JP4224378B2

JP4224378B2 - オイルポンプ

Info

Publication number: JP4224378B2
Application number: JP2003374151A
Authority: JP
Inventors: 太庭田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-11-04
Also published as: US7410346B2; CN100356066C; JP2005139909A; CN1619153A; US20050095148A1

Description

本発明は、例えば内燃機関の各摺動部等へ潤滑油を供給するオイルポンプに関する。

自動車用内燃機関のトロコイド型のオイルポンプは、ポンプケーシングの両側部に吸入ポートと吐出ポートが設けられていると共に、ほぼ中央に機関のクランク軸から回転力が伝達される駆動軸が貫通配置されている。また、ポンプケーシングの内部には、駆動軸に連結されたインナロータと、内歯が該インナロータの外周に有する外歯に噛合するアウタロータが互いに回転自在に設けられている。

そして、前記インナロータとアウタロータの回転に伴い内外歯間に形成されたボリューム室の容積変化を得て、前記吸入ポートから吸入した潤滑油を吐出ポートに吐出することによりポンプ作用が行われるようになっている。また、吐出ポートから吐出された過剰オイルが、リリーフ弁から低圧側（吸入ポート側）へ戻されて、一定の吐出圧に制御するようになっている。

ところで、かかるオイルポンプにあっては、前述のように、吸入ポートから吸入されたオイルがボリューム室の容積変化によって圧縮されながら吐出ポートに吐出されるようになっていることから、ここで、一定周期の脈動が発生しており、この脈動によって前記リリーフ弁が軸方向へ振動してリリーフポートを開閉することによって脈動が増幅されて、吐出側で比較的大きな異音が発生するおそれがある。

そこで、以下の特許文献１に記載されているように、吐出ポートの下流側に屈曲壁部を設けると共に、この屈曲壁部よりも下流側に、オイルの流れを逆方向にさせる分岐通路を設け、吐出ポートから流下したオイルを屈曲壁部から分岐通路に流路変更させることによって脈動を低減させるオイルポンプも提供されている。
特開２００３−１８４５２３号公報

しかしながら、前記公報記載の従来技術にあっては、吐出ポート内を直進したオイルを前記屈曲壁部の壁面に干渉させることにより、単にオイルの運動エネルギーのみを減少させて脈動を低減するようになっていることから、少なからずもリリーフ弁には脈動が作用し、該脈動の増幅が生じてしまい、十分に脈動を低減させることができないおそれがある。

本発明は、前記各従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、とりわけ、吐出ポートの前記ボリューム室が開口する吐出区間部位の上流側と下流側に分離する仕切壁を設けると共に、前記吐出ポートの前記仕切壁で分離された前記上流側に吐出通路を連通させる一方、前記仕切壁で分離された前記下流側に前記リリーフ弁を配置したことを特徴としている。

吐出ポート内での脈圧変動（脈動）の主たる発生原因としては、まず、ボリューム室の容積が拡張する吸入ポートの領域からボリューム室の容積が縮小する吐出ポートの領域（区間）へ移行すると、この吐出ポートの領域中における吸入ポート側である上流側では気泡を含んだオイルが圧縮されるため脈圧が大きくなり、下流側ではオイルがさらに加圧されて内部の気泡が既に潰された状態になっており、脈圧が小さくなっている。これら脈圧の大きな変化によって脈動が発生するのである。つまり、ボリューム室の圧力変化と容積変化に起因して脈動が変化するのである。

そこで、本発明は、かかる脈動の発生原因に着目して、吐出ポートを、前記各ボリューム室に臨む位置から仕切壁により上流側と下流側とを分離したので、リリーフ弁に作用する脈圧を十分に抑制することができる。

したがって、リリーフ弁の振動を効果的に抑制でき、脈動の増幅を極力防止することができる。この結果、異音の発生を十分に防止できる。

さらに、仕切壁が補強リブとしての機能を発揮するため、ポンプケーシングなどの補強効果も得られる。

請求項２に記載の発明は、とりわけ、前記吐出ポートの前記ボリューム室が開口する吐出区間部位の上流側と下流側とを、前記上流側の流路断面積よりも小さな流路断面積の絞り部のみによって連通させるように分岐する仕切壁を設けると共に、前記吐出ポートの前記仕切壁で仕切られた前記上流側に吐出通路を連通させる一方、前記仕切壁で仕切られた前記下流側に前記リリーフ弁を配置したことを特徴としている。

