JP2014066181A

JP2014066181A - オイルポンプ

Info

Publication number: JP2014066181A
Application number: JP2012211790A
Authority: JP
Inventors: Eiji Tamura; 栄治田村
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】ポートの圧力分布を小さくできるオイルポンプを提供する。
【解決手段】吸入ポート401および吐出ポート402の周方向における底部401c,402cの深さを、吸入ポート401および吐出ポート402の始端401a,402aから終端401b,402bに向かって、または終端401b,402bから始端401a,402aに向かって中央部へ向かうにつれて深くした。
【選択図】図３

Description

本発明は、オイルポンプに関する。

特許文献１には、駆動軸の回転によって複数のポンプ室の容積を連続的に増減変化させ、ポンプ室の容積が増大する領域に開口する１つの吸入ポートから吸い込んだオイルを加圧し、ポンプ室の容積が減少する領域に開口する１つの吐出ポートを経由して外部へ吐出する内接歯車式のオイルポンプが開示されている。ここで、従来のオイルポンプでは、吸入ポートの周方向における底部の深さを、終端の極一部を除き同一の深さに設定している。また、吐出ポートにおいては、周方向における底部の深さを始端の極一部を除き同一の深さに設定している。

特開2007-255341号公報

ポンプ室の容積は周方向位置で変化するため、ポートの周方向位置によってポンプ室とポート間でオイルの移動量が異なるのに対し、上記従来技術のようにポートの周方向における底部の深さを一定とした場合、ポートの圧力分布が大きくなるため、オイルの逆流や複雑な変形等が懸念される。
本発明の目的は、ポートの圧力分布を小さく抑えることができるオイルポンプを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、吸入ポートおよび／または吐出ポートの周方向における底部の深さを、吸入ポートおよび／または吐出ポートの始端から終端に向かって、または終端から始端に向かって中央部へ向かうにつれて深くした。

よって、本発明にあっては、オイルの移動に伴うポートの圧力分布を小さく抑えることができる。

実施例１のトランスミッションケースに設置されたオイルポンプの軸方向断面図である。実施例１の第１ハウジングに設置されたポンプ部の軸方向正面図である。 (a)吸入ポートの周方向底部形状を示す図２のA-A断面図、(b)吐出ポートの周方向底部形状を示す図２のB-B断面図である。ポンプ室の回転角（回転位置）と容積との関係を示す図である。吸入ポートにおけるポンプ室の回転角とオイル移動量との関係を示す図である。

〔実施例１〕
実施例１のオイルポンプ1は、電動モータにより駆動される電動オイルポンプであり、車両の油圧機器に適用される。具体的には、オイルポンプ1は、車両（自動車）に搭載される自動変速機（CVT）用の補助電動ポンプであり、自動変速機（CVT）の冷却用のオイル(CVTF)を吸入・吐出する。図１は、トランスミッションケース100に設置されたオイルポンプ1を、その軸心を通る平面で切った断面図である。オイルポンプ1へ吸入され、オイルポンプ1から吐出されるオイルの流れを矢印で示す。説明のため、オイルポンプ1の軸心（シャフト30）が延びる方向にx軸を設け、モータ部3に対しポンプ部2の側を正方向とする。

［全体構成］
トランスミッションケース100は、自動変速機のハウジングであり、オイルポンプ1が嵌合設置される有底円筒状の凹部101が形成されている。凹部101にはオイルポンプ1の図示しない吸入油路が開口すると共に、凹部101の底部にはオイルポンプ1の吐出油路102が開口する。オイルポンプ1は、オイルを吸入・吐出するポンプ部2と、ポンプ部2を回転駆動するモータ部3と、ポンプ部2およびモータ部3が収容設置されるハウジング4とを有している。

