JP2021195895A - オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】高効率化を図ることができる、オイルポンプを提供する。【解決手段】ポンプギヤ４３とポンプケース４２の内面との間には、クリアランスが設けられている。そのため、ポンプギヤ４３の左側の端面６１とその端面６１と回転軸線方向に対向するポンプボディ４５の内面６２との間のサイドクリアランス、および、ポンプギヤ４３の右側の端面６３とその端面６３と回転軸線方向に対向するポンプカバー４６の内面６４との間のサイドクリアランスには、ポンプ室５７からオイルが漏れる。そして、インナロータ５１の両側の端面６５，６６には、それぞれ溝６７，６８が形成されている。溝６７，６８は、インナロータ５１の内周に沿った円環状をなし、インナロータ５１の内周で開放されている。【選択図】図２

Description

本発明は、オイルポンプに関する。

たとえば、変速機を搭載した車両では、エンジンの動力がトルクコンバータを介して変速機に入力され、変速機で変速された動力がデファレンシャルギヤ（差動装置）などを介して駆動輪に伝達される。変速機としては、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）や有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）が広く知られている。

無段変速機や有段式の自動変速機などの変速機には、オイルポンプが備えられている。オイルポンプにより、変速機の底部に溜まっているオイルが吸い上げられ、その吸い上げられたオイルがバルブボディに供給される。そして、バルブボディからオイルの供給を必要とする各部に作動油または潤滑油としてオイルが供給される。

図９は、従来のオイルポンプ２０１の構成を示す断面図である。

オイルポンプ２０１は、内接式ギヤポンプであり、ポンプボディ２０２およびポンプボディ２０２に接合されるポンプカバー２０３からなるポンプケース２０４内に、アウタロータ２０５およびインナロータ２０６からなるポンプギヤ２０７を備えている。アウタロータ２０５およびインナロータ２０６は、たとえば、それぞれトロコイド曲線形状の内歯および外歯を有している。

オイルポンプ２０１では、アウタロータ２０５とインナロータ２０６とが噛み合って回転し、アウタロータ２０５とインナロータ２０６との間に形成される空間（ポンプ室）の容積変化により、ポンプケース２０４に形成された吸入口からオイルが吸入され、ポンプケース２０４に形成された吐出口からオイルが吐出される。

特開２０１４−１４８９１１号公報

本願発明者は、オイルポンプ２０１のポンプ効率が向上する構成を研究し、本発明に想到するに至った。

本発明の目的は、高効率化を図ることができる、オイルポンプを提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るオイルポンプは、内部にギヤ収容空間を有するポンプケースと、ギヤ収容空間に収容されるポンプギヤとを含み、ポンプケースの内面とポンプギヤとの間には、クリアランスが設けられており、ポンプギヤは、インナロータとインナロータの周囲を取り囲むアウタロータとが噛み合って回転し、インナロータとアウタロータとの間に形成されるポンプ室の容積変化を生じるものであり、インナロータの両側には、互いに同形状の溝が形成されている。

この構成によれば、ポンプケース内のギヤ収容空間に、インナロータおよびアウタロータからなるポンプギヤが収容されている。ポンプケースの内面とポンプギヤとの間には、クリアランスが設けられている。そのため、インナロータとアウタロータとの間のポンプ室からポンプギヤの両側の各端面とポンプケースの内面との間（サイドクリアランス）にオイルが漏れ、そのオイルにより、ポンプギヤやインナロータの中心を貫通するポンプシャフトなどを潤滑することができる。

そして、インナロータの両側には、互いに同形状の溝が形成されている。これにより、ポンプ室からインナロータの各端面とポンプケースの内面との間に漏れたオイルが溝に溜まり、その溜まったオイルによる静圧が各溝にほぼ均等に発生する。その静圧によりインナロータが回転軸線方向の両側からほぼ均等に押されるので、インナロータが回転軸線方向の一方側に片寄らずに、インナロータの各端面とポンプケースの内面との間にほぼ同じクリアランスが確保された状態で、インナロータの姿勢を安定させることができる。

その結果、インナロータの各端面とポンプケースの内面との摺動抵抗が低減し、摺動抵抗による駆動トルク損失が低減することにより、オイルポンプの機械効率の向上を図ることができる。

インナロータが回転軸線方向の一方側に片寄ることにより、インナロータの各端面とポンプケースの内面との間のクリアランスが一方側で大きくなると、ポンプ室からのオイルの漏れ量（損失流量）が増加する。インナロータの各端面とポンプケースの内面との間にほぼ均等なクリアランスが確保されることにより、ポンプ室からのオイルの漏れ量（損失流量）の増加が抑制され、オイルポンプの容積効率の向上を図ることができる。

