JP7132826B2 - オイルポンプ - Google Patents

Description

この技術は、例えば自動変速機等の車両用伝動装置に搭載され、油圧を発生させるオイルポンプに関する。

従来、例えば自動変速機等の車両用伝動装置には、変速機構の摩擦係合要素を油圧制御したり、変速機構を潤滑したりするために油圧を用いており、その油圧を発生させるオイルポンプが搭載されている。このようなオイルポンプの中には、ギヤの回転方向の２箇所に排出ポートを設け、高圧の油圧と低圧の油圧とを吐出可能にしたオイルポンプが提案されている（特許文献１参照）。

このように２箇所の排出ポートを有するオイルポンプにあっては、例えばドライブギヤとドリブンギヤとの間の空間部で負圧が生じて気泡（キャビテーション）が生じ、その気泡が圧力によって消失すると急な流れのジェット流が発生して、壊食（エロージョン）が発生し、振動やノイズが生じてしまう虞がある。そのため、ギヤの摺動面において、上流側の排出ポートから下流側に逃がし溝（特許文献１の第１外側周方向溝８１及び第１内側周方向溝８２）を設け、空間部が上流側の排出ポートを通り過ぎた際に急な閉じ込みによって油圧の急上昇が発生することで壊食（エロージョン）が生じないように、油圧を排出ポートに逃がすことができるように構成されている。

特開２０１２－２１８９号公報

ここで、従来のオイルポンプ１００の構造を図３を用いて簡単に説明する。図３に示すように、オイルポンプ１００において、ポンプボディ１１０にはギヤが摺動する摺動面１１１が形成されており、その摺動面１１１には、油を吸入する吸入ポート１２０、油を排出する第１排出ポート１３０、第１排出ポート１３０の回転方向の下流側にあって油を排出する第２排出ポート１４０が形成されている。第１排出ポート１３０は、不図示の油圧制御装置に油を吐出する排出孔１３１に連通しており、その排出孔１３１の開口部１３２の回転方向の下流側には、内側逃がし溝１３５及び外側逃がし溝１３６が形成されている。そして、摺動面１１１に内側逃がし溝１３５及び外側逃がし溝１３６を形成する際に、開口部１３２から回転方向の下流側に内側逃がし溝１３５及び外側逃がし溝１３６を切削により形成していくため、その助走区間として同じ深さの浅溝部１３９を形成することが加工上の慣例となっていた。

しかしながら、上記浅溝部１３９にはギヤにより圧縮していく油圧が作用し、その油圧は排出孔１３１に排出されることになるが、回転方向の上流側に向かって油が流れることになるため、ギヤに逆回転方向の油圧が作用し、ギヤの回転負荷トルクを低減することの妨げとなっているという問題があった。

そこで、ギヤ部の回転負荷トルクを低減することが可能なオイルポンプを提供することを目的とするものである。

本オイルポンプは、
ドライブギヤ及びドリブンギヤを有し、回転することで前記ドライブギヤ及びドリブンギヤの間に形成される空間部を増減させるギヤ部と、
前記ギヤ部を回転方向に対して摺動可能に支持する摺動面を有し、前記ギヤ部を収容する収容体と、
前記摺動面に配置され、前記空間部に吸入される油を導入する吸入孔に連通された吸入ポートと、
前記摺動面にあって前記吸入ポートよりも回転方向の下流側に配置され、前記空間部から排出される油を導出する第１排出孔に連通された第１排出ポートと、
前記摺動面にあって前記第１排出ポートよりも回転方向の下流側に配置され、前記空間部から排出される油を導出する第２排出孔に連通された第２排出ポートと、を備え、
前記第１排出ポートは、前記第１排出孔よりも回転方向の下流側に延びるように前記摺動面に周方向に溝状に形成され、前記第１排出孔に連通する周方向溝部と、前記第１排出孔が開口した開口部と、を有し、
前記開口部の回転方向の下流側の端部が、前記周方向溝部の回転方向の上流側の端部まで開口し、
前記第１排出孔における回転方向の上流側には、回転方向の下流側に向けて徐々に前記摺動面から遠ざかるように傾斜した第１傾斜面が形成され、
前記第２排出孔における回転方向の上流側には、回転方向の下流側に向けて徐々に前記摺動面から遠ざかるように傾斜した第２傾斜面が形成され、
前記第１排出孔における回転方向の下流側は、前記開口部の下流側の端部から軸方向に向くように形成されている。

