JP6452559B2 - オイルポンプにおけるロータ及び駆動軸 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のエンジン，トランスミッション等にオイルを送るための内接式のロータを軸方向に複数備えた多列式且つポンプ同士を並列接続又は直列接続としたポンプ等に組み込まれるロータ及び駆動軸の組付けを簡単且つ効率的に行うことができ、強度及び剛性に優れたオイルポンプにおけるロータ及び駆動軸に関する。

従来、内接式のロータを軸方向に複数備えた多列式且つポンプ同士を並列接続又は直列接続としたオイルポンプが種々開発されている。このオイルポンプでは、一つの駆動軸に２又はそれ以上の列のロータが装着されている。ロータは内接歯車タイプのものであって、一般的にはトロコイドタイプのものである。

その一例として特許文献１（特開２００６−１３２３４２号公報）が存在する。特許文献１には、２連のフィードポンプと４連のスカベンジングポンプとが存在する。特許文献１では、一つの駆動軸のセレーション部に複数の内接歯車式ロータが装着されている。特にセレーション部には、内接歯車式ロータのインナーロータが装着されているが、これらのインナーロータは、全て歯数が同数である。

また、一般的に駆動軸の回転により、該駆動軸に軸方向に装着された複数の内接歯車式ロータが回転したときに、ポンプの脈動又は振動を抑えるために、インナーロータの周方向における位相をずらすようにしている。位相のずれの量は、インナーロータの歯数によって決定されるものであるが、具体的にはある一つのインナーロータの歯の形成位置と、別のインナーロータの歯の形成位置とが一致しないようにしてあり、通常では隣接する歯と歯の中間つまり半歯分だけずれる構成とすることが多い。

特開２００６−１３２３４２号公報

ところで、駆動軸に装着された複数の内接歯車式ロータにおける位相のずれを設定する場合には可能な限り正確にしなければならない。さらに、駆動軸のセレーション部は、特許文献１に見られるように、多数の歯から構成されている。同様にインナーロータの軸孔にも多数の歯からなるセレーション部に歯合できるように、セレーション部の歯と同数となる多数の歯が前記軸孔に形成されている。

上記のように歯数の多いセレーション部（或いはスプライン）と、これと同数の歯数を有するインナーロータのセレーション孔によって、駆動軸と、内接歯車式ロータのインナーロータとの組付作業においては、以下のような問題点が生じる。ある一つのインナーロータの装着状態に対して、適正な位相のズレを有して軸方向隣のインナーロータを装着するのは、目的とする位相のズレに近い水準となるように組み付けることは容易にできる。

しかし、その位相のズレにおいて、目的とした量を極めて正確となるようにインナーロータを駆動軸に装着する作業を行う場合に、たとえば、セレーション部が一歯分ずれただけでも、正確な装着はできないものである。前述したように、セレーション部には、極めて多数の歯が存在しているので、正確な装着は極めて大変面倒な作業となり、作業効率を低下させるという問題点が存在している。

本発明の目的（解決しようとする技術的課題）は、内接式のロータを軸方向に複数備えた多列式且つポンプ同士を並列接続又は直列接続としたオイルポンプにおいて、駆動軸に装着する複数の内接歯車式ロータの複数のインナーロータを容易に正確に装着し、且つ極めて少ない工程にて装着し、作業効率を向上させることにある。

