(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にほぼまゆ状の凹部が形成されたハウジングと、
該凹部の一端開口を閉塞するカバーと、
ハウジングの凹部内に回転自在に収納され、各頂部が前記凹部の内周面に形成されたトロコイド曲面に沿って摺接回転するほぼ三角形状のロータと、
前記ハウジングに貫通配置され、偏心機構を介して前記ロータに回転力を伝達する駆動軸と、
前記トロコイド曲面とロータ外周面との間に形成された複数の作動室と、
ロータの回転に伴う圧縮行程中に容積が減少する一の作動室内の非圧縮流体を外部に流出させる通路部とを備えたロータリ型ポンプであって、
前記ロータとカバーあるいはハウジングとの間に、前記ロータの回転運動を案内する案内手段を設けると共に、
該案内手段を、トロコイド曲面に沿って複数の前記作動室間を連通するように形成されたガイド溝と、先端部が該ガイド溝内を摺動するガイドピンとから構成したことを特徴とするロータリ型ポンプ。
【請求項２】
前記ガイド溝を、カバーの内側面に前記トロコイド曲面に沿って形成する一方、前記ガイドピンを、前記ロータの頂部付近の一側面に形成されたピン保持孔内に保持したことを特徴とする請求項１記載のロータリ型ポンプ。
【請求項３】
前記ガイド溝を、ハウジングの凹部底面に前記トロコイド曲面に沿って形成する一方、前記ガイドピンを、前記ロータの頂部付近の他側面に形成されたピン保持孔内に保持したことを特徴とする請求項１記載のロータリ型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の潤滑油や作動油のオイルポンプとして用いられるロータリ型ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、自動車用内燃機関へ潤滑油を供給したり、パワーステアリングへ作動油を供給するオイルポンプとしては、内接式ギアポンプやプランジャポンプ等、種々のものが存在している。
【０００３】
ところで、一般に自動用内燃機関としては、いわゆるレシプロエンジンの他に、トロコイド曲面をロータが摺接しながら１回転運動を行う毎に吸入，圧縮，膨張，排気の４行程が連続して行われるバンケル形のロータリエンジンが知られている（実開昭６４−１５７２６号公報等参照）。
【０００４】
このバンケル形ロータリエンジンの概略を説明すれば、内周面にペリトロコイド面を有するロータリハウジングの両側面にサイドハウジングが設けられていると共に、ロータリハウジングの内部にはほぼ三角形状のロータがペリトロコイド曲面に摺接しながら回動自在に収納されており、このロータ外周面とペリトロコイド曲面との間に３つの作動室が形成されている。また、両サイドハウジングを貫通したクランクシャフトである出力軸の所定外周面には、中心が該出力軸の軸心と偏心した円板状のエキセントリック部が一体に設けられており、このエキセントリック部の外周でロータの内周面が軸受けされている。さらに、一方のサイドハウジングの出力軸貫通孔の内周面には小径な固定歯車が作動室内に臨んで固着されている一方、ロータの一端側内周面に固定歯車を噛合するロータ歯車が形成されている。
【０００５】
また、前記ロータリハウジングは、一側部に吸気ポートと排気ポートが並行に形成されていると共に、その反対側に一対の点火プラグが取り付けられている。
【０００６】
そして、エンジン始動後のロータの回転に伴いエキセントリック部及び出力軸が回転すると共に、ロータ歯車が固定歯車とかみ合って回転することにより、ロータの頂点がロータハウジングの基本曲線であるペリトロコイド曲線を画いて回転運動をしながら、動力を出力軸に伝達する。すなわち、ロータの回転に伴い吸気ポートが開き、吸入行程が始まり、２つの作動室の容積が徐々に大きくなって最大となった時点で、吸気ポートが自動的に閉成される。その後、該作動室内の混合気が圧縮され、圧縮上死点付近で点火されて膨張行程に移行する。次に、膨張行程を経た後、排気ポートが開き、排気行程が完了した後、再び吸入行程に移行する。これによって、ロータの１回転ごとに出力軸が３回転して、該出力軸に動力が伝達されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ロータリエンジンにあっては、ロータをトロコイド曲線に沿って回転運動させるための案内手段として、ロータに固定された別体のロータ歯車とサイドハウジングに固定された別体の固定歯車とを用い、軸心が偏心した該両歯車の噛み合わせによってロータの回転案内を行うようになっている。このため、案内手段全体の構造が複雑になると共に、多くの部品点数が必要になる。この結果、製造作業能率の低下とコストの高騰が余儀なくされる。
