(57)【要約】【課題】流量不足を起こすことなくアウターロータと環状部の摩耗を効果的に抑制できる内接歯車ポンプを提供すること。【解決手段】内接歯車ポンプ１は、アウターロータ２とインナーロータ３を収納する胴部（環状部）５２を有するとともに、胴部５２の内側に連通する吸込口６１及び吐出口７１を有するケーシング５と、インナーロータ３に連結され、インナーロータ３を介してアウターロータ２を所定の回転方向に回転させるシャフト（駆動軸）６と、を備える。胴部５２の内周面５２１には、軸方向に延びるとともに吐出口７１に連通する軸方向溝９０と、軸方向溝９０の軸方向の長さより短い幅で、該軸方向溝９０の両端よりも内側から回転方向と反対方向に延びる周方向溝９５と、が形成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内歯を有するアウターロータと前記アウターロータの前記内歯に噛み合う外歯を有するインナーロータとを収納する環状部を有するとともに前記環状部と連通する吸込口及び吐出口を有するケーシングと、
前記インナーロータに連結され、前記インナーロータを介して前記アウターロータを所定の回転方向に回転させる駆動軸と、
を備え、
前記環状部の内周面には、
軸方向に延びるとともに前記吐出口に連通する軸方向溝と、
前記軸方向溝の軸方向の長さより短い幅で、該軸方向溝の両端よりも内側から前記回転方向と反対方向に延びる周方向溝と、
が形成される内接歯車ポンプ。
【請求項２】
前記周方向溝の溝深さが、前記軸方向溝の溝深さよりも浅く形成される請求項１に記載の内接歯車ポンプ。
【請求項３】
前記軸方向溝は、前記吐出口における前記環状部の内周面に接する範囲において、前記環状部の内周面の円周方向で前記吸込口から離れた側の端部に接続される請求項１又は２に記載の内接歯車ポンプ。
【請求項４】
前記周方向溝の終端部は、前記環状部の内周面の円周方向において前記吸込口よりも前記吐出口側に位置する請求項１から３の何れかに記載の内接歯車ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アウターロータ及びインナーロータを有する内接歯車ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アウターロータの内歯に噛み合う外歯を有するインナーロータを回転させて流体を送る内接歯車ポンプが知られている。この種の内接歯車ポンプを開示するものとして特許文献１〜５がある。特許文献１〜５には、環状部の内側にアウターロータ及びインナーロータを収容し、インナーロータの回転に伴ってアウターロータを回転させる構造の内接歯車ポンプが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０２８００６号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６７９０号公報
【特許文献３】特開２００８−１２７９９１号公報
【特許文献４】特開２００８−２１５１００号公報
【特許文献５】実開昭６３−０００１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アウターロータを内側に収容する環状部は、該アウターロータのガイドとしても機能するため、アウターロータの回転によって環状部の内周面に摩耗が生じる。通常、環状部の内周面とアウターロータの外周面の間には搬送対象の流体（例えばオイル）が存在するため、流体が潤滑剤として機能して摩耗が抑制されているが、流体が存在しなくなれば摩耗の進行が速くなってしまう。摩耗が進めば昇圧能力や流量の低減の原因となる。
【０００５】
従来技術において、アウターロータや環状部には溝が形成されており、当該溝を通じて流体がアウターロータと環状部の間に流通させることも考えらえる。しかし、アウターロータと環状部の間に流体が流出し過ぎれば流量不足を引き起こして効率を低下させてしまう。例えば、特許文献１には、吐出圧力を導入する連通路を複数個所に形成した構成が記載されているものの、溝が広範囲に形成されているため、流体の内部漏れが生じ易くなってしまう。
【０００６】
