JP2023127279A - 内接ギヤポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動時（オイルを昇圧して吐出する際）に生じるポンプ音を低減することが可能な内接ギヤポンプを提供する。
【解決手段】内接ギヤポンプ２０は、ポンプハウジング２１と、内周面に内歯を有し、ポンプハウジング２１の内部に配設されるアウタロータ２３と、外周面にアウタロータ２３の内歯と噛合する外歯を有し、アウタロータ２３の内部に配設され、ポンプシャフト２５により回転駆動されるインナロータ２４と、ポンプハウジング２１とアウタロータ２３との間に配設され、アウタロータ２３の正方向の回転を許可し、逆方向の回転を禁止するワンウェイクラッチ２８とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アウタロータ（アウタギア）の内歯にインナロータ（インナギア）の外歯を内接させた構造を有し、オイルを昇圧して吐出する内接ギヤポンプに関する。

例えば、有段自動変速機（ステップＡＴ）や無段変速機（ＣＶＴ）等では、変速や前進／後進切換等の作動や潤滑等を行うオイルを供給するために、オイルを昇圧して吐出するオイルポンプを備えている。

このようなオイルポンプとして、特許文献１には、歯部を有するインナロータとその歯部に噛み合う歯溝を有するアウタロータとが相対的に回転することによってオイルを昇圧して吐出するトロコイドポンプ（内接ギヤポンプ）が開示されている。

特開２０１２－５７６７５号公報

ところで、内接ギヤポンプ（オイルポンプ）では、駆動時（オイルを昇圧して吐出する際）にノイズ（ポンプ音）が発生する。特に、例えば、内接ギヤポンプ（オイルポンプ）がボルト等によってミッションケース等に締結固定されている場合、内接ギヤポンプで発生した振動（起振力）が、ミッションケース等に伝達され、ミッションケース等を介してノイズとして放射される。そのため、このような内接ギヤポンプの駆動に起因したノイズ（ポンプ音）を低減することが望まれていた。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、駆動時（オイルを昇圧して吐出する際）に生じるポンプ音を低減することが可能な内接ギヤポンプを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る内接ギヤポンプは、ポンプハウジングと、内周面に内歯を有し、ポンプハウジングの内部に配設されるアウタロータと、外周面にアウタロータの内歯と噛合する外歯を有し、アウタロータの内部に配設され、ポンプシャフトにより回転駆動されるインナロータと、ポンプハウジングとアウタロータとの間に配設され、アウタロータの正方向の回転を許可し、逆方向の回転を禁止するワンウェイクラッチとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、内接ギヤポンプの駆動時（オイルを昇圧して吐出する際）に生じるポンプ音を低減することが可能となる。

実施形態に係る内接ギヤポンプの構成を示す図である。 実施形態に係る内接ギヤポンプを構成するワンウェイクラッチの一例（ローラ式ワンウェイクラッチ）を示す図である。 実施形態に係る内接ギヤポンプを構成するワンウェイクラッチの他の例（カム式ワンウェイクラッチ）を示す図である。 実施形態に係る内接ギヤポンプを構成するワンウェイクラッチの他の例（スプラグ式ワンウェイクラッチ）を示す図である。 アウタロータの挙動を示す図である。 アウタロータ及びインナロータの挙動を説明するための図である。 アウタロータとインナロータとの歯間隙間の変動を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１～図４を併せて用いて、実施形態に係る内接ギヤポンプ２０の構成について説明する。図１は、実施形態に係る内接ギヤポンプ２０の構成を示す図である。図２は、内接ギヤポンプ２０を構成するワンウェイクラッチ２８の一例（ローラ式ワンウェイクラッチ２８Ａ）を示す図である。図３は、ワンウェイクラッチ２８の他の例（カム式ワンウェイクラッチ２８Ｂ）を示す図である。図４は、ワンウェイクラッチ２８の他の例（スプラグ式ワンウェイクラッチ２８Ｃ）を示す図である。