この発明によれば、吐出通路へのオイル流量と脈圧の影響を、絞り部の絞り量によって自由に調整することが可能になる。この結果、リリーフ弁へのオイル流量を適正に制御できる一方、吐出通路のオイル量を十分に確保することが可能になる。

請求項３に記載の発明は、とりわけ、吐出ポートのボリューム室が開口する吐出区間部位の上流側と下流側を分岐する仕切壁を設けると共に、前記吐出ポートの前記仕切壁で仕切られた前記上流側に吐出通路を連通させる一方、前記仕切壁で仕切られた前記下流側にリリーフ弁を配置し、かつ、前記アウターロータの一側面と該一側面に対向する前記仕切壁の上端縁との間に、前記仕切壁によって仕切られた上流側と下流側とを連通する絞り部を形成したことを特徴としている。

この発明によれば、前記請求項１及び２の発明と同様な作用効果が得られる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、本実施形態は自動車用内燃機関に適用したトロコイド型のオイルポンプを示している。

図１〜図５はこのオイルポンプの一実施形態を示し、シリンダブロックの前端部に一体に設けられ、かつ開口端がポンプカバー２によって閉塞されたポンプケーシング１と、該ポンプケーシング１のほぼ中心部を貫通し、機関のクランク軸から回転力が伝達される駆動軸３と、ポンプケーシング１の円形状ポンプ室１ａ内に回転自在に収納されたインナロータ４及びアウタロータ５とを備え、前記インナーロータ４は、駆動軸３に結合されていると共に、外周に１０個の外歯４ａが形成されている。

一方、前記アウターロータ５は、その中心がインナーロータ４の中心から所定量だけ偏心していると共に、内周には前記外歯４ａと噛合する１１個の内歯５ａが形成されている。したがって、各ロータ４，５の間には、外歯４ａ１個分のボリューム室６が形成されており、この複数のボリューム室６の容積が各ロータ４、５の回転に伴い変化するようになっている。

また、ポンプケーシング１の図１中、左側側部には、吸入ポート７が設けられている一方、右側側部には、吐出ポート８が設けられている。前記吸入ポート７は、ポンプ室１ａに臨んで前記ボリューム室６に開口したほぼ円弧状の吸入室７ａと、該吸入室７ａにオイルパン内のオイルを導く吸入ポート部７ｂとから構成されている。

一方、前記吐出ポート８は、ポンプ室１ａに臨んで前記ボリューム室６に開口したほぼ円弧状の吐出室９と、該吐出室９内のオイルを導出する吐出ポート部１０とから構成されている。

また、前記吐出ポート部１０は、図１、図２、図６〜図８に示すように、吐出室９側の上流側から下流側に沿って拡開状に形成されていると共に、その下流端側に屈曲部１１が形成されている。

また、前記屈曲部１１は、吐出ポート部１０の主底面からほぼ９０度の角度でほぼＬ字形状に屈曲形成されて前記駆動軸３の軸方向に沿って凹状に形成されており、したがって、吐出通路１３やリリーフ弁１５までの全体の構造がほぼクランク状に折曲形成されている。また、屈曲部１１は、下流端がポンプケーシング１の下端部に上下方向へ一体に形成された管部１２内に有する吐出通路１３に連通していると共に、前記管部１２の側部に同じく上下方向に沿ってほぼ平行に形成された円筒状のバルブボディ１４内のリリーフ弁１５に連通しており、前記管部１２とバルブボディ１４とは近接配置されている。さらに、前記吐出通路１３の下流側は、機器類であるオイルクーラー１６に連通している。

前記リリーフ弁１５は、図７に示すように、下端開口が栓体１４ａによって閉塞された前記バルブボディ１４と、該バルブボディ１４の内部に軸方向へ摺動自在に収容された有蓋円筒状の弁体１５ａと、前記屈曲部１１とバルブボディ１４内を連通するリリーフ孔１５ｂを閉塞する方向へ弁体１５ａを付勢するバルブスプリング１５ｃとを備え、弁体１５ａは、吐出ポート９内のオイル圧力が所定以上になった場合に、バルブスプリング１５ｃのばね力に抗して後退移動して前記リリーフ孔１５ｂとリリーフ通路１５ｄ（低圧側）とを連通するようになっている。