よって、オイルポンプの機械効率および容積効率の向上による高効率化（ポンプ効率の向上）を実現することができる。

溝は、インナロータの両側の端面に形成され、インナロータの回転軸線を中心とする円環状をなし、インナロータの内周で開放されていてもよい。すなわち、溝は、インナロータの内周に沿った円環状の座ぐり形状に形成されていてもよい。

溝がインナロータの各端面に形成された構成では、溝をインナロータの鋳造時に作り込むことができる。そのため、インナロータに溝を形成するための加工費が不要であり、追加の加工費を要することなく、オイルポンプの容積効率の向上を図ることができる。また、インナロータに溝を形成することにより、インナロータの重量が低減するので、オイルポンプの機械効率をさらに向上させることができる。

本発明によれば、オイルポンプの機械効率および容積効率の向上による高効率化（ポンプ効率の向上）を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るオイルポンプが備えられた変速ユニット１の一部の構成を示す断面図である。 オイルポンプを図１よりも拡大して示す断面図である。 インナロータを回転軸線方向から見た図である。 溝を有するオイルポンプの発生油圧と容積効率との関係、および、溝を有さないオイルポンプの発生油圧と容積効率との関係を示す図であり、入力回転数が２０００ｒｐｍであるときの関係を示す。 溝を有するオイルポンプの発生油圧と容積効率との関係、および、溝を有さないオイルポンプの発生油圧と容積効率との関係を示す図であり、入力回転数が３０００ｒｐｍであるときの関係を示す。 オイルポンプの第１変形例に係る構成を示す断面図である。 オイルポンプの第２変形例に係る構成を示す断面図である。 オイルポンプの第３変形例に係る構成を示す断面図である。 従来のオイルポンプの構成を示す断面図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜変速ユニット＞
図１は、本発明の一実施形態に係るオイルポンプ４１が備えられた変速ユニット１の一部の構成を示す断面図である。なお、図１以降の各断面図では、断面を表すハッチングの付与が省略されている。

変速ユニット１は、車両に搭載されて、エンジン（図示せず）が発生するエンジントルクを変速して駆動輪（図示せず）に伝達するユニットであり、トルクコンバータ２および自動変速機３を含む。トルクコンバータ２および自動変速機３は、変速ユニット１の外殻をなすユニットケース４内に収容されている。

トルクコンバータ２は、フロントカバー１１、ポンプインペラ１２、タービンハブ１３、タービンランナ１４およびステータ１５を備えている。

フロントカバー１１は、トルクコンバータ２の回転軸線（以下、単に「回転軸線」という。）を中心に略円板状に延びている。フロントカバー１１には、エンジントルクが入力される。

ポンプインペラ１２は、フロントカバー１１の左側（エンジン側と反対側）に配置されている。ポンプインペラ１２の外周端部は、フロントカバー１１の外周端部に接続され、回転軸線を中心にフロントカバー１１と一体回転可能に設けられている。ポンプインペラ１２の内面には、複数のブレード２１が放射状に並べて配置されている。

タービンハブ１３は、フロントカバー１１とポンプインペラ１２との間に配置されている。タービンハブ１３は、略円筒状のボス部２２と、ボス部２２から回転径方向の外側に延出したフランジ部２３とを一体的に有している。

タービンランナ１４は、タービンハブ１３のフランジ部２３のポンプインペラ１２側の面に固定されている。タービンランナ１４のポンプインペラ１２との対向面には、複数のブレード２４が放射状に並べて配置されている。

ステータ１５は、ポンプインペラ１２とタービンランナ１４との間に配置されている。

エンジントルクによりフロントカバー１１と一体にポンプインペラ１２が回転すると、ポンプインペラ１２からタービンランナ１４に向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナ１４のブレード２４で受けられて、タービンランナ１４が回転する。このとき、トルクコンバータ２の増幅作用が生じ、タービンランナ１４には、エンジントルクよりも大きなトルクが発生する。

自動変速機３は、インプットシャフト３１を備えている。

インプットシャフト３１は、中空軸に形成されている。インプットシャフト３１は、回転軸線上を延び、トルクコンバータ２に挿通されている。インプットシャフト３１の右側（エンジン側）の端部には、タービンハブ１３のボス部２２が外嵌されて、そのボス部２２がスプライン嵌合されている。これにより、インプットシャフト３１は、タービンハブ１３と一体回転し、さらには、そのタービンハブ１３に対して固定されたタービンランナ１４と一体回転する。

インプットシャフト３１の左側の端部には、インプットシャフト３１の回転をインプットシャフト３１と平行に設けられたシャフト３２に伝達するためのギヤ３３が一体に形成されている。

