(57)【要約】【課題】粉末冶金法で製造される内接歯車ポンプ用ロータの脈動性能を、インナーロータとアウターロータの歯面の傾き修正をせずに安定させることを課題としている。【解決手段】少なくともサイジングの工程を経て製造されるインナーロータ２とアウターロータ３について、それぞれのロータの歯面６，７に対して鋭角に交わる側の端面をＡ面、鈍角に交わる側の端面をＢ面として、インナーロータのＡ面とアウターロータのＡ面が同じ側に置かれるようにインナーロータ２とアウターロータ３を組み合わせた。【選択図】図２
2010019205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともサイジングの工程を経て製造されるインナーロータ（２）とアウターロータ（３）を組み合わせた内接歯車ポンプ用ロータにおいて、
インナーロータ（２）とアウターロータ（３）について、それぞれのロータの歯面（６，７）に対して鋭角に交わる側の端面をＡ面、鈍角に交わる側の端面をＢ面として、インナーロータのＡ面とアウターロータのＡ面が同じ側に置かれるように前記インナーロータ（２）とアウターロータ（３）を組み合わせたことを特徴とする内接歯車ポンプ用ロータ。
【請求項２】
インナーロータの歯面（６）の歯先部における傾斜角をθｉ、その傾斜角θｉでの歯面のロータ厚み１０ｍｍ当たりのロータ径方向変位をＳ１、アウターロータの歯面（７）の歯先部における傾斜角をθｏ、その傾斜角θｏでの歯面の１０ｍｍ当たりのロータ径方向変位をＳ２として、１０≦Ｓ１＋Ｓ２≦３０μｍの条件を満足させたことを特徴とする請求項１に記載の内接歯車ポンプ用ロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼結品のインナーロータとアウターロータを採用した内接歯車ポンプ用ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
内接歯車ポンプは、車のエンジンや自動変速機（ＡＴ）用のオイルポンプなどとして多用されている。この内接歯車ポンプは、例えば、下記特許文献１などに記載されている。
この内接歯車ポンプに採用されるポンプ用ロータは、インナーロータと、歯数がインナーロータのそれよりも１枚多いアウターロータを偏心配置にして組み合わせたものが主流をなしている。また、そのポンプ用ロータを構成するインナーロータとアウターロータは、焼結合金で形成されたものが多くを占めている。焼結合金製のインナーロータとアウターロータは、粉末冶金法によって製造され、粉末の圧粉成形、圧粉体の焼結の工程を経た後にサイジングを実施して市場に提供されている。
【０００３】
寸法、形状を矯正するサイジングは、ダイ、上下のパンチ、及びコアを組み合わせた金型を用いて行われる。インナーロータについてはダイの成形穴で外歯の歯面をしごき、アウターロータについてはコアの外周面で内歯の歯面をしごく方法が採られる。ところが、そのサイジングが原因で歯面の直角度が低下することがある。ここで言う歯面の直角度は端面を基準にしたものであり、端面とのなす角が９０°を理想とする。
【０００４】
サイジングでは、ダイやコアとの間に生じる側面抵抗の影響により、上パンチによって加圧される焼結体（焼結後ロータ）の一端側よりも、下パンチによって加圧される他端側で成形圧が低くなりがちである。そのサイジング成形圧の差が生じると、ロータの一端側と他端側におけるサイジング後の歯面の弾性復元量などにも差が生じ、このことが直角度の低下に特に大きな影響を及ぼしていると考えられる。
【０００５】
なお、下記特許文献２は、第１係合部（歯面）が端面に対して直角をなさないのは第１係合部と端面が別部材（異なる金型要素）によって成形されることに原因があると考え、その問題の対策として、第１係合部と端面（その面の外周の一部）を共にダイで成形することを提案している。
【特許文献１】特開平７−３２４６８３号公報
【特許文献２】特開２００４−２７３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
粉末冶金法で製造される歯車ポンプ用ロータは、上述したように、サイジング工程を経ることによってインナーロータとアウターロータの歯面の直角度が低下することがある。
【０００７】
その直角度の低下は、サイジング後に歯面を研磨するなどして修正することが可能であるが、修正工程を含ませると粉末冶金法の利点（量産性に優れコスト低減が図れる）が薄れる。なお、内接歯車ポンプ用のロータは端面の全域を段差のない平面にするので、第１係合部と一緒に端面の一部をダイで成形する特許文献２の方法は採用できない。また、上述した側面抵抗の影響による成形圧の差は端面の一部をダイで成形する場合にも生じるため、特許文献２の方法は、粉末成形時やサイジング時の側面抵抗に起因した直角度の低下の防止には効果を奏さない。
【０００８】
