JP5782730B2

JP5782730B2 - ギヤ式オイルポンプ

Info

Publication number: JP5782730B2
Application number: JP2011028139A
Authority: JP
Inventors: 小松　明; 明小松
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2031-02-14
Also published as: JP2012167581A

Description

本発明は、ギヤ式オイルポンプに関し、より詳細には、自動車エンジンや産業用エンジン等の内燃機関において、比較的簡単な構成で、エンジンオイルの流量を容易に変化できるギヤ式オイルポンプに関する。

近年の内燃機関を使用する自動車用エンジンや産業用エンジン等における排気ガス規制は年々厳しくなってきている。これに加えて近年は世界的な地球温暖化対応として、厳しい燃費規制も導入されている。これらに対応するため、最新のエンジンは燃焼を改善することによる燃費の改善のための研究開発と共に、内燃機関であるエンジン本体のフリクションを低減することによる燃費の改善のための研究開発も同時に行われてきている。しかし、内燃機関の燃費の改善のためのエンジン本体における燃焼効率の向上が略限界に達していることから、近年はエンジン本体のフリクション低減のための研究開発が活発化している。

この中で、内燃機関のエンジン各部の潤滑やピストン等の冷却に必要なエンジンオイルを供給するオイルポンプが注目されている。通常、このオイルポンプは、エンジン駆動部とギヤ又はベルト等によって連結されており、エンジン出力を直接伝達されて回転駆動している。従って、一般的にオイルポンプの回転数はエンジン回転数に比例して増加する。

このオイルポンプの仕様及び流量は、エンジン運転で一番厳しいエンジン全負荷運転条件を基にして選定されている。しかし、エンジン側で必要なオイルの最適流量は、必ずしも、エンジン回転数に比例するものでは無く、それぞれのエンジンの運転状態（エンジン回転数、エンジン負荷）に応じて最適な流量に調整されるのがベストである。

例えば、エンジンのダウンサイジング化により、エンジン出力がこれまでよりも増加しているので、図３の点線で示した従来の全負荷性能曲線よりも、実線で示した全負荷性能曲線に上昇しており、斜線で示した領域で、ピストンやクランク軸受け等に対するエンジンオイルの供給量を増加する必要が生じている。

そして、従来技術のエンジン回転数に比例して回転駆動するオイルポンプでは、エンジン運転条件によっては無駄な仕事をしている場合がある。そのため、近年ではこの無駄な仕事量を低減させ、燃費改善を狙った研究開発が行われている。つまり、従来技術のオイルポンプのままでは無駄が多く、内燃機関が必要としているオイルの流量を供給できず、最適なポンプ仕事となっていない。そこで、オイルポンプの流量を変化させて最適なポンプ仕事とすることで、燃費の改善を図ることが注目されている。

そのため、近年、エンジンオイルにおける流量変化に関して様々なオイルポンプが開発されているが、エンジンに取り付けられた各装置から要求されるエンジンオイルの流量も非常に複雑化となってきている。これに対し、機械的にエンジン回転数の増加に応じてオイルポンプ圧力を増加するように、機械的に制御するだけでは、要求されるエンジンオイルの流量に対する細かい制御で対応することが困難となっている。

これに関連して、オイルポンプ装置の小型・計量化を図るとともに、ポンプ負荷の低減を最大限に図ることを目的に、サブポートとメインポートにのみ連通させたり、サブポートとメインポートの連通を維持した状態でサブポートと制御ポートを可変絞り部を介して連通させたり、サブポートと制御ポートの連通を維持した状態でサブポートとメインポートを可変絞り部を介して連通させたりするオイルポンプ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、このオイルポンプ装置では、複雑な構成と複雑な制御が必要となるという問題がある。