本オイルポンプによると、開口部の回転方向の下流側の端部が、周方向溝部の回転方向の上流側の端部まで開口しているので、周方向溝部の回転方向の上流側の端部より上流側において、ギヤ部に逆回転方向に作用する油圧を低減することができて、ギヤ部の回転負荷トルクを低減することができ、オイルポンプの駆動負荷を低減することができる。

本実施の形態に係るオイルポンプのポンプボディの摺動面を示す正面図。 ポンプボディの摺動面とギヤ部との位置関係を示す正面図。 従来のオイルポンプのポンプボディの摺動面を示す正面図。

以下、本実施形態に係るオイルポンプについて図面に沿って説明する。オイルポンプ１は、例えば車両用伝動装置の一例としての自動変速機（不図示）に搭載され、不図示の油圧制御装置に油圧を送出して、不図示の変速機構に備えられたクラッチやブレーキ等の摩擦係合要素の油圧制御として用いられたり、不図示の変速機構のプラネタリギヤ等の歯車機構の潤滑油圧として用いられたり、不図示のトルクコンバータの循環油圧として用いられたり、トルクコンバータのロックアップクラッチ（不図示）の油圧制御として用いられる。

また、オイルポンプ１は、例えばトルクコンバータ（不図示）と変速機構（不図示）との間に配設され、詳しくは後述するドライブギヤ５２にトルクコンバータのポンプインペラ（不図示）が駆動連結され、つまりエンジンの駆動回転によって駆動される。

［オイルポンプの構成］
図２に示すように、オイルポンプ１は、いわゆる内接ギヤ式のオイルポンプからなり、ギヤ部５０を収容する収容体としてポンプボディ１０と図示を省略したポンプカバーとを有していて、それらの間に形成される円筒形状のギヤ収納空間にギヤ部５０が収容され、ポンプボディ１０の摺動面１１（図１参照）と不図示のポンプカバーの摺動面との間に回転方向に対して摺動可能に収容されている。ギヤ部５０は、複数のトロコイド歯からなる外歯５２ａとそれら外歯５２ａ同士の間に形成された谷部５２ｂとが外周側に形成されたドライブギヤ５２と、外歯５２ａと噛合する内歯５１ａとそれら内歯５１ａ同士の間に形成された谷部５１ｂとが内周側に形成されたドリブンギヤ５１と、を有している。

ドライブギヤ５２の内周面５２ｃは、上述したポンプインペラから延びる軸状部材に駆動連結されている。また、ドリブンギヤ５１の外周面５１ｃは、ポンプボディ１０に形成された円筒形状の収容空間の内周面に摺動自在に支持されている。このため、ドライブギヤ５２がエンジンにより駆動されて回転方向Ａに回転されると、外歯５２ａに噛合する内歯５１ａによってドリブンギヤ５１がドライブギヤ５２に対して偏心した位置で従動回転される。その際、各外歯５２ａ及び各内歯５１ａの間かつ谷部５２ｂ及び谷部５１ｂの間に形成された空間部Ｓが回転することで容積が増減する。

一方、図１及び図２に示すように、ポンプボディ１０のギヤ収納空間を形成する摺動面１１には、回転方向Ａの上流側から下流側に向かって順に、吸入ポート２０、第１排出ポート３０、第２排出ポート４０が配置されており、換言すると、吸入ポート２０の回転方向の下流側に第１排出ポート３０が配置され、第１排出ポート３０の回転方向の下流側に第２排出ポート４０が配置されている。

