JP4347859B2 - オイルポンプ - Google Patents

Description

本発明は、吐出ポート側における動圧による脈動の振動を減衰させることができるオイルポンプに関する。

ケーシング内にトロコイド歯形等のロータを備えたオイルポンプにおいて、その吐出ポート側の脈動による振動等を減少させるための発明が特許文献１に開示されている。この特許文献１の技術的内容は、断面積を小さくした絞りが吐出ポートの一部に設けられている。そして、吐出ポートの下流側近傍に前記絞りを介して、前記吐出ポートと連通するオイルチャンバが設けられている。

そのオイルチャンバは、吐出ポートの流路と垂直方向に連通する細い連通孔を介して吐出ポートと連通し、その吐出ポートの流路の直線の箇所と平行するように伸びる長方形状に形成され、且つ前記吐出ポートと平行となるように横並びに配置されている。このように吐出ポートの垂直方向に細い連通孔を設けて連通するオイルチャンバの構成が特許文献１に開示されている。
特開２００５−１４６９９８号

特許文献１に開示されているように、オイルチャンバは、吐出ポートの直線状の流路と平行且つ並列状態に設けられている。そして、前記オイルチャンバと吐出ポートとを連通する連通孔（オイル流入口）は、吐出ポートの直線状の流路に対して垂直方向に形成されたものである。したがって、連通孔の方向は、吐出ポートの流路内のオイルの流れ方向に対して、直角の横向きとなっている。

一方、オイルポンプは、ケーシング内の複数のポンプ室の容積を連続的に増減変化させながらオイルを吸入ポートから吸い込み、吐出ポートに送り出すポンプ動作によって、吐出ポートに流れるオイルには圧力が生じており、送り出されるオイルは、脈打つようにして、吐出圧が振幅変化（脈動）をするものである。

吐出ポートにおけるオイルの脈動には、オイルの流れ方向の圧力（動圧）と共に吐出ポート内全方向の圧力（静圧）が生じている。その脈動の大きな要因である動圧は、オイルポンプからオイルが供給される機器や管路部材等に負担をかけ、また、それらの共振による騒音を増大させてしまう。

そこで、前述した特許文献１におけるオイルチャンバによって、前記吐出ポート内の動圧による脈動を吸収しようとすると、前記オイルチャンバは、前記吐出ポートに対して横並びに並列状に設けられ、その吐出ポートとオイルチャンバとを連通する連通孔の方向は、吐出ポートの流路のオイルの流れ方向に対して直角であることから、吐出ポートのオイル流れ方向の動圧を直接的にオイルチャンバに導入することが困難である。

よって、吐出ポートにおけるオイルの脈動に係わる静圧は、前記連通路を介して、吐出ポートの流路の横方向（側方向）に設けられたオイルチャンバに導入して、低減することができる。しかし、動圧は、オイルの流れ方向に沿って発生するものであり、その流れ方向以外の方向にあるオイルチャンバに導入し難く、殆ど低減することができない。

したがって、吐出ポートにおける流路内のオイルの流れ方向に対して、直角に連通する前記オイルチャンバでは、脈動の動圧を吸収することが難しく、脈動を十分に低減させることが困難である。

よって、従来技術のオイルチャンバでは動圧による脈動低減効果は十分に果たしえず、他の機器への悪影響や騒音等を低減することが困難である。本発明の目的は、吐出流路におけるオイル流れの動圧による脈動を十分に吸収できるようにして、脈動を低減し、機器の影響や騒音等を低減させることを実現しようとするものである。

