JP2017115779A - オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】吐出ポート内における流路面積の変化が緩やかなオイルポンプを提供すること。【解決手段】オイルポンプ（１０）のハウジング（２０）は、吸入ポート（３１）と、吐出ポート（４０）と、これらの吸入ポート（３１）及び吐出ポート（４０）を仕切る仕切り部（３３）と、を有する。吐出ポート（４０）は、仕切り部（３３）からオイルを導くよう溝状に形成された吐出溝部（４１，４２）を含むと共に、吐出溝部（４１，４２）に隣接して仕切り部（３３）の端部から連続して延びる延出部（４３）を有している。延出部（４３）は、仕切り部（３３）の上面の端部から下り勾配に形成されたテーパ面部（４３ａ）を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、改良されたオイルポンプに関する。

車両用エンジンの内部においてエンジンオイルを循環させるために、オイルポンプが用いられる。オイルポンプは、クランクシャフト等の外部駆動源に接続されて作動される。このようなオイルポンプに関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に開示された技術について、図面を参照しつつ説明する。特許文献１の図１（Ａ）を図１１に再掲し、特許文献１の図３（Ａ）を図１２に再掲した。符号は、適宜振り直した。

図１１を参照する。特許文献１に示されるような、オイルポンプ２１０は、回転軸２１１と、この回転軸２１１に取り付けられたインナーロータ２１２と、このインナーロータ２１２を囲いインナーロータ２１２によって回転されるアウターロータ２１３と、これらの回転軸２１１、インナーロータ２１２、及び、アウターロータ２１３を収納しているハウジング２２０と、を有している。

図１２を参照する。図１２には、図１１に示された回転軸、インナーロータ及びアウターロータが取り外された状態のハウジングが示されている。ハウジング２２０は、オイルが吸入される吸入ポート２３１と、オイルを吐出する吐出ポート２４０と、これらの吸入ポート２３１及び吐出ポート２４０を仕切る仕切り部２３３と、を有する。吐出ポート２４０の一部には、仕切り部２３３からオイルを導くよう溝状に形成された吐出溝部２４１，２４２が形成されている。吐出溝部２４１，２４２は、オイルの流れ方向に沿って徐々に溝深さが深くなるよう形成されている。

図１１を参照する。エンジンが作動すると、クランクシャフトが回転し、これに接続された回転軸２１１が回転する。回転軸２１１が回転すると、インナーロータ２１２が回転する。これにより、インナーロータ２１２の一部に噛み合っているアウターロータ２１３も回転する。

吸入ポート２３１において、インナーロータ２１２とアウターロータ２１３とによって形成された空間Ｓｐにオイルが充填される。さらに回転すると、空間Ｓｐは仕切り部２３３の上面に達して、吐出ポート２４０に達する。吐出ポート２４０に達したオイルは、吐出ポート２４０からオイルポンプ２１０の外部に吐出される。

オイルポンプ２１０によれば、仕切り部２３３に隣接して吐出溝部２４１，２４２が形成されている。吐出溝部２４１，２４２の溝深さが徐々に深くなるよう形成されているため、オイルの流路面積は、徐々に広くなる。流路面積を徐々に広くすることにより、オイルの流速の急激な変化を抑制する。これにより、ハウジング内におけるキャビテーションの発生を抑制し、オイルポンプ２１０の長寿命化を図ることができる。

ところで、空間Ｓｐが仕切り部２３３の端部に達すると、この部位から流路面積が広がる。この部位において流路面積が急激に広がると、ハウジング内におけるキャビテーションの発生の原因となり得る。この点について改良の余地がある。

