JP2005214140A

JP2005214140A - オイルポンプ

Info

Publication number: JP2005214140A
Application number: JP2004024520A
Authority: JP
Inventors: Nobuya Suzuki; 暢家鈴木; Masahisa Miyahara; 正久宮原; Koichiro Morimoto; 耕一郎森本
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】インナーロータとアウターロータの耐摩耗性や耐焼き付き性を向上し、さらにオイル温度上昇に伴いインナーロータとアウターロータとの間の歯先隙間を減少する。
【解決手段】アウターロータ３をＦｅとオーステナイトステンレス鋼の組織からなる焼結合金により形成する。インナーロータ５をオーステナイトステンレス鋼により形成する。アウターロータ３及びインナーロータ５に、耐摩耗性や耐焼き付き性に優れるオーステナイトステンレス鋼を用いることができる。インナーロータ５をアウターロータ３の材料よりも膨張係数の高い材料で形成し、両ロータ３，５の膨張係数差に起因して、オイル温度上昇に伴う両者間の歯先隙間が減少し、良好な吐出流量性能を維持することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インナーロータとアウターロータとハウジングを備えたオイルポンプに関するものである。

従来、ｎ（ｎは自然数）枚の外周歯が形成されたインナーロータと、該外周歯と噛み合うｎ＋１枚の内周歯が形成されたアウターロータと、流体が吸入される吸入ポートおよび流体が吐出される吐出ポートが形成されたハウジングとを備え、両ロータが噛み合って回転するときに両ロータの歯面間に形成されるセル等と称する隙間の容積変化により流体を吸入、吐出することによって流体を搬送するオイルポンプが知られている(例えば特許文献１)。

そして、このようなオイルポンプのインナーロータ、アウターロータの材料の改良に伴う性能向上として、インナーロータをアウターロータの材料よりも線膨張係数の高い材料で形成し、両ロータの線膨張係数差に起因して、オイル温度上昇に伴いインナーロータとアウターロータとの間の歯先隙間を減少し、吐出流量性能を維持しようとするものが公知である。このような材料の組合せとして、インナーロータをアルミニウム合金により形成し、アウターロータを鉄鋼材料としたものが開示されているが、アルミニウム合金は軽量化を図れるものの鋼に比較して耐摩耗性や焼き付き性にやや劣る虞がある。

そして、両ロータを鉄鋼材料で形成するにあたって、鉄鋼材料であっても膨張係数に差があるため、インナーロータを比較的線膨張係数の高いオーステナイト系ステンレス鋼により形成し、アウターロータを比較的線膨張係数の低い鉄系焼結合金で形成すること、さらなる改良としてオーステナイト系ステンレス鋼にモリブデンなどの硬質粒を加え、かかる硬質粒を加えたオーステナイト系ステンレス鋼をインナーロータの材料とし、アウターロータを前記のような鉄系素材にて形成することにより、その膨張係数差をより大きくすることも知られている(特許文献２)。

さらに、インナロータ及びアウタロータを、ハウジングを形成する材料の熱膨張係数よりも高い熱膨張係数を有する材料で形成し、高油温時におけるサイドクリアランス及びボデークリアランスを小さくするものも知られている(特許文献３)。
特開平９−２５６９６５号公報特開２００１−２０７９７４号公報特開２００３−２８６９７０号公報

ところで、同じ鉄鋼材料であっても、オーステナイト系ステンレス鋼をインナーロータとアウターロータの材料とした場合には、両者の膨張係数が同じなのでオイル温度上昇に伴いインナーロータとアウターロータとの間の歯先隙間を減少することができなくなる。

解決しようとする問題点は、インナーロータとアウターロータにオーステナイト系ステンレス鋼を用いてオイル温度上昇に伴いインナーロータとアウターロータとの間の歯先隙間が減少することができ、良好な吐出流量性能を維持することができるオイルポンプを提供する点である。