このような理由から、サイジング後のポンプ用ロータは歯面の修正を行なわずに使用しているが、歯面が理想面に対して傾いたインナーロータとアウターロータを組み合わせると、組み合わせの状況によってチップクリアランス（ポンプ室閉じ込み部におけるインナーロータとアウターロータの歯先間隙間）がばらつき、チップクリアランス部からの液体の洩れが製品毎に違ったものになって同一仕様のポンプでありながら脈動性能に差が生じてしまう。
【０００９】
この発明は、粉末冶金法で製造される内接歯車ポンプ用ロータの脈動性能を、インナーロータとアウターロータの歯面の傾き修正をせずに安定させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明においては、少なくともサイジングの工程を経て製造されるインナーロータとアウターロータを組み合わせた内接歯車ポンプ用ロータにおいて、インナー、アウターの各ロータについて、それぞれのロータの歯面に対して鋭角に交わる側の端面をＡ面、鈍角に交わる側の端面をＢ面として、インナーロータのＡ面とアウターロータのＡ面が同じ側に置かれるように前記インナーロータとアウターロータを組み合わせた。インナーロータ、アウターロータのどちらも両端面は平行と考える。
【００１１】
このポンプ用ロータは、インナーロータの歯面の歯先部における傾斜角をθｉ、その傾斜角θｉでの歯面のロータ厚み１０ｍｍ当たりの測定開始点を基準としたロータ径方向変位（ロータ厚み１０ｍｍ当たりの直角度）をＳ１、アウターロータの歯面の歯先部における傾斜角をθｏ、その傾斜角θｏでの歯面のロータ厚み１０ｍｍ当たりの測定開始点を基準としたロータ径方向変位（ロータ厚み１０ｍｍ当たりの直角度）をＳ２として、１０≦Ｓ１＋Ｓ２≦３０μｍの条件を満足させたものが好ましい。ここで言う歯面の傾斜角は、端面に対して直角な面を基準にした角度である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の、ポンプ用ロータは、インナーロータのＡ面とアウターロータのＡ面が同じ側に置かれるようにしたので、両ロータの歯面の傾き方向の不一致によるチップクリアランスのばらつきが起こらない。これにより、チップクリアランス部からの液体の洩れ量が製品によって大きくばらつくことがなくなり、同一仕様のポンプの脈動値が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面の図１〜図４に基づいてこの発明のポンプ用ロータの実施の形態を説明する。図１に示すポンプ用ロータ１は、各々が焼結合金で形成されたインナーロータ２とアウターロータ３を組み合わせて構成されている。インナーロータ２は、中心に軸穴４を有する。２ａはインナーロータ２の歯、３ａはアウターロータ３の歯である。
【００１４】
インナーロータ２は、歯形がトロコイド曲線で形成されるもの、サイクロイド曲線で形成されるもの、歯底部が内転サイクロイド（ハイポサイクロイド）曲線で、アウターロータとの噛合い部がインボリュート曲線で、歯先部が外転サイクロイド（エピサイクロイド）曲線やその他の任意の曲線でそれぞれ形成されるものなどが知られており、そのような歯形を任意に選択して採用することができる。
【００１５】
アウターロータ３は、インナーロータ２よりも歯数を１枚多くしたものが用いられている。このアウターロータ３は、歯形がトロコイド曲線で形成されるもの、サイクロイド曲線で形成されるもの、特開２００５−３６７３５号公報に記載された方法で創成されたものなどが知られており、そのような歯形を任意に選択して採用することができる。
【００１６】
このインナーロータ２とアウターロータ３を偏心配置にして組み合わせてポンプ用ロータ１を構成し、そのポンプ用ロータ１を、吸入ポートと吐出ポートを有するポンプケース（図示せず）に収納して内接歯車ポンプを構成する。その内接歯車ポンプは、インナーロータ２の軸穴４に駆動軸（これも図示せず）を通して係合させ、その駆動軸から駆動力を伝えてインナーロータ２を回転させる。このとき、アウターロータ３は従動回転し、この回転により両ロータ間に形成されるポンプ室（ポンピングチャンバ）５の容積が増減してオイルなどの液体の吸入、吐出がなされる。
【００１７】
例示のポンプ用ロータ１は、図２に示すように、インナーロータ２とアウターロータ３の歯面６，７が、それぞれのロータの一方の端面に対して鋭角に交わる状態に角度θｉ、および角度θｏ傾いている。インナーロータ２とアウターロータ３のそれぞれについて、一方の端面をＡ面、他方の端面をＢ面と考えたとき、両ロータの歯面６、７は、Ａ面に対しては鋭角に、Ｂ面に対しては鈍角に交わる方向に傾いている。そのような歯面を有するインナーロータ２とアウターロータ３が、インナーロータ２のＡ面とアウターロータ３のＡ面が同じ側に置かれるように組み合わされて図１のポンプ用ロータが構成されている。図３のｔは、インナーロータ２とアウターロータ３の歯先間に形成されるチップクリアランスである。
