JP3634125B2 - ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機などの伝動機構に、潤滑や変速制御の目的で用いられるポンプの改良提案に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これらの用途に用いられるポンプとしては、内接歯車型式のポンプが知られている。
【０００３】
この内接歯車ポンプは、特開平７−１５１０６５号公報に記載されているように構成する。
つまり図６および図７に示すように、ポンプハウジング１内にアウタギア２を回転自在に収納して具え、該アウタギアの内部に偏心配置されてその内歯に噛合するインナギア３を設ける。
そして、インナギア３とアウタギア２との間の非噛合隙間に、これらギアを軸線方向に支えるポンプハウジング１の底面１ａから突出したクレッセント４を介在させ、これによりポンプ効率を高める。
【０００４】
ポンプ作用に当たっては、インナギア３を図６に矢印で示す方向へ回転駆動し、アウタギア２を同じく矢印で示す方向へ回転させる。
この回転に伴って、インナギア３およびアウタギア２の歯溝により画成される各ポンプ室は順次、ギア回転方向遅れ側におけるクレッセント４の端部近くにおいてポンプハウジング１に形成した吸入ポート（図示せず）、およびギア回転方向進み側におけるクレッセント４の端部近くにおいてポンプハウジング１に形成した吐出ポート（図７に５で示す）を通過し、
各ポンプ室は吸入ポート通過時にこれから流体を補給され、吐出ポート５に連通する時これに流体を吐出して、所定のポンプ作用を行う。
【０００５】
かかるポンプ作用中、インナギア３およびアウタギア２の回転速度が低い低回転時は、インナギア３およびアウタギア２の歯溝（ポンプ室）の圧力が時間的な余裕もあって吸入ポートから吐出ポートに向かうにつれて着実に上昇し、問題を生ずることがないものの、
インナギア３およびアウタギア２の回転速度が速い高回転時は、歯溝（ポンプ室）の圧力上昇がインナギア３およびアウタギア２の回転に対して遅れ気味となる結果、歯溝（ポンプ室）の先行歯がクレッセント４を通過して歯溝（ポンプ室）を吐出ポート５に連通し始めた時、高圧になっている吐出ポート５から歯溝（ポンプ室）への急激な流体の流れを発生させ、所謂キャビテーションに伴うノイズや、エロージョン（壊食）の問題が生ずるのを免れなかった。
【０００６】
これがため従来、前記の公報にも記載されているが、図６および図７に示すように、吐出ポート５に近いクレッセント４の突出隅角部を切り欠いて切欠き面６を設定し、歯溝（ポンプ室）の先行歯がクレッセント４を通過し終える前から歯溝（ポンプ室）を吐出ポート５に通じさせ始め、その後に連通開度を徐々に増大させるようにし、
これにより、高回転時における上記キャビテーションノイズや、エロージョン（壊食）の問題を解消することを狙った技術思想が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の対策によってもなお、以下に説明する問題があることを確かめた。
つまり、クレッセント４の吐出ポート側の端部における突出隅角部に単一の切欠き面６を設けるというだけでは、当該切欠き面のギア回転方向における長さＷを長くするとポンプ効率の低下を招くためにこれを長くするには限界があり、かかる制約の上で、切欠き面６が略クレッセント４の全高に及ぶようにするには、インナギア３およびアウタギア２の回転面に対する切欠き面６の傾斜角θを大きくせざるを得ない。
【０００８】
この場合、インナギア３およびアウタギア２の歯溝（ポンプ室）の圧力は、歯溝の先行歯が順次、図６にＤで示すクレッセント進入位置から、同図にＥで示すクレッセント通過位置を経て、同図にＦで示すクレッセント退出位置を通過する過程を追って説明すると、
低回転時、圧力上昇に時間的な余裕があることから、図８にａによって示すごとくＤ〜Ｆ間のクレッセント域でも徐々に上昇するが、
