特許 7614903 スカベンジポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-07

(45)【発行日】2025-01-16

(54)【発明の名称】スカベンジポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04C 2/10 20060101AFI20250108BHJP

   F04C 15/00 20060101ALI20250108BHJP

【ＦＩ】

F04C2/10 341G

F04C15/00 H

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021052941

(22)【出願日】2021-03-26

(65)【公開番号】P2022150364

(43)【公開日】2022-10-07

【審査請求日】2024-03-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000144810

【氏名又は名称】株式会社山田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100067356

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 容一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100160004

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 憲雅

(74)【代理人】

【識別番号】100120558

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 勝彦

(74)【代理人】

【識別番号】100148909

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧澤 匡則

(74)【代理人】

【識別番号】100192533

【弁理士】

【氏名又は名称】奈良 如紘

(72)【発明者】

【氏名】藤井 政彦

(72)【発明者】

【氏名】平山 祐

(72)【発明者】

【氏名】川嶋 健二

(72)【発明者】

【氏名】益田 正子

(72)【発明者】

【氏名】金子 敦史

【審査官】大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２１８２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－００９６５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ ２／１０

Ｆ０４Ｃ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品に供給されたオイルを回収するキャッチタンクから、オイルが溜められているオイルパンまでオイルを汲み上げるために用いられ、
オイルを汲み上げるために互いに噛み合っている２つの歯車と、これらの歯車を収納しているハウジングと、を有し、
前記ハウジングには、外部から噴射されるオイルを受けることが可能なオイル受け部が外周面に形成されていると共に、前記オイル受け部の下部に連続し前記歯車に臨む位置に前記オイル受け部に噴射されたオイルを内部に導入するためのオイル導入穴が開けられており、
前記オイル受け部は、前記歯車の側面に重なる位置に形成され、
前記オイル導入穴は、前記２つの歯車の境界に臨んでいる、スカベンジポンプ。

【請求項2】

前記オイル導入穴にオイルを導くためのガイド部が、前記オイル導入穴の外周面側の縁に沿って形成されている、請求項１に記載のスカベンジポンプ。

【請求項3】

前記オイル受け部の面積は、前記オイル導入穴の面積よりも大きい、請求項１又は請求項２に記載のスカベンジポンプ。

【請求項4】

前記ハウジングは、前記ガイド部と共に前記オイル導入穴の周縁にオイルを溜めることが可能なオイル溜め部を有している、請求項２に記載のスカベンジポンプ。

【請求項5】

前記オイル導入穴は、外周面から内周面に向かって拡径している、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のスカベンジポンプ。

【請求項6】

前記オイル受け部は、前記オイル導入穴に向かって徐々に幅が狭まるように形成されている、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のスカベンジポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品に供給されたオイルを回収するキャッチタンクから、オイルが溜められているオイルパンまでオイルを汲み上げるスカベンジポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

一部の車両には、ターボチャージャー等の部品が搭載されている。このような部品は、車両内を循環するオイルによって潤滑に作動することが可能になると共に冷却される。部品を通過したオイルは、キャッチタンクによって回収され、キャッチタンクからオイルパンに戻される。このとき、キャッチタンクの方がオイルパンよりも低い部位に位置する場合には、スカベンジポンプを用いてキャッチタンクからオイルパンへオイルを汲み上げる。スカベンジ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。

【0003】

特許文献１では、オイルを循環させるためのフィードポンプとの比較によって、スカベンジポンプの特徴が説明されている。その特徴の１つとして、フィードポンプは、略オイルのみを運搬するのに対し、スカベンジポンプではオイルだけでなく空気も運搬する、という点が挙げられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－７８１９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えば、車両の始動直後には、まだスカベンジポンプ内に十分にオイルが循環されておらず、ほとんどオイルが充填されていないことがある。このような状況からスカベンジポンプが作動したとしても、オイルを汲み上げるための歯車と歯車の間に多くの空気が含まれることとなる。スカベンジポンプ内に充填されたオイルが不足するとシール性が低くなり、これにより、十分な量のオイルを吸い上げることが困難となる。このため、効率よくオイルを循環させる点において、改善の余地がある。

