JP2018123793A - オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】アウターロータのせん断抵抗を低減しつつ吐出効率を維持することができるオイルポンプを提供する。【解決手段】吸入ポート１２及び吐出ポート１３を有するハウジング１１と、ハウジング１１内に回転自在に設けられ外周面２１ａがハウジング１１の内周面１１ａに摺接するアウターロータ２１と、アウターロータ２１の内側に、回転自在に設けられるインナーロータ２８と、を具備し、インナーロータ２８とアウターロータ２１との間に画成された油室Ｒの容積を増減させることによって、吸入ポート１２から吸入されたオイルを吐出ポート１３に吐出するオイルポンプ１０であって、アウターロータ２１の外周面２１ａには、吸入ポート１２と吐出ポート１３とを画成しつつハウジング１１の内周面１１ａに対する隙間を増大させるための溝部２２が形成されることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、回転駆動されるオイルポンプに関するものである。

一般に、自動車等の車両に使用されるオイルポンプとして、トロコイド型のオイルポンプが知られている。トロコイド型のオイルポンプは、複数のなだらかな山型の凸部を備えるインナーロータと、これらの複数のなだらかな山型の凸部が入り込むなだからな谷型の凹部が形成されるアウターロータとから形成される。ここで、山型の凸部よりも谷型の凹部の数の方が多く形成されるため、凸部と凹部との間にできた隙間の容積が連続的に変化することでオイルの圧送が行われる。

ここで、トロコイドポンプの作動時のエネルギー損失は、アウターロータの作動流体であるオイルのせん断抵抗の寄与度が大きい。特に、アウターロータの外周部は径が大きく、ハウジングとの間の摺動面積も大きいため、エネルギー損失の寄与度が大きくなる。このエネルギー損失が大きいと、車両の燃費が悪化する。

そこで、このオイルによるせん断抵抗を低減するため、インナーロータの側面且つ外周面に、インナーロータの外周全体に亘って溝が形成されるものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、インナーロータの側面は、作動流体であるオイルの吸入口や吐出口と隣接している。このため、インナーロータの側面をも含む溝をインナーロータの外周全体に亘って形成してしまうと、常にオイルの吸入口と吐出口との一部が、上記溝を介して連通することとなる。すると、溝を介して連通した部分においてオイルが入り込むこととなり、オイルが吸入口から吐出口まで一部連通することで、吐出効率が低下するという問題があった。さらに、この構成で、よりせん断抵抗を低減しようとして溝の面積を大きくしようすると、吸入口と吐出口とを連通する溝が大きくなることとなるため、吐出効率がより低下してしまう。このため、オイルによるせん断抵抗を低減しつつ吐出効率を維持することは困難であった。

特開２０１１−２０８５３３号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、アウターロータのせん断抵抗を低減しつつ吐出効率を維持することができるオイルポンプを提供することにある。

上記課題を解決するため本発明にかかるオイルポンプ（１０）は、吸入口（例えば、実施形態における吸入ポート１２）及び吐出口（例えば、実施形態における吐出ポート１３）を有するハウジング（１１）と、前記ハウジング内に回転自在に設けられ外周面（２１ａ）が前記ハウジングの内周面（１１ａ）に摺接するアウターロータ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）と、前記アウターロータの内側に、前記アウターロータに対して偏心した状態で回転自在に設けられるインナーロータ（２８）と、を具備し、前記インナーロータと前記アウターロータとの間に画成された油室（Ｒ）の容積を増減させることによって、前記吸入口から吸入されたオイルを前記吐出口に吐出するオイルポンプであって、前記アウターロータの前記外周面には、前記吸入口と前記吐出口とを画成しつつ前記ハウジングの前記内周面に対する隙間を増大させるための溝部（例えば、実施形態における溝部２２，２２Ａ，２２Ｂ）が形成されることを特徴とする。

このように、アウターロータの外周面に形成される溝部が、吸入口と吐出口とを画成する機能を阻害しない形状とすることで、吸入口と吐出口とが一部連通してしまうことを防止することができる。また、アウターロータの外周面にハウジングの内周面に対する隙間を増大させるための溝部が形成されると、アウターロータ外周面とハウジング内周面の隙間が大きくなることで、オイルのせん断抵抗を低減させることができる。

