JP2006063950A - 内接歯車式オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化に好適な内接歯車式オイルポンプを提供する。
【解決手段】 互いに噛合いして回転することにより吸入ポートＰ１から作動油を吸入して吐出ポートＰ２から吐出する外歯の内側ギヤ３と内歯の外側ギヤ２と、前記内側ギヤ３および外側ギヤ２の両端面に接触して前記内側ギヤ３と外側ギヤ２との間に回転に伴ない容積が増減する作動室Ｒを画成し、作動室Ｒが拡大する領域に連通させて吸入ポートＰ１を備え、作動室Ｒが減少する領域に連通させて吐出ポートＰ２を備えるポンプボデー５およびポンプカバー６と、前記外側ギヤ２の少なくとも容積縮小領域または容積拡大領域の外周面に接触して外側ギヤ２を回転可能に軸受け支持する支持部材２８と、前記外側ギヤ２の前記支持部材２８と対抗する外周位置に接触して、外側ギヤ２を支持部材２８側に付勢しつつ外側ギヤ２を回転方向に駆動する駆動手段３０と、を備えるようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車用の内接歯車式オイルポンプに関するものである。

従来から自動車の自動変速機等に作動油を供給する内接歯車式のオイルポンプは一般に知られている（特許文献１参照）。これは、内側に位置する外歯ギヤ（以下、内側ギヤという）を駆動軸により回転駆動することにより、噛合っている内歯ギヤ（以下、外側ギヤという）を同方向に回転させて吸入口から導入した作動液を吐出口へ送出すよう作動する。
実願昭６１−１７３０３９号公報

しかしながら、上記従来例のような内接歯車式オイルポンプでは、ポンプ駆動軸に内側ギヤを駆動する機能に加えて、吐出油圧により内側ギヤおよび外側ギヤに生じる油圧反力を支持してオイルポンプの内側ギヤおよび外側ギヤの位置決めする機能を受け持つため、そのシャフト径をある程度確保する必要があり、必然的にポンプ径が大きくなり、搭載性を低下させる一方、ポンプ吐出効率の向上にも限界があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、小型化に好適な内接歯車式オイルポンプを提供することを目的とする。

本発明は、互いに噛合いして回転することにより吸入ポートから作動油を吸入して吐出ポートから吐出する外歯の内側ギヤと内歯の外側ギヤと、前記内側ギヤおよび外側ギヤの両端面に接触して前記内側ギヤと外側ギヤとの間に回転に伴ない容積が増減する作動室を画成し、作動室が拡大する領域に連通させて吸入ポートを備え、作動室が減少する領域に連通させて吐出ポートを備えるポンプボデーおよびポンプカバーと、前記外側ギヤの少なくとも容積縮小領域または容積拡大領域の外周面に接触して外側ギヤを回転可能に軸受け支持する支持部材と、前記外側ギヤの前記支持部材と対抗する外周位置に接触して、外側ギヤを支持部材側に付勢しつつ外側ギヤを回転方向に駆動する駆動手段と、を備える。

したがって、本発明では、外側ギヤの少なくとも容積縮小領域または容積拡大領域の外周面を支持部材に接触させて外側ギヤを回転可能に軸受け支持し、外側ギヤの前記支持部材と対抗する外周位置に接触する駆動手段により外側ギヤを支持部材側に付勢しつつ外側ギヤを回転方向に駆動するようにしたため、支持部材と駆動手段とで外側ギヤを位置決めしつつ回転駆動でき、内側ギヤを回転可能に支持する支持軸には内側ギヤの位置決め支持機能のみを受持たせればよく、必要最小限の軸径とでき、内側ギヤおよび外側ギヤを小型化してオイルポンプの小径化が可能であり、ポンプ効率を向上させることができる。

以下、本発明のオイルポンプの一実施形態を図〜図に基づいて説明する。図１は、本発明を適用したオイルポンプを自動車の自動変速機に作動油を供給するオイルポンプに適用した断面図、図２はオイルポンプの拡大断面図、図３はオイルポンプの正面図である。