特開平１０−３１８１５８号公報

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、同じエンジン回転数に対して、エンジンオイルの吐出流量を変化できるオイルポンプを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明のギヤ式オイルポンプは、ギヤボックス内で互いに噛み合わせた駆動ギヤと従動ギヤの回転によりオイルを吐出するギヤ式オイルポンプにおいて、前記駆動ギヤを主駆動ギヤと副駆動ギヤで、前記従動ギヤを主従動ギヤと副従動ギヤでそれぞれ形成すると共に、前記副駆動ギヤと駆動軸との間を連結及びこの連結の解除を行うクラッチ機構を設け、前記副駆動ギヤをベアリングを介して回転自在に前記駆動軸に挿入すると共に、前記副従動ギヤをベアリングを介して回転自在に従動軸に挿入し、前記副駆動ギヤに隣接して電磁回転板を前記駆動軸に固着して設けて、前記電磁回転板の電磁石を励磁したときに、前記副駆動ギヤを前記電磁回転板に電磁力で吸着させることで前記副駆動ギヤを前記駆動軸に連結させて、前記駆動軸の回転で前記電磁回転板と共に前記副駆動ギヤを回転させると共に、前記電磁回転板の電磁石の励磁を止めたときに、電磁力を無くして前記副駆動ギヤの前記電磁回転板への吸着を解除して、前記副駆動ギヤと前記駆動軸の連結を解除して、前記副駆動ギヤの回転を停止するように構成することで、前記クラッチ機構を構成する。この構成によれば、比較的簡単な構成で、同じエンジン回転数に対して、エンジンオイルの吐出流量を変化できる。また、この構成によれば、比較的簡単で、かつ、コンパクトな構成で、クラッチ機構を構成することができる。

また、上記のギヤ式オイルポンプにおいて、前記副駆動ギヤに埋め込み電磁石を設ける構成としてもよい。

本発明に係るギヤ式オイルポンプによれば、比較的簡単な構成で、同じエンジン回転数に対して、エンジンオイルの吐出流量を変化できる。

本発明の実施の形態のギヤ式オイルポンプの構成を示した側断面図である。本発明の実施の形態のギヤ式オイルポンプの内部の構成を示した図である。エンジンのダウンサイジング化によるエンジン出力の増加に伴うエンジンオイル流量の増加要求部分を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態のギヤ式オイルポンプについて、図面を参照しながら説明する。このギヤ式オイルポンプは、ギヤボックス内で互いに噛み合わせた駆動ギヤと従動ギヤの回転によりオイルを吐出するオイルポンプである。

図１及び図２に示すように、このギヤ式オイルポンプ１０では、ギヤボックス（オイルポンプハウジング）１１の中に、駆動ギヤ（ドライブギヤ）を２分割して主駆動ギヤ（メインドライブギヤ）１２ａと副駆動ギヤ（セカンダリドライブギヤ）１２ｂで形成して配置する。また、それと共に、従動ギヤを２分割して主従動ギヤ（メインドリブンギヤ）１３ａと副従動ギヤ（セカンダリドリブンギヤ）１３ｂで形成して配置する。

この主駆動ギヤ１２ａは駆動軸（ドライブギヤシャフト）１４に圧入により固着され、副駆動ギヤ１２ｂも従動軸（ドリブンギヤシャフト）１５に圧入により固着されている。この主駆動ギヤ１２ａは駆動軸１４の回転に常時従って回転し、この主駆動ギヤ１２ａに噛み合う主従動ギヤ１３ａを従動軸１５と共に回転させる。この主駆動ギヤ１２ａと主従動ギヤ１３ａの回転により、図示しないオイル入口からオイル入口側空間１６側に入ったオイルは、オイル出口側空間１７側に移動し、図示しないオイル出口から吐出される。

一方、副駆動ギヤ１２ｂは、駆動軸１４にベアリング１８を介して、駆動軸１４の回転が直接伝達されないように駆動軸１４に挿入される。また、副従動ギヤ１３ｂもベアリング１９を介して、従動軸１５の回転が直接伝達されないように従動軸１５に挿入される。この副駆動ギヤ１２ｂと副従動ギヤ１３ｂは互いに噛み合わされ、両ギヤ１２ｂ、１３ｂの回転時には、図示しないオイル入口からオイル入口側空間１６側に入ったオイルは、オイル出口側空間１７側に移動し、図示しないオイル出口から吐出される。

この副駆動ギヤ１２ｂの主駆動ギヤと反対側に、この副駆動ギヤ１２ｂと隣接させて電磁回転板（マグネットプレート）２０を駆動軸１４に固着して設ける。この電磁回転板２０の電磁石に電流を流して励磁したときに、副駆動ギヤ１２ｂを電磁力で吸着させて、駆動軸１４の回転に従って電磁回転板２０と共に副駆動ギヤ１２ｂが回転するように構成する。また、この電磁回転板２０の電磁石に流れる電流を止めた時には、電磁力は無くなって副駆動ギヤ１２ｂの電磁回転板２０への吸着が解除されるので、駆動軸１４が回転してもオイルの抵抗により回転しなくなる。