なお、本実施形態では、内接ギヤポンプ２０を無段変速機（ＣＶＴ）等のオイルポンプとして用いた場合を例にして説明する。また、本実施形態では、内接ギヤポンプ（オイルポンプ）２０として、２つの吐出ポート２７１、２７２を有する２ポート型のトロコイドポンプを例にして説明する。

内接ギヤポンプ（オイルポンプ）２０は、例えば、エンジン出力によって駆動され、オイルパンに貯留されているオイル（ＡＴＦ）を、吸入ポート２６を通して吸入し、昇圧して２つの吐出ポート（第１吐出ポート２７１及び第２吐出ポート２７２）から吐出する。なお、２つの吐出ポート（第１吐出ポート２７１及び第２吐出ポート２７２）それぞれに対応するように２つの吸入ポートを有する構成としてもよい。

内接ギヤポンプ（オイルポンプ）２０は、ポンプハウジング２１と、該ポンプハウジング２１の接合面に接合されるカバー２２とを備えている。ポンプハウジング２１の内部には、円筒状（断面が円形）のロータ収容部２１ａが形成されている。

また、カバー２２には、該カバー２２を貫通するようにロータ収容部２１ａと連通し、オイルを吸入するする吸入ポート２６、及び、オイルを吐出する２つの吐出ポート（第１吐出ポート２７１、第２吐出ポート２７２）が形成されている。

ロータ収容部２１ａの内部には、内周面に内歯を有するアウタロータ２３が、一方向（本実施形態では時計回り）に回転可能に配設（収容）されている。アウタロータ２３の内部には、外周面にアウタロータ２３の内歯と噛合する外歯を有するインナロータ２４が回転自在に配設（収容）されている。アウタロータ２３およびインナロータ２４は相互に偏心した状態で噛み合っており、両者の間に容積が増減する複数の作動室（チャンバ）が画成される。

インナロータ２４の中央部には、ポンプシャフト（駆動軸）２５が結合されている。
ここで、ポンプハウジング２１及びカバー２２それぞれの中央には軸支孔２１ｂ，２２ｂが形成されており、例えばベアリングを介してポンプシャフト２５が回転自在に軸支される。一方、ポンプハウジング２１の軸支孔２１ｂから突出するポンプシャフト２５の基端部には従動スプロケット（図示省略）が固設されている。この従動スプロケットは、例えば、トルクコンバータの出力軸に設けられた駆動スプロケットに無端チェーンを介して接続されており、該無端チェーンを介して回転駆動される。

そして、ポンプシャフト２５が回転駆動されて、インナロータ２４が回転し、アウタロータ２３の歯溝とインナロータ２４の隣り合う歯部とによって画成される作動室（チャンバ）の容積が変化することにより、オイルが吸入され、昇圧されて、吐出される。

ところで、従来の内接ギヤポンプ（オイルポンプ）は、駆動時（オイルを昇圧して吐出する際）にノイズ（ポンプ音）が発生するという問題があった。発明者は、この問題点につき鋭意検討を重ねた結果、インナロータ、アウタロータの回転により作動室（チャンバ）の容積が変化し高圧を生成する際に、アウタロータがインナロータやポンプハウジング間のクリアランスによって複雑な挙動を伴うこと（後述する図５の黒の細い実線、及び図６の破線参照）、そして、その複雑なアウタロータの挙動により、チャンバシール部（アウタロータの歯溝とインナロータの歯部とによって画成される作動室（チャンバ）におけるアウタロータの歯溝とインナロータの歯部との摺接部（箇所））の隙間が変動して（後述する図７の破線参照）、圧力の漏れが発生することにより、油圧脈動（すなわち起振力）が大きくなり、その結果、ポンプ音が大きくなるとの知見を得た。また、発明者は、油圧脈動につながる歯間隙間の生じる一因がロータのトルク変動にあり、そのトルク変動に起因するロータの回転変動の抑制がポンプ音の低減につながると推察した。