本発明は、流量不足を起こすことなくアウターロータと環状部の摩耗を効果的に抑制できる内接歯車ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内歯を有するアウターロータと前記アウターロータの前記内歯に噛み合う外歯を有するインナーロータとを収納する環状部を有するとともに前記環状部と連通する吸込口及び吐出口を有するケーシングと、前記インナーロータに連結され、前記インナーロータを介して前記アウターロータを所定の回転方向に回転させる駆動軸と、を備え、前記環状部の内周面には、軸方向に延びるとともに前記吐出口に連通する軸方向溝と、前記軸方向溝の軸方向の長さより短い幅で、該軸方向溝の両端よりも内側から前記回転方向と反対方向に延びる周方向溝と、が形成される内接歯車ポンプに関する。
【０００８】
前記周方向溝の溝深さが、前記軸方向溝の溝深さよりも浅く形成されることが好ましい。
【０００９】
前記軸方向溝は、前記吐出口における前記環状部の内周面に接する範囲において、前記環状部の内周面の円周方向で前記吸込口から離れた側の端部に接続されることが好ましい。
【００１０】
前記周方向溝の終端部は、前記環状部の内周面の円周方向において前記吸込口よりも前記吐出口側に位置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の内接歯車ポンプによれば、流量不足を起こすことなくアウターロータと環状部の摩耗を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る内接歯車ポンプの内部を示す断面図である。
【図２】本実施形態の内接歯車ポンプのカバー及びポート等を取り外した様子を示す平面図である。
【図３】本実施形態の内接歯車ポンプの軸方向溝及び周方向溝の位置関係を模式的に示す平面図である。
【図４】本実施形態の内接歯車ポンプの胴部をケーシング本体から取り外した状態を示す斜視図である。
【図５】本実施形態の内接歯車ポンプの胴部に形成される軸方向溝及び周方向溝を示す斜視図である。
【図６】実施例の検査装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図７】比較例１の内接歯車ポンプのカバー及びポート等を取り外した様子を示す平面図である。
【図８】比較例２の内接歯車ポンプのカバー及びポート等を取り外した様子を示す平面図である。
【図９】比較例３の内接歯車ポンプの胴部の内周面に形成されたディンプル溝を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において軸方向は、特に説明のない限り、シャフト６、アウターロータ２及びインナーロータ３の回転軸方向のことを意味する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る内接歯車ポンプ１の内部を示す断面図である。図２は、本実施形態の内接歯車ポンプ１のカバー５３及びポート５５等を取り外した様子を示す平面図である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、内接歯車ポンプ１は、ケーシング本体５１、胴部５２及びカバー５３を有するケーシング５、そのケーシング５内に収容されるアウターロータ２、インナーロータ３、ポート５５及びストレーナ５８、インナーロータ３に接続されるシャフト６を主要な構成として備える。
【００１６】
ケーシング本体５１は、ブロック状に形成される。ケーシング本体５１の一側の端面には、略円柱状のボス５９が形成される。ケーシング本体５１には、シャフト６が回転可能に支持されている。
【００１７】
カバー５３は、ケーシング本体５１におけるボス５９が形成される側に配置される。
【００１８】
胴部５２は、その外周面がボス５９の外周面に対応する大きさに形成され、ボルト等の締結部材を用いてボス５９に固定される。胴部５２は、中空部を有する円筒状の環状部である。なお、胴部５２はボス５９（ケーシング本体５１）に固定される構成に限定されるわけではなく、胴部とケーシング本体を一体とする構成であってもよい。
【００１９】
胴部５２の内側には、アウターロータ２及びインナーロータ３が収容される。アウターロータ２は内歯２１を有し、インナーロータ３は、アウターロータの内歯２１に噛み合う外歯３１を有する。なお、「胴部５２の内側」は、円筒状の胴部５２の内周面５２１に囲まれる空間であり、アウターロータ２及びインナーロータ３が収容される空間のことを指すものとする。
【００２０】
ポート５５は、胴部５２におけるボス５９と対向する面の反対側の面に配置される。ポート５５には、滑り軸受け４０が配置されている。後述するシャフト６は、シャフトカラー５４に圧入されており、シャフト６が圧入されたシャフトカラー５４が該滑り軸受け４０の貫通孔５６に対して回転可能に収容されている。
【００２１】