なお、図１及び図２ではポンプボディ１０について説明しているが、ドライブギヤ５２の回転軸の軸方向における反対側にはポンプカバー（不図示）が配置され、つまりポンプボディ１０の摺動面１１に平行して対向する側にポンプカバーの摺動面（不図示）が配置されて、軸方向に対向して回転方向の同じ位置に、ポンプカバーの吸入ポート、第１排出ポート、第２排出ポートがそれぞれ略同形状で形成されている。また、ポンプカバーの摺動面には、詳しくは後述する内側逃がし溝及び外側逃がし溝も回転方向の同じ位置に形成されている。このようにポンプボディ１０とポンプカバーとは基本的に軸方向に対して直交する面について面対称となるように構成され、ドライブギヤ５２及びドリブンギヤ５１に軸方向に対称に油圧が作用するように構成され、それらギヤの傾斜が生じ難いように構成されている。そのため、以下の説明では、ポンプボディ１０の構成を説明し、ポンプカバーの説明は省略する。

上記ポンプボディ１０には、上記吸入ポート２０に連通するように吸入孔２１が形成されており、吸入孔２１の摺動面１１に対して開口した開口部２２が吸入ポート２０として機能するように構成されている。また、吸入孔２１における回転方向Ａの下流側には、下流側に向けて徐々に摺動面１１に近づくように傾斜した傾斜面２１ａが形成されており、吸入孔２１からギヤ部５０の空間部Ｓに向けて油の吸入がスムーズになるように構成されている。なお、吸入孔２１は、オイルポンプ１の外部に配置された不図示のストレーナにパイプ等を介して連通しており、そのストレーナから油溜まりにある油を吸入し得るように構成されている。

また、ポンプボディ１０には、上記吸入孔２１の回転方向Ａの下流側に第１排出孔３１が形成されており、第１排出孔３１の摺動面１１に対して開口した開口部３２が第１排出ポート３０として機能するように構成されている。また、第１排出孔３１における回転方向Ａの上流側には、下流側に向けて徐々に摺動面１１から遠ざかるように傾斜した傾斜面３１ａが形成されており、ギヤ部５０の空間部Ｓから第１排出孔３１への油の排出がスムーズになるように構成されている。

また、第１排出ポート３０にあっては、開口部３２の周囲を含め、摺動面１１から軸方向に溝状に凹んだ第１凹部３４が形成されている。さらに、第１凹部３４の回転方向Ａの上流側には、摺動面１１から第１凹部３４の底面に向けてかつ下流側に向けて徐々に摺動面１１から遠ざかるように傾斜した傾斜面３８が形成されており、ギヤ部５０の空間部Ｓから第１排出孔３１への油の排出がスムーズになるように構成されている。一方、第１凹部３４にあって、回転方向Ａの下流側には、回転方向Ａに沿った周方向に第１排出孔３１から回転方向Ａの下流側に延びるように摺動面１１から軸方向に溝状に凹んだ２本の内周逃がし溝３５及び外側逃がし溝３６を有する周方向溝部としての逃がし溝部３７が形成されている。

即ち、第１排出孔３１は、ポンプボディ１０を例えば砂型鋳造法等の鋳造により形成する際に、オイルポンプ１の外部に連通する孔として形成される。その後、例えばＮＣ旋盤等により第１凹部３４及び傾斜面３８を形成する際、第１排出孔３１の開口部３２の周囲を含めて凹状に切削されつつ逃がし溝部３７が形成される。そのため、第１凹部３４は、逃がし溝部３７を含めて同じ深さの凹状に形成され、傾斜面３８が摺動面１１から第１凹部３４の底面に連続的に繋がるように形成される。

また、内周逃がし溝３５と外側逃がし溝３６との間には、摺動面１１を切削しなかった部分が、それらの間を区画する区画部１１ａとして形成されている。その区画部１１ａの回転方向Ａの上流側の端部１１ｂが逃がし溝部３７の溝形状としての端部であるが、第１凹部３４を切削する際の加工しろがあるため、端部１１ｂに加工しろを加えた分が実質的に逃がし溝部３７の回転方向Ａの上流側の端部３７Ｄとなる。そして、上記ポンプボディ１０に形成される第１排出孔３１は、その開口部３２の回転方向Ａの下流側の端部３２Ｄが、上記逃がし溝部３７の回転方向Ａの上流側の端部３７Ｄとなる位置に配置されている。言い換えると、逃がし溝部３７は、第１排出孔３１の開口部３２の端部３２Ｄから回転方向Ａの下流側に向けて周方向に延びるように形成されている。

