KR101913532B1

KR101913532B1 - 오일 펌프

Info

Publication number: KR101913532B1
Application number: KR1020177021772A
Authority: KR
Inventors: 아츠유키 이데
Original assignee: 쟈트코 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2018-10-30
Also published as: CN107407274A; KR20170102941A; US20180106251A1; EP3276176A4; EP3276176A1; JP6381469B2; WO2016152319A1; CN107407274B; US10662942B2; JP2016183596A

Abstract

샤프트(20)와 일체로 회전하는 이너 로터(22)와, 펌프실(31) 내에 헐겁게 끼운 상태로 설치되어 있음과 함께, 이너 로터(22)의 외주에 설치한 톱니부에, 내주에 설치한 톱니부를 맞물리게 한 아우터 로터(23)와, 회전축(X) 방향으로 펌프실(31)에 인접하여 설치된 링형의 압력실(34)과, 펌프실(31)과 압력실(34)을 접속하는 배출구(241)와, 일단(35b)이 압력실(34)에 연락되고 타단이 접속구(35a)가 된 배출로(35)를 갖는 오일 펌프(1)에 있어서, 배출로(35)를 회전축 X 방향으로 보아 원형의 단면 형상으로 형성함과 함께, 회전축(X) 방향으로 본 압력실(34)의 외주를 사이에 두고 내측과 외측에 걸치는 위치에 설치하고, 배출로(35)의 일단(35b)을 회전축(X)의 직경 방향으로 보아 압력실(34)의 도중까지 도달하는 위치에 설치하고, 배출로(35)와 압력실(34)을 직접 연통시켰다.

Description

오일 펌프

본 발명은 오일 펌프에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 베인식 오일 펌프가 개시되어 있고, 이러한 종류의 베인식 오일 펌프에는, 차량용 자동 변속기에 탑재되어, 자동 변속기의 제어용 유압의 공급 등에 사용되는 것이 있다.

도 5는 종래예에 관한 베인식 오일 펌프(90)를 설명하는 도면이며, (a)는 오일 펌프(90)의 단면도이고, (b)는 압력실(97)과 배출로(99)의 연락부(교축부(98)) 주위를 확대한 도면이다.

도 5에 도시하는 베인식 오일 펌프(90)는 샤프트(20)와 일체로 회전하는 이너 로터(94)와, 이너 로터(94)의 외주를 둘러싸는 아우터 로터(95)를 구비하고 있고, 이들 이너 로터(94) 및 아우터 로터(95)는 하우징(92)과 커버(93)로 구성되는 본체 케이스(91) 내에 형성된 펌프실(920) 내에 수용되어 있다.

이 오일 펌프(90)에서는, 이너 로터(94) 외주의 톱니부가 아우터 로터(95) 내주의 톱니부와의 사이에 형성되어 있는 공간이, 이너 로터(94)의 회전 시에, 체적을 주기적으로 증감시키면서 회전축 X 주위로 변위하는 것을 이용하여, 오일 펌프(90)의 흡입구로부터 흡입한 오일을 가압하여, 벽부재(96)에 형성된 배출구(960)로부터 배출시키는 구성으로 되어 있다.

이 오일 펌프(90)에서는, 회전하는 이너 로터(94)의 톱니부가 아우터 로터(95)의 톱니부와의 사이에 형성하는 공간은, 회전축 X 주위의 주위 방향으로 복수 존재하고 있으며, 각 공간이 배출구(960)에 대응하는 위치를 통과할 때, 공간의 체적이 가장 좁아짐으로써, 공간 내의 오일이 배출구(960)로부터 배출되게 되어 있다.

여기서, 회전축 둘레의 주위 방향으로 복수 존재하는 공간은, 배출구(960)를 간헐적으로 통과하므로, 배출구(960)로부터 배출되는 오일에 맥동이 발생한다.

그 때문에, 배출구(960)를 그대로 하류측의 배출로(99)에 접속하면, 하류측의 유로(100)를 통류하는 오일에 맥동이 그대로 전해져 버린다.

종래예에 관한 베인식 오일 펌프(90)에서는, 이 배출구(960)에 인접하여 링형의 압력실(97)을 설치하고, 배출구(960)로부터 배출되는 오일의 맥동을 이 압력실(97) 내에서 저감시킨 후, 유량 제어 밸브의 교축부(98)를 통과하여, 하류측의 배출로(99)로부터 유로(100)에 공급하도록 하고 있다.

이 교축부(98)는, 하류측의 배출로(99)에 공급되는 오일의 맥동을, 더욱 억제하는 기능을 발휘하기는 하지만, 압력실(97)로부터 하류측의 배출로(99)를 향해 이동하는 오일의 이동 저항으로 되므로, 오일 펌프(90)가 구동원(예를 들어 엔진)의 출력 회전에 의해 구동되는 경우에는, 구동원을 탑재한 차량의 연비가 악화되어 버린다.

그 때문에, 유량 제어 밸브의 폐지가 검토되고 있지만, 유량 제어 밸브의 폐지에 의해, 교축부(98)가 없어지면, 맥동의 저하에 대한 교축부(98)의 기여분이 없어지므로, 하류측의 배출로(99)에 공급되는 오일의 맥동이 커져 버린다.

그래서, 오일 펌프의 배출구 하류측에 설치했던 유량 제어 밸브를 폐지해도, 하류측의 유로에서의 맥동이 커지지 않도록 할 것이 요구되고 있다.

