JP5064886B2

JP5064886B2 - ギヤポンプ

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Publication number: JP5064886B2
Application number: JP2007133683A
Authority: JP
Inventors: 啓介篠崎
Original assignee: TBK Co Ltd
Current assignee: TBK Co Ltd
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2027-05-21
Also published as: CN101675247B; CN101675247A; US20100086422A1; US8376724B2; EP2154373A4; EP2154373A1; EP2154373B1; WO2008142806A1; JP2008286147A

Description

本発明は、互いに噛合する２つのギヤを使って流体を輸送するギヤポンプに関し、詳細には、２つのギヤの噛み合い幅が可変となるように構成されたギヤポンプに関する。

一般にギヤポンプは、歯丈や歯幅等によりその容量が決まり、容量と歯車の回転速度（ポンプ回転数）により吐出流量が決まる。このギヤポンプを、例えば車両用エンジン内部に潤滑油を供給するオイルポンプとして用いる場合、このオイルポンプの容量は、駆動源となるエンジンの出力が低くポンプ回転数が小さくても、潤滑に必要な量のオイルを供給できるように設定される。一方、エンジンの出力が高くなってポンプ回転数が大きくなると、必要量に対して過剰な量のオイルがエンジン内部に供給されるとともに、高い駆動力がオイルポンプにより消費され、エンジンの出力損失を招くおそれがある。

この問題を解決するギヤポンプとして、ポンプ回転数が大きくなるに従って、駆動ギヤおよび従動ギヤの双方あるいは一方を軸方向に移動させることで、噛み合い幅を短くしてポンプ容量を小さくする、可変容量型のギヤポンプが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１に開示のギヤポンプにおいて、従動ギヤを軸方向に挟む２つの側板を設け、従動ギヤの支持軸を両側板に支持させ、一方の側板の背面に付勢力を作用させ、他方の側板の背面に吐出流体圧に応じた押圧力を付勢力に抗して作用させるように構成されている。これにより、両側板に挟まれた従動ギヤは、押圧力と付勢力が釣り合う位置に軸方向に移動し、駆動ギヤとの噛み合い幅が吐出流体圧に応じて変更される。

特開２０００−１２０５５９号公報特開昭５７−７３８８０号公報

特許文献１に開示のギヤポンプにおいて、他方の側板の背面全体で吐出流体圧を受けて、押圧力を作用させる構成となっているので、両側板および従動ギヤを軸方向に移動させるために、大きな吐出流体圧を消費することとなり、よって、ポンプ容量を変化させることによって吐出流体圧が低下し、ギヤポンプのオイル吐出供給量に影響を及ぼすという課題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、オイル吐出供給量に影響を及ぼすことなく、効率よくポンプ容量を変化させることのできる可変容量型ギヤポンプを提供することを目的とする。

本発明に係るギヤポンプは、左右に延びた第１支持軸に固定されて、前記第１支持軸とともに回転する第１ギヤと、前記第１支持軸と平行に配設された第２支持軸に回転自在に支持されて、前記第１ギヤと噛合する第２ギヤと、前記第１支持軸を回転自在に支持し、前記第２支持軸を支持するとともに、前記第１ギヤおよび前記第２ギヤを収容する配設空間を備えた、ケーシングとを有している。さらに、ギヤポンプは、前記ケーシングに、前記配設空間と連通する吸込ポート、および前記配設空間と連通する吐出ポートが形成されて、前記第１支持軸が回転して、前記第１ギヤと前記第２ギヤとが噛合した状態で回転することで、流体が前記吸込ポートに吸い込まれて、前記吐出ポートから吐出されるように構成されている。このとき、前記配設空間に、前記第２ギヤを回転自在に支持するとともに、前記第２ギヤの両側面を挟持して、前記第２支持軸に支持されて支持軸方向に、移動自在に設けられたギヤホルダを有し、前記ギヤホルダは、支持軸方向の一端側に付勢する付勢部材からの付勢力を受けるとともに、前記付勢力に抗して支持軸方向の他端側に押圧する押圧力を受けて、前記第２ギヤを保持した状態で、支持軸方向に移動する。

