(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ハウジングは、前記インナーロータ及びアウターロータを収容する凹部を有するハウジング本体と、前記ハウジング本体の開口を閉鎖するべく連結されるハウジングカバーとを含み、
前記ハウジングカバーには、前記パージ口が形成され、
前記フィルタ部材は、前記ハウジングカバーに対して外側から取り付けられている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のオイルポンプ。
前記インナーロータ及びアウターロータは、前記軸線の方向において隣接して配置された,第1インナーロータ及び第1アウターロータからなる上流側ロータと、第2インナーロータ及び第2アウターロータからなる下流側ロータを含み、
前記ハウジングは、前記上流側ロータと前記下流側ロータとの間に介在するスペーサ部材を含み、
前記吸入口は、前記上流側ロータに臨むように設けられ、
前記吐出口は、前記下流側ロータに臨むように設けられ、
前記パージ口は、前記上流側ロータに臨むように設けられ、
前記スペーサ部材には、前記上流側ロータから吐出されたオイルを前記下流側ロータに導く連通口が設けられている、
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか一つに記載のオイルポンプ。
前記パージ口は、前記軸線を通る径方向に伸長すると共にその径方向外側端において前記インナーロータ及びアウターロータの回転方向に伸長する略L字状に開口するように形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし5いずれか一つに記載のオイルポンプ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、パージ口からのオイルの吸込みがあっても、異物等の混入によるスティック等を防止して所期のポンプ性能を保証でき、又、空気の混入の少ない回転領域や空気の混入を重視しない回転領域等を含めた低回転域から高回転域までの幅広いエンジン回転領域において、ポンプ特性の向上、耐久性の向上等を図ることのできるオイルポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係るオイルポンプは、オイルを吸入する吸入口,オイルを吐出する吐出口,空気が混入した空気混入オイルを排出するパージ口を有するハウジングと、ハウジング内において所定の軸線回りに回転自在に配置されたインナーロータと、ハウジング内においてインナーロータに連動して回転するべく配置されたアウターロータと、を備えたオイルポンプであって、上記ハウジングには、その外側からパージ口を通して異物が侵入するのを防止するフィルタ部材が設けられている、構成となっている。
この構成によれば、このオイルポンプが例えばエンジン(のオイルパン内に配置された状態)に適用された場合において、通常の運転条件下においては、オイル(潤滑油)は、インナーロータ及びアウターロータのポンプ作用により、ポンプ室に吸い込まれ、続いて、吸い込まれた空気混入のオイルは加圧され、続いて、空気混入のオイルの一部がパージ口からハウジングの外部(でオイルパン内)に排出され、続いて、残りのオイルが吐出口から吐出されて、種々の潤滑領域に向けて圧送される。
一方、エンジンの始動時にはオイルパン内の油面が高いため又高速回転時においては吸入行程の追従遅れにより、パージ口からオイルが吸い込まれる場合があり、この場合において、オイルはフィルタ部材を通してポンプ室に吸い込まれるため、異物等の混入によるスティック等を防止でき、それ故に所期のポンプ性能を保証でき、幅広いエンジン回転領域において、ポンプ性能の向上、耐久性の向上等を達成することができる。
【0008】
上記構成において、パージ口は、インナーロータ及びアウターロータにより画定されるポンプ室に対して、吸入口と同時に連通し得る領域に配置されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、回転速度によっては、オイルが、吸入口を通してポンプ室に吸い込まれる際に、パージ口からも吸い込まれるため、空気の含有量が少ない回転領域や空気の排出を重視しない回転領域においても、オイルを吸入して吐出するポンプとして使用することが可能になる。