高回転時は同図にｂで示すごとく、圧力上昇が間に合わず、Ｅ位置に至って始めて圧力が上昇し始める。
そしてＥ位置以後、傾斜角θの上記大きさ故に、インナギア３およびアウタギア２の歯溝（ポンプ室）の圧力は急激に上昇して衝撃波を発生し、キャビテーションノイズや、エロージョン（壊食）の問題を解消するといった目的を達成することができない。
【０００９】
従って、インナギア３およびアウタギア２の回転面に対する切欠き面６の傾斜角θは、図７に示すように切欠き面６がクレッセントの全高に及ばないこととなっても、或る程度小さくすることが不可欠である。
ところでこの場合、当該傾斜角θに応じた図７にαで示す領域におけるキャビテーションノイズや、エロージョン（壊食）は回避することができるも、これより吐出ポート５に近い領域βにおけるキャビテーションノイズや、エロージョン（壊食）を回避することができない。
付言すれば、従来の対策では如何にしても、吐出ポート５に近い領域βにおけるキャビテーションの問題をも確実に生じなくすることができなかった。
【００１０】
請求項１に記載の第１発明は、クレッセント付き内接歯車ポンプにおいて，切欠き面の長さに前記の制約があっても、吐出ポートに近い領域まで確実にキャビテーションの問題を生じなくし得るよう構成して、上記の問題を解消可能にしたポンプを提案することを目的とする。
【００１１】
請求項２に記載の第２発明は、上記の問題解決を確実に実現する構成を提案することを目的とする。
【００１２】
請求項３に記載の第３発明は、第１発明または第２発明を安価に実現するポンプの構成を提案することを目的とする。
【００１３】
請求項４に記載の第４発明は、第１発明または第２発明の目的を一層きめ細かく実現するポンプの構成を提案することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
これらの目的のため、先ず第１発明は、
ポンプハウジング内で回転駆動される、相互に噛合したインナギアおよびアウタギアを具え、これらインナギアとアウタギアとの間の非噛合隙間に、該インナギアおよびアウタギアを軸線方向に支える前記ポンプハウジングの底面から突出したクレッセントを介在させ、該インナギアおよびアウタギアにより画成されたポンプ室が、インナギアおよびアウタギアの回転に伴い順次、吸入ポートおよび吐出ポートを通過してポンプ作用を生起するようにした内接歯車ポンプにおいて、
上記吐出ポートの壁面に連なる上記クレッセントの端縁上の箇所と、上記ポンプハウジングの底面から遠いクレッセントの側縁上の箇所との間に延在させて、ポンプハウジング底面から突出したクレッセントに、上記ポンプ室が吐出ポートに到達する直前に該ポンプ室を吐出ポートに通じさせるための切欠き面を形成し、
該切欠き面を、インナギアおよびアウタギアの回転方向に連なる３個以上の面で構成すると共に、これら構成面のインナギア回転面およびアウタギア回転面に対する傾斜角を吐出ポートに近いものほど大きくしたことを特徴とするものである。
【００１５】
第２発明のポンプは、第１発明のポンプにおいて、上記クレッセントの端縁上の箇所を、該クレッセント端縁とポンプハウジングの底面との交差部としたことを特徴とするものである。
【００１６】
第３発明のポンプは、上記第１発明または第２発明において、
上記切り欠き面を３個以上の平坦な面の組み合わせで構成したことを特徴とするものである。
【００１７】
第４発明のポンプは、上記第１発明または第２発明において、
上記切り欠き面を所定の曲率をもって延在する円弧面で構成したことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の効果】
インナギアおよびアウタギアをポンプハウジング内で回転駆動させると、これらインナギアおよびアウタギアにより画成されたポンプ室が順次、吸入ポートおよび吐出ポートを通過してポンプ作用を行うことができる。
