KR100377807B1

KR100377807B1 - 오일펌프

Info

Publication number: KR100377807B1
Application number: KR10-2001-0002910A
Authority: KR
Inventors: 와타나베켄이찌; 하라다케이조; 소가베코이찌; 코스게토시유키
Original assignee: 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2003-03-29
Also published as: US20010016173A1; JP2001214869A; CA2332192A1; US6402488B2; KR20010078007A; CA2332192C

Abstract

본 발명은, 경량화가 가능하고, 내마모성에 뛰어나고 또한 제조가 용이한 오일펌프를 제공하는 것을 과제로한 것이며, 그 해결수단으로서, 오일펌프(100)는, 알루미늄합금제의 오일펌프하우징(60)과, 오일펌프하우징(60)에 접촉해서 슬라이딩함으로써 오일을 흡입·토출하는 이너로터(40) 및 아우터로터(30)를 구비하고, 오일펌프하우징(60)중에, 이너로터(40) 및 아우터로터(30)에 접촉하는 부분에는 금속다공체를 가진 복합층(11),(12),(13),(51) 및 (52)가 배치되어 있고, 금속다공체의 구멍내에 오일펌프하우징(60)을 구성하는 알루미늄합금이 함침되어 있는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

오일펌프{OIL PUMP}

본 발명은, 오일펌프에 관한 것으로서, 특히 자동차 등의 차량에 사용되는 자동변속기용의 오일펌프에 관한 것이다.

자동차 등의 차량에 사용되는 자동변속기용의 오일펌프는, 회전하는 로터와,그 로터를 수납하는 오일펌프하우징에 의해 구성된다. 일반적으로는, 로터와 오일펌프하우징은 철(주철)에 의해 구성된다.

최근, 연비의 향상을 위해, 자동차의 경량화가 요구되고, 자동변속기용의 오일펌프의 경량화가 요구되고 있다. 이 때문에, 오일펌프를 알루미늄합금에 의해 구성하는 일이 검토되고 있다. 그러나, 오일펌프중, 로터에는 높은 내마모특성이 요구되는 일이나, 로터자체가 오일펌프전체에 차지하는 중량의 비율이 낮은 등의 이유로 철계재료가 사용되고 있다. 이에 대해서, 오일펌프하우징은, 오일펌프의 중량의 대부분을 차지하므로, 오일펌프하우징을 알루미늄합금으로 구성하는 것이 경량화에는 효과적이다.

그러나, 철계의 로터와 알루미늄합금제의 하우징을 짜맞추면, 알루미늄합금의 내마모성이 열악해지기 때문에, 로터가 맞닿아서 슬라이딩하는 오일펌프하우징의 부분이 마모하기 쉽다고하는 문제가 있었다.

오일펌프하우징의 내마모성을 향상시키기 위한 발명은, 예를 들면 일본국 실공평 3-15832호 공보에 개시되어 있다. 본 발명에서는 로터에 맞닿아서 슬라이딩하는 오일펌프하우징의 부분에 있어서, 세라믹섬유를 분산복합화시킴으로써 내마모성을 향상시키고 있다.

그러나, 본 발명에서는, 세라믹섬유는 단(短)섬유이기 때문에 성형성이 나쁘고 형상이 허무러지기 쉬운 등 취급성에 문제가 있다. 또 알루미늄합금을 세라믹섬유에 함침(含浸)시켜서 복합화할때에는, 매우 높은 압력으로 함침시킬 필요가 있다. 그 때문에, 특별한 설비가 필요하게 되어 설비코스트가 높고, 또 주형형상이 제약을 받아 펌프설계의 자유도가 제한된다. 또한, 복합화후의 가공에 있어서도 절삭가공에 의한 피삭성이 열악해지는 등 실제의 생산에 있어서는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 경량이고, 내마모성에 뛰어나고 또한 생산성이 높은 오일펌프를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

도 1은, 본 발명에 따른 오일펌프를 표시한 도면

도 2는, 도 1(A)속의 점선Ⅱ로 둘러싼 부분의 확대도

도 3은, 도 1(B)속의 점선Ⅲ으로 둘러싼 부분의 확대도

도 4는, 도 2에서 표시한 금속다공체의 평면도

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10: 보디 11, 12, 13, 51, 52: 복합층

30: 아우터로터 40: 이너로터

50: 커버 51a, 52a: 금속다공체

51b, 52b: 알루미늄합금 60: 오일펌프하우징

100: 오일펌프

본 발명에 따른 오일펌프는, 알루미늄합금제의 오일펌프하우징과, 오일펌프하우징에 접촉해서 슬라이딩함으로써 오일을 흡입·토출하는 펌프요소를 구비하는 오일펌프이다. 오일펌프하우징중 펌프요소에 접촉하는 부분에는 발포구조의 금속다공체가 매립되어 있으며, 상기 금속다공체의 구멍내에 오일펌프하우징을 구성하는 알루미늄합금이 함침되어 있다.