そして、前記吐出ポート部１０の内底面には、前記吐出室９から吐出ポート部１０に亘って仕切壁１７が一体に突設されている。

この仕切壁１７は、図１、図２、図６〜図８などに示すように、吐出ポート部１０の幅方向のほぼ中央位置に、吐出室９側から前記屈曲部１１までに亘って設けられ、吐出室９側の先端部１７ａが前記ボリューム室６に臨む位置に配置されて、吐出室９の吐出区間の上流側と下流側とを分離して吐出ポート部１０を、上流側の第１通路部１０ａと下流側の第２通路部１０ｂとに仕切っている。したがって、屈曲部１１内も同じく第１通路部１０ａと第２通路部１０ｂとして仕切られて、屈曲部１１の下流端である第１通路部１０ａの下流端に前記吐出通路１３が連通していると共に、第２通路部１０ｂの下流端が前記リリーフ弁１５のリリーフ孔１５ｂに連通している。

また、この仕切壁１７は、全体がやや第２通路部１０ｂ側寄りに配置されて、第２通路部１０ｂの流路断面積が第１通路部１０ａの流路断面積よりも小さく設定されている。

さらに、前記先端部１７ａは、図１及び図２に示すように、先端先細り状に形成されていると共に、第１通路部１０ａ側の側縁１７ｂがオイルの流れに沿ってほぼ円弧状に形成されている。

また、仕切壁１７は、図６に示すように、その平坦な上端縁である上端面１７ｃを有し、先端部１７ａ側の上端面１７ｃと前記各ロータ４，５の一側面４ｂ、５ｂと僅かに離れた位置となるように形成されて、この先端部１７ａ側の上端面１７ｃと各側面４ｂ、５ｂとの間に、第１通路部１０ａと第２通路部１０ｂとを連通させる絞り部の一つである絞り部１８が形成されている。

したがって、このオイルポンプによれば、吐出ポート８の内部を、仕切壁１７によって吐出室９の上流側の第１通路部１０ａと下流側の第２通路部１０ｂとに分離したため、吐出ポート８内での圧力変化の発生を十分に抑制することができる。

すなわち、前記脈圧が比較的大きなオイルを第１通路部１０ａから吐出通路１３側へ流出させ、脈圧が比較的小さなオイルを第２通路部１０ｂからリリーフ弁１５のリリーフ孔１５ｂにそれぞれ流入させるようにした。このため、吐出ポート８内での脈動の発生を十分に抑制することができ、特に脈圧の小さなオイルをリリーフ弁１５に流入させることができるので、該リリーフ弁１５のバルブスプリング１５ｃのばね力と脈圧に起因した振動を効果的に抑制できる。この結果、リリーフ弁１５での異音の発生を防止できる。

また、吐出ポート８内での脈動を低減できることから、第１通路部１０ａから吐出通路１３を介してオイルが供給されるオイルクーラー１６内での脈動による異音の発生も抑制できる。

さらに、前記仕切壁１７が補強リブとしての機能を発揮するため、ポンプケーシング１の補強効果、つまり剛性も高くなる共に、該剛性の向上によって吐出ポート８内での僅かな脈圧によるポンプケーシング１の振動音の発生も抑制することができる。

しかも、吐出室９から第１通路部１０ａ及び第２通路部１０ｂにそれぞれ流入したオイルは、図６及び図７の矢印で示すように、下流側で屈曲部１１の壁面１１ａに干渉しつつ案内されながら吐出通路１３側やリリーフ弁１５側へ流入するため、オイルは、前記屈曲部１１の壁面１１ａに干渉した際に、運動エネルギーが低減されることから、前記吐出ポート８を第１、第２通路部１０ａ、１０ｂに分離した効果と相俟って脈動をさら効果的に抑制することができる。

したがって、特に、リリーフ弁１５は、脈動の大きな影響を受けなくなるので、作動の安定化が図れると共に、異音の発生をさらに低減できる。

また、第１通路部１０ａと第２通路部１０ｂとは、絞り部１８によって連通されていることから、吐出通路１３へのオイル流量と脈圧の影響を前記絞り部１８の絞り量によって自由に調整することが可能になる。つまり、この絞り部１８によって第２通路部１０ｂからリリーフ弁１５へのオイル流量を適正に制御できる一方、吐出通路１３からオイルクーラー１６への供給オイル量を十分に確保することが可能になる。