図１において、オイルポンプ１は、外部から回転駆動される内歯の外側ギヤ２と、これと噛合する外歯の内側ギヤ３と、この両ギヤ２、３を回転自在に収納するギヤ室を形成するハウジング４よりなるもので、ハウジング４は互いに接合されたポンプボデー５とポンプカバー６により形成している。自動変速機は、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２とステータ１３とロックアップクラッチ１４を備えるトルクコンバータ１０と、遊星歯車式の多段変速機構１５よりなり、多段変速機構１５は入力軸１６を除き図示を省略してある。トルクコンバータ１０のコンバータカバーは１７、図示しないが、エンジンのクランクシャフトにドライブプレートを介して連結されている。

図２〜図３に示すように、ポンプボデー５の一側面には、両ギヤ２，３を回転自在に収納する略円形で一定の深さの凹部２０を形成し、凹部２０の底面には凹部２０の中心に対し、両ギヤ２，３の間の偏心量と同じ量だけ自動変速機の入力軸１６に対して円周方向に偏心させて、中心孔２１を形成している。ポンプカバー６は平坦な一側面により両ギヤ２，３を収納した凹部２０を覆うようにポンプボデー５にボルト止めされ、ポンプカバー６とポンプボデー５の凹部２０により両ギヤ２，３を収納するギヤ室Ｇを形成している。ポンプカバー６にも、前記中心穴２１に対向する位置に中心穴２２を備え、両中心穴２１、２２に挿入される支持軸２３により内側ギヤ３を回転自在に支持する。

前記ギヤ室Ｇを構成する内壁面は、前記外側ギヤ２の外周面に自動変速機の入力軸１６に近い内周側から摺接する保持領域２５と、保持領域２５の内径よりも大径に形成して前記外側ギヤ２の外周面との間に隙間をもってベルト３０を収容し、自動変速機の入力軸１６側から遠い外周側および円周方向両側に位置させて形成したベルト収容領域２６とで構成している。前記保持領域２５とベルト収容領域２６との間（保持領域２５の両端）には、ギヤ室Ｇを外部に連通させる一対の溝２７Ａ、２７Ｂを形成している。前記保持領域２５と溝２７Ａ、２７Ｂで囲まれる部分は、支持部材２８としてポンプボデー５から突出させている。

前記外側ギヤ２の外周面には、円周上に駆動ベルト３０の突起３１（コグ）と係合する無数の窪み３２を配列して備える。前記無数の窪み３２は、外側ギヤ２の側面には露出させないようにしており、外側ギヤ２の側面がポンプボデー５の凹部２０の底面およびポンプカバー６との接触幅を減少させることがないため、両ギヤ２、３の側面よりの作動液の漏れを防止するシール性能を確保している。前記ギヤ室Ｇの保持領域２５にその外周面を摺接させて保持した外側ギヤ２には、無数の突起３１（コグ）を備えるコグベルト（駆動ベルト）３０を巻掛け、その巻掛け端は前記両溝２７Ａ、２７Ｂ内を経由させてポンプ室Ｇの外部に引出して、外部の駆動プーリに巻掛けている。従って、外部の駆動機構により外部の駆動プーリを回転駆動すると、駆動ベルト３０を介してオイルポンプ１の外側ギヤ２を保持領域２５に摺接させながら回転駆動し、外側ギヤ２と噛合っている内側ギヤ３も軸回りに回転されるよう構成している。

前記外部の駆動機構としては、図１に示すように、トルクコンバータ１０のポンプインペラ１１と一体となったインペラハブ１１Ａで形成され、このインペラハブ１１Ａの先端にプーリ７を結合し、前記駆動ベルト３０をこのプーリ７に巻掛けて構成している。前記インペラハブ１１Ａは、自動変速機のミッションケースＣ１の前端の軸受け部材Ｃ２に回転自在に支持されている。前記プーリ７とオイルポンプ１の外側ギヤ２とに巻掛けた駆動ベルト３０は、図示しないが、軸受け部材Ｃ２に設けた一対の溝とミッションケースＣ１前端に固定されて自動変速機の通路要素を形成し且つポンプボデー４を構成するフロントプレートＣ３に設けた溝とに収容される。