そこで、内接ギヤポンプ（オイルポンプ）２０は、ポンプハウジング２１とアウタロータ２３との間に配設され、アウタロータ２３の正方向（順方向）、すなわち、ポンプシャフト２５の回転方向（駆動方向）（本実施形態では時計回り）の回転を許可し、逆方向（本実施形態では反時計回り）の回転を禁止（規制）するワンウェイクラッチ２８を備えている。ワンウェイクラッチ２８は、アウタロータ２３の周方向に沿って複数、配設されている。

特に、ワンウェイクラッチ２８は、逆方向に対する遊び（後述するローラやカム等が噛み合う（すなわちアウタロータ２３の回転が止まる）までの回転量（移動量））が、チャンバシール部（アウタロータ２３の歯溝とインナロータ２４の歯部とによって画成される作動室（チャンバ）におけるアウタロータ２３の歯溝とインナロータ２４の歯部との摺接部（箇所））におけるアウタロータ２３とインナロータ２４との間の隙間（クリアランス）の変動幅よりも小さく設定されている。

ワンウェイクラッチ２８としては、例えば、ローラ式ワンウェイクラッチ、カム式ワンウェイクラッチ、又は、スプラグ式ワンウェイクラッチ等を用いることができる。

ここで、図２（ａ）、（ｂ）に、ローラ式ワンウェイクラッチ２８Ａの例を示す。ローラ式ワンウェイクラッチ２８Ａは、主として、外輪（ポンプハウジング２１）と、内輪（アウタロータ２３）と、ローラ２８Ａａと、スプリング２８Ａｂとを有して構成される。外輪（ポンプハウジング２１）の内周面、又は、内輪（アウタロータ２３）の外周面にはカム面を持ったポケット２８Ａｃが形成されている。ポケット２８Ａｃの内部にはローラ２８Ａａが配置され、スプリング２８Ａｂによって外輪（ポンプハウジング２１）のカム面と内輪（アウタロータ２３）の外周面、又は、内輪（アウタロータ２３）のカム面と外輪（ポンプハウジング２１）の内周面に接触するように保たれている。

そして、図２（ａ）に示されるように、アウタロータ２３が正方向（例えば時計回り）に回転すると、カム面とローラ２８Ａａとの接触面圧が低くなり（ローラ２８Ａａがカム面に噛み合わないため）、滑って、回転が許可される。一方、図２（ｂ）に示されるように、アウタロータ２３が逆方向（例えば反時計回り）に回転しようとすると、カム面とローラ２８Ａａとの接触面圧が高くなり（ローラ２８Ａａがカム面に噛み合うため）、抵抗となって（ポンプハウジング２１が固定されているため）回転が禁止（規制）される。

次に、図３（ａ）、（ｂ）に、カム式ワンウェイクラッチ２８Ｂの例を示す。カム式ワンウェイクラッチ２８Ｂは、主として、内外輪（ポンプハウジング２１及びアウタロータ２３）の間に配列されるカム２８Ｂａと、カム２８ａ等の部材をまとめる保持器（ワイヤケージ）２８Ｂｂと、カム２８ａが噛み合う向きに付勢力を付与するスプリング２８Ｂｃとを有して構成されている。内外輪（ポンプハウジング２１及びアウタロータ２３）の間に多数配列されているカム２８Ｂａは、スプリング２８Ｂｃの作用によって瞬時に均等な荷重分担で噛み合うように構成されている。

そして、図３（ａ）に示されるように、アウタロータ２３が正方向（例えば時計回り）に回転すると、カム２８Ｂａが内外輪（ポンプハウジング２１及びアウタロータ２３）に対して外れるため（噛み合わないため）、回転が許可される。一方、図３（ｂ）に示されるように、アウタロータ２３が逆方向（例えば反時計回り）に回転しようとすると、カム２８Ｂａが瞬時に内外輪（ポンプハウジング２１及びアウタロータ２３）と噛み合い、（ポンプハウジング２１が固定されているため）回転が禁止される。