이와 같이 구성된 오일펌프에서는, 펌프요소에 접촉하는 부분에 금속다공체가 매립되어 있기 때문에, 펌프요소에 접촉하는 부분의 내마모성이 향상된다. 오일펌프하우징은 경량의 알루미늄합금제이기 때문에, 오일펌프의 경량화를 도모할 수 있다. 또, 금속다공체는 금속이기 때문에 절단등의 가공이 용이하고 구조체로서의 충분한 강성을 가지기 때문에, 복잡한 형상으로의 가공, 성형, 유지가 용이하고 생산성에 뛰어난 것으로 된다.

또, 발포구조이기 때문에, 알루미늄합금의 함침을 하기 쉽고, 특별한 장치를 사용하는 일없이 제조할 수 있다. 그 때문에, 설비코스트가 싸고, 또, 주형(鑄型)형상의 제약도 적어지기 때문에, 펌프의 설계의 자유도도 커진다. 또, 다공체에 알루미늄합금을 함침시킨 후의 가공에 있어서도, 세라믹스섬유의 경우에 비해서 피삭성이 개선되어, 내마모성에 뛰어나고 또한 생산성이 높은 오일펌프를 제공하는 일이 가능하게 된다.

또 바람직하게는, 펌프요소는 회전하는 로터를 가지고, 로터의 측면에 접촉하는 부분에 금속다공체가 파묻혀 있다.

또 바람직하게는, 펌프요소는 회전하는 로터를 가지고, 로터의 외주면에 접촉하는 부분에 금속다공체가 파묻혀있다.

또 바람직하게는, 금속다공체의 구멍직경이 0.1㎜이상 3.0㎜이하이다.

본 발명의 금속다공체의 구조는, 도 4에 표시한 것같이 되나, 평균구멍직경은 하기와 같이 계량된다.

먼저 금속다공체의 임의의 단면의 직4각형 시야의 사진을 촬영하고, 동시야의 2개의 대각선을 긋는다.

이 대각선에 의해서 자른 구멍의 길이를 확인한다. 최후에, 이들 구멍길이의 총합계를, 확인한 구멍의 총수로 나눈다. 또한, 본 명세서중, 금속다공체의 구멍직경이란, 베이스재가 되는 발포우레탄등의 포어(가공)의 평균직경을 사용하는 업계의 일반호칭을 사용했다.

이 경우, 구멍직경이 최적화되어 있기 때문에, 알루미늄합금이 함침하기 쉽고, 또한 내마모성이 향상된다. 또한, 구멍직경이 0.1㎜미만으로 되면 구멍이 작아지기 때문에 알루미늄합금이 함침하기 어렵게 된다. 또, 구멍직경이 3.0㎜를초과하면, 단위면적당의 금속다공체의 노출골격수가 적어져, 내마모특성을 향상시키는 효과가 적어진다.

또 바람직하게는, 금속다공체의 체적률은 2%이상 30%이하이다. 여기서, 체적률은, (겉보기밀도: 외경치수 및 중량으로부터 산출한 밀도)/(금속다공체를 구성하는 금속재료의 밀도: 금속의 밀도)×100%에 의해 산출된다. 또한 겉보기 밀도는, 부피밀도와 같은 뜻이며, 금속다공체를 구성하는 금속재료의 밀도는, 금속다공체를 구성하는 금속재료의 진자밀도와 같은 뜻이다. 체적률은, 일정체적중에 얼마만큼 금속이 존재하는 지를 표시하며, 예를 들면, 체적률이 30%라면, 그 체적중, 금속이 30%를 차지하고, 금속이 존재하지 않은 빈구멍이 70%를 차지하는 것을 의미한다.

이 경우, 체적률이 최적화되어 있기 때문에, 내마모성이 향상하고, 또한 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 체적률이 2%미만에서는, 금속다공체의 노출면적이 적고, 내마모성향상의 효과가 저하한다. 또, 체적률이 30%를 초과하면 내마모성은 변하지 않으나, 금속다공체의 중량이 증가해서 경량화의 이점이 없어진다.

또 바람직하게는, 금속다공체는, 철(Fe), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유한다. 이 경우, 이들 금속은 모두 알루미늄합금보다 경도가 높기 때문에, 내마모성이 향상된다. 또한, 제조코스트를 저하시키기 위해서는, 철을 많이 함유하는 재료가 바람직하고, 또, 경로가 높은 재료로하기 위해서는, 철과 크롬을 함유하는 재료로 하는 것이 바람직하다.

또 바람직하게는, 금속다공체는 소결법에 의해 형성된다. 이 경우, 우레탄폼에 금속분말을 부착시켜, 우레탄폼을 소실시키는 것과 동시에 금속분말을 소결 및 합금화시키게 된다. 그 소결시에, 분말끼리가 소결하여 수축이 일어나기 때문에, 금속다공체를 구성하는 금속골격은 중실(中室)로 되고, 구멍의 모든 부분에 알루미늄합금이 함침하여 보다 높은 내마모성을 표시한다. 또한, 금속다공체는, 우레탄폼표면에 도금법에 의해 금속층을 형성하여 구성하는 것도 가능하다. 그러나, 도금법에 의해 제조한 경우에는, 금속골격형성후의 베이스재의 우레탄을 소실시키기 때문에, 금속다공체의 골격구조는 중공(中空)으로 된다. 그 결과, 알루미늄합금용탕을 함침시킬때에 용탕이 함침하지 않는 결함부분이 발생해버릴 염려가 있다.

