JP5681571B2 - オイルポンプ - Google Patents

Description

本発明は、フリクションの増加、並びにキャビテーション、ポンピングロスの発生を抑制することができるオイルポンプに関する。

従来技術の内接歯車式ポンプにおいて、特許文献１が存在する。この特許文献１（特許文献１の説明における符号についてはそのまま使用する）では、吐出ポート7の終端からロータ回転前方に延伸する通路11を設け、その通路11経由で容積が最小となる位置に移動したポンプ室10に吐出ポート7から液圧を導入する。

その液圧でポンプ室10を閉じ込める部分上側においてインナーロータ４とアウターロータ３ を離そうとする力が生じ、反対の下側ではインナーロータ４の歯とアウターロータ３ の歯を互いに押付け合う力がロータに生じる。そして、ポンプ室10閉じ込み部のチップクリアランスを小さくしてチップクリアランスからの液漏れを抑えるようにし、容積効率の低下を防止する。

ポンプ室10の容積が最小となる位置で、インナーロータ４の歯先とアウターロータ３ の歯底との間に生じさせた空間gが溝11aによって吐出ポート7に連通した状態であり、よって、空間gと溝11aが通じるために、溝11aはインナーロータ４の歯先とアウターロータ３の歯底が摺動する位置に設けられる。ポンプ室10は、吐出終点と吸入開始点との間において、一旦、吸入ポート6と吐出ポート7の両者に対する連通を遮断する必要があるので、吸入ポート6の始端をロータ回転方向前方に部分的に逃がす（変位させる）、逃げ部12がある。

特開２０１０−９６０１１号

吸入ポート6の始端をロータ回転方向前方に部分的に逃がす（変位させる）、逃げ部12を設けたことにより、吸入タイミングが遅れることにより、セルが吸入ポートと連通したとき、急激なセル面積の増加により、急激な圧力の減少が起こり、フリクションの増加、キャビテーションが発生してしまう。本発明の目的（解決しようとする技術的課題）は、本発明は、フリクションの増加、キャビテーション、ポンピングロスの発生を抑制することができるオイルポンプを提供することにある。

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、吸入ポートと吐出ポートとを有するロータ室と、該ロータ室に収納される内歯を有するアウターロータと、外歯を有するインナーロータとからなり、前記吸入ポートの始端側と前記吐出ポートの終端側との間の仕切り面を第１シールランドとし、該第１シールランド上で且つ前記インナーロータの外歯とアウターロータの内歯とは最深噛合い状態にて形成されるセルが通過する位置に、前記吸入ポートの始端側から前記吐出ポートの終端側に向かって突出する吸入溝部が形成され、前記吐出ポートの終端側から前記吸入ポートの始端側に向かって突出する吐出溝部が形成されると共に、前記吸入溝部及び前記吐出溝部は、前記インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との噛合い箇所における歯の高さ方向の中間に位置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２の発明を、請求項１において、前記吐出溝部は、前記吸入溝部よりも長く形成されてなるトロコイド型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において、前記吸入溝部は、前記吐出溝部よりも長く形成されてなるトロコイド型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において、前記吸入溝部は、前記吐出溝部とは長さが等しく形成されてなるトロコイド型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、吸入ポートの始端側と、吐出ポートの終端側との間の間仕切りを第１シールランドとし、吸入ポートの始端側から吐出ポートの終端側に向かって突出する吸入溝部が形成され、吐出ポートの終端側から吸入ポートの始端側に向かって吐出溝部が形成されたものである。

特に、吸入溝部及び前記吐出溝部は、前記インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との噛合い箇所における歯の高さ方向の中間に位置させたことにより、第１シールランド上を移動するセルの面積の急激な変化による圧力の増減を防止できる。さらに、フリクションを抑制することができる。また、セルの圧縮工程で吐出ポートと連通させ、セルが吐出ポートとの連通が断ち切られた後に、密閉された空間で圧縮を行ってしまうことによるポンピングロスを抑制できる。