上記構成のギヤポンプにおいて、前記ギヤホルダは、リング状の軸部と円柱状の側壁部とを備えた一方側壁および円柱状の他方側壁から構成されている。このとき、前記軸部に前記第２ギヤが回転自在に支持されて、前記一方側壁の一側面が前記第２ギヤの一側面と近接するとともに、前記他方側壁の一側面が前記第２ギヤの他側面と近接し、前記一方側壁の他側面もしくは前記他方側壁の他側面に、前記押圧力を受けるピストンが形成されていることが好ましい。

また、上記構成のギヤポンプにおいて、前記ギヤホルダに、前記吐出ポートと、前記ピストンの背面側で形成された閉塞空間とを連通する内部流路が形成されている。このとき、前記ピストンは、前記内部流路を介して前記閉塞空間に供給された流体圧により、前記押圧力を受けるように構成されていることが好ましい。

本発明に係るギヤポンプによれば、ギヤホルダは、第２ギヤを回転自在に保持するとともに、第２ギヤを保持した状態で、第２支持軸に支持されて軸方向に移動自在に構成されているので、ギヤホルダの第２ギヤを支持している部分には、第２ギヤの回転に伴い円弧方向に摺動抵抗が発生し、一方、第２支持軸表面には、ギヤホルダの軸方向への移動に伴い軸方向への摺動抵抗が発生する。よって、それぞれ異なった部分に摺動抵抗が発生するので、これらの抵抗が互いに干渉することがなく、第２ギヤの回転およびギヤホルダの軸方向への移動が確実に行われるので、ギヤポンプの作動信頼性が向上するとともに、効率よくポンプ容量を変化させることが可能となる。

また、ギヤホルダは、一方側壁の他側面もしくは他方側壁の他側面に、押圧力を受けるピストンが形成されていることで、押圧力を直接ギヤホルダに作用させることが可能となり、よって、押圧力の伝達損失を抑えることができ、ギヤホルダが軸方向へ移動時に消費される押圧力を低減できるので、ギヤホルダの作動効率を高めることが可能となる。

さらに、ギヤホルダ内に、吐出ポートと、ピストンの背面側における第２支持軸の外周部で形成された、閉塞空間とを連通する内部流路を形成している。よって、この閉塞空間に流体を導くことでピストンに押圧力を作用させることができるので、構成部品点数を増やすことなく押圧力を発生させることができ、よって、ギヤポンプの製作コストを低減することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１〜図８に、本発明に係るギヤポンプの一例としての、オイルポンプ１を示している。説明の便宜上、図１に示す矢印方向を前後、左右および上下方向と定義する。このオイルポンプ１は、図示しない車両に備えられてエンジンを駆動源としており、車両に設けられたタンク（例えば、エンジンオイルパン）に溜められた潤滑油を吸い込んで、エンジン各部に繋がる潤滑油路に吐出する。

オイルポンプ１は、ケーシング３、戻しバネ６、駆動歯車３１、従動歯車６１、駆動側支持軸３０、伝達軸３０ｃ、従動側支持軸６０、ギヤホルダ１１０とを主体に構成された、外接噛合型ギヤポンプである。

ケーシング３は、オイルポンプ１の外周部を形成しており、その内部には、後述する各構成部材が配置されている。また、ケーシング３は、図１および図２に示すように、その前後中央付近で分割された前ケーシング１０および後ケーシング２０から構成され、これらは接合面１０ａ、２０ａで接合しており、ボルト等で前後方向に締結されている。

前ケーシング１０の上方には、図２に示すように、円形で前後方向に貫通した駆動軸支持孔１１が形成されている。一方、前ケーシング１０の下方には、接合面１０ａから前方に向けて円柱状の中空部である前側空間１３が形成されており、この前側空間１３は、前方側で形成された前端面１３ｂと、円柱状の中空部の側面に相当する内周面１３ａとによって囲まれた領域である。また、前端面１３ｂにおいて、円形で前後方向に貫通した従動軸支持孔１２が形成されている。ここで、前側空間１３の中心軸と従動軸支持孔１２の中心軸とは同一直線上にあり、さらに、前側空間１３および従動軸支持孔１２の左右方向中心軸と、駆動軸支持孔１１の左右方向中心軸とが、同一直線上にあるように形成されている。さらに、前側空間１３に連通して、前端面１３ｂから前方側に延びて、底面７ａを有するとともに、内周面１３ａと同一側面を有した、リング状の中空部であるバネ保持空間７が形成されている。