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、外歯の２倍数の内嵌合溝によって構成された第１内嵌合歯形部を有する第１インナーロータと、該第１インナーロータの外歯及び内嵌合溝と同数の外歯及び内嵌合溝によって構成された第２内嵌合歯形部を有する第２インナーロータと、前記第１内嵌合歯形部と同数の外嵌合歯が形成され且つ第１インナーロータが装着される第１外嵌合歯形部と、前記第２内嵌合歯形部と同数の外嵌合歯が形成され且つ第２インナーロータが装着される第２外嵌合歯形部とを有する駆動軸とを備え、前記第１内嵌合歯形部及び前記第２内嵌合歯形部は、細幅溝と太幅溝とが周方向に沿って交互且つ等間隔に配置され、前記第１外嵌合歯形部及び前記第２外嵌合歯形部は、細歯と太歯とが周方向に交互且つ等間隔に配置され、
前記細幅溝への前記太歯の挿入は不可能とすると共に前記太幅溝に前記太歯が挿入するときのみ前記第１インナーロータが前記第１外嵌合歯形部に装着され且つ前記第２インナーロータが前記第２外嵌合歯形部に装着され、且つ前記第１インナーロータと前記第２インナーロータとが前記駆動軸に装着された状態でそれぞれの外歯同士は半歯分ずれる構成としてなるオイルポンプにおけるロータ及び駆動軸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に記載のオイルポンプにおけるロータ及び駆動軸において、前記駆動軸の第１外嵌合歯形部と前記第２外嵌合歯形部とを相互に一歯分ずれる構成としてなるオイルポンプにおけるロータ及び駆動軸としたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１に記載のオイルポンプにおけるロータ及び駆動軸において、前記第１インナーロータの第１内嵌合歯形部と、前記第２インナーロータの第２内嵌合歯形部とを相互に一歯分ずれる構成としてなるオイルポンプにおけるロータ及び駆動軸としたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明では、軸方向両端に第１外嵌合歯形部と第２外嵌合歯形部とを有する駆動軸に対して、同数の外歯を有する第１インナーロータと、第２インナーロータの前記外歯が半歯分だけ位相がずれるように装着することが、最小限の組付け順序にて組付けを完了することができる。

請求項２の発明では、駆動軸側において、第１外嵌合歯形部と前記第２外嵌合歯形部とを相互に一歯分ずれる構成としたことにより、駆動軸の第１外嵌合歯形部に第１インナーロータを適正に装着し、第２外嵌合歯形部に第２インナーロータを適正に装着することで、第１インナーロータの第２インナーロータとの外歯は互いに半歯だけ位相がずれるように設置することができる。

さらに、第１インナーロータの外歯と第１内嵌合歯形部との位相と、第２インナーロータの外歯と第１内嵌合歯形部との位相は完全に同一とすることができる。これによって、第１インナーロータと第２インナーロータと、歯先円，歯底円及び厚さ等を同一とすると、全く同一形状とすることができる。

請求項３の発明では、第１インナーロータの第１内嵌合歯形部と、前記第２インナーロータの第２内嵌合歯形部とを相互に一歯分ずれる構成としたことにより、駆動軸の第１外嵌合歯形部と第２外嵌合歯形部とを完全に同一にすることができ、駆動軸の製造が簡単になる。

（Ａ）は本発明の第１実施形態における縦断側面図、（Ｂ）は本発明における要部における駆動軸の第１外嵌合歯形部と第１インナーロータとを分離した状態の斜視図、（Ｃ）は（Ａ）のＹ1−Ｙ1矢視拡大断面図、（Ｄ）は（Ａ）のＹ2−Ｙ2矢視拡大断面図である。 （Ａ）は駆動軸の第１外嵌合歯形部の軸方向に直交する断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ3−Ｙ3矢視端面図、（Ｃ）は第１インナーロータの第１内嵌合歯形部の軸方向に直交する断面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＹ4−Ｙ4矢視端面図、（Ｅ）は第１外嵌合歯形部と第１内嵌合歯形部とが適正に嵌合装着された状態を示す略示端面図、（Ｆ）は第１外嵌合歯形部と第１内嵌合歯形部とが適正に嵌合装着されない状態を示す略示端面図。 （Ａ）は第１インナーロータと第１内嵌合歯形部の嵌合溝との位置関係を示す縦断正面図、（Ｂ）は（Ａ）の（α）部拡大図、（Ｃ）は（α）部の別の実施形態における拡大図である。 （Ａ）は別の実施形態における第１インナーロータの第１内嵌合歯形部と外歯の位置関係を示す正面図、（Ｂ）は別の実施形態における第２インナーロータの第２内嵌合歯形部と外歯の位置関係を示すの正面図である。 （Ａ）は本発明の駆動軸及び第１ロータ及び第２ロータがポンプハウジングに収納された状態のオイルポンプの縦断側面図、（Ｂ）はポンプハウジングに収納された第１ロータ（又は第２ロータ）の第１インナーロータ（又は第２インナーロータ）と第１アウターロータ（又は第２アウターロータ）との構成を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明は、内接式のロータを軸方向に複数備えた、複数のポンプを直列接続又は並列接続としたオイルポンプにおける駆動軸及び複数のロータである。本発明は、駆動軸Ａ，第１インナーロータＢ，第２インナーロータＣ，第１ポンプハウジング６，第２ポンプハウジング７，仕切りブロック８及び補強板９等により構成される〔図５（Ａ）参照〕。第１ポンプハウジング６と第１インナーロータＢは、メインポンプを構成し、第２ポンプハウジング７と第２インナーロータＣとはサブポンプを構成する。