일본 특허 공개 제2014-173587호 공보

본 발명은,

구동축과 일체로 회전축 주위로 회전하는 이너 로터와,

하우징에 형성된 펌프실 내에 헐겁게 끼운 상태로 설치되어 있음과 함께, 상기 이너 로터의 외주에 설치한 톱니부에, 내주에 설치한 톱니부를 맞물리게 한 아우터 로터와,

상기 회전축 방향으로 상기 펌프실에 인접하여 설치되어 있음과 함께, 상기 회전축 방향으로 보아, 상기 회전축을 둘러싸는 링형으로 형성된 공간부와,

상기 펌프실과 상기 공간부를 접속하는 접속로와,

상기 하우징 내를 상기 회전축에 대하여 평행으로 연장함과 함께, 길이 방향에 있어서의 일단이 상기 공간부에 연락되고, 타단이 상기 회전축 방향으로 상기 공간부보다도 상기 펌프실로부터 이격된 위치에 개구되는 토출구로 된 배출로를 갖는 오일 펌프에 있어서,

상기 배출로를, 상기 회전축 방향으로 보아 원형을 이루는 단면 형상으로 형성함과 함께, 상기 회전축 방향으로 본 상기 공간부의 외주를 사이에 두고 내측과 외측에 걸치는 위치에 설치하고,

상기 배출로의 상기 일단을, 상기 회전축의 직경 방향으로 보아 상기 공간부의 도중까지 도달하는 위치에 설치하고, 상기 배출로와 상기 공간부를 직접 연통시킨, 오일 펌프.

본 발명에 따르면, 펌프실에서 가압된 오일이 최초로 유입되는 공간부와, 공간부 내에 공급된 가압된 오일을 토출구까지 유도하는 배출로를 직접 연통시킴으로써, 공간부와 배출로의 사이에, 공간부로부터 배출로로 유입되는 오일 이동의 저항으로 되는 부위가 존재하지 않는다.

그 때문에, 이 배출로의 부분도 또한 공간부의 일부로서 활용되어, 공간부의 용적이 이 배출로 만큼 커졌다고 볼 수 있다. 여기서, 공간부의 용적이 증가하면, 펌프실로부터 유입되는 가압된 오일의 맥동을 억제하는 효과가 그만큼 향상된다.

따라서, 상기와 같이 구성함으로써, 공간부의 실제의 용적을 증가시키는 일 없이, 공간부로서 기능할 수 있는 공간의 용적을 확장할 수 있으므로, 가압된 오일의 맥동을 보다 억제할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 따른 오일 펌프를 설명하는 도면이다.
도 2는 실시 형태에 따른 오일 펌프의 단면도이다.
도 3은 압력실의 용적과, 배출로와 압력실 사이의 연통구의 개구 면적과, 차량 연비의 관계를 설명하는 도면이다.
도 4는 압력실의 용적과, 연통구의 개구 면적의 설정을 설명하는 도면이다.
도 5는 종래예에 관한 오일 펌프를 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 종래예에 관한 오일 펌프(90)와 동일한 베인식 오일 펌프(1)의 경우를 예로 들어 설명한다.

도 1은 실시 형태에 따른 오일 펌프(1)를 설명하는 도면이고, (a)는 오일 펌프(1)를 회전축 X에 따라 절단한 단면도이고, (b)는 (a)에 있어서의 압력실(34) 주위의 확대도이고, (c)는 압력실(34)과 배출로(35) 사이의 연통구(36) 근방을 확대한 확대도이며, (d)는 압력실(34)과 배출로(35) 사이의 연통구(36)를 압력실(34)측에서 본 상태를 도시하는 참고 사시도이다.

또한, (c)에서는, 종래예에 관한 오일 펌프(90)와의 차이를 명확히 하기 위해, 종래예에 관한 오일 펌프(90)에서 존재하고 있던 부위이며, 실시 형태에 관한 오일 펌프(1)에서 없어진 부위(교축부(98))를 교차시킨 해칭으로 나타내고 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이 오일 펌프(1)의 본체 케이스(2)는 하우징(3)과 커버(4)를 조립하여 구성된다. 하우징(3)에 있어서의 커버(4)와의 대향면에는, 바닥이 있는 원통형 펌프실(31)이 형성되어 있고, 하우징(3)에 커버(4)를 조립한 후에, 커버(4)를 하우징(3)에 볼트 B로 고정하면, 본체 케이스(2)의 내부에 밀폐된 펌프실(31)의 공간이 형성되게 되어 있다.

하우징(3)에서는, 펌프실(31)의 중앙부에, 샤프트(20)의 관통 구멍(32)이 형성되어 있고, 이 관통 구멍(32)은 하우징(3)을 회전축 X 방향으로 관통하고 있다.

샤프트(20)의 일단(20a)은 관통 구멍(32)을 관통하여, 본체 케이스(2)의 외부에 위치하고 있으며, 샤프트(20)의 일단(20a)측의 저널부(210)는, 관통 구멍(32)에서 회전 가능하게 지지되어 있다.

하우징(3)은 관통 구멍(32)을 소정 간격으로 둘러싸는 원통 벽부(33)를 갖고 있으며, 이 원통 벽부(33)를 소정 간격으로 둘러싸는 링형의 압력실(34)이 펌프실(31)의 바닥(31a)에 개구되어 있다.

