JPH062669A - トロコイド型オイルポンプのロータおよびその製法 - Google Patents

トロコイド型オイルポンプのロータおよびその製法

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JPH062669A
JPH062669A JP18051792A JP18051792A JPH062669A JP H062669 A JPH062669 A JP H062669A JP 18051792 A JP18051792 A JP 18051792A JP 18051792 A JP18051792 A JP 18051792A JP H062669 A JPH062669 A JP H062669A
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oil pump
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aluminum alloy
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outer rotor
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JP18051792A
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Seiju Maejima
嶋 正 受 前
Koichi Saruwatari
渡 光 一 猿
Rokuro Ito
藤 六 郎 伊
Kiyoshi Kawai
合 潔 志 川
Kenichiro Ito
藤 健 一 郎 伊
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MIYAKI KK
Fujikura Ltd
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MIYAKI KK
Fujikura Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084Toothed wheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05C2225/04PTFE [PolyTetraFluorEthylene]

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Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の鉄系粉末焼結合金製のトロコイド型オイ
ルポンプよりも軽量で、耐久性があり、製造コストが大
幅に低減できるアルミ合金製のトロコイド型オイルポン
プを提供することを目的とする。 【構成】トロコイド型オイルポンプにおけるインナロー
タおよびアウタロータをアルミ合金を冷間鍛造による成
形品とし、当該インナロータおよびアウタロータの表面
に陽極酸化処理を施し、この陽極酸化処理による被膜の
表面に固体潤滑材を含有させて、軽量で、耐久性があ
り、製造コストが大幅に低減できる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、小型、軽量なトロコイ
ド型オイルポンプに関するもので、アルミ合金によって
インナロータおよびアウタロータを製作してその軽量化
を図るものであり、特にそのために解決されなければな
らない問題点(すなわち十分な摺動面の耐久性の確保)
を解決してアルミ合金製のインナロータ、アウタロータ
を有するトロコイド型オイルポンプの実用化を可能にし
たものであって、これによってトロコイド型オイルポン
プの飛躍的な軽量化を可能にしたものである。
【0002】
【従来の技術】四輪操舵装置、アンチスキッド装置、サ
スペンション装置等は、その補機を駆動するためのオイ
ルポンプを備えている。近年自動車の小燃費化がいわれ
るようになっている。小燃費化はエンジンの技術的発展
によるところが大であるが、その外に小燃費化を図る上
で重要な事項として車体重量の軽量化がある。車体重量
の軽量化にとってエンジンの軽量化、車体構造物の軽量
化が重要なポイントになるが、これに劣らず搭載されて
いる補機等の各種機器の軽量化が重要なポイントにな
る。オイルポンプは金属の塊のようなもので、その大き
さの割りに重量が大であるので、このものの軽量化は車
体重量の軽量化に大きく寄与する。オイルポンプにはい
ろいろの形態のものがあり、それぞれ特徴を有している
が、自動車、自動二輪車の上記オイルポンプとしてトロ
コイド型オイルポンプが採用されている。その理由はポ
ンプの全体形状がコンパクトであること、重量当たりの
吐出容量が比較的大きいので軽量化に寄与すること、ポ
ンプそれ自身の振動の発生が比較的小さいこと等の利点
を有することである。トロコイド型オイルポンプは回転
軸5に固定されたインナロータ1がアウタロータ2に嵌
合されていて、インナロータ1とアウタロータ2がその
トロコイド型の曲面3、4によって互いに摺動するもの
である(図1、図2参照)から、この摺動面の摩耗はそ
の耐久性を決定付けることになる。またこれらオイルポ
ンプは高い信頼性が要求される重要部品ではあるが高い
製造コストは容認できない。このようなことから従来の
トロコイド型オイルポンプのインナロータおよびアウタ
ロータは耐久性、強度に優れ、あまりコスト高にならな
