(57)【要約】【目的】インナーロータの中心孔にシャフトを圧入固定してインナーロータを組み付けることにおいて、その組付完了後の歯面形状を理想とする寸法値に極めて近いものにできるインナーロータの製造方法及びそのインナーロータとすること。【構成】鉄系焼結材よりなるインナーロータ１と、該インナーロータ１の中心孔１２に圧入されるシャフト２とからなること。前記インナーロータ１の一歯の歯面半径は、前記中心孔１２に前記シャフト２が圧入される前の設計値Ｍが前記シャフト２の圧入後の理想値Ｎよりも小さく設定されること。前記設計値Ｍと前記理想値Ｎとの差は前記インナーロータ１の歯底１１ｂから歯先１１ａに亘って一定としてなること。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系焼結材よりなるインナーロータと、該インナーロータの中心孔に圧入されるシャフトとからなり、前記インナーロータの一歯の歯面半径は、前記中心孔に前記シャフトが圧入される前の設計値が前記シャフトの圧入後の理想値よりも小さく設定されると共に前記設計値と前記理想値との差は前記インナーロータの歯底から歯先に亘って一定としてなることを特徴とするインナーロータの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記インナーロータの一歯の歯面半径の前記設計値と前記理想値との差は、前記シャフトと前記インナーロータとの片側の圧入締め代の中央値よりも小としてなることを特徴とするインナーロータの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のインナーロータの製造方法により製造されてなることを特徴とするインナーロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インナーロータの中心孔にシャフトを圧入固定してインナーロータを組み付けることにおいて、その組付完了後の歯面形状を理想とする寸法値に極めて近いものにできるインナーロータの製造方法及びそのインナーロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内接歯車式のオイルポンプ等において、そのインナーロータは、インナーロータの中心孔にシャフトを圧入固定して、該シャフトを回転させることによりインナーロータも一緒に回転駆動させる。
【０００３】
この種のものとして、特許文献１が存在する。この特許文献１を概略する。なお、説明にて使用する符号は、特許文献１にて使用されているものをそのまま使用する。特許文献１は、その図１に示されるように、インナーロータ１０はサイクロイド曲線等により形成された４枚の外歯を有し、この外歯に対応する形状の５枚の内歯を有する図示しないアウターロータ内に組み込まれて、オイルポンプを構成する。
【０００４】
オイルポンプは、インナーロータ１０の中心に設けられた穴１１に圧入されたシャフト２０の回転により駆動される。特許文献１の図２には、インナーロータ１０の歯形の詳細形状が示されており、実線は理想的な圧入後の歯面形状、点線はシャフト２０の圧入前のインナーロータ１０の歯面の設計形状を示す。
【０００５】
インナーロータ１０の歯面半径の設計値（点線）は、理想値（実線）よりも小さく、且つ理想値との差が、歯底から歯先へ向かい次第に小さくなるように構成されている。
【０００６】
また、特許文献１には段落[００１９]に記載されているように、従来より広く使用されている組み合わせ円筒の理論式から導かれる式（２）よりシャフトと外筒とを締め代で圧入した場合の、両部材の接触面での法線方向圧力（嵌め合い圧力）Ｐcは、式Ｐc＝ＤＤ／２・Ｒm／（１／ＥＡ＋（Ｒo・Ｒo＋Ｒm・Ｒm）／ＥＢ（Ｒo・Ｒo−Ｒm・Ｒm）−ＮＡ／ＥＡ＋ＮＢ＋ＥＢ）・・・（２）で得られると記載されている。
【０００７】
また、特許文献１の段落[００２０]に記載されたように、従来より広く使用されている組み合わせ円筒の理論式から導かれる式（３）より外円筒外径部分の変形量（半径成分）ｕは、式ｕ＝２・Ｐc・Ｒm・Ｒm・Ｒo／ＥＢ／（Ｒo・Ｒo−Ｒm・Ｒm）・・・（３）で得られると記載されている。
【０００８】
また、特許文献１の段落[００１７]に記載されているように、シャフト圧入前の歯面半径の設計値Ｒ3と圧入後の理想値ｒ3との差ｄ3は、式ｄ3＝ｄ1−（ｄ1−ｄ2）×ｄ／（ｒ2−ｒ1）・・・（１）として設定されると記載されている。
【０００９】