【0006】

本発明は、オイルを効率よく循環させることのできるスカベンジポンプの提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によれば、部品に供給されたオイルを回収するキャッチタンクから、オイルが溜められているオイルパンまでオイルを汲み上げるために用いられ、
オイルを汲み上げるための歯車と、この歯車を収納しているハウジングと、を有し、
前記ハウジングには、外部から噴射されるオイルを受けることが可能なオイル受け部が外周面に形成されていると共に、前記オイル受け部の下部に連続し前記歯車に臨む位置に前記オイル受け部に噴射されたオイルを内部に導入するためのオイル導入穴が開けられている、スカベンジポンプが提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明では、オイルを効率よく循環させることができるスカベンジポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例によるスカベンジポンプが用いられたオイル循環装置の模式図である。

【図2】図１に示されたスカベンジポンプの斜視図である。

【図3】図２に示されたスカベンジポンプの分解図である。

【図4】図４Ａは、比較例によるスカベンジポンプの作用について説明する図、図４Ｂは、実施例によるスカベンジポンプの作用について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。なお、図中、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。

【0011】

＜実施例＞
図１を参照する。例えば、車両には、オイルを循環させるためのオイル循環装置１０が搭載されている。本発明によるスカベンジポンプ２０は、オイル循環装置１０の一部を構成する。

【0012】

オイル循環装置１０は、オイルＯｉが溜められているオイルパン１１と、このオイルパン１１からオイルＯｉを汲み上げることが可能なフィードポンプ１２と、このフィードポンプ１２からターボチャージャー１３に送られターボチャージャー１３を冷却したオイルＯｉを回収するキャッチタンク１４と、このキャッチタンク１４からオイルパン１１までオイルＯｉを汲み上げるスカベンジポンプ２０と、このスカベンジポンプ２０にオイルＯｉを噴射可能なノズル１６と、を有する。

【0013】

オイル循環装置１０の流路は、ターボチャージャー１３の他にも様々な部品を潤滑に作動させ、且つ、冷却するために分岐している。他の部品を通過したオイルＯｉも、オイルパン１１に戻される。

【0014】

ここで、オイルＯｉによって潤滑に作動し、且つ、冷却される部品は、エンジンの他に、ターボチャージャー１３やスーパーターボチャージャー等が挙げられる。本実施例では、オイルによって潤滑に作動し、且つ、冷却される部品として、過給機としてのターボチャージャー１３を例に説明する。適宜、ターボチャージャー１３を、「部品１３」という。

【0015】

図２を参照する。ノズル１６は、スカベンジポンプ２０に対向して設けられている。例えば、スカベンジポンプ２０を作動させる際に、ノズル１６からスカベンジポンプ２０に向かってオイルＯｉを噴射する。理由は、後述する。

【0016】

図３を併せて参照する。スカベンジポンプ２０は、ハウジング３０に、回転可能に設けられているインナーロータ２２と、このインナーロータ２２を囲いインナーロータ２２が回転することにより回転するアウターロータ２３と、が収納されてなる。

【0017】

ハウジング３０は、インナーロータ２２及びアウターロータ２３が収納されている本体部３１と、この本体部３１に重ねられている蓋部３２と、を有する。

【0018】

本体部３１には、外部からオイルを吸入するために開けられている吸入穴部３１ａと、この吸入穴部３１ａからインナーロータ２２及びアウターロータ２３まで導く吸入ポート３１ｂと、この吸入ポート３１ｂから吸入されたオイルが運ばれる吐出ポート３１ｃと、この吐出ポート３１ｃに運ばれたオイルを外部に吐出するために開けられている吐出穴部３１ｄと、を有する。