請求項１の発明は、外周歯が形成されたインナーロータと、前記外周歯と噛合する内周歯が形成されたアウターロータと、前記アウターロータを収容し流体が吸入される吸入ポート及び流体が吐出される吐出ポートが形成されたハウジングとを備えると共に、前記インナーロータを形成する金属材料の熱膨張係数を、前記アウターロータを形成する金属材料の熱膨張係数より高くしたオイルポンプにおいて、前記インナーロータをオーステナイトステンレス鋼により形成し、前記アウターロータをＦｅとオーステナイトステンレス鋼の複合組織からなる焼結合金により形成されたことを特徴とするオイルポンプである。

請求項２の発明は、前記インナーロータに表面処理層を形成することを特徴とする請求項１記載のオイルポンプである。

請求項３の発明においては、前記表面処理層は塩浴軟窒化処理層であることを特徴とする請求項２記載のオイルポンプである。

請求項４の発明においては、前記インナーロータを前記オーステナイトステンレス鋼素地にＭｏ系硬質粒子が分散した焼結合金により形成したことを特徴とする請求項１記載のオイルポンプである。

請求項５の発明は、前記Ｆｅを１０〜３０重量％、残部オーステナイトステンレス鋼であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のオイルポンプである。

請求項１の発明によれば、インナーロータとアウターロータとをオーステナイトステンレス鋼により形成し、アウターロータをＦｅとオーステナイトステンレス鋼の複合組織からなる焼結合金により形成することで、オーステナイトステンレス鋼単体よりも熱膨張係数を低くすることで、オイル温度上昇に伴いインナーロータとアウターロータとの間の歯先隙間を減少し、良好な吐出流量性能を維持することができる。

請求項２の発明によれば、表面処理層を設けることによりインナーロータの耐摩耗性や耐焼き付き性をさらに向上することができる。

請求項３の発明によれば、表面処理層を塩浴軟窒化処理層とすることにより、歪の少ない表面処理を行なうことができる。

請求項４の発明によれば、オーステナイトステンレス鋼素地にＭｏ系硬質粒子が分散した焼結合金により形成して、インナーロータの熱膨張係数をオーステナイトステンレス鋼単体よりも高く形成することにより、インナーロータとアウターロータとの間の歯先隙間をいっそう減少することができる。

請求項５の発明によれば、Ｆｅを１０重量％より少なくしたときには熱膨張係数を低くなりにくく、一方Ｆｅを３０重量％より多くしたときには耐摩耗性や耐焼き付き性の向上を図ることができない。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

図１は実施例１を示しており、内接ギア型オイルポンプは、ケーシング等とも称するハウジング１内に回転自在に囲まれて設けられ内周歯２を備えたアウターロータ３と、このアウターロータ３の内周歯２に噛合させられる外周歯４を有するインナーロータ５と、このインナーロータ５を支持すると共に、前記アウターロータ３の回転中心Ｏ1からインナーロータ５の回転中心Ｏ2を所定方向へ偏心させて保持する駆動軸６を備えている。

これら一対のロータ３，５の各歯２，４の歯面間に区画して形成される隙間Ｓは、両ロータ３，５が回転してその容積が最小になったり、最大となるような構成となっている。

また、前記ハウジング１の両ロータ３，５の端面と対向する部分には、前記隙間Ｓ内に作動油等の流体を供給する吸入ポート７と、前記隙間Ｓに吸入・密閉された流体が吐出され、この流体をハウジング１の外部へ導く吐出ポート８が形成されている。尚、９はハウジング１に形成された円筒形状の両ロータ３，５の収容空間を示している。

そして、前記構成においては、収容空間９内での両ロータ３，５の相対回転により、前記内周歯２と外周歯４との間に形成される隙間Ｓの容積を変化させることにより、隙間Ｓの増加時において吸入ポート７から流体を吸引し、この吸引した流体を両ロータ３，５の回転によって搬送し、さらに、前記隙間Ｓの減少時において前記流体を吐出ポート８から排出するようになっている。