特許第４１６０９６３号公報

本発明は、吐出ポート内における流路面積の変化が緩やかなオイルポンプの提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、外部駆動源によって回される回転軸と、この回転軸に取り付けられたインナーロータと、このインナーロータを囲い前記インナーロータによって回転されるアウターロータと、これらの回転軸、インナーロータ、及び、アウターロータを収納しているハウジングと、を有し、
前記ハウジングは、オイルが吸入される吸入ポートと、前記オイルを吐出する吐出ポートと、これらの吸入ポート及び吐出ポートを仕切る仕切り部と、を有するオイルポンプにおいて、
前記吐出ポートは、
前記仕切り部から前記オイルを導くよう溝状に形成された吐出溝部を含むと共に、
この吐出溝部に隣接して前記仕切り部の端部から連続して延びる延出部を有し、
この延出部は、前記仕切り部の上面の端部から下り勾配に形成されたテーパ面部を含むことを特徴とするオイルポンプが提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記吐出溝部は、前記仕切り部の上面の端部から下り勾配に形成された部位を含み、
前記吐出溝部の少なくとも一部の傾斜角は、前記延出部の傾斜角よりも大きい。

請求項１に係る発明では、吐出溝部に隣接して仕切り部の端部から連続して延びる延出部は、仕切り部の上面の端部から下り勾配に形成されたテーパ面部を含む。テーパ面部を含む延出部を有することにより、仕切り部の端部から流路面積を緩やかに増加させることができる。これにより、ハウジング内におけるキャビテーションの発生を抑制し、オイルポンプの長寿命化を図ることができる。

請求項２に係る発明では、吐出溝部の少なくとも一部の傾斜角は、延出部の傾斜角よりも大きい。このような部位を含むことにより、流路面積と流速の変化は、基本的には吐出溝部で行うことができる。これに加えて、傾斜角が緩やかな延出部を有するため、流路面積と流速の変化を微調整することができる。

本発明の実施例によるオイルポンプの平面図である。 図１に示された回転軸、インナーロータ、及び、アウターロータを取り外した状態の下部ハウジングの平面図である。 図２に示された下部ハウジングの斜視図である。 図２の４−４線断面図である。 図２の５−５線断面図である。 比較例のオイルポンプによる下部ハウジングの平面図である。 図１に示されたインナーロータの回転角度と流路面積との関係を示す図である。 図１に示されたインナーロータの回転角度とオイルの流速との関係を示す図である。 図１に示された本発明によるオイルポンプの作用について説明する図である。 図６に示された比較例によるオイルポンプと図２に示された本発明によるオイルポンプとを比較する図である。 従来の技術の基本構成について説明する図である。 図１１に示された回転軸、インナーロータ、及び、アウターロータを取り外した状態の下部ハウジングの平面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
＜実施例＞

図１を参照する。オイルポンプ１０は、いわゆるトロコイドポンプであり、例えば、回転軸１１がエンジンのクランクシャフト（外部駆動源）に接続されてなる。回転軸１１には、インナーロータ１２が取り付けられ、このインナーロータ１２をアウターロータ１３が囲っている。アウターロータ１３は、一部においてインナーロータ１２に噛み合っている。アウターロータ１３は、インナーロータ１２が回転することにより、インナーロータ１２によって押されるようにして回転する。オイルポンプ１０は、回転軸１１、インナーロータ１２、及び、アウターロータ１３を収納しているハウジング２０、を有している。

ハウジング２０は、下部ハウジング３０に、上部ハウジングが被せられてなる。これらの下部ハウジング３０及び上部ハウジングは、複数のボルト１６及びナットによって締結されている。

なお、回転軸１１は、クランクシャフトの他、カムシャフト等の任意の部材に接続することができる。即ち、外部駆動源は、クランクシャフトに限られない。

図２を参照する。下部ハウジング３０は、オイルが吸入される吸入ポート３１と、オイルを吐出する吐出ポート４０と、これらの吸入ポート３１及び吐出ポート４０を仕切る仕切り部３３と、回転軸１１（図１参照）が差し込まれる回転軸差込孔３４と、を有する。

図１を併せて参照する。吸入ポート３１は、インナーロータ１２及びアウターロータ１３によって形成された空間ＳＰ０に充填されるオイルが流される部位である。吐出ポート４０は、インナーロータ１２及びアウターロータ１３によって運ばれたオイルが吐出される部位である。即ち、吸入ポート３１や吐出ポート４０は、オイルの流路ということができる。