一方、ポンプボディ１０には、上記第１排出孔３１の回転方向Ａの下流側に第２排出孔４１が形成されており、第２排出孔４１の摺動面１１に対して開口した開口部４２が第２排出ポート４０として機能するように構成されている。また、第２排出孔４１における回転方向Ａの上流側には、下流側に向けて徐々に摺動面１１から遠ざかるように傾斜した傾斜面４１ａが形成されており、ギヤ部５０の空間部Ｓから第２排出孔４１への油の排出がスムーズになるように構成されている。さらに、第２排出孔４１における回転方向Ａの下流側には、下流側に向けて徐々に摺動面１１に近づくように傾斜した傾斜面４１ｂが形成されており、ギヤ部５０の空間部Ｓから第２排出孔４１への油の排出がスムーズになるように構成されている。

また、第２排出ポート４０にあっては、開口部４２の周囲を含め、摺動面１１から軸方向に溝状に凹んだ第２凹部４４が形成されている。第２凹部４４にあって、回転方向Ａの下流側には、回転方向Ａに沿った周方向に第２排出孔４１から回転方向Ａの下流側に延びるように摺動面１１から軸方向に溝状に凹んだ逃がし溝４９が形成されている。

即ち、第２排出孔４１も、ポンプボディ１０を例えば砂型鋳造法等の鋳造により形成する際に、オイルポンプ１の外部に連通する孔として形成される。その後、例えばＮＣ旋盤等により第２凹部４４を形成する際、第２排出孔４１の開口部４２の周囲を含めて凹状に切削されつつ逃がし溝４９も形成される。そのため、第２凹部４４は、逃がし溝４９を含めて同じ深さの凹状に形成される。

［オイルポンプの作用］
次に、オイルポンプ１の作用について図２を参照しつつ説明する。図２に示すように、例えばドライブギヤ５２が不図示のエンジンによって回転駆動されると、外歯５２ａに噛合している内歯５１ａによってドリブンギヤ５１が回転駆動される。これにより、ドライブギヤ５２とドリブンギヤ５１との間に形成されている空間部Ｓの容積が回転方向Ａに移動しつつ増減する。

即ち、空間部Ｓは、吸入ポート２０に対向する位置で徐々に容積を増加させていくことで、吸入ポート２０から油を吸入し、吸入ポート２０の回転方向Ａの下流側に抜けると吸入ポート２０と第１排出ポート３０とのどちらにも連通せずに油を閉じ込める。続いて、空間部Ｓは、第１排出ポート３０に対向する位置に進むと、容量を減少させていくことで油を圧縮しつつ第１排出ポート３０に対して油圧を発生させる形で油を排出し、さらに、空間部Ｓは、第２排出ポート４０に対向する位置に進むと、さらに容量を減少させていくことで油を圧縮しつつ第２排出ポート４０に対して油圧を発生させる形で油を排出する。ここで空間部Ｓの容積の収縮量は、第１排出ポート３０の方が大きいため、第１排出ポート３０からは高圧の油圧を排出し、第２排出ポート４０からは第１排出ポート３０よりも低圧の油圧を排出することになる。従って、第１排出孔３１は不図示の油圧制御装置に例えばライン圧等の元圧として供給されるように接続され、第２排出孔４１は不図示の油圧制御装置に例えば潤滑圧等の元圧として供給されるように接続される。