【0009】
上記構成において、ハウジングは、インナーロータ及びアウターロータを収容する凹部を有するハウジング本体と、ハウジング本体の開口を閉鎖するべく連結されるハウジングカバーとを含み、ハウジングカバーには、パージ口が形成され、フィルタ部材は、ハウジングカバーに対して外側から取り付けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ハウジングの外側からフィルタ部材を容易に取り付け又は取り外すことができ、それ故にハウジングを分解することなく、フィルタ部材の交換作業等も容易に行うことができる。
【0010】
上記構成において、インナーロータ及びアウターロータは、軸線の方向において隣接して配置された,第1インナーロータ及び第1アウターロータからなる上流側ロータと、第2インナーロータ及び第2アウターロータからなる下流側ロータを含み、ハウジングは、上流側ロータと下流側ロータとの間に介在するスペーサ部材を含み、吸入口は、上流側ロータに臨むように設けられ、吐出口は、下流側ロータに臨むように設けられ、パージ口は、上流側ロータに臨むように設けられ、スペーサ部材には、上流側ロータから吐出されたオイルを下流側ロータに導く連通口が設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、上流側ロータ及び下流側ロータの二段のトロコイド式ポンプを採用するため、装置の外径寸法の小型化を達成しつつ、所望のポンプ特性を確保することができ、又、吸入口、パージ口、吐出口が上記のような配置構成となっているため、ポンプ効率を高めることができる。
【0011】
上記構成において、吸入口は、上流側ロータと下流側ロータとの間において、上流側ロータに臨むようにスペーサ部材に設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、吸入口から吸い込まれたオイルを上流側ロータ内において確実に加圧し連通口を通して下流側ロータに送り出すことができ、全体としてのポンプ性能を向上させることができる。
【0012】
上記構成において、インナーロータ及びアウターロータは、4葉5節からなる、構成を採用することができる。
この構成によれば、ポンプ室に対して吸入口とパージ口とが同時に連通する配置が成立し易い構成において、所望の吐出量を確保しつつ、ポンプ性能及び耐久性を向上させることができる。
【0013】
上記構成において、パージ口は、軸線を通る径方向に伸長すると共にその径方向外側端においてインナーロータ及びアウターロータの回転方向に伸長する略L字状に開口するように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、パージ口からの空気の排出を効率良く行うことができる。
【発明の効果】
【0014】
上記構成をなすオイルポンプによれば、パージ口からのオイルの吸込みがあっても異物等の混入によるスティック等を防止して所期のポンプ性能を保証でき、又、空気の混入の少ない回転領域や空気の混入を重視しない回転領域等を含めた低回転域から高回転域までの幅広いエンジン回転領域において、ポンプ特性の向上、耐久性の向上等を達成することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
この実施形態に係るオイルポンプは、
図1及び
図2に示すように、ハウジングをなすハウジング本体10及びハウジングカバー20、ハウジングにより軸線S回りに回転自在に支持された回転軸30、ハウジング内に組み込まれたロータケース40、ロータケース40の端面に当接するサイドプレート50、サイドプレート50を軸線Sの方向においてロータケース40側に付勢する付勢部材としてのOリング60、ロータケース40内に収容された第1インナーロータ71及び第1アウターロータ72からなる上流側ロータ70、軸線Sの方向において上流側ロータ70に隣接してロータケース40内に収容された第2インナーロータ81及び第2アウターロータ82からなる下流側ロータ80、ハウジングカバー20に取り付けられたフィルタ部材90等を備えている。
【0017】
