(57)【要約】【課題】インナロータやアウタロータとポンプケーシングとの摺動部に着目し、その摺動部における摩擦抵抗がより一層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、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、インナロータ５又は及び／又はアウタロータ３のロータ側面５Ｓ、又はポンプケーシング１におけるロータ側面５Ｓと接するケース内面１８ａに、相対回転方向の下手側が開放された状態の溝又は凹部ｍが形成されているトロコイドポンプ。【選択図】図２
2018105290.tif 000002
【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を有し、
前記インナロータ又は及び／又はアウタロータのロータ側面、又は前記ポンプケーシングにおける前記ロータ側面と接するケース内面に、相対回転方向の下手側が開放された状態の溝又は凹部が形成されているトロコイドポンプ。
【請求項２】
前記溝又は凹部の幅は、前記溝又は凹部が形成されているロータ側面又はケース内面の相対回転方向で下手側ほど広くなる状態に形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】
前記溝又は凹部の深さは、前記溝又は凹部が形成されているロータ側面又はケース内面の相対回転方向で下手側ほど深くなる状態に形成されている請求項１又は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が設けられ、前記溝又は凹部が前記インナロータのロータ側面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】
前記吸入ポート及び前記吐出ポートが形成されている前記ケース内面における前記吸入ポートと前記吐出ポートとの間に部分に、前記吸入ポートに開口する状態で前記溝又は凹部が形成されている請求項１〜４の何れか一項に記載のトロコイドポンプ。
【請求項６】
前記溝又は凹部は、相対回転方向の上手側が閉塞される状態で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。
【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。例えば、従来のトロコイドポンプでは、インナロータやアウタロータとポンプケーシングとは直接に摺接（メタルタッチ）している部分があった。
【０００５】
従って、新たにトロコイドポンプを作る際には、摺動部における摩擦抵抗を如何にして減らすか、ということは重要な課題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
本発明の目的は、インナロータやアウタロータとポンプケーシングとの摺動部に着目し、その摺動部における摩擦抵抗がより一層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】
【０００８】
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とを有し、
前記インナロータ５又は及び／又はアウタロータ３のロータ側面５Ｓ、又は前記ポンプケーシング１における前記ロータ側面５Ｓと接するケース内面１８ａに、相対回転方向の下手側が開放された状態の溝又は凹部ｍが形成されていることを特徴とする。
【０００９】
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、
前記溝又は凹部ｍの幅ｈは、前記溝又は凹部ｍが形成されているロータ側面５Ｓ又はケース内面１８ａの相対回転方向で下手側ほど広くなる状態に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のトロコイドポンプにおいて、
前記溝又は凹部ｍの深さｔは、前記溝又は凹部ｍが形成されているロータ側面５Ｓ又はケース内面１８ａの相対回転方向で下手側ほど深くなる状態に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
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が設けられ、前記溝又は凹部ｍが前記インナロータ５のロータ側面５Ｓに形成されていることを特徴とする。
【００１２】
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、
前記吸入ポート７及び前記吐出ポート８が形成されている前記ケース内面１８ａにおける前記吸入ポート７と前記吐出ポート８との間に部分に、前記吸入ポート７に開口する状態で溝又は凹部１ｍが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
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、
前記溝又は凹部ｍ，１ｍは、相対回転方向の上手側が閉塞される状態で形成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、インナロータやアウタロータの側面又はケース内面に、相対回転方向の下手側が開放された状態の溝又は凹部が設けられているので、ポンプ駆動による回転により、収容空間や吸入、吐出ポートから溝又は凹部に取り込まれたポンプ対象流体がロータ側面とケース内面との間に円滑に供給されるようになる。
その結果、インナロータやアウタロータとポンプケーシングとの摺動部に着目し、溝又は凹部を設ける簡単な改造により、摺動部における摩擦抵抗がより一層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】（ａ）インナロータの溝を示す図３の矢視Ｂ図、（ｂ）インナロータの溝の断面形状を示す図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図
