(57)【要約】【課題】オイルの吐出圧を調整できながら、振動の発生を抑制できるオイルポンプを提供する。【解決手段】オイルポンプ１は、インナーロータ１０、アウターロータ２０、インナーロータ１０及びアウターロータ２０を収納するポンプハウジング３０、オイルの吐出圧を調整する圧力調整機構６０を備える。圧力調整機構６０は、ポンプ室５０が最大容積となる締切空間５１に開口し、吸入ポート４１と吐出ポート４２とを連通する連通開口部７０、連通開口部７０に挿通されるヘッド部８１を有するピストン８０、ピストン８０を付勢する付勢部材、吐出ポート４２内のオイルの吐出圧をピストン８０のショルダ部に作用させる圧力導入孔９０を備える。吐出圧が所定値以上になると、ピストン８０が押し下げられることで、連通開口部７０内に連通溝が形成される。駆動軸方向から見て、ピストン８０のヘッド部８１の面積が締切空間５１の面積より小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の外歯を有し、駆動軸によって回転されるインナーロータと、前記外歯に噛み合う複数の内歯を有し、前記インナーロータに対して偏心して設けられるアウターロータと、前記インナーロータ及び前記アウターロータを収納するロータ収納室を形成するポンプハウジングと、を備えるオイルポンプであって、
前記ロータ収納室の底部の表面に形成され、前記ロータ収納室に開口する吸入ポート及び吐出ポートと、
前記ロータ収納室、前記外歯及び前記内歯によって形成され、前記インナーロータ及び前記アウターロータの回転に伴い容積が増減することにより、前記吸入ポートから吸入したオイルを前記吐出ポートに吐出するポンプ室と、
前記吐出ポートに吐出される前記オイルの吐出圧を調整する圧力調整機構と、を備え、
前記圧力調整機構は、
前記ロータ収納室の底部において、前記ポンプ室の容積が最大となる締切空間が形成される位置に開口し、前記吸入ポートと前記吐出ポートとを連通する連通開口部と、
前記連通開口部に挿通されるヘッド部と、前記底部の裏面に対向するショルダ部とを有し、前記駆動軸の方向に摺動可能なピストンと、
前記ピストンのヘッド部が前記連通開口部を閉塞するように、前記ピストンを前記ロータ収納室側に付勢する付勢部材と、
前記吐出ポートに形成され、前記ロータ収納室の底部を貫通して前記吐出ポート内の前記オイルの吐出圧を前記ピストンのショルダ部に作用させる圧力導入孔と、を備え、
前記吐出圧が所定値以上になると、前記付勢部材の付勢力に抗して前記ピストンのヘッド部が押し下げられることで、前記連通開口部内に前記吸入ポートと前記吐出ポートとを連通する連通溝が形成され、
前記駆動軸方向から見て、前記ピストンのヘッド部の面積が前記締切空間の面積より小さいオイルポンプ。
【請求項２】
前記駆動軸方向から見て、前記吐出ポートと前記連通開口部との連通位置が、前記締切空間が形成されたときの前記吐出ポート側の前記外歯と前記内歯との接点が含まれるように設定されている請求項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、エンジンなどにオイルを供給するオイルポンプに関する。特に、オイルの吐出圧を調整できながら、振動の発生を抑制できるオイルポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンは、エンジン部品同士の摩擦低減を主目的として、エンジン部品にオイル（エンジンオイル）を供給して潤滑する潤滑装置を備える。潤滑装置では、エンジンの回転を動力源として、オイルパンに貯留されたオイルを吸い上げてエンジン内にオイルを送り込むオイルポンプが利用されている。
【０００３】