ところで第１発明においては、ポンプ室が吐出ポートに到達する直前に、上記切欠き面が当該ポンプ室を吐出ポートに通じさせ、ポンプ室を前もって圧力上昇させる。
【００１９】
そして上記切欠き面を、吐出ポートの壁面に連なるクレッセントの端縁上の箇所と、前記ポンプハウジングの底面から遠いクレッセントの側縁上の箇所との間に延在して、インナギアおよびアウタギアの回転方向に連なる３個以上の面で構成すると共に、これら構成面のインナギア回転面およびアウタギア回転面に対する傾斜角を吐出ポートに近いものほど大きくしたことから、
上記の圧力上昇を、高回転時であっても徐々に行わせることができて、キャビテーションノイズや、エロージョン（壊食）の問題を解消することができると共に、
切欠き面のインナギア回転方向およびアウタギア回転方向における長さ、およびインナギア回転面およびアウタギア回転面に対する傾斜角に前記した制約があっても、当該切欠き面を吐出ポートに近い領域まで延在させることができ、従って吐出ポートに近い領域まで確実に、上記キャビテーションノイズや、エロージョン（壊食）に関する問題解決を実現し得る。
【００２０】
第２発明においては、上記クレッセントの端縁上の箇所を、該クレッセント端縁とポンプハウジングの底面との交差部としたことから、
吐出ポート側における切欠き面の縁が吐出ポートの開口縁に一致することとなり、上記キャビテーションノイズや、エロージョン（壊食）に関する問題解決を一層確実に実現することができる。
【００２１】
第３発明においては、上記切り欠き面を３個以上の平坦な面の組み合わせにより構成したため、当該切欠き面の加工が容易で、安価に第１発明または第２発明の目的を達成することができる。
【００２２】
第４発明においては、上記切り欠き面を所定の曲率をもって延在する円弧面で構成したから、第１発明または第２発明の目的を一層きめ細かく実現して如何なる要求にも応えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１乃至図４は、本発明の参考例になる自動変速機用の内接歯車ポンプで、図中、図６および図７におけると同様の部分を同一符号にて示す。
図１および図２に明示するように、ポンプハウジング１内にアウタギア２を回転自在に収納して設け、このアウタギアの内部に偏心配置されてその内歯に噛合するインナギア３を設け、これらのポンプ要素を、ポンプハウジング１の開口部に被せて取着したポンプカバー７でポンプハウジング１内に封入する。
【００２４】
インナギア３とアウタギア２との間の非噛合隙間に、これらギアを軸線方向に支えるポンプハウジング１の底面１ａから突出したクレッセント４を介在させ、これにより、後述のポンプ作用中における効率を高めるようにする。
【００２５】
ポンプハウジング１には更に、図３に明示するように吐出ポート５および吸入ポート８を底面１ａに開口させて形成し、吐出ポート５をインナギア３およびアウタギア２間の吐出域と、ポンプハウジング１の外部との間に延在させ、吸入ポート８をインナギア３およびアウタギア２間の吸入域と、ポンプハウジング１の外部との間に延在させる。
【００２６】
そして図３および図４に明示するように、吐出ポート５に近いクレッセント４の端部における突出隅角部を切り欠いて２個の連続した平坦面９，１０よりなる切欠き面を形成し、これにより、インナギア３およびアウタギア２の歯溝により画成されるポンプ室を、吐出ポート５に到達する直前から吐出ポート５に通じさせるようにする。
ここで、インナギア３およびアウタギア２の回転方向（クレッセント４の長手方向）における切欠き面９，１０の合計長さＷは、当該切り欠き面の形成によるポンプ効率の低下が問題にならない範囲で最も長い値とし、この長さＷを適切に配分して決めた長さＷ_１ の範囲に平坦切欠き面９を、また、長さＷ_２ の範囲に平坦切欠き面１０をそれぞれ延在させる。
【００２７】
しかして、後者の平坦切欠き面１０はいずれにしても、ポンプハウジング底面１ａの近くまで、好ましくは図４に示すごとく、吐出ポート５に連なるクレッセント４の端縁とハウジング底面１ａとの交差部まで延在させ、これにより切欠き面９，１０を、クレッセント４の略全高に亘り延在させる。
