to about 40% with respect to a general internal gear pump. Therefore, it is possible to suppress the amplitude at the time of gear vibration due to the pump operation, and it is possible to reduce the operation noise by about 3 to 5 dBA when securing the pump characteristics with the same pressure and the same flow rate. It has been verified.
また、一般的に、微小隙間からの流体の漏れ量は、隙間の3乗に比例することが知られているが、上記構造では、シール点Bのクリアランスを40%程度にしていることから、シール点からのオイル漏れ量が、一般的な内接ギヤ式ポンプに対して6%程度に減少することから、ポンプ効率の向上を図ることが可能となる。 In general, it is known that the amount of fluid leakage from the minute gap is proportional to the cube of the gap, but in the above structure, the clearance at the seal point B is about 40%. Since the amount of oil leakage from the sealing point is reduced to about 6% as compared with a general internal gear type pump, it is possible to improve the pump efficiency.
実施の形態2.
実施の形態2の構成を図4にて説明する。この発明の実施の形態2では、ポンプを駆動するための駆動源であるモータ部8、モータ部シャフト11の一端に嵌入された外周に外歯を備えたインナギヤ1、インナギヤ1と噛合い点Aで噛合うように一定の偏心量Cを設けて配置される、内周に内歯を備えたアウタギヤ2を、ケース3に設けられたギヤ収納部3aに挿入し、吸入ポート4a及び吐出ポート4bを備えたプレート4にて、挟み込み、モータ部8、ケース3、プレート4をネジ止め等にて固定している。このとき、実施の形態1同様、両ギヤ中心間距離が前記偏心量Cより小さくなる方向に、ギヤ収納部3aの中心をずらし、アウタギヤ中心をインナギヤ1とアウタギヤ2からなるシール点Bのクリアランスが小さくなる構成としている。
The configuration of the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment of the present invention, the
本実施の形態2では、実施の形態1同様に作動音の低減およびポンプ効率の向上が図られると共に、ポンプ部シャフトとモータ部シャフトを嵌合する箇所が不要となることから、小型化が可能となる。 In the second embodiment, the operation noise is reduced and the pump efficiency is improved as in the first embodiment, and a portion for fitting the pump portion shaft and the motor portion shaft becomes unnecessary, so that the size can be reduced. It becomes.
なお、上記実施の形態1、2において、アウタギヤ2の外周とギヤ収納部3aとの隙間(片側)は、一般的に50〜75μmの設定となっているが、30〜55μmと小さく設定することにより、アウタギヤ2の振幅をさらに低減することができるため、作動音のさらなる低減が可能となる。また、このときの隙間の設定下限値は、オイル中に含まれる微小な異物に対する耐性等を考慮すると、30μmは確保しておく必要があることが実験にて確
認されている。
In the first and second embodiments, the gap (one side) between the outer periphery of the
1 インナギヤ、 2 アウタギヤ、
3 ケース、 3a ギヤ収納部、
3c ギヤ収納部上面、 3d 吸入開口部、
3e 吐出開口部、 4 プレート、
4a 吸入ポート、 4b 吐出ポート、
4c プレート上面、 4d 吸入開口部、
4e 吐出開口部、 5 ポンプ部シャフト、
6 軸受、 7 軸受、
8 モータ部、 9 モータ部シャフト、
10 容積室、 11 モータ部シャフト。
1 inner gear, 2 outer gear,
3 Case, 3a Gear housing,
3c top surface of gear housing, 3d suction opening,
3e discharge opening, 4 plates,
4a Intake port, 4b Discharge port,
4c top surface of plate, 4d suction opening,
4e discharge opening, 5 pump shaft,
6 bearings, 7 bearings,
8 Motor part, 9 Motor part shaft,
10 Volume chamber, 11 Motor part shaft.
Claims (4)
偏心量=(インナギヤ歯先径(最大径)−インナギヤ歯底径(最小径))/4
より小さくし、前記両ギヤで形成されるシール点の隙間が小さくなるように前記両ギヤを配置する構成としたことを特徴とする電動オイルポンプ。 A motor unit that drives the pump, a pump unit shaft that is fitted to the shaft of the motor unit and is supported at both ends, an inner gear that is fitted to the pump unit shaft and has external teeth on the outer periphery, and meshes with the inner gear An outer gear having inner teeth on the inner periphery, a case having a gear housing for housing both gears, and a suction port and a discharge port communicating with a volume chamber that is a space opposed to the both gears. In an electric oil pump that includes a plate that closes one side of a storage portion and is arranged so that the inner gear and the outer gear are engaged with each other in an eccentric state, a tooth profile represented by the following equation is a distance between the centers of the two gears The amount of eccentricity determined from
Eccentricity = (Inner gear tooth tip diameter (maximum diameter) −Inner gear tooth root diameter (minimum diameter)) / 4
An electric oil pump characterized in that the both gears are arranged so as to be smaller and the gap between the seal points formed by the both gears is reduced.
偏心量=(インナギヤ歯先径(最大径)−インナギヤ歯底径(最小径))/4
より小さくし、前記両ギヤで形成されるシール点の隙間が小さくなるように前記両ギヤを配置する構成としたことを特徴とする電動オイルポンプ。 A motor unit that drives the pump, an inner gear that is inserted into one end of the shaft of the motor unit and has outer teeth on the outer periphery, an outer gear that has inner teeth on the inner periphery so as to mesh with the inner gear, and stores both gears A case provided with a gear housing portion, and a suction port and a discharge port communicating with a volume chamber that is a space opposite to the two gears, and a plate that closes one side of the gear housing portion, the inner gear and the outer gear, Is the amount of eccentricity determined by the tooth profile represented by the following equation for the distance between the centers of the two gears in the electric oil pump arranged to mesh in an eccentric state,
Eccentricity = (Inner gear tooth tip diameter (maximum diameter) −Inner gear tooth root diameter (minimum diameter)) / 4
An electric oil pump characterized in that the both gears are arranged so as to be smaller and the gap between the seal points formed by the both gears is reduced.
たは請求項2に記載の電動オイルポンプ。 The electric oil pump according to claim 1 or 2, wherein a gap between an outer periphery of the outer gear and the gear housing portion is set to 30 to 55 µm.
クリアランスD=(アウタギヤ歯先径(最小径)+アウタギヤ歯底径(最大径))/2−インナギヤ歯先径(最大径)
ただし、D>0
で表されるものであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の電動オイルポンプ。 The clearance (clearance) D of the seal point determined from the tooth profile of the inner gear and the outer gear is:
Clearance D = (outer gear tooth tip diameter (minimum diameter) + outer gear tooth root diameter (maximum diameter)) / 2-inner gear tooth tip diameter (maximum diameter)
However, D> 0
It is represented by these. The electric oil pump as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
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