また、上記オイルポンプにおいて、前記アウターロータの前記外周面には、前記アウターロータの少なくとも一方の側面（２１ｂ）と前記溝部とを隔てる隔設部（Ｘ）が、前記アウターロータの前記側面と前記アウターロータの前記外周面との間に全周に亘って形成されることを特徴としてもよい。このように、隔設部がアウターロータの片側又は両側の側面と外周面とを隔てるため、アウターロータの側面から供給されたオイルが溝部に入り込むことを防止し、吸入ポートと吐出ポートとが溝部を介して連通することはなく、吐出効率を維持することができる。

また、上記オイルポンプにおいて、前記溝部の周方向の長さ（Ｌ１）は、前記吸入口から前記吐出口までの周方向の長さ（Ｌ２，Ｌ３）よりも短いことを特徴としてもよい。溝部の周方向の長さを前記吸入口から前記吐出口までの周方向の長さより短く構成することで、アウターロータの回転により、溝部がハウジングの内周面を通過する際、溝部は、吸入口か吐出口かいずれか一方のみに対向することとなる。すなわち、溝部が、吸入口と吐出口の両方に対向することを防止することができるため、吸入口と吐出口とを確実に隔てることとなる。

また、上記オイルポンプにおいて、前記溝部は、前記アウターロータの前記外周面に複数形成され、隣接する他の溝部との周方向の距離（Ｌ４）が、前記吸入口が前記アウターロータの前記外周面に対向する周方向の長さ（Ｌ５）及び前記吐出口が前記アウターロータの前記外周面に対向する周方向の長さ（Ｌ６）よりも長いことを特徴としてもよい。このように構成することで、アウターロータの外周面における溝部間の部分が吸入口又は吐出口に嵌まることを防止する。また、アウターロータの外周面で溝部のない部分が吸入口又は吐出口を通過する際、隣接する溝部が同時に吸入口又は吐出口に対向することがない。これにより、滑らかな回転を保持しがら、吐出効率を維持することができる。

また、上記オイルポンプにおいて、前記溝部における前記アウターロータの外周の径方向の厚みが、均一であることを特徴としてもよい。このように、アウターロータの外周の径方向の厚みを均一に形成することとすると、成形型によってアウターロータを形成する場合に、材料に生じる成形収縮を抑制することができる。

なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかるオイルポンプによれば、アウターロータのせん断抵抗を低減しつつ吐出効率を維持することができる。

オイルポンプの全体構成を示す側面図である。 第１実施形態のアウターロータの溝部の説明図で、（ａ）はアウターロータの斜視図、（ｂ）はオイルポンプの側面図である。 第２実施形態のアウターロータの溝部の説明図で、（ａ）はアウターロータの斜視図、（ｂ）はオイルポンプの側面図である。 第３実施形態のアウターロータの溝部の説明図で、（ａ）はアウターロータの斜視図、（ｂ）はオイルポンプの側面図である。

〔第１実施形態〕
以下、添付図面を参照して本発明の第１実施形態を詳細に説明する。図１は、オイルポンプ１０の全体構成を示す側面図である。図１に示すオイルポンプ１０は、車両用の変速機において、ギヤなどの機械構造の潤滑並びに冷却用の作動流体（オイル）の移送に用いられる。オイルポンプ１０は、エンジンの駆動力で回転するクランク軸（図示せず）の回転が伝達されて回転する機械式のオイルポンプである。

オイルポンプ１０は、ハウジング１１の外部に、吸入管３０と吐出管４０とをそれぞれ連結する部分が形成され、吸入管３０から吸入したオイルを吐出管４０に移送するものである。ハウジング１１の内部には、オイルを圧送するためのポンプ部２０と、吸入管３０からポンプ部２０へオイルを吸入するための吸入ポート１２と、ポンプ部２０から吐出管４０へオイルを吐出するための吐出ポート１３とを備える。