【００１８】
インナーロータ２とアウターロータ３は、それぞれのロータの歯面６，７の歯先部における傾斜角θｉ，θｏの和が、図４に示す歯面のロータ厚み１０ｍｍ当たりのロータ径方向変位Ｓ１、Ｓ２の和で表して１０〜３０μｍの範囲に納まるものを組み合わせてあり、そのために、噛合い部の歯面６，７間に形成されるチップクリアランスｔの変動幅が、例えば、厚さ１０ｍｍのロータにおいては２５μｍ以下に抑えられ、チップクリアランス部からの液洩れ量のばらつき幅が小さくなる。なお、チップクリアランス部からの液洩れ量は、噛合い部における上記変位Ｓ１、Ｓ２の和が小さいほど減少するが、サイジングで得られる歯面の直角度には限りがあるので、インナーロータとアウターロータの歯面の直角度の組み合わせについては、既に述べた１０≦Ｓ１＋Ｓ２≦３０μｍの条件を満足させるのがよい。
【００１９】
図５は、インナーロータ２のＡ面とアウターロータ３のＢ面が同じ側に置かれるように組み合わされた状態を示している。従来の内接歯車ポンプでは、図２の組み合わせ状態と図５の組み合わせ状態が混在したものになってチップクリアランス部からの液洩れ量（すなわちポンプ吐出量）がばらつき、それが脈動値を不安定にする原因になっていたが、この発明のポンプ用ロータを使用すれば、インナーロータ２とアウターロータ３の組み合わせ方向が統一されて図５の組み合わせが排除され、そのために、チップクリアランス部からの洩れ量の変動幅が小さくなってポンプの性能が安定する。
【００２０】
−実施例−
この発明のポンプ用ロータを試作して吐出性能に関する評価試験を行なった。各々が焼結合金で形成された歯数１０枚のインナーロータと、歯数１１枚のアウターロータを粉末冶金法で製造し、その両者を組み合わせてロータ厚み：１０ｍｍのオイルポンプ用ロータを作製した。インナーロータは、歯先部がインボリュート曲線と外転サイクロイド曲線を組み合わせた曲線で、歯底部が内転サイクロイド曲線でそれぞれ形成され、アウターロータは、インナーロータ２の中心をアウターロータの中心周りに直径（２ｅ＋ｔ）（ここに、ｅは、図１に示したインナーロータ２の中心Ｏｉとアウターロータ３の中心Ｏｏの偏心量、ｔは図３のチップクリアランス）の円を描いて公転させインナーロータ中心Ｏｉがその円を１周公転する間にインナーロータを１／ｎ回自転させ、こうして作られるインナーロータの歯形曲線群の包絡線で歯形が形成されている。アウターロータの外径：φ８５ｍｍ、インナーロータとアウターロータの偏心量ｅ：３．２ｍｍとした。この仕様でインナーロータとアウターロータの歯面の傾き角の組み合わせを表１のように変化させたポンプ用ロータを準備し、各ポンプ用ロータをポンプケースに組み込んで内接歯車ポンプを構成した。そして、その試作ポンプについて吐出脈動幅を調べた。この試験は、ポンプ回転数：４０００ｒｐｍ、吐出圧：３ＭＰａ、油種：ＡＴＦ、油温：８０℃の条件下で行なった。
【００２１】
【表１】
2010019205.tif 000003
【００２２】
この試験の結果を表１に示す。この試験結果から、インナーロータとアウターロータの歯面の傾き方向の組み合わせが自由になされる場合（試料No.１〜No.６のどれになるかが保証されないとき）には、製品によって吐出圧のばらつき幅（吐出脈動幅）が大きくなることがわかる。インナーロータの歯面の傾き方向とアウターロータの歯面の傾き方向が逆になるように統一された試料No.２〜５（発明品）は、そのばらつきが小さい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明のポンプ用ロータの一例を示す端面図
【図２】同上のロータの歯面の傾きを誇張して示す図
【図３】チップクリアランスを拡大して示す図
【図４】歯面の直角度の定義（ロータ厚み１０ｍｍ当たりのロータ径方向変位Ｓ１、Ｓ２）に関する説明図
【図５】噛合い部におけるインナーロータとアウターロータの歯面の傾き方向を揃えた状態を示す図
【符号の説明】
【００２４】
１          ポンプ用ロータ
２          インナーロータ
２ａ        歯
３          アウターロータ
３ａ        歯
４          軸穴
５          ポンプ室
６，７      歯面
ｔ          チップクリアランス
Ａ、Ｂ      ロータの端面
Ｏｉ        インナーロータ中心
Ｏｏ        アウターロータ中心
ｅ          偏心量
【図１】
2010019205.tif 000004
【図２】
2010019205.tif 000005
【図３】
2010019205.tif 000006
【図４】
2010019205.tif 000007
【図５】
2010019205.tif 000008