さらにまた、第２通路部１０ｂの断面積は、第１通路部１０ａの断面積よりも小さく設定されていることから、リリーフ弁１５側に大量のオイルが流れ込むことがなく、ある程度絞られたオイル量が流れ込むことになるので、前述した前記絞り部１８との絞り効果と相俟って、リリーフ量を適正に制御できる一方、吐出通路１３からオイルクーラー１６には十分なオイルを供給できるので、機関各部の摺動部に対する潤滑性の低下を防止できる。

さらに、前記絞り部１８によって各ロータ４，５の一側面４ｂ、５ｂと仕切壁１７の上端面１７ｃとの摺動が回避できることから、各ロータ４，５の摺動摩擦抵抗によるポンプ負荷の上昇を抑制することができる。

また、吐出通路１３とリリーフ弁１５とを近接かつ平行に配置したことから、オイルポンプのコンパクト化が図れる。

さらに、前記仕切壁１７の先端部１７ａを先細り状に形成したことから、吐出ポート８内に吐出されたオイルを、第１通路部１０ａと第２通路部１０ｂへの分離性が良好になると共に、該オイルの流動抵抗を十分に低減することできる。

前記先端部１７ａの第１通路部１０ａ側の側縁１７ｂを、オイルの流れに沿ってほぼ円弧状に形成したため、流量の多い第１通路部１０ａへのオイルの流動抵抗をさらに低減することが可能になる。

また、この実施形態では、前記吐出通路１３の下流側に、オイルクーラー１６を配置したことから、このオイルクーラー１６の内部で増幅され易い脈動の発生を効果的に抑制することができる。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について、その効果と共に以下に説明する。
（１）前記第１通路部の下流側を屈曲形成すると共に、該屈曲した下流側にリリーフ弁を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオイルポンプ。

この発明によれば、吐出ポートから第２通路部へ流入したオイルは、屈曲部の壁面に干渉しつつ案内されながらリリーフ弁側に流入する。したがって、オイルは、前記屈曲部の壁面に干渉した際に、運動エネルギーが低減されることから、脈動をさらに抑制することができる。

よって、リリーフ弁は、脈動の大きな影響を受けることが受けることがなくなるので、作動の安定化が図れると共に、異音の発生を低減できる。
（２）前記仕切壁を前記吐出ポートから吐出されるオイルの流出方向に沿って形成すると共に、前記仕切壁を境に吐出通路と前記リリーフ弁を近接かつほぼ平行に配置したことを特徴とする請求項１〜（１）のいずれかに記載のオイルポンプ。

吐出通路とリリーフ弁とを近接かつ平行に配置したことから、オイルポンプのコンパクト化が図れる。
（３）前記仕切壁の上流側先端部を先端先細り状に形成したことを特徴とする請求項１〜（２）のいずれかに記載のオイルポンプ。

仕切壁の先端部が先細り状になっていることから、吐出ポート内に吐出されたオイルを第１通路部と第２通路部への分離性が良好になると共に、該オイルの流動抵抗を十分に低減することができる。
（４）前記仕切壁の上流側先端部の第１通路部側に位置する部位を、オイルの流れに沿ってほぼ円弧状に形成したことを特徴とする請求項１〜（３）のいずれかに記載のオイルポンプ。

この発明によれば、流量の多い第１通路部へのオイルの流動抵抗をさらに低減することができる。
（５）前記第２通路部の下流側を所定角度で屈曲形成すると共に、該屈曲した下流側に吐出通路を配置したことを特徴とする請求項１〜（４）のいずれかに記載のオイルポンプ。

この発明によれば、吐出ポートから第２通路部へ流入したオイルは、屈曲部の壁面に干渉しつつ案内されながら吐出通路内に流入する。したがって、オイルは、前記屈曲部の壁面に干渉した際に、運動エネルギーが低減されることから、脈動をさらに抑制することができる。
（６）前記吐出通路の下流側にオイルクーラーを設けたことを特徴とする請求項１〜（５）のいずれかに記載のオイルポンプ。

一般に、吐出ポートで発生したオイル脈動は、吐出通路の下流側の機器類であるオイルクーラー内で増幅されやすいが、この発明によれば、予め吐出ポート内で脈動を効果的に低減できることから、オイルクーラーの内部での脈動増幅を効果的に低減できるので、本発明による異音抑制効果が非常に大きい。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、オイルポンプとして、トロコイド型以外に、複数のボリューム室を有するものであればベーンポンプやギアポンプであってもよい。また、前記仕切壁１７は、直線的なものに限らず、吐出ポート８の通路方向に沿って折曲されたものであってもよい。さらに仕切壁１７は、必ずしも長手方向にテーパー状になっている必要はなく、長手方向でほぼ同一幅になっているものであってもよい。

