JP5009732B2 - 内接歯車ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、複数の吐出ポートを有する内接歯車ポンプに関する。

この種の内接歯車ポンプは、ポンプハウジングの収容孔に、内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、この内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、両歯車の側面が摺接するポンプハウジングの摺接面としての収装孔の底面には、両歯車の回転に伴い両歯間の噛み合い隙間が増加する吸入域空間に連通して吸入ポートを開口すると共に、両歯間の噛み合い隙間が減少する吐出域空間に連通して、両歯車の回転方向に離間して二つの吐出ポートを開口して形成する。そして、二つの吐出ポートのうちで、両歯車の回転方向の後方側に位置する一方の吐出ポート(特許文献１では第３吐出ポートと記載されている。)を潤滑や冷却のための低圧の油圧回路に連通し、また、一方の吐出ポートより両歯車の回転方向の前方側に位置する他方の吐出ポート(特許文献１では第２吐出ポートと記載されている。)をシフトコントロールバルブ等の高圧の油圧回路に連通し、一つのポンプで二つの供給先に異なる圧力の作動油を供給できるようにしている。
特開２００１−１２３９６７号公報(段落番号００２８、００３２、００３３、図１)

ところが、かかる従来の内接歯車ポンプでは、両歯車の回転方向の後方側に位置する一方の吐出ポートを低圧とし、両歯車の回転方向の前方側に位置する他方の吐出ポートを高圧としている。このため、低圧となる一方の吐出ポートが開口する箇所では、内歯歯車の内周側に作用する圧力より、高圧となる他方の吐出ポートから内歯歯車の側面を介して外周側に漏出して内歯歯車の外周側に作用する圧力のほうが高くなり、内歯歯車は内周側に作用する圧力と外周側に作用する圧力との圧力差に基づく作用力で吸入ポートが位置する側に向けて収装孔内周面に押圧される。なお、外歯歯車は、外周側に作用する吸入ポートの圧力と一方、他方の吐出ポートの圧力との圧力差に基づく作用力で吸入ポートが位置する側に向けて収装孔内周面に押圧される。よって、内歯歯車が外歯歯車と同一方向に押圧されるから、内歯と外歯との噛み合い位置が、両歯間の噛み合い隙間が最小となる位置近傍にある最適噛み合い位置より回転方向の前方側にずれてしまい、両歯の噛み合いが不安定になって僅かな圧力変動で噛み合い位置が隣接する歯に移ってしまうことがあり、両歯の接触・非接触の繰り返しに伴い騒音、振動が高くなる問題があった。

本発明の課題は、一つのポンプで二つの供給先に異なる圧力の作動油を供給し、内歯と外歯とを最適の噛み合い位置で噛み合いし、騒音、振動を低減し得る内接歯車ポンプを提供するものである。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
ポンプハウジングの収容孔に内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、外歯歯車は回転軸に係合して回転駆動され、両歯車間には両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が増加する領域に吸入域空間を形成すると共に、両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が減少する領域に吐出域空間を形成し、収容孔に収容した両歯車の側面が摺接するポンプハウジングの摺接面には、吸入域空間に連通して吸入ポートを開口すると共に、吐出域空間に連通して両歯車の回転方向に離間する二つの吐出ポートを開口し、この二つの吐出ポートは、両歯車の回転方向の後方側に位置する一方の吐出ポートの圧力を高圧側に連通し、両歯車の回転方向の前方側に位置する他方の吐出ポートの圧力を一方の吐出ポートの圧力より低圧の低圧側に連通し、前記外歯歯車には軸受ブッシュ部材を備え、前記ポンプハウジングには前記駆動軸とは別の固定軸を備え、前記外歯歯車を軸受ブッシュ部材を介して前記ポンプハウジングの固定軸に回転自在に軸支したことを特徴とする内接歯車ポンプがそれである。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、二つの吐出ポートは、両歯車の回転方向の後方側に位置する一方の吐出ポートの圧力を高圧側に連通し、両歯車の回転方向の前方側に位置する他方の吐出ポートの圧力を一方の吐出ポートの圧力より低圧の低圧側に連通する。このため、高圧側に連通する一方の吐出ポートが開口する箇所では、内歯歯車の内周側に作用する圧力が、高圧側に連通する一方の吐出ポートから内葉歯車の側面を介して外周側に漏出して内歯歯車の外周側に作用する圧力より高くなり、内歯歯車は内周側に作用する圧力と外周側に作用する圧力との圧力差に基づく作用力で一方、他方の吐出ポートが位置する側に向けて収装孔内周面に押圧される。なお、外歯歯車は、外周側に作用する吸入ポートの圧力と一方、他方の吐出ポートの圧力との圧力差に基づく作用力で吸入ポートが位置する側に向けて収装孔内周面に押圧される。よって、内歯歯車は外歯歯車が押圧される方向と対向する反対方向に押圧されるから、内歯と外歯との噛み合い位置が、両歯間の噛み合い隙間が最小となる位置近傍にある最適噛み合い位置に安定して位置でき、騒音、振動を低減することができる。