式（１）を分かりやすく言い換えると、インナーロータの歯面形状の圧入による変形量は、径の大きさの違いに対して一定割合に変化するものであり、変形量は、径が小さい歯底側では大きく、径が大きい歯先側では小さくなるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４１１８６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上の構成には以下のような課題が存在する。前述した理論式は、材料内部に気孔等が全く無い完全弾性体を前提としており、且つ円筒に用いられる理論式である。よって、焼結材のように材料内部に多くの気孔等を含み、インナーロータのように非円筒形状である略歯車形状をした物に対してそのまま上記理論式を適応するには問題がある。また、インナーロータの歯数によっても、上記理論式を適応するには不向きとなる場合もある。
【００１２】
そして、特許文献１に記載の発明について実施したとしても、圧入後のインナーロータの歯面形状は、理想的な歯面形状とならず、そのため設計（期待）した効率、静粛性、耐久性等を得られ難いという状況が予想される。また、特許文献１の段落[００１８]に記載されたように、インナーロータ１０を実施した場合には、試作費用及び確認時間が余計に必要となるものと予想される。
【００１３】
本発明の目的（解決しよとする技術的課題）は、上記課題を克服し、インナーロータの製造において、設計値による製造品が理想値により一層、近いものとなるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、鉄系焼結材よりなるインナーロータと、該インナーロータの中心孔に圧入されるシャフトとからなり、前記インナーロータの一歯の歯面半径は、前記中心孔に前記シャフトが圧入される前の設計値が前記シャフトの圧入後の理想値よりも小さく設定されると共に前記設計値と前記理想値との差は前記インナーロータの歯底から歯先に亘って一定としてなるインナーロータの製造方法としたことにより、上記課題を解決した。
【００１５】
請求項２の発明を、請求項１において、前記インナーロータの一歯の歯面半径の前記設計値と前記理想値との差は、前記シャフトと前記インナーロータとの片側の圧入締め代の中央値よりも小としてなるインナーロータの製造方法としたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１又は２記載のインナーロータの製造方法により製造されてなるインナーロータとしたことにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明では、インナーロータを鉄系焼結材より形成されるものとし、該インナーロータの一歯の歯面半径は、中心孔にシャフトが圧入される前の設計値を前記シャフトの圧入後の理想値よりも小さく設定すると共に前記設計値と前記理想値との差は前記インナーロータの歯底から歯先に亘って一定としたものである。
【００１７】
これによって、設計値と、インナーロータの中心孔へのシャフトの圧入後の目標（狙い）値としたシャフト付きインナーロータの理想値における歯面形状が略等しい形状として形成できるため、オイルポンプ特性において目標（狙い）通りの高効率、高静粛性、高耐久性等を有するインナーロータを設計することが可能となる。
【００１８】
さらに、前記インナーロータは、その材質を気孔の無い一般的な材料としたときには、円筒理論計算の場合では肉厚の薄い歯底の方が変形量が大きいものであった。これに対して本発明では、インナーロータを焼結材よりなる略歯車形状としたもので、肉厚差に関わらず、歯底、歯先共に変形量は略等しいものにすることができる。
【００１９】
次に、請求項２の発明では、インナーロータの中心孔へのシャフトの圧入後の狙い値であるインナーロータの理想値に対し、シャフト圧入後のインナーロータの実際の歯面形状が略等しい形状として形成できるため、オイルポンプ特性において狙い通りの高効率、高静粛性、高耐久性等を有するロータを設計することが可能である。
【００２０】
また、インナーロータの寸法をどの程度変更すれば良いかが事前に把握できるため、実際に物を試作し、インナーロータの中心孔にシャフトを圧入してみて、圧入後の膨れた寸法を測定し、設計寸法を決めるという面倒な作業を無くすことができる。
【００２１】
請求項３の発明では、本発明の製造方法にて製造されるインナーロータを用いることによって、シャフト圧入後の目標（狙い）値であるインナーロータの理想値に対し、シャフト圧入後のインナーロータの実際の歯面形状が略等しい形状として形成できるため、オイルポンプ特性において目標（狙い）通りの高効率、高静粛性、高耐久性等を有するインナーロータを設計することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）はインナーロータの正面図、（Ｂ）はシャフトと断面にしたインナーロータとを分離した状態の側面図、（Ｃ）はシャフト付きインナーロータの斜視図である。