ポンプ部２０は、回転自在に設けられ外周面がハウジング１１の内周面１１ａに対して外周面２１ａが摺接するアウターロータ２１と、アウターロータ２１の内側に、アウターロータ２１に対して偏心した状態で回転自在に設けられるインナーロータ２８とを具備する。

本実施形態のオイルポンプ１０は、トロコイド型のオイルポンプである。このため、オイルポンプ１０は、複数のなだらかな山型の凸部２８ｃを備えるインナーロータ２８と、これらの複数のなだらかな山型の凸部２８ｃが入り込むなだからな谷型の凹部２１ｃが形成されるアウターロータ２１とから形成される。

ここで、インナーロータ２８の凸部２８ｃよりもアウターロータ２１の凹部２１ｃの数の方が多く形成されるため、インナーロータ２８の凸部２８ｃとアウターロータ２１の凹部２１ｃとの間には、油室Ｒが形成される。また、吸入ポート１２と吐出ポート１３は、図１の点線で示すように、アウターロータ２１の外周面２１ａと側面２１ｂに対向するように形成される。

このため、アウターロータ２１の側面２１ｂから油室Ｒに供給されたオイルは、アウターロータ２１及びインナーロータ２８の回転に伴って容積が連続的に増減する油室Ｒ内で圧送される。これによって、吸入ポート１２から吸入されたオイルを吐出ポート１３に吐出する。エンジンから伝達される回転の増減に応じて、オイルの圧送量も増減する。

図２は、本実施形態のアウターロータ２１の溝部２２の説明図で、（ａ）はアウターロータ２１の斜視図、（ｂ）はオイルポンプ１０の側面図である。図２（ｂ）において、説明のために不要な符号は省略する。

図２に示すように、アウターロータ２１は、ハウジング１１内に回転自在に設けられ、その外周面２１ａが、ハウジング１１の内周面１１ａに摺接する。アウターロータ２１の外周面２１ａには、外周面２１ａより窪むように形成された溝部２２が複数形成される。この溝部２２が形成されることによって、溝部２２とハウジング１１の内周面１１ａの隙間が大きくなることで、内周面１１ａと外周面２１ａとの間のオイルのせん断抵抗を低減することとなる。

アウターロータ２１の外周面２１ａには、アウターロータ２１の側面２１ｂと溝部２２とを隔てる隔設部Ｘ（図２（ａ）における斜線部分）が形成される。隔設部Ｘは、外周面２１ａの一部をなし、アウターロータ２１の側面２１ｂと外周面２１ａとの間に設けられ、且つ、アウターロータ２１の外周の軸方向端部に全周に亘って形成される。すると、ハウジング１１の内周面１１ａと溝部２２とが対向している場合、アウターロータ２１の側面２１ｂ側から当該溝部２２にオイルが入り込むことを防止する。

溝部２２の周方向の長さは、吸入ポート１２から吐出ポート１３までのいずれの周方向の長さよりも短い。すなわち、図２（ａ）に示す溝部２２の周方向の長さＬ１と、図２（ｂ）に示す吸入ポート１２から吐出ポート１３までの上部の周方向の長さＬ２及び下部の周方向の長さＬ３とを比較すると、Ｌ１＜Ｌ２及びＬ１＜Ｌ３という関係になる。

以上のように、本実施形態にかかるオイルポンプ１０は、アウターロータ２１の外周面２１ａには、吸入ポート１２と吐出ポート１３とを画成しつつハウジング１１の内周面１１ａに対する隙間を増大させるための溝部２２が形成される。このように、アウターロータ２１の外周面２１ａに形成される溝部２２が、吸入ポート１２と吐出ポート１３とを画成する機能を果たすことで、吸入ポート１２と吐出ポート１３とが一部連通してしまうことを防止し、吐出効率の低下を防止する。

また、アウターロータ２１の外周面２１ａにハウジング１１の内周面１１ａに対する隙間を増大させるための溝部２２が形成されると、オイルが溝部２２に流入することで、オイルのせん断抵抗を低減させることができる。これにより、アウターロータ２１のせん断抵抗を低減しつつ吐出効率を維持することができる。