そして、前記ハウジング１を例えば硬鋼等鉄鋼材料又はアルミ合金により形成し、前記アウターロータ３をオーステナイトステンレス鋼とＦｅ(純鉄)との組織からなる焼結合金により形成する。このオーステナイトステンレス鋼及びＦｅの比率はオーステナイトステンレス鋼がほぼ９０〜７０重量％で、Ｆｅ(純鉄)がほぼ１０〜３０重量％の範囲内にあり、さらに僅かに不可避な不純物等を含むものである。さらに、インナーロータ５をオーステナイトステンレス鋼により形成する。そして、これらハウジング１、アウターロータ３及びインナーロータ５はそれぞれの金属粉からなる圧粉体を焼結した焼結金属により形成したものである。尚、図１中において３Ａ，３Ｂはオーステナイトステンレス鋼、Ｆｅの粒の配置を参考的に示したものである。

前記硬鋼の熱膨張係数は、１０．７×１０^-6／℃である。また、オーステナイトステンレス鋼の熱膨張係数は、１７．１×１０^-6／℃、Ｆｅ(純鉄)の熱膨張係数は、１１．７６×１０^-6／℃であり、前述のアウターロータ３を形成するオーステナイトステンレス鋼にＦｅを加えたオーステナイトステンレス鋼−Ｆｅの熱膨張係数は、ほぼ１５×１０^-6／℃となる。

さらに、前記インナーロータ５は表面処理を行なっている。表面処理としては、塩浴軟窒化を用いる。この塩浴軟窒化処理は青酸カリや炭酸カリなどをチタンるつぼに入れて溶融し、この中に空気を吹き込みながら処理を行う方法であって、処理温度は５７０℃前後、時間は３０〜２４０分程度、加熱後は油冷か水冷を行うことで、窒素と炭素が同時に侵入し、炭窒化物の表面処理層10が形成されるものである。

このように、アウターロータ３をＦｅとオーステナイトステンレス鋼の複合組織からなる焼結合金により形成すると共に、インナーロータ５をオーステナイトステンレス鋼により形成することにより、アウターロータ３及びインナーロータ５に、オーステナイトステンレス鋼を用いることができ、さらにインナーロータ５をアウターロータ３の材料よりも膨張係数の高い材料で形成し、両ロータ３，５の膨張係数差に起因して、オイル温度上昇に伴いアウターロータ３とインナーロータ５との間の歯先隙間が減少し、良好な吐出流量性能を維持することができる。

さらに、インナーロータ５に塩浴軟窒化処理による表面処理層10を形成することにより、外周歯４やハウジング１に摺動する側面の耐摩耗性、疲労強度、耐焼き付性、さらには耐食性を向上することができ、さらに歪も少なくして形成することができる。

しかも、ハウジング１を硬鋼等鉄鋼材料としたときには、熱膨張係数は、ハウジング１、アウターロータ３、次にインナーロータ５の順に材料が配置されることとなり、ハウジング１とアウターロータ３、インナーロータ５との間に係るオイル高温時におけるサイドクリアランス及びボデークリアランスを小さくすることができる。一方、ハウジング１をアルミ合金としたときには、オイルポンプの軽量化を図ることができる。

また、前記Ｆｅを１０〜３０重量％、残部オーステナイトステンレス鋼とすることにより、オーステナイトステンレス鋼が単独なものより確実に熱膨張係数を下げることができる。すなわち、Ｆｅが１０重量％より低いと熱膨張係数がオーステナイトステンレス鋼のものと差が小さくなってしまい、一方、Ｆｅが３０重量％より高いと耐摩耗性、耐焼き付性を確保することができなくなる虞がある。