ハウジング本体10は、軽量化等のためアルミニウム材料を用いて、上流側ロータ70及び下流側ロータ80をロータケース40と一緒に収容し得る凹部をなすように形成されており、
図2及び
図3に示すように、回転軸30の一端部31を軸受Gを介して回動自在に支持する軸受孔11、ロータケース40を嵌め込む円筒状の内周面12、内周面12の奥側に段差をなすように縮径して形成され又軸受孔11の周りに形成された2つの環状の端面13、内周面12の一部を径方向外側に肉抜き及びドリル加工して形成されてオイルを吸入する吸入通路14、底側に形成されて加圧されたオイルを吐出する吐出通路15、サイドプレート50を位置決めする位置決め穴16、ハウジングカバー20を接合する接合面17、ハウジングカバー20を締結するボルトBを捩じ込むネジ穴18、ハウジングカバー20を位置決めする位置決め穴19等を備えている。
【0018】
ハウジングカバー20は、軽量化等のためハウジング本体10と同一のアルミニウム材料により形成されており、
図1、
図2、
図4A、
図4B、
図5に示すように、回転軸30の他端部32を軸受Gを介して回動自在に支持する軸受孔21、後述する吸入口44bと軸線Sの方向において対面する凹部22、後述する連通口44eと軸線Sの方向において対面する凹部23、吸入されたオイルに混入する空気(空気混入オイル)を排出するためのパージ口24、ボルトBを通す円孔25、ハウジング本体10との位置決めを行う位置決め穴26、ロータケース40を位置決めする位置決め穴27、フィルタ部材90及び固定リング91を嵌め込む円筒状の座ぐり部28等を備えている。
【0019】
そして、ハウジングカバー20は、ハウジング本体10の開口を閉鎖するべく、位置決め穴19に嵌合された位置決めピンを位置決め穴26に嵌め込むようにかつロータケース40の位置決め穴45aに嵌合された位置決めピンを位置決め穴27に嵌め込むようにして接合面17に接合され、ボルトBを外側から円孔25に通してネジ穴18に捩じ込むことで、ハウジング本体10に連結されるようになっている。
ここで、パージ口24は、
図4A及び
図9Aに示すように、軸線Sを通る径方向に伸長すると共にその径方向外側端において第1インナーロータ71及び第1アウターロータ72の回転方向(矢印方向)に伸長する略L字状に開口するように形成されている。これにより、パージ口24からの空気の排出を効率良く行うことができる。
尚、パージ口としては、上記の形態をなすパージ口24に限るものではなく、目標とするパージ排出量等に応じて適宜所望の形態を採用することができる。
【0020】
回転軸30は、鋼等を用いて、
図2に示すように、軸線Sの方向に伸長して形成されており、ハウジング本体10の軸受孔11に軸受Gを介して支持される一端部31、ハウジングカバー20の軸受孔21に軸受Gを介して支持される他端部32、上流側ロータ70の第1インナーロータ71を一体的に回転させる軸部33、下流側ロータ80の第2インナーロータ81を一体的に回転させる軸部34、軸受Gに支持される軸部35等を備えている。
そして、回転軸30は、エンジンの一部をなす回転部材等に連結されて回転駆動されるようになっている。
【0021】
ロータケース40は、鋼、鋳鉄、焼結鋼等を用いて形成されており、
図2、
図6、
図7A及び
図7Bに示すように、軸線Sを中心とする円筒部41、円筒部41の内側において軸線Sから所定量だけ偏倚した軸線L1を中心とする内周面42、円筒部41の内側において軸線Sから所定量だけ偏倚した軸線L2を中心とする内周面43、軸線S方向において内周面42と内周面43との間に形成されたスペーサ部材としての中間壁部44、中間壁部44に設けられた軸受孔44a、中間壁部44に設けられた吸入口44b、中間壁部44に設けられた上流側ロータ吐出口44c、中間壁部44に設けられた下流側ロータ吸入口44d、上流側ロータ吐出口44cと下流側ロータ吸入口44dとが互いに連通する連通口44e、ハウジングカバー20が当接する端面45、端面45に形成された位置決め穴45a、サイドプレート50が当接する端面46、端面46に形成された位置決め穴46a等を備えている。
【0022】
円筒部41は、ハウジング本体10の内周面12に密接しつつハウジング本体10とロータケース40との熱変形量(膨張、収縮)の違いに応じて軸線S方向に相対的に移動し得るように嵌め込まれる外径寸法に形成されている。