【図６】カバーケーシングの溝を示す図４のＥ−Ｅ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。
【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。
なお、図２に仮想線で示すように、突出円柱部１８の部分の厚みを均一の厚みとされた平板でなるカバーケーシング１Ｂと、アウタロータ３の幅（厚み）と同じ奥行きを有する内周面１０Ａを持つ主ケーシングとでポンプケーシング１を構成しても良い。
【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、ポンプケーシング１から外に突出している一端のスプライン部９ｃなどを備えている。ポンプ軸９の他端（装着軸部９ａの端部に相当）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】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
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。
【００３２】
次に、トロコイドポンプＰに適用されている摩擦低減構造について説明する。
図１〜図３に示されるように、インナロータ５のカバーケース側のロータ側面５Ｓに、相対回転方向の下手側が開放された状態の溝（又は凹部）ｍが形成されている。溝ｍは、４つの外歯６毎に、その相対回転方向の上手側が閉塞される状態（奥止り状態）で計４箇所に形成されている。溝ｍは、ポンプ対象流体（エンジンオイル）を潤滑油としてインナロータ５とカバーケーシング１Ｂとの間に入り込むことを促進させることが可能である。
【００３３】
溝ｍは、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、略三角形を呈する溝ｍの幅ｈと深さｔとは、ロータ側面５Ｓの相対回転方向の下手側、即ちインナロータ５の回転方向（矢印Ｚ：図１参照）の下手側ほど広く、かつ、深くなるように形成されている。溝ｍは、円弧状や楕円状に凹む形状に形成されているが、Ｖ字状やＵ字状、或いは矩形に凹む形状でも良い。溝ｍは、外歯６の回転方向で下手側外周面（下手側外周縁）６ｓに開口し、回転方向で上手側外周面（上手側外周縁）６ｋには開口していない。
【００３４】
溝ｍは、断面積が次第に小さくなり、最終的にはゼロになる上手側窄まり（奥止り状態）に形成されているので、インナロータ５の回転に伴い、収容空間２や吸入ポート７や吐出ポート８などから溝ｍに取り込まれたエンジンオイルがロータ側面５Ｓと側面１８ａとの間に圧送されて潤滑油供給が促進される作用効果が得られる。なお、図示は省略するが、溝ｍが回転方向で上手側にも開放されるように、外歯６のロータ側面５Ｓに上手側窄まり状態で貫通形成されて良い。
【００３５】
図１、図４に示されるように、カバーケーシング１Ｂのケース内面である円形状の側面１８ａにおける吸入ポート７と吐出ポート８との間に部分に、吸入ポート７に開口する状態で凹部（又は溝）１ｍが形成されている。略三角形状の凹部１ｍは、その幅及び深さが、図６にも示されるように、相対回転方向で上手側ほど狭く、かつ、浅くなる奥止り状態のものに形成されている。
【００３６】
実際に回転するのはインナ及びアウタロータ５，３であるが、インナ及びアウタロータ５，３を固定して見た場合は、ポンプケーシング１が矢印Ｚ（図１，３を参照）の反対方向に回転することになる。従って、ポンプケーシング１の凹部１ｍにおける回転方向の上手側及び下手側は、インナロータ５の溝ｍと逆になる。故に、各ロータ５，３とポンプケーシング１との双方に回転方向を定義するために「相対回転」を用いている。
【００３７】
図２に仮想線で示されるように、はすば歯車機構２０などによりポンプ軸９が駆動回転される構造が採られる場合、ポンプ軸９には軸力（ポンプ軸心Ｙ方向に押される力）が作用する。図２の場合は、駆動回転に伴ってポンプ軸９がカバーケーシング１Ｂに押し付けられるので、軸力が作用するカバーケーシング側のロータ側面５Ｓに溝ｍを設けることにより、磨耗され易い側の摩擦低減を強化できて、耐久性向上や、フリクション条件を左右のロータ側面５Ｓ，５Ｓにおいて相殺可能になるといった利点がある。
【００３８】
〔別実施例〕
溝又は凹部ｍは、インナロータ５の主ケーシング側のロータ側面５Ｓに設ける構成でも良いし、主ケーシング１Ａの内側面１１ａ（「ロータ側面」の一例）やカバーケーシング１Ｂの側面１８ａに設ける構成でも良い。また、アウタロータ３の左右のロータ側面３Ｓに溝又は凹部ｍを設けても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１          ポンプケーシング
１ｍ        溝（又は凹部）
２          収容空間
３          アウタロータ
４          内歯
５          インナロータ
５Ｓ        ロータ側面
６          外歯
７          吸入ポート
８          吐出ポート
９          ポンプ軸
１８ａ      ケース内面
ｈ          溝の幅
ｍ          溝（又は凹部）
ｔ          溝の深さ
【図１】
2018105290.tif 000003
【図２】
2018105290.tif 000004
【図３】
2018105290.tif 000005
【図４】
2018105290.tif 000006
【図５】
2018105290.tif 000007
【図６】
2018105290.tif 000008