ところで、第１排出ポート３０の回転方向Ａの下流側に対向するように位置する空間部Ｓは、回転に伴って、第１排出ポート３０に連通する位置（空間部Ｓ１）から抜けて第１排出ポート３０に対して遮断されつつ、第２排出ポート４０に連通し始める位置（空間部Ｓ２）に移動する。この際、例えば吸入ポート２０から油を吸入しつつ容積を増加させる際に圧力減少によって空間部Ｓに気泡（キャビテーション）を生じていると、特に内周逃がし溝３５及び外側逃がし溝３６が形成されていない場合は、第１排出ポート３０から回転方向Ａの下流側に抜ける際に容積が減少しかつ油の抜け道が急に狭まる閉じ込みが生じるため、油圧が急上昇することに起因するジェット流を生じ、気泡がポンプボディ１０の摺動面１１に衝突する壊食（エロージョン）が生じる虞がある。

しかしながら、第１排出ポート３０に上述した内周逃がし溝３５及び外側逃がし溝３６が形成されているため、第１排出ポート３０に連通する位置（空間部Ｓ１）から回転方向Ａの下流側に抜ける際に、空間部Ｓの油が第１排出ポート３０に抜けるため、油圧の急上昇が緩和され、壊食（エロージョン）の発生が防止される。

そして、例えば図３に示すように内周逃がし溝１３５及び外側逃がし溝１３６から開口部１３２までの間に浅溝部１３９が設けられていると、それら内周逃がし溝１３５及び外側逃がし溝１３６から開口部１３２まで油が流れるために浅溝部１３９に回転方向Ａとは逆回転方向の油圧の流れが発生し、ドライブギヤ５２及びドリブンギヤ５１に逆回転方向の負荷トルクとして作用してしまう。

しかしながら、本実施の形態に係るオイルポンプ１にあっては、上述したように第１排出孔３１が、開口部３２の端部３２Ｄが上記逃がし溝部３７の端部３７Ｄとなるような位置に配置されている。そのため、内周逃がし溝３５及び外側逃がし溝３６（つまり逃がし溝部３７）から第１排出孔３１に油が抜ける際、不必要に逆回転方向に油圧を流すことを防いで、ギヤ部５０に逆回転方向に作用する油圧を低減することができる。このため、ギヤ部５０の回転負荷トルクを低減することができ、オイルポンプ１の駆動負荷を低減することができる。

［本実施の形態のまとめ］
本オイルポンプ（１）は、
ドライブギヤ（５２）及びドリブンギヤ（５１）を有し、回転することで前記ドライブギヤ（５２）及びドリブンギヤ（５１）の間に形成される空間部（Ｓ）を増減させるギヤ部（５０）と、
前記ギヤ部（５０）を回転方向に対して摺動可能に支持する摺動面（１１）を有し、前記ギヤ部（５０）を収容する収容体（１０）と、
前記摺動面（１１）に配置され、前記空間部（Ｓ）に吸入される油を導入する吸入孔（２１）に連通された吸入ポート（２０）と、
前記摺動面（１１）にあって前記吸入ポート（２０）よりも回転方向（Ａ）の下流側に配置され、前記空間部（Ｓ）から排出される油を導出する第１排出孔（３１）に連通された第１排出ポート（３０）と、
前記摺動面（１１）にあって前記第１排出ポート（３０）よりも回転方向（Ａ）の下流側に配置され、前記空間部（Ｓ）から排出される油を導出する第２排出孔（４１）に連通された第２排出ポート（４０）と、を備え、
前記第１排出ポート（３０）は、前記第１排出孔（３１）よりも回転方向（Ａ）の下流側に延びるように前記摺動面（１１）に周方向に溝状に形成され、前記第１排出孔（３１）に連通する周方向溝部（３７）と、前記第１排出孔（３１）が開口した開口部（３２）と、を有し、
前記開口部（３２）の回転方向（Ａ）の下流側の端部（３２Ｄ）が、前記周方向溝部（３７）の回転方向（Ａ）の上流側の端部（３７Ｄ）まで開口している。

これにより、逃がし溝部３７から回転方向Ａの上流側に流れる油圧が直ぐに第１排出孔３１の開口部３２から流れるので、逃がし溝部３７の回転方向Ａの上流側の端部より上流側において、ギヤ部５０に逆回転方向に作用する油圧を低減することができて、ギヤ部５０の回転負荷トルクを低減することができ、オイルポンプ１の駆動負荷を低減することができる。