前記駆動軸Ａは、前記第１ポンプハウジング６，第２ポンプハウジング７，仕切りブロック８及び補強板９に設けられた軸孔によって支持される〔図５（Ａ）参照〕。駆動軸Ａは、第１軸部１ａ，第２軸部１ｂ及び中間軸部１ｃとから構成される。前記第１軸部１ａと第２軸部１ｂとは、駆動軸Ａの軸方向の両端に位置している。

中間軸部１ｃは、軸径が最大であり、第１軸部１ａと第２軸部１ｂは、前記中間軸部１ｃよりも小さい外径に形成されている。第１軸部１ａと中間軸部１ｃとの境界部分に第１外嵌合歯形部Ａ1が形成され、第２軸部１ｂと中間軸部１ｃとの境界部分に第２外嵌合歯形部Ａ2が形成されている〔図１（Ａ）参照〕。

前記第１外嵌合歯形部Ａ1は、略円筒形状の嵌合軸部２の外周に軸方向に沿って延在する嵌合歯として、太歯２１と細歯２２が前記嵌合軸部２の周方向に沿って交互に形成されている〔図１(Ｂ)，図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。前記太歯２１と前記細歯２２との間は、溝状に形成された部位となっている。該溝状の部位を溝形状部２３と称する〔図１（Ｂ）参照〕。また、第２外嵌合歯形部Ａ2は、第１外嵌合歯形部Ａ1と同様の構成であり、略円筒形状の嵌合軸部２の外周に軸方向に沿って延在する溝として太歯２１と細歯２２が前記嵌合軸部２の周方向に沿って交互に形成され、さらに前記溝形状部２３も有している〔図２(Ｃ)，（Ｄ）参照〕。

前記第１外嵌合歯形部Ａ1と前記第２外嵌合歯形部Ａ2において、嵌合軸部２，太歯２１，細歯２２について符号は共通となるようにし、以下、第１外嵌合歯形部Ａ1の嵌合軸部２，太歯２１，細歯２２及び第２外嵌合歯形部Ａ2の嵌合軸部２，太歯２１，細歯２２と称する。

前記第１外嵌合歯形部Ａ1，第２外嵌合歯形部Ａ2のそれぞれの太歯２１と細歯２２との総本数は偶数であり、後述する第１インナーロータＢ及び第１インナーロータＢ及び第２インナーロータＣのそれぞれの外歯３，３，…の歯数の２倍の数となる。太歯２１は細歯２２よりも幅方向の寸法が大きく形成されている。また、太歯２１は、細歯２２の溝深さは等しい〔図１(Ｂ)，図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。

第１インナーロータＢ及び第２インナーロータＣは、共に内接歯車式のロータである。第１インナーロータＢに対となる第１アウターロータＤ1と、第２インナーロータＣと対になる第２アウターロータＤ2とがそれぞれ組み合わせられ、前記駆動軸Ａと共にポンプハウジングに装着される（図５参照）。

第１インナーロータＢは、外周に複数の外歯３，３…が形成され、径方向の中心には第１内嵌合歯形部Ｂ1が形成されている。第１インナーロータＢの外歯３の形状は、具体的には、トロコイド歯車又は略トロコイド形状に近似したタイプのロータである〔図１（Ｂ），（Ｃ），図５（Ｂ）参照〕。