샤프트(20)에 있어서의 펌프실(31) 내에 위치하는 영역의 외주에는, 이너 로터(22)가 스플라인 끼워 맞춤하여 고정되어 있고, 도시하지 않은 구동원으로부터의 회전 구동력으로 샤프트(20)가 회전하면, 샤프트(20)와 이너 로터(22)가 회전축 X 주위로 일체 회전하게 되어 있다.

이너 로터(22)의 직경 방향 외측에는, 회전축 X 방향으로 보아 링형의 아우터 로터(23)가 위치하고 있다. 아우터 로터(23)는 내주에 설치한 톱니부(도시하지 않음)를, 이너 로터(22)의 외주에 설치한 톱니부(도시하지 않음)에 맞물리게 한 상태로, 이너 로터(22)의 직경 방향 외측에 위치하고 있으며, 이 아우터 로터(23)는 펌프실(31)의 내주에 느슨하게 삽입된 상태로 설치되어 있다.

샤프트(20)에 있어서 이너 로터(22) 및 아우터 로터(23)의 양측에는, 링형의 벽 부재(24, 25)가 외부 삽입되어 설치되어 있고, 이너 로터(22)와 아우터 로터(23)는 이들 벽 부재(24, 25)의 사이에 끼워 넣어진 상태로 설치되어 있다.

실시 형태에서는, 벽 부재(24, 25)의 사이에 이너 로터(22) 및 아우터 로터(23)를 끼워 넣어서 펌프 어셈블리(21)를 구성하고 있으며, 이 상태에 있어서, 이들 벽 부재(24, 25) 사이의 이너 로터(22) 및 아우터 로터(23)는 벽 부재(24, 25)에 대하여 회전축 X 주위로 상대 회전 가능하게 되어 있다.

펌프 어셈블리(21)에서는, 당해 펌프 어셈블리(21)의 내부에서 회전하는 이너 로터(22)와 아우터 로터(23)에 의해, 가압된 오일이 조정되고, 이 가압된 오일이, 벽 부재(24)에 설치한 배출구(241)로부터 배출되게 되어 있다.

실시 형태에서는, 펌프 어셈블리(21)를 샤프트(20)에 외부 삽입하고, 샤프트(20)와 이너 로터(22)를 상대 회전 불가능하게 연결한 후, 하우징(3)의 관통 구멍(32)에, 커버(4)측으로부터 샤프트(20)의 일단(20a)을 삽입함으로써, 샤프트(20)와 펌프 어셈블리(21)를 하우징(3)에 조립하게 되어 있다.

커버(4)에는, 하우징(3)에 부착된 샤프트(20)와 정합하는 위치에 관통 구멍(41)이 형성되어 있다. 그 때문에, 커버(4)를 하우징(3)에 조립하면, 샤프트(20)의 타단(20b)이 본체 케이스(2)의 외부로 돌출되게 되어 있고, 샤프트(20)의 타단(20b)측은, 관통 구멍(41)에서 회전 가능하게 지지되어 있다.

이 상태에 있어서 펌프 어셈블리(21)는 펌프실(31)의 바닥(31a)과, 커버(4)의 사이에 끼워 넣어져 있고, 회전축 X 방향의 이동이 규제된 상태에서, 펌프실(31) 내에 배치되어 있다.

펌프 어셈블리(21)에 있어서 커버(4)측에 위치하는 벽 부재(25)에서는, 펌프실(31)과의 대향면에, 스트레이너(도시하지 않음)를 통해 흡인된 오일의 공급구(도시하지 않음)가 개구되어 있다.

또한, 이너 로터(22) 및 아우터 로터(23)를 사이에 두고 벽 부재(25)의 반대측에 위치하는 벽 부재(24)에서는, 당해 벽 부재(24)를 회전축 X 방향으로 관통하여 배출구(241)가 설치되어 있고, 이 배출구(241)는 펌프 어셈블리(21)의 내부 공간과, 펌프실(31)의 바닥(31a)에 개구되는 압력실(34)을 연통하고 있다.

그 때문에, 펌프 어셈블리(21) 내에서 가압된 오일은, 배출구(241)를 통과하여 압력실(34) 내로 공급되게 되어 있다.

하우징(3)에 있어서 압력실(34)은 회전축 X를 소정 간격으로 둘러싸는 링형을 이루고 있고(도 2의 (a) 참조), 회전축 X의 축 방향으로 보아, 압력실(34)의 외경 근방의 위치에는, 하우징(3) 내에서 회전축 X 방향으로 연장되는 배출로(35)의 일단(35b)측이, 압력실(34)에 연통되어 있다.

회전축 X의 축 방향으로 보아 배출로(35)는, 원형의 단면 형상을 갖고 있고(도 2의 (b) 참조), 하우징(3)에 있어서 배출로(35)는 회전축 X의 축 방향으로 본 압력실(34)의 외주연(34b)을 사이에 두고 내측과 외측에 걸치는 위치에 설치되어 있다.

그 때문에, 회전축 X의 축 방향으로 보아, 압력실(34)의 외주연(34b)의 연장 위에서 연장되는 가상 곡선 Lm과, 배출로(35)의 내주 연장 위에서 연장되는 가상 곡선 Ln이 교차하는 위치 관계에서, 배출로(35)와 압력실(34)이 교차(연통)되어 있다(도 2의 (a), 영역 R1 참조).

도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 회전축 X의 직경 방향으로 보아, 배출로(35)는 회전축 X에 대하여 평행으로 직선형으로 형성되어 있고, 이 배출로(35)의 타단측의 접속구(35a)는 회전축 X의 축 방향으로, 압력실(34)보다도 펌프실(31)로부터 이격된 위치에서 개구되어 있다.

