(57)【要約】【課題】シャフトとインナーロータのがたつきがほとんど無く、作動時の騒音および脈動を低減し、耐久性に優れる回転式ポンプを提供する。【解決手段】インナーロータ２０の軸孔２２にシャフト１０の嵌合軸部１２が嵌合する。軸孔２２の平行壁部２３２は最大嵌合長Ｌに接し、さらに稜線１５の外側に延びる。平行壁部２３２の端縁である第１連続部２６から、対円筒壁部２４２に連続する逃がし壁部２５は、対円筒面１４２との間に逃がし空間２９を形成する。これにより、軸孔２２の隅Ｒと嵌合軸部１２との干渉が回避され、はめあい精度を高精度に、かつ組み付け可能に製造できる。嵌合軸部１２と軸孔２２とのがたつきがほとんど無いため、ポンプ作動時の騒音および脈動を低減できる。また、オイルが逃がし空間２９を経由して軸受孔に流れ込み、シャフト１０の潤滑に使われる。よって、ポンプの耐久性が向上する。【選択図】図７
2011117368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回動が規制される回動規制面と、前記回動規制面に隣接して形成され、中心軸が位置決めされて保持される保芯面とを有する嵌合軸部を備えるシャフトと、
外周側に外歯が形成され、前記回動規制面が当接し前記シャフトの相対回動を規制する回動規制壁部と、前記保芯面が嵌合し前記シャフトを同軸に保持する保芯壁部とによって形成される軸孔を有し、前記嵌合軸部が前記軸孔に嵌合することにより前記シャフトと同軸に回転するインナーロータと、
前記外歯に噛み合わされる内歯が内周側に形成され、前記インナーロータと偏芯して配置されるアウターロータと、
前記インナーロータおよびアウターロータを回転可能に収容するハウジングとを備え、
前記インナーロータおよびアウターロータが回転することによって、前記外歯と前記内歯との間に形成された空隙部の容積が変化し、流体を吸入して吐出する回転式ポンプであって、
前記インナーロータは、
前記保芯面との間に軸方向に貫通する逃がし空間を有するように、前記回動規制面と前記保芯面との稜線から前記保芯面の外側に延びる前記回動規制壁部の端縁から、前記保芯壁部に連続する逃がし壁部をさらに有することを特徴とする回転式ポンプ。
【請求項２】
前記嵌合軸部は、円筒の一部が、直径を含む平面を残し、中心軸に平行な平面でカットされた形状であり、
前記回動規制面は、前記中心軸に平行な平面を構成する平坦面であり、
前記保芯面は、前記平坦面によるカットによって残された円筒面であり、
前記回動規制壁部は、前記平坦面が嵌合する平坦壁部であり、
前記保芯壁部は、前記円筒面が嵌合する円筒壁部であることを特徴とする請求項１に記載の回転式ポンプ。
【請求項３】
前記嵌合軸部は、円筒の一部が、直径を含む平面を残し、中心軸に平行かつ対称な二つの平面でカットされた形状であり、
前記平坦面は、前記中心軸に平行かつ対称な二つの平面を構成する一対の平行面であり、
前記円筒面は、前記一対の平行面によるカットによって残された一対の対円筒面であり、
前記平坦壁部は、前記一対の平行面が嵌合する一対の平行壁部であり、
前記円筒壁部は、前記一対の対円筒面が嵌合する一対の対円筒壁部であることを特徴とする請求項２に記載の回転式ポンプ。
【請求項４】
前記嵌合軸部は、円筒の一部が、中心軸を残し、中心軸に平行かつ対称な二つの平面、及び、その二つの平面に直交し中心軸に対称な別の二つの平面でカットされた形状であり、
前記回動規制面は、前記中心軸に平行かつ対称な二つの平面を構成する一対の第１平行面であり、
前記保芯面は、前記別の二つの平面を構成する一対の第２平行面であり、
前記回動規制壁部は、前記一対の第１平行面が嵌合する一対の第１平行壁部であり、
前記保芯壁部は、前記一対の第２平行面が嵌合する一対の第２平行壁部であることを特徴とする請求項１に記載の回転式ポンプ。
【請求項５】
前記回動規制壁部と前記逃がし壁部との第１連続部、及び、前記保芯壁部と前記逃がし壁部との第２連続部の少なくとも一方は、その連続部を挟む夾角が鈍角の直線であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転式ポンプ。
【請求項６】
前記回動規制壁部と前記逃がし壁部との第１連続部、及び、前記保芯壁部と前記逃がし壁部との第２連続部の少なくとも一方は、曲面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転式ポンプ。
【請求項７】
前記曲面は、中心軸に直交方向の断面が円弧であることを特徴とする請求項６に記載の回転式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オイルなどの流体を圧送する内接ギア式の回転式ポンプが知られている。これは、外周に外歯を備えたインナーロータと、内周に内歯を備えたアウターロータとが、外歯と内歯が噛み合った状態で偏芯して配置され、インナーロータおよびアウターロータが回転することによって、外歯と内歯との間に形成された空隙部の容積が変化し、液体を吸入して吐出するものである。いわゆる「トロコイド（登録商標）」式ポンプである。
