JP2018204499A - オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプロータの回転抵抗を安定的に低減し、ポンプロータの円滑な回転を実現できるオイルポンプを提供する。
【解決手段】インナロータ１５及びアウタロータ１６を収容するポンプ室１２を有するハウジング１１，４０と、を備え、ハウジング４０には、吸入ポート４１ａ、４１ｂと、吐出ポート４２ａ，４２ｂとが形成され、吸入ポート４１ａ，４１ｂは、ポンプ室１２を挟んで両側に形成されており、吐出ポート４２ａ，４２ｂは、吐出通路が接続される第１吐出ポート４２ａと、ポンプ室１２を挟んで第１吐出ポート４２ａとは反対の側の第２吐出ポート４２ｂとを有しており、第２吐出ポート４２ｂと同じ側にある吸入ポート４１ｂは、アウタロータ１６の外周の外方まで延設された第１凹部４７を有し、第１凹部４７はハウジング１１，４０においてアウタロータ１６の外周に沿って形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、インナロータ及びアウタロータの歯面間の容積変化によってオイルを吸入及び吐出するオイルポンプに関する。

オイルポンプは、内歯を有するアウタロータと、外歯を有するインナロータと、アウタロータ及びインナロータを収容するハウジングと、インナロータに接続される駆動軸とを備えて構成される。ハウジングには、ポンプ室にオイルを吸入する吸入ポートと、ポンプ室のオイルを吐出する吐出ポートとが形成されている。オイルポンプは、アウタロータに対して偏心して配置されたインナロータを駆動軸によって回転させることで、吸入ポートから吐出ポートに向けてオイルが圧送される。

このようなオイルポンプでは、以下の問題があった。オイルポンプの作動時に、吸入ポートの側には常時負圧が作用し、吐出ポートの側には常時正圧が作用する。このように、ハウジング内には圧力差が存在するため、ポンプ室ではポンプロータであるアウタロータが吐出ポートの側に押し付けられて吸入ポートの側に傾くことになる。その場合、ハウジングの内面に対するアウタロータの摺動摩擦（回転抵抗）が増大し、オイルが流れ難くなるとともに振動や騒音が発生し易くなる。

モータを駆動源とする電動オイルポンプでは、モータへの入力電圧を一定にした場合、モータ回転数の上昇に伴いモータの駆動トルクが小さくなり、モータ電流が低下する。ここで、電動オイルポンプのオイル吐出量はモータ回転数に比例する。このため、モータ回転数が上昇してモータ電流が低下すると、単位電流当たりのオイル吐出量が増加することになり、ポンプ効率が高まる。しかし、アウタロータが傾くことでアウタロータの回転抵抗が増大してモータ回転数が低下すると、駆動トルクが大きくなりモータ電流が上昇する。そうなると、単位電流当たりのオイル吐出量が減少することになり、ポンプ効率が低下する。

特許文献１に示されるオイルポンプでは、アウタロータが円滑に回転するよう、アウタロータにおいて吐出室側とは反対側の端面に、オイルを誘導する圧力バランス溝を形成している。アウタロータの圧力バランス溝にオイルが供給されることで、アウタロータの軸方向の両端面に作用する圧力バランスが保たれる。これにより、アウタロータの傾きを抑制することができる。

特開２００２−５０３９号公報

しかしながら、特許文献１のように、アウタロータの端面と、当該端面に対向するハウジングの内面との間にオイルを供給して、そのオイルの圧力によって両者の接触を回避する構成においては、オイルポンプの吐出圧や回転数の変化によってポンプロータ（アウタロータ及びインナロータ）の回転抵抗が変化する。このため、ポンプロータの回転抵抗を安定的に低減することができず、改善の余地があった。

上記実情に鑑み、ポンプロータの回転抵抗を安定的に低減し、ポンプロータの円滑な回転を実現できるオイルポンプが求められている。

本発明に係るオイルポンプの特徴構成は、内歯を有するアウタロータと、前記内歯と噛み合う外歯を有するインナロータと、前記インナロータに接続され、前記インナロータを回転駆動する駆動軸と、前記インナロータ及び前記アウタロータを収容するポンプ室を有するハウジングと、を備え、前記ハウジングには、前記ポンプ室にオイルを吸入する吸入ポートと、前記ポンプ室のオイルを吐出する吐出ポートとが形成され、前記吸入ポートは、前記ポンプ室を挟んで両側に形成されており、前記吐出ポートは、吐出通路に接続される第１吐出ポートと、前記ポンプ室を挟んで前記第１吐出ポートとは反対の側の第２吐出ポートとを有しており、前記第２吐出ポートと同じ側にある前記吸入ポートは、前記アウタロータの外周の外方まで延設された第１凹部を有し、当該第１凹部は前記ハウジングにおいて前記アウタロータの外周に沿って形成されている点にある。