ハウジング4は、第１ハウジング4aと第２ハウジング4bを有している。第１ハウジング4aは、内周側に有底円筒状のポンプ収容孔400を備えるポンプ収容部40と、ポンプ収容部40と一体に設けられてポンプ収容孔400の底部からポンプ収容孔400の軸方向反対側（x軸負方向側）に突出し、内周側にシャフト収容孔410を備える軸受部41と、軸受部41の外周面に対して径方向隙間を介して対向するようにポンプ収容部40の底部と一体に設けられ、内周側にステータ収容孔420を備えるモータ収容部42と、モータ収容部42の軸方向端部（x軸負方向端部）と一体に外径方向に広がるように設けられたフランジ部43と、を有している。ポンプ収容部40には、ポンプ収容孔400の底部に、吸入ポート401と吐出ポート402が凹溝状に設けられている。第２ハウジング4bは、吸入油路440が貫通形成された吸入部44と、吐出油路450が貫通形成された吐出部45とを有している。第２ハウジング4bにおける第１ハウジング4aとの接合面には、有底凹部460が形成されている。

ポンプ部2は、ギヤポンプ、具体的には静音性が比較的高い内接型ギヤポンプ（内接歯車ポンプ）であり、ポンプを構成する部材（ロータ）として、インナロータ2aとアウタロータ2bを有する。インナロータ2aはn枚（実施例では6個）の歯数を有する外歯歯車であり、その内周側にシャフト設置孔20が設けられている。シャフト設置孔20にはポンプ部2（インナロータ2a）の駆動軸としてのシャフト30の一端部（x軸正方向端部）が嵌合して設置され、インナロータ2aに固定される。インナロータ2aの歯形はトロコイド歯形である。アウタロータ2bはn+1枚（実施例では7個）の歯数を有する内歯歯車である。アウタロータ2bは、第１ハウジング4aに形成されたポンプ収容部40（ポンプ収容孔400）内に遊嵌状態で回転自在に収容設置される。アウタロータ2bの外周面はアウタロータ2bの中心軸（x軸）と略平行に設けられており、シャフト収容孔410の軸（x軸）と略平行に設けられたポンプ収容孔400の内周面に対して、径方向の僅かな隙間を介して対向する。アウタロータ2bの歯形はトロコイド歯形である。ポンプ収容孔400が開口する第１ハウジング4aのx軸正方向端面を覆うように第２ハウジング4bが設置され、第１ハウジング4aに対してボルト締結される。第２ハウジング4bの吸入油路440はポンプ部2の吸入領域と連通し、吐出油路450はポンプ部2の吐出領域と連通するように配置される。

モータ部3は、ロータ部3aとステータ部3bにより構成されるブラシレスDCモータである。ロータ部3aは、シャフト30と、マグネット31と、これらを連結するヨークとしてのロータコア32とを有する。マグネット31は円筒状の永久磁石（リング磁石）であり、周方向に複数の磁極を有する界磁石である。ロータコア32は磁性体であり、鉄系金属材料で形成されている。ロータコア32は、内周側に凹部320が設けられた有底円筒状であり、その底部にはシャフト設置孔321が貫通形成されている。ロータコア32の外周側にはマグネット設置部322が形成されている。マグネット設置部322にマグネット31が設置されることで、マグネット31がロータコア32に固定される。ステータ部3bは、界磁機構としてのステータ33およびコイル34を有する。ステータ33は、ステータコアと絶縁体（インシュレータ）331を有する。ステータコアの各ティース330には、絶縁体331を介してコイル34が巻回されている。コイル34に通電されることでステータ33が磁界を発生し、ロータ部3aを回転駆動する。

