JP2005214140A - オイルポンプ - Google Patents
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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
【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。
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
3B Fe
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
3 アウターロータ
3A オーステナイトステンレス鋼
3B Fe
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 (5)
- 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。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004024520A JP2005214140A (ja) | 2004-01-30 | 2004-01-30 | オイルポンプ |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004024520A JP2005214140A (ja) | 2004-01-30 | 2004-01-30 | オイルポンプ |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004024520A Withdrawn JP2005214140A (ja) | 2004-01-30 | 2004-01-30 | オイルポンプ |
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- 2004-01-30 JP JP2004024520A patent/JP2005214140A/ja not_active Withdrawn
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