一般に、オイルポンプには、複数の外歯を有するインナーロータと複数の内歯を有するアウターロータとを、吸入ポート及び吐出ポートが形成されたポンプハウジング内に偏心して回転可能に配置された構造のトロコイドポンプが採用されている。吸入ポートには、オイルストレーナを介してオイルパンに通じる吸入通路が接続され、吐出ポートには、エンジン内のオイルギャラリーに通じる吐出通路が接続されている。インナーロータには、エンジンにより回転駆動される駆動軸が連結され、インナーロータが回転すると、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯とが噛み合うことで、アウターロータはインナーロータに従動して同方向に回転する。インナーロータ及びアウターロータが回転することで、インナーロータ（外歯）とアウターロータ（内歯）との間に形成されるポンプ室の容積が増減する。そして、ポンプ室の容積が増加する領域で吸入ポートからオイルを吸入し、容積が最大となる位置（締切空間）で吸入・吐出ポートから一旦切り離し、その後、容積が減少する領域で吐出ポートにオイルを加圧して吐出する。
【０００４】
オイルポンプの駆動軸には、エンジンの回転が伝達されるため、エンジンの回転が高速になるほどポンプも高速に回転し、吐出されるオイルの量が多くなり、オイルの吐出圧が高くなる。しかし、エンジン内に供給するオイルの量が多過ぎると、抵抗が増えて損失が増える可能性がある。そこで、従来、オイルの吐出圧（吐出量）が一定以上にならないように、吐出通路にリリーフバルブを設けて、余剰のオイルを吸入通路に戻すことが行われている。
【０００５】
一方、オイルポンプ自体でオイルの吐出圧を調整する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、ポンプハウジング内に配設された吸入ポケット（吸入ポートに相当）と圧力ポケット（吐出ポートに相当）とが移送チャンバ（ポンプ室に相当）を制限する軸方向に摺動可能な制御ピストンによって分離されているポンプが記載されている（特許文献１の［請求項１］、段落［００２８］〜［００３０］などを参照）。このポンプは、圧力ポケット内の限界圧力を超過した際に、移送媒体（オイルに相当）を介して圧力ポケットから圧力調整通路を経て制御ピストンのショルダ部を押圧し、この制御ピストンを圧縮バネに抗して戻す。そして、制御ピストンを引き戻すことによって、軸方向の遊びが拡大され、移送媒体は圧力ポケットから吸入ポケットへと流れることができ、これにより、圧力を一定に維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５３４４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
オイルポンプ自体にオイルの吐出圧を調整する圧力調整機能を持たせることで、リリーフバルブを設ける必要がなく、部品点数を削減できる。しかし、特許文献１に記載の従来技術では、ポンプ室の容積の増減によるポンプ室内の圧力変化の影響をピストンが受け易く、ポンプ室内の圧力変化によってピストンが振動（チャタリング）し、騒音の原因となり得る。
【０００８】
ポンプ室は、ロータの回転により、吸入ポートに対向（連通）して容積が増加する領域では負圧になり、吐出ポートに対向（連通）して容積が減少する領域では正圧になることから、締切空間が形成される前後でポンプ室内に圧力変化が生じる。特許文献１に記載のポンプのように、ポンプの回転軸方向から見て、締切空間にピストンが面していると、締切空間が形成される前後で、ポンプ室内が負圧のときはピストンが引き上げられ、ポンプ室内が正圧のときはピストンが押し下げられる。特許文献１では、締切空間全面にピストンが面しており、ピストンの面積が締切空間の面積より大きく、ピストンの受圧面積が大きい。そのため、ポンプ室内の圧力変化によって、ピストンが受ける力の変化が大きく、ピストンがチャタリングを起こし易い。また、ピストンの作動が不安定になることから、圧力調整が困難になる虞がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的の一つは、オイルの吐出圧を調整できながら、振動の発生を抑制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】
【００１０】