後ケーシング２０の上方には、図５に示すように、接合面２０ａから半円状で後方へ延びた中空部が形成されており、この中空部は、下方および左右方向に開口している。また、この中空部は、その上部が半円面の駆動側内周面２ｂで囲まれて、後方は駆動側第１側面２ｃで囲まれて形成されている。さらに、駆動側第１側面２ｃには、円形で前後方向に貫通した伝達軸支持孔２１が形成され、また、伝達軸支持孔２１の前端部近傍には、伝達軸支持孔２１より大きな径で開口した逃がし２１ａが形成されている。ここで、伝達軸支持孔２１は駆動軸支持孔１１よりも大きな径を有している。

後ケーシング２０の下方には、図５に示すように、接合面２０ａから半円状で、後方へ駆動側第１側面２ｃと同一面まで開口して延びた中空部である、後側空間１４が形成されており、さらにこの後側空間１４は、上方および左右方向に開口している。また、後側空間１４は、その下部が半円面の従動側内周面２ｆで囲まれており、ここで、従動側内周面２ｆと前ケーシング１０の内周面１３ａとは、同一径である。さらに、後側空間１４の後方側に連通した略リング状の中空部で、円形部分の外側内周面１５ａおよび下方に湾曲した湾曲面１５ｂによって外周面が形成され、円形の円筒内周面１３２ａで内周面が形成された、ピストン空間１５が設けられている。ここで、円筒内周面１３２ａの径は、後述するリング部１２１の外周面と略同一径となっており、また、従動側内周面２ｆと外側内周面１５ａとは略同一径を有して、同一面をなしている。なお、ピストン空間１５は、後端部にリング状の底面２４を形成している。

さらに、後ケーシング２０の下方には、略リング状のピストン空間１５の中心部において、断面視円形の側面２３ｂを外周面として、前後に延びる円柱である、円筒部２３が形成されており、前端部である前端面２３ａは、駆動側第１側面２ｃよりも後方側で形成されている。さらに、円筒部２３の中央部には、前端面２３ａから後方に向けて、円形の従動軸支持孔２２が開口している。ここで、ピストン空間１５、従動軸支持孔２２および円筒部２３は、同一直線上に中心軸を有しており、つまり、図７に示すように、断面視においてこれらは同心円状となっている。さらに、これらの左右方向中心軸と、伝達軸支持孔２１の左右方向中心軸とは、同一直線上にある。

駆動側支持軸３０は、円柱状で前後方向に延びた軸で、その前端部３０ａは前ケーシング１０の外周面とほぼ同一面をなし、一方、後端部は駆動側第１側面２ｃまで延びている。伝達軸３０ｃは、円柱状で前後方向に延びた軸で、駆動側支持軸３０よりも大きな径を有しており、その前端部は、駆動側第１側面２ｃまで延び、一方、後端は後ケーシング２０の外周面よりも、後方に突出して延びている。従動側支持軸６０は、円柱状で前後方向に延びた軸で、回転軸３０と略同一径を有しており、その前方部は、従動軸支持孔１２の中央付近まで延び、一方、後方部は、従動軸支持孔２２の後方底面まで延びている。駆動歯車３１は、図５に示すように、その歯先３２が前後方向に延びており、また同様に、従動歯車６１は、その歯先６２が前後方向に延びている。

ギヤホルダ１１０は、前方壁１１１およびリング後方壁１２０を主体に構成されている。前方壁１１１は、その中心部に円形の開口部１１２を有した略円筒状で、前後方向に延びて形成されており、円筒状の外周面１１３は内周面１３ａと略同一径を有し、また、前方壁１１１の前端面から後方に向けて外周部に、リング状のバネ保持空間１１４が形成され、バネ保持空間１１４の後方部は底面１１４ａで形成されている。さらに、前方壁１１１は、前端面から後方に向けて開口部１１２と同一中心軸を有した、円柱状の中空部である前面中空部１１５が形成されている。なお、前方壁１１１の前方先端部には、リング状の先端部１１６が形成されているとともに、後方端面には、リング状の後端面１１１ａが形成されている。