請求項２の発明では、第１シールランドを移動するインナーロータの外歯と、アウターロータの内歯との最深噛み合い箇所のセル内オイルを吐出溝部に長期に亘って排出することができ、吐出量のロスを低く抑えることができる。

請求項３の発明では、第１シールランドを移動するインナーロータの外歯と、アウターロータの内歯との最深噛み合い箇所のセル内オイルを吸入溝部で長期に亘って吸入することができ、吸入ポートの吸入量のロスを低く抑えることができる。

請求項４の発明では、第１シールランドを移動するインナーロータの外歯と、アウターロータの内歯との最深噛み合い箇所のセル内オイルを吐出溝部と吸入溝部とにバランス良く排出、吸入することができ、ポンプの効率低下を低く抑えることができる。

（Ａ）は本発明の構成を示す正面図、（Ｂ）はハウジングのロータ室を示す正面図、（Ｃ）は（Ｂ）の（ア）部拡大図、（Ｄ）は（Ｃ）のＸ1−Ｘ1矢視断面図である。 （Ａ）は任意のセルが吐出ポートの吐出溝部を移動している状態図、（Ｂ）は（Ａ）の（イ）部拡大図、（Ｃ）は任意のセルが吐出ポートの吐出溝部の終端に到達した状態図、（Ｄ）は（Ｃ）の（ウ）部拡大図、（Ｅ）は任意のセルが吐出ポートの吐出溝部と吸入ポートの吸入溝部のいずれにも接触しない領域に到達した状態図、（Ｆ）は（Ｅ）の（エ）部拡大図である。 （Ａ）は任意のセルが吸入ポートの吸入溝部に到達した状態図、（Ｂ）は（Ａ）の（オ）部拡大図、（Ｃ）は任意のセルが吸入ポートの吸入溝部を移動している状態図、（Ｄ）は（Ｃ）の（カ）部拡大図である。 （Ａ）は本発明におけるロータ室の第２実施形態の構成を示す正面図、（Ｂ）は本発明におけるロータ室の第３実施形態の構成を示す正面図、（Ｃ）は本発明におけるロータ室の第４実施形態の構成を示す正面図、（Ｄ）は（Ｃ）の（キ）部拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の主な構成部品は、図１（Ａ）に示すように、主に、ハウジング１、インナーロータ４、アウターロータ５とからなる。本発明において、インナーロータ４及びアウターロータ５は、内接歯車式ポンプを構成するものである。

インナーロータ４と、該インナーロータ４の歯数よりも１枚多いアウターロータ５はそれぞれの中心位置がずれるように偏心配置され、ハウジング１のロータ室１ａに収納される。インナーロータ４は、外周側に複数の外歯４１，４１，…と、アウターロータ５の複数の内歯５１，５１，…とが噛み合う。インナーロータ４における外歯４１の歯の高さは、アウターロータ５における内歯５１の歯の高さに比較して高く形成されることもある。

インナーロータ４とアウターロータ５とのは、最深噛合いの状態において、インナーロータ４の歯側面（歯厚を形成している部分）と、アウターロータ５の歯側面（歯厚を形成している部分）との間に空間（以下セルＳと称する）が生じる内接歯車式ポンプを構成する。最深噛合いとは、インナーロータ４の外歯４１がアウターロータ５の隣接する内歯５１，５１間に最も深く食い込む状態である。

ハウジング１には、ロータ室１ａが形成されており、該ロータ室１ａはアウターロータ５及びインナーロータ４が収納される〔図１（Ａ）参照〕。ロータ室１ａには、インナーロータ４を回転駆動するための駆動軸６が挿入される軸受孔１ｂが形成されている。さらに、ロータ室１ａには吸入ポート２及び吐出ポート３が形成されている。