이 배출로(35)의 일단(35b)은 회전축 X 방향에 있어서의 압력실(34)의 대략 중앙에 도달하는 길이 La만큼, 압력실(34)의 바닥(34a)으로부터 펌프실(31)측에 위치하고 있다(도 1의 (b)와 (c)에서, 압력실(34)의 축방향 길이 L의 대략 절반인 길이 La를 참조한다). 그 때문에, 배출로(35)의 일단(35b)은 압력실(34)과 직접 연통되어 있고, 이 배출로(35)와 압력실(34)의 경계에 형성된 개구가, 배출로(35)와 압력실(34)의 연통구(36)로 되어 있다.

실시 형태에서는, 이 연통구(36)의 개구 면적 D2는, 배출로(35)의 타단측 접속구(35a)의 개구 면적 D1 이상(D2≥D1)이 되도록, 회전축 X의 축 방향에 있어서의 배출로(35)와 압력실(34)의 교차량 La와, 회전축 X의 직경 방향에 있어서의 배출로(35)와 압력실(34)의 교차량 Lb가 설정되어 있다.

여기서, 도 5 및 도 1의 (c)에 도시하는 바와 같이, 종래예에 관한 오일 펌프에서는, 압력실(34)과 배출로(35)가 교축부(98)를 통해 연락되고 있고, 이 교축부(98)의 개구 면적 D3이 좁기 때문에, 이 교축부(98)가, 당해 교축부(98)를 통과하는 오일에 대한 저항으로 되어, 오일이 교축부(98)를 통과할 때의 압력 손실이 컸다.

본원과 같이, 배출로(35)의 일단(35b)을 회전축 X의 직경 방향으로 보아, 압력실(34)의 도중까지 도달하는 위치에 설치함과 함께, 회전축 X 방향으로 보아 배출로(35)가 압력실(34)의 외주연(34b)을 사이에 두고 내측과 외측에 걸치는 위치에 설치하고, 배출로(35)와 압력실(34)을 직접 연통시켰으므로, 이 연통구(36)의 개구 면적 D2가, 교축부(98)의 경우의 개구 면적 D3보다도 충분히 넓게 되어 있다.

그 때문에, 압력실(34)로부터 연통구(36)를 통과하여 배출로(35)를 향해 이동하는 오일에, 교축부(98)가 존재하는 경우와 같은 저항이 작용하지 않게 되어 있어, 배출로(35)측을, 압력실(34)로 이어지는 공간으로서 활용할 수 있게 되어 있다.

이 경우, 오일의 맥동을 억제하기 위해 설치되어 있는 압력실(34)의 용적이, 배출로(35)측의 용적 만큼 넓어졌다고 파악할 수 있으므로, 이 넓어진 용적 만큼, 맥동을 억제하는 효과의 향상을 기대할 수 있게 되어 있다.

또한, 배출로(35)의 접속구(35a)에는, 오일 펌프(1)의 하류측에 위치하는 압력 제어 밸브 V1까지 연장되는 유로(100)가 접속되어 있다. 실시 형태에서는, 이 유로(100)의 내경과 배출로(35)의 내경을 일치시켜서, 유로(100)와 배출로(35)의 접속부에서 유로 단면적이 좁아지지 않도록 하고 있다.

그 때문에, 배출로(35) 내의 용적뿐만 아니라, 유로(100) 내의 용적도 또한, 압력실(34)의 용적으로서 활용할 수 있게 되어 있다.

이하, 압력실(34)의 용적 V와, 배출로(35)와 압력실(34) 사이의 연통구(36)의 개구 면적 D2의 설정을 설명한다.

도 3은 (1) 압력실(34)의 용적(압력실 용적)의 대소와, 맥동의 대소 사이의 관계, (2) 연통구(36)의 개구 면적 D2(연통부 개구 면적)의 대소와, 맥동의 대소 사이의 관계, (3) 연통구(36)의 개구 면적 D2(연통부 개구 면적)의 대소와, 차량 연비의 좋고 나쁨 사이의 관계를, 하나로 정리하여 설명하는 도면이다.

이 도 3에서는, 상기 (1)의 압력실(34)의 용적 V의 대소와, 상기 (2)의 연통구(36)의 개구 면적 D2 사이의 대소가, 맥동의 대소를 공통 항목으로 하여 관계지어져 있으며, 또한, 상기 (2)의 맥동의 대소와, 상기 (3)의 차량 연비의 좋고 나쁨이, 연통구(36)의 개구 면적 D2(연통부 개구 면적)의 대소를 공통 항목으로 하여 관계지어져 있다.

또한, 오일 펌프(1)의 토출량이 적은 경우(고유 토출량 소)와 많은 경우(고유 토출량)에 있어, 상기 (1) 내지 (3)에 있어서의 관계성이 변화하므로, 상기 (1)의 경우에는, 동일한 압력실(34)의 용적이더라도, 오일 펌프(1)의 토출량에 따라서 맥동의 크기에 폭이 있고, 상기 (2)의 경우에는, 동일한 연통구(36)의 개구 면적 D2이더라도, 오일 펌프(1)의 토출량에 따라서 맥동의 크기에 폭이 있음을 나타내고 있다. 또한, 상기 (3)의 경우에는, 동일한 연통구(36)의 개구 면적 D2이더라도, 오일 펌프(1)의 토출량에 따라서 차량 연비에 폭이 있음을 나타내고 있다.