또 바람직하게는, 금속다공체를 구성하는 금속은 100이상 1000이하의 비스커경도를 가진다. 이 경우, 비커스경도가 최적화되어 있기 때문에, 내마모성을 향상시키는 것과 동시에 가공성을 향상시키고, 그 위에 또, 마찰에 의한 결손이나 결락이 없어진다. 또한, 금속다공체를 구성하는 금속의 비커스경도가 100미만이면, 알루미늄합금의 경도와 거의 동등하기 때문에, 복합화에 의한 내마모성 향상의 효과를 얻을 수 없다. 또, 금속다공체를 구성하는 금속의 비커스경도가 1000을 초과하면, 금속다공체는 취약해지고, 복합화를 위한 프리폼을 형성할때에 파손되는 등의 가공성의 문제가 발생한다. 또, 오일펌프운전시의 마찰에 의한 결손 및 결락의 원인이 되어, 내마모성을 저하시키는 요인이 된다. 또, 지나치게 단단하면 상대부재(로터)에의 공격성이 증가하기 때문에 상대부재의 손상이 커져서 불편이 발생한다.

또 바람직하게는, 금속다공체를 구성하는 금속은 120이상 300이하의 비커스경도를 가진다.

또 바람직하게는, 오일펌프하우징은, 용탕단조법, 다이캐스트 및 저압주조법의 어느 하나를 사용해서 금속다공체를 알루미늄합금으로 인터널칠(internal chill)하여 형성된다. 특히, 저압주조법이 가능한 것은, 설비코스트가 낮고, 주형형상의 제약도 적어져 펌프설계의 자유도도 커진다고 하는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조해서 설명한다.

도 1은, 본 발명에 따른 오일펌프를 표시한 도면이다. 또한, 도 1의 (A)는, 본 발명에 따른 오일펌프의 평면도이고, 도 1(B)는, 도 1속의 B-B선을 따라서 본 단면을 표시한 도면이다. 도 1(A)는 참조해서, 본 발명에 따른 오일펌프(100)는 보디(10)와, 펌프요소로서의 이너로터(40) 및 아우터로터(30)와, 편심캠(20)을 가진다. 보디(10)는, 원통형상이며, 그 내부에 아우터로터(30) 및 이너로터(40)가 수납되어 있다. 보디(10)의 내주면에는, 원주형상으로 복합층(11)이 배치되어 있다. 복합층(11)은, 금속다공체와, 그 금속다공체의 구멍내에 함침한 알루미늄합금에 의해 구성된다. 금속다공체의 구멍내에 함침한 알루미늄합금은, 보디(10)를 구성하는 알루미늄합금이다.

복합층(11)의 내주면에 접촉하도록 아우터로터(30)가 배설되어 있다. 아우터로터(30)는 복합층(11),(12) 및 (13)에 대하여 슬라이딩한다. 아우터로터(30)의 내주면에는, 치형(tooth profile)형상이 형성되어 있다. 이 치형형상은, 트로코이드곡선, 인벌류트곡선 및 하이포사이클로이드곡선중 어느 하나를 기조로 한다.

아우터로터(30)의 내주면에 접하도록 이너로터(40)가 배설되어 있다. 이너로터(40)의 외주면에는, 트로코이드곡선, 인벌류트곡선 및 하이포사이클로이드곡선중 어느 하나를 기조로한 치형형상이 형성되어 있다. 이너로터(40)는 아우터로터(30)의 치형형상과 맞물려, 자전하면서 공전하는 것이 가능하다. 이너로터(40)의 중앙부에는, 편심캠(20)이 끼워맞춤되어 있다. 편심캠(20)은, 이너로터(40)에 회전력을 부여하고, 이에 의해, 이너로터(40)가 아우터로터(30)에 대해서 회전한다.

보디(10)에는, 오일을 흡입하기 위한 흡입포트(15)가 형성되어 있다. 흡입포트(15)에 보디(10)를 관통하고 있으며, 외부로부터 흡입포트(15)에 오일이 공급된다. 보디(10)에는, 오일을 토출하기 위한 토출포트(16)가 형성되어 있다. 토출포트(16)는 보디(10)를 관통하고 있으며, 흡입포트(15)로부터 공급된 오일은 토출포트(16)로부터 외부에 토출된다.

이너로터(40) 및 아우터로터(30)를 봉하여 막도록 커버가 설치되고, 이 커버에도 원호형상의 복합층(51) 및 (52)가 형성된다. 복합층(51) 및 (52)는, 금속다공체와, 그 금속다공체의 구멍내에 함침한 알루미늄합금에 의해 구성된다. 금속다공체의 구멍내에 함침한 알루미늄합금은, 커버를 구성하는 알루미늄합금이다.