シャフト30は、軸受部41のシャフト収容孔410内に回転自在に収容設置される。軸受部41（シャフト収容孔410）は滑り軸受であり、吐出ポート402から切り欠き413を介して送られるオイルにより潤滑される。軸受部41（シャフト収容孔410）のロータ部3a側（x軸負方向側）の端部にはシール部材としてのオイルシール411が設置されている。オイルシール411がシャフト30の外周面に摺接することで、軸受部41（シャフト収容孔410）に供給されるオイルのモータ部3側への流出が遮断される。なお、軸受部41には、吸入ポート401とオイルシール411とを連通する連通路412が形成されており、軸受部41（シャフト収容孔410）に供給されたオイルは、連通路412を介して吸入ポート401へ戻される。シャフト30は、そのモータ部3側（x軸負方向側）の部分が軸受部41に回転可能に軸支されることでハウジング4に片持ち支持される。このように片持ち支持されることで、シャフト30の長さが短縮され、オイルポンプ1の軸方向寸法が抑制される。シャフト30のポンプ部2側（x軸正方向側）の一端部はインナロータ2aよりも若干x軸正方向側に突出し、第２ハウジング4bの有底凹部460内に収容される。軸受部41からポンプ部2と反対側（x軸負方向側）のモータ収容部42内に突出するシャフト30の他端部は、ロータコア32のシャフト設置孔321に設置され、ロータコア32に固定される。ロータコア32は軸受部41に帽子のように被さって設置される。ロータコア32の凹部320内に軸受部41の一部が収容されることで、シャフト30の長さが短縮され、オイルポンプ1の軸方向寸法が抑制される。ステータ33は、その外周面がステータ収容孔420の内周面に接するようにモータ収容部42に設置され、その内周面がロータ部3a（マグネット31）の外周面に対して僅かな径方向隙間を介して対向するように配置される。

以上のようにポンプ部2とモータ部3を収容したハウジング4は、トランスミッションケース100の凹部101に嵌合設置される。第２ハウジング4bの吐出部45はトランスミッションケース100の吐出油路102に嵌合設置される。ハウジング4のフランジ部43は凹部101を囲むようにトランスミッションケース100にボルト締結される。なお、カバー4cがフランジ部43にボルト締結され、ハウジング4のモータ収容部42の開口を塞ぐことで、モータ収容部42内の気密性が保たれる。ハウジング4の外周面とトランスミッションケース100（凹部101）の内周面との間の隙間（オイルが充填される吸入部）103は、凹部101の開口部に設置されたシール部材104により、自動変速機の外部との連通が遮断される。また、上記隙間（オイルが充填される吸入部）103は、吐出部45の外周面と吐出油路102の内周面との間に設置されたシール部材105により、吐出油路102との連通が遮断される。

図２は、第２ハウジング4bを取り除いた状態でポンプ部2を軸方向一方側（x軸正方向側）から見た正面図である。説明のため、インナロータ2a（シャフト30）の軸心Oを通るy軸とこれに直交するz軸を設ける。インナロータ2aおよびアウタロータ2bの回転方向を矢印で示す。インナロータ2aは、アウタロータ2bの内周側にアウタロータ2bと噛み合うように設置される。アウタロータ2bは、インナロータ2aの回転により、インナロータ2aとの噛合い位置で回転駆動される。互いに噛み合うインナロータ2aの歯の内周面とアウタロータ2bの歯の内周面とで囲まれる領域にはポンプ室rが形成され、インナロータ2aの歯数と同数（計6個）のポンプ室r１〜r6が設けられている。インナロータ2aが図２の矢印の方向に回転すると、z軸よりもy軸正方向側のポンプ室r１〜r3の容積は拡大し、z軸よりもy軸負方向側のポンプ室r4〜r6の容積は縮小する。z軸よりもy軸正方向側の領域は吸入領域である。第１ハウジング4aの吸入ポート401は、吸入領域に存在するポンプ室r1〜r3と連通するよう、x軸方向から見て三日月状に設けられている。また、吸入領域には第２ハウジング4bの吸入油路440が連通する。z軸よりもy軸負方向側の領域は吐出領域である。第１ハウジング4aの吐出ポート402は、吐出領域に存在するポンプ室r4〜r6と連通するよう、x軸方向から見て三日月状に設けられている。また、吐出領域には第２ハウジング4bの吐出油路450が連通する。

