(57)【要約】【課題】ポンプロータの回転抵抗を安定的に低減し、ポンプロータの円滑な回転を実現できるオイルポンプを提供する。【解決手段】内歯を有し、磁性体からなるアウタロータ１６と、内歯と噛み合う外歯を有し、磁性体からなるインナロータ１５と、インナロータ１５に接続され、インナロータ１５を回転駆動する駆動軸１３と、インナロータ１５及びアウタロータ１６を収容するポンプ室１２を有し、非磁性体からなるハウジング１１，４０と、ハウジング１１，４０のうち駆動軸１３が延出する側とは反対の側に配設され、インナロータ１５及びアウタロータ１６の少なくとも一方に対向する磁石４７と、を備え、磁石４７の磁気作用によりインナロータ１５及びアウタロータ１６の傾きを矯正する。【選択図】図３
2018204500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内歯を有し、磁性体からなるアウタロータと、
前記内歯と噛み合う外歯を有し、磁性体からなるインナロータと、
前記インナロータに接続され、前記インナロータを回転駆動する駆動軸と、
前記インナロータ及び前記アウタロータを収容するポンプ室を有し、非磁性体からなるハウジングと、
前記ハウジングのうち前記駆動軸が延出する側とは反対の側に配設され、前記インナロータ及び前記アウタロータの少なくとも一方に対向する磁石と、を備え、
前記磁石の磁気作用により前記インナロータ及び前記アウタロータの傾きを矯正するオイルポンプ。
【請求項２】
前記磁石は、前記アウタロータの内歯と前記インナロータの外歯との間の容積が最大となる閉じ込め部に対向する位置に配置される請求項１に記載のオイルポンプ。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記ポンプ室にオイルを吸入する吸入ポートと、前記ポンプ室のオイルを吐出する吐出ポートとを有し、
前記磁石は、前記吸入ポートの側に配置される請求項１に記載のオイルポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インナロータ及びアウタロータの歯面間の容積変化によってオイルを吸入及び吐出するオイルポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
オイルポンプは、内歯を有するアウタロータと、外歯を有するインナロータと、アウタロータ及びインナロータを収容するハウジングと、インナロータに接続される駆動軸とを備えて構成される。ハウジングには、ポンプ室にオイルを吸入する吸入ポートと、ポンプ室のオイルを吐出する吐出ポートとが形成されている。オイルポンプは、アウタロータに対して偏心して配置されたインナロータを駆動軸によって回転させることで、吸入ポートから吐出ポートに向けてオイルが圧送される。
【０００３】
このようなオイルポンプでは、以下の問題があった。オイルポンプの作動時に、吸入ポートの側には常時負圧が作用し、吐出ポートの側には常時正圧が作用する。このように、ハウジング内には圧力差が存在するため、ポンプ室においてアウタロータが負圧となる吸入ポートの側に傾くことがある。そうなると、ハウジングの内面に対するアウタロータの摺動摩擦（回転抵抗）が増大し、オイルが流れ難くなるとともに振動や騒音が発生し易くなる。
【０００４】
モータを駆動源とする電動オイルポンプでは、モータへの入力電圧を一定にした場合、モータ回転数の上昇に伴いモータの駆動トルクが小さくなり、モータ電流が低下する。ここで、電動オイルポンプのオイル吐出量はモータ回転数に比例する。このため、モータ回転数が上昇してモータ電流が低下すると、単位電流当たりのオイル吐出量が増加することになり、ポンプ効率が高まる。しかし、アウタロータが傾くことでアウタロータの回転抵抗が増大してモータ回転数が低下すると、駆動トルクが大きくなりモータ電流が上昇する。そうなると、単位電流当たりのオイル吐出量が減少することになり、ポンプ効率が低下する。
【０００５】
そのため、特許文献１に示されるオイルポンプでは、アウタロータの回転が円滑になるよう、アウタロータの軸方向端面に、ポンプ室の内周面との間にオイルを誘導する溝を形成している。アウタロータの圧力バランス溝にオイルが供給されることで、アウタロータの軸方向の両端面に作用する圧力バランスが保たれる。これにより、アウタロータの傾きを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように、アウタロータの端面と、当該端面に対向するハウジングの内面との間に流体を供給して、その流体圧力によって両者の接触を回避する構成においては、オイルポンプの吐出圧や回転数の変化によって回転抵抗が変化する。このため、ポンプロータの回転抵抗を安定的に低減することができず、改善の余地があった。
