JP2022044355A - オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【目的】樹脂製のポンプカバーを有するオイルポンプで、ロータと、ポンプカバーとのサイドクリアランスを、オイルの温度及び圧力に影響されず、常時最適な状態に維持できるオイルポンプとすること。
【構成】ロータ７と、該ロータ７を回転駆動する駆動軸８と、前記ロータ７が収納されるロータ室１１と、該ロータ室１１の近傍に設けられる吸入ポート２１と吐出ポート２２と、ポンプカバーＡとを備えたオイルポンプとすること。ポンプカバーＡは樹脂製とし、ポンプカバーＡの内部でオイルが流通する部分に対応するポンプカバーＡの外面側１ａの部分に立上り壁形状のリブ５が設けられること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂製のポンプカバーを有するオイルポンプで、ロータと、ポンプカバーとのサイドクリアランスを、オイルの温度及び圧力に影響されず、常時最適な状態に維持できるオイルポンプに関する。

自動車等の潤滑系統にオイルを供給するオイルポンプにおいて、装置全体の軽量化の目的を達成するために、軽量な材質が使用される傾向にある。そこで、軽量な金属であるアルミニウム合金が使用されることが多くなっているが、さらに軽量化を図るために、構成部材の一部に樹脂が使用されることもある。

近年では、樹脂の性能が向上し、耐久性のある強化された樹脂も存在し、構成部品において、樹脂と金属を使い分けて使用されることが多くなっている。オイルポンプでは、例えば、内接歯車タイプのロータのように、インナーロータとアウターロータ及び駆動軸等のように強度が必要とされるものは、金属製であり、これに対してポンプカバーは、前記部材ほど強度を必要としないので樹脂製とすることがある。このようにすることで、オイルポンプ全体を総合的に軽量化できるのみならず、さらに生産性を向上させることができる。

特開平１０－４７２５９号公報

ところで、オイルポンプが使用される環境は、特に、自動車エンジン及びトランスミッションなどのオイル潤滑に使用される場合では、オイルの温度，圧力等の多様な負荷がかかる極めて厳しい状況である。そして、オイルポンプの構成部材で、樹脂と金属とでは、その性質は、極端に異なるものであり、前述したオイルの温度，圧力が両者に及ぼす影響も大きく異なることになる。

その負荷としてオイルの温度差による形状変形や、オイルの圧力による形状変形が、樹脂と金属とでは、大きく異なることになる。そして、オイルポンプでは、ポンプカバーを樹脂製とし、ロータ及び該ロータの駆動軸を金属製とした場合では、例えばポンプカバーに駆動軸の挿通部が設けられており、駆動軸がポンプカバーの挿通部を貫通する。ここで、挿通部の内径と、駆動軸の外径とは、設計値で適正となるように設定される。しかし、両者の熱膨張率及びヤング率は、当然、異なるものであり、オイルポンプの稼働中において、循環するオイルの温度及び圧力は当然ながら変化してゆく。

ポンプカバーの挿通部の周辺には吸入ポート及び吐出ポートが設けられており、この両ポート間のオイル圧力にも差が生じ、吐出ポート側が吸入ポート側よりも圧力が高くなる。そして、樹脂製のポンプカバーは、金属製のロータと比較して、熱膨張率及びヤング率が大きいので、ポンプカバーと、ロータとの間に生じる軸方向隙間、つまりサイドクリアランスは、変化する傾向にある。

そして、オイルの温度，圧力が上昇するにしたがって、ポンプカバーと、ロータのサイドクリアランスの大きさｔａは熱膨張及び圧力等による増量ｋだけ大きくなる（図６参照）。つまり、両者の隙間は拡がることになる。そのために、オイル漏れが生じ、オイルの温度，圧力の増加によって、オイルポンプの特性は劣化することになる。図６は、従来技術を示すものであり、符号ａはポンプカバーであり、符号ｂはロータであり、符号ｃは駆動軸である。

