JP2019120241A - オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】内接歯車式のオイルポンプにおいて脈動音を軽減する。【解決手段】オイルポンプは、ポンプケースとアウターロータとインナーロータとを有する内接歯車式である。ポンプケースには、円柱形状のポンプ室とポンプ室にオイルを導入する吸入ポートとポンプ室からオイルが排出される吐出ポートとが形成されている。アウターロータ２２は、ポンプ室に収容されており内歯を備える。インナーロータは、アウターロータ２２の内部に設けられており内歯と噛み合う外歯を備えアウターロータの中心に対して偏心した点を回転中心として駆動軸に固定されている。そして、アウターロータ２２は、その外形が楕円形状である。【選択図】図２

Description

本発明は、内接歯車式のオイルポンプに関する。

特許文献１に開示されているように、内接歯車式のオイルポンプが知られている。
内接歯車式のオイルポンプは、駆動軸に固定されており外歯を備えるインナーロータと、内歯を備えるアウターロータと、を有している。アウターロータは、ポンプケースに形成されているポンプ室に収容されている。インナーロータは、その回転中心がアウターロータの中心から偏心した位置となるように、アウターロータの内部に収容されている。駆動軸の回転に伴いインナーロータを回転させると、内歯と外歯との間に形成される作動室の容積が変化する。作動室の容積変化によって、吸入ポートから作動室に導入されたオイルが吐出ポート側に排出される。

特開２０１３‐２４９８０３号公報

内接歯車式のオイルポンプでは、吸入ポート側と比較して吐出ポート側が高圧であるため、複数の作動室のうち吐出ポートと連通している部分が高圧になる。この圧力差によって、アウターロータには、吐出ポート側に押し付けられる方向の力が作用する。

また、内接歯車式のオイルポンプにおいて、ポンプ室の内周面とアウターロータの外周面との間には、互いの接触による摩擦が生じることを抑制するためにクリアランスが設けられている。また同様に、アウターロータの内歯とインナーロータの外歯とが噛み合う位置における内歯と外歯との間にもクリアランスが設けられている。このため、吐出ポート側に押し付けられる方向の力がアウターロータに作用すると、当該力が作用していない場合と比較して、アウターロータの位置が吐出ポート側に移動することがある。

内接歯車式のオイルポンプでは、アウターロータが吐出ポート側に移動していない場合には、作動室の容積が最大であるときに当該作動室と吐出ポートとは連通しない。ところが、アウターロータの位置が吐出ポート側に移動している場合には、当該作動室が吐出ポートと連通することがある。このとき、吐出ポートから作動室にオイルが逆流して脈動音が発生するという問題があった。

上記課題を解決するためのオイルポンプは、円柱形状のポンプ室と前記ポンプ室にオイルを導入する吸入ポートと前記ポンプ室からオイルが排出される吐出ポートとが形成されているポンプケースと、前記ポンプ室に収容されており内歯を備えるアウターロータと、前記アウターロータの内部に設けられており前記内歯と噛み合う外歯を備え前記アウターロータの中心に対して偏心した点を回転中心として駆動軸に固定されているインナーロータと、を有する内接歯車式のオイルポンプであって、前記アウターロータの外形が楕円形状である。

上記構成によれば、アウターロータが楕円形状であるため、アウターロータが吐出ポート側に押し付けられる力が作用している場合には、楕円の短軸が吐出ポート側を向いているときよりも楕円の長軸が吐出ポート側を向いているときの方が、アウターロータの中心が吐出ポートから離れることになる。すなわち、アウターロータが吐出ポート側に押し付けられる力が作用している場合には、アウターロータの回転に伴い長軸が吐出ポート側に近づくに従って、アウターロータの中心は吐出ポートから離れるようになる。換言すれば、アウターロータは、中心の軌跡が略楕円を描くように変位しながら回転することができる。これによって、吐出ポートから作動室にオイルが逆流する虞のある位置にアウターロータが留まることがなく、オイルの逆流に伴う脈動音の発生を軽減することができる。