【０００８】
上記実情に鑑み、ポンプロータの回転時の抵抗を安定的に低減し、ポンプロータの円滑な回転を実現できるオイルポンプが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るオイルポンプの特徴構成は、内歯を有し、磁性体からなるアウタロータと、前記内歯と噛み合う外歯を有し、磁性体からなるインナロータと、前記インナロータに接続され、前記インナロータを回転駆動する駆動軸と、前記インナロータ及び前記アウタロータを収容するポンプ室を有し、非磁性体からなるハウジングと、前記ハウジングのうち前記駆動軸が延出する側とは反対の側に配設され、前記インナロータ及び前記アウタロータの少なくとも一方に対向する磁石と、を備え、前記磁石の磁気作用により前記インナロータ及び前記アウタロータの傾きを矯正する点にある。
【００１０】
吐出ポートと吸入ポートとの圧力差により、インナロータ及びアウタロータが傾くことがある。しかし、本構成によれば、インナロータ及びアウタロータの少なくとも一方に対向する磁石を備え、磁石の磁気作用によりインナロータ及びアウタロータの傾きを矯正する。これにより、ポンプロータは水平姿勢に保持されて回転抵抗が低減されるため、ポンプロータの円滑な回転を実現することができる。また、電動オイルポンプでは、モータ回転数を上昇させてモータ電流を抑制することができるため、ポンプ効率が向上する。
【００１１】
本発明の他の特徴構成は、前記磁石は、前記アウタロータの内歯と前記インナロータの外歯との間の容積が最大となる閉じ込め部に対向する位置に配置される点にある。
【００１２】
本構成によれば、磁石が閉じ込め部に対向する位置に配置されている。閉じ込め部は、アウタロータの内周面とインナロータの外周面とが最も離間する部分である。このため、磁石の磁気をアウタロータ及びインナロータの裏面及び側面に作用させることができる。これにより、アウタロータ及びインナロータの傾斜を確実に矯正することができる。
【００１３】
本発明の他の特徴構成は、前記ハウジングは、前記ポンプ室にオイルを吸入する吸入ポートと、前記ポンプ室のオイルを吐出する吐出ポートとを有し、前記磁石は、前記吸入ポートの側に配置される点にある。
【００１４】
吐出ポートと吸入ポートとの圧力差により、インナロータ及びアウタロータが傾く。この場合、吐出ポートの側が正圧になり、吸入ポートの側が負圧になることから、アウタロータは吐出ポートの側に押し付けられて吸入ポートの側に傾く。そこで、本構成では、吸入ポートの側にインナロータ及びアウタロータの傾きを矯正する磁石を配置する。これにより、傾き姿勢のインナロータ及びアウタロータに対して磁石の磁気を効果的に作用させることができ、アウタロータの傾斜を確実に矯正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るオイルポンプの側面断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図
【図３】第１実施形態の要部断面図
【図４】第２実施形態の要部拡大図
【図５】実施例における磁石の配置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係るオイルポンプを図面に基づいて説明する。
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１に示すように、オイルポンプ１は、ポンプ部１０とモータ部３０とを備えて構成されている。
【００１８】
（ポンプ部）
ポンプ部１０は、ポンプボディ１１と、ポンプロータ１４と、ポンプカバー４０を備えている。ポンプボディ１１とポンプカバー４０はハウジングの一例である。ポンプボディ１１及びポンプカバー４０は非磁性体であって例えば樹脂によって構成される。ポンプロータ１４は、インナロータ１５とアウタロータ１６とによって構成されている。インナロータ１５及びアウタロータ１６はいずれも磁性体である。
【００１９】