内周面42は、上流側ロータ70の第1アウターロータ72を軸線L1回りに回動(摺動)自在に内接させる寸法に形成されている。
内周面43は、下流側ロータ80の第2アウターロータ82を軸線L2回りに回動(摺動)自在に内接させる寸法に形成されている。
吸入口44bは、吸入通路14に連通すると共に、上流側ロータ70(のポンプ室P)に臨むように形成されている。
このように、吸入口44bは、上流側ロータ70と下流側ロータ80との間において、上流側ロータ70に臨むように設けられているため、吸入口44bから吸い込まれたオイルを上流側ロータ70内において確実に加圧し連通口44eを通して下流側ロータ80に送り出すことができ、全体としてのポンプ性能を向上させることができる。
連通口44eは、上流側ロータ吐出口44cと下流側ロータ吸入口44dとを連通させて、上流側ロータ70から吐出されたオイルを下流側ロータ80に導くように形成されている。
そして、ロータケース40は、回転軸30と共に内周面42に上流側ロータ70及び内周面43に下流側ロータ80を収容した状態で、端面13と協働して、Oリング60及びサイドプレート50を挟み込みつつ位置決め穴16に嵌合された位置決めピンを位置決め穴46aに嵌め込むようにして、ハウジング本体10の内周面12に組み付けられる(嵌め込まれる)ようになっている。
【0023】
サイドプレート50は、鋼、鋳鉄、焼結鋼、アルミニウム合金等を用いて円板状に形成されており、
図2及び
図8に示すように、回転軸30を通す円孔51、下流側ロータ80により加圧されたオイルを吐出する吐出口52、位置決め孔53、軸受Gの一端側を受け入れる凹部54等を備えている。
そして、サイドプレート50は、ハウジング本体10の位置決め穴16に嵌合された位置決めピンを位置決め孔53に通して、端面13との間にOリング60を挟み込むようにしてハウジング本体10に組み付けられるようになっている。
【0024】
Oリング60は、弾性変形可能なゴム材料等により環状に形成されており、ハウジング本体10の端面13とサイドプレート50との間に配置されて、サイドプレート50をロータケース40の端面46に向けて付勢するべく、軸線S方向において所定の圧縮量だけ圧縮されて組み付けられるようになっている。
【0025】
上流側ロータ70は、鋼又は焼結鋼等を用いて形成されており、
図9Aに示すように、第1インナーロータ71と、第1アウターロータ72とから構成されている。
第1インナーロータ71は、回転軸30の軸部33を嵌合させる嵌合孔71aを有すると共にその外周に4つの山及び谷(凹み)をもつ外歯車として形成されている。
第1アウターロータ72は、ロータケース40の内周面42に摺動自在に嵌合される外周面72aを有すると共にその内周において第1インナーロータ71の4つの山(外歯)及び谷(凹み)と噛み合う5つの山(内歯)及び谷(凹み)をもつ内歯車として形成されている。
すなわち、上流側ロータ70(第1インナーロータ71及び第1アウターロータ72)は、4葉5節のトロコイドポンプを構成するものである。
【0026】
そして、第1インナーロータ71が回転軸30と一緒に、軸線Sを中心として矢印方向(
図9A中の反時計回り)に回転すると、第1アウターロータ72が連動して軸線L1を中心として矢印方向(
図9A中の反時計回り)に回転することで、両者により画定されるポンプ室Pの容積が変化し、オイルが吸入口44bから吸い込まれ、続いて加圧され、加圧の過程で空気混入オイルがパージ口24から排出され、続いて残りのオイルが上流側ロータ吐出口44cから下流側ロータ80に向けて吐出され、この行程が連続的に繰り返されるようになっている。
また、
図10に示すように、パージ口24は、第1インナーロータ71及び第1アウターロータ72により画定されるポンプ室Pに対して、吸入口44bと同時に連通し得る領域に配置されている。したがって、エンジン始動時のオイルパン内の油面が高い時又は高速回転時において吸入行程の追従遅れを生じるような場合に、パージ口24からポンプ室Pにオイルが吸い込まれ得るようになっている。
すなわち、回転速度によっては、オイルが、吸入口44bを通してポンプ室Pに吸い込まれる際に、パージ口24からも吸い込まれるため、空気の含有量が少ない回転領域や空気の排出を重視しない回転領域においても、オイルを吸入して吐出するポンプとして使用することが可能になる。