また、請求項１に記載の発明は、外歯歯車にはブッシュを備え、ポンプハウジングには駆動軸とは別の固定軸を備え、外歯歯車をブッシュを介してポンプハウジングの固定軸に回転自在に軸支する。このため、外歯歯車を径方向へのがたつきを抑制して軸支できるから、外歯歯車を最適噛み合い位置により一層安定して位置でき、内歯歯車を最適噛み合い位置に安定して位置できることと相俟って、騒音、振動を一層低減することができる。

以下、自動車の自動変速機のポンプに適用した本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１および図２において、１はポンプ本体で、有底の収容孔２を一端面に開口形成している。３は蓋部材で、収容孔２の開口を閉じるようポンプ本体１にボルト部材４で締結している。そして、ポンプ本体１と蓋部材３とでポンプハウジング５を構成している。６はリング状の内歯歯車で、１０個の内歯６Ａを有し、収容孔２へ回転自在に収容している。７は外歯歯車で、内歯６Ａと内接噛み合いする９個の外歯７Ａを有し、内歯歯車６の内部に偏心して収容している。そして、両歯車６、７の軸方向一側面は有底の収装孔２の底面２Ａに、また、両歯車６、７の軸方向他側面は収容孔２の開口を閉じる蓋部材３の一側面３Ａにそれぞれ摺接可能とする。収装孔２の底面２Ａおよび蓋部材３の一側面３Ａを両歯車６、７の側面が摺接するポンプハウジング５の摺接面としている。外歯歯車７は中心に貫通孔７Ｂを軸方向へ貫通形成し、貫通孔７Ｂには潤滑性に優れ焼き付き難くするよう銅合金から成した円筒状の軸受ブッシュ部材８を圧入して固定している。また、貫通孔７Ｂの径方向へ対向する２箇所に凹部７Ｃを窪み形成している。

９は固定軸としてのステータシャフトで、ポンプハウジング５の蓋部材３に固定し、先端部がポンプ本体１を貫通して延在し、軸受ブッシュ部材８を摺接自在に外嵌して外歯歯車７を回転自在に軸支している。１０は駆動軸としてのオイルポンプドライブハブで、円筒状に形成し、外歯歯車７と同芯にポンプハウジング５のポンプ本体１へ軸受ブッシュ部材１１を介して回転自在に軸支し、先端部に径方向の対向する２箇所に凸部１０Ａを軸方向へ突出して形成し、凸部１０Ａを外歯歯車７の凹部７Ｃに挿入して外歯歯車７を回転駆動する。

Ｓは吸入域空間、Ｐは吐出域空間でそれぞれ両歯車６、７間に備え、吸入域空間Ｓは両歯車６、７の回転により両歯６Ａ、７Ａ間の噛み合い隙間が増加する領域に形成している。また、吐出域空間Ｐは歯車６、７の回転により両歯６Ａ、７Ａ間の噛み合い隙間が減少する領域に形成している。１２Ａ、１２Ｂは吸入域空間Ｓに連通する吸入ポートで、吸入域空間Ｓへ軸方向の一方側から連通するポンプ本体１側の吸入ポート１２Ａは収容孔２の底面２Ａに窪み形成して開口し、吸入域空間Ｓへ軸方向の他方側から連通する蓋部材３側の吸入ポート１２Ｂは蓋部材３の一側面３Ａに窪み形成して開口している。１３はポンプ本体１に形成の吸入流路で、吸入ポート１２Ａ、１２Ｂに接続し、図示しないタンクから吸入する油を流通する。