【０００８】
しかも、各歯車の噛み合わせ精度を確保するために各歯の高い加工精度が要求される。したがって、加工作業性の悪化と加工コストの高騰も招来している。さらに、各歯車をロータやサイドハウジングに取り付けるための比較的大きなスペースが要求されるので、全体の大型化や重量の増加を招いている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロータリエンジンの基本構成を利用した例えばオイルポンプを実用化するに際し、ロータリエンジンのもつ課題を解決するために案出されたもので、請求項１記載の発明は、内部にほぼまゆ状の凹部が形成されたハウジングと、該凹部の一端開口を閉塞するカバーと、ハウジングの凹部内に回転自在に収納され、各頂部が前記凹部の内周面に形成されたトロコイド曲面に沿って摺接回転するほぼ三角形状のロータと、前記ハウジングに貫通配置され、偏心機構を介して前記ロータに回転力を伝達する駆動軸と、前記トロコイド曲面とロータ外周面との間に形成された複数の作動室と、ロータの回転に伴う圧縮行程中に容積が減少する一の作動室内の非圧縮流体を外部に流出させる通路部とを備えたロータリ型ポンプであって、前記ロータとカバーあるいはハウジングとの間に、前記ロータの回転運動を案内する案内手段を設けると共に、該案内手段を、トロコイド曲面に沿って複数の前記作動室間を連通するように形成されたガイド溝と、先端部が該ガイド溝内を摺動するガイドピンとから構成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記ガイド溝を、カバーの内側面に前記トロコイド曲面に沿って形成する一方、前記ガイドピンを、前記ロータの頂部付近の一側面に形成されたピン保持孔内に保持したことを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記ガイド溝を、ハウジングの凹部底面に前記トロコイド曲面に沿って形成する一方、前記ガイドピンを、前記ロータの頂部付近の他側面に形成されたピン保持孔内に保持したことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明に係るロータリ型ポンプの第１実施例を示し、内燃機関のシリンダブロック等に固定されたハウジング１と、該ハウジング１の一端部に平ボルト３によって固定されて、ハウジング１内部に形成されたまゆ状の凹部１ｂの一端開口を閉塞するカバー２と、ハウジング１とカバー２の各中央部に有する貫通孔１ａ，２ａ内に挿通配置された駆動軸４と、前記ハウジング１内部の凹部１ｂとカバー２とで画成された内部に回転自在に収納されたほぼ三角形状のロータ５とを備えている。
【００１４】
前記ハウジング１は、凹部１ｂの内周面がまゆ状のトロコイド曲面６に形成されていると共に、カバー２と反対側の内周部外面に筒状の突起部７が一体に設けられている。前記カバー２は、外形がハウジング１と同じ矩形状に形成されていると共に、後述するガイド溝８が形成されても剛性が低下しない程度の肉厚を有している。
【００１５】
前記駆動軸４は、図外の内燃機関のクランクシャフトに直結されて、該クランクシャフトと１対１の回転比で回転するようになっており、外周面に偏心機構であるエキセントリックカラー１０が駆動軸４の外周面凹溝に長手方向に配置されたキー１１によって固定されていると共に、先端部４ａに、駆動プーリ１２が軸方向から螺着したボルト１３によって固定されている。また、駆動軸４の基端側段差部４ｂに歯車部１４が固定されている。さらに、駆動プーリ１２は、本体の内周部に駆動軸４の外周に被嵌する筒部１２ａを有していると共に、タイミングベルトを介して駆動軸４に回転力を伝達するようになっている。尚、ハウジング１の突起部７と駆動プーリ１２の筒部１２ａとの間にはシール部材１５が介装されている。
【００１６】
前記エキセントリックカラー１０は、図２にも示すように駆動軸４の外周面に被嵌する筒状部１０ａと、該筒状部１０ａの駆動プーリ１２側外周面に一体に形成された偏心板１０ｂとからなり、その中心Ｐが駆動軸４の軸心Ｘからε分だけ偏心している。また、前記筒状部１０ａは、前後端部がハウジング１の挿通孔１ａとカバー２の挿通孔２ａまで延設されて、前端部が駆動プーリ１２の筒部１２ａの端縁に、後端部が歯車部１４の端面に夫々当接して軸方向の位置決めがされている。また、偏心板１０ｂには、軽量化と重量バランスを取るための大小複数の孔Ｈが周方向に配置されている。