【0027】
下流側ロータ80は、鋼又は焼結鋼等を用いて形成されており、
図9Bに示すように、第2インナーロータ81と、第2アウターロータ82とから構成されている。
第2インナーロータ81は、回転軸30の軸部34を嵌合させる嵌合孔81aを有すると共に外周に4つの山及び谷(凹み)をもつ外歯車として形成されている。
第2アウターロータ82は、ロータケース40の内周面43に摺動自在に嵌合される外周面82aを有すると共に内周において第2インナーロータ81の4つの山(外歯)及び谷(凹み)と噛み合う5つの山(内歯)及び谷(凹み)をもつ内歯車として形成されている。
すなわち、下流側ロータ80(第2インナーロータ81及び第2アウターロータ82)は、4葉5節のトロコイドポンプを構成するものである。
【0028】
そして、第2インナーロータ81が回転軸30と一緒に、軸線Sを中心として矢印方向(
図9B中の時計回り)に回転すると、第2アウターロータ82が連動して軸線L2を中心として矢印方向(
図9B中の時計回り)に回転することで、両者により画定されるポンプ室Pの容積が変化し、オイルが下流側吸入口44dから吸い込まれ、続いて加圧され、続いてオイルが吐出口52から外部の潤滑領域に向けて吐出され、この行程が連続的に繰り返されるようになっている。
【0029】
上記のように、上流側ロータ70及び下流側ロータ80の二段のトロコイド式ポンプを採用するため、装置の外径寸法の小型化を達成しつつ、所望のポンプ特性を確保することができ、又、吸入口44b、パージ口24、吐出口52が上記のような配置構成となっているため、ポンプ効率を高めることができる。
また、ロータケース40及びサイドプレート50は、ハウジング(ハウジング本体10及びハウジングカバー20)の内側においてさらに上流側ロータ70及び下流側ロータ80を収容する第2のハウジングを構成するものである。
そして、ロータケース40及びサイドプレート50は、上流側ロータ70及び下流側ロータ80と同一の材料(鋼又は焼結鋼等)により形成されているため、アルミニウム材料により形成されたハウジング(ハウジング本体10及びハウジングカバー20)が熱膨張して、軸線S方向にクリアランスを生じるような場合があっても、Oリング60の付勢力により、ロータケース40及びサイドプレート50が軸線S方向の一方側に付勢されるため、上流側ロータ70の両側面及び下流側ロータ80の両側面において隙間を生じることはなく、所期のポンプ性能(吐出特性)を確保することができる。
【0030】
フィルタ部材90は、
図1及び
図5に示すように、オイルに混入した異物等を除去するべく所定の大きさの網目状をなすものであり、半円球に環状の鍔部が付いた輪郭をなすように形成されている。
そして、フィルタ部材90は、ハウジングカバー20のパージ口24を覆うべく、座ぐり部28に嵌め込まれ、その上から環状の固定リング91が嵌め込まれることで、ハウジングカバー20に対して外側から取り付けられるようになっている。
このように、ハウジング(ハウジング本体10及びハウジングカバー20)の外側からフィルタ部材90を容易に取り付け又は取り外すことができ、それ故にハウジング(ハウジング本体10及びハウジングカバー20)を分解することなく、フィルタ部材90の交換作業等も容易に行うことができる。
尚、フィルタ部材としては、上術の如く半円球に形成された網目状のフィルタ部材90及びそれを固定する固定リング91に限るものではなく、その他の構成及び形態をなすフィルタ部材及び固定手法を採用することができる。
例えば、
図11に示すように、固定リング91に換えてC状のスナップリング91´を採用し、又、ハウジングカバー20の座ぐり部28の内周面に環状溝28´を設けた構成を採用してもよい。
これによれば、フィルタ部材90は、ハウジングカバー20のパージ口24を覆うべく、座ぐり部28に嵌め込まれ、その上からC状のスナップリング91´が環状溝28´に嵌め込まれることで、ハウジングカバー20に対して外側から取り付けられるようになっている。
この場合も同様に、ハウジング(ハウジング本体10及びハウジングカバー20)の外側からフィルタ部材90を容易に取り付け又は取り外すことができ、それ故にハウジング(ハウジング本体10及びハウジングカバー20)を分解することなく、フィルタ部材90の交換作業等も容易に行うことができる。