前記第１内嵌合歯形部Ｂ1は、直径中心位置に形成された嵌合孔４の内周側面に軸孔貫通方向に沿って延在する嵌合溝として太幅溝４１と細幅溝４２が前記嵌合孔４の内周側面の周方向に沿って交互に形成されている〔図１（Ｂ），（Ｃ），図２（Ｃ），（Ｄ）参照〕。前記太幅溝４１と細幅溝４２との総本数は偶数であり、前記外歯３，３…の歯数の２倍の数である。実施形態では、第１インナーロータＢにおいて、前記外歯３の総歯数を７とし、太幅溝４１と細幅溝４２からなる嵌合溝の総数を１４とした。また、第１内嵌合歯形部Ｂ1において、前記太幅溝４１と細幅溝４２との間は、歯形に形成された部位となっている。該歯形の部位を歯形状部４３と称する〔図１（Ｂ）参照〕。該歯形状部４３は、前記第１外嵌合歯形部Ａ1の溝形状部２３に挿入嵌合する。

また、第２インナーロータＣの第２内嵌合歯形部Ｃ1は、前記第１インナーロータＢの第１内嵌合歯形部Ｂ1と同様の構成であり、太幅溝４１と細幅溝４２と歯形状部４３とを有している。前記第１内嵌合歯形部Ｂ1と前記第２内嵌合歯形部Ｃ1において、嵌合孔４，太幅溝４１，細幅溝４２について符号は共通となるようにしている。

以下、第１内嵌合歯形部Ｂ1の嵌合孔４，太幅溝４１，細幅溝４２及び第２内嵌合歯形部Ｃ1の嵌合孔４，太幅溝４１，細幅溝４２と称する。実施形態では、第２インナーロータＣにおいて、前記第１インナーロータＢと同様に、前記外歯３の総歯数を７とし、太幅溝４１と細幅溝４２からなる嵌合溝の総数を１４とした。

前述したように、駆動軸Ａにおける第１外嵌合歯形部Ａ1，第２外嵌合歯形部Ａ2の太歯２１と細歯２２の総数及び第1インナーロータＢの第１内嵌合歯形部Ｂ1及び第２インナーロータＣの第２内嵌合歯形部Ｂ2の太幅溝４１と細幅溝４２の総数は同等である。

そして、前記駆動軸Ａの第１外嵌合歯形部Ａ1には、第１インナーロータＢの第１内嵌合歯形部Ｂ1が嵌合により装着され〔図１（Ａ），（Ｃ）参照〕、前記駆動軸Ａの第２外嵌合歯形部Ａ2には、第２インナーロータＣの第２内嵌合歯形部Ｃ1が嵌合により装着される〔図１（Ａ），（Ｄ）参照〕。

前記駆動軸Ａの第１外嵌合歯形部Ａ1と、第１インナーロータＢの第１内嵌合歯形部Ｂ１同士が嵌合しつつ、第１インナーロータＢが第１外嵌合歯形部Ａ1に装着される。このとき第１外嵌合歯形部Ａ1と第１内嵌合歯形部Ｂ1において、太歯２１が太幅溝４１に挿入するようにして嵌合し、細歯２２がと細幅溝４２に挿入するように嵌合する。このような状態で第１インナーロータＢの第１内嵌合歯形部Ｂ１が駆動軸Ａの第１外嵌合歯形部Ａ１に適正に装着されることになる〔図１（Ｃ），（Ｄ），図２（Ｅ）参照〕。

そして、第１外嵌合歯形部Ａ1の太歯２１は、第１内嵌合歯形部Ｂ1の細幅溝４２には挿入することができない。つまり、第１外嵌合歯形部Ａ1の全ての太歯２１，２１，…と、第１内嵌合歯形部Ｂ1の全ての太幅溝４１，４１，…とが完全に一致するように駆動軸Ａと第１インナーロータＢの位置を合わせない限り、第１インナーロータＢを駆動軸Ａの第１外嵌合歯形部Ａ１に装着することができない構造となる〔図２（Ｆ）参照〕。