次に、図４（ａ）、（ｂ）に、スプラグ式ワンウェイクラッチ２８Ｃの例を示す。スプラグ式ワンウェイクラッチ２８Ｃは、外輪（ポンプハウジング２１）と内輪（アウタロータ２３）との間にスプラグ２８Ｃａが組み込まれた構造を有している。

図４（ａ）に示されるように、アウタロータ２３が正回転（例えば時計回りに回転）した場合は、スプラグ２８Ｃａの噛み合いが外れて回転が許可される。一方、図４（ｂ）に示されるように、アウタロータ２３が逆回転（例えば反時計回りに回転）すると、スプラグ２８Ｃａが噛み合い、（ポンプハウジング２１が固定されているため）回転が禁止される。

ここで、図５に、アウタロータ２３の挙動（アウタロータ２３の中心の軌跡）を示す。図５の横軸は、図１のＺ軸方向の変位であり、縦軸は、Ｙ軸方向の変位である。図５では、本実施形態に係る内接ギヤポンプ２０のアウタロータ２３の変動（変位）を白の太い実線で示した。また、併せて、図５では、ワンウェイクラッチ２８を有しない従来の内接ギヤポンプのアウタロータの変動（変位）を黒の細い実線で示した。また、図６に、アウタロータ２３及びインナロータ２４の挙動を説明するための図を示す。図６では、本実施形態に係る内接ギヤポンプ２０のアウタロータ２３及びインナロータ２４の挙動（ラジアル方向及び回転方向）を実線で示した。また、併せて、図６では、ワンウェイクラッチ２８を有しない従来の内接ギヤポンプのアウタロータ及びインナロータの挙動（ラジアル方向及び回転方向）を破線で示した。さらに、図７に、アウタロータ２３とインナロータ２４との歯間隙間の変動を示す。図７の横軸は、インナロータ２４の回転位相であり、縦軸は、歯間隙間である。図７では、本実施形態に係る内接ギヤポンプ２０の歯間隙間の変動を実線で示した。また、併せて、図７では、ワンウェイクラッチ２８を有しない従来の内接ギヤポンプの歯間隙間の変動を破線で示した。

ところで、従来の内接ギヤポンプでは、図５の黒の細い実線、及び図６の破線で示されるように、インナロータ、アウタロータの回転により作動室（チャンバ）の容積が変化し高圧を生成する際に、アウタロータがインナロータやポンプハウジング間のクリアランスによって複雑な挙動を伴う。そして、その複雑なアウタロータの挙動により、図７に破線で示されるように、チャンバシール部の隙間が変動して、圧力の漏れが発生することにより、油圧脈動（すなわち起振力）が大きくなる。

これに対して、本実施形態に係る内接ギヤポンプ２０では、上述したような構成を有することにより、ワンウェイクラッチ２８によって、アウタロータ２３の正方向の回転が許可され、逆方向の回転が禁止（規制）される。そのため、図５の白の太い実線、及び図６の実線で示されるように、アウタロータ２３の回転変動が低減（抑制）され、アウタロータ２３のインナロータ２４に対する回転位相差（位相ズレ）が小さくなり、図７に実線で示されるように、歯間隙間の変動が低減されることにより、チャンバのシール性が高められる。その結果、油圧脈動（変動）が低減（すなわちポンプ本体の起振力が低下）され、ポンプ音が低減（抑制）される。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、ワンウェイクラッチ２８により、アウタロータ２３の正方向の回転が許可され、逆方向の回転が禁止される。そのため、アウタロータ２３の回転変動が低減され、アウタロータ２３のインナロータ２４に対する回転位相差（位相ズレ）が小さくなり、歯間隙間の変動が低減されることにより、チャンバのシール性が高められる。そして、油圧脈動が低減（すなわちポンプ本体の起振力が低下）され、ポンプ音が低減される。その結果、内接ギヤポンプ２０の駆動時（オイルを昇圧して吐出する際）に生じるポンプ音を低減することが可能となる。