１４Ａ、１４Ｂと１５Ａ、１５Ｂは吐出域空間Ｐに連通して両歯車６、７の回転方向Ｂに離間する二つの吐出ポートで、両歯車６，７の回転方向Ｂの後方側に位置する一方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂと回転方向Ｂの前方側に位置する他方の吐出ポート１５Ａ、１５Ｂとから成る。一方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂはポンプ本体１に形成の第１吐出流路１６に接続し、この第１吐出流路１６よりシフトコントロールバルブ等の高圧の油圧回路に連通して高圧とし、吐出域空間Ｐへ軸方向の一方側から連通するポンプ本体１側の一方の吐出ポート１４Ａは収容孔２の底面２Ａに窪み形成して開口し、吐出域空間Ｐへ軸方向の他方側から連通する蓋部材３側の一方の吐出ポート１４Ｂは蓋部材３の一側面３Ａに窪み形成して開口している。

他方の吐出ポート１５Ａ、１５Ｂは、ポンプ本体１に形成の第２吐出流路１７に接続し、この第２吐出流路１７より潤滑や冷却のための低圧の油圧回路に連通して一方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂの圧力より低圧とし、吐出域空間Ｐへ軸方向の一方側から連通するポンプ本体１側の他方の吐出ポート１５Ａは収容孔２の底面２Ａに窪み形成して開口し、吐出域空間Ｐへ軸方向の他方側から連通する蓋部材３側の他方の吐出ポート１５Ｂは蓋部材３の一側面３Ａに窪み形成して開口している。

次に、かかる構成の作動を説明する。
オイルポンプドライブハブ１０により外歯歯車７を回転駆動すると、外歯歯車７と内接噛み合いする内歯歯車６が回転駆動され、吸入流路１３の油が吸入ポート１２Ａ、１２Ｂより吸入域空間Ｓに吸入されて吐出域空間Ｐに搬送され、一方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂおよび他方の吐出ポート１５Ａ、１５Ｂより吐出され、一方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂに吐出された油は第１吐出流路１６を流れてシフトコントロールバルブ等の高圧の油圧回路に供給される。また、他方の吐出ポート１５Ａ、１５Ｂに吐出された油は第２吐出流路１７を流れて潤滑や冷却のための低圧の油圧回路に供給される。

かかる作動で、両歯車６、７の回転方向Ｂの後方側に位置する一方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂの圧力を高圧にし、両歯車６、７の回転方向Ｂの前方側に位置する他方の吐出ポート１５Ａ、１５Ｂの圧力を一方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂの圧力より低圧にする。このため、高圧となる一方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂが開口する箇所では、内歯歯車６の内周側に作用する圧力が、高圧となる一方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂから内歯歯車６の側面を介して外周側に漏出して内歯歯車６の外周側に作用する圧力より高くなり、内歯歯車６は内周側に作用する圧力と外周側に作用する圧力との圧力差に基づく作用力で一方、他方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂが位置する側、すなわち図２の左方向に向けて矢印Ｃで示す如き収装孔２内周面に押圧される。なお、外歯歯車７は、外周側に作用する吸入ポート１２Ａ、１２Ｂの圧力と一方、他方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂの圧力との圧力差に基づく作用力で吸入ポート１２Ａ、１２Ｂが位置する側、すなわち図２の右方向に向けて矢印Ｄで示す如き収装孔２内周面に押圧される。よって、内歯歯車６は外歯歯車７が押圧される方向と対向する反対方向に押圧されるから、内歯６Ａと外歯７Ａとの噛み合い位置が、両歯６Ａ、７Ａ間の噛み合い隙間が最小となる位置近傍にある最適噛み合い位置Ｅに安定して位置でき、騒音、振動を低減することができる。

また、外歯歯車７には軸受ブッシュ部材８を備え、ポンプハウジング５には駆動軸としてのオイルポンプドライブハブ１０とは別の固定軸としてのステータシャフト９を備え、外歯歯車７を軸受ブッシュ部材８を介してポンプハウジング５のステータシャフト９に回転自在に軸支する。このため、外歯歯車７を径方向へのがたつきを抑制して軸支できるから、外歯歯車７を最適噛み合い位置Ｅにより一層安定して位置でき、内歯歯車６を最適噛み合い位置Ｅに安定して位置できることと相俟って、騒音、振動を一層低減することができる。