リング後方壁１２０は、リング部１２１とピストン部１３０とから構成された、１つの構成部品である。リング部１２１は、円筒状で前後方向に延びて形成されており、図２に示す状態で、前後方向において、前端部は前方壁１１１の前面中空部１１５の後端面に位置し、後端部は駆動側第１側面２ｃと略同一面に位置している。また、リング部１２１の内周部は、従動側支持軸６０と略同一径の円形開口部が形成され、リング部１２１の外周部は、前方壁１１１の開口部１１２と略同一径となっている。

ピストン部１３０は、前後方向に延びた略円柱状に形成されており、図２に示す状態で、その前端部である前底面１３１ａは駆動側第１側面２ｃと略同一面に位置し、後端部はリング状の後底面１３２ｃで形成されている。また、その中心部には、リング部１２１の内周部と連通した、従動側支持軸６０と略同一径の円形開口部を有し、また、ピストン部１３０の断面視略円形の外周面１３０ａは、ピストン空間１５の外側内周面１５ａと略同一径となっている。さらに、ピストン部１３０の上方外周部では、下方に向けて湾曲した湾曲面１３２ｄが形成されており、この湾曲形状は、後ケーシング２０の湾曲面１５ｂと略同一形状となっている。

さらに、ピストン部１３０は、断面視中心付近において後底面１３２ｃから前方に向かって、円柱状に中空部が形成されており、この中空部は、その外周が断面視略円形の円筒外周面１３２ａ、前方がリング状の後底面１３１ｂで形成されている。ここで、円筒部２３の側面２３ｂと円筒外周面１３２ａとは、略同一径となっている。

ピストン部１３０の内部には、前底面１３１ａと後底面１３１ｂとに連通する内部流路１３３が形成されている。この内部流路１３３は、図２に示すように、右方向からの側面視において、前方上側から後方下側へと傾斜して形成されるとともに、図６に示すよう前方からの断面視において、上方左側から下方右側へと傾斜して開口している。さらに、内部流路１３３は、後底面１３１ｂの上方端部近傍で開口した先端孔１３３ａと連通している。なお、戻しバネ６は、細長い金属線を螺旋状に巻いて形成されており、金属などの弾性体の復元力を利用し、弾性エネルギーを蓄積する構成となっている。

以上、ここまでは、オイルポンプ１の各構成部材について説明したが、以下において、これらの構成部材の組立状態について、図２を参照しながら説明する。

駆動側支持軸３０は、駆動軸支持孔１１に挿入されて回転自在に支持されており、また、伝達軸３０ｃは、伝達軸支持孔２１に挿入されて回転自在に支持され、逃がし２１ａによって、伝達軸３０ｃと伝達軸支持孔２１との摺動面積を減らすことができ、よって、摺動抵抗を小さくできる。さらに、これらの軸３０、３０ｃの中心軸は同一直線上にあり、駆動側支持軸３０の後端部と、伝達軸３０ｃの前端部とは連結されて一体回転する。

駆動歯車３１は、後ケーシング２０の上方で形成された中空部に収容されており、このとき、歯先３２が前後方向に直線状に延びるように向けられて、駆動側支持軸３０に支持されて固定されており、よって、駆動側支持軸３０と一体回転する。また、駆動歯車３１は、この状態において、前ケーシング１０の接合面１０ａの一部で、駆動歯車３１の前方側面である他側面３４と対向する部分に形成された駆動側第２側面２ｄは、他側面３４と略同一平面をなして近接している。同様に、駆動側内周面２ｂと歯先３２とは近接しており、さらに、駆動歯車３１の後方側面である一側面３３と駆動側第１側面２ｃとは近接している。ここで、駆動側第２側面２ｄ、駆動側内周面２ｂおよび駆動側第１側面２ｃによって囲まれた、半円状の駆動側ポンプ室２ａが形成される。なお、駆動側内周面２ｂと歯先３２とは、前後方向に略同一長さで形成されているので、駆動歯車３１は、駆動側ポンプ室２ａ内において、前ケーシング１０および後ケーシング２０によって前後方向の移動が規制されている。