前記オイルポンプ１は、図１に示すように、ミッションケースＣ１の前端に固定されたフロントプレートＣ３の外側（トルクコンバータ１０側）に配置されており、ミッションケースＣ１の前端にコンバータハウジングＣ４を固定した際には、コンバータハウジングＣ４と前記フロントプレートＣ３とで画成される空間に配置される。なお、コンバータハウジングＣ４とミッションケースＣ１との間、および、コンバータハウジングＣ４と軸受け部材Ｃ３との間、には夫々シールリングを配置して外部からは密閉されており、ミッションケースＣ１内とは、図示しない孔等により連通されている。

図３に示すように、内側ギヤ３と外側ギヤ２との間の空間は、ポンプボデー５の凹部２０底面とポンプカバー６とで画成され、互いに噛合する各歯により内側ギヤ３の外周に沿った多数の作動室Ｒに仕切られ、各作動室Ｒは両ギヤ２，３の回転とともに移動しながら容積を増減させる。そして、両ギヤ２，３のピッチ線の接触位置（図中の支持軸２３の水平方向左側位置）から両ギヤ２，３の回転方向で１８０度にわたる範囲には回転に伴い作動室Ｒの容積が次第に増大する吸入領域が形成され、またピッチ線の接触位置から回転方向と逆向きに１８０度にわたる範囲には回転に伴い作動室Ｒの容積が次第に減少する吐出領域が形成されている。

前記ポンプボデー５の凹部２０の底面には、吸入領域に対応する角度範囲に沿って吸入ポートＰ１が形成され、吐出領域に沿って吐出ポートＰ２が形成されている。前記吸入ポートＰ１および吐出ポートＰ２は中心穴２１の偏心方向と直角な方向において中心孔２１を挟んで内周側および外周側に位置するように構成される。これら吸入ポートＰ１および吐出ポートＰ２は、ポンプボデー５側のみでなく、ポンプカバー６側にも配置することが望ましく、その場合には、ポンプカバー６内の給排通路を形成して、前記ポンプボデー５の給排通路と連通させて構成する。

トルクコンバータ１０のインペラハブ１１Ａにより駆動プーリ７が回転駆動され、駆動ベルト３０を介して内接歯車式オイルポンプ１が作動された状態では、外側ギヤ２には、図４に示すように、内側ギヤ２に対する駆動反力Ｆ１（図中下方へ作用）と、駆動ベルト３０の張力による押付け力Ｆ２（図中下方へ作用）と、吐出ポートＰ２に連なる各作動室Ｒ内に加わる吐出圧力による油圧反力Ｆ３（図中下方へ作用）とが作用する。これら作用力Ｆ１〜Ｆ３は、外側ギヤ２の駆動および位置決めに対する作用力であり、いずれも外側ギヤ２を支持部材２８へ押付ける押付け力となり、支持部材２８との軸受け面（保持領域２５）で受持たれる。

一方、内側ギヤ３には、外側ギヤ２よりの駆動力Ｆ１（図中上方へ作用）と、吐出ポートＰ２に連なる各作動室Ｒ内に加わる吐出圧力による油圧反力Ｆ４（図中上方へ作用）とが作用する。前記駆動力Ｆ１および油圧反力Ｆ４は、内側ギヤ３を図中上方へ押上げるよう作用するものであるが、内側ギヤ３と外側ギヤ２との噛合い部を経由して部分的に外側ギヤ２に伝達されて、外側ギヤ２から支持部材２８に作用する押付け力を緩和する。内側ギヤ３に作用する残りの押上げ力は剪断力として支持軸２３に作用し、支持軸２３に受持たれる。従って、支持軸２３に作用する作用力は、従来の内側ギヤを駆動する場合に比較して軽減されており、シャフト径を小径化できる。

以上説明したオイルポンプ１においては、吸入ポートＰ１を支持軸２３の位置より半径方向外側に配置し、吐出ポートＰ２を支持軸２３の位置より半径方向内側に配置したものについて説明したが、これら吸入ポートＰ１と吐出ポートＰ２を互いに入替えて配置するものであってもよい。

