JP6163830B2

JP6163830B2 - ポンプ

Info

Publication number: JP6163830B2
Application number: JP2013072729A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　雅彦; 雅彦鈴木; 賢一高木
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: CN104074739A; US20140294644A1; EP2784323A1; JP2014196706A; US9765773B2; EP2784323B1; CN104074739B

Description

本発明は、オイル等の流体を吸入・吐出するポンプに関するものである。

特許文献１に示されるように、自動車に用いられるオイルポンプは、トロコイド曲線で形成された内歯が内周に形成されたアウターロータと、トロコイド曲線で形成され前記内歯と噛合する外歯が外周に形成されモータによって回転されるインナーロータと、これらアウターロータとインナーロータを回転可能に収納するポンプ室が形成されたハウジングを有している。

そして、ハウジングには、ポンプ室に連通する吸入流路及び吐出流路が形成され、ハウジングの底部には、吸入流路が連通する吸入側溝及び吐出流路が連通する吐出側溝がポンプ室の底部の円周方向に沿ってそれぞれ間隔をおいて凹陥形成されている。このように構成されたオイルポンプは、インナーロータとアウターロータが互いに噛合しながら回転することにより、吸入流路から吸入したオイルが吐出流路から吐出する。

特開平１１−３２４９３８号公報

従来のポンプでは、吐出側溝の内縁は、インナーロータの外歯の歯底の半径よりも外側に位置している場合がある。これは、インナーロータとポンプ室の半径方向の接触距離を多く設定することにより、外歯と内歯との間に形成される空間から、ポンプ室の底部とインナーロータとの間の隙間であるサイドクリアランスへのオイルの漏出を抑制し、オイルポンプの効率を向上させるためである。

このように、吐出側溝の内縁がインナーロータの外歯の歯底の半径よりも外側に位置していると、内歯の歯先が吐出側溝の内縁と重なる場合があり、この場合には外歯と内歯との間に形成される空間が吐出側溝に開口していない閉じ込み部が形成される。このため、インナーロータとアウターロータの回転に伴い、閉じ込み部の体積が減少すると、閉じ込み部内にあるオイルが、吐出側溝が開口している側の外歯と内歯との間の空間に速い流速で移動する。すると、吐出側溝の内縁が損傷するおそれがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、吐出側溝の内縁の損傷を防止することができるポンプを提供する。

（請求項１）内部に円柱形状の空間であるポンプ室が形成され、当該ポンプ室に吸入側溝及び吐出側溝が凹陥形成されたハウジングと、前記ポンプ室内に回転可能に設けられ、内周側に内歯が形成されたアウターロータと、前記内歯内に設けられ、前記内歯と噛合する外歯が外周側に形成されたインナーロータと、を有し、前記吐出側溝の後半部の内縁が、前記外歯の歯底の軌跡よりも外側に位置し、前記吐出側溝の後半部の内縁は、前記内歯の歯先の軌跡よりも内側に位置し、前記吐出側溝の後半部は、前記吐出側溝の終端から所定距離だけ始端側に進んだ範囲であり、前記内歯の歯先が前記吐出側溝の内縁に重なる場合に、前記外歯と前記内歯との間に形成される空間が、前記吐出側溝に開口していない閉じ込み部として形成される範囲である。

（請求項２）
前記吐出側溝の後半部の全ての内縁は、前記内歯の歯先の軌跡よりも内側に位置していることが好ましい。

（請求項３）
前記吐出側溝の後半部の外縁は、前記外歯の歯先の軌跡よりも外側に位置していることが好ましい。

（請求項１）吐出側溝の後半部の内縁は、内歯の歯先の軌跡よりも内側に位置している。これにより、吐出側溝の後半部の内縁が内歯の歯先の軌跡よりも内側に位置している部分において、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯の間の空間が吐出側溝に開口していない閉じ込み部が形成されない。このため、インナーロータとアウターロータの回転に伴い、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との間に形成される空間が減少したとしても、吐出側溝の後半部の内縁部において、前記空間内のオイルが吐出側溝に流出し、吐出側溝の内縁の損傷を防止することができる。

（請求項２）
吐出側溝の後半部の全ての内縁は、内歯の歯先の軌跡よりも内側に位置している。これにより、吐出側溝の後半部の全ての内縁において閉じ込み部が形成されない。このため、吐出側溝の後半部の全ての内縁の損傷を防止することができる。

