(57)【要約】【課題】鋭意研究による構造見直し及び工夫により、より一層摩擦抵抗が軽減されるように改善されたトロコイドポンプを提供する。【解決手段】円筒状の収容空間２が形成されるポンプケーシング１と、内歯４を備えて収容空間２に回転可能に内嵌されるアウタロータ３と、内歯４に咬合する外歯６を備えてアウタロータ３内に回転可能に配備されるインナロータ５と、ポンプケーシング１に枢支されてインナロータ５を駆動回転させるポンプ軸９と、収容空間２に開通するようにポンプケーシング１に形成される吸入ポート７及び吐出ポート８と、ポンプケーシング１における前記ポンプ軸９を枢支する軸支孔１９と、吐出ポート７とを連通させる連通路２４と、を有してなるトロコイドポンプ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の収容空間が形成されるポンプケーシングと、
内歯を備えて前記収容空間に回転可能に内嵌されるアウタロータと、
前記内歯に咬合する外歯を備えて前記アウタロータ内に回転可能に配備されるインナロータと、
前記ポンプケーシングに枢支されて前記インナロータを駆動回転させるポンプ軸と、
前記収容空間に開通するように前記ポンプケーシングに形成される吸入ポート及び吐出ポートと、
前記ポンプケーシングにおける前記ポンプ軸を枢支する軸支孔と、前記吐出ポートとを連通させる連通路と、
を有してなるトロコイドポンプ。
【請求項２】
前記ポンプ軸は、前記インナロータの両外側において前記ポンプケーシングの軸支孔に枢支され、
前記連通路が設けられていない無通路軸支孔には、前記ポンプ軸に形成されている連絡路を通して、前記連通路が設けられている通路付軸支孔に送られてくる吐出流体が供給されるように構成されている請求項１に記載のトロコイドポンプ。
【請求項３】
前記連絡路は、それぞれの前記軸支孔に内嵌されているポンプ軸の外周に形成されている外周溝と、前記ポンプ軸の軸心方向に沿って前記ポンプ軸に内部形成されている直線路と、各前記外周溝と前記直線路とを連通させるように前記ポンプ軸に形成されている径方向路と、を備えて構成されている請求項２に記載のトロコイドポンプ。
【請求項４】
前記ポンプケーシングは、アウタロータ挿脱用の開口を備えて前記アウタロータを回転可能に収容する主ケーシングと、前記主ケーシングの前記開口を覆うカバーケーシングとを相対固定して構成され、
前記吸入ポート及び吐出ポートが前記カバーケーシングに形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載のトロコイドポンプ。
【請求項５】
前記連通路は、前記吐出ポートにおけるポンプ回転方向の下手側に開通されている請求項１〜４の何れか一項に記載のトロコイドポンプ。
【請求項６】
前記アウタロータの外周面に溝が形成されている請求項１〜５の何れか一項に記載のトロコイドポンプ。
【請求項７】
前記吐出流体がエンジンオイルとされたエンジン用のオイルポンプに適用されている請求項１〜６の何れか一項に記載のトロコイドポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ディーゼルエンジンのオイルポンプなど、種々のポンプとして用いられるトロコイドポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トロコイドポンプは、インナロータの外歯とアウタロータの内歯とを咬合させた状態で、これらインナロータ及びアウタロータを同時回転させることにより、隙間にできる空間容積の膨張及び圧縮を繰り返してポンプ対象流体（非圧縮性流体）を圧送する、という機能を有している。インナロータとアウタロータとは互いに軸心が異なっており、それによって容積変化させることができるポンプであり、例えば特許文献１において知られている。
【０００３】
インナロータとアウタロータとは互いに偏心させて互いの歯数を異ならせることにより、各ロータ間において圧縮変化と膨張変化とによる容積変化を可能としている。その容積変化により、吸入ポートより吸込まれたポンプ対象流体が圧縮され、高圧となったポンプ対象流体は吐出ポートから吐出される。
【０００４】