また、アウターロータ２１の外周面２１ａには、アウターロータ２１の側面２１ｂと溝部２２とを隔てる隔設部Ｘが、アウターロータ２１の少なくとも一方の側面２１ｂとアウターロータ２１の外周面２１ａとの間に全周に亘って形成される。このように、隔設部Ｘがアウターロータ２１の側面２１ｂと外周面２１ａとを隔てると、アウターロータ２１の側面２１ｂから供給されたオイルが溝部２２に入り込むことを防止し、吸入ポート１２と吐出ポート１３とが溝部２２を介して連通することはなく、吐出効率を維持することができる。

なお、本実施形態においては、隔設部Ｘは、アウターロータ２１の両方の側面２１ｂに形成されたが、これに限るものではない。吸入ポート１２又は吐出ポート１３の位置に応じて、隔設部Ｘを片側のみに形成することとしてもよい。

また、溝部２２の周方向の長さＬ１は、吸入ポート１２から吐出ポート１３までの周方向の長さＬ２，Ｌ３よりも短い。溝部２２の周方向の長さＬ１を吸入ポート１２から吐出ポート１３までの周方向の長さＬ２，Ｌ３より短く構成することで、アウターロータ２１の回転により、溝部２２がハウジング１１の内周面１１ａを通過する際、一つの溝部２２は、吸入ポート１２か吐出ポート１３かいずれか一方のみに対向することとなる。すなわち、溝部２２が、吸入ポート１２と吐出ポート１３の両方に対向することを防止することができるため、吸入ポート１２と吐出ポート１３とを確実に隔てることとなる。

〔第２実施形態〕
以下、添付図面を参照して本発明の第２実施形態を詳細に説明する。上述の同様の構成については、図面に同符号を付し、説明を省略する。図３は、第２実施形態のアウターロータ２１Ａの溝部２２Ａの説明図で、（ａ）はアウターロータ２１Ａの斜視図、（ｂ）はオイルポンプ１０の側面図である。図３（ｂ）において、説明のために不要な符号は省略する。

図３に示すように、アウターロータ２１Ａの外周面２１ａには、外周面２１ａより窪むように形成された溝部２２Ａが、複数形成される。溝部２２Ａは、周方向において、断続的に窪んでいる。なお、本実施形態の溝部２２Ａには、前述の実施形態の隔設部Ｘはない。

溝部２２Ａは、隣接する他の溝部２２Ａとの周方向の距離Ｌ４が、吸入ポート１２がアウターロータ２１Ａの外周面２１ａに対向する周方向の長さＬ５及び吐出ポート１３がアウターロータ２１Ａの外周面２１ａに対向する周方向の長さＬ６よりも長い。すなわち、図３（ａ）に示す溝部２２Ａと隣接する他の溝部２２Ａとの周方向の距離Ｌ４と、図３（ｂ）に示す吸入ポート１２がアウターロータ２１Ａの外周面２１ａに対向する周方向の長さＬ５及び吐出ポート１３がアウターロータ２１Ａの外周面２１ａに対向する周方向の長さＬ６とを比較すると、Ｌ４＞Ｌ５及びＬ４＞Ｌ６という関係になる。

以上のように構成することで、アウターロータ２１Ａの外周面２１ａにおける溝部２２Ａ間の部分が吸入ポート１２又は吐出ポート１３に嵌まることを防止する。また、アウターロータ２１Ａの外周面２１ａで溝部２２Ａのない部分が吸入ポート１２又は吐出ポート１３を通過する際、隣接する溝部２２Ａが同時に吸入ポート１２又は吐出ポート１３に対向することがない。これにより、滑らかな回転を保持しながら、吐出効率を維持することができる。

〔第３実施形態〕
以下、添付図面を参照して本発明の第３実施形態を詳細に説明する。上述の同様の構成については、図面に同符号を付し、説明を省略する。図４は、第３実施形態のアウターロータ２１Ｂの溝部２２Ｂの説明図で、（ａ）はアウターロータ２１Ｂの斜視図、（ｂ）はオイルポンプ１０の側面図である。図４（ｂ）において、説明のために不要な符号は省略する。

図４に示すように、アウターロータ２１Ｂの外周面２１ａには、外周面２１ａより窪むように形成された溝部２２Ｂが、複数形成される。溝部２２Ｂは、周方向において、断続的に窪んでいる。