（請求項３）
吐出側溝の後半部の外縁は、外歯の歯先の軌跡よりも外側に位置している。これにより、吐出側溝の後半部の外縁が外歯の歯先の軌跡よりも外側に位置している部分において、閉じ込み部が形成されない。このため、インナーロータとアウターロータの回転に伴い、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との間に形成される空間が減少したとしても、吐出側溝の後半部の外縁部において、前記空間内のオイルが吐出側溝に流出し、吐出側溝の外縁の損傷を防止することができる。

ポンプの側面図である。図１のＡ−Ａ断面図であり、インナーロータ及びアウターロータを表した図である。図１のＢ−Ｂ断面図であり、ハウジングの底部を表した図である。図３の拡大図である。比較例のポンプを表した図である。

以下に、本実施形態のポンプを具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する図１及び図２に示すように、ポンプ１０は、ハウジング１１、インナーロータ１２、アウターロータ１３、シール部材１４を有している。以下の説明において、インナーロータ１２やアウターロータ１３の回転方向（図２の矢印で示す方向）を、単に「回転方向」と略す。

ハウジング１１は、ブロック状であり、内部に扁平な円柱形状の空間であるポンプ室１１ｂが形成されている。図１に示すように、ハウジング１１の中央には、ポンプ室１１ｂに連通する挿通穴１１ａが連通形成されている。この挿通穴１１ａに、回転軸２４が挿通している。挿通穴１１ａには、回転軸２４と全周に渡って接触し、ハウジング１１と回転軸２４との間をシールするリング状のシール部材１４が取り付けられている。なお、回転軸２４は、エンジンや、トランスミッション、モータ（いずれも不図示）によって回転される軸である。

図２に示すように、ポンプ室１１ｂ内には、アウターロータ１３が回転可能に取り付けられている。アウターロータ１３は、断面円形状を有する扁平な円柱形状であり、内周側に空間である内歯１３ａが形成されている。内歯１３ａ内には、インナーロータ１２が回転可能に設けられている。

インナーロータ１２は、リング状であり、外縁に外歯１２ａが形成されている。内歯１３ａ及び外歯１２ａは、複数のトロコイド曲線によって構成されている。外歯１２ａの歯数は、内歯１３ａの歯数よりも少なくなっている。外歯１２ａと内歯１３ａは互いに噛合している。アウターロータ１３の回転中心は、円柱形状のポンプ室１１ｂの中心と同一である。また、図４に示すように、インナーロータ１２の回転中心は、アウターロータ１３の回転中心に対して偏心している。インナーロータ１２の中心と回転軸２４は嵌合され、インナーロータ１２と回転軸２４は一体回転する。

図２や図３に示すように、ポンプ室１１ｂの円柱空間の対向面の少なくとも一方には、三日月状の吸入側溝１１ｅ及び吐出側溝１１ｆが、凹陥形成されている。本実施形態では、ポンプ室１１ｂの底部に、吸入側溝１１ｅ及び吐出側溝１１ｆが、ポンプ室１１ｂの底部の円周方向に沿って、所定の間隔をおいてそれぞれ凹陥形成されている。なお、吸入側溝１１ｅと吐出側溝１１ｆは、ポンプ室１１ｂの底部において、互いに対向している。また、吸入側溝１１ｅ及び吐出側溝１１ｆが形成されている位置は、外歯１２ａと内歯１３ａとの間に形成される空間が移動する軌跡に形成されている。図１や図３に示すように、ポンプ室１１ｂの吸入側溝１１ｅが形成されている側は吸入側となっていて、ポンプ室１１ｂの吐出側溝１１ｆが形成されている側は吐出側となっている。

図３や図４に示すように、吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇの少なくとも後半部１１ｘは、アウターロータ１３の内歯１３ａの歯先１３ｂの軌跡（半径ａ）よりも内側に位置している。また、吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈの少なくとも後半部１１ｘは、インナーロータ１２の外歯１２ａの歯先１２ｂの軌跡（半径ｂ）よりも外側に位置している。