吸入ポート２及び吐出ポート３は、円弧状の溝であり、それぞれにインナーロータ４とアウターロータ５の回転方向において、歯（外歯４１及び内歯５１）及びセルＳが入ってくる側を始端側とし、歯（外歯４１及び内歯５１）及びセルＳが出てゆく側を終端側とする〔図１（Ｂ）参照〕。そして、吸入ポート２の始端側２ｓと、吐出ポート３の終端側３ｔとの間には第１シールランド１１が形成され、吸入ポート２の終端側２ｔと吐出ポート３の始端側３ｓとの間には第２シールランド１２が形成されている。

第１シールランド１１では、インナーロータ４とアウターロータ５とは最深噛合いの状態で第１シールランド１１上を吐出ポート３の終端側３ｔから吸入ポート２の始端側２ｓに向かって移動する〔図１（Ａ）、図２、図３参照〕。また、第２シールランド１２では吸入ポート２の終端側２ｔから吐出ポート３の始端側３ｓに向かってインナーロータ４の外歯４１と、アウターロータ５の内歯５１とが略最大空間となるセルＳが移動する〔図１（Ａ）参照〕。

第１シールランド１１上において、吸入ポート２の始端側２ｓから吐出ポート３の終端側３ｔに向かって吸入溝部２１が形成されている。該吸入溝部２１は、インナーロータ４の外歯４１と、アウターロータ５の内歯５１の噛合いの略中間位置を軌跡とした溝路であり、吸入ポート２の始端側２ｓに連続し、吐出ポート３の終端側３ｔとは非連続となる。

さらに、第１シールランド１１上において、吐出ポート３の終端側３ｔから吸入ポート２の始端側２ｓに向かって吐出溝部３１が形成されている。該吐出溝部３１は、前記吸入溝部２１と同様にインナーロータ４の外歯４１と、アウターロータ５の内歯５１の噛合いの略中間位置を軌跡とした溝路であり、吐出ポート３の終端側３ｔに連続し、吸入ポート２の始端側２ｓとは不（非）連続となる。

吸入溝部２１及び吐出溝部３１は、前記インナーロータ４の外歯４１とアウターロータ５の内歯５１との噛合い箇所におけるそれぞれの歯の高さ方向の中間に位置している。そして、吸入溝部２１は、吐出溝部３１は、外歯４１及び内歯５１の高さ方向に僅かずれて配置される。

吸入溝部２１及び吐出溝部３１の溝深さは、吸入ポート２、吐出ポート３の深さよりも浅く形成されている〔図１（Ｄ）参照〕か、又は等しく形成される。吸入溝部２１と吐出溝部３１とはインナーロータ４の回転中心からの距離が等しく形成されてもよい。さらに、吐出溝部３１が吸入溝部２１よりもインナーロータ４の回転中心から近く形成されることもある。

吸入溝部２１と吐出溝部３１の対向する端部同士は近接状態で、且つ離間している〔図１（Ｃ）参照〕。そして、第１シールランド１１上において、吸入溝部２１と吐出溝部３１の対向する端部の間の面を仕切り面１１ａと称する。そして該仕切り面１１ａ上では、移動するセルＳは、吸入溝部２１及び吐出溝部３１のいずれにも接触しない〔図２（Ｅ），（Ｆ）参照〕。つまり、仕切り面１１ａ上では、セルＳは密閉となり、オイルは閉じ込められる。

ここで、ロータ室１ａに収納されたインナーロータ４の回転中心を中心Ｑａとし、ロータ室１ａに収納されたアウターロータ５の回転中心を中心Ｑｂとする。中心Ｑａと中心Ｑｂとは、位置がずれている。また、インナーロータ４の外歯４１と、アウターロータ５の内歯５１との最深噛合いにおけるセルＳは、他の位置に形成されるセルＳの面積よりも小さく、最小面積となるものである。

次に、第１シールランド１１付近でのインナーロータ４の外歯４１とアウターロータ５の内歯５１との動作状態を説明する。まず、第１シールランド１１上を回転方向にしたがって移動する任意の外歯４１と、該任意の外歯４１を便宜上設定し、この任意の外歯４１には二重丸を付す（図２及び図３参照）。