トロコイドポンプにおいての損失は、フリクションとしての摩擦抵抗が多くを占めており、エンジンに適用された場合には、エンジンの発生トルクに対して無視できないほど消費する傾向がある。従って、新たにトロコイドポンプを作る際には、摩擦抵抗を如何にして減らすかが重要な課題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５０１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、鋭意研究による構造見直し及び工夫により、より一層摩擦抵抗が軽減されるように改善されたトロコイドポンプを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、トロコイドポンプにおいて、
円筒状の収容空間２が形成されるポンプケーシング１と、
内歯４を備えて前記収容空間２に回転可能に内嵌されるアウタロータ３と、
前記内歯４に咬合する外歯６を備えて前記アウタロータ３内に回転可能に配備されるインナロータ５と、
前記ポンプケーシング１に枢支されて前記インナロータ５を駆動回転させるポンプ軸９と、
前記収容空間２に開通するように前記ポンプケーシング１に形成される吸入ポート７及び吐出ポート８と、
前記ポンプケーシング１における前記ポンプ軸９を枢支する軸支孔１９と、前記吐出ポート８とを連通させる連通路２４と、を有してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のトロコイドポンプにおいて、
前記ポンプ軸９は、前記インナロータ５の両外側において前記ポンプケーシング１の軸支孔１２，１９に枢支され、
前記連通路２４が設けられていない無通路軸支孔１２には、前記ポンプ軸９に形成されている連絡路Ｗを通して、前記連通路２４が設けられている通路付軸支孔１９に送られてくる吐出流体が供給されるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のトロコイドポンプにおいて、
前記連絡路Ｗは、それぞれの前記軸支孔１２，１９に内嵌されているポンプ軸９の外周に形成されている外周溝２５，２６と、前記ポンプ軸９の軸心Ｙの軸線方向に沿って前記ポンプ軸９に内部形成されている直線路２７と、各前記外周溝２５，２６と前記直線路２７とを連通させるように前記ポンプ軸９に形成されている径方向路２８，２９と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のトロコイドポンプにおいて、
前記ポンプケーシング１は、アウタロータ挿脱用の開口１ａを備えて前記アウタロータ３を回転可能に収容する主ケーシング１Ａと、前記主ケーシング１Ａの前記開口１ａを覆うカバーケーシング１Ｂとを相対固定して構成され、
前記吸入ポート７及び吐出ポート８が前記カバーケーシング１Ｂに形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のトロコイドポンプにおいて、
前記連通路２４は、前記吐出ポート８におけるポンプ回転方向の下手側に開通されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載のトロコイドポンプにおいて、
前記アウタロータ３の外周面３ａに溝ｍが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載のトロコイドポンプにおいて、
前記吐出流体がエンジンオイルとされたエンジン用のオイルポンプに適用されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、インナロータとアウタロータとを回転させてなるトロコイドポンプにおいて、インナロータを駆動回転させるポンプ軸とポンプケーシングとの間を、ポンプの吐出動作を利用して強制潤滑することが可能となる。
従って、フリクション（摩擦抵抗）の低減が可能となり、高回転型、高負荷が可能となってポンプ性能向上や耐久性向上が図れ、より高性能で合理的なトロコイドポンプを提供することができる
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】トロコイドポンプの背面図
【図２】トロコイドポンプの構造を示す図１のＡ−Ａ断面図
【図３】主ケーシングを示す背面図
【図４】カバーケーシングを示す正面図