従動側支持軸６０は、その前端部６０ａが従動軸支持孔１２に挿入されており、一方、後端部６０ｂが、後ケーシング２０に設けられた従動軸支持孔２２に圧入されて固定されている。ここで、前ケーシング１０と後ケーシング２０とを、互いの接合面１０ａ、２０ａを合わせて組み立てる時に、２箇所に位置決めを設けて、その位置決め同士を合わせるようにして組み立てることで、上下左右方向に正確な位置で接合されるように構成されている。このとき一方の位置決めは、接合面１０ａ、２０ａのそれぞれ対向する位置にノックピン穴（図示せず）を開けて、そこにノックピンを挿入して構成されている。また、他方の位置決めは、従動軸支持孔１２に従動側支持軸６０を挿入することで位置決めとなるように構成されている。つまり、従動軸支持孔１２は、従動側支持軸６０に対してわずかに大きく形成されており、前ケーシング１０と後ケーシング２０との組み立て時には、従動側支持軸６０の前端部６０ａを挿入することで位置決めとなり、また組み立て後には、挿入された従動側支持軸６０の前端部６０ａを支持している。ギヤホルダ１１０は、リング部１２１の外周部に、従動歯車６１を回転自在に支持させた状態で、前方壁１１１の開口部１１２に、リング部１２１の前端部を後方から圧入して固定することで、前方壁１１１、リング後方壁１２０および従動歯車６１が、一体となることによって形成されている。また、ギヤホルダ１１０の中心開口部には、従動側支持軸６０が摺動自在に挿入されている。

このとき、従動歯車６１の前方側面である他側面６４と、前方壁１１１の後端面１１１ａとは、略同一平面をなして近接している。また、同様に、従動歯車６１の前後方向に直線状に延びた歯先６２と従動側内周面２ｆとは近接しており、従動歯車６１の後方側面である一側面６３と前底面１３１ａとは近接している。また、従動歯車６１と駆動歯車３１とは、上下中央付近で噛合している。ここで、後端面１１１ａ、従動側内周面２ｆおよび前底面１３１ａによって囲まれた、半円状の従動側ポンプ室２ｅが形成され、さらに、従動側ポンプ室２ｅ上方は、駆動側ポンプ室２ａと連通しており、これら従動側ポンプ室２ｅと駆動側ポンプ室２ａとをまとめてポンプ室２と呼ぶ。ここで、ポンプ室２は、左右方向に開口しており、図１に示すように右側に連通した吸込ポート４、左側に連通した吐出ポート５が形成されている。

ピストン部１３０は、そのピストン部１３０の湾曲面１３２ｄと後ケーシング２０の湾曲面１５ｂとを合わせて、ピストン空間１５に対して、前方から後方へと挿入されている。このとき、湾曲面１３２ｄと湾曲面１５ｂ、外周面１３０ａと外側内周面１５ａとは、それぞれ近接しており、よって、ピストン部１３０は、ピストン空間１５内を軸方向に摺動自在となっている。ここで、湾曲面１３２ｄは、駆動歯車３１が回転したときの歯先３２の回転軌道と略同一となっている。さらに、前方壁１１１は、前ケーシング１０の前側空間１３に後方から前方へと挿入され、外周面１１３と内周面１３ａとが近接しており、よって、前方壁１１１は、前側空間１３内を軸方向に摺動自在となっている。なお、内周面１３ａと従動側内周面２ｆとは、同一面なしており、よって、従動歯車６１の歯先６２と内周面１３ａとは近接する。

ギヤホルダ１１０は、湾曲面１３２ｄと湾曲面１５ｂとが嵌合状態となっているために、従動側支持軸６０を中心とした回転が規制された状態で、軸方向に摺動自在となっている。さらにこのとき、従動側支持軸６０の中心軸は、駆動側支持軸３０および伝達軸３０ｃの中心軸と平行で、かつこれらの左右位置は一致している。また、従動側支持軸６０の中心軸は、ギヤホルダ１１０および円筒部２３の各中心軸と、同一直線上にある。