【0031】
次に、オイルポンプの動作について、
図9A、
図9B、及び
図10を参照しつつ説明する。
先ず、エンジンが通常の回転領域にある場合(オイルがパージ口24から吸い込まれない場合)においては、上流側ロータ70(第1インナーロータ71及び第1アウターロータ72)が、
図9Aにおいて反時計回りに回転することにより、オイルが、吸入通路14→吸入口44bを経て、上流側ロータ70のポンプ室P内に吸い込まれる。
【0032】
そして、上流側ロータ70の連続的な回転により、ポンプ室Pに吸入されたオイルは加圧され、この加圧過程で空気混入オイルが積極的にパージ口24から外部に排出され、さらに、残りのオイルが、上流側ロータ吐出口44c→連通口44e→下流側ロータ吸入口44dを経て、下流側ロータ80に導かれる。
【0033】
続いて、下流側ロータ80(第2インナーロータ81及び第2アウターロータ82)が、
図9Bにおいて時計回りに回転することにより、オイルが、下流側ロータ吸入口44dから下流側ロータ80のポンプ室P内に吸い込まれる。
そして、下流側ロータ80の連続的な回転により、ポンプ室Pに吸入されたオイルは加圧され、吐出口52→吐出通路15を経て、外部の潤滑領域に供給される。
【0034】
実際には、上流側ロータ70(第1インナーロータ71及び第1アウターロータ72)と下流側ロータ80(第2インナーロータ81及び第2アウターロータ82)との協働作用により、それぞれのポンプ室が連続して、オイルの吸入、オイルの加圧、混入した空気(空気混じりのオイル)の排出、オイルの吐出を行っている。
【0035】
一方、エンジンの始動時(オイルパン内の油面が高い時)や高速回転時(本来のポンプ行程に対して吸入行程の追従遅れを生じる時)においては、
図10に示すように、パージ口24は、上流側ロータ70の(第1インナーロータ71及び第1アウターロータ72により画定される)ポンプ室Pに対して、吸入口44bからだけでなくパージ口24からオイルが吸い込まれる。すなわち、オイルが、吸入口44bを通してポンプ室Pに吸い込まれる際に、パージ口24からも吸い込まれるため、空気の含有量が少ない回転領域や空気の排出を重視しない回転領域においても、オイルを吸入して吐出するポンプとして使用することが可能になる。
この場合、パージ口24にはフィルタ部材90が設けられているため、オイルパン内に溜まった異物等がポンプPに吸い込まれるのを防止でき、それ故に、上流側ロータ70及び下流側ロータ80のスティック等を防止でき、所期のポンプ性能を保証でき、幅広いエンジン回転領域において、ポンプ性能の向上、耐久性の向上等を達成することができる。
【0036】
上記実施形態においては、ハウジング(ハウジング本体10及びハウジングカバー20)の内側において第2のハウジングとしてロータケース40及びサイドプレート50等を備えた構成において、本発明を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、ロータケース40及びサイドプレート50等を廃止した構成において、本発明を適用してもよい。
上記実施形態においては、上流側ロータ70(第1インナーロータ71及び第1アウターロータ72)及び下流側ロータ80(第2インナーロータ81及び第2アウターロータ82)を備えた二段のトロコイド式ポンプにおいて、本発明を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、一組のインナーロータ及びアウターロータを備えた構成において、本発明を適用してもよい。
【0037】
上記実施形態においては、ハウジングをハウジング本体とハウジングカバーとに分離した構成において、本発明を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、それぞれ凹部を画定する二分割の第1ハウジング半体及び第2ハウジング半体からなるハウジングを備えた構成において、本発明を適用してもよい。
上記実施形態においては、オイルポンプとして、トロコイドポンプを示したが、これに限定されるものではなく、内接ギヤ式のオイルポンプあるいは外接ギヤ式のオイルポンプ等において、本発明を採用してもよい。