JP4933577B2 - オイルポンプ - Google Patents

Description

本発明は、エンジン駆動されるオイルポンプに関し、とりわけ、吐出ポートの脈圧を低減する機能を備えたオイルポンプに関する。

この種のオイルポンプとして、特許文献１に記載されるようなものが案出されている。

このオイルポンプは、トロコイド形のポンプであり、インナロータとアウタロータの間の複数のポンプ室がエンジンの駆動力を受けて連続的に容積を増減変化させ、吸入ポートで吸い込んだオイルをポンプ室で加圧して吐出ポートに吐出する基本構成となっている。そして、吐出ポートの上部には閉溝が形成され、その閉溝の上部がエアを溜めるエアチャンバとなっている。

このオイルポンプは、吐出ポートに閉溝によるエアチャンバが形成されているため、複数のポンプ室が吐出ポートに順次開口しオイルを吐き出すことによって発生する脈圧はエアチャンバによるダンピング作用によって吸収することができる。

実開平２−４３４８２号公報

しかし、この従来のオイルポンプの場合、吐出ポートの脈圧周波数とエアチャンバの共振周波数が一致したときにエアチャンバ内の振動が大きくなり、チャンバ内部のエアが吐出ポートに急激に吐出されてしまうことがある。そして、このようにエアチャンバの共振によってエアが抜けると、脈圧低減性能が急激に低下するため、吐出されたオイルによって駆動されるアクチュエータ等に悪影響を与えると共に、騒音レベルの急変によって乗員に違和感を与える。つまり、ポンプ騒音のレベルは、エンジン回転数の上昇に略比例してリニアに上昇する分には乗員にさして違和感を与えることがないが、回転数の上昇途中で急変すると、乗員には耳障りな音として聞こえる。

そこで本発明は、エンジン回転数の変動に拘らず常時安定して吐出ポートの脈圧を低減することのできるオイルポンプを提供しようとするものである。

本発明は、エンジンによる駆動によって吸入ポートで吸い込んだオイルを加圧して吐出ポートから吐出するトロコイド形のオイルポンプであって、前記吐出ポートに連通孔によって連通するオイルチャンバを備え、前記オイルチャンバの鉛直上方向側の位置から前記連通孔によって前記吐出ポートに連通させ、前記オイルチャンバは、エンジン始動後に、内部に充満されるオイルによって常時エアが溜まることのないように構成したことを特徴としている。

オイルは、非圧縮性流体であるものの、オイル内には若干のエアが混在している。このため、オイルチャンバを吐出ポートに連通させるだけで充分な脈圧低減効果を得ることができる。また、オイルチャンバのオイル流入口は同チャンバの鉛直上方側位置にて吐出ポートに連通しているため、エンジンを長時間停止した場合にあっても、オイルチャンバ内に大量のエアが入り込む不具合は生じない。

請求項２に記載の発明は、エンジンの二次振動を打ち消すバランサシャフトに駆動され、吸入ポートで吸い込んだオイルを加圧して吐出ポートから吐出するオイルポンプであって、吐出ポートに連通孔によって連通するオイルチャンバを備え、前記オイルチャンバの鉛直上方向側の位置から前記連通孔によって前記吐出ポートに連通させ、前記オイルチャンバは、エンジン始動後に、内部に充満されるオイルによって内部のエアを常時排出可能としたことを特徴としている。

この場合、オイルチャンバ内にオイルと共に混入したエアが該オイルチャンバの内部上壁の傾斜に沿ってオイル流入口に集まるため、大量のエアがオイルチャンバ内に溜まる不具合を無くすことができる。

前記オイル流入口の吐出ポートに臨む部位は、表面張力によってオイルが保持される開口面積にすることが好ましい。

この場合、エンジンの長時間の停止等によって吐出ポート内のオイルが抜け落ちたときであっても、オイル流入口の吐出ポートに臨む部位では表面張力によってオイルが保持されるため、オイルチャンバ内に大量のエアが入り込むのを未然に防止することができる。

本発明は、オイルチャンバによるダンピング作用によって吐出ポートの脈圧を確実に低減することができるうえ、エンジン回転に応じた脈圧振動の周波数によってオイルチャンバのダンピング作用が急変する不具合が生じないため、吐出ポートの脈圧を常時安定して低減することができ、その結果、吐出オイルの脈圧によるアクチュエータへの悪影響や、脈圧騒音によって乗員に与える違和感を確実に低減することができる。

本発明の第１の実施形態を示す図２のＣ−Ｃ線に沿う端面図。 同実施形態を示すバランサ装置の上面図。 同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。 同実施形態を示す図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 同実施形態と従来例を比較する吐出脈圧−エンジン回転数特性を示す線図。

次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

この実施形態のオイルポンプ１は、図２，図３に示すように車両用エンジンのバランサ装置２に取付けられ、バランサ装置２の支持フレーム３から突出したバランサシャフト４Ｂの前端部が駆動軸５とされている。

