(57)【要約】【課題】内接歯車ロータとそれを収納したポンプケースとの間の摺動クリアランス部からの液漏れを抑えて容積効率を高めた内接歯車式ポンプを提供する。【解決手段】インナーロータ１とアウターロータ２間に形成されるポンプ室４に対応させてポンプケース５に設ける吐出ポート７の内周縁７ａを、インナーロータ１の歯底の軌跡よりもインナーロータ外径側に配置して摺動クリアランス部のシール幅Ｔを広げ、液体が摺動クリアランス部を通って吐出ポート７から吸入ポート６及び内径１３側に漏れだす量を減少させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナーロータとアウターロータを偏心配置にして組み合わせた内接歯車ロータをポンプケースに収納して構成される内接歯車式ポンプにおいて、インナーロータとポンプケースとの間の吐出ポート側シール面積を吸入ポート側シール面積よりも大きくしたことを特徴とする内接歯車式ポンプ。
【請求項２】
前記インナーロータとアウターロータ間に形成されるポンプ室に対応させて前記ポンプケースに設ける吐出ポートの内周縁を、インナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータの外径側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の内接歯車式ポンプ。
【請求項３】
前記吐出ポートの内周縁と、前記ポンプ室に対応させてポンプケースに設ける吸入ポートの内周縁をそれぞれインナーロータ中心と同心の円弧となし、吸入ポートの内周縁の円弧半径をＲ１ＩＮＮ、吐出ポートの内周縁の円弧半径をＲ１ＯＵＴとして、Ｒ１ＯＵＴ＞Ｒ１ＩＮＮの条件を満足させた請求項１又は２に記載の内接歯車式ポンプ。
【請求項４】
前記吸入ポートの内周縁をインナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータ中心側に配置した請求項１乃至３のいずれかに記載の内接歯車式ポンプ。
【請求項５】
前記吐出ポートの外周縁を、アウターロータの歯底の軌跡よりもアウターロータ中心側に配置した請求項１又は２に記載の内接歯車式ポンプ。
【請求項６】
前記吐出ポートの内周縁と、前記ポンプ室に対応させてポンプケースに設ける吸入ポートの内周縁をそれぞれインナーロータ中心と同心の円弧、前記吐出ポートの外周縁と前記吸入ポートの外周縁をそれぞれアウターロータ中心と同心の円弧となし、吸入ポートの内周縁の円弧半径をＲ１ＩＮＮ、吐出ポートの内周縁の円弧半径をＲ１ＯＵＴ、吸入ポートの外周縁の円弧半径をＲ２ＩＮＮ、吐出ポートの外周縁の円弧半径をＲ２ＯＵＴとして、Ｒ１ＯＵＴ＞Ｒ１ＩＮＮかつＲ２ＩＮＮ＞Ｒ２ＯＵＴの条件を満足させた請求項５に記載の内接歯車式ポンプ。
【請求項７】
歯溝がハイポサイクロイド曲線で、アウターロータとの噛合部がインボリュート曲線で、歯先部が任意の曲線で各々形成された歯形を有するインナーロータをアウターロータと組み合わせ、インナーロータ中心とアウターロータ中心の偏心量ｅを、外径、ロータ厚み及び歯数が同じトロコイド型またはサイクロイド型内接歯車ロータの偏心量よりも大きくした内接歯車ロータを採用した請求項１乃至６のいずれかに記載の内接歯車式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内接歯車ロータの摺動クリアランス部からの液漏れを減少させて容積効率（吐出効率）を向上させた内接歯車式ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の内接歯車式ポンプの中に、例えば、下記特許文献１、２に開示されたものがある。これらの内接歯車式ポンプは、歯数差が１枚の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ロータ（ポンプロータ）を採用している。
【０００３】
かかる内接歯車ロータを有する内接歯車式ポンプの従来例を図７に示す。内接歯車ロータ３を構成するインナーロータ１とアウターロータ２は、偏心配置にして組み合わせている。また、インナーロータ１とアウターロータ２間に形成されるポンプ室４に対応させた吸入ポート６と吐出ポート７をポンプケース５に設けている。
【０００４】
その吸入ポート６と吐出ポート７は、内周縁（ロータ中心側の周縁）６ａ、７ａをインナーロータ１の歯底の軌跡とほぼ重なる円弧で、また、外周縁（ロータ外径側の周縁）６ｂ、７ｂをアウターロータ２の歯底の軌跡とほぼ重なる円弧でそれぞれ形成している。両ポートの内周縁６ａ、７ａの円弧半径は、Ｒ１ＩＮＮ＝Ｒ１ＯＵＴ、外周縁６ｂ、７ｂの円弧半径は、Ｒ２ＩＮＮ＝Ｒ２ＯＵＴであり、吸入ポート６と吐出ポート７の幅（Ｒ２ＩＮＮ−Ｒ１ＩＮＮおよびＲ２ＯＵＴ−Ｒ１ＯＵＴ）は等しくなっている。
