JP2016102490A - Variable displacement oil pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オイルポンプの径方向の大きさの自由度を高めることができる可変容量オイルポンプに関する。 The present invention relates to a variable displacement oil pump that can increase the degree of freedom in the size of the oil pump in the radial direction.
従来、インナーロータとアウターロータとアウターリングとから構成された可変容量オイルポンプが存在する。該アウターリングは、アウターロータの回転中心位置を変化させることによって、インナーロータとアウターロータとの相互の位相を変化させることにより、吐出量を変化させるものである。このような可変容量オイルポンプと同種のものとして、特許文献1が存在する。
Conventionally, there is a variable displacement oil pump that includes an inner rotor, an outer rotor, and an outer ring. The outer ring is configured to change the discharge amount by changing the mutual phase between the inner rotor and the outer rotor by changing the rotation center position of the outer rotor.
特許文献1には、特段の記載はされていないが、一般にアウターリングの歯形と、ポンプハウジングの歯形との関係は、以下に示すように設計されている。図5は、特許文献1を説明するための図である。ここで、アウターリングの歯形と、ポンプハウジングとの歯形において、アウターリングの歯形のピッチ円と、ポンプハウジングのピッチ円とは、理想状態では接するが、実際にはチップクリアランスCtip分だけ僅かに隙間が空いているため、完全には接しない。
Although no special description is given in
2つのピッチ円が接するためには、以下の条件を設定する。
Rhj:ポンプハウジングのピッチ円径
Ror:アウターリングのピッチ円径
e:偏心量
チップクリアランス:Ctip
In order for two pitch circles to touch each other, the following conditions are set.
Rhj: Pitch circle diameter of pump housing Ror: Pitch circle diameter of outer ring e: Eccentric amount Tip clearance: Ctip
以上の条件において、
Rhj=Ror+2×e+2×Ctip
の関係式となる。
また一般的に、
ピッチ円直径=(歯先径+歯底径)÷2
であり、
歯先径−歯底径=4×e
という関係がある。
Under the above conditions,
Rhj = Ror + 2 × e + 2 × Ctip
This is the relational expression.
In general,
Pitch circle diameter = (tooth diameter + root diameter) ÷ 2
And
Tooth tip diameter-tooth root diameter = 4 × e
There is a relationship.
上式を書き換えると、
歯先径=歯底径+4×e
という関係もある。
Rewriting the above formula,
Tip diameter = root diameter + 4 x e
There is also a relationship.
そのため、アウターリングのピッチ円径Rorは、
Ror=(アウターリングの歯底径)+2×e
Therefore, the pitch circle diameter Ror of the outer ring is
Ror = (the root diameter of the outer ring) + 2 x e
ポンプハウジングのピッチ円径Rhjは、
Rhj=(ポンプハウジングの歯底径)―2×e
となる。
また、歯丈とは、ピッチ円から歯底まで、及びピッチ円から歯先までの距離である。
したがって、
歯丈=2×偏心量
という関係も成り立つ。
The pitch circle diameter Rhj of the pump housing is
Rhj = (pump housing tooth bottom diameter) −2 × e
It becomes.
Further, the tooth height is a distance from the pitch circle to the tooth bottom and from the pitch circle to the tooth tip.
Therefore,
The relationship of tooth height = 2 × eccentricity also holds.