本構成によれば、吐出通路に接続される第１吐出ポートとは反対の側の第２吐出ポートと同じ側にある吸入ポートは、アウタロータの外周の外方まで延設された第１凹部を有し、当該第１凹部はハウジングにおいてアウタロータの外周に沿って形成されている。このため、アウタロータが吸入ポートの側に傾いたとしても、吸入ポートの側に設けられた第１凹部によって、アウタロータの端面とハウジングの内面との間にオイルの流れ領域が確保される。これにより、アウタロータの回転抵抗を低減することができ、ポンプロータのスムースな回転を実現することができる。また、電動オイルポンプでは、モータ回転数を上昇させてモータ電流を抑制することができるため、ポンプ効率が向上する。

本発明の他の特徴構成は、前記第２吐出ポートは、前記アウタロータの外周の外方まで延設される第２凹部を有し、前記第１凹部は、前記インナロータの回転軸芯を対称軸とした場合に、前記第２凹部に非対称となる部位に設けられる点にある。

本構成によれば、ポンプ室を挟んで吐出通路とは反対側の第２吐出ポートは、アウタロータの外周の外方まで延設される第２凹部を有する。第２吐出ポートに第２凹部を設けることで、第２凹部はポンプロータに対する圧力バランス溝やオイル潤滑溝として機能させることができる。このため、第２吐出ポートにおいて第２凹部が存在する部位ではポンプロータは水平に維持され易い。一方、第２吐出ポートにおいて第２凹部が存在しない部位では、圧力バランスは働かないため、アウタロータは傾きやすくなる。そのため、ハウジングにおいて吸入ポートに形成される第１凹部は、インナロータの回転軸芯を対称軸とした場合に、第２吐出ポートの第２凹部に非対称となる部位に設けられる。これにより、アウタロータが傾きやすい部位に第１凹部を配置することができる。

本発明の他の特徴構成は、前記第１凹部は、前記アウタロータの径方向外方に向かうほど前記インナロータの回転軸芯に沿う方向の深さが浅くなるように形成されている点にある。

本構成のように第１凹部を形成すると、アウタロータが吸入ポートの側に傾いた際に、アウタロータの端面は外周に向かうほど第１凹部に接近する。これにより、アウタロータの外周側と第１凹部との間において圧力が高まる。こうした圧力上昇をアウタロータの外周部が受けることで、アウタロータの傾きを矯正することができる。

実施形態に係るオイルポンプの側面断面図 図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図 実施形態の要部断面図 別実施形態の要部断面図 別実施形態の要部断面図

以下、本発明の実施形態に係るオイルポンプを図面に基づいて説明する。

図１に示すように、オイルポンプ１は、ポンプ部１０とモータ部３０とを備えて構成されている。

（ポンプ部）
ポンプ部１０は、ポンプボディ１１と、ポンプロータ１４と、ポンプカバー４０を備えている。ポンプボディ１１とポンプカバー４０はハウジングの一例である。ポンプロータ１４は、インナロータ１５とアウタロータ１６とによって構成されている。

図１、図２に示すように、ポンプボディ１１は、外形が円柱状であり、一方の端面に有底且つ断面円形の凹部がポンプロータ１４を収容するポンプ室１２として形成されている。凹部（ポンプ室１２）の底面には第１吸入ポート４１ａと第１吐出ポート４２ａとが更に形成されている。第１吸入ポート４１ａから外方に向かって吸入通路４３が延出し、第１吐出ポート４２ａから外方に向かって吐出通路４４が延出している。ポンプ室１２の軸心から偏心した箇所には軸受孔１９が形成され、インナロータ１５を回転駆動する回転軸１３（駆動軸の一例）が軸受孔１９とインナロータ１５を貫通するように挿入されて接続されている。回転軸１３は軸受孔１９によって回転自在に支持され、回転軸１３とインナロータ１５とは共通の回転軸芯Ｘを持ち一体となって回転する。