図２を参照する。吸入ポート３１は、オイルポンプ１０の外部に繋がる吸入開口部３１ａと、仕切り部３３に繋がり溝状に形成されている吸入溝部３１ｂと、を有している。

図３併せて参照する。吐出ポート４０は、仕切り部３３からオイルを導くよう溝状に形成された内周側吐出溝部４１、外周側吐出溝部４２（吐出溝部４１，４２）と、これらの吐出溝部４１，４２の間において仕切り部３３の端部３３ａから連続して延びる延出部４３と、仕切り部３３を基準として最も深い部位に位置する吐出底部４４と、この吐出底部４４の端部から連続して形成されオイルポンプ１０の外部に繋がる吐出開口部４５と、を有している。

内周側吐出溝部４１は、外周側吐出溝部４２よりも回転軸差込孔３４の近傍に形成されている。即ち、回転軸１１（図１参照）の軸線ＣＬ（図１参照）を基準として、内周側吐出溝部４１の方が外周側吐出溝部４２よりも内周側に位置している。

内周側吐出溝部４１は、溝幅が略均一に形成されている。内周側吐出溝部４１の溝深さは、仕切り部３３から吐出底部４４に向かって徐々に深くなっている。即ち、内周側吐出溝部４１の底面は、回転軸１１（図１参照）の軸線に垂直な面に対して傾いている。さらに換言すれば、内周側吐出溝部４１の底面は、仕切り部３３の上面に対して傾いている。

外周側吐出溝部４２は、仕切り部３３から周方向に離れるに連れ溝幅が広がっている。

図４を参照する。外周側吐出溝部４２の溝深さは、仕切り部３３の端部から吐出底部４４まで徐々に深くなっている。外周側吐出溝部４２の底面は、仕切り部３３に隣接して仕切り部３３の上面に略平行に延びる溝部平面部４２ａと、この溝部平面部４２ａから連続して下り勾配に形成された第１の溝部テーパ面部４２ｂと、この第１の溝部テーパ面部４２ｂから連続して延び第１の溝部テーパ面部４２ｂよりも緩やかな下り勾配の第２の溝部テーパ面部４２ｃと、この第２の溝部テーパ面部４２ｃから連続して延び第２の溝部テーパ面部４２ｃよりも緩やかな下り勾配の第３の溝部テーパ面部４２ｄと、からなる。

図３及び図５を参照する。延出部４３は、仕切り部３３の上面の端部３３ａから下り勾配に形成されたテーパ面部４３ａを含む。テーパ面部４３ａは、延出部４３の上面の一部を構成する。テーパ面部４３ａは、仕切り部３３の上面に対して傾いている。延出部４３は、テーパ面部４３ａの末端から吐出底部４４に向かうと共に、仕切り部３３の上面に略平行に延びる延出部平面部４３ｂを有している。

図４及び図５を参照する。外周側吐出溝部４２の底面の少なくとも一部（例えば、第１の溝部テーパ面部４２ｂ）の傾斜角は、延出部４３のテーパ面部４３ａの傾斜角よりも大きい。このような部位を含むことにより、流路面積と流速の変化は、基本的には外周側吐出溝部４２で行うことができる。これに加えて、傾斜角が緩やかな延出部４３を有するため、流路面積と流速の変化を微調整することができる。

図２を参照する。内側吐出溝部４１の底面は、仕切り部３３の端部から吐出底部４４（吐出開口部４５）に向かって下り勾配に形成されている。この傾斜角度は、概ね一定である。外周側吐出溝部４２の底面の少なくとも一部（例えば、第１の溝部テーパ面部４２ｂ（図４参照））の傾斜角は、内側吐出溝部４１の底面の傾斜角度よりも大きい。このような部位を含むことにより、流路面積と流速の変化は、基本的には外周側吐出溝部４２で行うことができる。これに加えて、傾斜角が緩やかな内側吐出溝部４１を有するため、流路面積と流速の変化を微調整することができる。