実施例２において、前記実施例１と同一部分については同一符号を付し、その詳細な説明を省略して説明する。前記ハウジング１を例えば硬鋼等鉄鋼材料又はアルミ合金により形成し、前記アウターロータ３をオーステナイトステンレス鋼がほぼ９０〜７０重量％で、Ｆｅ(純鉄)がほぼ１０〜３０重量％の範囲内にあるＦｅとオーステナイトステンレス鋼の組織からなる焼結合金により形成する。さらに、インナーロータ５をオーステナイトステンレス鋼にＭｏ（モリブデン)又その合金等Ｍｏ系の硬質粒子を加えて、オーステナイトステンレス鋼素地にＭｏ系硬質粒子が分散した焼結合金により形成している。また、前記ハウジング１は金属粉からなる圧粉体を焼結した焼結金属により形成したものである。尚、図２中において５Ａ，５Ｂはオーステナイトステンレス鋼、モリブデンによる硬質粒子の配置を参考的に示したものである。

したがって、アウターロータ３を形成するＦｅとオーステナイトステンレス鋼の複合組織からなる焼結合金の熱膨張係数は、ほぼ１５×１０^-6／℃となり、インナーロータ５はオーステナイト系ステンレス鋼にモリブデンなどの硬質粒子５Ｂを加えるとさらに膨張係数が上がるので、インナーロータ５をアウターロータ３の材料よりもさらに膨張係数の高い材料で形成することができ、いっそう良好な吐出流量性能を維持することができる。

このように、アウターロータ３をＦｅとオーステナイトステンレス鋼の複合組織からなる焼結合金により形成すると共に、インナーロータ５をオーステナイトステンレス鋼素地にＭｏ系硬質粒子が分散した焼結合金により形成することにより、アウターロータ３及びインナーロータ５に、耐摩耗性や耐焼き付き性に優れるオーステナイトステンレス鋼を用いることができ、さらにインナーロータ５をアウターロータ３の材料よりもさらに膨張係数の高い材料で形成して良好な吐出流量性能を維持すること等ができる。

しかも、ハウジング１を硬鋼等鉄鋼材料としたときには、熱膨張係数は、ハウジング１、アウターロータ３、次にインナーロータ５の順に材料が配置され、ハウジング１とアウターロータ３、インナーロータ５との間に係るサイドクリアランス及びボデークリアランスを小さくすることができる。

以上のように本発明にかかる実施例２においてインナーロータに例えば塩浴軟窒化処理層による表面処理層を形成してもよい。

本発明の実施例１を示す一部を拡大した断面図である。本発明の実施例２を示す一部を拡大した断面図である。

符号の説明

２内周歯
３アウターロータ
３Ａオーステナイトステンレス鋼
３ＢＦｅ
４外周歯
５インナーロータ
５Ａオーステナイトステンレス鋼
５Ｂ硬質粒
10 表面処理層

Claims

外周歯が形成されたインナーロータと、前記外周歯と噛合する内周歯が形成されたアウターロータと、前記アウターロータを収容し流体が吸入される吸入ポート及び流体が吐出される吐出ポートが形成されたハウジングとを備えると共に、前記インナーロータを形成する金属材料の熱膨張係数を、前記アウターロータを形成する金属材料の熱膨張係数より高くしたオイルポンプにおいて、前記インナーロータをオーステナイトステンレス鋼により形成し、前記アウターロータをＦｅとオーステナイトステンレス鋼の組織からなる焼結合金により形成されたことを特徴とするオイルポンプ。
前記インナーロータに表面処理層を形成することを特徴とする請求項１記載のオイルポンプ。
前記表面処理層は塩浴軟窒化処理層であることを特徴とする請求項２記載のオイルポンプ。
前記インナーロータを前記オーステナイトステンレス鋼素地にＭｏ系硬質粒子が分散した焼結合金により形成したことを特徴とする請求項１記載のオイルポンプ。
前記Ｆｅを１０〜３０重量％、残部オーステナイトステンレス鋼であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のオイルポンプ。