オイルポンプの一実施形態についてその断面構造を示す図。 同実施形態にかかるオイルポンプのアウターロータを示す正面図。

以下、オイルポンプの一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１には、オイルポンプ１０の断面構造を示している。オイルポンプ１０は、内接歯車式のオイルポンプであり、駆動軸２３に固定されているインナーロータ２１と、インナーロータ２１に噛み合うアウターロータ２２とを備えている。オイルポンプ１０は、内燃機関に搭載されて、オイルパン内のオイルを機関の各部に供給する。駆動軸２３は、内燃機関のクランクシャフトと連動して回転するように設けられている。

オイルポンプ１０のポンプケース１１には、インナーロータ２１及びアウターロータ２２が収容される円柱形状のポンプ室１５が形成されている。
ポンプケース１１には、オイルをポンプケース１１内に導入する吸入口１２が開口している。ポンプケース１１には、吸入口１２とポンプ室１５とを接続する吸入通路１３が形成されている。

ポンプケース１１には、オイルをポンプケース１１内から排出する吐出口１８が開口している。ポンプケース１１には、吐出口１８とポンプ室１５とを接続する吐出通路１７が形成されている。

図１に示すように、吸入通路１３及び吐出通路１７は、ポンプ室１５の中心を挟んだ両側に配置されている。
ポンプ室１５には、ポンプ室１５内を回動可能にアウターロータ２２が収容されている。アウターロータ２２の内部には、駆動軸２３に固定されたインナーロータ２１が収容されている。

インナーロータ２１は、１０個の外歯を備えている。アウターロータ２２は、インナーロータ２１の外歯と噛み合う内歯を備えている。アウターロータ２２には、外歯よりも数が一つ多い１１個の内歯が形成されている。

図１には、駆動軸２３の回転に伴って回転するインナーロータ２１の回転方向を矢印で表示している。駆動軸２３は、インナーロータ２１の回転中心がポンプ室１５及びアウターロータ２２の中心とは偏心した位置になるように配置されている。このため、アウターロータ２２の内歯とインナーロータ２１の外歯との間の空間である作動室は、インナーロータ２１及びアウターロータ２２の回転に伴って容積が変化する。

図１に示すように、ポンプケース１１の内面でありポンプ室１５の側面には、吸入通路１３と連通している環状の溝である吸入ポート１４が形成されている。吸入ポート１４は、ポンプ室１５における吸入通路１３側の半円の領域であり、アウターロータ２２の内歯とインナーロータ２１の外歯との間の空間である作動室の容積が徐々に大きくなる範囲に形成されている。また同様にポンプ室１５の側面には、吐出通路１７と連通している環状の溝である吐出ポート１６が形成されている。吐出ポート１６は、ポンプ室１５における吐出通路１７側の半円の領域であり、アウターロータ２２の内歯とインナーロータ２１の外歯との間の空間である作動室の容積が徐々に小さくなる範囲に形成されている。

インナーロータ２１及びアウターロータ２２が図１に示す回転角度であるとき、吸入ポート１４の終端部１４Ｂと吐出ポート１６の始端部１６Ａとの間に位置している作動室３１は、吸入ポート１４及び吐出ポート１６とは連通していない。なお、この作動室３１は、内歯と外歯との間の容積が最大となる位置にある。

図２に示すようにアウターロータ２２は、外形が楕円形状である。アウターロータ２２は、断面の輪郭が楕円であり長軸の長さＤ１が短軸の長さＤ２よりも長い。図２には、直径が長軸の長さＤ１と等しい円を二点鎖線で示している。また、アウターロータ２２の長軸の長さＤ１は、ポンプ室１５の直径よりも短い。図１に示すようにポンプ室１５の内周面とアウターロータ２２の外周面との間には、隙間が形成されており、アウターロータ２２がポンプ室１５内を回動可能なクリアランスが設けられている。なお、図２に示す楕円形状のアウターロータ２２は模式的なものであって、実際の長軸と短軸の大小関係を示すものではない。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
オイルポンプ１０の駆動中には、吸入ポート１４側と吐出ポート１６側との圧力差に起因して、アウターロータ２２が吐出ポート１６側に押し付けられる力が作用する。オイルポンプ１０は、アウターロータ２２の外形が楕円形状であるため、楕円の短軸が吐出ポート１６側を向くようにアウターロータ２２が回転しているときよりも、楕円の長軸が吐出ポート１６側を向くようにアウターロータ２２が回転しているときの方が、アウターロータ２２の中心が吐出ポート１６から離れることになる。