請求項１の発明は、ポンプケーシング内に装着されたロータの回転によって、吸入ポートから吐出ポートへ流体を移送するポンプにおいて、前記吐出ポートに連通する吐出流路の流れ方向と同一方向に導入路が形成され、且つ該導入路は、前記吐出流路よりも細く形成され、前記導入路の導入開口部は吐出流体の流れ方向に対して略正面に位置させると共に、前記導入路を介して前記吐出流路と連通するチャンバが前記吐出流路の流れ方向の延長線上に形成され、前記導入路付近に前記吐出流路の流れ方向と異なる方向の流路が連通形成されてなるオイルポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明は、ポンプケーシング内に装着されたロータの回転によって、吸入ポートから吐出ポートへ流体を移送するポンプにおいて、前記吐出ポートに連通する吐出流路と、該吐出流路に流れ方向と同一方向に形成されると共に前記吐出流路よりも細く形成され且つ流れ方向に対して略正面に位置するように形成された導入路と、該導入路に前記吐出流路の流れ方向の延長線上に連通するチャンバと、前記吐出流路と連通すると共に該吐出流路の端部箇所の流れ方向とは異なる方向の流路とからなり、該流路は前記導入路付近となるように前記吐出流路に連結されてなるオイルポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項３の発明は、前述の構成において、前記導入路はテーパ状に形成されてなるオイルポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項４の発明は、前述の構成において、前記チャンバは複数形成されると共に、直列状に連通されてなるオイルポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項５の発明は、前述の構成において、前記複数のチャンバは、相互に容積が異なるオイルポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項６の発明は、前述の構成において、前記流路と前記吐出流路とは、略直角に連通してなるオイルポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明によって、流路を流れる流体（オイル）の油圧脈動を十分に低減することができる。また、静圧による圧力の大小の変化を低減するだけではなく、導入路は、吐出流路に直列して形成されており、且つ該導入路の導入開口部は流体（オイル）の流れ方向に対向している。さらに、吐出流路に連通する流路は、前記吐出流路の流れ方向と異なる方向となるようにして、前記導入路付近に連通形成されているので、吐出流路を流れるオイルは、流れ方向に対向する導入開口部に優先的に流れ込むことになる。

したがって、導入路は、前記吐出流路を流れるオイルの動圧による脈動を有効にチャンバに導入させて振動を吸収することができる。これによって、前記吐出流路に連通する流路に流入するオイルの油圧脈動を十分に低減し、オイル供給又は流通される機器の影響や騒音等を低減することができる。請求項２の発明においても、請求項１の発明と同等の効果を奏する。

また請求項１及び２の発明において、前記導入路は、前記吐出流路の流れ方向と同一方向としてなるオイルポンプとしたことにより、吐出流路内のオイルの動圧による脈動をより一層効率的にチャンバに導入させることができ、脈動を良好に吸収することができる。さらに、前記導入路は、前記吐出流路よりも細く形成されることにより、より一層脈動の吸収ができるものである。特に、導入路の大きさをオイルの脈動特性に合わせることにより、チャンバの吸収効率をさらに向上させることができ、脈動の特性に対してチャンバの機能を十分に発揮させることができる。

請求項３の発明によって、前記導入路はテーパ状に形成されることで、導入路に導入されるオイルは、乱流になりにくく、脈動の吸収を円滑に行うことができる。

請求項４の発明は、前記チャンバは複数形成されると共に、複数のチャンバは直列状に形成されることにより、チャンバ容積を大きくとることが出来、より大きな効果を得ることができる。請求項５の発明は、前記複数のチャンバは、相互に容積が異なることにより、様々な周波数（振動）を含む脈動に対して、容積の異なるそれぞれのチャンバが異なる周波数に対応して吸収することができるものである。

次に、請求項６の発明は、前述の構成において、前記流路と前記吐出流路とは、略直角に連通させたことにより、オイルの流れ方向の正面位置に導入路及びチャンバを容易に配置することができ、ポンプの製造を簡単且つ効率的にすることができる。

また、吐出流路内を流れるオイルは、流れ方向に対向する導入路に優先的に流れ込み、該導入路に到達する前のオイルが流路に流れ込まないようになっている。そして、前記チャンバによって脈動が十分に低減されたオイルが流路に向かって流れるようにすることができる。したがって、流路には、オイルが安定した状態で流れることができる。

さらに、吐出流路とは直角方向とした流路が円形状孔で形成された場合、回転工具などで容易に形成することができ、その流路内が円周内側面とすることで、脈動が十分に低減されたオイルの流れをさらに均一に安定させることができ、流路抵抗を低減することもできる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。先ず本発明において、ポンプケーシング１は、２つのポンプボディー１１，１２とから構成され、ボルト・ナット等の固着具によって接合される。ポンプケーシング１は、図６に示すように、バランサフォルダ１００のケーシングと一体成形されている。前記ポンプケーシング１の内部には、図１（Ａ）に示すように、ロータ室２，吸入ポート３及び吐出ポート４が形成されている。