【図２】（Ａ）は従来技術と本発明で同じ理想値を狙った場合の従来設計値と本発明設計値Ｍの差異を記載したインナーロータの正面図、（Ｂ）は（Ａ）の（ア）部拡大図である。
【図３】（Ａ）はシャフト付きインナーロータの一部断面にした正面図、（Ｂ）はシャフトの拡大断面図、（Ｃ）は中心孔の拡大断面図、（Ｄ）は片側の締め代の中央値を示すシャフトと中心孔を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。本発明においてインナーロータは、内接歯車式オイルポンプ等に使用され、アウターロータと共に装着されている。図示しないアウターロータは、インナーロータの外側に配置され、インナーロータよりも１枚多い内歯を有する形状となっている〔図１(Ａ)，（Ｂ）参照〕。
【００２４】
インナーロータ１には、シャフト２が装着されて、図示されないオイルポンプのハウジングに装着される。インナーロータ１は、通常のトロコイド曲線等により形成された複数の外歯１１，１１，…を有する〔図１(Ａ)参照〕。本発明の実施形態としては、外歯１１は、８枚構成となっている。但し、外歯１１の数は、８枚に限定されるものではなく、８枚以上又は以下としても構わない。
【００２５】
インナーロータ１の材質は、機械構造部品用焼結材料であり、シャフト２は、特殊鋼棒鋼製である。前記インナーロータ１の回転中心Ｐに設けられた中心孔１２には、シャフト２が圧入により固定装着され、該シャフト２の回転によりインナーロータ１も一緒に回転する。本発明では、前記シャフト２が前記インナーロータ１に装着されたものを製造品とし、これをシャフト付きインナーロータと称する。
【００２６】
また、本発明において、歯面半径とは前記外歯１１の歯先から歯底に亘る曲線の曲率半径のことを言う。そして、曲率半径によって構成される曲線が連続することで、インナーロータ１の外歯１１の形状が形成される。また、インナーロータ１を製造するために、理想値Ｎ及び設計値Ｍが存在する〔図１(Ａ)，図２及び図３（Ａ）参照〕。
【００２７】
理想値Ｎとは、前記インナーロータ１の中心孔１２に前記シャフト２が圧入装着されたシャフト付きインナーロータにおいて目標とする径方向の寸法値である。設計値Ｍとは、インナーロータ１の中心孔１２にシャフト２が圧入されていない状態における径方向の寸法値である。つまり、設計値Ｍとは、シャフト２の圧入後となる理想値Ｎを予想して、前記歯面半径等の諸寸法が理想値Ｎよりも小さ目に設定されるものである。
【００２８】
インナーロータ１の中心孔１２の基準内径Ｈと、シャフト２の基準外径Ｄには、圧入による接続構造となるため、締め代が備わっている。締め代は、最大値と最小値が存在する。前記基準内径Ｈ及び基準外径Ｄは締め代を有する寸法となっており、以下に示す。
【００２９】
前記インナーロータ１における中心孔１２の基準内径Ｈでは、公差の最大値Δｈmaxとし、最小値をΔｈminとする〔図１（Ａ），（Ｂ），図３（Ｃ）参照〕。さらに、シャフト２における基準外径Ｄでが、公差の最大値をΔｄmaxとし、最小値をΔｄminとする〔図１（Ｂ），図３（Ｂ）参照〕。
【００３０】
したがって、インナーロータ１の中心孔１２の内径については、
最大で
2014043794.tif 000003
となり、
最小で
2014043794.tif 000004
となる。
【００３１】
また、シャフト２の外径については、
最大で
2014043794.tif 000005
となり、
最小で
2014043794.tif 000006
となる。
【００３２】
ここで、シャフト２の最小値の公差Δｄminと、インナーロータ１の中心孔１２の最大値の公差Δｈmaxについては、シャフト２のΔｄminが、インナーロータ１のΔｈmaxよりも大きい。
【００３３】
つまり
2014043794.tif 000007
である。
すなわち、
2014043794.tif 000008
である。
【００３４】
たとえば、中心孔１２が最小公差Δｈminとし、シャフト２を最大公差Δｄmaxとした場合には、
2014043794.tif 000009
となる。
ここで、中心孔１２の基準内径Ｈと、シャフト２の基準外径Ｄは等しく、
2014043794.tif 000010
である。
【００３５】
したがって最大締め代量は、
2014043794.tif 000011
となる。
【００３６】
また、中心孔１２が最大公差Δｈmaxとし、シャフト２を最小公差Δｄminとした場合には、
2014043794.tif 000012