すなわち、アウターロータ２２が吐出ポート１６側に押し付けられる力が作用している場合には、アウターロータ２２の回転に伴い長軸が吐出ポート１６側に近づくに従って、アウターロータ２２の中心は吐出ポート１６から離れるようになる。また、アウターロータ２２の回転に伴い長軸が吐出ポート１６側から離れるに従って、アウターロータ２２の中心は吐出ポート１６に近づくようになる。換言すれば、アウターロータ２２は、中心の軌跡が略楕円を描くように変位しながらポンプ室１５内を回転することができる。

ここで、アウターロータ２２が吐出ポート１６側に押し付けられている場合には、吸入ポート１４の終端部１４Ｂと吐出ポート１６の始端部１６Ａとの間に位置している作動室３１が、吐出ポート１６と連通することがある。この点、本実施形態のオイルポンプ１０によれば、中心の軌跡が略楕円を描くようにポンプ室１５内を変位しながらアウターロータ２２が回転することができるため、アウターロータ２２の回転角度によっては、吸入ポート１４の終端部１４Ｂと吐出ポート１６の始端部１６Ａとの間に位置している作動室３１と、吐出ポート１６との連通を解消することができる。すなわち、吸入ポート１４の終端部１４Ｂと吐出ポート１６の始端部１６Ａとの間に位置している作動室３１へ吐出ポート１６からオイルが逆流する虞のある位置にアウターロータ２２が留まることがなく、吐出ポート１６からその作動室３１へのオイルの逆流に伴う脈動音の発生を軽減することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、インナーロータ２１が１０個の外歯を備え、アウターロータ２２が１１個の内歯を備えている。外歯及び内歯の数は特に限定されるものではない。「ｎ」個（ｎは正の整数）の外歯に対して、「ｎ＋１」個の内歯が設けられていればよい。

・外歯及び内歯の形状としては、例えば歯の輪郭がトロコイド曲線であるものや、インボリュート曲線又はサイクロイド曲線であるものを採用することができる。
・楕円形状に形成されているアウターロータ２２における長軸の長さＤ１と短軸の長さＤ２との差の大きさは、適宜変更することが可能である。例えば、ポンプ室１５内においてアウターロータ２２が径方向に移動し得るクリアランスが大きいほど、長軸の長さＤ１と短軸の長さＤ２との差を大きくすることによって、アウターロータ２２の中心の軌跡が楕円を描きやすくなり、吸入ポート１４の終端部１４Ｂと吐出ポート１６の始端部１６Ａとの間に位置している作動室３１と吐出ポート１６との連通を解消しやすくなる。

１０…オイルポンプ、１１…ポンプケース、１２…吸入口、１３…吸入通路、１４…吸入ポート、１４Ｂ…終端部、１５…ポンプ室、１６…吐出ポート、１６Ａ…始端部、１７…吐出通路、１８…吐出口、２１…インナーロータ、２２…アウターロータ、２３…駆動軸、３１…作動室。

Claims (1)

1. 円柱形状のポンプ室と前記ポンプ室にオイルを導入する吸入ポートと前記ポンプ室からオイルが排出される吐出ポートとが形成されているポンプケースと、前記ポンプ室に収容されており内歯を備えるアウターロータと、前記アウターロータの内部に設けられており前記内歯と噛み合う外歯を備え前記アウターロータの中心に対して偏心した点を回転中心として駆動軸に固定されているインナーロータと、を有する内接歯車式のオイルポンプであって、
   前記アウターロータの外形が楕円形状であるオイルポンプ。