バランサ装置２は、図２に示す同期ギヤ６Ａ，６Ｂで噛合って相反方向に同期回転する一対のバランサシャフト４Ａ，４Ｂを有し、一方のシャフト４Ａがエンジンのクランクシャフトにチェーン（図示せず）を介して連係され、他方のシャフト４Ｂがオイルポンプ１を駆動するようになっている。このバランサ装置２の両シャフト４Ａ，４Ｂは、クランクシャフトの２倍の速度で回転し、両シャフト４Ａ，４Ｂに設けられたウェイトの回転によってエンジンの２次振動を低減する。また、このバランサ装置２は、前記オイルポンプ１も含め全体がエンジン底部の図示しないオイルパンの内部に配置されている。

オイルポンプ１のポンプハウジング７は、バランサ装置２の支持フレーム３の前端部に一体に形成された略矩形状のベースブロック８と、このベースブロック８の前面に取付けられたカバーブロック９とから成り、両ブロック８，９の外周縁部が複数のボルト１０…によって結合されている。

このオイルポンプ１のポンプ本体はトロコイド形のポンプによって構成され、駆動軸５に一体回転可能に取付けられたインナロータ１１と、前記カバーブロック９の凹部１２に回転可能に収容されたアウタロータ１３とを備えている。インナロータ１１はトロコイド曲線から成る複数の外歯を有し、アウタロータ１３は同様にトロコイド曲線から成りインナロータ１１の外歯よりも一つ分歯数の多い内歯を有している。

インナロータ１１はアウタロータ１３の内周側に偏心して配置され、外歯が最偏心位置でアウタロータ１３の内側に噛合されると共に、残余の部分が円周方向の複数個所で内歯に対して滑り接触するようになっている。そして、インナロータ１１とアウタロータ１３の接触部間に形成された複数の空間部はポンプ室１４を成し、これらのポンプ室１４がインナロータ１１の回転に伴なって容積を連続的に増減変化させるようになっている。

ポンプ本体（１１，１３）は、図１に示すように、横長のポンプハウジング７の一端側上部に偏寄して配置されており、ポンプハウジング７内のポンプ本体（１１，１３）の下方側には、オイルパン内のオイルをポンプ本体（１１，１３）の吸入領域に吸い入れる吸入ポート１５が形成されている。また、ポンプハウジング７には、ポンプ本体（１１，１３）の吐出領域から吐出されたオイルを図外の吐出通路に誘導する吐出ポート１６が形成されている。この吐出ポート１６は、ポンプ本体（１１，１３）から一方のバランサシャフト４Ａの突出端を略Ｖ字状に迂回して斜め上方に延出し、その延出端が吐出通路に接続されている。

また、ポンプハウジング７には、図１に示すように連通孔１７を介して吐出ポート１６に導通するオイルチャンバ１８が形成されている。このオイルチャンバ１８は、吐出ポート１６の上方延出領域１６ａの下方側に同ポート１６に略沿って形成され、オイル流入口を成す連通孔１７の端部はオイルチャンバ１８の鉛直上方側位置にて吐出ポート１６に連通している。このオイルチャンバ１８の共振周波数は吐出ポート１６の共振周波数と合致しないようにずらしてある。

吐出ポート１６とオイルチャンバ１８は、図４に示すように、ベースブロック８とカバーブロック９の接合部間に半割り状に形成されている。そして、オイルチャンバ１８の内部上壁１８ａは、連通孔１７が鉛直上方側になるように水平方向に対して傾斜している。また、連通孔１７はオイルチャンバ１８の断面よりも小断面に形成され、少なくとも連通孔１７の吐出ポート１６に臨む側の端部は、表面張力によってオイルが保持され得る開口面積となっている。

尚、図１中１９は、吐出ポート１６と吸入ポート１５を連通する戻し通路２０に介装されたリリフー弁である。

このオイルポンプ１は以上のような構成であるため、エンジンの始動に伴なってバランサシャフト４Ｂが回転すると、インナロータ１１の回転によって複数のポンプ室１４の容積が連続的に変化し、吸入ポート１５から吸い上げたオイルを吐出ポート１６に連続的に吐出する。このとき、吐出されたオイルは脈圧を含むが、吐出ポート１６には連通孔１７を介してオイルチャンバ１８が並設されているため、その脈圧はオイルチャンバ１８によって確実に減衰される。

オイルチャンバ１８内に導入されているオイルには若干のエアが含まれているため、連通路１７に作用する吐出ポート１６の脈圧はオイルチャンバ１８内のオイルの若干の容積変化によって減衰される。また、オイルチャンバ１８と吐出ポート１６の共振周波数は同じにならないように設定されているため、吐出ポート１６側とオイルチャンバ１８側の脈圧は常時相互に干渉し合う。このため、このオイルポンプ１にあっては、広範囲の周波数域において吐出ポート１６の脈圧を効果的に低減することができる。

また、このオイルポンプ１においては、オイルチャンバ１８が該オイルチャンバ１８の鉛直方向上部にて連通孔１７を介して吐出ポート１６に開口しているため、エンジンを長時間停止して吐出ポート１６からオイルが抜け落ちることがあっても、オイルチャンバ１８内のオイルは抜け落ちることがない。したがって、エンジン停止時にオイルチャンバ１８内に大量のエアが入り込むことがなく、エンジン始動後に所定回転域でエアが急激に吐き出されて脈圧性能が急変する不具合は生じない。