前記ロータ室２には、ロータが配置される。該ロータは、具体的には、二つの歯車状ロータからなり、内接タイプの歯車機構を構成している。以下、本発明では、ロータは、トロコイド歯形を有するアウターロータ８とインナーロータ９とから構成されるトロコイドポンプに基づいたものとする。

前記吐出ポート４には、図１（Ａ）に示すように、吐出流路５が連通形成されている。前記吐出ポート４は、ポンプケーシング１内部を縦断するようにして形成されており、前記吐出流路５は、前記吐出ポート４に形成された面に対して略直角となるようにして、前記バランサフォルダ１００のケーシング内に形成される〔図１（Ｂ）,（Ｃ）参照〕。前記吐出流路５は、前記吐出ポート４から吐出されるオイルを後述する流路７に移送する役目をなすものである。前記吐出流路５は、その終端部５a付近では直線状の通路となっている。該終端部５aは、前記吐出ポート４と連通する端部とは反対側に位置する端部である。

前記吐出流路５の終端部５ａに対して、直列となるようにレゾネータ６が形成されている。その直列とは、図２（Ｂ）に示すように、吐出流路５を流れるオイルの流れ方向Ｌ（流線Ｌａ）の延長線上に位置するということである。該レゾネータ６は、図２に示すように、導入路６１とチャンバ６２とから構成されたものである。前記導入路６１は、吐出流路５の終端部５ａと、チャンバ６２とを連通させる役目をなす部位である。該チャンバ６２は、吐出ポート４から吐出流路５を流れるオイルの脈動Ｗを低減する役目をなすものである。

前記導入路６１は、前記吐出流路５の終端部５ａから内部を流れる吐出オイルの流れ方向と同一方向となるように管路状に形成されたものである。そして、前記吐出流路５の終端部５ａと、前記導入路６１との連通する部位が導入開口部６１ａである〔図２（Ａ）,（Ｂ）参照〕。該導入開口部６１ａは、導入路６１の断面形状に一致する形状であるが、具体的には円形状である。

ここで、流れ方向とは、前記吐出流路５に設けられた屈曲部５ｂの上流側の外側壁５ｃに沿った方向に延びる流線Ｌａ〔図1（Ｃ）参照〕を流れ方向とする。また、前記屈曲部５ｂから方向を変えて流路７に向かう流線Ｌは、下流側の流線Ｌｂとなる。前記導入路６１は、その導入開口部６１ａが、前記吐出流路５の終端部５ａを流れる吐出オイルの流れ方向に対して略正面に位置している。すなわち、前記導入開口部６１ａを、塞がれた平坦面として仮想すると、その仮想平坦面Ｓと、前記終端部５ａを流れる吐出オイルの流れ方向における流線Ｌとは、図２（Ｂ）に示すように、直角（略直角も含む）に交わるようになっている。

換言すると、前記吐出流路５の終端部５ａを流れる吐出オイルの流れ方向の流線Ｌが前記導入開口部６１ａの仮想平坦面Ｓに直交するように、前記吐出流路５の終端部５ａと、導入開口部６１ａとを設定したものである。また、前記導入開口部６１ａの仮想平坦面Ｓと、流線Ｌとを直角にすることに限らず前記仮想平坦面Ｓが、前記流線Ｌに対して曲面状や傾斜したものも適宜設定される。

このように、前記導入路６１の導入開口部６１ａは、前記吐出流路５の終端部５ａを流れる吐出オイルの流れ方向に対向するようにしたので、吐出オイルが導入路６１に流れるように開口していれば良く、その開口形状は平坦状、傾斜状、円弧状、凹状などである。前記導入路６１の導入開口部６１ａは、吐出流路５を流れる吐出オイルを真正面から受け入れるものであり、これによって、吐出オイルをチャンバ６２に有効に導入することができる。