となり
したがって最小締め代量は、
2014043794.tif 000013
となる。
【００３７】
上記最大締め代量及び最小締め代量は、中心孔１２の内径と、シャフト２の外径を総合的に見た差異であり、実際には中心孔１２の内径と、シャフト２の外径のそれぞれの直径方向両側における片側の圧入締め代で見ると均等に半分とされた量、つまり締め代量を２で割った量を以下に示す。
【００３８】
最大締め代量の片側半分は、
2014043794.tif 000014
である。
また、最小締め代量の片側半分は
2014043794.tif 000015
である。
【００３９】
そして、最大締め代量の半分と、最小締め代量の半分との平均値を中央値Ｓｂとすると、中央値Ｓｂは以下のようになる。
2014043794.tif 000016
である。
【００４０】
さらに、前記インナーロータ１の一歯の歯面半径は、中心孔１２にシャフト２が圧入される前の設計値Ｍが理想値Ｎよりも小さくされる。また、前記設計値Ｍと前記理想値Ｎとの差は前記インナーロータ１の外歯１１における歯底から歯先に亘って一定とする。また、上記に加えて前記インナーロータ１の外歯１１の任意の１歯における歯面半径の設計値Ｍと理想値Ｎとの差Ｓａは、前記中央値Ｓｂよりも小とすることもある〔図２（Ｂ），図３（Ａ）参照〕。
【００４１】
つまり
2014043794.tif 000017
となる。
【００４２】
これによって、インナーロータ１の理想値Ｎに対し、シャフト２の中心孔１２への圧入後におけるインナーロータ１の実際の歯面形状が略等しい形状として形成することができ、オイルポンプ特性において目標（狙い）通りの高効率、高静粛性、高耐久性等を有するロータを設計することが可能となる。
【００４３】
さらに、前記インナーロータ１は、その材質を気孔の無い一般的な材料としたときには、円筒理論計算の場合では肉厚の薄い歯底の方が変形量が大きいものであった。これに対して、インナーロータを焼結材よりなる略歯車形状としたもので、肉厚差に関わらず、歯底、歯先共に変形量は略等しいものにすることができる。
【００４４】
また、インナーロータ１の寸法をどの程度変更すれば良いかが事前に把握できるため、実際に物を試作し、インナーロータ１の中心孔１２にシャフト２を圧入してみて、圧入後の膨れた寸法を測定し、設計寸法を決めるという面倒な作業を無くすことができる。
【００４５】
以下、本発明の実施例として具体的な数値を当て嵌めてみる。シャフト２の外径は、基準外径Ｄと最小公差Δｄmin及び最大公差Δｄmaxをそれぞれ加えたものとしてφ１２．０４５ｍｍ〜φ１２．０５３ｍｍとする。材質は特殊鋼棒鋼である。
【００４６】
インナーロータ１の中心孔１２へのシャフト１の固定方法は圧入であり、シャフト２の外径はインナーロータ１の中心孔１２の内径よりも僅かに大きくなっている。インナーロータ１の外歯１１は８枚である。インナーロータ１の内径は、基準内径Ｈと最小公差Δｈmin及び最大公差Δｈmaxをそれぞれ加えたものとしてφ１２．００〜φ１２．０３ｍｍとする。
【００４７】
したがって、圧入締め代量の最小はφ１２．０４５−φ１２．０３＝０．０１５ｍｍ＝１５μｍとなり、圧入締め代量の最大はφ１２．０５３−φ１２．００＝０．０５３ｍｍ＝５３μｍとなる。そして、これらの数値を２で割った片側の圧入締め代は７．５μｍ〜２６．５μｍとなる。そして、片側の圧入締め代の中央値は１７μｍとなる。
【００４８】
本実施例では、インナーロータ１の中心孔１２にシャフト２を圧入した後の理想値Ｎ（狙い値）に対し、シャフト２の圧入前の設計値Ｍを径方向（中心から放射方向）に一律１０μｍ小さくした。この１０μｍは、片側の圧入締め代の中央値１７μｍよりは小さいものである。
【００４９】
インナーロータ１の歯面形状を一律に１０μｍ小さくするだけであるので、従来技術のように外歯１１の場所ごとに歯形の補正量を徐々に変化させ設計する必要が無いため、インナーロータの歯形の設計が容易になるという利点がある。図２は、シャフト２の圧入後の理想値Ｎに対する実際のシャフト２の圧入後のインナーロータ１の歯面形状との寸法差を示した図である。
【００５０】
本発明を適用することにより理想値Ｎとの差異は±５μｍ以内となり、精度良くシャフト圧入後のインナーロータの歯面形状を設計することが可能となる。
【符号の説明】
【００５１】
１…インナーロータ１、１１…外歯、１１ａ…歯先、１１ｂ…歯底、１２…中心孔、
２…シャフト、Ｍ…設計値、Ｎ…理想値。
【図１】
2014043794.tif 000018
【図２】
2014043794.tif 000019
【図３】
2014043794.tif 000020