【００１７】
前記ロータ５は、その厚さ巾がハウジング１の凹部１ｂの巾よりも若干小さく設定され、各頂部５ａ〜５ｃ間の外面とトロコイド面６との間に３つの作動室１６ａ，１６ｂ，１６ｃを形成していると共に、各頂部５ａ〜５ｃがトロコイド曲面６に常時摺接しながらペリトロコイド曲線を画いて回転運動を行うようになっている。また、ロータ５の中央には、図１に示すように円形孔が形成されており、この円形孔の内周面５ｄが前記エキセントリックカラー１０の偏心板１０ｂの外周面に嵌合支持されて、該偏心板１０ｂから内周面５ｄを介してロータ５に回転力が伝達されるようになっている。
【００１８】
また、前記ハウジング１は、図２に示すように一側壁内に凹部１ｂに連通する下側の吸入ポート１８と上側の吐出ポート１９が略水平方向に沿って貫通形成されていると共に、吸入，吐出ポート１８，１９と反対側の他側壁の内部には、圧縮行程時に容積が減少する第１作動室１６ａと、該第１作動室１６ａにロータ５回転方向の隣接する第２作動室１６ｂとを連通する通路部である連通路２０が形成されている。
【００１９】
すなわち、この連通路２０は、ほぼ横Ｕ字形状に折曲形成されて、一端開口２０ａはロータ５の回転に伴い一つの頂部５ｂが他側壁側のトロコイド曲面６に摺接している状態で隔成される第１作動室１６ａに連通配置され、他端開口２０ｂは第２作動室１６ｂに連通配置されるように形成されている。また、連通路２０の最大容積値は、第１作動室１６ａの最大容積値から図１に示すように、一つの頂部５ｂが他端開口２０ｂを閉止した状態時における第１作動室１６ａの容積値を差し引いた容積値と同一かあるいはそれ以上の大きさに設定されている。
【００２０】
そして、前記カバー２とロータ５との間には、該ロータ５をトロコイド曲面６に沿って回転案内する案内手段が設けられている。この案内手段は、カバー２の内側面２ｂ外周側に形成された無端状のガイド溝８と、ロータ５の前記カバー内側面２ｂ側の一側面５ｅに形成された３つのピン保持孔１７と、該各ピン保持孔１７内に保持されたガイドピン９とから構成されている。
【００２１】
前記ガイド溝８は、図１及び図２に示すように横断面半円形状を呈し、トロコイド曲面６に沿ってまゆ形状に切欠形成されている。また、前記ピン保持孔１７は円柱状を呈し、ロータ５一側面５ｅの頂部５ａ，５ｂ，５ｃ付近つまり各頂部５ａ〜５ｃの頂点とロータ５の中心Ｐを結ぶ線上でかつ頂点５ａ〜５ｃ近傍に配置形成されて、ガイド溝８に対向している。さらに、金属製のガイドピン９は、基端部９ａが前記３つのピン保持孔１７に夫々圧入固定されていると共に、先端部９ａがガイド溝８内に摺動自在に嵌挿している。
【００２２】
したがって、本実施例によれば、４行程ロータリエンジンと入出力経路が反対になり、駆動プーリ１２を介して駆動軸４が回転駆動すると、エキセントリックカラー１０も同期回転して外周面とロータ内周面５ｄを介してロータ５に回転力を伝達する。このため、該ロータ５は、案内手段の各ガイドピン９がガイド溝８内を摺動しながらスムーズに案内されてトロコイド曲線に沿って回転運動する。このとき、吸入ポート１８に連通した例えば第１作動室１６ａ内に潤滑油が吸入されて、ロータ５の回転により最大容積となった第１作動室１６ａ内に潤滑油が満たされて、そのまま圧縮行程に移行する。そして、圧縮行程が開始（第１作動室１６ａの容積減少開始）すると同時に、第１作動室１６ａが連通路２０によって第２作動室１６ｂと連通するため、第１作動室１６ａ内の潤滑油が第２作動室１６ｂ内に流入して、第１作動室１６ａの移行に伴う容積減少を許容する。その後、膨張行程に移行して第２作動室１６ｂ内に満たされた潤滑油は、該第２作動室１６ｂに連通した吐出ポート１９内にロータ５回転力によって圧送される。これによって、一連のポンプ作用がスムーズに行われる。
【００２３】
このように、本実施例によれば、ロータリエンジンの基本構造に若干の改良を加えることによって、ロータリ型のオイルポンプを実用化することが可能になったため、各作動室１６ａ〜１６ｃの容積増加に伴いロータ５の１回転当たりの吐出量を増加させることができ、ポンプ効率の向上が図れる。つまり、各作動室１６ａ〜１６ｃの最大容積が他の内接式ギアポンプなどに比較して大きいため、１回の吐出量が多くなる。この結果、従前のオイルポンプと同一のポンプ容量であれば、全体の構造を十分に小さくすることが可能になり、ポンプのコンパクト化と軽量化が図れる。