特許文献1について、その内容を図5に沿って概略する。以下の説明について、符号は、特許文献1に使用された符号に括弧を付けて使用する。特許文献1では、調整リング(14)とケーシングとがゼロスリップで回転可能とするため、段落[0036]に記載されているように、「さらに、内側歯列(24’)の歯元円の直径と外側歯列(24)の歯元円の直径との差は偏心(17)の二倍である。」というように構成されている。つまり、偏心(17)は、図5(B)において、内部ロータ(3)の回転中心をPmとし、調整リング(14)の回転中心Pnとし、PmとPnの距離のことである。
About the
さらに、特許文献1の段落[0028]に記載されているように、「調整リングとケーシング部分との間の歯列が焼結によって製造されるときは、・・・環帯において環状または内サイクロイド状の歯を有するトロコイド状歯列であれば、この要件は満たされる。」ように構成されている。
Furthermore, as described in paragraph [0028] of
特許文献1に関して、詳細に考察すると、外側歯列(24)にトロコイド曲線を用いたときに、内側歯列(24’)の歯元円の直径と外側歯列(24)の歯元円の直径との差は、偏心(17)のちょうど2倍(正の整数)となる。つまり、1.8倍としたり2.2倍としたりする事は、不可能であり、また2倍以外は認められないものである。
Considering in detail about
これは、内部ロータ(3)(インナーロータ)と外部ロータ(4)(アウターロータ)の偏心(17)の大きさ(=偏心量)が決まると、調整リング(14)の外側歯列(24)とケーシングの内側歯列(24’)の大きさも一意的に決まってしまい、大きさの大小の調整が困難な事を意味する。つまり、インナーロータとアウターロータとの偏心量を決めると必然的にオイルポンプの径方向の大きさが定まってしまうことになる。 This is because when the size (= the amount of eccentricity) of the eccentricity (17) of the inner rotor (3) (inner rotor) and the outer rotor (4) (outer rotor) is determined, the outer tooth row (24 ) And the inner dentition (24 ') of the casing are also uniquely determined, which means that it is difficult to adjust the size. That is, when the amount of eccentricity between the inner rotor and the outer rotor is determined, the size of the oil pump in the radial direction is inevitably determined.
これは、従来、オイルポンプの大きさ(体格、サイズ)を調整する事は困難であり、オイルポンプの大きさの設計自由度は低いものであることを意味している。そこで、本発明の目的(解決しようとする技術的課題)は、内接歯車式の可変容量オイルポンプにおいて、ロータ同士の回転中心位置の偏心量によって、設計条件が制限されることなく、大きさについて高い自由度を有する可変容量オイルポンプを提供することにある。 This means that, conventionally, it is difficult to adjust the size (physique and size) of the oil pump, and the design freedom of the size of the oil pump is low. Accordingly, an object of the present invention (technical problem to be solved) is to reduce the size of the internal gear type variable displacement oil pump without limiting the design condition by the amount of eccentricity of the rotation center position between the rotors. It is to provide a variable displacement oil pump having a high degree of freedom.
そこで、発明者は上記課題を解決すべく、鋭意,研究を重ねた結果、請求項1の発明を、インナーロータと、該インナーロータの回転中心に対して所定の偏心量を有して回転するアウターロータと、前記インナーロータの回転中心に対して前記アウターロータの回転中心が前記偏心量を半径として揺動させるアウターリングと、前記インナーロータ,前記アウターロータ及び前記アウターリングを収納するロータ室を有するポンプハウジングとを備え、前記ロータ室の外側歯列の歯丈Thaと、前記アウターリングの内側歯列の歯丈Thbとは、前記ロータ室内における前記インナーロータの回転中心と前記アウターリングの中心との偏心量eとし、正数とした補正値αを加えることによって、「Tha=2×(e+α)」及び「Thb=2×(e+α)」としてなる可変容量オイルポンプとしたことにより、上記課題を解決した。
Accordingly, as a result of earnest and research, the inventors have rotated the invention of
請求項2の発明を、請求項1において、前記アウターリングの前記内側歯列の歯先円直径Rtbは、前記アウターリングの歯底円直径をRboとすると、Rtb=Rbo+4×(e+α)としてなる可変容量オイルポンプとしたことにより、上記課題を解決した。
In the invention of claim 2, in
請求項3の発明を、請求項1において、前記ロータ室の前記外側歯列の歯先円直径Rtaは、アウターリングの歯底円直径をRboとし、チップクリアランスをCtipとすると、Rta=Rbo+4×(e+α)−2×e+2×Ctipとしてなる可変容量オイルポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項4の発明を、請求項1において、前記アウターリングの前記内側歯列及び前記ロータ室の前記外側歯列の歯数を6又は8としてなる可変容量オイルポンプとしたことにより、上記課題を解決した。