도 1(B)를 참조하여, 오일펌프(100)는, 오일펌프하우징(60)을 구성하는 보디(10) 및 커버(50)와, 보디(10)내에 수납된 이너로터(40) 및 아우터로터(30)와, 이너로터(40)에 끼워맞춤되는 편심캠(20)을 가진다. 보디(10)에는 소정의 움패임이 형성되어 있으며, 이 움패임내에 아우터로터(30), 이너로터(40) 및 편심캠(20)이 수납되어 있다. 보디(10)내의 움패임은 알루미늄합금제의 커버(50)에 의해 봉하여 막아져 있다. 커버(50)는 원판형상이며, 보디(10)와 밀착한다.

커버(50)에는, 복합층(51) 및 (52)가 형성되어 있다. 복합층(51)은 금속다공체의 구멍내에 알루미늄합금이 함침해서 형성되어 있다. 이 알루미늄합금은 커버(50)를 구성하는 알루미늄합금이다. 복합층(52)은, 금속다공체의 구멍내에 알루미늄합금이 함침해서 형성되어 있다. 알루미늄합금은 커버(51)를 구성하는 알루미늄합금이다. 커버(50)중 이너로터(40) 및 아우터로터(30)의 측면에 접촉하는 부분에는 금속다공체가 파묻혀 있다. 복합층(51)은 커버(50)의 상사점부분에 형성되고, 복합층(52)은 커버(50)의 하사점부분에 형성된다.

아우터로터(30)의 외주면에 접촉하도록 복합층(11)이 형성되어 있다. 복합층(11)은 보디(10)의 내주부에 형성되고, 보디(10)와 일체화되어 있다. 보디(10)중, 이너로터(40) 및 아우터로터(30)의 측면에 접촉하는 부분에는, 복합층(12) 및 (13)이 형성되어 있다. 복합층(12) 및 (13)은 금속다공체의 구멍내에 알루미늄합금을 함침해서 형성되어 있다. 이 알루미늄합금은, 보디(10)를 구성하는 알루미늄합금이다. 보디(10)중 이너로터(40) 및 아우터로터(30)와 접촉하는 부분에는 금속다공체가 파묻혀 있다. 복합층(12)은 보디(10)의 상사점부분에 형성되고, 복합층(13)은 보디(10)의 하사점부분에 형성된다.

이너로터(40)에 끼워맞춤되도록 편심캠(20)이 설치되어 있다. 편심캠(20)은 이너로터(40)와 일체화해서 회전하는 일이 가능하다. 편심캠(20)에는 축(70)이 장착되어 있다. 축(70)은 편심캠(20)에 대해서 편심해서 장착되어 있다.축(70)은 소정의 방향으로 회전하는 일이 가능하며, 축(70)이 회전하면, 편심캠(20) 및 이너로터(40)도 일체가 되어서 회전한다.

도 2는, 도 1(A)속의 점선Ⅱ로 둘러싼 부분의 확대도이다. 도 2를 참조하여, 복합층(51)에서는, 금속다공체(51a)의 골격이 노출되어 있다. 노출된 금속다공체(51a)의 골격의 사이에는, 커버(50)를 구성하는 알루미늄합금(51b)이 함침해 있다. 그 때문에, 알루미늄합금(51b)은, 금속다공체(51a)의 골격에 밀착되어 있다.

도 3은, 도 1(B)속의 점선Ⅲ으로 둘러싼 부분의 확대도이다. 도 3을 참조하여 복합층(52)은, 금속다공체(52a)의 골격과, 그 금속다공체(52a)의 구멍내에 함침한 알루미늄합금(52b)에 의해 구성된다. 알루미늄합금(52b)은, 커버(50)를 구성하는 알루미늄합금이다. 복합층(52)의 두께T는 필요에 따라 적당히 변경할 수 있다.

도 4는, 도 2에서 표시한 금속다공체의 평면도이다. 도 4를 참조하여, 금속다공체(51a)에 알루미늄합금을 함침시키기전에는, 금속다공체(51a)는 도 4에서 표시한 바와 같은 발포구조로 되어있다. 즉, 금속다공체(51a)에는 다수의 구멍이 형성되어 있으며, 이들 구멍이 서로 연결되어 있다. 금속다공체(51a)의 구멍직경이란, 베이스재가 되는 발포우레탄의 포어의 평균직경을 사용하는 업계의 일반호칭을 사용했다. 또한, 도 4에서는, 금속다공체(51a)를 구성하는 골격이 각각 연결되어 보이나, 도 2에서는, 구멍내에 알루미늄합금이 함침되어 있기 때문에, 복합재의 일단면밖에 볼 수 없고, 각각의 금속다공체(51a)의 골격이 분리되어 있는 것처럼 보인다. 도 2에 표시한 바와 같이, 이 골격의 분리점을 연결하여, 점선으로 표시한 원을 형성할 수 있는 부분이 있으나, 이원이 발포우레탄 등의 포어의 크기(직경)을 표시하고 있다.