この場合においては、外側ギヤ２には、図５に示すように、内側ギヤ３に対する駆動反力Ｆ１（図中上方へ作用）と、駆動ベルト３０の張力による押付け力Ｆ２（図中下方へ作用）と、吐出ポートＰ２に連なる各作動室Ｒ内に加わる吐出圧力による油圧反力Ｆ３（図中上方へ作用）とが作用する。これら作用力Ｆ１〜Ｆ３は、外側ギヤ２の駆動および位置決めに対する作用力であり、押付け力Ｆ２から駆動反力Ｆ１と油圧反力Ｆ３とを差引いた作用力が外側ギヤ２を支持部材２８へ押付ける押付け力となり、支持部材２８との軸受け面２５で受持たれる。このため、支持部材２８と外側ギヤ２との接触圧は大幅に軽減される。

一方、内側ギヤ３には、外側ギヤ２よりの駆動力Ｆ１（図中下向きへ作用）と、吐出ポートＰ２に連なる各作動室Ｒ内に加わる吐出圧力による油圧反力Ｆ４（図中下向きへ作用）とが作用する。前記駆動力Ｆ１および油圧反力Ｆ４は、内側ギヤ３を図中下方へ押下げるよう作用するものであるが、内側ギヤ３と外側ギヤ２との噛合い部を経由して部分的に外側ギヤ２に伝達されて、外側ギヤ２から支持部材２８に作用する押付け力を増加させる。内側ギヤ３に作用する残りの押下げ力は剪断力として支持軸２３に作用し、支持軸２３に受持たれる。従って、支持軸２３に作用する作用力は、従来の内側ギヤを駆動する場合に比較して軽減されており、シャフト径を小径化できる。

前者の吸入・吐出ポートＰ１、Ｐ２の配置では、油圧反力Ｆ３と押付け力Ｆとが共に支持部材２８に作用するため、支持部材２８の軸受け面２５の軸受け性能の強化を必要とするが、吐出圧力が然程大きくない場合には、この構造であってもよく、高圧の吐出圧力を必要とする場合には、後者の吸入・吐出ポートＰ１、Ｐ２の配置として、油圧反力Ｆ３と押付け力Ｆとを互いに相殺させて支持部材２８に作用する作用力を軽減することができる。いずれの場合においても、内側ギヤ３の支持軸２３には、主に油圧反力Ｆ４に対する支持力を持つのみでよいため、その径を小径化でき、オイルポンプ１の内外ギヤ２、３を小型化でき、ポンプ効率を向上させることが可能である。

なお、上記実施形態において、オイルポンプ１として、歯面同士の接触により吸入ポートＰ１と吐出ポートＰ２との間のシールを行うトロコイド歯車を用いるものについて説明したが、図示はしないが、内外歯車同士の間に三日月形のフィラーピース（クレセント）を備える形式の内接歯車ポンプを用いるものであってもよい。

また、上記実施形態において、自動変速機用のオイルポンプ１を一例として説明しているが、自動車用の他のオイルポンプ、例えば、エンジンのオイルポンプ等に適用するものであってもよい。

さらに、上記実施形態において、オイルポンプ１の駆動手段として、外側ギヤ２に巻掛ける駆動ベルト３０を用いるものについて説明しているが、図示しないが、外側ギヤを支持部材に付勢しつつ外側ギヤを回転させるものであればよく、例えば、支持部材と対向する位置に接触する駆動ローラであってもよい。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）互いに噛合いして回転することにより吸入ポートＰ１から作動油を吸入して吐出ポートＰ２から吐出する外歯の内側ギヤ３と内歯の外側ギヤ２と、前記内側ギヤ３および外側ギヤ２の両端面に接触して前記内側ギヤ３と外側ギヤ２との間に回転に伴ない容積が増減する作動室Ｒを画成し、作動室Ｒが拡大する領域に連通させて吸入ポートＰ１を備え、作動室Ｒが減少する領域に連通させて吐出ポートＰ２を備えるポンプボデー５およびポンプカバー６と、前記外側ギヤ２の少なくとも容積縮小領域または容積拡大領域の外周面に接触して外側ギヤ２を回転可能に軸受け支持する支持部材２８と、前記外側ギヤ２の前記支持部材２８と対抗する外周位置に接触して、外側ギヤ２を支持部材２８側に付勢しつつ外側ギヤ２を回転方向に駆動する駆動手段３０と、を備えるようにした。このため、支持部材２８と駆動手段３０とで外側ギヤ２を位置決めしつつ回転駆動でき、内側ギヤ３を回転可能に支持する支持軸２３には内側ギヤ３の位置決め支持機能のみを受持たせればよく、必要最小限の軸径とでき、内側ギヤ３および外側ギヤ２を小型化してオイルポンプ１を小径化することが可能となり、ポンプ効率を向上させることができる。