In the invention of claim 3, the tip diameter Rta of the outer tooth row of the rotor chamber in the invention is defined as Rta = Rbo + 4 × where Rbo is the diameter of the bottom circle of the outer ring and Ctip is the tip clearance. The above problem was solved by using a variable displacement oil pump of (e + α) -2 × e + 2 × Ctip. The invention of
請求項1の発明では、アウターリングの内側歯列の歯形と、ポンプハウジングのロータ室の外側歯列の歯形の径方向の大きさ(いわゆる歯丈)とは、偏心量eの補正値αの値を増減させることにより、設計の自由度を高くすることができる。よって、偏心量eの補正値αの値を増減させることで、連動してオイルポンプの大きさ(体格、サイズ)を変化させることができるため、オイルポンプを搭載するレイアウトの自由度を向上させることが出来る。
In the invention of
本発明では、アウターリングの内側歯列の歯形と、ポンプハウジングのロータ室の外側歯列の歯形同士の接触は、それぞれの歯形の全ての領域が使用されるものでは無く、一部の領域のみの接触となる。よって、内側歯列及び外側歯列のそれぞれの歯形は、全ての領域を精度高く製造する必要は無く、歯形形状の中の接触範囲に属する角度領域のみを精度高く製造できれば良い。 In the present invention, the tooth profile of the inner dentition of the outer ring and the tooth profile of the outer dentition of the rotor chamber of the pump housing do not use all regions of each tooth profile, but only a part of the regions. Contact. Therefore, it is not necessary to manufacture all the regions of the inner teeth row and the outer teeth row with high accuracy, and only the angle regions belonging to the contact range in the tooth shape may be manufactured with high accuracy.
そのために歯形の接触領域以外の他の領域の歯形の製造精度は低くてもアウターリングは円滑に回転させることができ、製造コストを低減することが可能となる。分かりやすく換言すると、たとえば、一つの歯形において、略半歯や1/3歯のみを精度高く製造すれば、それ以外の歯形の部分の製造精度は低くしても十分に使用することができる。 Therefore, even if the manufacturing accuracy of the tooth profile in the other region other than the contact region of the tooth profile is low, the outer ring can be rotated smoothly, and the manufacturing cost can be reduced. In other words, for example, if only approximately half teeth or 1/3 teeth are manufactured with high accuracy in one tooth profile, it can be sufficiently used even if the manufacturing accuracy of the other tooth profile portions is low.
請求項2では、前記アウターリングの前記内側歯列の歯先円直径Rtbは、前記アウターリングの歯底円直径をRboとし、Rtb=Rbo+4×(e+α)とすることによって、アウターリングの内側歯列と、ロータ室の外側歯列との噛合い状態を良好にしたまま、直径を変化させることができる。 In claim 2, the tip circle diameter Rtb of the inner dentition of the outer ring is set such that Rbo is the root diameter of the outer ring, and Rtb = Rbo + 4 × (e + α). The diameter can be changed while keeping the meshing state between the row and the outer tooth row of the rotor chamber good.
請求項3の発明では、前記ロータ室の前記外側歯列の歯先円直径Rtaは、アウターリングの歯底円直径をRboとし、チップクリアランスをCtipとし、Rta=Rbo+4×(e+α)−2×e+2×Ctipとしてなる可変容量オイルポンプとしたことにより、アウターリングの内側歯列と、ロータ室の外側歯列との噛合い状態をより一層良好にしたまま径方向の大きさを変化させることができる。 According to a third aspect of the present invention, the tip circle diameter Rta of the outer dentition of the rotor chamber is the bottom diameter of the outer ring Rbo, the tip clearance is Ctip, and Rta = Rbo + 4 × (e + α) −2 ×. By adopting a variable displacement oil pump of e + 2 × Ctip, the radial size can be changed while the meshing state between the inner teeth of the outer ring and the outer teeth of the rotor chamber is further improved. it can.