<압력실(34)의 용적 V와 맥동의 관계>

도 3에 도시하는 바와 같이, 압력실(34)의 용적 V와 맥동의 관계는, 오일 펌프(1)의 토출량에 무관하게, 압력실(34)의 용적 V가 커질수록 맥동이 작아지고, 압력실(34)의 용적 V가 작아질수록 맥동이 커진다.

압력실(34)의 용적 V가 작아질수록, 배출구(241)로부터 토출되는 오일의 맥동이 잦아들 때까지, 압력실(34) 내에 오일을 유지할 수 없기 때문이다.

<연통구(36)의 개구 면적 D2와, 맥동의 관계>

또한, 압력실(34)과 배출로(35) 사이의 연통구(36)의 개구 면적 D2의 대소의 관계와, 맥동의 관계는, 오일 펌프(1)의 토출량에 무관하게, 연통구(36)의 개구 면적 D2가 작아질수록 맥동이 작아지고, 커질수록 맥동이 커진다.

개구 면적 D2가 작아질수록, 연통구(36)를 통과할 때, 오일에 작용하는 저항이 높아지고, 이 저항의 고조가 맥동을 저감시키기 때문이다. 또한, 개구 면적 D2가 커지면, 오일에 작용하는 저항이 작아지는 결과, 맥동을 저감시키는 효과가 저하되고, 오일의 맥동이 저감되지 않고 배출로(35) 내의 오일에 전해지기 때문이다.

<연통구(36)의 개구 면적 D2와, 차량 연비의 관계>

연통구(36)의 개구 면적 D2와 차량 연비의 관계는, 오일 펌프(1)의 토출량에 무관하게, 개구 면적 D2가 작아질수록 차량 연비가 악화되고, 개구 면적 D2가 커질수록 향상된다.

개구 면적 D2가 작아질수록, 연통구(36)를 통과하는 오일에 작용하는 저항이 커지고, 오일이 연통구(36)를 통과하기 위해 필요한 토출력이 커진다. 토출력을 크게 하기 위해서는, 오일 펌프(1)에서의 이너 로터(22)를 보다 고회전으로 회전시킬 필요가 있고, 이 고회전으로 회전시키기 위해 필요한 오일 펌프(1)의 작동 부하(이너 로터의 회전에 필요한 부하)가 커진다.

여기서, 이너 로터(22)는 엔진 등의 구동원으로부터 전달되는 회전 구동력에 의해 회전하므로, 이너 로터(22)의 회전에 대한 부하는, 그대로 구동원에 대한 부하가 되므로, 부하가 커질수록, 구동원의 부하가 커지고, 구동원을 탑재하는 차량의 연비(차량 연비)가 악화된다. 그 때문에, 연통구(36)의 개구 면적 D2가 작아질수록 차량 연비가 악화되고, 개구 면적 D2가 커질수록 향상된다.

본원 출원인은, 압력실(34)의 용적 V(압력실 용적)와, 연통구(36)의 개구 면적 D2(연통구 개구 면적)를 설정하는 데 있어서, 오일 펌프(1)를 채용한 자동 변속기의 탑재 차량에서의 연비 특성과, 오일 펌프(1)에서의 맥동 특성과 오일 펌프(1)에서의 유압 응답성을 고려하고 있다.

구체적으로는, 연비 특성은, 연통구(36)의 개구 면적 D2에 따라서 결정되는 오일 펌프(1)에서의 부하에 관계가 있고, 맥동 특성은, 연통구(36)의 개구 면적 D2와 압력실(34)의 용적 V에 관계가 있고, 유압 응답성은, 압력실(34)의 용적 V에 관계가 있으므로, 이들 각 특성의 역치를 결정하고, 역치에 따라서 결정되는 조건을 충족하도록, 압력실(34)의 용적 V(압력실 용적)와, 연통구(36)의 개구 면적 D2(연통구 개구 면적)를 설정하고 있다.

이하, 압력실(34)의 용적 V(압력실 용적)와, 연통구(36)의 개구 면적 D2(연통구 개구 면적)의 설정을 설명한다.

도 4는 압력실(34)의 용적 V(압력실 용적)와, 연통구(36)의 개구 면적 D2(연통구 개구 면적)의 설정을 설명하는 도면이며, 압력실(34)의 용적 V와, 연통구(36)의 개구 면적 D2의 설정에 있어 고려되는 특성의 특성선(목표 연비 특성선, 목표 맥동 특성선, 목표 유압 응답 특성선)을 설명하는 도면이다.

<연비 특성>

실시 형태에서는, 연비 특성에 대해서는, 오일 펌프(1)를 탑재한 차량에 요구되고 있는 연비 목표 중, 오일 펌프의 기여분에 기초하여, 차량 연비의 역치(달성해야 할 연비의 최솟값)가 정해져 있다.

구체적으로는, 오일 펌프(1)의 아이들 회전으로부터 소정 회전수(예를 들어, 600 내지 2000rpm) 사이의 오일 펌프(1)의 부하에 의한 토크 증가량이, 임의의 값(예를 들어, 0.1Nm) 이하가 되는 역치를, 차량 연비의 역치로서 구하고(도 3, 차량 연비 역치 참조), 구한 차량 연비의 역치로부터 목표 연비 특성(도 4 참조)을 결정하고 있다.