図１、図２に示すように、ポンプボディ１１は、外形が円柱状であり、一方の端面に有底且つ断面円形の凹部がポンプロータ１４を収容するポンプ室１２として形成されている。凹部（ポンプ室１２）の底面には第１吸入ポート４１ａと第１吐出ポート４２ａとが更に形成されている。第１吸入ポート４１ａから外方に向かって吸入通路４３が延出し、第１吐出ポート４２ａから外方に向かって吐出通路４４が延出している。ポンプ室１２の軸心から偏心した箇所には軸受孔１９が形成され、インナロータ１５を回転駆動する回転軸１３（駆動軸の一例）が軸受孔１９とインナロータ１５を貫通するように挿入されて接続されている。回転軸１３は軸受孔１９によって回転自在に支持され、回転軸１３とインナロータ１５とは共通の回転軸芯Ｘを持ち一体となって回転する。
【００２０】
図２に示すように、ポンプロータ１４は、インナロータ１５に形成された外歯１５ａとアウタロータ１６に形成された内歯１６ａとが噛み合うように構成され、インナロータ１５の回転に伴い、アウタロータ１６がインナロータ１５の周囲を連れ回りする。インナロータ１５の外歯１５ａとアウタロータ１６の内歯１６ａとの間には、回転に伴い容積が増減する多数のセル１７が形成されている。インナロータ１５及びアウタロータ１６は、共に磁性体によって構成されている。
【００２１】
ポンプカバー４０は、ポンプボディ１１に隣接して配置されており、ポンプボディ１１と同じ外径を有している。ポンプカバー４０とポンプボディ１１とは不図示のネジにより締結され、一体化されている。ポンプカバー４０は、ポンプ室１２を挟んで第１吸入ポート４１ａとは反対側に第２吸入ポート４１ｂを備え、第１吐出ポート４２ａとは反対側に第２吐出ポート４２ｂを備えている。
【００２２】
吸入ポート４１ａ、４１ｂ及び吐出ポート４２ａ、４２ｂは、三日月形状の溝であり、吸入ポート４１ａ、４１ｂは、ポンプロータ１４の回転時にセル１７の容積が増大する範囲に沿ってセル１７と連通するように形成されており、吐出ポート４２ａ、４２ｂは、ポンプロータ１４の回転時にセル１７の容積が減少する範囲に沿ってセル１７と連通するように形成されている。
【００２３】
図２に示すように、第２吸入ポート４１ｂはアウタロータ１６の外周の外方まで延設される第１溝部４５を有し、第２吐出ポート４２ｂはアウタロータ１６の外周の外方まで延設される第２溝部４６を有する。第１溝部４５と第２溝部４６とは、第２吸入ポート４１ｂ及び第２吐出ポート４２ｂにおいて左右対称となる位置に設けられている。第１溝部４５及び第２溝部４６は、ポンプ室１２の圧力バランス及びオイル潤滑のために設けられている。
【００２４】
（モータ部）
図１に示すように、モータ部３０はポンプ部１０に隣接して配置されている。モータ部３０は、円筒状のモータロータ３６と、その外側に位置する環状のステータ３２とを備える。モータロータ３６とステータ３２はいずれも回転軸芯Ｘと同軸芯である。
【００２５】
モータロータ３６は、電磁鋼板を積層した円筒状のロータヨーク３７の内部にマグネット３８を収容して固着したものであり、回転軸１３と一体となって回転する。ステータ３２は、電磁鋼板を積層したステータコア３３と、ステータコア３３のティースを覆う絶縁体のコイル支持枠３５と、コイル支持枠３５の上から巻回されたコイル３４とから構成されている。コイル３４には外部のドライバ部からの電力供給により、交流電流が印加される。交流電流によるコイル３４とマグネット３８との吸引、反発の繰り返しによりモータロータ３６が回転し、それに伴いインナロータ１５が回転する。
【００２６】
図２及び図３に示すように、ポンプカバー４０のうち回転軸１３に対向する側とは反対の側に配設され、インナロータ１５及びアウタロータ１６に対向する磁石４７を備える。すなわち、磁石４７は、ハウジング（ポンプボディ１１及びポンプカバー４０）のうち回転軸１３の延出する側とは反対の側に配設される。
【００２７】
吐出ポート４２ａ，４２ｂと吸入ポート４１ａ，４１ｂとの圧力差により、インナロータ１５及びアウタロータ１６が傾く。この場合、吐出ポート４２ａ，４２ｂの側が正圧になり、吸入ポート４１ａ，４１ｂの側が負圧になる。このため、アウタロータ１６は、吐出通路４４に接続される第１吐出ポート４２ａの側に押し付けられて第２吸入ポート４１ｂの側に傾く（図３の一点鎖線参照）。このとき、磁石４７の磁気作用によりインナロータ１５及びアウタロータ１６の傾きを矯正する。
【００２８】
磁石４７は、回転軸芯Ｘに沿って見たときに、インナロータ１５及びアウタロータ１６の少なくとも一方に対向するように配置される。磁石４７は例えば板状に形成されている。ポンプカバー４０の端面４０ａには凹部４８が設けられ、磁石４７が凹部４８に収容されている。
【００２９】