い鉄系焼結材で製作されている。軽量化の要請に応える
ためには、通常の技術からすればポンプケーシング等と
共にロータをアルミ合金製とすること、硬質プラスチッ
ク製とすることが考えられるが、このような材料で製作
されたトロコイド型オイルポンプのインナロータおよび
アウタロータは耐久性、信頼性で劣るので到底実用には
耐えられない。また軽量、耐摩耗性の両面に優れたチタ
ン合金製とすることも可能ではあるがチタン合金は極め
て高価な金属材料であるので、自動車のオイルポンプと
してこれを採用することはコストの面から実用的ではな
い。現実的な素材としてアルミ合金製とすることが考え
られるが、そのためにはトロコイド型摺動曲面の十分な
耐摩耗性を確保することが不可欠である。このためにイ
ンナロータおよびアウタロータをアルミ合金と耐摩耗性
金属との積層構造としてトロコイド型摺動曲面を薄い耐
摩耗製金属層で構成する等の解決策を講じることが可能
であるが量産性が低く、コストが極めて高く、さらに異
種金属層間の熱膨張の差による熱歪の発生等の問題が残
り、これらの問題の解決は容易ではない。また硬質プラ
スチック製とするにはコスト的には従来の鉄系焼結材の
ものよりも優れているが、数千r.p.m.の高速回転
時の遠心力、油圧等に対する物理的強度および剛性、耐
摩耗性の問題が残り、また油温が140℃にも達するの
でその耐熱性の問題が残り、特にこの耐熱性の問題は殆
ど解決できない問題である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、軽量化のた
めに上記従来の技術のロータをアルミ合金製とするにつ
いて、その量産性が高く、低コストでその摺動面の耐摩
耗性を十分向上させられる手段を講じることをその課題
とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決のために
講じた手段は次の要素(イ)、(ロ)によって構成され
るものである。 (イ)インナロータおよびアウタロータをアルミ合金の
冷間鍛造による成形品としたこと、(ロ)インナロータ
およびアウタロータの表面に陽極酸化処理を施し、同表
面に固体潤滑材を含有させたこと。
【0005】
【作 用】アルミ合金を冷間鍛造したインナロータおよ
びアウタロータの表面に陽極酸化処理を施すことにより
その表面に直径が数十〜数百Å(オングストローム)の
微細な孔を有する多孔質の酸化被膜が形成される。この
微細な無数の孔を有する陽極酸化被膜はそれ自体である
程度の優れた耐摩耗性を有するが、本発明に於ける様な
周期的に摺動状態が変化する用途に対しては、摺動状態
が変化する過程で被膜にクラックを生じ、被膜の破壊が
進行する恐れがあるため長期間安定した摺動状態で使用
することが困難である。しかし本発明の様に上記の微細
孔に特定の固体潤滑物質を充填すると摺動状態が変化し
てもその過程に於いて被膜が破壊して剥離する様な大き
なクラックの発生と伝播が防止されると共に微細孔に充
填された潤滑性物質によって、摺動部分での摩耗が有効
に防止されるため、これらの二つの作用によってインナ
ロータおよびアウタロータの長期間の耐久性を十分保証
できる耐摩耗性が確保される。この場合の耐摩耗性は従
来の鉄系焼結合金製のロータの耐摩耗性よりも優れ、ま
た冷間鍛造で成形されるものであるから粉末焼結による
従来のものに比して製造コストの面でも優れている。な
お上記の「アルミ合金」は各種のアルミ合金を意味する
が、本発明は冷間鍛造によってロータを成形するもので
あるから、たとえば展伸用アルミ合金等の冷間鍛造に適
したアルミ合金を意味するものである。また上記「固体
潤滑材」は、モリブデン硫化物、タングステン硫化物、
フッ素樹脂等それ自体固体潤滑機能を有する物質を意味
する。さらに、陽極酸化処理は酸、アルカリの電解溶液
のいずれを用いてもよく、また含有させる固体潤滑材と
しては、陽極二次電解法又は電気泳電法によって上記微
細な孔に充填されるものであればよいが、最も効果的な
方法としてはテトラチオモリブデン酸アンモニュウム
〔(NH42MOS4〕水溶液を用いた陽極酸化被膜の
陽極二次電解法によって二硫化モリブデンを充填したも
のが極めて効果的である。
【0006】
【実 施 例】次いで本発明の一実施例を図3、図4、
図5を参照しつつ説明する。冷間鍛造性のアルミ合金
(例えば展伸用アルミ合金の分類でいうA1100、A
3003、A5052、A5056、A6061、A6
063、A2014、A2017、A2024、A70
75等)の素材を冷間鍛造して外周がトロコイド曲面の
インナロータ31および内周がトロコイド曲面のアウタ
ロータ32を成形する。この実施例のもののサイズはエ
ンジン排気量が125ccの自動二輪車のエンジンの強
制潤滑用オイルポンプのロータであって極めて小型のも
のである。素材については後工程である陽極酸化処理の
し易さからはA5056、A6063、A7075が特
に望ましい。素材A6063を切断して材料取りしたも
のを焼鈍してのち、4000トンプレスで冷間鍛造成形
してインナロータ31、アウタロータ32を成形し、必
要に応じて、これを端面切削加工、表面研磨加工して表
面仕上げを行い、陽極酸化処理する。この陽極酸化処理
自体は新規なものではなく、酸やアルカリの電解液中で
陽電極を製品に接続して行なう従来よく知られた酸化処
理法である。この実施例においては処理槽41内の25
重量%硫酸溶液42にこれらのロータを浸し、これに陽
電極+を接続し、陰極板43に陰電極−を接続して通電
したものである(図4参照)。これによってこれらロー