［ポートの底部形状］
図３(a)は吸入ポートの周方向底部形状を示す図２のA-A断面図、図３(b)は吐出ポートの周方向底部形状を示す図２のB-B断面図である。
実施例１では、吸入ポート401および吐出ポート402の周方向における底部401c,402cの深さを、ポンプ室rの周方向における容積変化率が高いほど深くしている。具体的には、吸入ポート401は、始端401a（吸入領域の始端側）から中間位置付近の最深部に向かって徐々に深くなり、最深部から終端401b（吸入領域の終端側）に向かって徐々に浅くなるように設定されている。また、吐出ポート402は、始端402a（吐出領域の始端側）から中間位置付近の最深部に向かって徐々に深くなり、最深部から終端402b（吐出領域の終端側）に向かって徐々に浅くなるように設定されている。

次に、作用を説明する。
［圧力分布抑制作用］
図４は、ポンプ室の回転角（回転位置）と容積との関係を示す図である。
図２において、インナロータ2aとアウタロータ2bとの歯型同士が噛み合う噛み合い部403の回転角を0°とし、吸入領域と吐出領域とを遮断する閉じ込み部404の回転角を180°としたとき、ポンプ室rの容積は、回転角が0°のとき最小となり、180°のとき最大となる。このように、ポンプ室の容積は周方向位置で変化するため、ポートの周方向位置によってポンプ室とポート間でオイルの移動量は異なり、ポンプ室の容積変化率が高いエリアほど、吸入ポートの場合はポンプ室に吸入されるオイル量は多く、吐出ポートの場合はポンプ室から吐出されるオイル量が多くなる。
図５は、吸入ポートにおけるポンプ室の回転角とオイル移動量との関係を示す図であり、ポンプ室rの周方向における容積変化率が高くなるほど吸入ポート401からポンプ室rへのオイルの移動量が多くなることがわかる。なお、吐出ポート402についても同様であるため、図示は省略するが、ポンプ室rの周方向における容積変化率が高くなるほどポンプ室rから吐出ポート402へのオイルの移動量は多くなる。
ここで、従来のオイルポンプでは、ポートの周方向における底部の深さが吸入ポートにおいては終端の極一部、また吐出ポートにおいては始端の極一部を除き一定であるため、オイルの移動により生じるポートの圧力分布が大きい。詳述すると、吸入ポートでは、オイルの移動量が少ない始端側および終端側の圧力に対し、オイルの移動量が多い中間位置の圧力が低くなる。一方、吐出ポートでは、オイルの移動量が少ない始端側および終端側の圧力に対し、オイルの移動量が多い中間位置の圧力が高くなる。圧力分布はオイルの逆流や複雑な変形を引き起こす原因となるため、出来るだけ小さく抑えるのが好ましい。

これに対し、実施例１では、吸入ポート401の周方向における底部401cの深さを、ポンプ室rの周方向における容積変化率が高いほど深くしている。すなわち、底部401の深さを、吸入ポート401からポンプ室rへのオイルの移動量が多い周方向位置（回転角）ほど深くしている。これにより、オイルの移動量が少ない始端401a側および終端401b側の圧力に対し、オイルの移動量が多い中間位置の圧力が低くなるのを抑制でき、吸入ポート401の圧力分布を小さく抑えることができる。
また、実施例１では、吐出ポート402の周方向における底部402cの深さを、ポンプ室rの周方向における容積変化率が高いほど深くしている。すなわち、底部402cの深さを、ポンプ室rから吐出ポート402へのオイルの移動量が多い周方向位置（回転角）ほど深くしている。これにより、オイルの移動量が少ない始端402a側および終端402b側の圧力に対し、オイルの移動量が多い中間位置の圧力が高くなるのを抑制でき、吐出ポート402の圧力分布を小さく抑えることができる。