（１）本発明のオイルポンプは、複数の外歯を有し、駆動軸によって回転されるインナーロータと、外歯に噛み合う複数の内歯を有し、インナーロータに対して偏心して設けられるアウターロータと、インナーロータ及びアウターロータを収納するロータ収納室を形成するポンプハウジングと、を備える。このオイルポンプは、ロータ収納室の底部の表面に形成され、ロータ収納室に開口する吸入ポート及び吐出ポートと、ロータ収納室、外歯及び内歯によって形成され、インナーロータ及びアウターロータの回転に伴い容積が増減することにより、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ポンプ室と、吐出ポートに吐出されるオイルの吐出圧を調整する圧力調整機構と、を備える。圧力調整機構は、ロータ収納室の底部において、ポンプ室の容積が最大となる締切空間が形成される位置に開口し、吸入ポートと吐出ポートとを連通する連通開口部と、連通開口部に挿通されるヘッド部と、底部の裏面に対向するショルダ部とを有し、駆動軸の方向に摺動可能なピストンと、ピストンのヘッド部が連通開口部を閉塞するように、ピストンをロータ収納室側に付勢する付勢部材と、吐出ポートに形成され、ロータ収納室の底部を貫通して吐出ポート内のオイルの吐出圧をピストンのショルダ部に作用させる圧力導入孔と、を備える。そして、上記オイルポンプは、吐出圧が所定値以上になると、付勢部材の付勢力に抗してピストンのヘッド部が押し下げられることで、連通開口部内に吸入ポートと吐出ポートとを連通する連通溝が形成される。更に、上記オイルポンプは、駆動軸方向から見て、ピストンのヘッド部の面積が締切空間の面積より小さい。
【００１１】
（２）上記オイルポンプの一形態としては、駆動軸方向から見て、吐出ポートと連通開口部との連通位置が、締切空間が形成されたときの吐出ポート側の外歯と内歯との接点が含まれるように設定されていることが挙げられる。
【発明の効果】
【００１２】
上記（１）のオイルポンプは、オイルの吐出圧を調整する圧力調整機構を備え、吐出圧が所定値以上になると吸入ポートと吐出ポートとを連通する連通溝が形成されることで、連通溝を介して吐出ポートから吸入ポートにオイルを戻すことができる。その結果、吐出圧が所定値以上に高くならないように、吐出圧を調整できる。更に、ピストンのヘッド部の面積が小さいことで、ピストンの受圧面積が小さいため、ピストンがチャタリングを起こし難く、また、ピストンの作動が安定することから、圧力調整の作動が安定する。
【００１３】
上記（２）の形態は、吐出ポートと連通開口部との連通位置が締切空間が形成されたときの外歯と内歯との接点が含まれるように設定されていることで、締切空間の形成後、ポンプ室が吐出ポートに連通するときに生じる急激な圧力変化を緩和できる。その結果、吐出圧の脈動を低減でき、騒音の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係るオイルポンプの一例を示す概略平面図である。
【図２】図１に示すオイルポンプの（ＩＩ）−（ＩＩ）概略断面図である。
【図３】図１に示すオイルポンプの（ＩＩＩ）−（ＩＩＩ）概略断面図である。
【図４】実施形態１に係るオイルポンプに備える圧力調整機構の動作を説明する概略断面図である。
【図５】実施形態１に係るオイルポンプの変形例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明のオイルポンプの具体例を説明する。
【００１６】
［実施形態１］
図１〜４を参照して、実施形態１のオイルポンプを説明する。図１に示すオイルポンプ１は、インナーロータ１０、アウターロータ２０、ポンプハウジング３０を備える、所謂トロコイドポンプである。
【００１７】
（インナーロータ、アウターロータ）
図１に示すように、インナーロータ１０は、外周に径方向外方に突出する複数の外歯１１（この例では、６枚）を有する。また、インナーロータ１０の中心には駆動軸１２が嵌合され、駆動軸１２が回転駆動することによりインナーロータ１０が回転する（図１中の矢印は回転方向を示す）。一方、アウターロータ２０は、内周に径方向内方に突出し、インナーロータ１０の外歯１１に噛み合う複数の内歯２１（この例では、７枚）を有する。アウターロータ２０は、インナーロータ１０に対して偏心して設けられ、インナーロータ１０に従動して回転する。
【００１８】
（ポンプハウジング）