そして、本オイルポンプ（１）は、
前記第１排出孔（３１）は、鋳造により形成された状態の孔である。

これにより、逃がし溝部３７の回転方向Ａの上流側の部分を切削することを不要とすることができ、加工工数を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。

［他の実施の形態の可能性］
なお、以上説明した本実施の形態においては、第１排出孔３１が開口部３２の下流側の端部３２Ｄから直ぐに軸方向に深く形成されているものを説明しているが、例えば傾斜面３１ａのような傾斜面が排出孔３１の下流側に設けられていてもよく、さらには、排出孔３１の下流側に段差状に軸方向に凹ませた形状を設けたものでもよく、つまり第１排出孔３１は、逃がし溝部３７の端部３７Ｄから摺動面１１に対して逃がし溝部３７よりも軸方向に深くなるように形成されていれば、逆回転方向の油圧がギヤ部５０に作用することの防止が図れる。

また、本実施の形態においては、オイルポンプ１が例えば自動変速機に搭載されるものとして説明したが、これに限らず、ハイブリッド駆動装置等の車両用伝動装置であってもよく、さらには、エンジン等に搭載されるものであってもよく、つまり２つの排出ポートを有するオイルポンプであればどのように用いられるものであってもよい。また、例えば自動変速機に搭載される場合にあっては、ポンプインペラに駆動連結されるものに限らず、例えばチェーン等で駆動源の回転を他の駆動軸に伝達し、その駆動軸でドライブギヤが駆動されるような形式であっても構わない。

また、本実施の形態においては、逃がし溝部３７として２本の内周逃がし溝３５及び外側逃がし溝３６を有するものを説明したが、これに限らず、逃がし溝の本数や周方向の長さは、ドライブギヤ５２やドリブンギヤ５１の歯の形状に応じて、どのように形成されたものであっても構わない。

１…オイルポンプ
１０…収容体（ポンプボディ）
１１…摺動面
２０…吸入ポート
２１…吸入孔
３０…第１排出ポート
３１…第１排出孔
３２…開口部
３２Ｄ…開口部の端部
３７…周方向溝部（逃がし溝部）
３７Ｄ…周方向溝部の端部
４０…第２排出ポート
４１…第２排出孔
５０…ギヤ部
５１…ドリブンギヤ
５２…ドライブギヤ
Ａ…回転方向
Ｓ…空間部

Claims (2)

1. ドライブギヤ及びドリブンギヤを有し、回転することで前記ドライブギヤ及びドリブンギヤの間に形成される空間部を増減させるギヤ部と、
   前記ギヤ部を回転方向に対して摺動可能に支持する摺動面を有し、前記ギヤ部を収容する収容体と、
   前記摺動面に配置され、前記空間部に吸入される油を導入する吸入孔に連通された吸入ポートと、
   前記摺動面にあって前記吸入ポートよりも回転方向の下流側に配置され、前記空間部から排出される油を導出する第１排出孔に連通された第１排出ポートと、
   前記摺動面にあって前記第１排出ポートよりも回転方向の下流側に配置され、前記空間部から排出される油を導出する第２排出孔に連通された第２排出ポートと、を備え、
   前記第１排出ポートは、前記第１排出孔よりも回転方向の下流側に延びるように前記摺動面に周方向に溝状に形成され、前記第１排出孔に連通する周方向溝部と、前記第１排出孔が開口した開口部と、を有し、
   前記開口部の回転方向の下流側の端部が、前記周方向溝部の回転方向の上流側の端部まで開口し、
   前記第１排出孔における回転方向の上流側には、回転方向の下流側に向けて徐々に前記摺動面から遠ざかるように傾斜した第１傾斜面が形成され、
   前記第２排出孔における回転方向の上流側には、回転方向の下流側に向けて徐々に前記摺動面から遠ざかるように傾斜した第２傾斜面が形成され、
   前記第１排出孔における回転方向の下流側は、前記開口部の下流側の端部から軸方向に向くように形成されている、
   オイルポンプ。
2. 前記第１排出孔は、鋳造により形成された状態の孔である、
   請求項１に記載のオイルポンプ。

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