請求項4の発明では、前記アウターリングの前記内側歯列又は前記ロータ室の前記外側歯列の歯数を6又は8とすることによって、本発明の可変容量オイルポンプの設計が最も行い易いものにできる。また、加工箇所を比較的少なくできるので、加工費用を削減できる。
In the invention of
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の可変容量オイルポンプは、その構造を内接歯車式のポンプとしたものである。本発明は、主に、ポンプハウジングAと、インナーロータ3と、アウターロータ4と、アウターリング5とから構成される(図1,図2,図4参照)。ポンプハウジングAには、ロータ室1が形成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The variable displacement oil pump of the present invention is an internal gear pump. The present invention mainly includes a pump housing A, an inner rotor 3, an
ロータ室1の底面部には、ポンプ駆動用の駆動軸が装着される軸孔11が形成され、該軸孔11の周囲に吸入ポート12と吐出ポート13が形成されている。また吸入ポート12と吐出ポート13との間にはシールランドが形成されている。ロータ室1には、インナーロータ3、アウターロータ4及びアウターリング5が内装される。
A shaft hole 11 in which a drive shaft for driving the pump is mounted is formed in the bottom surface portion of the
インナーロータ3は、トロコイド形状又は略トロコイド形状とした歯車であり、複数の外歯31,31,…が形成されている(図2参照)。また、直径方向中心位置には、駆動軸用のボス孔32が形成され、該ボス孔32には、駆動軸33が貫通固定され、該駆動軸33の回転駆動にて前記インナーロータ3が回転する。
The inner rotor 3 is a gear having a trochoidal shape or a substantially trochoidal shape, and is formed with a plurality of external teeth 31 (see FIG. 2). Further, a
アウターロータ4は、環状に形成され、内周側に複数の内歯41,41,…が形成されている。そして、インナーロータ3の外歯31の数は、アウターロータ4の内歯41の数よりも1つ少ないものとして構成されている。
The
インナーロータ3の外歯31,31,…と、アウターロータ4の内歯41,41,…の間には、複数のセル(歯間空間)S,S,…が構成される。インナーロータ3の回転中心をPaとする。この回転中心Paは、ロータ室1に対して位置は不動である。アウターロータ4の回転中心は、Pbとする。
A plurality of cells (interdental spaces) S, S,... Are formed between the
インナーロータ3の回転中心Paと、アウターロータ4の回転中心Pbとの距離を偏心量eと称する。そして、インナーロータ3の回転中心Paを中心とし偏心量eを半径とする軌跡円が形成される。アウターリング5の操作によって、アウターロータ4の回転中心Pbは、初期位置状態から最終位置状態に亘って前記軌跡円の一部分である扇形状の円弧に沿って移動する。
The distance between the rotation center Pa of the inner rotor 3 and the rotation center Pb of the
アウターリング5は、略円環状に形成され、その外周側面51の所定箇所から直径方向外方に突出状に形成される図示しないレバー等による操作手段が設けられている。また、アウターリング5の内方側には真円状の貫通孔となる包持部52が形成されている。アウターリング5は、操作手段を介してロータ室1内で揺動操作される(図2参照)。
The
前記包持部52は、円形の内周壁面として形成されたものであり、包持部52の内径は、アウターロータ4の外径よりごく僅かに大きく、前記アウターロータ4が円滑に回転自在となるように構成される。
The holding
アウターリング5の回転中心は、包持部52に挿入された状態のアウターロータ4の回転中心Pbと同一位置となる。アウターリング5は、ロータ室1内に配置され、包持部52内にアウターロータ4を配置して、該アウターロータ4を回転自在に支持すると共に、操作手段を介して揺動させる。
The rotation center of the
アウターリング5は、ポンプハウジングAのロータ室1に内装され、ロータ室1内で揺動可能となる構成となっている。アウターリング5の外形状に対して、ロータ室1は、僅かに広く形成され、アウターリング5が揺動するためのスペースが設けられている。
The
前記ロータ室1の内周側面には、外側歯列6が形成されている(図1,図4参照)。また、前記アウターリング5の外周(外周側面51)には、内側歯列7が形成されている(図1,図4参照)。前記外側歯列6と前記内側歯列7は、アウターリング5が揺動するときに、該アウターリング5の回転中心Pbが、前記偏心量eによって設定された扇状の軌跡を正確に往復移動できるように案内する役目をなすものである。
An
ロータ室1の内周側面に形成された外側歯列6は、複数の外歯形部61,61,…から構成されている。アウターリング5の外周側面51に形成された内側歯列7は、前記外歯形部61,61,…より少ない枚数の内歯形部71,71,…から構成されている。前記外歯形部61,61,…及び前記内歯形部71,71,…は、それぞれ等間隔に形成される。また、前記外歯形部61,61,…及び前記内歯形部71,71,…は、それぞれ非等間隔に形成されることもある。この場合でも、あらかじめ対応する外歯形部61と内歯形部71とは決定している。
The
外側歯列6の外歯形部61,61,…と、内側歯列7の内歯形部71,71,…とは、常時噛合いつつ、それぞれの外歯形部61が内歯形部71に対して滑りながらも接触しつつ移動する構成である。外歯形部61と内歯形部71は、その歯形状を弧状線としたものであり、単独の弧状線であったり、又は異なる複数の弧状線が滑らかに連続して形成されたものである。
The
次に、外側歯列6と、内側歯列7の寸法について説明する。まず、外側歯列6の外歯形部61の歯丈Tha及び内側歯列7の内歯形部71の歯丈Thbの寸法は、以下のように設定する。
及び
上記式において「e」は、偏心量である。「α」は、補正値である。
Next, the dimensions of the
as well as
In the above formula, “e” is the amount of eccentricity. “Α” is a correction value.