여기서, 차량 연비는, 주로 연통구(36)의 개구 면적 D2(오일 펌프(1)의 부하)에 따라서 변동하고, 압력실(34)의 용적 V에는 크게 의존하지 않는다. 그 때문에, 목표 연비 특성의 압력실(34)의 용적 V 및 연통구(36)의 개구 면적 D2와의 관계는, 도 4에 도시하는 바와 같은 직선성을 갖게 된다.

또한, 도 4의 경우, 연통구(36)의 개구 면적 D2가 좁아지면, 오일 펌프(1)의 부하가 증대되어 연비가 나빠지므로, 이 도 4에 기초하여 압력실(34)의 용적 V와 연통구(36)의 개구 면적 D2를 설정하는 경우에는, 목표 연비 특성선에서 보아 연통구(36)의 개구 면적 D2가 커지는 측인 것이 바람직하게 된다.

여기서, 목표 연비 특성은, 오일 펌프(1)를 탑재한 차량에 있어서의 부하 토크의 오일 펌프(1) 부담분의 상한값이다.

<유압 응답성>

또한, 유압 응답성은, 압력실(34)로서 기능하는 영역(도 1의 경우에는, 압력실(34), 배출로(35), 유로(100))의 용적 V에 따라서 변동하고, 용적 V가 커질수록 저하된다.

실시 형태에서는, 하기 식 (1)의 조건을 충족하는 용적을, 유압 응답성의 역치로서 구하고(도 3, 유압 응답성 역치 참조), 구한 역치로부터, 목표 유압 응답 특성을 결정하고 있다.

오일 펌프(1)의 단위 시간당 토출량 Q×목표 유압 상승 시간 T

=저온 시의 오일 펌프(1)의 토출량(l/min)≥압력실의 용적 V …(1)

여기서, 실시 형태에 따른 오일 펌프(1)의 경우, 압력실의 용적에는, 압력실(34)과, 배출로(35)와, 유로(100)의 용적이 포함되어 있다.

여기서, 실시 형태에서는, 배출로(35)측의 용적도, 상기 식 (1)의 압력실의 용적에 포함되어 있으므로, 유압 응답성은, 연통구(36)의 개구 면적 D2에 의존하지 않는다. 그 때문에, 목표 유압 응답 특성의 용적 V 및 연통구(36)의 개구 면적 D2의 관계는, 도 4에 도시하는 바와 같은 직선성을 갖게 된다.

또한, 도 4의 경우, 압력실의 용적이 커질수록, 유압 응답성이 나빠지므로, 이 도 4에 기초하여 압력실(34)의 용적 V와 연통구(36)의 개구 면적 D2를 설정하는 경우에는, 목표 유압 응답 특성선에서 보아 압력실의 용적이 작아지는 측인 것이 바람직하다.

<맥동 특성>

맥동 특성은, 압력실(34)로서 기능하는 영역(도 1의 경우에는, 압력실(34), 배출로(35), 유로(100))의 용적 V와, 연통구(36)의 개구 면적 D2에 따라서 변동한다.

실시 형태에서는, 차량 주행 시에 맥동에 의해 발생하는 소음에 착안하여, 정상 주행 시의 소정의 소음 레벨(db) 이하가 되는, 맥동의 크기를 역치로서 구하고(도 3, 맥동 역치), 구한 역치로부터 목표 맥동 특성을 결정하고 있다.

구체적으로는, 연통구(36)의 개구 면적 D2와 압력실의 용적 V의 관계성 중, 구한 역치가 되는 관계성을 규정하는 기준으로서, 이 기준값에 (M-(1/M))²×La의 함수값으로, 목표 맥동 특성선을 규정하고 있다.

여기서, M은 팽창률 S2/S1이고, S1은 연통구(36)의 입력측의 단면적(압력실(34)의 단면적)이고, S2는 연통구(36)의 출력측의 단면적(배출로(35)의 단면적)이며, La는 회전축 X 방향에 있어서의 배출로(35)의 일단(35b)측과 압력실(34)의 교차 길이이다.

또한, 맥동 특성은, 연통구(36)의 개구 면적 D2와 압력실의 용적 V에 의존하므로, 목표 맥동 특성의 용적 V 및 연통구(36)의 개구 면적 D2와의 관계는, 도 4에 도시하는 바와 같은 곡선성을 갖게 된다.

여기서, 맥동의 저감에 대한 기여는, 압력실의 용적 쪽이, 연통구(36)의 개구 면적 D2보다도 크므로, 이 도 4에 기초하여 압력실(34)의 용적 V와 연통구(36)의 개구 면적 D2를 설정하는 경우에는, 목표 맥동 특성선에서 보아, 압력실의 용적이 커지는 측인 것이 바람직하다.

따라서, 실시 형태에서는, 이들 3개의 특성선으로 둘러싸인 영역 T(도 4에 있어서의 해칭을 부여한 영역) 내가 되도록, 압력실(압력실(34), 배출로(35), 유로(100))의 용적과, 연통구(36)의 개구 면적 D2를 설정하고 있으며, 이에 의해, 연비 특성, 맥동 특성, 유압 응답성을 만족할 수 있는 오일 펌프(1)로 하고 있다.

여기서, 목표 맥동 특성은, 오일 펌프(1)를 탑재한 차량으로서 억제해야 할 노이즈에 의해 산출된 오일 펌프(1)의 맥동(오일 진동) 상한값으로 설정되어 있고, 목표 맥동 특성은, 압력실로서 기능하는 공간(도 1의 경우에는, 압력실(34), 배출로(35), 유로(100))의 용적 V와 연통구(36)의 개구 면적 D2를 파라미터로 한 등가 곡선으로 표현된다.