【0019】

蓋部３２の外周面には、一般面３２ａに対してインナーロータ２２及びアウターロータ２３の側面に向かって凹むように、ノズル１６から噴射されるオイルを受けることが可能なオイル受け部３２ｂが形成されている。また、オイル受け部３２ｂの下部に連続していると共に、インナーロータ２２及びアウターロータ２３の境界部に重なる位置に、オイル導入穴３２ｃが開けられている。

【0020】

一般面３２ａと、オイル受け部３２ｂとは、オイルＯｉをオイル導入穴３２ｃに導くガイド部３２ｄによって接続されている。ガイド部３２ｄは、オイル受け部３２ｂの外周及びオイル導入穴３２ｃの縁に沿って連続して形成されている。

【0021】

オイル受け部３２ｂは、下方に形成されているオイル導入穴３２ｃに向かって徐々に幅が狭まるように形成されている。また、オイル受け部３２ｂの上下の長さは、円柱状に形成されているオイル導入穴３２ｃの直径よりも長い。オイル受け部３２ｂの面積は、オイル導入穴３２ｃの面積よりも大きい。

【0022】

オイル導入穴３２ｃは、オイル受け部３２ｂに噴射されたオイルＯｉを、ハウジング３０の内部に導入するために開けられている穴である。オイル導入穴３２ｃは、インナーロータ２２及びアウターロータ２３の境界部分に重なる位置に形成されている。

【0023】

図４Ｂを参照する。例えば、オイル導入穴３２ｃは、外周面から内周面に向かって拡径している。即ち、オイル導入穴３２ｃの直径は、外周面側よりも内周面側において大きい。

【0024】

なお、オイル導入穴３２ｃが形成される位置は、インナーロータ２２及びアウターロータ２３の境界部分より上方であっても良い。

【0025】

また、オイル導入穴３２ｃは、外周面側から内周面側まで径が同じであってもよい。また、オイル導入穴３２ｃは、外周面側から内周面側まで径が同じであると共に、内周面側に向かって下り勾配に形成されていても良い。

【0026】

ガイド部３２ｄの下部に沿って、ガイド部３２ｄと共にオイル導入穴３２ｃの下部にオイルＯｉを溜めることが可能なオイル溜め部３２ｅが設けられている。オイル溜め部３２ｅは、オイルガイド部３２ｄの下半周の縁に沿って、略半円形状に形成されている。オイル溜め部３２ｅの上面は、オイル導入穴３２ｃの外面側の下縁よりも高いことが好ましい。

【0027】

なお、オイル溜め部３２ｅは、別部材ではなく、一般面３２ａに一体的に形成することもできる。

【0028】

インナーロータ２２の中心には、棒状の軸部材が貫通する。軸部材は、例えば、エンジンのクランクシャフトに接続されている。この場合、エンジンが作動すると、クランクシャフトが回転し、インナーロータ２２も回転する。インナーロータ２２の外周に配置されているアウターロータ２３は、インナーロータ２２が回転することにより回転する。

【0029】

なお、インナーロータ２２及びアウターロータ２３は、回転することによりオイルを汲み上げる歯車である。以下、インナーロータ２２及びアウターロータ２３を纏めて「歯車２２、２３」ということがある。

【0030】

図１及び図３を参照する。歯車２２、２３が回転することにより、オイルＯｉがキャッチタンク１４から汲み上げられる。汲み上げられたオイルＯｉは、吸入穴部３１ａから吸入ポート３１ｂへ流れる。オイルＯｉは、吸入ポート３１ｂからインナーロータ２２とアウターロータ２３とによって囲われた空間に吸入される。吸入されたオイルＯｉは、インナーロータ２２とアウターロータ２３とによって囲われた空間が小さくなることにより吐出ポート３１ｃに吐出される。吐出ポート３１ｃに吐出されたオイルＯｉは、吐出穴部３１ｄからハウジング３０の外部に吐出され、オイルパン１１に戻される。