＜オイルポンプ＞
インプットシャフト３１の左側には、オイルポンプ４１が配置されている。オイルポンプ４１は、内接式ギヤポンプであり、ポンプケース４２、ポンプギヤ４３およびポンプシャフト４４を備えている。

ポンプケース４２は、ポンプボディ４５と、ポンプボディ４５に接合されるポンプカバー４６とを備えている。ポンプボディ４５は、円筒状の内周面を有する容器状をなし、その内周面の中心線が回転軸線と平行に延び、開口を右側に向けて設けられている。ポンプカバー４６は、板状をなし、ポンプボディ４５の開口を右側から閉塞している。これにより、ポンプケース４２の内部には、円柱状のギヤ収容空間４７が形成されている。

ポンプギヤ４３は、ポンプケース４２内のギヤ収容空間４７に収容されている。ポンプギヤ４３は、インナロータ５１と、インナロータ５１の周囲を取り囲む略円筒状のアウタロータ５２とを備えている。

ポンプシャフト４４は、回転軸線上を延び、インプットシャフト３１内に挿通されている。ポンプシャフト４４の右側の端部は、トルクコンバータ２のフロントカバー１１の中心部に相対回転不能に接続されている。これにより、エンジントルクによりフロントカバー１１が回転すると、フロントカバー１１と一体にポンプシャフト４４が回転する。また、ポンプシャフト４４は、ポンプカバー４６を貫通し、ポンプシャフト４４の左側の端部は、ポンプボディ４５に形成された凹部５３に挿入されている。

図２は、オイルポンプ４１を図１よりも拡大して示す断面図である。図３は、インナロータ５１を回転軸線方向から見た図である。

インナロータ５１は、その外周面に、トロコイド曲線形状の外歯５４を有している。インナロータ５１の中心には、貫通孔５５が形成されている。ポンプシャフト４４は、インナロータ５１の貫通孔５５に挿通されて、インナロータ５１とスプライン嵌合されている。

アウタロータ５２は、その内周面に、トロコイド曲線形状の内歯５６を有している。アウタロータ５２は、インナロータ５１に対して偏心して配置されており、その偏心している側と反対側において、インナロータ５１の外歯５４とアウタロータ５２の内歯５６とが噛合している。

ポンプシャフト４４が回転すると、インナロータ５１とアウタロータ５２とが噛み合いながら互いに偏心して回転する。また、内歯５６の歯数は、インナロータ５１の外歯５４の歯数よりも１つ多く、アウタロータ５２は、インナロータ５１の１回転に対して１歯分遅れて回転する。インナロータ５１およびアウタロータ５２の回転により、インナロータ５１とアウタロータ５２との間に形成される空間からなるポンプ室５７の容積変化が生じ、その容積変化により、ポンプケース４２に形成された吸入口からオイルが吸入され、ポンプケース４２に形成された吐出口からオイルが吐出される。

ポンプギヤ４３とポンプケース４２の内面との間には、クリアランスが設けられている。そのため、ポンプギヤ４３の左側の端面６１とその端面６１と回転軸線方向に対向するポンプボディ４５の内面６２との間のサイドクリアランス、および、ポンプギヤ４３の右側の端面６３とその端面６３と回転軸線方向に対向するポンプカバー４６の内面６４との間のサイドクリアランスには、ポンプ室５７からオイルが漏れる。

インナロータ５１の両側の端面６５，６６には、それぞれ溝６７，６８が形成されている。溝６７，６８は、インナロータ５１の内周に沿った円環状、すなわち座ぐり形状に形成されており、インナロータ５１の内周で開放されている。溝６７，６８の深さは、たとえば、サイドクリアランスの１０倍程度である。サイドクリアランスの寸法が０．０３ｍｍであれば、溝６７，６８の深さは、０．３ｍｍ程度となる。また、溝６７，６８の回転径方向の寸法は、たとえば、３ｍｍ程度である。

＜作用効果＞
以上のように、ポンプ室５７から、ポンプギヤ４３の端面６１とポンプボディ４５の内面６２との間のサイドクリアランス、および、ポンプギヤ４３の端面６３とポンプカバー４６の内面６４との間のサイドクリアランスに、オイルが漏れる。したがって、そのオイルにより、ポンプギヤ４３やポンプシャフト４４などを潤滑することができる。

そして、インナロータ５１の端面６５，６６には、それぞれ溝６７，６８が形成されている。これにより、ポンプ室５７からインナロータ５１の各端面６５，６６とポンプケース４２の内面６２，６４との間に漏れたオイルが溝６７，６８に溜まり、その溜まったオイルによる静圧が溝６７，６８にほぼ均等に発生する。その静圧によりインナロータ５１が回転軸線方向の両側からほぼ均等に押されるので、インナロータ５１が回転軸線方向の一方側に片寄らずに、インナロータ５１の各端面６５，６６とポンプケース４２の内面との間にほぼ同じクリアランスが確保された状態で、インナロータ５１の姿勢を安定させることができる。