駆動軸Ａに対して適正に装着された第１インナーロータＢの外歯３，３，…と、第２インナーロータＣの外歯３，３，…の位相とは半歯分ずれる構成とされる〔図１（Ａ），（Ｃ），（Ｄ）参照〕。この外歯３における半歯分のずれとは、第１インナーロータＢの隣接する外歯３，３の中間の位置に、第２インナーロータＣの外歯３が位置することをいう〔図１（Ｃ），（Ｄ）参照〕。また、隣接する外歯３，３の中間とは、隣接する外歯３，３の中心位置のみではなく、この中心位置の近傍も含まれる。

第１インナーロータＢの外歯３，３，…と、第２インナーロータＣの外歯３，３，…との位相を半歯分ずらすための構成の実施形態を以下に説明する。まず、第１実施形態では、駆動軸Ａにおける第１外嵌合歯形部Ａ１の太歯２１と細歯２２と、第２外嵌合歯形部Ａ2の太歯２１と細歯２２との位相を一歯分だけずらすことにより、第１インナーロータＢの外歯３，３，…と、第２インナーロータＣの外歯３，３，…を半歯分だけずらすことができる〔図１（Ｃ），（Ｄ）参照〕。

このようなことができるのは、駆動軸Ａの第１外嵌合歯形部Ａ1の太歯２１と細歯２２の総数が第１インナーロータＢの外歯３，３，…の数の２倍であり、同様に第２外嵌合歯形部Ａ2の太歯２１と細歯２２の総数も第１インナーロータＢの外歯３，３，…の数の２倍とした構成のためである。したがって、駆動軸Ａの軸方向両端における第１外嵌合歯形部Ａ1における太歯２１と細歯２２との歯列と、第２外嵌合歯形部Ａ2における太歯２１と細歯２２との歯列を一歯分だけずらす構成とする〔図１（Ｃ），（Ｄ）参照〕。

具体的には、駆動軸Ａの軸方向の両端において、第１外嵌合歯形部Ａ1の全太歯２１の位置に対応する位置には第２外嵌合歯形部Ａ2の全細歯２２が存在する。換言するならば、第１外嵌合歯形部Ａ1の全細歯２２の位置に対応する位置には第２外嵌合歯形部Ａ2の全太歯２１が存在する〔図１（Ｃ），（Ｄ）参照〕。

また、第１インナーロータＢにおける外歯３，３，…と、第１内嵌合歯形部Ｂ1における太幅溝４１と細幅溝４２との歯列と、第２インナーロータＣにおける外歯３，３，…と、太幅溝４１と細幅溝４２との歯列との位相は等しい。つまり、第１インナーロータＢにおける外歯３，３，…の位置と第１内嵌合歯形部Ｂ1の太幅溝４１と細幅溝４２との相対的な位置と、第２インナーロータＣにおける外歯３，３，…の位置と第２内嵌合歯形部Ｃ1の太幅溝４１と細幅溝４２との相対的な位置とは等しい。

具体的には、第１インナーロータＢにおける各外歯３の位置には各太幅溝４１が対応し、同様に第２インナーロータＣにおける各外歯３の位置には各太幅溝４１が対応する構成とする。或いは、第１インナーロータＢにおける各外歯３の位置には各細幅溝４２が対応し、同様に第２インナーロータＣにおける各外歯３の位置には各細幅溝４２が対応する構成とする構成としても構わない。

これによって、駆動軸Ａの第１外嵌合歯形部Ａ1に装着される第１インナーロータＢと、第２外嵌合歯形部Ａ2に装着される第２インナーロータＣとのそれぞれの外歯３，３，…は、必ず半歯分だけ位相がずれることになる。したがって、第１インナーロータＢの外歯３，３，…と、第２インナーロータＣの外歯３，３，…との位相が一致するような誤装着は、発生し得ない構造となっている。