前記導入路６１の通路方向は、前記吐出流路５の終端部５ａにおける吐出オイルの流れ方向と同一方向となる直線状としている。これによって、吐出オイルは、前記吐出流路５の終端部５ａから導入路６１に円滑に導入される。或いは、前記導入路６１の通路方向が緩やかな弧状となることもある〔図５（Ｂ）参照〕。このように導入路６１を弧状とすることにより、特にポンプケーシング１のサイズ等により、成形領域に制約がある場合に好適である。

前記導入路６１は、前記吐出流路５の終端部５ａと同一の断面積、又は終端部５ａよりも小さくなるように形成され、好ましくは、前記導入路６１は、前記終端部５ａ及びチャンバ６２よりも細く又は狭く形成されている。さらに、前記導入路６１の内径は、図４（Ａ）,（Ｂ）に示すように、段差状に異なるように形成され、断面積の大きな部分と、断面積の小さな部分とが形成される。導入路６１の断面積の大きな部分は、前記吐出流路５の終端部５ａと同じ断面積とするか、或いは小さく形成される。

さらに、前記導入路６１は、図４（Ｃ）,（Ｄ）に示すように、次第に断面積が大小に変化するようにテーパ状に形成されることもある。前記導入路６１が段差状とした実施形態及びテーパ状とした実施形態のいずれも、前記吐出流路５の終端部５ａからチャンバ６２に向かって断面積が小さくなるように形成されるものであるが、その反対に断面積が大きくなるように形成されることもある。前記導入路６１は、前記吐出ポート４の終端部５ａの断面積以下の大きさとすることにより、チャンバ６２に対して、吐出オイルの絞りとなる役目をする。

前記チャンバ６２は、導入路６１との連通する箇所以外は閉鎖された空隙室である。該導入路６１の形状，容積などは、オイルポンプの動圧による脈動Ｗの振動を効果的に減衰するように適宜設定される。前記チャンバ６２は、図５（Ａ）に示すように、複数形成されると共に、複数のチャンバ６２は直列状に形成されることもあり、チャンバ６の形状として立方体又は球体状等に形成される。さらに、前記複数のチャンバ６２は、相互に容積が異なるようにすることもある。

次に、流路７は、前記吐出流路５に連通して、該吐出流路５を流れる吐出オイルをポンプケーシング１の外部に移送する役目をなすものである。前記流路７は、前記導入路６１付近に位置するようにして、前記吐出流路５に連通形成されている。図２（Ｃ）は、図２（Ａ）のＸｃ−Ｘｃ矢視断面図であり、流路７の形成位置を示すものである。図２（Ｄ）は、図２（Ｂ）のＸｄ−Ｘｄ矢視断面図であり、図２（Ａ）とは異なる吐出流路５の壁面に流路７が形成された実施例であって、流路７が上方或いは水平方向に形成されたものである。

また、前記流路７は、前記吐出流路５に設けられた屈曲部５ｂの下流側の外壁５ｄに沿った方向に設けられる。さらに、前記流路７の通路方向（流れ方向）は、前記吐出流路５の終端部５ａの流れ方向とは異なる方向となるように形成される。特に、流路７と前記吐出流路５とは、略直角に連通することが好ましい。この吐出流路５と流路７とのなす角度は適宜傾ける場合もある。また、前記流路７の形成位置は、前記吐出流路５の終端部５ａと前記レゾネータ６の導入路６１との間に位置したり、前記吐出流路５に形成される。

本発明において、吐出オイルの脈動Ｗを低減させる行程を図３に基づいて説明する。まず、吐出ポート４から吐き出された吐出オイルは、吐出流路５を流れ、該吐出流路５の終端部５ａに直列に配置されたレゾネータ６に吐出オイルが到達する〔図３（Ａ）参照〕。このとき、吐出オイルは、動圧と、周囲に圧力を及ぼす静圧とを有しており、その動圧によって吐出オイルの流れ方向に断続的な脈動Ｗを含んでいる。