図２に示すように、ポンプロータ１４は、インナロータ１５に形成された外歯１５ａとアウタロータ１６に形成された内歯１６ａとが噛み合うように構成され、インナロータ１５の回転に伴い、アウタロータ１６がインナロータ１５の周囲を連れ回りする。インナロータ１５の外歯１５ａとアウタロータ１６の内歯１６ａとの間には、回転に伴い容積が増減する多数のセル１７が形成されている。

ポンプカバー４０は、ポンプボディ１１に隣接して配置されており、ポンプボディ１１と同じ外径を有している。ポンプカバー４０とポンプボディ１１とは不図示のネジにより締結され、一体化されている。ポンプカバー４０は、ポンプ室１２を挟んで第１吸入ポート４１ａとは反対側に第２吸入ポート４１ｂを備え、第１吐出ポート４２ａとは反対側に第２吐出ポート４２ｂを備えている。

（モータ部）
図１に示すように、モータ部３０はポンプ部１０に隣接して配置されている。モータ部３０は、円筒状のモータロータ３６と、その外側に位置する環状のステータ３２とを備える。モータロータ３６とステータ３２はいずれも回転軸芯Ｘと同軸心である。

モータロータ３６は、電磁鋼板を積層した円筒状のロータヨーク３７の内部にマグネット３８を収容して固着したものであり、回転軸１３と一体となって回転する。ステータ３２は、電磁鋼板を積層したステータコア３３と、ステータコア３３のティースを覆う絶縁体のコイル支持枠３５と、コイル支持枠３５の上から巻回されたコイル３４とから構成されている。コイル３４には外部のドライバ部からの電力供給により、交流電流が印加される。交流電流によるコイル３４とマグネット３８との吸引、反発の繰り返しによりモータロータ３６が回転し、それに伴いインナロータ１５が回転する。

吸入ポート４１ａ、４１ｂ及び吐出ポート４２ａ、４２ｂは、三日月形状の溝であり、吸入ポート４１ａ、４１ｂは、ポンプロータ１４の回転時にセル１７の容積が増大する範囲に沿ってセル１７と連通するように形成されており、吐出ポート４２ａ、４２ｂは、ポンプロータ１４の回転時にセル１７の容積が減少する範囲に沿ってセル１７と連通するように形成されている。図３に第２吸入ポート４１ｂ及び第２吐出ポート４２ｂを示す。

図２及び図３に示すように、第２吸入ポート４１ｂはアウタロータ１６の外周の外方まで延設される第１溝部４５を有し、第２吐出ポート４２ｂはアウタロータ１６の外周の外方までに延設される第２溝部４６（第２凹部の一例）を有する。第１溝部４５と第２溝部４６とは、第２吸入ポート４１ｂ及び第２吐出ポート４２ｂにおいて左右対称となる位置に設けられている。第１溝部４５及び第２溝部４６は、ポンプ室１２の圧力バランス及びオイル潤滑のために設けられている。

図１及び図４に示すように、第２吐出ポート４２ｂと同じ側にある吸入ポート（本実施形態では第２吸入ポート４１ｂ）は、アウタロータ１６の外周の外方まで延設された第１凹部４７を有し、当該第１凹部４７はポンプカバー４０においてアウタロータ１６の外周に沿って形成されている（図２参照）。

これにより、図１に一点鎖線で示すように、アウタロータ１６に傾きが生じたとしても、アウタロータ１６とポンプカバー４０（ハウジング）の内面との間の隙間が確保され、オイルの流入領域を有することになる。その結果、インナロータ１５及びアウタロータ１６の回転抵抗を軽減することができる。

図２及び図３に示すように、第２吸入ポート４１ｂの第１凹部４７は、インナロータ１５の回転軸芯Ｘを対称軸とした場合に、第２吐出ポート４２ｂの第２溝部４６に非対称となる部位に設けられる。

ポンプ室１２を挟んで第１吐出ポート４２ａとは反対側の第２吐出ポート４２ｂは、アウタロータ１６の外周に向けて延設される第２溝部４６を有する。第２溝部４６は第２吐出ポート４２ｂにおいて圧力バランス溝やオイル潤滑溝として機能する。このため、第２吐出ポート４２ｂにおいて第２溝部４６が存在する部位ではポンプロータ１４は水平に維持され易い。一方、第２吐出ポート４２ｂにおいて第２溝部４６が存在しない部位では、圧力バランスが働かないいため、アウタロータ１６は傾きやすくなる。そのため、第２吸入ポート４１ｂに形成される第１凹部４７は、インナロータ１５の回転軸芯Ｘを対称軸とした場合に、第２吐出ポート４２ｂの第２溝部４６に非対称となる部位に設けられる。これにより、アウタロータ１６が傾きやすい部位に第１凹部４７を配置することができる。