ストレーナ５８は、カバー５３の内側で、積層されたボス５９、胴部５２及びポート５５を覆うように配置される。
【００２２】
シャフト６は、インナーロータ３に連結される駆動軸である。シャフト６は、その一側の端部がボス５９の中心を軸方向に貫通して該ボス５９の外側に突出してインナーロータ３に連結される。シャフト６の他側の端部は、ケーシング本体５１におけるボス５９が形成される側と反対側に突出して、ケーシング本体５１の外側でモータ等の駆動源(図示省略)に直接又は間接的に接続される。また、ケーシング本体５１の駆動源が接続される側には、シャフト６の周囲にシール部材５７が配置される。
【００２３】
シャフト６が駆動源から供給される力によって回転することにより、インナーロータ３及びアウターロータ２が回転する。
【００２４】
次に、ケーシング５内部でオイルの経路を形成する構造について説明する。図３は、本実施形態の内接歯車ポンプ１の軸方向溝９０及び周方向溝９５の位置関係を模式的に示す平面図である。図３では、図２から胴部５２、アウターロータ２及びインナーロータ３等を更に取り外した状態が示されている。図４は、本実施形態の内接歯車ポンプ１の胴部５２をケーシング本体５１から取り外した状態を示す斜視図である。図５は、本実施形態の内接歯車ポンプ１の胴部５２に形成される軸方向溝９０及び周方向溝９５を示す斜視図である。
【００２５】
図３〜図５に示すように、ケーシング本体５１のボス５９の周囲には円形溝５６０が形成される。円形溝５６０には、ケーシング本体５１内部の吸込流路（図示省略）に連通する貫通孔５６１，５６２が形成される。吸込流路は吸込側外部配管（図示省略）に接続されている。
【００２６】
ボス５９の先端面には、オイルが流入する吸込側切欠き部６０、オイルが流出する吐出側切欠き部７０及びケーシング本体５１内部の吐出流路（図示省略）に連通する貫通孔７３が形成される。吸込側切欠き部６０と吐出側切欠き部７０は、個別の切欠きとなっている。また、貫通孔７３が連通する吐出流路には吐出側外部配管（図示省略）が接続されている。
【００２７】
吸込側切欠き部６０は、ボス５９の外縁から切り欠かれる吸込口６１と、吸込口６１に接続される円弧部６２と、を有しており、全体として略Ｔ字状に形成される。吸込口６１は、円形溝５６０と胴部５２の内側を連通する直線状の溝である。
【００２８】
円弧部６２は、吸込口６１の端部から二手に分岐して円周方向に延びる円弧状の溝である。円弧部６２は、その全域が胴部５２の内側に位置し、アウターロータ２及びインナーロータ３と軸方向で対向する位置関係となっている。
【００２９】
吐出側切欠き部７０は、ボス５９の先端面に切り欠かれる吐出口７１と、吐出口７１に接続される円弧部７２と、を有しており、全体として略Ｔ字状に形成される。吐出口７１は、貫通孔７３と胴部５２の内側を連通する直線状の溝である。吐出口７１の延びる方向は略径方向となっている。
【００３０】
円弧部７２は、吐出口７１の端部から二手に分岐して円周方向に延びる円弧状の溝である。円弧部７２は、その全域が胴部５２の内側に位置し、アウターロータ２及びインナーロータ３と軸方向で対向する位置関係となっている。
【００３１】
胴部５２の内周面５２１には、アウターロータ２の外周面に対向する軸方向溝９０及び周方向溝９５が形成される。
【００３２】
軸方向溝９０は、軸方向に延びるセミシリンドリカル形状の溝である。軸方向溝９０は、内周面５２１の両端まで達している。軸方向溝９０は、胴部５２をボス５９に連結した状態で、吐出口７１と軸方向溝９０が軸方向で重なる位置関係となっており、軸方向溝９０と吐出口７１は連通している。本実施形態の軸方向溝９０は、吐出口７１のうち、胴部５２の内側に接する範囲Ｒにおいて、吸込口６１に近い側とは反対側の端部の位置に形成される。
【００３３】
周方向溝９５は、軸方向溝９０から円周方向に延びる細長の溝である。周方向溝９５は、軸方向溝９０の途中から延びており、軸方向側の端部は何れも閉塞される構造となっている。本実施形態の周方向溝９５は、断面形状が矩形の溝であり、その深さが軸方向溝９０の最も深い位置を底面としたときの深さよりも浅く形成される。従って、周方向溝９５と軸方向溝９０が接続する部位には、周方向溝９５及び軸方向溝９０の段差が形成される。
【００３４】
また、周方向溝９５は、インナーロータ３及びアウターロータ２の回転方向と反対方向（時計回りの方向）に軸方向溝９０から円周方向に延びている。周方向溝９５の長さは、その終端部９７が円周方向において、吸込口６１の端部６５よりも吐出口７１の端部（軸方向溝９０の位置）に近くなるように設定される。