また、戻しバネ６が、ギヤホルダ１１０よりも前方の前側空間１３において、前後方向に伸縮可能となる向きに設置されている。戻しバネ６の後端６ａは、バネ保持空間１１４に収容保持されて、底面１１４ａと当接しており、一方、戻しバネ６の前端６ｂは、バネ保持空間７に収容保持されて、底面７ａと当接している。ここで、戻しバネ６は、ギヤホルダ１１０に対して、後方側へ付勢力を作用させており、よって、ギヤホルダ１１０は後方軸方向へ摺動し、後底面１３２ｃが底面２４に当接した位置で静止し、このとき、後底面１３１ｂ、円筒外周面１３２ａおよび前端面２３ａによって囲まれた、リング状の閉塞空間２５が形成される。なお、この静止状態においても、戻しバネ６は、ギヤホルダ１１０に対して、後方側へ一定の付勢力を作用させている。

以上、各構成部材の組立状態について説明してきたが、以下においては、オイルポンプ１が稼動を開始したときの、各構成部材の動作について、図１から図９を参照しながら説明する。なお、図２に示す状態を初期状態と定義する。

エンジンが始動してアイドリング状態となると、図２に示すように、伝達軸３０ｃおよび伝達軸３０ｃに連結された駆動側支持軸３０が回転駆動し、噛合した両歯車３１，６１が回転することで、タンクに溜められたオイルが、吸入口４ａから吸込ポート４に吸い込まれ、ポンプ室２を経由して吐出ポート５に送られて、吐出口５ａから潤滑油路に圧送される。なお、潤滑油路は、エンジンケースに形成されており、供給油量の増加に応じて供給油圧を上昇させる構成となっている。

このとき、図１に示すように、駆動歯車３１は方向Ａの向きに回転することによって、駆動側ポンプ室２ａと駆動歯車３１との隙間に流入したオイルが、吸込ポート４から吐出ポート５に搬送される。一方、従動歯車６１は方向Ｂの向きに回転することによって、従動側ポンプ室２ｅと従動歯車６１との隙間に流入したオイルが、吸込ポート４から吐出ポート５に搬送される。なお、吐出ポート５においては、オイルは高圧となっているため、吐出ポート５で駆動歯車３１と従動歯車６１とが噛合することで、互いの歯と歯との間に挟まれたオイルを吐出ポート５に排出し、オイルを吸入ポート４から吐出ポート５に搬送可能となる。

また、このとき、吐出ポート５に吐出されたオイルの一部は、内部流路１３３を介して、閉塞空間２５に供給される。そして、閉塞空間２５に供給されたオイルの油圧が、後底面１３１ｂに対して前方に作用し、ギヤホルダ１１０は、付勢力に抗する押圧力を前方軸方向に受ける。ここで、初期状態においては、付勢力を上回る押圧力が発生しておらず、押圧力は付勢力によって打ち消され、ギヤホルダ１１０は、付勢力によってその後底面１３２ｃが底面２４に当接した状態で静止している。

図９には、エンジンがアイドリング時の、ポンプ回転数Ｎiを示しているが、オイルポンプ１の作動時には、この回転数Ｎiを下回ることはほとんどなく、このときの吐出流量Ｑiは、潤滑に必要とされる供給油量を確保可能になっている。このアイドリング時の、駆動歯車３１および従動歯車６１の噛み合い幅δを、最大噛み合い幅δ_Mと称し、図２に示す初期状態においては、両歯車３１，６１が最大噛み合い幅δ_Mで噛合している。

次に、エンジンの出力が高くなって、ポンプ回転数Ｎが第１回転数Ｎ_Aに達すると、吐出ポート５での油圧が高まり、それに伴って、閉塞空間２５に供給されるオイルの油圧も高まって、よって、アイドリング時よりも大きな押圧力が、ギヤホルダ１１０に作用する。そして、ギヤホルダ１１０に作用する押圧力と付勢力とが、軸方向において、ほぼ釣り合う状態になる。

そして、ポンプ回転数Ｎが第１回転数Ｎ_Aを越えると、押圧力が付勢力を上回り、ギヤホルダ１１０は、付勢力に抗して前方軸方向に摺動してバネ６を圧縮させて、押圧力が付勢力と釣り合う位置まで摺動し、両歯車３１，６１の噛み合い幅δは短くなる。このとき、ピストン部１３０の上部は、駆動歯車３１の回転軌道領域内に移動してくるが、湾曲面１３２ｄは、歯先３２の回転軌道と略同一となるように下方に湾曲しているので、湾曲面１３２ｄと歯先３２とは干渉しない。この状態において、駆動歯車３１と従動歯車６１とが、噛み合っていない領域が形成されるが、この領域に流入したオイルは、吐出ポート５で排出されず、歯と歯との間に留まったままの状態となり、よって、アイドリング時と比較してポンプ容量は低下する。