【０００５】
この内接歯車式ポンプは、吐出行程に移ったポンプ室４のシールが、内接歯車ロータ３の端面とポンプケース５の内面との間の摺動クリアンス部によってなされる。その摺動クリアランス部のシール幅をＴで示す。
【０００６】
このシール幅Ｔは、内接歯車ロータ３のサイズが小さくなるほど狭くなり、それに伴って摺動クリアランス部からの液漏れ量が増加し、ポンプの容積効率が低下する。
【０００７】
内接歯車式ポンプは自動車用オイルポンプなどとして多用されており、このような用途では、小型化の要求が特に強い。しかしながら、内接歯車ロータを小型化すると上述したように摺動クリアランス部からの液漏れ量が増加してポンプの容積効率が低下する。
【０００８】
なお、特許文献１、２は、キャビテーションに起因した吐出効率低下を抑えているが、これらの文献が示しているような改善策では、内接歯車ロータの摺動クリアランス部からの液漏れは抑制することが必ずしも容易ではなかった。
【特許文献１】特開２００３−２１４３５６号公報
【特許文献２】特開２００３−２２７４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は、内接歯車ロータの端面の摺動クリアランス部からの液漏れを抑制してポンプの容積効率を高め、あるいは、従来と同等の吐出量を維持しながらポンプを小型化することを可能ならしめ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、インナーロータとポンプケースとの間の吐出ポート側シール面積を吸入ポート側シール面積よりも大きくした内接歯車式ポンプと、
その具体的形態として、インナーロータとアウターロータ間に形成されるポンプ室に対応させて前記ポンプケースに設ける吐出ポートの内周縁を、インナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータの外径側に配置してインナーロータとポンプケースとの間の吐出ポート側シール面積を吸入ポート側シール面積よりも大きくした内接歯車式ポンプと、
インナーロータとアウターロータ間に形成されるポンプ室に対応させてポンプケースに設ける吐出ポートの内周縁を、インナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータの外径側に配置した内接歯車式ポンプと、
吐出ポートの内周縁とポンプケースに設ける吸入ポートの内周縁をそれぞれインナーロータ中心と同心の円弧となし、吸入ポートの内周縁の円弧半径をＲ１ＩＮＮ、吐出ポートの内周縁の円弧半径をＲ１ＯＵＴとして、Ｒ１ＯＵＴ＞Ｒ１ＩＮＮの条件を満足させた内接歯車式ポンプを提供する。
【００１１】
これらのポンプは、吸入ポートの内周縁をインナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータ中心側に配置してもよく、そのようにした内接歯車式ポンプも提供する。
【００１２】
また、さらに加えて吐出ポートの外周縁をアウターロータの歯底の軌跡よりもアウターロータ中心側に配置した内接歯車式ポンプと、
その具体的形態として、吐出ポートの内周縁と、ポンプケースに設ける吸入ポートの内周縁をそれぞれインナーロータ中心と同心の円弧、吐出ポートの外周縁と、ポンプ室に対応させてポンプケースに設ける吸入ポートの外周縁をそれぞれアウターロータ中心と同心の円弧となし、吸入ポートの内周縁の円弧半径をＲ１ＩＮＮ、吐出ポートの内周縁の円弧半径をＲ１ＯＵＴ、吸入ポートの外周縁の円弧半径をＲ２ＩＮＮ、吐出ポートの外周縁の円弧半径をＲ２ＯＵＴとして、Ｒ１ＯＵＴ＞Ｒ１ＩＮＮかつＲ２ＩＮＮ＞Ｒ２ＯＵＴの条件を満足させた内接歯車式ポンプも提供する。
【００１３】
さらに、歯溝がハイポサイクロイド曲線で、アウターロータとの噛合部がインボリュート曲線で、歯先部が任意の曲線で各々形成された歯形を有するインナーロータをアウターロータと組み合わせ、インナーロータ中心とアウターロータ中心の偏心量ｅを、外径、ロータ厚み及び歯数が同じトロコイド型またはサイクロイド型内接歯車ロータの偏心量よりも大きくした内接歯車ロータ（以下では特殊形状ロータと言う）を採用し、それに上記の構成を加えた内接歯車式ポンプも提供する。なお、トロコイド型内接歯車ロータとは、歯形がトロコイド曲線のみで形成されるものを言い、また、サイクロイド型内接歯車ロータとは、歯形がサイクロイド曲線のみで形成されるものを言う。
【００１４】