また第１シールランド１１上を移動するセルＳにおいて、前述した任意の外歯４１を基準にして吸入側寄りのセルを吸入側セルＳａと称し、吐出側寄りを吐出側セルＳｂと称する。吸入側セルＳａは、第１シールランド１１を通過している時は、膨張行程である〔図２（Ａ）乃至（Ｄ）参照〕。また、前記吸入側セルＳａとは、任意の外歯４１において、常にインナーロータ４及びアウターロータ５の回転方向の前方側に生じるセルのことであり、前記吐出側セルＳｂとは、回転方向の後方側に生じるセルのことである。そして、第１シールランド１１の仕切り面１１ａに到達したときには、吸入側セルＳａは密閉となり、オイルは閉じ込められる〔図２（Ｅ），（Ｆ）参照〕。

したがって、吸入側セルＳａは、膨張行程で吸入溝部２１と連通し、吸入ポート２と早めに連通させることにより、吸入側セルＳａ内での急激な減圧を防ぎ、キャビテーションの発生の抑制ができる（図３参照）。また、吐出側セルＳｂは、第１シールランド１１を通過するときに圧縮行程である。圧縮行程で吐出溝部３１と連通することにより吐出ポート３にも連通することができ、ポンピングロスを抑制している。

第２実施形態では、第１シールランド１１が吸入ポート２側にずれている。そして、吸入溝部２１は、吐出溝部３１よりも長く形成されている。〔図４（Ａ）参照〕。第２実施形態においても、ポンピングロス、キャビテーションの発生の抑制をなしている。第３実施形態では、インナーロータ４の中心を結んだ線上から左右対称に設けたものであり、吸入溝部２１と吐出溝部３１の長さは同一である〔図４（Ｂ）参照〕。第３実施形態においても、ポンピングロス、キャビテーションの発生の抑制をなしている。

第４実施形態として、吸入溝部２１と吐出溝部３１において、溝の太さが一定でなく、吸入ポート２の始端側２ｓとつながる吸入溝部２１の太さが同じで、吐出ポート３の終端側３ｔとつながる吐出溝部３１の太さが同じで、吸入溝部２１と吐出溝部３１の端部がインナロータ４の外歯４１とアウターロータ５の内歯５１との噛合い箇所における歯の高さ方向の中間に位置するものでもよい〔図４（Ｃ），（Ｄ）参照〕。

１ａ…ロータ室、１１…第１シールランド、２…吸入ポート、２ｓ…始端側、
２１…吸入溝部、３…吐出ポート、３ｔ…終端側、３１…吐出溝部、
４…インナーロータ、４１…外歯、５…アウターロータ、５１…内歯、Ｓ…セル。

Claims (4)

1. 吸入ポートと吐出ポートとを有するロータ室と、該ロータ室に収納される内歯を有するアウターロータと、外歯を有するインナーロータとからなり、前記吸入ポートの始端側と前記吐出ポートの終端側との間の仕切り面を第１シールランドとし、該第１シールランド上で且つ前記インナーロータの外歯とアウターロータの内歯とは最深噛合い状態にて形成されるセルが通過する位置に、前記吸入ポートの始端側から前記吐出ポートの終端側に向かって突出する吸入溝部が形成され、前記吐出ポートの終端側から前記吸入ポートの始端側に向かって突出する吐出溝部が形成されると共に、前記吸入溝部及び前記吐出溝部は、前記インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との噛合い箇所における歯の高さ方向の中間に位置してなることを特徴とするオイルポンプ。
2. 請求項１において、前記吐出溝部は、前記吸入溝部よりも長く形成されてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。
3. 請求項１において、前記吸入溝部は、前記吐出溝部よりも長く形成されてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。
4. 請求項１において、前記吸入溝部は、前記吐出溝部とは長さが等しく形成されてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。