このような不都合な事態を解決するために、ポンプカバー全体の肉厚を厚くして、オイル温度及び圧力による変形量を最小限にしようとする手段が考えられる。しかし、上述した不都合な事態を回避するために、ポンプカバーの肉厚量を、同物体を金属製とした場合に比較して、材質によっても異なるが例えば１.５倍であることが必要である。これでは、装置全体を軽量化するためにポンプカバーを樹脂製としたことの効果が得られなくなってしまう。そこで、本発明の目的は、上記問題点を、樹脂製のポンプカバ－を剛性が高い構造にすることによって解決することにある。

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、ロータと、該ロータを回転駆動する駆動軸と、前記ロータが収納されるロータ室と、該ロータ室の近傍に設けられる吸入ポートと吐出ポートと、ポンプカバーとを備えたオイルポンプであって、該ポンプカバーは樹脂製とし、該ポンプカバーの内部でオイルが流通する部分に対応する前記ポンプカバーの外面側の部分に立上り壁形状のリブが設けられてなる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２の発明を、請求項１に記載のオイルポンプにおいて、前記リブは、前記吐出ポートの形状に沿って形成されてなる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３の発明を、請求項１に記載のオイルポンプにおいて、前記リブは、前記吐出ポートの径方向中央箇所に配置されロータの回転方向に沿って前記吐出ポートの終端付近又は前記吸入ポートの始端付近までの範囲に対応する部分に形成されてなる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に記載のオイルポンプにおいて、前記リブは、前記吐出ポートの径方向中央箇所に配置され前記駆動軸が挿通される挿通部の周辺から径方向に次第に離間するように形成されると共に、その離間する部分は直線状としてなる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５の発明を、請求項１，２，３又は４の何れか１項に記載のオイルポンプにおいて、前記リブの外周側又は内周側に径方向に所定間隔を置いて前記リブより回転方向の長さが短い補助リブが形成されてなる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１の発明では、ポンプカバーは樹脂製とし、該ポンプカバーの内部でオイルが流通する部分に対応する前記ポンプカバーの外面側の部分に立上り壁形状のリブが設けられる構成としている。これにより、オイルポンプ内で流通するオイルの温度及び圧力が上昇したときには、ポンプカバーが外面側に拡がる方向にかかる熱膨張力或いは圧力等による外力が生じるが、このような外力を前記リブが受け持つことにより、ポンプカバーの外面側への拡がりを抑制する。これによって、樹脂製のポンプカバーの形状を適正に維持し、ロータとポンプカバーとのサイドクリアランスは、適正な状態を維持し、良好な吐出性能を維持することができる。

請求項２の発明では、前記リブは、前記吐出ポートの形状に沿って形成されることにより、特にオイル圧力が高くなる吐出ポート側のオイルによる力をリブが受けてポンプカバーの変形を抑制することができる。

請求項３の発明では、前記リブは、前記吐出ポートの径方向中央箇所(中央箇所周辺も含む)に配置されロータの回転方向に沿って前記吐出ポートの終端付近又は前記吸入ポートの始端付近までの範囲に対応する部分に形成されてなることにより、前記吐出ポートと共にオイルの高い圧力の影響をうけるシールランド(間仕切部)に対応する位置にまでリブが延在することで、さらに、ポンプカバーの形状を維持することができる。

請求項４の発明では、前記リブは、前記吐出ポートの径方向中央箇所(中央箇所周辺も含む)に配置され前記駆動軸が挿通される挿通部の周辺から次第に離間するように形成されると共に、その離間する部分は直線状とした構成により、吐出ポートにおけるオイル圧力の変化に対応し、前記リブにかかる外力を均一化できる。請求項５の発明では、前記リブの外周側又は内周側に径方向に所定間隔を置いて補助リブが形成されたことにより、リブ及び補助リブのそれぞれが外力を個別に吸収することができ、リブの外面からの高さを低くし、ポンプカバー外面の突起を小さく抑えることができる。

（Ａ）は本発明におけるポンプカバーの外面図、（Ｂ）はポンプカバーの内面図である。 （Ａ）は図１（Ａ）のＹ1－Ｙ1矢視端面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＹ2－Ｙ2矢視端面図、（Ｃ）は（Ａ）の(α)部拡大図である。 （Ａ）は本発明におけるポンプカバーの斜視図、（Ｂ）は本発明におけるポンプカバーの別の実施形態の外面図である。 本発明の構成を示す分解図である。 本発明の特性を示すグラフである。 従来技術を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明におけるオイルポンプは、トランスミッション又はエンジン等の潤滑オイルを必要とする機器に適正に装着される。本発明の構成は、主に、ポンプカバーＡ，駆動軸８及びロータ７を有する（図１，図４参照）。