なお、吐出側溝１１ｆの後半部１１ｘとは、図３に示すように、吐出側溝１１ｆの終端１１ｊから所定距離だけ始端１１ｋ側に進んだ範囲であり、後述の閉じ込み部９１、９２が形成される可能性が有る範囲である。また、吐出側溝１１ｆの終端１１ｊとは、外歯１２ａと内歯１３ａとの間に形成される空間が、最後に吐出側溝１１ｆを通過する位置である。また、吐出側溝１１ｆの始端１１ｋとは、外歯１２ａと内歯１３ａとの間に形成される空間が、最初に吐出側溝１１ｆを通過する位置である。

なお、本実施形態では、始端１１ｋから終端１１ｊまで吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇは、アウターロータ１３の内歯１３ａの歯先１３ｂの軌跡（半径ａ）よりも内側に位置している。また、始端１１ｋから終端１１ｊまで吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈは、インナーロータ１２の外歯１２ａの歯先１２ｂの軌跡（半径ｂ）よりも外側に位置している。

図１や図３に示すように、ハウジング１１には、吸入側溝１１ｅの底部に連通して、ポンプ室１１ｂに連通する吸入流路１１ｃが形成されている。吸入流路１１ｃが吸入側溝１１ｅの底部に連通している位置は、外歯１２ａと内歯１３ａとの間に形成される空間が、最初に吸入側溝１１ｅを通過する吸入側溝１１ｅの始端である。ハウジング１１には、吐出側溝１１ｆの底部に連通して、ポンプ室１１ｂに連通する吐出流路１１ｄが形成されている。吐出流路１１ｄが吐出側溝１１ｆの底部に連通している位置は、吐出側溝１１ｆの終端１１ｊである。

回転軸２４が回転すると、インナーロータ１２が回転し、内歯１３ａで外歯１２ａと噛合しているアウターロータ１３も回転する。すると、外歯１２ａと内歯１３ａとの間に形成される空間が、吸入流路１１ｃ、吸入側溝１１ｅ、吐出側溝１１ｆ、吐出流路１１ｄに順次移動し、吸入流路１１ｃから吐出流路１１ｄにオイルが送給される。なお、ポンプ１０の稼働時には、ポンプ室１１ｂの吸入側（低圧側）よりも、ポンプ室１１ｂの吐出側（押圧側）の圧力が高くなる。

（比較例のポンプ）
以下に、比較例として従来のポンプについて、本実施形態のポンプ１０と異なる点について説明する。まず、従来のポンプを説明するに先立ち、内側サイドクリアランス１１ｍ、及び外側サイドクリアランス１１ｎについて説明する。図１に示すように、内側サイドクリアランス１１ｍとは、ハウジング１１のポンプ室１１ｂの底面とインナーロータ１２の側面との間に形成されたクリアランスである。また、外側サイドクリアランス１１ｎとは、ポンプ室１１ｂの底面とアウターロータ１３の側面との間に形成されたクリアランスである。

外歯１２ａと内歯１３ａとの間に形成される空間から内側サイドクリアランス１１ｍや外側サイドクリアランス１１ｎへオイルが漏出してしまうと、吐出側溝１１ｆに流出するオイルの量が減少するのでポンプ１０の効率が低下してしまう。

そこで従来のポンプでは、図５に示すように、吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇが、インナーロータ１２の外歯１２ａの歯底１２ｃの軌跡（半径ｃ）よりも外側に位置するように設定していた。これにより、図１や図５に示すように、インナーロータ１２とポンプ室１１ｂの半径方向の接触距離ｆが長くなり、外歯１２ａと内歯１３ａとの間に形成される空間から内側サイドクリアランス１１ｍへのオイルの漏出が抑制される。

同様に、従来のポンプでは、吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈが、アウターロータ１３の内歯１３ａの歯底１３ｃの軌跡（半径ｄ）よりも内側に位置するように設定していた。これにより、図１や図５に示すように、アウターロータ１３とポンプ室１１ｂの半径方向の接触距離ｅが長くなり、外歯１２ａと内歯１３ａとの間に形成される空間から外側サイドクリアランス１１ｎへのオイルの漏出が抑制される。

吐出側溝１１ｆの始端１１ｋから終端１１ｊ側に進むに従って、インナーロータ１２の外歯１２ａとアウターロータ１３の内歯１３ａの間の空間が狭くなる。従来のポンプでは、上述したように、吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇが、インナーロータ１２の外歯１２ａの歯底１２ｃの軌跡（半径ｃ）よりも外側に位置するように設定し、吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈが、アウターロータ１３の内歯１３ａの歯底１３ｃの軌跡（半径ｄ）よりも外側に位置するように設定していた。