さらに、この実施形態のオイルポンプ１は、オイルチャンバ１８の内部上壁１８ａが連通孔１７に向かって上方に傾斜しているため、チャンバ１８内部に入り込んだエアを効率良く吐出ポート１６側に排出することができる。また、エンジン停止時に吐出ポート１６のオイルが完全に抜け落ちたときにあっても、径の小さい連通孔１７の上端部にオイルが表面張力によって保持されるため、連通孔１７の液面が落ち込むことがない。したがって、エンジンの再始動によって吐出ポート１６にオイルが導入されたときに、連通孔１７の上部にあったエアがオイルチャンバ１８内に流入する不具合は生じない。

図５は、オイルチャンバ１８を設けたこの実施形態のオイルポンプ１の脈圧特性と、チャンバをまったく設けなかったものの脈圧特性、エアチャンバを設けたものの脈圧特性を比較して示したものであり、この特性図から明らかなように、この実施形態のオイルポンプ１は、チャンバをまったく設けないものに対して全回転域において確実に脈圧レベルを低減することができ、しかも、エアチャンバを設けたもののように回転数の上昇中に脈圧レベルが急増することがなく、回転数の増加に脈圧レベルが略比例するリニアな脈圧特性を得ることができる。

尚、この発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、以上の実施形態ではポンプ本体をトロコイド形のポンプで構成したが、複数のポンプ室が連続的に容積を増減変化させるものであれば、ベーン形のポンプ等であっても良い。また、オイルポンプの駆動は、必ずしもバランサシャフトに直結して行う必要はないが、この実施形態のように高速回転するバランサシャフトで駆動されるものにあっては、高周波の脈圧が発生し易いため、本発明のオイルチャンバによる対策は特に有効となる。

次に、上述した実施形態の記載内容から把握し得る前記請求項に記載された発明以外の発明について、以下にその効果と共に記載する。

（イ） 前記オイルチャンバと吐出ポートとを、オイルチャンバよりも断面積の小さい絞り通路によって連通し、前記オイルチャンバの共振周波数と吐出ポートの共振周波数をずらしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオイルポンプ。

この場合、吐出ポート内の脈圧とオイルチャンバの振動が常時相互に干渉し合うため、吐出ポートの脈圧を広範囲の周波数域において効果的に低減することができる。

（ロ） クランクシャフトの２倍の速度で回転して、エンジンの２次振動を打ち消すバランサシャフトによって駆動されることを特徴とする請求項１〜３、前記（イ）のいずれかに記載のオイルポンプ。

この場合、ポンプ軸がバランサシャフトと共にクランクシャフトの倍速度で回転するため、脈圧周波数が全体的に高くなり、脈圧レベルも大きくなるが、このオイルポンプは、オイルチャンバ内に大量のエアが滞留する不具合を無くすことができるため、前記のように脈圧レベルが大きくなる条件下においてオイルチャンバのエア滞留防止効果が特に有効となる。

（ハ） 外周にトロコイド曲線形状の複数の外歯が設けられ、駆動軸によって回転駆動されるインナロータと、このインナロータの外周側に偏心して配置され、内周に前記インナロータが噛合するトロコイド曲線形状の複数の内歯が設けられたアウタロータと、を備えたトロコイド形のポンプであることを特徴とする請求項１〜３、前記（イ），（ロ）のいずれかに記載のオイルポンプ。

この場合、インナロータとアウタロータの間に形成される複数のポンプ室が駆動軸の回転に伴なって吐出ポートに順次開口しオイルを吐き出すが、このとき、吐出ポートに生じる脈圧はオイルチャンバによって確実に低減することができる。

１…オイルポンプ
１４…ポンプ室
１５…吸入ポート
１６…吐出ポート
１７…連通孔（オイル流入口）
１８…オイルチャンバ
１８ａ…内部上壁

Claims (2)

1. エンジンによる駆動によって吸入ポートで吸い込んだオイルを加圧して吐出ポートから吐出するトロコイド形のオイルポンプであって、
   前記吐出ポートに連通孔によって連通するオイルチャンバを備え、
   前記オイルチャンバの鉛直上方向側の位置から前記連通孔によって前記吐出ポートに連通させ、
   前記オイルチャンバは、エンジン始動後に、内部に充満されるオイルによって常時エアが溜まることのないように構成されていることを特徴とするオイルポンプ。
2. エンジンの二次振動を打ち消すバランサシャフトに駆動され、吸入ポートで吸い込んだオイルを加圧して吐出ポートから吐出するオイルポンプであって、
   吐出ポートに連通孔によって連通するオイルチャンバを備え、
   前記オイルチャンバの鉛直上方向側の位置から前記連通孔によって前記吐出ポートに連通させ、
   前記オイルチャンバは、エンジン始動後に、内部に充満されるオイルによって内部のエアを常時排出可能としたことを特徴とするオイルポンプ。

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