なお、副駆動ギヤ１２ｂが磁石に吸着しない材料で形成されている場合、または、吸着力を強める場合には、副駆動ギヤ１２ｂに埋め込み電磁石２１を設けることが好ましい。

これらのベアリング１８、１９と電磁回転板２０と埋め込み磁石２１により、副駆動ギヤ１２ｂと駆動軸１４との間を連結及びこの連結を解除するクラッチ機構を構成する。これにより、クラッチ機構が電磁回転板２０に電流を流さない非励磁状態の連結解除のときには、主駆動ギヤ１２ａと主従動ギヤ１３ａの回転でオイルを吐出し、クラッチ機構が電磁回転板２０に電流を流す励磁状態の連結のときには、副駆動ギヤ１２ｂを駆動軸１４の回転で回転させて、主駆動ギヤ１２ａと主従動ギヤ１３ａの回転によるオイルの吐出に加えて、副駆動ギヤ１２ｂと副従動ギヤ１３ｂの回転でオイルをするようになる。

そして、このギヤ式オイルポンプ１０は、駆動軸１４に固着されたオイルポンプギヤ２２に、エンジン出力軸からギヤを介して回転が伝達され、駆動軸１４が回転駆動されると、オイルポンプ１０の主駆動ギヤ１２ａと主従動ギヤ１３ａの回転によりオイルが吐出される。更に、電磁クラッチ機構が連結になって電流が電磁回転板２０の電磁石に流れる励磁されると、副駆動ギヤ１２ｂと副従動ギヤ１３ｂの回転によるオイルの吐出量が追加される。

これにより、オイルポンプ１０は、エンジン回転数に比例してオイルを吐出量だけではなく、この吐出量に副駆動ギヤ１２ｂと副従動ギヤ１３ｂの回転によるオイルの吐出量を必要に応じて加えることができるようになる。

従って、図３に示すような、エンジンのダウンサイジング化により、エンジン出力が増加して、点線で示した従来の全負荷性能曲線よりも、実線で示した全負荷性能曲線に上昇して、エンジン出力の全負荷出力がＵＰした領域（斜線部）においても、オイルの供給量を増加することができ、十分な供給量でオイルをピストンやクランク軸受け等に供給することができるようになる。

本発明のギヤ式オイルポンプは、比較的簡単な構成で、同じエンジン回転数に対して、エンジンオイルの吐出流量を変化できるので、自動車に搭載する内燃機関や建設機械用や発電用の内燃機関等のオイルポンプとして利用できる。

１０ギヤ式オイルポンプ
１１ギヤボックス
１２ａ主駆動ギヤ
１２ｂ副駆動ギヤ
１３ａ主従動ギヤ
１３ｂ副従動ギヤ
１４駆動軸
１５従動軸
１６オイル入口側空間
１７オイル出口側空間
１８，１９ベアリング
２０電磁回転板
２１埋め込み電磁石

Claims

ギヤボックス内で互いに噛み合わせた駆動ギヤと従動ギヤの回転によりオイルを吐出するギヤ式オイルポンプにおいて、前記駆動ギヤを主駆動ギヤと副駆動ギヤで、前記従動ギヤを主従動ギヤと副従動ギヤでそれぞれ形成すると共に、前記副駆動ギヤと駆動軸との間を連結及びこの連結の解除を行うクラッチ機構を設け、
前記副駆動ギヤをベアリングを介して回転自在に前記駆動軸に挿入すると共に、前記副従動ギヤをベアリングを介して回転自在に従動軸に挿入し、前記副駆動ギヤに隣接して電磁回転板を前記駆動軸に固着して設けて、前記電磁回転板の電磁石を励磁したときに、前記副駆動ギヤを前記電磁回転板に電磁力で吸着させることで前記副駆動ギヤを前記駆動軸に連結させて、前記駆動軸の回転で前記電磁回転板と共に前記副駆動ギヤを回転させると共に、前記電磁回転板の電磁石の励磁を止めたときに、電磁力を無くして前記副駆動ギヤの前記電磁回転板への吸着を解除して、前記副駆動ギヤと前記駆動軸の連結を解除して、前記副駆動ギヤの回転を停止するように構成することで、前記クラッチ機構を構成したことを特徴とするギヤ式オイルポンプ。
前記副駆動ギヤに埋め込み電磁石を設けることを特徴とする請求項１記載のギヤ式オイルポンプ。