上記の特殊形状ロータに採用するアウターロータは、インナーロータ中心をアウターロータの中心周りに直径（２ｅ＋ｔ）の円を描いて公転させながらインナーロータ中心がその円を１周する間にインナーロータを１／ｎ回自転させて作られるインナーロータ歯形曲線群の包絡線を歯形となす。
【００１５】
ここに、ｅ：インナーロータ中心とアウターロータ中心の偏心量
ｔ：アウターロータとそれに押し付けたインナーロータ間の最大隙間
ｎ：インナーロータの歯数
【発明の効果】
【００１６】
吐出ポートの内周縁をインナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータ外径側に配置すると、吐出ポートの内周縁から吸入ポートまでの距離が大きくなり、この間の摺動クリアランス部によるシール幅が広がって摺動クリアランス部からの液漏れ量が減少する。
【００１７】
摺動クリアランス部からの液漏れ量は、吸入ポートと吐出ポートの圧力差に比例して増加するので、その圧力差が大きくなるポンプでは特に、この発明の効果が顕著に現れる。
【００１８】
また、吸入ポートの内周縁をインナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータ中心側に配置したポンプは、ロータの摺動面積低減による駆動トルク低減の効果を期待できる。
【００１９】
液漏れは、ポンプで汲み上げた液体がインナーロータとポンプケース間の摺動クリアランス部を通って吐出ポートから内径１３（図１参照）に逃げることが主な原因となって起こるので、アウターロータ端面の摺動クリアランス部のシール幅は特に広げる必要はないが、図８に示すように、吐出ポート７からの出口通路８をアウターロータ外周との摺動面を切り欠いて設けるポンプの場合には、アウターロータ端面の摺動クリアランス部から漏れた液体が切り欠いた部分から漏れることが考えられ、このようなポンプでは、吐出ポート７の外周縁をアウターロータの歯底の軌跡よりもアウターロータの中心側に配置してアウターロータ側の摺動クリアランス部のシール幅を広げることも有効になる。
【００２０】
上記の特殊形状ロータを採用した内接歯車式ポンプは、インナーロータとアウターロータの偏心量ｅを従来ポンプよりも大きくしてポンプの吐出量を増加させており、これに摺動クリアランス部のシール幅を広げる上記の構成を加えたものは、吐出性能がより良いものになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施形態を添付図面の図１乃至図６に基づいて説明する。例示の内接歯車式ポンプは、内接歯車ロータ３をポンプケース５に収納して構成されている。
【００２２】
内接歯車ロータ３は、図７の従来ポンプと同様、歯数差が１枚のインナーロータ１とアウターロータ２を偏心配置にして組み合わせたものを用いている。また、ポンプケース５には、インナーロータ１とアウターロータ２間に形成されるポンプ室４に対応させた吸入ポート６と吐出ポート７を設けている。
【００２３】
ポンプケース５は、図２に示すように、本体部５ａとカバー５ｂとから成る。吸入ポート６と吐出ポート７は、図２では本体部５ａの内面とカバー５ｂの内面（いずれもロータ端面と対向した面）の双方に設けているが、本体部５ａの内面のみに設けることもある。
【００２４】
吸入ポート６は、図３に示すように、内周縁６ａを半径Ｒ１ＩＮＮの円弧で、また、外周縁６ｂを半径Ｒ２ＩＮＮの円弧でそれぞれ形成し、一方、吐出ポート７は、内周縁７ａを半径Ｒ１ＯＵＴの円弧で、外周縁７ｂを半径Ｒ２ＯＵＴの円弧でそれぞれ形成している。
【００２５】
円弧半径Ｒ２ＯＵＴとＲ２ＩＮＮは等しく、吸入ポートの外周縁６ｂと吐出ポートの外周縁７ｂは、アウターロータ２の歯底の軌跡とほぼ重なる位置にある。これに対し、円弧半径Ｒ１ＯＵＴはＲ１ＩＮＮよりも大きい。半径Ｒ１ＩＮＮの吸入ポートの内周縁６ａはインナーロータ１の歯底の軌跡とほぼ重なる位置にあり、半径Ｒ２ＩＮＮの吐出ポートの内周縁７ａはインナーロータ１の歯底の軌跡よりもインナーロータの外径側にある。従って、吐出ポート７の幅は吸入ポート６の幅よりも狭く、インナーロータ１の端面とポンプケース５との間の摺動クリアランス部のシール幅Ｔが従来よりも大きくなってこの部分からの液漏れ量が減少する。
【００２６】
吸入ポート６の内周縁６ａを、ポンプの駆動トルク低減のために図１に鎖線で示すように、インナーロータ１の歯底の軌跡よりもインナーロータ中心側に配置する場合には、吸入ポート側でのシール幅減少分を吐出ポート側でのシール幅増加によって相殺できる位置、或いはそれよりもロータ外径側に吐出ポート７の内周縁７ａを配置するとよい。
【００２７】