이와 같이 구성된 오일펌프(100)에서는, 오일펌프(100)의 대부분을 차지하는 오일펌프하우징(60)이 알루미늄합금제이므로, 오일펌프를 경량화 할 수 있다. 또, 알루미늄합금제의 보디(10) 및 커버(50)중, 이너로터(40) 및 아우터로터(30)에 접촉하는 부분에는 복합층(11),(12),(13),(51) 및 (52)가 형성되어 있다. 그 때문에, 이 부분에서의 내마모성을 향상시킬 수 있다. 또, 복합층(11),(12),(13),(51) 및 (52)에서는, 금속다공체에 알루미늄합금이 함침되어 있다. 그 때문에, 복합층을 구성하는 금속다공체가 보디(10) 및 커버(50)로부터 빠지기 어렵다고 하는 효과(앵커효과)나, 열전도율이 높은 알루미늄합금이 구멍내에 들어가있기 때문에 복합층(11),(12),(13),(51) 및 (52)의 열전도율이 높아진다. 그 때문에, 이너로터(40) 및 아우터로터(30)가 복합층(11),(12),(13),(51) 및 (52)와 접촉함으로써 발생한 열을 복합층(11),(12),(13),(51) 및 (52)를 개재해서 신속하게 외부로 방출할 수 있다고 하는 효과가 있다. 또, 금속다공체(51a) 및 (52a)의 가공이 용이하고, 구조체로서 충분한 강성을 가지기 때문에, 복잡한 형상으로 가공하는 것도 가능하다. 또, 알루미늄합금이 금속다공체(51a) 및 (52a)의 구멍내에 함침하기 쉽기 때문에, 제조가 용이하게 된다. 그 결과, 설비코스트를 저하시키고, 또한 주형형상의 제약이 적어지기 때문에 펌프설계의 자유도도 커진다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

(실시예 1)

샘플No.	금속다공체직경(㎜)	금속다공체두께(㎜)	체적률(%)
금속다공체A	0.08	10	9
금속다공체B	0.1	10	9
금속다공체C	1.5	10	9
금속다공체D	3.0	10	9
금속다공체E	4.0	10	9

표 1에 표시한 바와 같은 상이한 구멍직경을 가진 니켈-크롬금속다공체(Ni-Cr금속다공체: 일본국 스미토모덴기코교제품셀멧)A∼E를 준비하고, 이것을 도 1의 복합층의 형상으로 가공했다.

상기의 가공된 가공물을 주형에 세트하고, 온도 780℃에서 가열용융한 알루미늄합금(JIS호칭AC84A)을 압력 40㎫의 가압조건으로 금속다공체의 구멍내에 함침시켰다. 이에 의해, 오일펌프하우징을 제작했다. 또, 비교용으로서, 알루미늄합금(JIS호칭 AC8A)으로 이루어지고 복합층을 가지고 있지 않는 오일펌프하우징을 제작했다. 이들 부품에 대해서, 오일펌프하우징내에 도 1에서 표시한 이너로터 및 아우터로터를 세트하여 오일펌프(본 발명 1∼5 및 비교품 1)로하고, 이하의 표 2에서 표시한 조건으로 운전시켰다.

회전수	7000rpm
오일온도	120℃
오일토출압력	1.5㎫
운전시간	200시간

운전후, 복합층이 형성된 부분(비교품에서는, 본 발명품에 복합층이 형성된 부분과 마찬가지의 부분)의 마모량을 측정했다. 그 결과를 표 3에 표시한다.

샘플No.	사용한 금속다공체	마모량(㎛)
본 발명품 1	A	11
본 발명품 2	B	8
본 발명품 3	C	6
본 발명품 4	D	7
본 발명품 5	E	13
비교품 1	없음	17

표 3으로부터, 본 발명 품에서는, 금속다공체를 가진 복합층이 형성되어 있기 때문에, 복합층이 형성되어 있지 않는 비교품에 비해서 내마모성이 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 금속다공체의 구멍직경을 0.1㎜이상 3.0㎜이하로 하면, 마모방지의 관점에서 특히 효과가 있는 것을 알 수 있다.

(실시예 2)

샘플No.	체적률(%)	금속다공체구멍직경(㎜)	금속다공체두께(㎜)
금속다공체 F	1	0.5	10
금속다공체 G	2	0.5	10
금속다공체 H	15	0.5	10
금속다공체 I	30	0.5	10
금속다공체 J	40	0.5	10

표 4에서 표시한 바와 같이, 체적률이 다른 니켈크롬금속다공체(Ni-Cr금속다공체: 일본국, 스미토모덴기코교제품셀멧) F-J를 도 1의 복합층의 형상에 맞추어서 가공했다.

상기의 가공된 가공물을 주형에 세트하고, 온도 780℃에서 가열용융한 알루미늄합금(JIS호칭 AC84)을 압력 40㎫의 가압조건으로 금속다공체의 구멍내에 함침시켰다. 이에 의해, 오일펌프하우징을 제작했다. 또, 비교용으로서, 알루미늄합금(JIS호칭 AC84)으로 이루어지고 복합층을 가지고 있지 않는 오일펌프하우징을제작했다. 이들 부품에 대해서, 오일펌프하우징내에 도 1에서 표시한 이너로터 및 아우터로터를 세트하여 오일펌프(본 발명품 6∼10 및 비교품 2)로 하고, 표 2에서 표시한 조건으로 운전을 행하였다.