【0031】

ところで、車両の始動直後には、まだ十分にオイルＯｉが循環されておらず、スカベンジポンプ２０内のオイルＯｉがほぼ落下している場合があり、スカベンジポンプ２０内のシール性が不十分な場合がある。このような状況からスカベンジポンプ２０が作動したとしても、インナーロータ２２とアウターロータ２３との間に多くの空気が含まれることとなる。インナーロータ２２とアウターロータ２３とのシール性が低いと、オイルＯｉを吸い上げる力が弱いため、十分な量のオイルＯｉを循環させることが困難である。このため、ノズル１６からオイルＯｉを噴射し、ハウジング３０の内部にオイルＯｉを供給する。噴射したオイルＯｉがハウジング３０の内部に供給されることにより、インナーロータ２２とアウターロータ２３とのシール性を高めることができる。これにより、キャッチタンク１４に溜まったオイルＯｉを十分に汲み上げることができる。つまり、ノズル１６から噴射されるオイルＯｉは、呼び水の役割を果たす。

【0032】

ノズル１６は、エンジンの回転開始直後、又は、数秒のタイムラグを経てオイルの噴射を開始する。エンジンの回転が継続している限り、ノズル１６からのオイルＯｉの噴射も継続する。このとき、ノズル１６から噴射されるオイルの圧力は、エンジンの回転数によって変化する。エンジンの回転数が高い時には、高い圧力で噴射される。

【0033】

以上に説明したスカベンジポンプ２０について、以下纏める。

【0034】

スカベンジポンプ２０は、部品１３に供給されたオイルＯｉを回収するキャッチタンク１４から、オイルＯｉが溜められているオイルパン１１までオイルＯｉを汲み上げるために用いられる。また、スカベンジポンプ２０は、オイルＯｉを汲み上げるための歯車２２、２３と、これらの歯車２２、２３を収納しているハウジング３０と、を有している。ハウジング３０には、外部から噴射されるオイルＯｉを受けることが可能なオイル受け部３２ｂが外周面に形成されていると共に、オイル受け部３２ｂの下部に連続し歯車２２、２３に臨む位置にオイル受け部３２ｂに噴射されたオイルＯｉを内部に導入するためのオイル導入穴３２ｃが開けられている。

【0035】

ハウジング３０にオイル導入穴３２ｃが開けられていることにより、外部からハウジング３０に向かって噴射したオイルＯｉを導入することができる。ハウジング３０の内部に導入されたオイルＯｉの一部は、歯車２２、２３の間に流れ、歯車２２、２３のシール性が向上する。これにより、効率よくオイルＯｉを汲み上げることができるようになる。つまり、スカベンジポンプ２０は、オイルＯｉを効率よく循環させることができる。

【0036】

さらに、ハウジング３０にオイル受け部３２ｂを形成した理由を次に説明する。

【0037】

図４Ａを参照する。本発明者らは、まず、ハウジング１３０にオイル導入穴１３２ｃのみが形成されたスカベンジポンプ１２０を作成した。このようなスカベンジポンプ１２０では、オイルを効率よく循環させることができたが、より効率よくオイルを循環させる点について改善の余地があった。本発明者らは、研究の結果、ノズル１１６から噴射されたオイルＯｉが直接的に歯車１２２、１２３に噴射されることにより、歯車１２２、１２３が僅かに変位し、オイルを汲み上げる流量が悪化する原因となっていることを知見した。また、オイルＯｉが歯車１２２、１２３に直接的に当たらない場合でも、噴射されたオイルＯｉの圧力によって吐出穴部３１ｄなどの吐出側流路がふさがれてしまうことにより、オイルＯｉが詰まったような状態になり、結果としてオイルを汲み上げる流量が悪化する原因となることも知見した。