なお、インナギア３およびアウタギア２の回転面に対する平坦切欠き面９および平坦切欠き面１０の傾斜角θ_１ ，θ_２ は、吐出ポート５に近い平坦切欠き面１０の傾斜角θ_２ の方が平坦切欠き面９の傾斜角θ_１ よりも大きくなるように決定することとする。
【００２８】
ポンプ作用に当たっては、インナギア３を図１に矢印で示す方向へ回転駆動し、アウタギア２を同じく矢印で示す方向へ回転させる。
この回転に伴って、インナギア３およびアウタギア２の歯溝により画成される各ポンプ室は順次、ギア回転方向遅れ側におけるクレッセント４の端部近くにおいてポンプハウジング１に形成した吸入ポート８、およびギア回転方向進み側におけるクレッセント４の端部近くにおいてポンプハウジング１に形成した吐出ポート５を通過する。
これにより各ポンプ室は吸入ポート８に通過する時これから流体を補給され、吐出ポート５に連通する時これに流体を吐出して、所定のポンプ作用を行う。
【００２９】
かかるポンプ作用中、インナギア３およびアウタギア２の回転速度が低い低回転時なら、切欠き面９，１０の設置がなくても、インナギア３およびアウタギア２の歯溝（ポンプ室）の圧力は時間的な余裕があることから、図８にａで示すように吸入ポート８から吐出ポート５に向かうにつれて着実に上昇し、キャビテーションに伴うノイズや、エロージョン（壊食）の問題を生ずることがない。
【００３０】
ここで、インナギア３およびアウタギア２の回転速度が速い高回転時のポンプ作用について説明するに、この高回転時は、歯溝（ポンプ室）の圧力上昇がインナギア３およびアウタギア２の回転に対して遅れ気味となる結果、歯溝（ポンプ室）の先行歯が図３のＤ位置からＥ位置に達するまでの間は、図８にｃで示すように歯溝（ポンプ室）の圧力があまり上昇し得ない。
そして、歯溝（ポンプ室）の先行歯が図３のＥ位置を通過することで切欠き面９により歯溝（ポンプ室）が吐出ポート５に連通し始めたところで該歯溝（ポンプ室）の圧力は、高圧になっている吐出ポート５からの流体流を受けて図８にｃで示すごとくに本格的な上昇を開始する。
【００３１】
ところで、切欠き面９の傾斜角θ_１ が小さいことから、歯溝（ポンプ室）の吐出ポート５に対する連通度増大割合も低く、当該歯溝（ポンプ室）の圧力上昇は図８にｃで示すように比較的ゆるやかなものとなる。
従って、歯溝（ポンプ室）に衝撃波が発生することがなくて、キャビテーションノイズや、図４の対応領域αにおけるエロージョン（壊食）の発生を解消することができる。
【００３２】
そして、歯溝（ポンプ室）の先行歯が切欠き面１０を通過している間はその傾斜勾配θ_２ の大きさ故に、歯溝（ポンプ室）の吐出ポート５に対する連通度増大割合が高くなるも、既に当該歯溝（ポンプ室）の圧力上昇が進行していることから、歯溝（ポンプ室）に衝撃波を生ずることはなく、その内部圧力は以後も図８にｃで示すように滑らかに上昇して、キャビテーションに伴うノイズや、図４の対応領域βにおけるエロージョン（壊食）の発生を解消することができる。
【００３３】
ところで、吐出ポート５に近い側の切欠き面１０の傾斜角θ_２を他方の切欠き面９の傾斜角θ_１よりも大きくしたから、これら切り欠き面の形成長さＷに前記の制約があっても、歯溝（ポンプ室）の内部圧力を図８にｃで示すように滑らかに上昇させ得る切欠き面９，１０の傾斜角でありながら、切欠き面９，１０をクレッセント４の略全高に亘って延在させ得て、吐出ポート５に極く近い図４の領域βのエロージョン（壊食）も確実に防止することができる。
【００３４】
なお、上記した参考例においては、クレッセント４に設ける切欠き面を２個の平坦切欠き面９，１０で構成したが、本発明においては図５に示すように３個の平坦切欠き面１１，１２，１３（傾斜角はθ_３>θ_２>θ_１）で構成してもよいし、勿論それよりも多くの平坦切欠き面で構成することができる。