【００３５】
オイルの流れについて説明する。駆動力の供給を受けたシャフト６が反時計回り（図２の矢印方向）に回転すると、インナーロータ３及びアウターロータ２が反時計回りで回転する。吸込側外部配管、吸込流路を通じて貫通孔５６１，５６２からケーシング５内にオイルが流入すると、ケーシング５内に流入したオイルがストレーナ５８を通じて吸込口６１、円弧部６２から胴部５２の内側に流入する。インナーロータ３及びアウターロータ２の回転によってオイルは円弧部７２、吐出口７１を通じて貫通孔７３に進み、当該貫通孔７３から吐出流路、吐出側外部配管を通じて内接歯車ポンプ１の外部に流出する。
【００３６】
また、本実施形態では、軸方向溝９０が吐出口７１に連通しており、軸方向溝９０には周方向溝９５が連通している。これによって、インナーロータ３及びアウターロータ２の回転に伴ってアウターロータ２と胴部５２の間にもオイルが流れて異常摩耗が防止される。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の内接歯車ポンプ１は、アウターロータ２とインナーロータ３を収納する胴部（環状部）５２を有するとともに、胴部５２の内側に連通する吸込口６１及び吐出口７１を有するケーシング５と、インナーロータ３に連結され、インナーロータ３を介してアウターロータ２を所定の回転方向に回転させるシャフト（駆動軸）６と、を備える。胴部５２の内周面５２１には、軸方向に延びるとともに吐出口７１に連通する軸方向溝９０と、軸方向溝９０の軸方向の長さより短い幅で、該軸方向溝９０の両端よりも内側から回転方向と反対方向に延びる周方向溝９５と、が形成される。
【００３８】
これにより、吐出口７１から軸方向溝９０及び周方向溝９５を通じて胴部５２の内周面５２１とアウターロータ２の外周面の間にオイル（流体）を導入できる。また、周方向溝９５が軸方向溝９０から回転方向と反対方向に延びているので、回転によって流体が少なくなり易い軸方向溝９０の流域（回転方向の反対側の領域）にも十分な流体を供給できる。これによって、胴部５２とアウターロータ２の間に十分な流体がないことに起因する胴部５２とアウターロータ２の異常摩耗を効果的に防止できる内接歯車ポンプ１を実現できる。また、周方向溝９５によって効率的にオイルを胴部５２とアウターロータ２の間に供給できるので、軸方向溝９０の幅を小さくすることもでき、流量不足の原因となる内部漏れも確実に防止できる。
【００３９】
また、本実施形態では、周方向溝９５の溝深さが、軸方向溝９０の溝深さよりも浅く形成される。これにより、軸方向溝９０から周方向溝９５への流体の過剰な流れ込みを防止しつつ、周方向溝９５から胴部５２の内周面５２１とアウターロータ２の外周面の間への流体の流れを円滑にすることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、軸方向溝９０は、吐出口７１における胴部５２の内周面に接する範囲Ｒにおいて、胴部５２の内周面５２１の円周方向で吸込口６１から離れた側の端部に接続される。これにより、軸方向溝９０と吸込口６１の間の周方向の距離が長くなるので、軸方向溝９０から低圧側である吸込口６１へのオイルの流れ込みに起因する流量の低下を確実に防止できる。
【００４１】
また、本実施形態では、周方向溝９５の終端部９７は、胴部５２の内周面５２１の円周方向において吸込口６１よりも吐出口７１側に位置する。これにより、周方向溝９５から供給されたオイルの吸込口６１への流入を効果的に抑制できる。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
【実施例】
【００４３】
次に、上記実施形態の内接歯車ポンプ１と異なる構造の内接歯車ポンプを比較した実施例について説明する。
【００４４】
図６は、実施例の検査装置の構成を模式的に示す説明図である。まず、本実施例の検査手法について説明する。図６に示すように、本検査装置は、灯油タンク５０１、ポンプ一次側バルブ５０２、フィルタ５０３、吸込圧力計５１０、内接歯車ポンプ５０５、吐出圧計５１１、ポンプ二次側バルブ５０６、流量計５０７の順に各構成が循環ラインに配置されている。
【００４５】