【図５】アウタロータ外周部の形状を示す要部の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明によるトロコイドポンプの実施の形態を、農機や建機などの産業用ディーゼルエンジンに装備されたオイルポンプとして、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１及び図２にトロコイドポンプでなるオイルポンプＰが示されている。オイルポンプＰは、円筒状の収容空間２が形成されるポンプケーシング１と、内歯４備えて収容空間２に回転可能に内嵌されるアウタロータ３と、内歯４に咬合する外歯６を備えてアウタロータ３内に回転可能に配備されるインナロータ５と、収容空間２に開通するようにポンプケーシング１に形成される吸入ポート７及び吐出ポート８とを有して構成されている。
【００１８】
図１〜図３に示されるように、アウタロータ３は、その外周面３ａが内周面１０Ａ（後述）に内嵌された状態で収容空間２に相対回転可能に収容され、アウタロータ軸心Ｘを中心に回転できるように構成されている。アウタロータ３の径内側には、アウタロータ軸心Ｘに向かって突出する５つの内歯４と、周方向で隣り合う内歯４，４どうしの間に形成される内向き歯谷４ａが５つ形成されている。これら内歯４及び内向き歯谷４ａは、それぞれアウタロータ軸心Ｘの回りに均等間隔毎に形成されている。
【００１９】
図１〜図３に示されるように、インナロータ５の中心孔５ａには、ポンプケーシング１に回転可能に軸支されるポンプ軸（駆動軸）９が、例えば連結ピン１５（図２を参照）を用いて一体回転状態に内嵌装備されている。インナロータ５の径外側には、ポンプ軸心Ｙに対する径外側に向かって突出する４つの外歯６と、周方向で隣り合う外歯６，６どうしの間に形成される外向き歯谷６ａが４つ形成されている。これら外歯６及び外向き歯谷６ａは、それぞれポンプ軸心Ｙの回りに均等間隔毎に形成されている。
【００２０】
図１〜図３に示されるように、アウタロータ３の５つの内歯４とインナロータ５の４つの外歯６とが互いに咬合する状態で、アウタロータ３内にインナロータ５が配備されて収容空間２に収容されている。互いに異なる軸心Ｘ，Ｙを有するこれらアウタロータ３とインナロータ５は、互いに同じ幅（厚み）を有している。
【００２１】
ここでオイルポンプＰの動きを簡単に説明すると、ポンプ軸９を駆動回転させてインナロータ５をポンプ軸心Ｙ回りに矢印Ｚ方向（図１参照）に回転すると、これ５と咬合するアウタロータ３もアウタロータ軸心Ｘ周りに連れ回転される。すると、吸入ポート７からエンジンオイル（ポンプ対象流体の一例）がアウタロータ３とインナロータ５との間の膨張空間ａに吸込まれる。その吸込まれたエンジンオイルは、今度はアウタロータ３とインナロータ５との間の圧縮空間ｂから吐出ポート８に吐出されるのである。
【００２２】
さて、図１〜図４に示されるように、ポンプケーシング１は、アウタロータ挿脱用の開口１ａを備えてアウタロータ３が回転可能に収容される主ケーシング１Ａと、主ケーシング１Ａの開口１ａを覆う状態で主ケーシング１Ａに組付け可能なカバーケーシング１Ｂとを、インロー嵌合状態で相対固定して構成されている。
【００２３】
主ケーシング１Ａは、図１〜図３に示されるように、アウタロータ軸心Ｘを仮想軸心とする内周面１０Ａを有する外周壁１０、及び、ポンプ軸心Ｙを中心とした軸支孔１２と内側面１１ａとを備えた側壁１１とを有しており、アルミ合金や鋳物などの金属材により構成されている。外周壁１０の内周面１０Ａは、アウタロータ３の幅（厚み）より少し長い奥行きを有しており、その先端部が開口１ａを構成する外インロー部１３に形成されている。また、外周壁１０の先端には側周面状の外側面１４が形成されている。
【００２４】
カバーケーシング１Ｂは、図１，２、及び図４に示されるように、ポンプ軸心Ｙを中心とする軸支孔１９と、アウタロータ軸心Ｘを中心とする突出円柱部１８とを備えるアルミ合金や鋼板などの金属材により構成されている。突出円柱部１８は、収容空間２を形成する円形状の側面１８ａ、外インロー部１３に内嵌する嵌合外周面である内インロー部１６を備えている。突出円柱部１８の径外側には、外側面１４に当接する接合面１７が形成されている。なお、突出円柱部１８を持たない平板でなるカバーケーシングと主ケーシングとでなるポンプケーシングでも良い。