（イ）支持部材２８により、外側ギヤ２の容積拡大領域の外周面に接触して外側ギヤ２を回転可能に軸受け支持させ、駆動手段３０は、外側ギヤ２の前記支持部材２８と対抗する外周位置に接触して、外側ギヤ２を支持部材２８側に付勢しつつ外側ギヤ２を回転方向に駆動するように構成すると、支持部材２８と外側ギヤ２との接触面圧を減少させることができ、高圧タイプの内接歯車式オイルポンプとできる。

（ウ）駆動手段３０として、外側ギヤ２の支持部材２８と接触していない外周に巻掛けて外側ギヤ２を支持部材２８に押付けつつ回転方向に巻掛け駆動するようにすると、オイルポンプ１をその駆動部分、例えば、トルクコンバータ１０のインペラハブ１１Ａ等から分離した位置に配置することができ、そのサイズや構造も簡単化することができる。

（エ）外側ギヤ２の外周面に、巻掛け駆動手段３０に係合する複数の凹部３２を備え、前記巻掛け駆動手段としてのベルト３０は、前記外側ギヤ２の外周面の複数の凹部３２に係合する係合突起３１（コグ）を備えるようにすると、ベルト３０と外側ギヤ２との滑りを解消できるとともに、外側ギヤ２のポンプボデー５およびポンプカバー６と接触する端面の接触幅を減少させることがなく、端面シール性能を阻害しない。

本発明の一実施形態を示す内接歯車式オイルポンプを備える自動変速機の概略断面図。 同じく内接歯車式オイルポンプの拡大断面図。 同じく内接歯車式オイルポン部の正面図。 内接歯車式オイルポンプに作用する作用力を説明する説明図。 内接歯車式オイルポンプの第２実施例に作用する作用力を説明する説明図。

符号の説明

Ｇ ギヤ室
Ｐ１ 吸入ポート
Ｐ２ 吐出ポート
１ オイルポンプ
２ 外側ギヤ
３ 内側ギヤ
４ ハウジング
５ ポンプボデー
６ ポンプカバー
７ 駆動プーリ
１０ トルクコンバータ
２０ 凹部
２５ 保持領域
２６ ベルト収容領域
２８ 支持部材
３０ 駆動ベルト

Claims (4)

1. 互いに噛合いして回転することにより吸入ポートから作動油を吸入して吐出ポートから吐出する外歯の内側ギヤと内歯の外側ギヤと、
   前記内側ギヤおよび外側ギヤの両端面に接触して前記内側ギヤと外側ギヤとの間に回転に伴ない容積が増減する作動室を画成し、作動室が拡大する領域に連通させて吸入ポートを備え、作動室が減少する領域に連通させて吐出ポートを備えるポンプボデーおよびポンプカバーと、
   前記外側ギヤの少なくとも容積縮小領域または容積拡大領域の外周面に接触して外側ギヤを回転可能に軸受け支持する支持部材と、
   前記外側ギヤの前記支持部材と対抗する外周位置に接触して、外側ギヤを支持部材側に付勢しつつ外側ギヤを回転方向に駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする内接歯車式オイルポンプ。
2. 前記支持部材は、前記外側ギヤの容積拡大領域の外周面に接触して外側ギヤを回転可能に軸受け支持し、
   前記駆動手段は、外側ギヤの前記支持部材と対抗する外周位置に接触して、外側ギヤを支持部材側に付勢しつつ外側ギヤを回転方向に駆動することを特徴とする請求項１に記載の内接歯車式オイルポンプ。
3. 前記駆動手段は、外側ギヤの支持部材と接触していない外周に巻掛けて外側ギヤを支持部材に押付けつつ回転方向に巻掛け駆動するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内接歯車式オイルポンプ。
4. 前記外側ギヤの外周面には、巻掛け駆動手段に係合する複数の凹部を備え、前記巻掛け駆動手段は、前記外側ギヤの外周面の複数の凹部に係合する係合突起を備えることを特徴とする請求項３に記載の内接歯車式オイルポンプ。

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