次に、第２実施形態では、第１インナーロータＢの第１内嵌合歯形部Ｂ1と、第２インナーロータＣの第2内嵌合歯形部Ｂ2との位相をずらし、駆動軸Ａにおける第１外嵌合歯形部Ａ1と、第２外嵌合歯形部Ａ2との位相は同一とするものである（図４参照）。具体的には、第１インナーロータＢは、各外歯３の先端領域３１の位置に第１内嵌合歯形部Ｂ1の各太幅溝４１が対応するように構成し、第２インナーロータＣでは各外歯３の先端領域３１の位置に第２内嵌合歯形部Ｃ1の各細幅溝４２が対応するように構成する。つまり、第１インナーロータＢの第１内嵌合歯形部Ｂ1と、第２インナーロータＣの第２内嵌合歯形部Ｃ1とでは、一歯分だけ位相がずれている。

これによって、駆動軸Ａの第１外嵌合歯形部Ａ1に装着される第１インナーロータＢと、第２外嵌合歯形部Ａ2に装着される第２インナーロータＣとのそれぞれの外歯３，３，…は、必ず半歯分だけ位相がずれることになる。この第２実施形態においても、第１インナーロータＢの外歯３，３，…と、第２インナーロータＣの外歯３，３，…との位相が一致するような誤装着は、発生し得ない構造となっている。

第１インナーロータＢ及び第２インナーロータＣのそれぞれの外歯３における先端領域３１とは、外歯３の先端Ｑを中心として、その回転方向両側の周辺のことをいう（図３参照）。さらに具体的には、外歯３の回転方向両側に位置する歯底３２の中央と軸芯Ｐとを結ぶ線Ｌｑ，Ｌｑの角度θｑの範囲で且つ前記先端Ｑを中心として約（３／４）程度の範囲のことである〔図３（Ｃ）参照〕。外歯３の先端領域３１は、隣接する外歯３，３の間の歯底３２の部分は含まれない。

Ａ…駆動軸、Ａ1…第１外嵌合歯形部、Ａ2…第２外嵌合歯形部、２１…太歯、
２２…細歯、３…外歯、４１…太幅溝、４２…細幅溝、Ｂ…第１インナーロータ、
Ｂ1…第１内嵌合歯形部、Ｃ…第２インナーロータ、Ｃ1…第２内嵌合歯形部。

Claims (3)

1. 外歯の２倍数の内嵌合溝によって構成された第１内嵌合歯形部を有する第１インナーロータと、該第１インナーロータの外歯及び内嵌合溝と同数の外歯及び内嵌合溝によって構成された第２内嵌合歯形部を有する第２インナーロータと、
   前記第１内嵌合歯形部と同数の外嵌合歯が形成され且つ第１インナーロータが装着される第１外嵌合歯形部と、前記第２内嵌合歯形部と同数の外嵌合歯が形成され且つ第２インナーロータが装着される第２外嵌合歯形部とを有する駆動軸とを備え、
   前記第１内嵌合歯形部及び前記第２内嵌合歯形部は、細幅溝と太幅溝とが周方向に沿って交互且つ等間隔に配置され、
   前記第１外嵌合歯形部及び前記第２外嵌合歯形部は、細歯と太歯とが周方向に交互且つ等間隔に配置され、
   前記細幅溝への前記太歯の挿入は不可能とすると共に前記太幅溝に前記太歯が挿入するときのみ前記第１インナーロータが前記第１外嵌合歯形部に装着され且つ前記第２インナーロータが前記第２外嵌合歯形部に装着され、
   且つ前記第１インナーロータと前記第２インナーロータとが前記駆動軸に装着された状態でそれぞれの外歯同士は半歯分ずれる構成としてなることを特徴とするオイルポンプにおけるロータ及び駆動軸。
2. 請求項１に記載のオイルポンプにおけるロータ及び駆動軸において、前記駆動軸の第１外嵌合歯形部と前記第２外嵌合歯形部とを相互に一歯分ずれる構成としてなることを特徴とするオイルポンプにおけるロータ及び駆動軸。
3. 請求項１に記載のオイルポンプにおけるロータ及び駆動軸において、前記第１インナーロータの第１内嵌合歯形部と、前記第２インナーロータの第２内嵌合歯形部とを相互に一歯分ずれる構成としてなることを特徴とするオイルポンプにおけるロータ及び駆動軸。

Images