【００２５】
これら主ケーシング１Ａとカバーケーシング１Ｂとは、図２に示されるように、突出円柱部１８と内周面１０Ａとが嵌合したインロー状態で複数のボルト（図示省略）により相対固定されている。より具体的には、内インロー部１６と外インロー部１３とがインロー嵌合してなる嵌合部ｋが構成される状態で組み付けられており、このような凹凸嵌合構造により収容空間２が形成されている。
【００２６】
ポンプ軸９は、図２に示されるように、インナロータ５を連結ピン１５により一体回転状態に外嵌させる装着軸部９ａ、主ケーシング１Ａの軸支孔１２に相対回転可能に枢支させる主軸受軸部９ｂ、他端のスプライン部９ｃなどを備えている。装着軸部９ａの端部は、カバーケーシング１Ｂの軸支孔１９に回転可能に枢支させる端軸受軸部９ｄに形成されている。ポンプ軸９はポンプ軸心Ｙを有しており、スプライン部９ｃにより回転動力が入力される。
【００２７】
図１，２、及び図４に示されるように、吸入ポート７及び吐出ポート８は、主ケーシング１Ａとカバーケーシング１Ｂとがインロー嵌合する嵌合部ｋよりも径内側に形成されている。即ち、膨張空間ａに開口する吸入ポート７及び圧縮空間ｂに開口する吐出ポート８のそれぞれの外枠面７ａ，８ａは、アウタロータ軸心Ｘを中心とする嵌合部ｋの径Ｒｋより若干小さい径Ｒ７、Ｒ８を有している。Ｒｋ＞Ｒ７、Ｒｋ＞Ｒ８、Ｒ７＝Ｒ８であるが、Ｒ７≠Ｒ８でも良い。
【００２８】
吸入ポート７や吐出ポート８は、図１，２や図４に仮想線で示されるように、各外枠面７ａ，８ａ又はそれらの径Ｒ７，Ｒ８が嵌合部ｋの径Ｒｋを径外側に超えて、より大きな面積を有する設定とされても良い。
【００２９】
図１，２，４に示されるように、カバーケーシング１Ｂには、ポンプ軸９を枢支する軸支孔１９と、吐出ポート８とを連通させる連通路２４が形成されている。連通路２４は、その外側端が、カバーケーシング１Ｂの厚み内、即ち吐出ポート８の内周面８ｂにおけるポンプ回転方向で下手側の端部に開口し、かつ、その内側端が、軸支孔１９の幅方向（ポンプ軸心Ｙの軸線方向）の中間に開口しており、斜め孔として穿孔形成されている。
【００３０】
主ケーシング１Ａの軸支孔１２、即ち、連通路２４が設けられていない無通路軸支孔１２には、ポンプ軸９に形成されている連絡路Ｗを通して、カバーケーシング１Ｂの軸支孔１９、即ち、連通路２４が設けられている通路付軸支孔１９に送られてくる吐出流体が供給されるように構成されている。
【００３１】
図２に示されるように、連絡路Ｗは、主軸受軸部９ｂの外周に形成されている第１外周溝２５、端軸受軸部９ｄの外周に形成されている第２外周溝２６、ポンプ軸９にポンプ軸心Ｙの軸線に沿って内部形成されている直線路２７、主軸受軸部９ｂと端軸受軸部９ｄに形成されている第１、第２径方向路２８，２９と、を有して構成されている。例えば、直線路２７は端軸受軸部９ｄの側からポンプ軸９に穿孔形成されており、直線路２７の端軸受軸部９ｄ側端は止め栓３０により封止されている。
【００３２】
従って、ポンプ軸９に動力伝達してポンプ駆動すると、吐出ポート８から高圧のエンジンオイルが吐出されるが連通路２４にも吐出される。連通路２４に吐出されたエンジンオイルは、端軸受軸部９ｄと通路付軸支孔１９との間を潤滑するとともに、第２径方向路２９→直線路２７→第１径方向路２８へと供給され、主軸受軸部９ｂと無通路軸支孔１２との間も潤滑されるようになる。
【００３３】
このように、ポンプ軸９のポンプケーシング１に対する強制潤滑が行えるので、フリクション（摩擦抵抗）の低減が可能となり、高回転型、高負荷が可能となってポンプ性能向上や耐久性向上が図れ、より高性能なトロコイドポンプを提供することができる。
ポンプ軸９を２箇所の軸支孔１２，１９で回転可能にポンプケーシング１に両持ち支持させる構成を採っても、ポンプ軸９に形成された連絡路Ｗにより、双方の軸受部（軸支孔１２，１９）に無理なく良好にエンジンオイルを供給できる利点がある。
連絡路Ｗはポンプ軸９のみで完結形成されているので、他に潤滑油移送用の専用部品を付設する必要がなく、部品点数削減や廉価に作れる点も好ましい。
【００３４】
連通路２４は、吐出ポート８におけるポンプ回転方向の下手側に開口しているので、高圧で吐出されるエンジンオイルを確実に連通路２４に供給することができる。また、ポンプ対象流体がエンジンオイルであれば、他に潤滑油を用いることなく、そのエンジンオイルでポンプ軸９の回転摩擦を強制潤滑できて合理的である。