本実施形態の溝部２２Ｂは、アウターロータ２１Ｂの内周に形成される凹部２１ｃに沿った形状となるような深さに形成される。すなわち、図４（ａ）に示すように、アウターロータ２１Ｂの凹部２１ｃの内周面がアウターロータ２１Ｂの外周面から最も遠く（長さＡ１）なる部分Ｐ１に対応する溝部２２Ｂの深さＤ１は、深く形成される。一方、アウターロータ２１Ｂの凹部２１ｃの内周面がアウターロータ２１Ｂの外周面から比較的近く（長さＡ２）なる部分Ｐ２に対応する溝部２２Ｂの深さＤ２は、深さＤ１よりも浅く形成される。このようにアウターロータ２１Ｂを形成することで、本実施形態では、アウターロータ２１Ｂの外周の径方向の厚みを均一にしている。

アウターロータ２１Ｂの外周面２１ａには、アウターロータ２１Ｂの側面２１ｂと溝部２２Ｂとを隔てる隔設部Ｘが、アウターロータ２１Ｂの側面２１ｂとアウターロータ２１Ｂの外周面２１ａとの間に全周に亘って形成される。

溝部２２Ｂの周方向の長さは、吸入ポート１２から吐出ポート１３までのいずれの周方向の長さよりも短い。すなわち、図４（ａ）に示す溝部２２Ｂの周方向の長さＬ１と、図４（ｂ）に示す吸入ポート１２から吐出ポート１３までの上部の周方向の長さＬ２及び下部の周方向の長さＬ３とを比較すると、Ｌ１＜Ｌ２及びＬ１＜Ｌ３という関係になる。

以上のように、アウターロータ２１Ｂの外周の径方向の厚みを均一に形成することとすると、成形型によってアウターロータ２１Ｂを形成する場合に、材料に生じる成形収縮を抑制することができる。なお、アウターロータ２１Ｂの材質を限定するものではないが、成形型でアウターロータ２１Ｂを成形する場合、材質は樹脂材であることが好ましい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１０…オイルポンプ
１１…ハウジング
１１ａ…内周面
１２…吸入ポート
１３…吐出ポート
２０…ポンプ部
２１，２１Ａ，２１Ｂ…アウターロータ
２１ａ…外周面
２１ｂ…側面
２１ｃ…凹部
２２，２２Ａ，２２Ｂ…溝部
２８…インナーロータ
２８ｃ…凸部
３０…吸入管
４０…吐出管
Ｒ…油室
Ｘ…隔設部

Claims (5)

1. 吸入口及び吐出口を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に回転自在に設けられ外周面が前記ハウジングの内周面に摺接するアウターロータと、
   前記アウターロータの内側に、前記アウターロータに対して偏心した状態で回転自在に設けられるインナーロータと、を具備し、
   前記インナーロータと前記アウターロータとの間に画成された油室の容積を増減させることによって、前記吸入口から吸入されたオイルを前記吐出口に吐出するオイルポンプであって、
   前記アウターロータの前記外周面には、前記吸入口と前記吐出口とを画成しつつ前記ハウジングの前記内周面に対する隙間を増大させるための溝部が形成される
   ことを特徴とするオイルポンプ。
2. 前記アウターロータの前記外周面には、前記アウターロータの少なくとも一方の側面と前記溝部とを隔てる隔設部が、前記アウターロータの前記側面と前記アウターロータの前記外周面との間に全周に亘って形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のオイルポンプ。
3. 前記溝部の周方向の長さは、前記吸入口から前記吐出口までの周方向の長さよりも短い
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオイルポンプ。
4. 前記溝部は、前記アウターロータの前記外周面に複数形成され、隣接する他の溝部との周方向の距離が、前記吸入口が前記アウターロータの前記外周面に対向する周方向の長さ及び前記吐出口が前記アウターロータの前記外周面に対向する周方向の長さよりも長い
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のオイルポンプ。
5. 前記溝部における前記アウターロータの外周の径方向の厚みが、均一である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のオイルポンプ。

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