なお、本発明における説明で方向を示す軸方向及び径方向を使用する。軸方向は、駆動軸８がポンプカバーＡとポンプハウジング６とに適正に装着されたときの軸長の方向のことを言う。軸方向は、駆動軸８以外の部材についても、駆動軸８が適正に装着された状態で、駆動軸８を基準として方向を示す文言として共通して使用される。軸方向は、主要図面に矢印で記載されている。径方向は、軸方向に垂直な方向である。

本発明におけるオイルポンプのポンプカバーＡは、樹脂製であり、具体的な材質としては、フェノール樹脂が好適である。ポンプカバーＡは、カバー本体１を有し、カバー本体１には、オイルポンプの内方側となる内面側１ｂと、オイルポンプの外方側となる外面側１ａが存在する。カバー本体１の内面側１ｂには、ロータ室１１の側面，吸入ポート２１，吐出ポート２２及びリリーフバルブハウジング２４等が備えられている。カバー本体１の外面側１ａには、後述するリブ５が設けられている。さらにカバー本体１には、内面側１ｂと外面側１ａとを貫通する挿通部４が形成されている。該挿通部４は、後述する駆動軸８が貫通する。又は後述する駆動軸８は、ポンプハウジング６を挿通し、カバー本体１に挿通部４が形成されない場合もある。

ポンプハウジング６は、ポンプカバーＡと共に単体として備えられる。或いは、ポンプハウジング６は、エンジン等のオイル循環機構部のケーシングに一体成形され、ロータ及び駆動軸が装着されたポンプカバーＡが、エンジンケーシング９に装着される構成としたものも存在する。ポンプハウジング６は、ポンプカバーＡの外形と略同一形状をなしている。なお、図１，図２等に記載された符号４１は、挿通部４の内周側面を示す。

ポンプカバーＡにおける挿通部４は、ロータ室１１の側面部に設けられている〔図１（Ｂ）参照〕。該ロータ室１１は、ポンプハウジング６に設けられ後述するロータ７が収容される部位である。ロータ室１１は、円周状の内周側面１１ｂを有している。該内周側面１１ｂは、必ずしも、円周状に連続する壁面ではなく、断続的な円弧の壁面として構成されている〔図１（Ｂ）参照〕。ロータ室１１内で、挿通部４の径方向外側に吸入ポート２１と吐出ポート２２が存在している。吸入ポート２１は、オイルの吸入流路２１ａを備えており、吐出ポート２２は吐出流路２２ａを備えている〔図１（Ｂ）参照〕。

ポンプハウジング６は、エンジンケーシング９と一体化されたものが存在し、エンジンケーシング９の製造時にポンプハウジング６が形成されるものとしており、組付工場にてポンプカバーＡをポンプハウジング６に接続することでオイルポンプが製造されるものとした（図４参照）。したがって、ポンプカバーＡは、ポンプハウジング６という名称に置き換えても構わない。この場合は、ポンプハウジング６がポンプカバーＡという名称に置き換えられることになる。

樹脂製のポンプカバーＡの外面側１ａには、リブ５が形成される〔図１（Ａ），図３参照〕。該リブ５は、挿通部４の孔周辺近傍で且つオイルが流通する部分に対応する外面側１ａの部分に設けられている。リブ５は、ポンプハウジング６の外面側１ａに対して垂直状の立上り壁形状に形成されたものである。ポンプカバーＡのオイルが流通する部分は、オイルによる圧力がかかり、同時に流通するオイルが次第に高温となる。

ポンプカバーＡには、オイルの高温高圧により、ロータ７とのサイドクリアランスが変化する荷重が作用する。そして、ロータ７と、ポンプハウジングＡとの間のサイドクリアランスの隙間ｔは、拡がる傾向にある。そのため、このサイドクリアランスの隙間ｔが一定値を超えるとオイル漏れが生じ、ポンプ効率が劣化することになる。本発明では、ポンプカバーＡは、樹脂製であり、したがって、オイルの温度及び圧力が共に高くなる箇所では、熱膨張及び吐出圧力の力による変形が生じる〔図２（Ｃ）参照〕。このときのリブ５の存在によりポンプカバーＡを拡張しようとする力に対抗し、拡張を抑えるものである。