また、吸入ポート７及び吐出ポート８が、主ケーシング１Ａに比べて、形状簡単で加工し易いカバーケーシング１Ｂに形成されている点も好ましい。
【００３５】
さて、主ケーシング１Ａとカバーケーシング１Ｂとが、嵌合部ｋを備えてのインロー嵌合状態で相対固定されているので、外側面１４と接合面１７とが面当接するのに加えて、内外のインロー部１６，１３が嵌合する構成とされている。従って、外側面１４と接合面１７とだけが当接する従来の構造に比べて、主ケーシング１Ａとカバーケーシング１Ｂとの接合部位のシール性能が向上し、その接合部位からエンジンオイルが漏れ出るおそれが抑制又は軽減される効果がある。
【００３６】
そして、図１，２に示されるように、吸入ポート７及び吐出ポート８が嵌合部ｋの径内に形成されていれば、嵌合部ｋは内外のインロー部１６，１３が全周で嵌合する構造となる。故に、主ケーシング１Ａとカバーケーシング１Ｂとの接合部位を各ポート７，８が横切って形成されることがないから、その接合部位のシール性がさらに改善され、前述のエンジンオイルの漏れ抑制効果がより一層強化される利点が得られる。
【００３７】
嵌合部ｋの径は、主ケーシング１Ａにおけるアウタロータ３を内嵌合する内周面１０Ａと同径に設定されていて、内周面１０Ａの加工を延長することで済むから、例えば、異なる径で嵌合されて段付き構造とされている場合に比べて、構造の簡素化や加工コストの低減が行え、より合理化が促進される効果が得られる。
【００３８】
嵌合部ｋは、主ケーシング１Ａの内周面１０Ａにカバーケーシング１Ｂの突出円柱部１８が内嵌することで構成されているので、カバーケーシング１Ｂに突出円柱部１８を設けることと、外周壁１０の少しの延長とによる必要最小限度の構造変更（状来品に比べて）で済む利点がある。
【００３９】
〔別実施例〕
図５に示されるように、アウタロータ３の外周面３ａに、潤滑油の保持を可能とする溝ｍを設けてよい。溝ｍは、円周溝、螺旋溝、円弧溝など、種々の変更設定が行える。溝ｍにより、主ケーシング１Ａの内周面１０Ａとの摩擦（フリクション）、即ち、回転抵抗をより減らすことが可能である。
【００４０】
本実施形態のトロコイドポンプＰでは、連通路２４を設けることで一対の軸支孔１２，１９の両方に吐出流体が供給されるように構成されているが、例えば、より条件の厳しい側の軸支孔１２（又は１９）のみに供給される構成でも良い。また、ポンプ軸９が１箇所で軸支される片持ち支持構造が採られる場合には、その１箇所の軸支部に吐出流体が供給される。
【００４１】
吸入ポート７や吐出ポート８は、図１，２や図４に仮想線で示されるように、各外枠面７ａ，８ａ又はそれらの径Ｒ７，Ｒ８が嵌合部ｋの径Ｒｋを径外側に超えて、より大きな面積を有する設定とされても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１          ポンプケーシング
１Ａ        主ケーシング
１Ｂ        カバーケーシング
１ａ        開口
２          収容空間
３          アウタロータ
３ａ        外周面
４          内歯
５          インナロータ
６          外歯
７          吸入ポート
８          吐出ポート
９          ポンプ軸
１２        軸支孔(無通路軸支孔)
１９        軸支孔(通路付軸支孔)
２４        連通路
２５，２６  外周溝
２７        直線路
２８，２９  径方向路
Ｗ          連絡路
Ｙ          ポンプ軸の軸心
ｍ          溝
【図１】
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【図２】
2018105288.tif 000004
【図３】
2018105288.tif 000005
【図４】
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【図５】
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