該補正値αは、偏心量eの値を補正するための数値である。補正値αは、正数である。補正値αは、具体的には1以下の少数であり、0(ゼロ)を除く数値で0.01〜0.1等の小さい数である。さらに、補正値αとは、(e+α)が歯丈(歯の高さ)であることから、αが大きいほど、オイルポンプの径方向の大きさは大きくなり、αが小さいほどオイルポンプの径方向の大きさを、小さくできる。 The correction value α is a numerical value for correcting the value of the eccentricity e. The correction value α is a positive number. Specifically, the correction value α is a small number of 1 or less, and is a small number such as 0.01 to 0.1, except for 0 (zero). Further, since the correction value α is (e + α) is the tooth height (tooth height), the larger α is, the larger the radial direction of the oil pump is. The smaller α is, the larger the oil pump diameter is. The size of the direction can be reduced.
次に、アウターリング5の内側歯列7の歯先円直径Rtbは、以下のようになる。
Rboは、アウターリング5の内側歯列7の歯底円直径である。
Next, the tip circle diameter Rtb of the
Rbo is the root diameter of the
次に、ロータ室1の外側歯列6の歯先円直径Rtaは、以下のようになる。
Next, the tip circle diameter Rta of the
以上のように、アウターリング5の内側歯列7及びロータ室1の外側歯列6の歯形形状については、アウターリング5の歯底円直径Rbo、偏心量e、アウターリング5の内側歯列7の内歯形部71及びロータ室1の外側歯列6の外歯形部61,61,…の歯数、偏心量の補正値αを決めれば決定することが出来る。なお、外側歯列6の歯底円直径はRaoである。
As described above, the tooth profile shapes of the
図1は、本発明の第1実施形態であって、上記式の条件によって、アウターリング5の内側歯列7の内歯形部71,71,…の数を6とし、ロータ室1の外側歯列6の外歯形部61,61,…の数を7としたものである。図1(B)では、外側歯列6の歯先円直径Rtaは、外側歯列6のピッチ円直径Rapに対して図1(A)で見て、1番上側に(e+α)、1番下に(e+α)を引いたものであることが示され、歯底円直径Raoはピッチ円直径Rapから図1(A)で見て、1番上側に(e+α)、図1(A)で見て1番下側に(e+α)を加えたものであることが示されている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, where the number of
図4は、本発明の第2実施形態であって、上記式の条件によって、アウターリング5の内側歯列7の内歯形部71,71,…の数を8とし、ロータ室1の外側歯列6の外歯形部61,61,…の数を9としたものである。そして、アウターリング5は、図示されない操作手段によって、回動しつつ回転中心Pbが移動することによって,アウターロータの位置も変位し、吐出量が変化する。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, where the number of
図3は、本発明の特性を示すグラフである。上記式が満たされた条件において、アウターリング5の内側歯列7と、ロータ室1の外側歯列6との間に生じる実際のチップクリアランス(歯と歯の径方向の隙間)のインナーロータの回転角に対する変化を示すものである。なお、従来技術の特性についても、グラフ内に点線で示しておいた。
FIG. 3 is a graph showing the characteristics of the present invention. In the condition where the above formula is satisfied, the inner rotor of the actual tip clearance (gap in the radial direction between the teeth and teeth) generated between the
図3のグラフについては、従来のように、歯丈=2×偏心量とした場合に、角度に関わらず一定となり、どの回転角度であっても円滑に回転する。このため、円滑に回転できない角度領域が存在するといった課題は存在しないものである。 The graph of FIG. 3 is constant regardless of the angle when the tooth height = 2 × eccentricity as in the prior art, and smoothly rotates at any rotation angle. For this reason, the subject that the angle area | region which cannot rotate smoothly exists does not exist.