特に、本実施形態によれば、ワンウェイクラッチ２８の逆方向に対する遊びが、チャンバシール部（作動室の摺接部）におけるアウタロータ２３とインナロータ２４との間の隙間の変動幅よりも小さい。そのため、チャンバシール部における、アウタロータ２３とインナロータ２４との間のクリアランスの変動幅を小さくすることができ、チャンバのシール性を向上できる。

また、本実施形態によれば、ワンウェイクラッチ２８が、アウタロータ２３の周方向に沿って複数、配設されている。そのため、各ワンウェイクラッチ２８で均等に負荷を受けることができ、迅速に逆方向の回転を止めることができる。

また、本実施形態によれば、ワンウェイクラッチ２８として、例えば、要件（上記遊び、コスト、スペース（搭載性）等）に応じて、ローラ式ワンウェイクラッチ２８Ａ、カム式ワンウェイクラッチ２８Ｂ、又は、スプラグ式ワンウェイクラッチ２８Ｃを用いることができる。

さらに、本実施形態によれば、１ポート型よりもアウタロータ２３の挙動がより複雑で、ポンプ音が比較的大きい２ポート型のトロコイドポンプに適用することにより、より効果的にポンプ音を低減できる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明に係る内接ギヤポンプ（オイルポンプ）２０を無段変速機（ＣＶＴ）に適用した場合を例にして説明したが、無段変速機に代えて、例えば多段式自動変速機（ＡＴ）等にも適用することができる。また、変速機用のオイルポンプに限られず、例えばエンジンなどのオイルポンプにも適用することができる。

また、上記実施形態では、内接ギヤポンプ（オイルポンプ）２０がトロコイドポンプである場合を例にして説明したが、内接ギヤポンプ（オイルポンプ）２０はトロコイドポンプに限られず、他の形式の内接ギヤポンプでもよい。また、トロコイドポンプは、２ポート型に限られることなく、１ポート型でもよい。

上記実施形態では、ワンウェイクラッチ２８として、ローラ式、カム式、スプラグ式のものを例として挙げたが、ワンウェイクラッチ２８は、ローラ式、カム式、スプラグ式に限られることなく、他の形式のものを用いてもよい。

２０ 内接ギヤポンプ（オイルポンプ）
２１ ポンプハウジング
２２ カバー
２３ アウタロータ
２４ インナロータ
２５ ポンプシャフト
２６ 吸入ポート
２７１ 第１吐出ポート
２７２ 第２吐出ポート
２８ ワンウェイクラッチ
２８Ａ ローラ式ワンウェイクラッチ
２８Ｂ カム式ワンウェイクラッチ
２８Ｃ スプラグ式ワンウェイクラッチ

Claims (5)

1. ポンプハウジングと、
   内周面に内歯を有し、前記ポンプハウジングの内部に配設されるアウタロータと、
   外周面に前記アウタロータの内歯と噛合する外歯を有し、前記アウタロータの内部に配設され、ポンプシャフトにより回転駆動されるインナロータと、
   前記ポンプハウジングと前記アウタロータとの間に配設され、前記アウタロータの正方向の回転を許可し、逆方向の回転を禁止するワンウェイクラッチと、を備えることを特徴とする内接ギヤポンプ。
2. 前記ワンウェイクラッチは、前記逆方向に対する遊びが、チャンバシール部における前記アウタロータと前記インナロータとの間の隙間の変動幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の内接ギヤポンプ。
3. 前記ワンウェイクラッチは、前記アウタロータの周方向に沿って複数、配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内接ギヤポンプ。
4. 前記ワンウェイクラッチは、ローラ式ワンウェイクラッチ、カム式ワンウェイクラッチ、又は、スプラグ式ワンウェイクラッチであることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の内接ギヤポンプ。
5. 前記内接ギヤポンプは、２つの吐出ポートを有するトロコイドポンプであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の内接ギヤポンプ。

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