実施例１は以下に列挙する効果を奏する。
(1) シャフト（駆動軸）30の回転によって複数のポンプ室r1〜r6の容積を連続的に増減変化させ、ポンプ室r1〜r6の容積が増大する領域に開口する吸入ポート401から吸い込んだオイルを加圧して外部へ吐出するオイルポンプ1であって、吸入ポート401の周方向における底部401cの深さを、吸入ポート401の始端401aから終端401bに向かって、または終端401bから始端401aに向かって中央部へ向かうにつれて深くしたため、吸入ポート401の圧力分布を小さく抑えることができる。

(2) シャフト（駆動軸）30の回転によって複数のポンプ室r1〜r6の容積を連続的に増減変化させてオイルを加圧し、ポンプ室r1〜r6の容積が減少する領域に開口する吐出ポート402を経由して外部へ吐出するオイルポンプ1であって、吐出ポート402の周方向における底部402cの深さを、吐出ポート402の始端402aから終端402bに向かって、または終端402bから始端402aに向かって中央部へ向かうにつれて深くしたため、吐出ポート401の圧力分布を小さく抑えることができる。

(3) シャフト（駆動軸）30の回転によって複数のポンプ室r1〜r6の容積を連続的に増減変化させ、ポンプ室r1〜r6の容積が増大する領域に開口する吸入ポート401から吸い込んだオイルを加圧し、ポンプ室r1〜r6の容積が減少する領域に開口する吐出ポート402を経由して外部へ吐出するオイルポンプ1であって、吸入ポート401および吐出ポート402の周方向における底部401c,402cの深さを、吸入ポート401および吐出ポート402の始端401a,402aから終端401b,402bに向かって、または終端401b,402bから始端401a,402aに向かって中央部へ向かうにつれて深くしたため、吸入ポート401および吐出ポート402の圧力分布を小さく抑えることができる。

〔他の実施例〕
以上、本発明を実施例に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例では、本発明を内接型ギヤポンプに適用した例を示したが、ベーンポンプにも適用できる。
また、実施例では、吸入ポートと吐出ポートを１つずつ設けた例を示したが、複数個設けても良い。
実施例では、吸入ポートと吐出ポートの両方に本発明を適用した例を示したが、一方のみに適用しても良い。

1 オイルポンプ
30 シャフト（駆動軸）
401 吸入ポート
401c 底部
402 吐出ポート
402c 底部
r(r1〜r6) ポンプ室

Claims

駆動軸の回転によって複数のポンプ室の容積を連続的に増減変化させ、前記ポンプ室の容積が増大する領域に開口する吸入ポートから吸い込んだオイルを加圧して外部へ吐出するオイルポンプであって、
前記吸入ポートの周方向における底部の深さを、前記吸入ポートの始端から終端に向かって、または終端から始端に向かって中央部へ向かうにつれて深くしたことを特徴とするオイルポンプ。
駆動軸の回転によって複数のポンプ室の容積を連続的に増減変化させてオイルを加圧し、前記ポンプ室の容積が減少する領域に開口する吐出ポートを経由して外部へ吐出するオイルポンプであって、
前記吐出ポートの周方向における底部の深さを、前記吐出ポートの始端から終端に向かって、または終端から始端に向かって中央部へ向かうにつれて深くしたことを特徴とするオイルポンプ。
駆動軸の回転によって複数のポンプ室の容積を連続的に増減変化させ、前記ポンプ室の容積が増大する領域に開口する吸入ポートから吸い込んだオイルを加圧し、前記ポンプ室の容積が減少する領域に開口する吐出ポートを経由して外部へ吐出するオイルポンプであって、
前記吸入ポートおよび前記吐出ポートの周方向における底部の深さを、前記吸入ポートおよび前記吐出ポートの始端から終端に向かって、または終端から始端に向かって中央部へ向かうにつれて深くしたことを特徴とするオイルポンプ。