そして、平坦切欠き面１１，１２，１３を３個以上にする場合、その数が多いほど歯溝（ポンプ室）の圧力上昇が滑らかになると共に、前記実施の形態で説明した作用効果を一層きめ細かく達成することができる。
【００３５】
更に図示はしなかったが、クレッセント４に設ける切欠き面を平坦切欠き面で構成する代わりに、所定の曲率で延在する円弧面で構成してもよい。
この場合、切欠き面の形成が平坦切欠き面ほど容易ではないが、その反面、歯溝（ポンプ室）の圧力上昇を究極的に滑らかにし得ると共に、前記実施の形態で説明した作用効果を究極的にきめ細かく達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になる自動変速機用のオイルポンプを示す、一部破断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線上で断面とし、矢の方向に見て示す自動変速機用オイルポンプの断面図である。
【図３】同オイルポンプのポンプハウジングを、内部からインナギアおよびアウタギアが除去された状態で示す正面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線上で断面とし、矢の方向に見てクレッセントの要部を示すポンプハウジングの要部断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す、図４と同様なポンプハウジングの要部断面図である。
【図６】従来の自動変速機用オイルポンプの内部を、ポンプカバーが除去された状態で示す正面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線上で矢の方向に見て示す、ポンプハウジングの詳細断面図である。
【図８】本発明により構成した内接歯車ポンプにおけるギア歯回転位置と、歯溝内における圧力との関係を、従来型オイルポンプのそれと比較して示す動作タイムチャートである。
【符号の説明】
１ ポンプハウジング
２ アウタギア
３ インナギア
４ クレッセント
５ 吐出ポート
７ ポンプカバー
８ 吸入ポート
９ 平坦切欠き面
１０ 平坦切欠き面
１１ 平坦切欠き面
１２ 平坦切欠き面
１３ 平坦切欠き面

Claims (4)

1. ポンプハウジング内で回転駆動される、相互に噛合したインナギアおよびアウタギアを具え、これらインナギアとアウタギアとの間の非噛合隙間に、該インナギアおよびアウタギアを軸線方向に支える前記ポンプハウジングの底面から突出したクレッセントを介在させ、該インナギアおよびアウタギアにより画成されたポンプ室が、インナギアおよびアウタギアの回転に伴い順次、吸入ポートおよび吐出ポートを通過してポンプ作用を生起するようにした内接歯車ポンプにおいて、
   前記吐出ポートの壁面に連なる前記クレッセントの端縁上の箇所と、前記ポンプハウジングの底面から遠い前記クレッセントの側縁上の箇所との間に延在させて、前記ポンプハウジング底面から突出したクレッセントに、前記ポンプ室が吐出ポートに到達する直前に該ポンプ室を吐出ポートに通じさせるための切欠き面を形成し、
   該切欠き面を、インナギアおよびアウタギアの回転方向に連なる3 個以上の面で構成すると共に、これら構成面のインナギア回転面およびアウタギア回転面に対する傾斜角を吐出ポートに近いものほど大きくしたことを特徴とするポンプ。
2. 請求項１に記載のポンプにおいて、前記クレッセントの端縁上の箇所を、該クレッセント端縁と前記ポンプハウジングの底面との交差部としたことを特徴とするポンプ。
3. 請求項１または２に記載のポンプにおいて、前記切り欠き面を３個以上の平坦な面の組み合わせにより構成したことを特徴とするポンプ。
4. 請求項１または２に記載のポンプにおいて、前記切り欠き面を所定の曲率をもって延在する円弧面で構成したことを特徴とするポンプ。

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