いま、内歯歯車６と外歯歯車７の歯形のモジュール７．３６、内歯歯車６の歯数１０、外歯歯車７の歯数９、押しのけ容積１４ｃｃ／ｒｅｖ、両歯車６、７の回転方向Ｂの後方側に位置する一方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂの圧力を高圧の２．０ＭＰａ、両歯車６、７の回転方向Ｂの前方側に位置する他方の吐出ポート１５Ａ、１５Ｂの圧力を低圧の０．５ＭＰａとした本発明の一実施形態に相当する内接歯車ポンプで、騒音値を測定したところ、回転数１０００ｒｐｍで７２．７ｄＢ、回転数１５００ｒｐｍで７４．３ｄＢ、回転数２０００ｒｐｍで７３．３ｄＢ、回転数２５００ｒｐｍで７５．４ｄＢ、回転数３０００ｒｐｍで７９．８ｄＢ、回転数３５００ｒｐｍで８３．２ｄＢであった。

しかるに、かかる諸元で両歯車６、７の回転方向Ｂの後方側に位置する一方の吐出ポート１４Ａ、１４Ｂの圧力を低圧の０．５ＭＰａ、両歯車６、７の回転方向Ｂの前方側に位置する他方の吐出ポート１５Ａ、１５Ｂの圧力を高圧の２．０ＭＰａとした従来の内接歯車ポンプで、騒音値を測定したところ、回転数１０００ｒｐｍで７３．６ｄＢ、回転数１５００ｒｐｍで７５．４ｄＢ、回転数２０００ｒｐｍで８１．８ｄＢ、回転数２５００ｒｐｍで８２．５ｄＢ、回転数３０００ｒｐｍで８３ｄＢ、回転数３５００ｒｐｍで９０．７ｄＢであった。

これらの測定結果は図３に示す如く、前述の一実施形態に相当する内接歯車ポンプの騒音値は線Ｆに示すように、前述の従来の内接歯車ポンプに相当する線Ｇに示す騒音値よりいずれの回転数においても低い値が測定された。

なお、一実施形態では、ポンプハウジング５を有底の収容孔２を開口形成したポンプ本体１と蓋部材３とで構成したが、収容孔を貫通形成したポンプ本体と収容孔の両端開口を閉塞するようポンプ本体の両側に備えた蓋部材とでポンプハウジングを構成しても良い。また、両歯車６、７の両側面が摺接する収容孔２の底面２Ａ（摺接面）と蓋部材３の一側面３Ａ（摺接面）にそれぞれ吸入ポート１２Ａ、１２Ｂおよび吐出ポート１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂを開口したが、吸入ポートおよび吐出ポートをいずれか一つの摺接面に開口しても良いことは勿論である。

本発明の一実施形態を示した内接歯車ポンプの縦断面図である。 図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 ポンプ性能の測定結果を示す特性図である。

符号の説明

２：収容孔
２Ａ：底面（摺接面）
３Ａ：一側面（摺接面）
５：ポンプハウジング
６：内歯歯車
６Ａ：内歯
７：外歯歯車
７Ａ：外歯
１０：オイルポンプドライブハブ（駆動軸）
１２Ａ、１２Ｂ：吸入ポート
１４Ａ、１４Ｂ：一方の吐出ポート
１５Ａ、１５Ｂ：他方の吐出ポート
Ｓ：吸入域空間
Ｐ：吐出域空間

Claims (1)

1. ポンプハウジングの収容孔に内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、外歯歯車は回転軸に係合して回転駆動され、両歯車間には両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が増加する領域に吸入域空間を形成すると共に、両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が減少する領域に吐出域空間を形成し、収容孔に収容した両歯車の側面が摺接するポンプハウジングの摺接面には、吸入域空間に連通して吸入ポートを開口すると共に、吐出域空間に連通して両歯車の回転方向に離間する二つの吐出ポートを開口し、この二つの吐出ポートは、両歯車の回転方向の後方側に位置する一方の吐出ポートの圧力を高圧側に連通し、両歯車の回転方向の前方側に位置する他方の吐出ポートの圧力を一方の吐出ポートの圧力より低圧の低圧側に連通し、前記外歯歯車には軸受ブッシュ部材を備え、前記ポンプハウジングには前記駆動軸とは別の固定軸を備え、前記外歯歯車を軸受ブッシュ部材を介して前記ポンプハウジングの固定軸に回転自在に軸支したことを特徴とする内接歯車ポンプ。

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