그후, 복합층이 형성된 부분(비교품에서는, 본 발명품에 복합층이 형성된 부분과마찬가지의 부분)의 마모량을 측정했다. 그 결과를 표 5에 표시한다.

샘플No.	사용한 금속다공체	마모량(㎛)
본 발명품 6	F	12
본 발명품 7	G	9
본 발명품 8	H	6
본 발명품 9	I	6
본 발명품 10	J	5
비교품 2	없음	47

표 5로부터, 본 발명품에서는, 금속다공체를 가진 복합층이 형성되어 있기 때문에, 복합층이 형성되어 있지 않는 비교품에 비해서 내마모성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또, 금속다공체의 체적률로서는, 2%이상 30%이하가 효과적인 것을 알 수 있다.

(실시예 3)

샘플No.	금속다공체의 재질	금속다공체두께(㎜)	금속다공체구멍직경(㎜)	체적률(%)
금속다공체 K	Ni	10	0.5	9
금속다공체 L	NiCr(Cr25질량%)	10	0.5	9
금속다공체 M	Fe	10	0.5	9
금속다공체 N	FeCr(Cr25질량%)	10	0.5	9

표 6에서 표시한 바와 같이, 재질이 다른 금속다공체K∼N을 도 1의 복합층의 형상에 맞추어서 가공했다.

또한, 본 명세서에 있어서, 질량%란, 중량%와 같은 뜻이다. 상기의 가공된가공품을 주형에 세트하고, 온도 780℃에서 가열용융한 알루미늄합금(JIS호칭 AC84)을 압력 40㎫의 가압조건으로 금속다공체의 구멍내에 함침시켰다. 이에 의해 오일펌프하우징을 제작했다. 또, 비교용으로서, 알루미늄합금(JIS호칭 AC8A)으로 이루어지고 복합층을 가지고 있지 않는 오일펌프하우징을 제작했다. 이들 부품에 대해서, 오일펌프하우징내에 도 1에서 표시한 이너로터 및 아우터로터를 세트하여 오일펌프(본 발명품 11∼14 및 비교품 3)로하고, 표 2에서 표시한 조건으로 운전을 했다. 운전후, 복합층이 형성된 부분(비교품에서는, 본 발명품에 복합층이 형성된 부분과 마찬가지의 부분)의 마모량을 측정했다. 그 결과를 표 7에 표시한다.

샘플 No.	사용한 금속다공체	마모량(㎛)
본 발명품 11	K	13
본 발명품 12	L	6
본 발명품 13	M	10
본 발명품 14	N	5
비교품 3	없음	47

표 7로부터, 본 발명품에서는, 금속다공체를 가진 복합층이 형성되어 있기 때문에, 내마모성이 향상되고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또, 금속다공체의 재질로서는, 원료비의 면에서는 철계재료가 바람직하며, 또, 크롬 등을 첨가하여 경도가 높은 금속을 사용하는 것이 보다 바람직한 것을 알 수 있다.

(실시예 4)

샘플No.	금속다공체의 재질	금속다공체의 제조법	금속다공체의 골격구조	금속다공체두께(㎜)	금속다공체구멍직경(㎜)	체적률(%)
금속다공체P	FeCr(Cr25질량%)	도금법+합금화법	중공	10	0.5	9
금속다공체Q	FeCr(Cr25질량%)	소결법	중실	10	0.5	9

먼저, 표 8에서 표시한 재질로 이루어진 금속다공체 P 및 Q를 표 8에서 표시한 제조법에 의해서 제작하고, 그 금속다공체를 도 1의 복합층의 부분의 형상에 맞추어서 가공했다.

상기의 가공된 가공물을 주형에 세트하고, 온도 780℃에서 가열용융한 알루미늄합금(JIS호칭 AC8A)을 압력 40㎫의 가압조건으로 금속다공체의 구멍내에 함침시켰다. 이에 의해, 오일펌프하우징을 제작했다. 또한, 본 발명품 15의 하우징에서는, 우레탄폼을 베이스재로하고, 카본에 의한 도전처리, 철도금을 행한 후, 산화성분위기에서 우레탄폼을 소실시키고, 또 환원분위기에서 환원처리를 행한 후, 크로마이즈처리(분말팩법)에 의해 크롬합금화를 행하여, 철-크롬금속다공체(Fe-Cr금속다공체)를 제작하여 사용하고 있다.

본 발명은 16의 하우징에서는, 우레탄폼을 베이스재로해서, 산화철분말(평균입자직경 0.5㎛), 페로크롬합금분말(Cr: 63질량%, 평균입자직경 5㎛), 페놀수지바인더 및 분산제로 이루어진 슬러리를 우레탄폼에 함침시켜, 금속롤러에 의해 과잉부착된 슬러리를 제거하여, 슬러리를 건조시킨 후, 질소분위기속, 온도 1100℃에서 30분의 열처리를 행하여, 철-클롬금속다공체(Fe-Cr금속다공체)를 제작하여 사용했다. 비교용으로서, 알루미늄합금(JIS호칭 AC8A)으로 이루어지고 복합층을 가지고 있지 않는 오일펌프하우징을 제작했다. 이들에 대해서 오일펌프하우징내에 도 1로 표시된 이너로터 및 아우터로터를 세트하여 오일펌프(본 발명품 15, 16 및 비교품 4)로 하고, 표 2에 표시한 조건으로 운전을 했다. 운전후의 복합층이 형성된 부분(비교품에서는, 본 발명품에 복합층이 형성된 부분과 마찬가지의 부분)의 마모량을 측정했다. 그 결과를 표 9에 표시한다.