しかし、図９に示すように、ポンプ回転数Ｎの増加と、ポンプ回転数Ｎが増加して噛み合い幅δが短くなって生じるポンプ容量の低下とのバランスにより、結果として、ポンプ回転数Ｎの増減に関わらず吐出流量Ｑが、安定するように構成されている。これにより、エンジンの出力が高くなっても、オイルポンプ１から過剰なオイルが吐出されない。

次に、ポンプ回転数Ｎが、第２回転数Ｎ_Bに達すると、押圧力がさらに大きくなり、ギヤホルダ１１０は、付勢力に抗してさらに前方軸方向に摺動してバネ６を圧縮させて、図８に示すように、ギヤホルダ１１０の前端部１１６が、前側空間１３の前端面１３ｂに当接して静止する。ここで、ポンプ回転数Ｎが第２回転数Ｎ_Bを越えても、ギヤホルダ１１０は、前方軸方向への移動が規制されるため、噛み合い幅δが、このときの噛み合い幅δ_mよりも短くなることはない。よって、このときの噛み合い幅δ_mを最小噛み合い幅と呼ぶ。

よって、ポンプ回転数Ｎが、第１回転数Ｎ_Aおよび第２回転数Ｎ_Bの間にあるとき、ギヤホルダ１１０は、軸方向の移動が規制されることなく、前側空間１３内において、押圧力および付勢力の釣り合いによって、所定位置に移動して停止する。このとき、付勢力および押圧力は、ギヤホルダ１１０に対して、互いに反対方向から作用することで打ち消し合うため、従動側支持軸６０には、付勢力や押圧力に応じた負荷が作用せず、よって、ギヤホルダ１１０が、上下または左右方向に移動するようなことがない。

以下に、本発明に係るオイルポンプ１の効果をまとめてみると、第１に、ギヤホルダ１１０を、断面視において従動側支持軸６０と同心円状に形成することで、従動側支持軸６０を中心として、ギヤホルダ１１０を小型化可能となり、よって、オイルポンプ１を小型化可能となる。さらに、ギヤホルダ１１０の小型化によって、ギヤホルダ１１０の軸方向への摺動に要する押圧力が小さくなるので、押圧力に抗する付勢力も小さくでき、よって、戻しバネ６を、小型のものを用いることが可能となり、オイルポンプ１をさらに小型化可能となる。

第２に、断面視において、従動側支持軸６０と同心円でリング状の狭小な閉塞空間２５にオイルを導くことで、必要な押圧力を得る構成とすることで、ギヤホルダ１１０に対して押圧力をバランス良く軸方向に作用させることが可能となり、よって、噛み合い幅δの変更を円滑に行うことができる。

第３に、ギヤホルダ１１０は、リング部１２１の外周部に、従動歯車６１を回転自在に支持させた状態で、前方壁１１１の開口部１１２に、リング部１２１の前端部を後方から圧入して固定することで、前方壁１１１、リング後方壁１２０および従動歯車６１が、一体となることによって形成されている。よって、従動側ポンプ室２ｅの、従動側第１側面２ｇと従動側第２側面２ｈとの対向間隔が変化することがないので、例えば、対向間隔が大きくなることでオイルが漏出したり、一方で、対向間隔が小さくなることで、摺動抵抗が増大することもないので、オイルポンプ１の作動効率を維持することが容易となる。

第４に、吐出油圧を閉塞空間２５の後底面１３１ｂに、押圧力として作用させるとともに、戻しバネ６の付勢力を、ギヤホルダ１１０に作用させることで、従動歯車６１を軸方向に移動可能に構成している。これにより、吐出油圧を用いたポンプ容量の可変制御が行われ、ポンプ回転数Ｎの増減に関わらず、吐出流量Ｑを安定させる制御を簡単に行うことができるようになる。