ポンプハウジング３０は、図２、図３に示すように、ハウジングボディ３１とハウジングカバー３２とで構成され、内部にインナーロータ１０及びアウターロータ２０を収納するロータ収納室３５を形成する。この例では、ハウジングボディ３１にロータ収納室３５を形成する底部３６及び円筒部３７が設けられ、円筒部３７の開口端部にハウジングカバー３２が固定されることで、ロータ収納室３５が形成される。ロータ収納室３５の底部３６の表面には、ロータ収納室３５に開口する略円弧溝状の吸入ポート４１及び吐出ポート４２が形成されている。
【００１９】
ロータ収納室３５、インナーロータ１０の外歯１１及びアウターロータ２０の内歯２１によって周方向に複数のポンプ室５０が形成されている（図１参照）。インナーロータ１０及びアウターロータ２０の回転に伴いポンプ室５０の容積が増減することにより、吸入ポート４１から吸入したオイルを吐出ポート４２に吐出する。吸入ポート４１はポンプ室５０の容積が増加する領域（図１の主に右側半分の領域）に形成され、吐出ポート４２はポンプ室５０の容積が減少する領域（図１の主に左側半分の領域）に形成されている。ポンプ室５０の容積が最大となるとき、締切空間５１が形成される。
【００２０】
（圧力調整機構）
更に、オイルポンプ１は、吐出ポート４２に吐出されるオイルの吐出圧を調整する圧力調整機構６０を備える。圧力調整機構６０は、連通開口部７０、ピストン８０、圧力導入孔９０を備える。以下、圧力調整機構６０の構成について詳しく説明する。
【００２１】
（連通開口部）
連通開口部７０は、ロータ収納室３５の底部３６に貫通して形成されている（図２、図３参照）。具体的には、ロータ収納室３５の底部３６において、ポンプ室５０の容積が最大となる締切空間５１が形成される位置に開口し、吸入ポート４１と吐出ポート４２とを連通するように形成されている（図１、図３参照）。より具体的な連通開口部７０の構成については、後述する。
【００２２】
（ピストン）
ピストン８０は、図２、図３に示すように、連通開口部７０に挿通されるヘッド部８１と、底部３６の裏面に対向するショルダ部８２とを有し、駆動軸１２の方向（以下、「駆動軸方向」という）に摺動可能である。また、ピストン８０には、ヘッド部８１が連通開口部７０を閉塞するように、ピストン８０をロータ収納室３５側に付勢する付勢部材８５が設けられている。つまり、ヘッド部８１が連通開口部７０を閉塞することで、吸入ポート４１と吐出ポート４２とを分断できる（図３参照）。ヘッド部８１の上端面（連通開口部７０から露出する面）は平坦であり、底部３６の表面を形成し、ヘッド部８１が連通開口部７０を閉塞するとき、底部３６の表面と面一である。この例では、ピストン８０は、ハウジングボディ３１のうち、底部３６を挟んでロータ収納室３５の反対側に形成されたピストン収納室３８に摺動可能に収納され、ピストン８０の下端側（ヘッド部８１とは反対側）に付勢部材８５が取り付けられている。ショルダ部８２は底部３６の裏面に当たることで当て止めとして機能し、ヘッド部８１がロータ収納室３５内に突出することを防止する。ショルダ部８２には、底部３６の裏面と対向する面に凹部８２ｃが形成されている。ピストン８０のヘッド部８１の軸方向の断面形状は連通開口部７０の開口形状に対応しており、連通開口部７０の開口面積とヘッド部８１の上端面の面積は略等しい。この例では、付勢部材８５に圧縮バネを使用している。
【００２３】
駆動軸方向から見て、ピストン８０のヘッド部８１の面積（連通開口部７０の開口面積）は、締切空間５１の面積より小さい（図１参照）。ヘッド部８１の面積、換言すれば連通開口部７０の開口面積は、締切空間５１の面積より小さければ特に限定されないが、例えば締切空間５１の面積の７０％以下、好ましくは５０％以下とすることが挙げられる。また、連通開口部７０の形成位置や開口形状も、吸入ポート４１と吐出ポート４２とを連通するように形成されていれば特に限定されない。この例では、図１に示すように、連通開口部７０は、駆動軸方向から見て、締切空間５１の吐出ポート４２側の外歯１１と内歯２１との接点５１ｄと、吸入ポート４１側の外歯１１と内歯２１との接点５１ｉとを結ぶ線分に平行な矩形状である。また、吐出ポート４２と連通開口部７０との連通位置に接点５１ｄが含まれるように設定され（図１の左下の拡大図参照）、吸入ポート４１と連通開口部７０との連通位置に接点５１ｉが含まれるように設定されている（図１の右下の拡大図参照）。