磁石４７の磁気作用により、インナロータ１５及びアウタロータ１６の傾きが矯正されて、ポンプロータ１４は水平姿勢に保持される。これにより、ポンプロータ１４は水平姿勢に保持されて回転抵抗が低減されるため、ポンプロータ１４の円滑な回転を実現することができる。また、電動オイルポンプでは、モータ回転数を上昇させてモータ電流を抑制することができるため、ポンプ効率が向上する。
【００３０】
本実施形態では、磁石４７は、アウタロータ１６の内歯１６ａとインナロータ１５の外歯１５ａとの間の容積が最大となる閉じ込め部１７ａに対向する位置に配置されている。
【００３１】
閉じ込め部１７ａは、アウタロータ１６の内歯１６ａとインナロータ１５の外歯１５ａとが最も離間する部分である。このため、磁石４７の磁気をアウタロータ１６及びインナロータ１５の裏面及び側面に作用させることができる。これにより、アウタロータ１６及びインナロータ１５の傾斜を確実に矯正することができる。
【００３２】
〔第２実施形態〕
本実施形態では、図４に示すように、磁石４７は吸入ポート４１ｂの側に配置されている。他の構成は、第１実施形態と同じである。
【００３３】
本構成のように、吸入ポート４１ｂの側に磁石４７が配置されていると、傾き姿勢のアウタロータ１６に対して磁石４７の磁気を効果的に作用させることができ、アウタロータ１６の傾斜を確実に矯正することができる。
【００３４】
〔実施例〕
電動オイルポンプにおいて、ポンプロータ１４に対向して配置する磁石４７の位置を、図５に示す４カ所（位置Ａ〜Ｄ）に設定し、磁石４７を配置しない場合との比較を行った。図５は、図１に示すオイルポンプ１をポンプカバー４０の側から視た図である。電動オイルポンプは、モータに対する入力電圧が一定であり、起動後の安定状態におけるモータ回転数及びモータ電流を計測した。位置Ａは閉じ込め部１７ａの位置であり、位置Ｂは回転軸１３を挟んで位置Ａと対向する位置である。位置Ｃは第２吐出ポート４２ｂの側であり、位置Ｄは第２吸入ポート４１ｂの側である。電動オイルポンプにおける、磁石４７の有無及び磁石４７の位置に係る比較結果を以下の表１に示す。
【００３５】
【表１】
2018204500.tif 000003
【００３６】
表１から、磁石４７を位置Ａ〜Ｄに配置した場合には、磁石４７を配置しない場合よりも電動オイルポンプのモータ回転数が上昇しモータ電流が低下することが理解される。位置Ａ〜Ｄのうち、位置Ａ（閉じ込め部１７ａ）において、モータ回転数が最も上昇し、モータ電流が最も低下している。したがって、位置Ａ〜Ｄの中では、位置Ａ（第１実施形態）に磁石４７を配置するとポンプ効率が最も高まる。位置Ａ以外では、位置Ｄ（第２実施形態）のポンプ効率が高く、続いて位置Ｃ、位置Ｂの順となる。
【００３７】
〔別実施形態〕
（１）磁石４７は、ポンプカバー４０にインサートされていてもよい。また、磁石４７は、ポンプカバー４０において、ポンプカバー４０のうち回転軸１３に対向する側であって、インナロータ１５及びアウタロータ１６の少なくとも一方に直接対向する部位に設けてもよい。
【００３８】
（２）上記の実施形態では、回転軸１３の駆動源が電動モータである例を示したが、回転軸１３の駆動源は電動モータに限定されない。回転軸１３の駆動源は、例えば内燃機関のクランク軸であってもよい。
【００３９】
（３）インナロータ１５及びアウタロータ１６は、上記の実施形態で説明した形状や支持構造を備えたものに限るものではなく、適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、オイルポンプにおいて広く利用することできる。
【符号の説明】
【００４１】
１      ：オイルポンプ
１０    ：ポンプ部
１１    ：ポンプボディ
１２    ：凹部（ポンプ室）
１３    ：回転軸（駆動軸）
１５    ：インナロータ
１６    ：アウタロータ
１７ａ  ：閉じ込め部
３０    ：モータ部
４０    ：ポンプカバー
４１ａ，４１ｂ：吸入ポート
４２ａ，４２ｂ：吐出ポート
４３    ：吸入通路
４４    ：吐出通路
４７    ：磁石
Ｘ      ：回転軸芯
【図１】
2018204500.tif 000004
【図２】
2018204500.tif 000005
【図３】
2018204500.tif 000006
【図４】
2018204500.tif 000007
【図５】
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