이상과 같이, 실시 형태에서는

(1) 샤프트(20)(구동축)와 일체로 회전축 X 주위로 회전하는 이너 로터(22)와,

하우징(3)에 형성된 펌프실(31) 내에 헐겁게 끼운 상태로 설치되어 있음과 함께, 이너 로터(22)의 외주에 설치한 톱니부에, 내주에 설치한 톱니부를 맞물리게 한 아우터 로터(23)와,

회전축 X 방향으로 펌프실(31)에 인접하여 설치되어 있음과 함께, 회전축 X 방향으로 보아, 회전축 X를 둘러싸는 링형으로 형성된 압력실(34)(공간부)과,

펌프실(31)과 압력실(34)을 접속하는 배출구(241)와,

하우징(3) 내를 회전축 X에 대하여 평행으로 연장함과 함께, 길이 방향에 있어서의 일단(35b)이 압력실(34)에 연락되고, 타단이 회전축 X 방향으로 압력실(34)보다도 펌프실(31)로부터 이격된 위치에 개구되는 토출구(접속구(35a))로 된 배출로(35)를 갖는 오일 펌프(1)에 있어서,

배출로(35)를 회전축 X 방향으로 보아 원형의 단면 형상으로 형성함과 함께, 회전축 X 방향으로 본 압력실(34)의 외주를 사이에 두고 내측과 외측에 걸치는 위치에 설치하고,

배출로(35)의 일단(35b)을, 회전축 X의 직경 방향으로 보아 압력실(34)의 도중까지 도달하는 위치에 설치하고, 배출로(35)와 압력실(34)을 직접 연통시킨 구성으로 하였다.

이렇게 구성하면, 펌프실(31)측에서 가압된 오일이 최초로 유입되는 압력실(34)과, 압력실(34) 내에 공급된 가압된 오일을 접속구(35a)까지 유도하는 배출로(35)를 직접 연통시킴으로써, 압력실(34)과 배출로(35)의 사이에, 압력실(34)로부터 배출로(35)에 유입되는 오일의 이동 저항으로 되는 부위(예를 들어, 교축부))가 존재하지 않는다.

그 때문에, 이 배출로(35)의 부분도 또한 압력실(34)의 일부로서 활용되어, 압력실(34)의 용적이 이 배출로(35)의 만큼 커졌다고 인식할 수 있다. 여기서, 압력실(34)의 용적이 증가하면, 펌프실(31)측으로부터 유입되는 가압된 오일의 맥동을 억제하는 효과가 그만큼 향상된다.

따라서, 상기와 같이 구성함으로써, 압력실(34)의 실제 용적을 증가시키는 일 없이, 압력실(34)로서 기능할 수 있는 공간의 용적을 확장할 수 있으므로, 가압된 오일의 맥동을 보다 억제할 수 있다.

(2) 배출로(35)와 압력실(34) 사이의 연통구(36)에 있어서의 개구 면적 D2는, 배출로(35)의 접속구(35a)의 개구 면적 D1과 동일 이상으로 설정되어 있는 구성으로 하였다.

이와 같이 구성하면, 압력실(34) 내의 오일이 배출로(35)측으로 이동하는 도중에 오일의 이동 저항으로 되는 교축부를 생성시키지 않아도 되므로, 배출로(35)의 부분을 공간부의 일부로서 활용할 수 있다. 이에 의해, 압력실(34)의 실제 용적을 증가시키는 일 없이, 압력실(34)로서 기능할 수 있는 공간의 용적을 확장할 수 있으므로, 가압된 오일의 맥동을 보다 억제할 수 있다.

(3) 압력실(34)의 용적과, 연통구(36)의 개구 면적 D2는,

압력실(34)의 용적과, 연통구(36)의 개구 면적 D2를 파라미터로 한 테이블(도 4)에 있어서,

압력실(압력실(34)과, 배출로(35)와, 유로(100))의 용적과 연통구(36)의 개구 면적 D2에 따라서 변화하는 맥동이며, 허용할 수 있는 맥동의 상한값을 규정하는 목표 맥동 특성선과,

연통구(36)의 개구 면적 D2에 따라서 변화하는 연비이며, 허용할 수 있는 연비의 하한값을 규정하는 목표 연비 특성선과,

압력실(압력실(34)과, 배출로(35)와, 유로(100))의 용적에 따라서 변화하는 오일 펌프에서의 유압 응답성이며, 허용할 수 있는 유압 응답성의 하한을 규정하는 목표 유압 응답 특성선으로 둘러싸인 영역 내에 포함되는 용적과 개구 면적으로, 각각 설정되어 있는 구성으로 하였다.

이렇게 구성하면, 유압 응답 특성과, 맥동 특성(정음성을 포함)과, 연비 특성 중 어느 특성에 있어서도, 요구되고 있는 특성을 충족한 오일 펌프(1)를 제공할 수 있다.

따라서, 유압 응답성이 좋고, 또한 맥동이 억제되어 있음과 함께, 오일 펌프를 탑재한 차량의 연비의 악화를 적합하게 방지할 수 있는 오일 펌프(1)를, 본체 케이스(2) 내의 압력실(34) 및 배출로(35)의 용적이나, 레이아웃을 크게 변경하는 일 없이 제공할 수 있으므로, 오일 펌프 주위의 레이아웃성이 악화되는 것을 적합하게 방지할 수 있다.