その結果、インナロータ５１の各端面６５，６６とポンプケース４２の内面との摺動抵抗が低減し、摺動抵抗による駆動トルク損失が低減することにより、オイルポンプ４１の機械効率の向上を図ることができる。

また、インナロータ５１に溝６７，６８を形成することにより、インナロータ５１の重量が低減するので、オイルポンプ４１の機械効率をさらに向上させることができる。

インナロータ５１が回転軸線方向の一方側に片寄ることにより、インナロータ５１の各端面６５，６６とポンプケース４２の内面との間のクリアランスが一方側で大きくなると、ポンプ室からのオイルの漏れ量（損失流量）が増加する。インナロータ５１の各端面６５，６６とポンプケース４２の内面との間にほぼ均等なクリアランスが確保されることにより、ポンプ室からのオイルの漏れ量（損失流量）の増加が抑制され、オイルポンプ４１の容積効率の向上を図ることができる。

よって、オイルポンプ４１の機械効率および容積効率の向上による高効率化（ポンプ効率の向上）を実現することができる。

溝６７，６８は、インナロータ５１の鋳造時に作り込むことができる。そのため、インナロータ５１に溝６７，６８を形成するための加工費が不要であり、追加の加工費を要することなく、オイルポンプ４１の容積効率の向上を図ることができる。

図４は、溝６７，６８を有するオイルポンプ４１の発生油圧と容積効率との関係、および、溝６７，６８を有さないオイルポンプの発生油圧と容積効率との関係を示す図であり、入力回転数が２０００ｒｐｍであるときの関係を示す。また、図５は、溝６７，６８を有するオイルポンプ４１の発生油圧と容積効率との関係、および、溝６７，６８を有さないオイルポンプの発生油圧と容積効率との関係を示す図であり、入力回転数が３０００ｒｐｍであるときの関係を示す。

図４および図５では、溝６７，６８を有するオイルポンプ４１の発生油圧が「○」でプロットされ、溝６７，６８を有さないオイルポンプ２０１（図９参照）の発生油圧が「×」でプロットされている。

図４および図５に示されるように、入力回転数が２０００ｒｐｍおよび３０００ｒｐｍのいずれであっても、溝６７，６８を有するオイルポンプ４１は、発生油圧の大小にかかわらず、溝６７，６８を有さないオイルポンプ２０１と比較して、容積効率が向上している。また、その容積効率の向上の効果は、発生油圧が高いほど顕著に現れている。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、図６に示されるように、インナロータ５１の左側の端面６５に溝６７が形成され、インナロータ５１に対して右側に設けられる溝６８は、ポンプカバー４６に形成されてもよい。また、インナロータ５１の右側の端面６６に溝６８が形成され、インナロータ５１に対して左側に設けられる溝６７は、ポンプボディ４５に形成されてもよい。さらには、インナロータ５１の左側に設けられる溝６７および右側に設けられる溝６８がそれぞれポンプボディ４５およびポンプカバー４６に形成されてもよい。

また、前述の実施形態では、溝６７，６８がインナロータ５１の内周で開放された構成を取り上げた。この構成に限定されず、たとえば、図７に示されるように、溝６７，６８は、それぞれインナロータ５１の端面６５，６６の径方向の中間部に形成されてもよい。また、図８に示されるように、溝６７，６８は、それぞれインナロータ５１の端面６５，６６の外周に沿った円環状に形成され、インナロータ５１の外周で開放されてもよい。

その他、図２、図６、図７および図８に示される構成（各変形例に係る構成）が適宜組み合わされるなど、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

４１：オイルポンプ
４２：ポンプケース
４３：ポンプギヤ
４７：ギヤ収容空間
５１：インナロータ
５２：アウタロータ
５７：ポンプ室
６２，６４：内面
６５，６６：端面
６７，６８：溝

Claims (2)

1. 内部にギヤ収容空間を有するポンプケースと、
   前記ギヤ収容空間に収容されるポンプギヤと、を含み、
   前記ポンプケースの内面と前記ポンプギヤとの間には、クリアランスが設けられており、
   前記ポンプギヤは、インナロータと前記インナロータの周囲を取り囲むアウタロータとが噛み合って回転し、前記インナロータと前記アウタロータとの間に形成されるポンプ室の容積変化を生じるものであり、
   前記インナロータの両側には、互いに同形状の溝が形成されている、オイルポンプ。
2. 前記溝は、前記インナロータの両側の端面に形成され、前記インナロータの回転軸線を中心とする円環状をなし、前記インナロータの内周で開放されている、請求項１に記載のオイルポンプ。

Images