【００２４】
（圧力導入孔）
圧力導入孔９０は、図１、図３に示すように、吐出ポート４２に形成され、ロータ収納室３５の底部３６を貫通して吐出ポート４２内のオイルの吐出圧をピストンのショルダ部８２に作用させる孔である。具体的には、吐出ポート４２から底部３６を貫通してショルダ部８２の凹部８２ｃに連通するように形成されており、吐出ポート４２内のオイルが圧力導入孔９０を通って底部３６の底面と凹部８２ｃとで形成される空間に導入されることで、吐出圧をショルダ部８２に作用させる。圧力導入孔９０の数や形成位置は特に問わない。
【００２５】
〈圧力調整機構の動作〉
吐出ポート４１内のオイルの吐出圧が所定値以上になると、図４に示すように、圧力導入孔９０を通じて吐出圧がピストン８０のショルダ部８２に作用して押圧し、付勢部材８５の付勢力に抗してピストン８０のヘッド部８１が押し下げられる。これにより、連通開口部７０内に吸入ポート４１と吐出ポート４２とを連通する連通溝７５が形成される。連通溝７５が形成されることで、連通溝７５を介して吐出圧の高い吐出ポート４２側から吸入ポート４１側にオイルを逃がすことができる。つまり、圧力調整機構６０によって、オイルの吐出圧が所定値以上に高くならないように吐出圧を調整できることから、オイルポンプ１からエンジン内にオイルが過剰に供給されることを抑制できる。
【００２６】
更に、実施形態１のオイルポンプは、次の効果を奏する。
【００２７】
ピストン８０のヘッド部８１の面積が締切空間５１の面積より小さく、ピストンの受圧面積が小さい。そのため、ピストン８０が振動し難く、振動の発生を抑制できる。
【００２８】
また、吐出ポート４２と連通開口部７０との連通位置が、締切空間５１が形成されたときの外歯１１と内歯２１との接点５１ｄが含まれるように設定されている。そのため、締切空間５１の形成後、ポンプ室５０が吐出ポート４２に連通する際に、ポンプ室５０内の圧力が連通溝７５を介して吐出ポート４２に徐々に開放できる。これにより、ポンプ室５０が吐出ポート４２に連通するときに急激な圧力変化が生じることを緩和できることから、振動や騒音を低減できる。
【００２９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図５に例示するように、ピストン８０のヘッド部８１の上端面において、吐出ポート４２側の角部に段差部８１ｃを形成してもよい。これにより、例えヘッド部８１が連通開口部７０を閉塞した状態であっても、ヘッド部８１に段差部８１ｃが形成されていることで、この段差部８１ｃによってポンプ室５０内の圧力を吐出ポート４２に徐々に開放できる。したがって、ポンプ室が吐出ポートに連通するときに生じる急激な圧力変化を緩和でき、振動や騒音を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のオイルポンプは、自動車用エンジンに好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  オイルポンプ
１０  インナーロータ    １１  外歯    １２  駆動軸
２０  アウターロータ    ２１  内歯
３０  ポンプハウジング
３１  ハウジングボディ    ３２  ハウジングカバー
３５  ロータ収納室    ３６  底部    ３７  円筒部
３８  ピストン収納室
４１  吸入ポート    ４２  吐出ポート
５０  ポンプ室    ５１  締切空間
５１ｉ、５１ｄ  接点
６０  圧力調整機構
７０  連通開口部    ７５  連通溝
８０  ピストン
８１  ヘッド部    ８２  ショルダ部
８１ｃ  段差部    ８２ｃ  凹部
８５  付勢部材（圧縮バネ）
９０  圧力導入孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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