これに対して本発明のように、歯丈の高さを従来の高さに対して変化させた場合、アウターリング5の内側歯列7と、ロータ室1の外側歯列6とのチップクリアランスは位相によっては、極端に大きくなるため円滑に回転しない角度が存在する。そこで本発明では歯形同士は一部の接触範囲のみであり、角度変化に対してアウターリング5の内側歯列7と、ロータ室1の外側歯列6とのチップクリアランスがほとんど変化しない、且つクリアランスが相対的に小さい角度範囲の部分を歯形として使用することで、円滑に回転させることができる。
On the other hand, when the height of the tooth height is changed with respect to the conventional height as in the present invention, the tip clearance between the
A…ポンプハウジング、1…ロータ室、3…インナーロータ、4…アウターロータ、
5…アウターリング、6…外側歯列、e…偏心量、Tha…(外側歯列6の)歯丈、
Pa…(インナーロータ3の)回転中心、
Pb…(アウターロータ4,アウターリング5の)回転中心、
Thb…(内側歯列7の)歯丈、Rta…(外側歯列6の)歯先円直径、
Rtb…(内側歯列7の)歯先円直径、Rbo…(アウターリング5の)歯底円直径、
Ctip…チップクリアランス。
A ... Pump housing, 1 ... Rotor chamber, 3 ... Inner rotor, 4 ... Outer rotor,
5 ... Outer ring, 6 ... Outer dentition, e ... Eccentricity, Tha ... Tooth length (outer dentition 6),
Pa ... rotation center (of the inner rotor 3),
Pb ... rotation center (
Thb ... tooth height (inside tooth row 7), Rta ... tooth tip circle diameter (outside tooth row 6),
Rtb ... the diameter of the tip circle (of the inner dentition 7), Rbo ... the diameter of the root circle (of the outer ring 5),
Ctip: Tip clearance.
Claims (4)
前記ロータ室の外側歯列の歯丈Thaと、前記アウターリングの内側歯列の歯丈Thbとは、前記ロータ室内における前記インナーロータの回転中心と前記アウターリングの中心との偏心量eとし、正数とした補正値αを加えることによって、
及び
としてなることを特徴とする可変容量オイルポンプ。 An inner rotor, an outer rotor rotating with a predetermined eccentricity with respect to the rotation center of the inner rotor, and the rotation center of the outer rotor with respect to the rotation center of the inner rotor with the eccentricity as a radius. An outer ring to be moved, and a pump housing having a rotor chamber that houses the inner rotor, the outer rotor, and the outer ring,
The tooth height Tha of the outer dentition of the rotor chamber and the tooth height Thb of the inner dentition of the outer ring are the eccentricity e between the rotation center of the inner rotor and the center of the outer ring in the rotor chamber, By adding a positive correction value α,
as well as
A variable displacement oil pump characterized by
としてなることを特徴とする可変容量オイルポンプ。 In claim 1, when the tip circle diameter Rtb of the inner dentition of the outer ring is Rbo, the root circle diameter of the outer ring is Rbo.
A variable displacement oil pump characterized by
アウターリングの歯底円直径をRboとし、チップクリアランスをCtipとすると、
としてなることを特徴とする可変容量オイルポンプ。 The tip circle diameter Rta of the outer dentition of the rotor chamber according to claim 1,
If the diameter of the root circle of the outer ring is Rbo and the tip clearance is Ctip,
A variable displacement oil pump characterized by
2. The variable capacity oil pump according to claim 1, wherein the number of teeth of the inner teeth row of the outer ring and the outer teeth row of the rotor chamber is six or eight.
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