또한, 압력실(34)의 용적과 연통구(36)의 개구 면적 D2를, 차량마다 적정한 용적 및 면적으로 설정할 수 있다.

(4) 목표 맥동 특성은, 오일 펌프(1)를 탑재한 차량으로서 억제해야 할 노이즈에 의해 산출된 오일 펌프의 오일 진동 상한값으로 설정되어 있고, 목표 맥동 특성은, 압력실로서 기능하는 공간(도 1의 경우에는, 압력실(34), 배출로(35), 유로(100))의 용적 V와 연통구(36)의 개구 면적 D2를 파라미터로 한 등가 곡선으로 표현되는 구성으로 하였다.

이렇게 구성하면, 목표 맥동 특성을 과거의 실험 데이터 등에 기초하여 결정되므로, 맥동이 허용될 수 있는지 여부의 판정에, 관능 시험과 같은 애매함이 관여하지 않으므로, 일정한 안정성을 가지고 판정할 수 있다.

(5) 목표 연비 특성은, 오일 펌프(1)를 탑재한 차량에 있어서의 부하 토크의 오일 펌프 부담분의 상한값인 구성으로 하였다.

이렇게 구성하면, 목표 연비 특성을 과거의 실험 데이터 등에 기초하여 결정할 수 있으므로, 오일 펌프에서의 토출 부하(배출 부하)에 기인하는 차량 연비의 악화를 억제할 수 있다.

또한, 차량 연비의 악화를 억제할 수 있는 압력실로서 기능하는 공간(도 1의 경우에는, 압력실(34), 배출로(35), 유로(100))의 용적 V와, 연통구(36)의 개구 면적 D2를 설정할 수 있으므로, 공간의 용적과 연통구(36)의 개구 면적 D2를, 차량 연비의 악화를 억제하면서, 차량에 맞추어 적절하게 설정할 수 있다.

상기한 실시 형태에서는, 압력실로서 기능하는 공간으로서, 도 1에 있어서의, 압력실(34)과, 배출로(35)와, 유로(100)가 해당하는 경우를 예시했지만, 예를 들어 유로(100)를 제외한 다른 공간(압력실(34)과 배출로(35))이 압력실로서 기능하도록 설정해도 된다.

Claims

구동축과 일체로 회전축 주위로 회전하는 이너 로터와,
하우징에 형성된 펌프실 내에 헐겁게 끼운 상태로 설치되어 있음과 함께, 상기 이너 로터의 외주에 설치한 톱니부에, 내주에 설치한 톱니부를 맞물리게 한 아우터 로터와,
상기 회전축 방향으로 상기 펌프실에 인접하여 설치되어 있음과 함께, 상기 회전축 방향으로 보아, 상기 회전축을 둘러싸는 링형으로 형성된 공간부와,
상기 펌프실과 상기 공간부를 접속하는 접속로와,
상기 하우징 내를 상기 회전축에 대하여 평행으로 연장함과 함께, 길이 방향에 있어서의 일단이 상기 공간부에 연락되고, 타단이 상기 회전축 방향으로 상기 공간부보다도 상기 펌프실로부터 이격된 위치에 개구되는 토출구로 된 통 형상의 배출로를 갖는 오일 펌프에 있어서,
상기 하우징에 있어서 상기 배출로를, 상기 회전축 방향으로 보아, 상기 배출로의 일부가 상기 공간부의 외주보다도 내측에서 개구되는 위치에 설치하고,
상기 배출로의 상기 일단을, 상기 회전축의 직경 방향으로 보아 상기 공간부의 도중까지 도달하는 위치에 설치하고, 상기 배출로와 상기 공간부를 직접 연통시킨, 오일 펌프.
제1항에 있어서,
상기 배출로와 상기 공간부의 연통부에 있어서의 개구 면적은, 상기 배출로의 토출구의 개구 면적과 동일 이상으로 설정되어 있는, 오일 펌프.
제2항에 있어서,
상기 공간부의 용적과, 상기 연통부의 개구 면적의 크기는,
상기 공간부의 용적과 상기 연통부의 개구 면적을 파라미터로 한 테이블에 있어서,
상기 공간부의 용적과 상기 연통부의 개구 면적에 따라서 변화하는 맥동이며, 허용할 수 있는 맥동의 상한값을 규정하는 목표 맥동 특성선과,
상기 연통부의 개구 면적에 따라서 변화하는 연비이며, 허용할 수 있는 연비의 하한값을 규정하는 목표 연비 특성선과,
상기 공간부의 용적에 따라서 변화하는 오일 펌프에서의 유압 응답성이며, 허용할 수 있는 유압 응답성의 하한을 규정하는 목표 유압 응답 특성으로 둘러싸인 영역 내에 포함되는 용적과 개구 면적으로, 각각 설정되어 있는 구성으로 한, 오일 펌프.
제3항에 있어서,
상기 목표 맥동 특성은, 오일 펌프를 탑재한 차량으로서 억제해야 할 노이즈에 의해 산출된 오일 펌프의 오일 진동 상한값으로 설정되어 있고, 상기 목표 맥동 특성은, 상기 공간부의 용적과 상기 연통부의 개구 면적을 파라미터로 한 등가 곡선으로 표현되는, 오일 펌프.
제3항에 있어서,
상기 목표 연비 특성은, 오일 펌프를 탑재한 차량에 있어서의 부하 토크의 오일 펌프 부담분의 상한값인, 오일 펌프.