次に、前述の特殊形状ロータを構成するインナーロータの一例の要部を拡大して図４に示す。このインナーロータ１１は、本出願人が特願２００３−２７４８４４号で提案しているものであって、歯溝１１ｃをハイポサイクロイド曲線で、アウターロータとの噛合部１１ｂをインボリュート曲線で、歯先部１１ａを噛合部１１ｂに滑らかにつながる任意の曲線（例えばエピサイクロイド曲線が噛合部１１ｂのインボリュート曲線に滑らかにつながっているものも好ましいが、円弧曲線や楕円の一部を構成する曲線などでもよい）で各々構成している。
【００２８】
歯溝１１ｃのハイポサイクロイド曲線は、直径ｄの転円９が直径Ｄ１の基礎円１０に内接して滑らずに転がり、そのときの転円９の一点の軌跡で形成されている。噛合部１１ｂのインボリュート曲線の基礎円（ピッチ円）２０の直径Ｄは、ハイポサイクロイド曲線の基礎円１０の直径Ｄ１よりも小さい。基礎円１０、２０は同位置に中心をもつ円である。
【００２９】
この歯形は、噛合部１１ｂの面の位置を先ず設定し、その面（インボリュート曲線）に対して歯溝１１ｃのハイポサイクロイド曲線の面が好ましくは６５°〜８５°程度の傾き角αをもってＱ点でつながるようにハイポサイクロイド曲線の基礎円１０の直径Ｄ１と転円９の直径ｄを決定して創成する。
【００３０】
前述の傾き角αは、基礎円１０、２０の中心（図示せず）とつながり点Ｑとを通る半径方向の線Ｌに対して直角な線（つながり点Ｑを通るインナーロータ中心を中心とする円のつながり点Ｑにおける接線）を基準（０°）にした傾き角である。
【００３１】
インナーロータ１の直径、歯数、歯丈、歯間ピッチ、噛合部１１ｂの面の位置及びつながり点Ｑにおける面（インボリュート曲線）の傾き角αが決まれば、歯溝１１ｃを形成するハイポサイクロイド曲線の基礎円１０の直径Ｄ１と転円９の直径ｄの適切な大きさが求まる。
【００３２】
かかる歯形を有するインナーロータ１１と組み合わせるアウターロータ１２（図５参照）の歯形は、以下の方法で創成する。
【００３３】
図６に示すように、インナーロータ１１の中心Ｏｉをアウターロータの中心Ｏｏ周りに直径（２ｅ＋ｔ）の円Ｓを描いて公転させる（ｔ：アウターロータ１２とそのアウターロータ１２に押し付けたインナーロータ１１との間にできる最大隙間）。
【００３４】
また、インナーロータ１１の中心Ｏｉが円Ｓを１周する間にインナーロータ１１を１／ｎ（ｎ：インナーロータの歯数）回自転させる。こうすると、図６に一点鎖線で示すインナーロータ１１の歯形曲線がインナーロータの自転を伴う公転の各位置に表れる。その歯形曲線群の包絡線をアウターロータ１２の歯形となす。このようにして得たアウターロータの歯形は、必要があればインナーロータとの噛み合わせ回転において干渉が起こらないように修正を加えたものを最終歯形となす。
【００３５】
上述した特殊形状ロータは、インナーロータ中心とアウターロータ中心の偏心量ｅの設定に自由度があり、その偏心量ｅを、外径、ロータ厚み及び歯数が同じトロコイド型内接歯車ロータやサイクロイド型内接歯車ロータを採用した従来ポンプの偏心量よりも大きく設定してポンプの吐出量を大きくすることができ、そのポンプの摺動クリアランス部からの液漏れ量を前述した構造によって低減することで、吐出性能のより優れた内接歯車式ポンプを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の内接歯車式ポンプの実施形態の要部を示す正面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】ポンプケースに設けたポートの正面図
【図４】特殊形状ロータのインナーロータ歯形を示す図
【図５】特殊形状ロータの正面図
【図６】図５のアウターロータの歯形創成法を示す図
【図７】従来の内接歯車式ポンプの要部を示す正面図
【図８】ポンプケースの内面を切り欠く位置に吐出ポートからの出口通路を設けた例を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１、１１    インナーロータ
２、１２    アウターロータ
３          内接歯車ロータ
４          ポンプ室
５          ポンプケース
６          吸入ポート
７          吐出ポート
８          出口通路
９          転円
１０        ハイポサイクロイド曲線の基礎円
２０        インボリュート曲線の基礎円
１１ｂ      インボリュート曲線で形成される噛合部
１３        内径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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