検査手順について説明する。まず、ポンプ二次側バルブ５０６を全開状態とした上で検査対象である内接歯車ポンプ５０５を運転する。次に、バルブ全開の状態で運転を１分間継続後、ポンプ二次側バルブ５０６の開度を調整して吐出圧の値を変えながら、それぞれ１分間、圧力・流量を維持できるか否かを確認する。具体的には、全開状態から、０．５ＭＰａ、１．０ＭＰａ、１．２５ＭＰａ、１．５ＭＰａ、１．７５ＭＰａ、２．０ＭＰａ２．２５ＭＰa、２．５ＭＰａ、以降０．１ＭＰａごとに値を変えながら圧力・流量を確認する。設定した圧力を維持できなくなった場合、再度開放状態からポンプ二次側バルブ５０６を絞り、ポイントごとに流量を測定する。設定圧力が維持できない状態で、測定した流量の値が初期から低下したことが確認された場合はポンプ二次側バルブ５０６を分解して摩耗を目視で確認する。実験結果は、以下の表１に示す。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
以下、本実験で使用した内接歯車ポンプの種類ごとに検査結果について説明する。実施例は、上記実施形態の内接歯車ポンプ１と同様の構造の内接歯車ポンプである。なお、実施例における軸方向溝の幅は２ｍｍであり、溝深さは１ｍｍである。また、表中の軸方向溝及び周方向溝の角度は、図２において回転中心から紙面右側に延ばした直線を基準線とし、当該基準線を０°としたときの角度である。実施例では、耐摩耗性だけでなく耐焼付けも良好であり、流量不足も生じなかった。
【００４８】
次に比較例について説明する。なお、比較例１〜５において、軸方向溝９０及び周方向溝９５以外は、上記実施形態の構成と同様である。
【００４９】
図７は、比較例１の内接歯車ポンプ２０１のカバー及びポート等を取り外した様子を示す平面図である。図７に示す比較例１の内接歯車ポンプ２０１は、吐出口７１に連通する軸方向溝２９０を有しているものの、実施例のように周方向溝９５は有していない構成である。軸方向溝２９０の溝幅は９．２ｍｍであり、溝深さは０．９ｍｍであり、吐出口７１の略全域に形成されている。また、表中の角度は、図７において回転中心から紙面右側に延ばした直線を基準線とし、当該基準線を０°としたときの角度である。この比較例１では、耐摩耗性及び耐焼付けが良好であったものの流量不足が生じた。これは、軸方向溝２９０と吐出口７１の接続部分が大きく、内部漏れが発生したことが原因と考えられる。
【００５０】
図８は、比較例２の内接歯車ポンプ３０１のカバー及びポート等を取り外した様子を示平面図である。図８に示す比較例２の内接歯車ポンプ３０１は、軸方向溝３９０が吐出口７１に連通していない構成である。また、比較例１と同様に周方向溝９５は有していない構成である。軸方向溝の溝幅は９．２ｍｍであり、溝深さは０．９ｍｍである。また、表中の角度は、図８において回転中心から紙面右側に延ばした直線を基準線とし、当該基準線を０°としたときの回転角度である。この比較例では、耐摩耗性だけでなく耐焼付けの性能が低く、オイルをアウターロータ２と胴部５２の間に十分なオイルを供給できなかったと考えられる。
【００５１】
図９は、比較例３の内接歯車ポンプの胴部の内周面に形成されたディンプル溝を示す写真である。比較例３では、本実施例のように軸方向溝及び周方向が形成されていない。替わりに、胴部５２の内周面５２１の全面に複数の穴が形成されるディンプル構造となっている。なお、比較例４及び比較例５においても、深さ、面積率、開口径が異なる以外は同様のディンプル構造である。比較例３は、耐摩耗性及び耐焼付けの性能が中程度であり、比較例４及び比較例５では耐摩耗性及び耐焼付けが良好とは言えなかった。また、比較例３〜比較例５では、ディンプル加工に適した面（要研磨）にする処理が必要となる。
【００５２】
以上、説明したように、胴部５２の内周面５２１に軸方向溝９０及び周方向溝９５が形成される実施例の内接歯車ポンプ１が、他の構造の内接歯車ポンプに比べ、耐焼付け、耐摩耗性及び流量の観点から有利な効果を奏することが表１の実験結果により示された。
【符号の説明】
【００５３】
１  内接歯車ポンプ
２  アウターロータ
３  インナーロータ
５  ケーシング
２１  内歯
３１  外歯
５２  胴部（環状部）
６０  吸込口
７０  吐出口
９０  軸方向溝
９５  周方向溝
【図１】
2020051327.tif 000004
【図２】
2020051327.tif 000005
【図３】
2020051327.tif 000006
【図４】
2020051327.tif 000007
【図５】
2020051327.tif 000008
【図６】
2020051327.tif 000009
【図７】
2020051327.tif 000010
【図８】
2020051327.tif 000011
【図９】
2020051327.tif 000012