タ31、32の表面に厚さ30μmの陽極酸化被膜(A
23)層31a(32a)が形成する。陽極酸化処理
によって形成されたこの酸化被膜層31a(32a)に
は数十〜数百Å(オングストローム)垂直な無数の微細
な孔51が形成されている(図7参照)。さらに、0、
1重量%のテトラチオモリブデン酸アンモニュウム
〔(NH42MOS4〕水溶液を用いた陽極酸化被膜の
陽極二次電解法によって厚さ30μmの同酸化被膜の無
数の微細な孔51に二硫化モリブデン81を充填する
(図8参照)。この陽極酸化被膜の陽極二次電解法それ
自体は新規なものではなく、図4に示す槽の電解液をテ
ストラチオモリブデン酸アンモニュウム〔(NH42
OS4〕水溶液に変え、電極の接続を同じにしたもので
ある。本実施例と鉄系粉末合金製の従来のオイルポンプ
のロータ等との耐久試験の結果は次の通りである。この
試験はエンジン排気量125ccの自動二輪車に搭載し
て、最高回転速度3000r.p.m.で、20時間の
運転して実施したものである。 試験片、 a:鉄系粉末合金製の従来品、 b:アルミ合金(A6063)を冷間鍛造成形したもの
で摺動面に表面処理を行なわないもの、 c:アルミ合金(A6063)を冷間鍛造成形したもの
で摺動面に陽極酸化被膜を形成したもの、 d:アルミ合金(A6063)を冷間鍛造成形したもの
で摺動面に陽極酸化被膜を形成し、陽極酸化被膜の微細
多孔に二硫化モリブデンを充填した上記実施例のもの、 e:硬質プラスチック、ポリカーボネート製のインナロ
ータ、アウタロータ。試験結果、
【表 1】
【0007】
【効 果】本発明は前記の課題を解決して、高い耐久性
と信頼性を要求される自動車用のトロコイド型オイルポ
ンプとしてアルミ合金製トロコイド型オイルポンプの実
用化を実現してその飛躍的な軽量化(従来の鉄系粉末焼
結合金製のものの約1/3)を図ったことが本発明最大
の効果である。さらにその耐久性はむしろ本発明のオイ
ルポンプの方が従来の鉄系粉末焼結合金製のものよりも
優れており長期間優れたポンプ作用を発揮できる。また
製造コストの面でもむしろ本発明のオイルポンプの方が
従来の鉄系粉末焼結合金製のものよりも低く(従来の鉄
系粉末焼結合金製のもの約76%)、製造コストを大幅
に低減できたことも本発明の顕著な効果である。そして
これらの効果は従来の技術上の通念に反し、到底予想で
きなかったことである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(イ)はトロコイド型オイルポンプのアウタロ
ータの正面図であり、(ロ)は同上ポンプのインナロー
タの正面図である。
【図2】トロコイド型オイルポンプのインナロータと、
アウタロータとを組合せた正面図である。
【図3】アルミ合金より冷間鍛造により成形された本発
明の実施例のインナロータ、アウタロータの斜視図であ
る。
【図4】図3のインナロータおよびアウタロータ陽極酸
化処理の説明図である。
【図5】図4のインナロータの正面図である。
【図6】図5のインナロータの縦断面図である。
【図7】陽極酸化被膜の多数の微小孔に固体潤滑材を充
填する前の図6のA部拡大図である。
【図8】陽極酸化被膜の多数の微小孔に固体潤滑材を充
填した状態の図6のA部拡大図である。
【符号の説明】
1、31・・・インナロータ 2、32・・・アウタロータ 3、4・・・曲面 5・・・回転軸 31a・・・酸化被膜層 41・・・処理層 42・・・硫酸溶液 43・・・陰極板 51・・・微細な孔 81・・・二硫化モリブデン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊 藤 六 郎 浜松市塩町25番地 (72)発明者 川 合 潔 志 浜松市豊町3226番地の1 株式会社ミヤキ 内 (72)発明者 伊 藤 健 一 郎 浜松市豊町3226番地の1 有限会社宮本鉄 工所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トロコロイド型オイルポンプにおいて、 冷間鍛造によるアルミ合金の成形品からなるインナロー
    タおよびアウタロータの表面に多孔質の陽極酸化被膜を
    形成し、該陽極酸化被膜の微細孔に固体潤滑材を充填さ
    せたオイルポンプ。
  2. 【請求項2】インナロータおよびアウタロータを冷間鍛
    造によるアルミ合金の成形品とし、必要に応じて機械加
    工して表面仕上げをした後、当該インナロータおよびア
    ウタロータの表面に陽極酸化処理を施して多孔質の陽極
    酸化被膜を形成し、さらに陽極二次電解法によって上記
    インナロータおよびアウタロータの陽極酸化被膜の微細
    な孔に固体潤滑材を充填して両ロータの表面層を耐摩耗
    性に優れた潤滑性の表面状態となすトロコイド型オイル
    ポンプのインナロータおよびアウタロータの製法。
JP18051792A 1992-06-16 1992-06-16 トロコイド型オイルポンプのロータおよびその製法 Pending JPH062669A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000004276A1 (en) * 1998-07-17 2000-01-27 J. D. Neuhaus Gmbh & Co. Kg Pneumatic motor lubrication
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