また、仕切壁１７は、ポンプケーシング１を型成形する際に一緒に成形することから、図８に示すように、型からの抜け方向である基端部側から上端面１７ｃ側に亘って先細り状になっていることが好ましい。さらに、仕切壁１７は、先端部１７ａの位置が変更されなければ、どの方向に向いていてもよいので、前述のように、リリーフ弁１５と吐出通路１３とを平行に配設することができる。

一実施形態に係るオイルポンプのポンプカバーを外した正面図である。ポンプケーシング内部を示す正面図である。図５のＡ−Ａ線断面図である。同オイルポンプの斜視図である。同オイルポンプの正面図である。図５のＢ−Ｂ線断面図である。図５のＣ−Ｃ線断面図である。図２のＤ−Ｄ線断面図である。

符号の説明

１…ポンプケーシング
３…駆動軸
４…インナロータ
４ａ…外歯
５…アウタロータ
５ａ…内歯
６…ボリューム室
７…吸入ポート
８…吐出ポート
９…吐出室
１１…屈曲部
１３…吐出通路
１５…リリーフ弁
１６…オイルクーラー
１７…仕切壁
１７ａ…先端部
１７ｂ…側縁
１７ｃ…上端面

Claims

容積を変化させることによってオイルを吸入すると共に、外部へオイルを吐出する複数のボリューム室と、
容積が膨張するそれぞれの前記ボリューム室に跨って開口する吸入ポート及び容積が減少するそれぞれの前記ボリューム室に跨って開口する吐出ポートと、
前記吐出ポート内に吐出されたオイルが所定圧に上昇した際に、付勢手段の付勢力に抗して移動して前記吐出ポート内におけるオイルの一部を低圧側にリリーフするリリーフ弁と、を備えたオイルポンプにおいて、
前記吐出ポートの前記ボリューム室が開口する吐出区間部位の上流側と下流側に分離する仕切壁を設けると共に、
前記吐出ポートの前記仕切壁で分離された前記上流側に吐出通路を連通させる一方、前記仕切壁で分離された前記下流側に前記リリーフ弁を配置したことを特徴とするオイルポンプ。
容積を変化させることによってオイルを吸入すると共に、外部へオイルを吐出する複数のボリューム室と、
容積が膨張するそれぞれの前記ボリューム室に跨って開口する吸入ポート及び容積が減少するそれぞれの前記ボリューム室に跨って開口する吐出ポートと、
前記吐出ポート内に吐出されたオイルが所定圧に上昇した際に、付勢手段の付勢力に抗して移動して前記吐出ポート内におけるオイルの一部を低圧側にリリーフするリリーフ弁と、を備えたオイルポンプにおいて、
前記吐出ポートの前記ボリューム室が開口する吐出区間部位の上流側と下流側とを、前記上流側の流路断面積よりも小さな流路断面積の絞り部のみによって連通させるように分岐する仕切壁を設けると共に、
前記吐出ポートの前記仕切壁で仕切られた前記上流側に吐出通路を連通させる一方、前記仕切壁で仕切られた前記下流側に前記リリーフ弁を配置したことを特徴とするオイルポンプ。
吸入ポートと吐出ポートとを有するポンプケーシング内に、駆動軸により互いの内外歯が噛合しつつ回転するインナーロータとアウターロータとを設け、該各ロータの内外歯間のボリューム室の容積変化を得て前記吸入ポートから吸入したオイルを吐出ポートに吐出するトロコイド型のオイルポンプにおいて、
前記吐出ポートの前記ボリューム室が開口する吐出区間部位の上流側と下流側を分岐する仕切壁を設けると共に、
前記吐出ポートの前記仕切壁で仕切られた前記上流側に吐出通路を連通させる一方、前記仕切壁で仕切られた前記下流側にリリーフ弁を配置し、
かつ、前記アウターロータの一側面と該一側面に対向する前記仕切壁の上端縁との間に、前記仕切壁によって仕切られた上流側と下流側とを連通する絞り部を形成したことを特徴とするオイルポンプ。