【0038】

図４Ｂを参照する。本発明者らは、ノズル１６から噴射されるオイルＯｉを受けることが可能なオイル受け部３２ｂをハウジング３０の外周面に形成し、オイル受け部３２ｂに噴射されたオイルＯｉをハウジング３０の内部に導入するためのオイル導入穴３２ｃを、オイル受け部３２ｂの下部に連続して形成することとした。オイルＯｉは、ノズル１６からオイル受け部３２ｂに噴射され、オイル受け部３２ｂを伝ってオイル導入穴３２ｃに達する。オイル導入穴３２ｃに達したオイルは、オイル導入穴３２ｃを通過して、ハウジング３０の内部に達する。これにより、ハウジング３０の内部には、オイルＯｉがゆっくり流れ込む。このようなスカベンジポンプ２０では、比較例によるスカベンジポンプ１２０（図４Ａ参照）に対して、循環するオイル流量を増加させることができた。つまり、スカベンジポンプ２０は、オイルＯｉをより効率よく循環させることができる。

【0039】

また、オイル導入穴３２ｃにオイルＯｉを導くためのガイド部３２ｄが、オイル導入穴３２ｃの外周面側の縁に沿って形成されている。ガイド部３２ｄによってオイルＯｉをオイル導入穴３２ｃに導くことができる。このため、オイル受け部３２ｂに噴射したオイルＯｉをよりハウジング３０の内部に導くことができ、歯車２２、２３のシール性を担保することができる。これにより、さらに効率よくオイルＯｉを循環させることができる。

【0040】

図３を参照する。また、オイル受け部３２ｂの面積は、オイル導入穴３２ｃの面積よりも大きい。噴射されたオイルを、より確実にオイル受け部３２ｂで受けることができると共に、オイルが直接的にオイル導入穴３２ｃに噴射されることを抑制できる。これにより、さらに効率よくオイルＯｉを循環させることができる。

【0041】

図４Ｂを参照する。ハウジング３０には、ガイド部３２ｄと共にオイル導入穴３２ｃの下部にオイルを溜めることが可能なオイル溜め部３２ｅが形成されている。オイル溜め部３２ｅが形成されていることにより、オイル受け部３２ｂを伝って下部に流れてきたオイルＯｉをより確実にオイル導入穴３２ｃに導入することができる。なお、ガイド部３２ｄは、平面状であっても良いし、オイル導入穴３２ｃに向かって下り勾配に形成されていても良い。

【0042】

また、オイル導入穴３２ｃは、外周面から内周面に向かって拡径している。例えば、坂道で車が停車した場合等に、スカベンジポンプ１０が水平軸に対して傾くことがある。この構成により、スカベンジポンプ１０が傾いている場合であっても、オイル受け部３２ｂに当たったオイルＯｉをポンプ内部に確実に導入することができる。

【0043】

図３を参照する。オイル受け部３２ｂは、オイル導入穴３２ｃに向かって徐々に幅が狭まるように形成されている。より多くのオイルを、オイル受け部３２ｂで受けることができると共に、受けたオイルをより確実にオイル導入穴３２ｃに導くことができる。これにより、さらに効率よくオイルＯｉを循環させることができる。

【0044】

なお、オイルパン１１（図１参照）には、一般に一定量以上のオイルが常に充填されている。このため、オイルパン１１からオイルを汲み上げるフィードポンプ１２では、歯車の間のシール性が一定程度保たれる。つまり、スカベンジポンプ２０のように、所定の場合において歯車２２、２３の間のシール性が低い、という課題がそもそも生じにくい。この点において、フィードポンプ１２とスカベンジポンプ２０とは、大きく異なるものである。

【0045】

本発明によるスカベンジポンプは、車両に適用した例を用いて説明したが、車両以外の乗り物や建機等にも適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。また、スカベンジポンプは、内接歯車ポンプを例に説明をしたが、外接歯車ポンプであっても本発明を適用することができる。

【0046】

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。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明のスカベンジポンプは、車両の冷却用オイルをオイルパンへ汲み上げるのに好適である。

【符号の説明】

【0048】

１１…オイルパン
１３…ターボチャージャー（部品）
１４…キャッチタンク
２０…スカベンジポンプ
２２…インナーロータ（歯車）
２３…アウターロータ（歯車）
３０…ハウジング
３２ｂ…オイル受け部、３２ｃ…オイル導入穴、３２ｄ…ガイド部、３２ｅ…オイル溜め部
Ｏｉ…オイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】