これにより、従来のポンプでは、図５に示すように、吐出側溝１１ｆの後半部において、内歯１３ａの歯先１３ｂが吐出側溝１１ｆに内縁１１ｇに重なる場合があった。この場合には、外歯１２ａと内歯１３ａとの間に形成される空間が、吐出側溝１１ｆに開口していない閉じ込み部９１が形成される。また、吐出側溝１１ｆの後半部において、外歯１２ａの歯先１２ｂが吐出側溝１１ｆに外縁１１ｈに重なる場合があった。この場合には、外歯１２ａと内歯１３ａとの間に形成される空間が、吐出側溝１１ｆに開口していない閉じ込み部９２が形成される。

このように、閉じ込み部９１、９２が形成されると、インナーロータ１２とアウターロータ１３の回転に伴い、閉じ込み部９１、９２の体積が減少すると、閉じ込み部９１、９２内にあるオイルが、吐出側溝１１ｆが開口している側の外歯１２ａと内歯１３ａの空間に速い流速で移動する（図５の（１）、（２））。すると、閉じ込み部９１、９２が形成される部分のポンプ室１１ｂ、つまり、吐出側溝１１ｆの後半部１１ｘにおいて吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇや外縁１１ｈが損傷するおそれがあった。また、外歯１２ａや内歯１３ａが損傷するおそれがあった。

特に、閉じ込み部９１では、インナーロータ１２とアウターロータ１３の回転に伴いオイルに遠心力が作用するので、閉じ込み部９１内にあるオイルの吐出側溝１１ｆ側への移動が増速される。このため、吐出側溝１１ｆの後半部１１ｘにおいて吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇでは、より損傷するおそれがあった。

（本実施形態の効果）
以上詳細に説明したように、図３や図４に示すように、吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇは、アウターロータ１３の内歯１３ａの歯先の軌跡（半径ａ）よりも内側に位置しているので、閉じ込み部９１（図５示）が形成されない。このため、インナーロータ１２とアウターロータ１３の回転に伴い、外歯１２ａと内歯１３ａとの間に形成される空間が減少したとしても、吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇ部分において、前記空間内のオイルが吐出側溝１１ｆに流出し、吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇのポンプ室１１ｂの損傷を防止することができる。また、外歯１２ａや内歯１３ａの損傷を防止することができる。

なお、吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇを、インナーロータ１２の外歯１２ａの歯底の軌跡よりも内側に位置させても、閉じ込み部９１の形成を防止することができる。しかし、この場合には、インナーロータ１２とポンプ室１１ｂの半径方向の接触距離ｆが減少し、内側サイドクリアランス１１ｍへのオイルの漏出が増大してしまう。本実施形態では、吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇを、アウターロータ１３の内歯１３ａの歯先の軌跡よりも内側に位置させたので、閉じ込み部９１の形成を防止しつつ、インナーロータ１２とポンプ室１１ｂの半径方向の接触距離ｆを確保して、内側サイドクリアランス１１ｍへのオイルの漏出を抑制することにしている。

また、吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈは、インナーロータ１２の外歯１２ａの歯先の軌跡よりも外側に位置しているので、閉じ込み部９２（図５示）が形成されない。このため、インナーロータ１２とアウターロータ１３の回転に伴い、インナーロータ１２の外歯１２ａとアウターロータ１３の内歯１３ａとの間に形成される空間が減少したとしても、吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈ部分において、前記空間内のオイルが吐出側溝１１ｆに流出し、吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈに隣接するポンプ室１１ｂの損傷を防止することができる。また、外歯１２ａや内歯１３ａの損傷を防止することができる。

なお、吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈを、アウターロータ１３の内歯１３ａの歯底の軌跡よりも外側に位置させても、閉じ込み部９２の形成を防止することができる。しかし、この場合には、アウターロータ１３とポンプ室１１ｂの半径方向の接触距離ｅが減少し、外側サイドクリアランス１１ｎへのオイルの漏出が増大してしまう。本実施形態では、吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈを、インナーロータ１２の外歯１２ａの歯先の軌跡よりも外側に位置させたので、閉じ込み部９２の形成を防止しつつ、アウターロータ１３とポンプ室１１ｂの半径方向の接触距離ｅを確保して、外側サイドクリアランス１１ｎへのオイルの漏出を抑制することにしている。