前述した、オイルが流通する部分とは、吸入ポート２１及び吐出ポート２２である。そして、特に、流通するオイルの圧力が高くなるのは吐出ポート２２である。そこで、該吐出ポート２２に対応するポンプカバーＡの外面側１ａにリブ５が形成される（図１，図２参照）。該リブ５は、吐出ポート２２の始端及び終端を結ぶ領域の径方向中央箇所(略中央箇所及び中央箇所付近又は周辺も含む)に配置され、ロータ７の回転方向に沿って吸入ポート２１の始端付近又は吐出ポート２２の終端付近までの範囲に対応するポンプカバーＡの外面側１ａに形成される。

このとき、吐出ポート２２の終端と、吸入ポート２１の始端との間には、第２シールランド(間仕切部)２３ｂが設けられているが、該第２シールランド２３ｂ部分に対応するポンプカバーＡの外面側１ａにもリブ５が連続的に設けられることもある。また、吐出ポート２２の始端と、吸入ポート２１の終端との間は、第１シールランド(間仕切部)２３ａが設けられている。このリブ５の範囲は、ポンプカバーＡの内面側１ｂにおいて、最もオイル圧力が高くなる部分となる。そこで、樹脂製のポンプカバーＡの外面側１ａのリブ５は、オイルの温度による熱膨張と、オイルの高圧による負荷によって変形が生じることになる。したがって、該リブ５は、これらの負荷による変形を受けることになる〔図２（Ｃ）参照〕。

特に、ポンプカバーＡのリブ５は、カバー本体１と同様に樹脂製である。そして、ポンプカバーＡの外面側１ａに対して垂直状の立上り壁形状としたものである〔図２，図３（Ａ）参照〕。よって立上り壁形状としたリブ５はほとんど軸方向に熱伸縮して、上下方向に伸びると共に、オイルの高圧による負荷を軸方向に吸収することができる。そのために、適正なサイドクリアランスを維持することができる。

次に、リブ５は、吐出ポート２２の延在方向における径方向中央箇所(略中央箇所及び中央箇所付近又は周辺も含む)に配置され、挿通部４の周辺に対して次第に径方向に離間するように形成されると共に、リブ５の挿通部４から離間する部分は直線状とした直線状リブ片５１とした実施形態が存在する〔図１（Ａ），図２（Ａ）参照〕。この実施形態において、直線状リブ片５１は、吐出ポート２２側の吐出圧力の変化に伴いリブ５が挿通部４から次第に径方向に離間することで、サイドクリアランスを均一にすることができる。

次に、リブ５の径方向外周側に所定間隔を置いて補助リブ５ａが形成される実施形態も存在する〔図１（Ａ），図２（Ａ）参照〕。該補助リブ５ａは、リブ５に径方向に離間して略並列するように配置される。補助リブ５ａは、リブ５に比較して、延在方向において短い範囲に設けられる。補助リブ５ａは、リブ５と共にそれぞれが負荷（外力）を個別に吸収することができる。したがって、リブ５の外面側１ａからの高さを低くし、全体としてリブ５及び補助リブ５ａの高さを低く抑えることができる。

また、リブ５は、挿通部４の周辺に環状に形成される環状リブ片５ｂとした実施形態も存在する〔図３（Ｂ）参照〕。該環状リブ片５ｂは、リブ５において、前述した直線状リブ片５１を除く円弧状のリブの基本部分に略環状のリブ片を連続して設け、全体として円形環状となるリブ５を構成するものである。環状リブ片５ｂによって構成された環状のリブ５は、円形状であり、その直径中心は挿通部４の内径中心と同一位置であり、挿通部４の外周に対して等間隔となる円にて構成される。この環状リブ片５ｂからなるリブ５についても他の実施形態と同等の効果を奏する。