샘플No.	사용한 금속다공체	마모량(㎛)
본 발명품 15	P	8
본 발명품 16	Q	5
비교품 4	없음	47

표 9로부터, 본 발명품에서는, 금속다공체를 가진 복합층이 형성되어 있기 때문에, 복합층이 형성되어 있지 않는 비교품에 비해서 내마모성 향상을 확인할 수 있었다. 또, 본 발명품 15의 오일펌프하우징의 복합층을 관찰하면, 금속다공체의 중공골격부분에 알루미늄합금이 함침되어 있지않는 부분은 본 발명품 16에서는 볼 수 없었다. 그 때문에, 소결법에 의해 제조된 금속다공체에서는 골격구조가 중실로 되기 때문에, 알루미늄합금과의 복합층에 있어서 알루미늄합금이 함침하지 않는 부분이 발생하여, 보다 바람직한 것을 알 수 있다.

(실시예 5)

샘플No.	산화철분말(질량%)	페로크롬합금분말(질량%)	페놀수지(질량%)	분산체(질량%)	물(질량%)
슬러리 R	59	23	6	1.5	10.5
슬러리 S	55	25	8	1.5	10.5
슬러리 T	53	25	10	1.5	10.5
슬러리 U	48	30	10	1.5	10.5
슬러리 V	40	35	13	1.5	10.5
슬러리 W	37	35	16	1.5	10.5

표 10에서 표시한 바와 같이, 산화철분말(평균입자직경 0.5㎛), 페로크롬합금분말(Cr: 63질량, 평균입자직경 5㎛), 페놀수지, 분산제 및 물을 여러 가지의 비율로 지닌 슬러리 R∼W를 준비했다.

우레탄폼을 베이스재로해서, 상기 슬러리를 우레탄폼에 함침시켰다. 금속롤러를 사용해서 과잉부착된 슬러리를 제거한 후, 슬러리를 건조시켰다. 그후, 질소온도 1100℃에서 10분간 열처리를 행하고, 또 진공속에서 온도 1200℃에서 30분간 열처리를 행하여, 금속다공체를 제작했다.

이 금속다공체를 구성하는 금속의 비커스경도를 측정하였다. 또, 표 11에서 표시한 금속다공체 r∼w를 도 1의 복합층의 형상에 맞추어서 가공했다.

샘플No.	사용한슬러리	비커스경도(Hv)	Cr조성(질량%)	잔류카본량(질량%)	금속다공체두께(㎜)	금속다공체구멍직경(㎜)	체적률(%)
금속다공체r	R	80	22	0.002	10	0.5	9
금속다공체s	S	100	24	0.13	10	0.5	9
금속다공체t	T	120	25	0.35	10	0.5	9
금속다공체u	U	300	29	0.35	10	0.5	9
금속다공체v	V	1000	35	2.5	10	0.5	9
금속다공체w	W	1200	36	3.8	10	0.5	9

온도 780℃에서 가열용융한 알루미늄합금(JIS호칭 AC84A)를 압력 40㎫의 가압조건으로 금속다공체의 구멍내에 함침시켰다. 이에 의해, 오일펌프하우징을 제작했다. 또, 비교용으로서, 알루미늄합금(JIS호칭 AC84A)으로 이루어지고 복합층을 가지고 있지 않은 오일펌프하우징을 제작했다. 이들에 대해서, 오일펌프하우징내에 도 1에서 표시한 이너로터 및 아우터로터를 세트하여 오일펌프(본 발명품 17∼22 및 비교품 5)로 하고 표 2에서 표시한 조건으로 운전했다. 운전후, 복합층이 형성된 부분(비교품에서는, 본 발명품에 복합층이 형성된 부분과 마찬가지의 부분)의 마모량을 측정했다. 그 결과를 표 12에 표시한다.

샘플No.	사용한 금속다공체	마모량(㎛)
본 발명품 17	r	31
본 발명품 18	s	11
본 발명품 19	t	6
본 발명품 20	u	5
본 발명품 21	v	13
본 발명품 22	w	23
비교품 5	없음	24

표 12에 의해, 본 발명품에 의하면, 금속다공체를 가진 복합층이 형성되어 있기 때문에, 복합층이 형성되어 있지 않는 비교품에 비해서 내마모성이 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 비커스경도가 100이상 1000이하의 효과적이며, 비커스경도가 120이상 300이하가 보다 바람직한 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명품 22에 사용한 금속다공체는 취약하고, 알루미늄합금과의 복합화전의 프리폼의 시점에서 잔금갈라짐 등의 결함이 발생하고 있었다. 또, 운전후에는, 금속다공체의 결함 및 결락에 의해 마모가 촉진되고 있는 개소가 발견되었다.