前記レゾネータ６における導入路６１の導入開口部６１ａは、前記終端部５ａの吐出オイルの流れ方向に対向して設けられており、吐出オイルは前記導入開口部６１ａに流入して、導入路６１を介してチャンバ６２に導入される〔図３（Ｂ）参照〕。吐出オイルは、導入路６１に流入し、チャンバ６２に導入されることで脈動が低減する。

このようにして、前記吐出流路５の終端部５ａとレゾネータ６により、吐出オイルの脈動が十分に低減された状態で、吐出オイルは流路７に流れ、該流路７の吐出オイルには脈動がほとんど存在しない安定した状態でポンプケーシング１の外部に移送させることができる〔図３（Ｃ）参照〕。

図７は、本発明の特性を示すグラフである。レゾネータが設けられないタイプのものが最も騒音が大きく、次に従来技術におけるレゾネータが並列に配列されたものが騒音が大きくなっている。本発明のオイルポンプが最も騒音が低いことが示されている。

（Ａ）はポンプケーシングの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸａ−Ｘａ矢視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＸｂ−Ｘｂ矢視断面図である。 （Ａ）は吐出流路の終端部とレゾネータの一部切除した斜視図、（Ｂ）は吐出流路の終端部とレゾネータの一部切除した縦断側面図、（Ｃ）は、（Ａ）のＸｃ−Ｘｃ矢視断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＸｄ−Ｘｄ矢視断面図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）はレゾネータによる脈動の吸収作用を示す状態図である。 （Ａ）は導入路の内径を段差状にしてチャンバに向かって細くなるように形成した実施形態の断面図、（Ｂ）は導入路の内径を段差状にしてチャンバに向かって太くなるように形成した実施形態の断面図、（Ｃ）は導入路の内側面をテーパにしてチャンバに向かって次第に細くなるように形成した実施形態の断面図、（Ｄ）は導入路の内側面をテーパにしてチャンバに向かって次第に太くなるように形成した実施形態の断面図である。 （Ａ）はレゾネータのチャンバを複数直列に構成した断面図、（Ｂ）は導入路を通路方向に弧状に形成した断面図である。 ポンプケーシングとバランサフォルダの側面図である。 本発明の特性を示すグラフである。

符号の説明

1…ポンプケーシング、３…吸入ポート、４…吐出ポート、５…吐出流路、
６…レゾネータ、６１…導入路、６１a…導入開口部、６２…チャンバ、
７…流路。

Claims (6)

1. ポンプケーシング内に装着されたロータの回転によって、吸入ポートから吐出ポートへ流体を移送するポンプにおいて、前記吐出ポートに連通する吐出流路の流れ方向と同一方向に導入路が形成され、且つ該導入路は、前記吐出流路よりも細く形成され、前記導入路の導入開口部は吐出流体の流れ方向に対して略正面に位置させると共に、前記導入路を介して前記吐出流路と連通するチャンバが前記吐出流路の流れ方向の延長線上に形成され、前記導入路付近に前記吐出流路の流れ方向と異なる方向の流路が連通形成されてなることを特徴とするオイルポンプ。
2. ポンプケーシング内に装着されたロータの回転によって、吸入ポートから吐出ポートへ流体を移送するポンプにおいて、前記吐出ポートに連通する吐出流路と、該吐出流路に流れ方向と同一方向に形成されると共に前記吐出流路よりも細く形成され且つ流れ方向に対して略正面に位置するように形成された導入路と、該導入路に前記吐出流路の流れ方向の延長線上に連通するチャンバと、前記吐出流路と連通すると共に該吐出流路の端部箇所の流れ方向とは異なる方向の流路とからなり、該流路は前記導入路付近となるように前記吐出流路に連結されてなることを特徴とするオイルポンプ。
3. 請求項１又は２において、前記導入路はテーパ状に形成されてなることを特徴とするオイルポンプ。
4. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記チャンバは複数形成されると共に、直列状に連通されてなることを特徴とするオイルポンプ。
5. 請求項４において、前記複数のチャンバは、相互に容積が異なることを特徴とするオイルポンプ。
6. 請求項１，２，３，４又は５のいずれか１項の記載において、前記流路と前記吐出流路とは、略直角に連通してなることを特徴とするオイルポンプ。

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