〔別実施形態〕
（１）上記の実施形態では、第１凹部４７は、第２吸入ポート４１ｂと同じ深さに形成される例を示したが、図５に示すように、第１凹部４７は、アウタロータ１６の径方向外方に向かうほどインナロータ１５の回転軸芯Ｘに沿う方向の深さが浅くなるように形成されてもよい。

このように第１凹部４７を形成すると、アウタロータ１６が第２吸入ポート４１ｂの側に傾いた際に、アウタロータ１６の端面は外周に向かうほど第１凹部４７に接近する。これにより、アウタロータ１６の外周側と第１凹部４７との間において圧力が高まる。こうした圧力上昇をアウタロータ１６の外周部が受けることで、アウタロータ１６の傾きを矯正することができる。

（２）上記の実施形態では、ポンプボディ１１の側に吸入通路４３及び吐出通路４４を設ける例を示したが、図６に示すように、ポンプカバー４０に、吸入通路４３及び吐出通路４４を設けてもよい。この場合は、ポンプカバー４０に第１吸入ポート４１ａ及び第１吐出ポート４２ａが設けられ、ポンプボディ１１に第２吸入ポート４１ｂ及び第２吐出ポート４２ｂが設けられる。第２吸入ポート４１ｂには、アウタロータ１６の外周に向けて延設された第１凹部４７が形成され、当該第１凹部４７はポンプボディ１１においてアウタロータ１６の外周に沿って形成される。図示しないが、吸入通路４３をポンプボディ１１及びポンプカバー４０の一方に設け、吐出通路４４をポンプボディ１１及びポンプカバー４０の他方に設けるようにしてもよい。

（３）上記の実施形態では、回転軸１３の駆動源が電動モータである例を示したが、回転軸１３の駆動源は電動モータに限定されない。回転軸１３の駆動源は、例えば内燃機関のクランク軸であってもよい。

（４）インナロータ１５及びアウタロータ１６は、上記の実施形態で説明した形状や支持構造を備えたものに限るものではなく、適宜変更することができる。

本発明は、オイルポンプにおいて広く利用することできる。

１ ：オイルポンプ
１０ ：ポンプ部
１１ ：ポンプボディ
１２ ：凹部（ポンプ室）
１３ ：回転軸（駆動軸）
１５ ：インナロータ
１６ ：アウタロータ
３０ ：モータ部
４０ ：ポンプカバー
４１ａ ：第１吸入ポート（吸入ポート）
４１ｂ ：第２吸入ポート（吸入ポート）
４２ａ ：第１吐出ポート（吐出ポート）
４２ｂ ：第２吐出ポート（吐出ポート）
４３ ：吸入通路
４４ ：吐出通路
４５ ：第１溝部
４６ ：第２溝部（第２凹部）
４７ ：第１凹部
Ｘ ：回転軸芯

Claims (3)

1. 内歯を有するアウタロータと、
   前記内歯と噛み合う外歯を有するインナロータと、
   前記インナロータに接続され、前記インナロータを回転駆動する駆動軸と、
   前記インナロータ及び前記アウタロータを収容するポンプ室を有するハウジングと、を備え、
   前記ハウジングには、前記ポンプ室にオイルを吸入する吸入ポートと、前記ポンプ室のオイルを吐出する吐出ポートとが形成され、
   前記吸入ポートは、前記ポンプ室を挟んで両側に形成されており、
   前記吐出ポートは、吐出通路が接続される第１吐出ポートと、前記ポンプ室を挟んで前記第１吐出ポートとは反対の側の第２吐出ポートとを有しており、
   前記第２吐出ポートと同じ側にある前記吸入ポートは、前記アウタロータの外周の外方まで延設された第１凹部を有し、当該第１凹部は前記ハウジングにおいて前記アウタロータの外周に沿って形成されているオイルポンプ。
2. 前記第２吐出ポートは、前記アウタロータの外周の外方まで延設される第２凹部を有し、
   前記第１凹部は、前記インナロータの回転軸芯を対称軸とした場合に、前記第２凹部に非対称となる部位に設けられる請求項１に記載のオイルポンプ。
3. 前記第１凹部は、前記アウタロータの径方向外方に向かうほど前記インナロータの回転軸芯に沿う方向の深さが浅くなるように形成されている請求項１又は２に記載のオイルポンプ。

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