即ち、吐出溝部４２，４３は、延出部４３を挟んで２つ形成されている。回転軸１１の中心ＣＬ（図１参照）を基準として、延出部４３の内側に形成される内側吐出溝部４１と、延出部４３の外側に形成される外側吐出溝部４２と、からなる。内側吐出溝部４１の底面は、仕切り部３３の端部から吐出底部４４（吐出開口部４５）に向かって下り勾配に形成されている。外周側吐出溝部４２の底面の少なくとも一部（例えば、第１の溝部テーパ面部４２ｂ（図４参照））の傾斜角は、内側吐出溝部４１の底面の傾斜角度よりも大きい。

本発明者らは、以上に説明した実施例によるオイルポンプと、比較例によるオイルポンプとの比較を行った。

図６を参照する。図６には、比較例によるオイルポンプ１１０が示されている。比較例によるオイルポンプ１１０は、実施例によるオイルポンプ１０（図２参照）に比べて、延出部４３（図２参照）を有していない。それ以外については、図１及び図２に示されたオイルポンプと同様の構成とした。

図１に示されるインナーロータ１２の位置を基準として、インナーロータ１２を回転させた。インナーロータ１２を回転させた角度に対して、オイルが通過する流路の流路面積がどのように変化したかを計測した。さらに、インナーロータ１２を回転させた角度に対して、オイルの流速がどのように変化したかについて計測した。

図７を参照する。図７には、横軸をインナーロータ回転角度、縦軸を流路面積としたグラフが示されている。即ち、インナーロータを回転させた角度に対して、空間ＳＰ０から吐出ポート４０に向かって、オイルが通過する流路の流路面積がどのように変化したかが示されている。

インナーロータ回転角度が０°からθ１までは、比較例、実施例共に流路面積が０であった。インナーロータ回転角度がθ１からθ２までは、比較例、実施例共に少しずつ流路面積が広がっていった。この間における流路面積の変化は、比較例、実施例共にほぼ同じであった。

インナーロータ回転角度がθ２を超えると、比較例によるオイルポンプ１１０（図６参照）の流路面積は、実施例によるオイルポンプ１０（図２参照）の流路面積に比べて、急激に増加した。即ち、実施例によるオイルポンプ１０は、吐出ポート４０における流路面積の変化が緩やかであった。

ここで、オイルの流量Ｑは、流路面積Ｓ×オイルの流速ｖによって導き出すことができる。即ち、Ｑ＝Ｓ×ｖ。インナーロータ回転角度がθ２の場合における流路面積をＳ’、この場所におけるオイルの流速をｖ’とする。インナーロータ回転角度をθ２からさらに回転させた任意の場所における流路面積をＳ’’とし、この場所におけるオイルの流速をＶ’’とする。同じポンプ内でのオイルの流量Ｑが一定であるとすると、次式が成り立つ。Ｑ＝Ｓ’×ｖ’＝Ｓ’’×ｖ’’。このとき、Ｓ’＜Ｓ’’であれば、ｖ’＞ｖ’’となる。Ｓ１とＳ２の差が大きければ、ｖ１とｖ２の差も大きくなる。

図８を参照する。図８には、横軸をインナーロータ回転角度、縦軸を流速としたグラフが示されている。即ち、インナーロータを回転させた角度に対して、オイルの流速がどのように変化したかが示されている。

上述のように、インナーロータ回転角度がθ２を超えると、比較例によるオイルポンプ１１０（図６参照）の流路面積は、実施例によるオイルポンプ１０（図２参照）の流路面積に比べて、急激に増加した。このため、比較例によるオイルポンプ１１０では、インナーロータ回転角度がθ２を超えると、オイルの流速が急激に遅くなった。実施例によるオイルポンプ１０は、吐出ポート４０における流路面積の変化が緩やかであったため、オイルの流速が緩やかに減速した。

このような結論となった理由について、以下、考察する。

図１及び図９を参照する。インナーロータ１２は、図に示される状態を基準として、右回り（時計回り）に回転する。図１に示されるインナーロータ回転角度０°から、図９（ａ）に示されるインナーロータ回転角度θ１までは、インナーロータ１２とアウタロータ１３とによって形成される空間ＳＰ０、ＳＰ１は、形状を僅かに変えながらもその全体が仕切り部３３の上方に位置する。このため、流路面積は、０であった。