第５に、この可変制御を行わせるために、ピストン部１３０内部に、吐出ポート５と閉塞空間２５とを連通する内部流路１３３が形成されている。この内部流路１３３は、ピストン部１３０の内部にのみ形成すれば良いので、内部流路１３３の形成を簡単に行うことができる。よって、複数部材間に跨って形成されるときに必要とされる、シール構造の省略も図られ、オイルポンプ１の製作コストを低減することが可能となる。第６に、従来のオイルポンプにおいて、前ケーシング１０と後ケーシング２０とを組み立てる時に、２箇所にノックピン穴を開けてノックピンを挿入することで位置決めを構成していたが、本発明では従動軸支持孔１２に従動側支持軸６０を挿入する構成を位置決めとして利用することで、２箇所のうち１箇所のノックピン穴加工およびノックピンが不要となる。よって、オイルポンプ１の製作時の作業工数を減らすことができるとともに、製作コストを低減することが可能となる。

本発明に係るオイルポンプを示す斜視図のである。図１のII−II部分を示す断面図である。（ａ）が図２のIII（ａ）−III（ａ）部分を示す断面図で、（ｂ）が図２のIII（ｂ）−III（ｂ）部分を示す断面図ある。図２のIV−IV部分を示す断面図である。図２のV−V部分を示す断面図である。図２のVI−VI部分を示す断面図である。図２のVII−VII部分を示す断面図である。ギヤホルダが前方に押圧されて静止した状態を示す断面図である。ポンプ回転数と、吐出流量および歯車の噛み合い幅との関係を示す説明図である。

符号の説明

１オイルポンプ（ギヤポンプ）
２ポンプ室（配設空間）
３ケーシング
４吸入ポート
５吐出ポート
６付勢部材（戻しバネ）
２５閉塞空間
３０駆動側支持軸（第１支持軸）
３１駆動歯車（第１ギヤ）
６０従動側支持軸（第２支持軸）
６１従動歯車（第２ギヤ）
１１０ギヤホルダ
１１１前方壁（他方側壁）
１２０リング後方壁（一方側壁）
１２１リング部（軸部）
１３０ピストン部（ピストン）
１３３内部流路

Claims

左右に延びた第１支持軸に固定されて前記第１支持軸とともに回転する第１ギヤと、
前記第１支持軸と平行に配設された第２支持軸に回転自在に支持されて前記第１ギヤと噛合する第２ギヤと、
前記第１支持軸を回転自在に支持し前記第２支持軸を支持するとともに、前記第１ギヤおよび前記第２ギヤを収容する配設空間を備えたケーシングとからなり、
前記ケーシングに、前記配設空間と連通する吸込ポートおよび前記配設空間と連通する吐出ポートが形成されて、
前記第１支持軸が回転して前記第１ギヤと前記第２ギヤとが噛合した状態で回転することで、流体が前記吸込ポートに吸い込まれて前記吐出ポートから吐出されるギヤポンプにおいて、
前記配設空間に、前記第２ギヤを回転自在に支持するとともに前記第２ギヤの両側面を挟持して、前記第２支持軸に支持されて支持軸方向に移動自在に設けられたギヤホルダを有し、
前記ギヤホルダは、支持軸方向の一端側に付勢する付勢部材からの付勢力を受けるとともに、前記付勢力に抗して支持軸方向の他端側に押圧する押圧力を受けて、前記第２ギヤを保持した状態で支持軸方向に移動することを特徴とするギヤポンプ。
前記ギヤホルダは、リング状の軸部と円柱状の側壁部とを備えた一方側壁および円柱状の他方側壁から構成され、
前記軸部に前記第２ギヤが回転自在に支持されて、前記一方側壁の一側面が前記第２ギヤの一側面と近接するとともに、前記他方側壁の一側面が前記第２ギヤの他側面と近接し、
前記一方側壁の他側面もしくは前記他方側壁の他側面に、前記押圧力を受けるピストンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤポンプ。
前記ギヤホルダに、前記吐出ポートと、前記ピストンの背面側で形成された閉塞空間とを連通する内部流路が形成されており、
前記ピストンは、前記内部流路を介して前記閉塞空間に供給された流体圧により前記押圧力を受けるように構成されることを特徴とする請求項２に記載のギヤポンプ。