(실시예 16)

산화철분말(평균입자직경 0.5㎛)을 52질량%함유하고, 페로크롬합금분말(Cr:63질량%, 평균입자직경 5㎛)을 23질량%함유하고, 페놀수지바인더를 13질량%함유하고, 분산제를 1.5질량%함유하고, 물을 10.5질량%함유한 슬러리를 구멍직경이 다른 우레탄폼에 함침시켜, 금속롤러에 의해 과잉부착된 슬러리를 제거하고, 슬러리를 건조시킨 후, 질소분위기속, 온도 1100℃에서 10분간 열처리를 행하고, 또 진공속에서 온도 1200℃에서 30분의 열처리를 행하여, 구멍직경이 다른 철-크롬금속다공체(Fe-Cr금속다공체)를 제작했다.

이들 금속다공체를 주형에 세트하고, 온도 780℃에서 가열용융한 알루미늄합금(JIS호칭 AC8A)을 압력을 바꾸어서 함침시켜, 금속다공체내에 미함침부가 발생하지 않는 최저의 필요함침압력을 구했다. 그 결과를 표 13에 표시한다.

샘플No.	금속다공체 구멍직경(㎜)	필요함침압력(㎫)
23	0.08	4.0
24	0.1	1.7
25	1.5	0.8
26	3.0	0.3
27	4.0	0.2

본 발명에 있어서의 최적의 구멍직경의 샘플 24∼26에서의 필요함침압력은, 소위 저압주조의 범위이며, 또한 기체가압법의 적용가능한 범위이다. 저압단조가 가능하다는 것은, 설비코스트가 싸고, 주형형상의 제약도 적어진다는 등의 이점도 많다. 이 결과로부터, 본 발명의 오일펌프의 제조에는, 용도, 목적에 맞추어서 용융단조법, 다이캐스트법, 저압주조법의 각방식으로부터 선택하는 일이 가능하다는 것을 알 수 있다.

이상 본 발명의 실시형태 및 실시예에 대해서 설명하였으나, 여기서 표시한 실시형태는, 여러 가지로 변형하는 일이 가능하다. 먼저, 상기 실시형태에서는, 본 발명을 기어펌프에 사용한 예를 표시하였으나, 본 발명을 베인펌프에 사용해도 된다. 또, 오일펌프하우징을 구성하는 재료로서는, 상기 알루미늄합금이 아니고, 실리콘을 다량으로 함유하는 알루미늄합금을 사용해도 된다. 또, 이너로터 및 아우터로터를 구성하는 재료로서는, 철합금, 알루미늄합금 및 다른 금속을 사용해도 된다.

금회개시된 실시형태 및 실시예는 모든점에서 예시이고 제한적인 것은 아니라고 생각해야 될것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니고 특허청구의 범위에 의해서 표시되고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도(意圖)된다.

본 발명에 의하면, 경량화가 가능하고 또한 내마모성에 뛰어나고, 제조도 용이한 오일펌프를 제공할 수 있다.

Claims

알루미늄합금제의 오일펌프하우징과,

상기 오일펌프하우징에 접촉해서 슬라이딩함으로써 오일을 흡입·토출하는 펌프요소를 구비한 오일펌프로서,

상기 오일펌프하우징중 상기 펌프요소에 접촉하는 부분에는 금속다공체가 배치되어 있고, 상기 금속다공체의 구멍내에 상기 오일펌프하우징을 구성하는 알루미늄합금이 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 오일펌프.
제 1항에 있어서, 상기 펌프요소는 회전하는 로터를 가지고, 상기 로터의 측면에 접촉하는 부분에 상기 금속다공체가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 오일펌프.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 펌프요소는 회전하는 로터를 가지고, 상기 로터의 외주면에 접촉하는 부분에 상기 금속다공체가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 오일펌프.
제 1항∼제 3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 금속다공체의 구멍직경이 0.1㎜이상 3.0㎜이하인 것을 특징으로 하는 오일펌프.
제 1항∼제 4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 금속다공체의 체적률이 2%이상 30%이하인 것을 특징으로 하는 오일펌프.
제 1항∼제 5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 금속다공체는, 철, 니켈 및 크롬으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 오일펌프.
제 1항∼제 6항의 어느 한 항에 있어서, 상기 금속다공체는 소결법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 오일펌프.
제 1항∼제 7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 금속다공체를 구서하는 금속은 100이상 1000이하의 비커스경도를 가진 것을 특징으로 하는 오일펌프.
제 8항에 있어서, 상기 금속다공체를 구성하는 금속은 120이상 300이하의 비커스경도를 가진 것을 특징으로 하는 오일펌프.
제 1항∼제 9항에 있어서, 상기 오일펌프하우징은, 용탕단조법, 다이캐스트법 및 저압주조법의 어느 하나를 사용해서 상기 금속다공체를 상기 알루미늄합금으로 인터널칠하여 형성되는 것을 특징으로 하는 오일펌프.