ポンプハウジング６は、ポンプカバーＡのロータ室１１側面に対応する位置にロータ室６１空間を有し、ポンプカバーＡのロータ室１１側面と共にロータ７を収納する。さらに、ポンプハウジング６には、ポンプカバーＡの吸入ポート２１及び吐出ポート２２に対応する位置に、同等形状の吸入ポート及び吐出ポートが形成されることもある。ポンプハウジング６は、前述したように、エンジンケーシング９に一体的に形成されることがあり、該エンジンケーシング９が金属製であるため、ポンプハウジング６も金属製となる。ポンプハウジング６にも、駆動軸８が挿通する挿通部４が存在する。

また、ポンプハウジング６のロータ室６１にロータ７がその軸方向において、完全に収まる構成とした場合、ポンプカバーＡのロータ室１１は、ロータ７が納まる範囲となることもある。この場合、ポンプカバーＡのロータ室１１は平坦な面となることもある。次に、ロータ７は、ポンプハウジング６のロータ室１１に収納されるもので、回転してポンプ動作を行うものである。具体的には、内接歯車タイプのものであり、例えばトロコイドタイプ等であり、トロコイド形の歯形を有するインナーロータ７１と、アウターロータ７２とから構成される〔図４参照〕。

また、ポンプハウジング６のロータ室６１にロータ７がその軸方向において、完全に収まる構成とした場合、ポンプカバーＡのロータ室１１は、ロータ７が納まる範囲となることもある。この場合、ポンプカバーＡのロータ室１１は平坦な面となることもある。そして、インナーロータ７１は、駆動軸８によって回転し、アウターロータ７２がインナーロータ７１と共に回転することができる。インナーロータ７１の外歯と、アウターロータ７２の内歯が噛み合いつつインナーロータ７１が回転することによってアウターロータ７２が回転し、吸入ポート２１から吐出ポート２２にオイルを搬送する。

本発明では、樹脂製のポンプカバーＡにリブ５を設けたので、サイドクリアランスが拡張することを防止できる。図５は、本発明におけるポンプカバーＡを樹脂製とした場合と、金属製(アルミ製)とした場合とを対比したものであり、このグラフから、本発明における樹脂製のポンプカバーＡは、金属製とした場合と略同等の変形量におさえることができることが示されている。これによって、ロータ７とポンプカバーＢのサイドクリアランスは、適正な隙間ｔを維持することができ、ロータ７の良好な回転状態を維持し、ポンプ効率を良好なものにできる。

Ａ…ポンプカバー、１１…ロータ室、２１…吸入ポート、２２…吐出ポート、４…挿通部、５…リブ、５ａ…補助リブ、５１…直線状リブ片、５ｂ…環状リブ片、６…ポンプハウジング、７…ロータ、８…駆動軸。

Claims (5)

1. ロータと、該ロータを回転駆動する駆動軸と、前記ロータが収納されるロータ室と、該ロータ室の近傍に設けられる吸入ポートと吐出ポートと、ポンプカバーとを備えたオイルポンプであって、該ポンプカバーは樹脂製とし、該ポンプカバーの内部でオイルが流通する部分に対応する前記ポンプカバーの外面側の部分に立上り壁形状のリブが設けられてなることを特徴とするオイルポンプ。
2. 請求項１に記載のオイルポンプにおいて、前記リブは、前記吐出ポートの形状に沿って形成されてなることを特徴とするオイルポンプ。
3. 請求項１に記載のオイルポンプにおいて、前記リブは、前記吐出ポートの径方向中央箇所に配置されロータの回転方向に沿って前記吐出ポートの終端付近又は前記吸入ポートの始端付近までの範囲に対応する部分に形成されてなることを特徴とするオイルポンプ。
4. 請求項１に記載のオイルポンプにおいて、前記リブは、前記吐出ポートの径方向中央箇所に配置され前記駆動軸が挿通される挿通部の周辺から径方向に次第に離間するように形成されると共に、その離間する部分は直線状としてなることを特徴とするオイルポンプ。
5. 請求項１，２，３又は４の何れか１項に記載のオイルポンプにおいて、前記リブの外周側又は内周側に径方向に所定間隔を置いて前記リブより回転方向の長さが短い補助リブが形成されてなることを特徴とするオイルポンプ。

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