（別の実施形態）
吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇが、インナーロータ１２の外歯１２ａの歯底１２ｃの軌跡（半径ｃ）よりも外側に位置し、且つ、アウターロータ１３の内歯１３ａの歯先の軌跡（半径ａ）よりも内側に位置している実施形態であっても差し支え無い。また、吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈが、アウターロータ１３の内歯１３ａの歯底１３ｃの軌跡（半径ｄ）よりも内側に位置し、且つ、インナーロータ１２の外歯１２ａの歯先の軌跡よりも外側に位置している実施形態であっても差し支え無い。

この実施形態では、インナーロータ１２及びアウターロータ１３とポンプ室１１ｂ底部との接触距離ｃ、ｄを長くすることができ、サイドクリアランス１１ｍ、１１ｎへのオイルの漏出を抑制しつつ、閉じ込み部９１、９２（図５示）の形成を防止することにより、ポンプ室１１ｂや外歯１２ａ、内歯１３ａの損傷を防止することができる。

以上説明した実施形態では、吐出側溝１１ｆの全ての内縁１１ｇは、内歯１３ａの歯先１３ｂの軌跡よりも内側に位置している。しかし、吐出側溝１１ｆの後半部１１ｘの一部の内縁１１ｇや、吐出側溝１１ｆの後半部１１ｘの全部の内縁１１ｇのみが、内歯１３ａの歯先１３ｂの軌跡よりも内側に位置している実施形態であっても差し支え無い。この実施形態では、吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇが内歯１３ａの歯先１３ｂの軌跡よりも内側に位置している部分において、吐出側溝１１ｆの内縁１１ｇの損傷を防止することができる。

以上説明した実施形態では、吐出側溝１１ｆの全ての外縁１１ｈは、インナーロータ１２の外歯１２ａの歯先の軌跡よりも外側に位置している。しかし、吐出側溝１１ｆの後半部１１ｘの外縁１１ｈや、吐出側溝１１ｆの全部の外縁１１ｈのみが、インナーロータ１２の外歯１２ａの歯先の軌跡よりも外側に位置している実施形態であっても差し支え無い。この実施形態では、吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈがインナーロータ１２の外歯１２ａの歯先の軌跡よりも外側に位置している部分において、吐出側溝１１ｆの外縁１１ｈの損傷を防止することができる。

以上説明した実施形態では、吐出側溝１１ｆは１つである。しかし、ポンプ室１１ｂの底部に２つの以上の吐出側溝１１ｆが形成されている実施形態であっても差し支え無い。

１０…ポンプ、１１…ハウジング、１１ｂ…ポンプ室、１１ｅ…吸入側溝、１１ｆ…吐出側溝、１１ｇ…吐出側溝の内縁、１１ｈ…吐出側溝の外縁、１１ｘ…後半部、１２…インナーロータ、１２ａ…外歯、１２ｂ…外歯の歯先、１３…アウターロータ、１３ａ…内歯、１３ｂ…内歯の歯先

Claims

内部に円柱形状の空間であるポンプ室が形成され、当該ポンプ室に吸入側溝及び吐出側溝が凹陥形成されたハウジングと、
前記ポンプ室内に回転可能に設けられ、内周側に内歯が形成されたアウターロータと、
前記内歯内に設けられ、前記内歯と噛合する外歯が外周側に形成されたインナーロータと、を有し、
前記吐出側溝の後半部の内縁が、前記外歯の歯底の軌跡よりも外側に位置し、
前記吐出側溝の後半部の内縁は、前記内歯の歯先の軌跡よりも内側に位置し、
前記吐出側溝の後半部は、前記吐出側溝の終端から所定距離だけ始端側に進んだ範囲であり、前記内歯の歯先が前記吐出側溝の内縁に重なる場合に、前記外歯と前記内歯との間に形成される空間が、前記吐出側溝に開口していない閉じ込み部として形成される範囲であるポンプ。
前記吐出側溝の後半部の全ての内縁は、前記内歯の歯先の軌跡よりも内側に位置している請求項１に記載のポンプ。
前記吐出側溝の後半部の外縁は、前記外歯の歯先の軌跡よりも外側に位置している請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のポンプ。