【００２４】
また、従前のポンプに比較して構造が簡単であるため、製造作業能率の向上とコストの大巾な低廉化が図れる。
【００２５】
さらに、本実施例では、歯車に代えてガイド溝８とピン保持孔１７に保持された各ガイドピン９をロータ５の案内手段として構成したため、構造の大巾な簡素化と部品点数の削減が図れる。このため、案内手段の製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。
【００２６】
さらに、案内手段は、カバー２とロータ５との間に３つのガイドピン９を利用して構成したため、従来のような歯車を取り付けるためのスペースが全く不要になり、これによって、ポンプの小型化と軽量化が図れる。
【００２７】
図３及び図４は本発明の第２実施例を示し、案内手段のガイド溝８をハウジング１の凹部１ｂの底面にトロコイド曲面６に沿って形成すると共に、該ガイド溝８に対向するロータ５の凹部１ｂ側他側面５ｆに３つのピン保持孔１７を形成し、ここに各ガイドピン９の基端部９ａを圧入固定し、かつ先端部９ｂをガイド溝８内に摺動自在に嵌挿したものである。
【００２８】
したがって、この実施例においても第１実施例と同様な作用効果が得られるばかりか、トロコイド曲面６が形成されたハウジング１にトロコイド曲面６に沿ったガイド溝８を形成し、ここにロータ５に予め固定されたガイドピン９を嵌挿するようにしたため、各構成部品の組立時におけるハウジング１に対するロータ５の取付位置精度が良好となり、軸心のずれによるロータ５の回転不良が防止される。しかも、かかるロータ５の回転不良を防止するための加工精度の高いノックピンが不要になる。この結果、第１実施例のものよりも加工作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。
【００２９】
さらに、第３実施例としては、案内手段のガイド溝を、ロータ５の外周部側の一側面５ｅあるいは他側面５ｆ側に形成する一方、複数のピン保持孔をカバー２の内側面２ｂあるいはハウジング１の凹部１ｂ底面に形成して、ここにガイドピンを固定するように構成することも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係るロータリ型ポンプによれば、ロータリエンジンの基本構造を利用したロータリ型ポンプの実用化が可能になったことは勿論のこと、ロータの案内手段を、構造の複雑な歯車に代えてガイド溝と該ガイド溝内を摺動するガイドピンによって構成したため、構造の大巾な簡素化と部品点数の削減が図れ、この結果、製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。
【００３１】
また、案内手段の高い加工精度も要求されないため、加工作業能率の向上と加工コストの低廉化も図れる。
【００３２】
しかも、ロータ等に従来のような歯車を取り付ける必要がないため、該取付スペースが全く不要になり、ポンプの小型化と軽量化が図れる。
【００３３】
さらに、請求項２記載の発明によれば、前述の効果に加えて、ハウジングに対するロータ５等の組み立て時における芯出しが容易になり、取付位置精度が良好になる。この結果、軸心のずれによるロータの回転不良が防止されると共に、加工精度の高いノックピン等が不要になるため、加工作業及び組立作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロータリ型ポンプの第１実施例を示す縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】本発明の第２実施例を示す縦断面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図。
【符号の説明】
１…ハウジング
１ｂ…凹部
１ｃ…一側面
２…カバー
２ｂ…内側面
４…駆動軸
５…ロータ
５ａ〜５ｃ…頂部
６…トロコイド曲面
８…ガイド溝
９…ガイドピン
１０…エキセントリックカラー（偏心カラー）
１６ａ〜１６ｃ…作動室
１７…ピン保持孔
２０…連通路（通路部）
【図１】
0003715372.tif 000002
【図２】
0003715372.tif 000003
【図３】
0003715372.tif 000004
【図４】
0003715372.tif 000005