図９（ａ）に示されるように、インナーロータ回転角度がθ１になると空間ＳＰ１の端部Ｐ１が外周側吐出溝部４２の端部に一致する。この状態からさらにインナーロータ１２が右に回転すると、外周側吐出溝部４２に空間ＳＰ１’が連通する。外出側吐出溝部４２の溝深さは徐々に深くなるため、流路面積も徐々に大きくなる。

図９（ｂ）に示されるように、インナーロータ回転角度がθ２になると空間ＳＰ２の端部Ｐ２が仕切り部３３の端部３３ａに一致する。この状態からさらにインナーロータ１２が右に回転すると、空間ＳＰ２’の一部は、テーパ面部４３ａの上方に位置することとなる。

図１０を併せて参照する。図１０（ａ）の比較例に示されるように、延出部４３（図１０（ｂ）参照）を有しない比較例によるオイルポンプ１１０では、インナーロータ回転角度がθ２を超えると、急激に流路面積が広がる。このときの流路面積はＳ１である。

一方、図１０（ｂ）の実施例に示されるように、延出部４３を有する実施例によるオイルポンプ１０では、インナーロータ回転角度がθ２を超えても、延出部４３が形成されていることにより、流路面積を緩やかに広げることができる。即ち、インナーロータ回転角度がθ２における流路面積に対して、これを僅かに超えた部位における流路面積Ｓ２は、僅かに大きい。さらに、延出部４３の上面がテーパ面部４３ａによって形成されているため、インナーロータ１２がさらに回転した場合にも、流路面積の変化を緩やかにすることができる。

即ち、延出部４３は、仕切り部３３の上面の端部３３ａから下り勾配に形成されたテーパ面部４３ａを含む。テーパ面部４３ａを含む延出部４３を有することにより、仕切り部３３の端部３３ａから流路面積を緩やかに増加させることができる。これにより、ハウジング２０内におけるキャビテーションの発生を抑制し、オイルポンプ１０の長寿命化を図ることができる。

尚、吸入ポート３１、吐出ポート４０、及び、仕切り部３３は、下部ハウジング３０に形成された例を基に説明を行ったが、上部ハウジングに形成されていてもよい。さらには、下部ハウジング３０と上部ハウジングの両方によって形成されていてもよい。これに合わせて、吐出溝部４１，４２や延出部４３は、上部ハウジングに形成されていてもよい。

即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明のオイルポンプは、四輪車に好適である。

１０…オイルポンプ
１１…回転軸
１２…インナーロータ
１３…アウターロータ
２０…ハウジング
３１…吸入ポート
３３…仕切り部
４０…吐出ポート
４１…内周側吐出溝部（吐出溝部）
４２…外周側吐出溝部（吐出溝部）
４３…延出部
４３ａ…テーパ面部

Claims (2)

1. 外部駆動源によって回される回転軸と、この回転軸に取り付けられたインナーロータと、このインナーロータを囲い前記インナーロータによって回転されるアウターロータと、これらの回転軸、インナーロータ、及び、アウターロータを収納しているハウジングと、を有し、
   前記ハウジングは、オイルが吸入される吸入ポートと、前記オイルを吐出する吐出ポートと、これらの吸入ポート及び吐出ポートを仕切る仕切り部と、を有するオイルポンプにおいて、
   前記吐出ポートは、
   前記仕切り部から前記オイルを導くよう溝状に形成された吐出溝部を含むと共に、
   この吐出溝部に隣接して前記仕切り部の端部から連続して延びる延出部を有し、
   この延出部は、前記仕切り部の上面の端部から下り勾配に形成されたテーパ面部を含むことを特徴とするオイルポンプ。
2. 前記吐出溝部は、前記仕切り部の上面の端部から下り勾配に形成された部位を含み、
   前記吐出溝部の少なくとも一部の傾斜角は、前記延出部の傾斜角よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のオイルポンプ。

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