【０００３】
ここで、インナーロータは、回転駆動軸であるシャフトから駆動トルクを伝達されて回転するため、シャフトとインナーロータとが同軸に結合される必要がある。
特許文献１にはシャフトがインナーロータに圧入される「圧入式」の回転式ポンプが開示されている。また、特許文献２には、シャフトの外周面およびインナーロータの内周面にキー溝が設けられ、ピンが両方のキー溝に当接するように挿入されることにより、シャフトとインナーロータとが結合される「キー溝式」の回転式ポンプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６９３４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１４７３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧入式の場合、一旦圧入されると、その状態で固定され、あそびの余地がない。したがって、圧入時の直角度の精度が厳しく要求される。また、抜けないための圧入強度を保証する管理が大変である。また、分解が不可であるか、あるいは、圧入部を抜くと再利用できなくなるなどの問題がある。
キー溝式の場合、キー溝は円周の一部の範囲にのみ設けられ、そこに当接するピンに全荷重が集中する。したがって、荷重バランスが悪く、シャフトに高トルクがかかるとピンが折損するおそれもある。
【０００６】
そこで別の結合方法として、シャフトの先端に、「二面幅カット」「Ｄカット」「四角形カット」などの加工を施して嵌合軸部を形成し、一方、インナーロータに、これらに対応する形状の軸孔を設け、嵌合軸部を軸孔に嵌合する「嵌合式」の結合方法が考えられる。
嵌合式の場合、シャフトとインナーロータとは、中心軸に対称にバランスよく嵌合し、また、キー溝とピンとの接触に比べて広い面積で荷重を受けられるため、高トルクにも耐えられる。また、圧入式のように固定されない。すなわち、回転方向には嵌合部にわずかながらクリアランスが存在し、軸方向にはインナーロータ端面とハウジング端面とのクリアランスが存在する。その範囲で自由に動くことができるため、部品の精度や組み付け時の直角、平行精度のばらつきを吸収できる。
【０００７】
ところで、製造上、シャフトの先端に嵌合軸部を形成することは比較的容易である。しかし、インナーロータに軸孔を、嵌合軸部とのがたつきがほとんど無いよう高精度に形成することは難しい。通常の製造方法では、軸孔の隅部がエッジ形状に仕上がらず「隅Ｒ」が残る。そのため、嵌合軸部を精度良く形成すれば軸孔の隅Ｒに干渉して組み付けることができず、軸孔の隅Ｒに干渉しないようにしようとすれば嵌合軸部の精度が十分に確保できない。このように、はめあい精度と組み付け時の非干渉とを両立できないという問題があった。
また、嵌合軸部の精度が不十分な部品を組み付けた場合には、嵌合軸部と軸孔とのがたつきが生ずる。そのため、ポンプ作動時に騒音および脈動が発生し、ポンプの耐久性が劣るという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、嵌合軸部と軸孔とのはめあい精度を高精度に、かつ組み付け可能に製造でき、また、嵌合軸部と軸孔とのがたつきがほとんど無く、作動時の騒音および脈動を低減し、耐久性に優れる回転式ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の回転式ポンプは、シャフト、インナーロータ、アウターロータ、及び、ハウジングを備える。
シャフトは、回動規制面と保芯面とを有する嵌合軸部を備える。回動規制面によってシャフトの相対回動が規制される。保芯面は、回動規制面に隣接して形成され、シャフトの中心軸が位置決めされて保持される。
インナーロータの外周側に外歯が形成される。また、インナーロータは、回動規制壁部と保芯壁部とによって形成される軸孔を有する。回動規制壁部は、回動規制面が当接することによりシャフトの相対回動を規制する。保芯壁部は、保芯面が嵌合することによりシャフトを同軸に保持する。インナーロータは、嵌合軸部が軸孔に嵌合することによりシャフトと同軸に回転する。
ここで、「回動規制面が当接する」とは、厳密に全面が接触する意味に限定されない。現実には、回動規制壁部と回動規制面との間には「すきまばめ」相当のクリアランスが存在し、シャフトがわずかに回動して片側が当接する。このような状態を含めて「回動規制面が当接する」という。
【００１０】
アウターロータの内周側に、外歯に噛み合わされる内歯が形成される。アウターロータは、インナーロータと偏芯して配置される。
ハウジングは、インナーロータおよびアウターロータを回転可能に収容する。
以上より、回転式ポンプは、インナーロータおよびアウターロータが回転することによって、外歯と内歯との間に形成された空隙部の容積が変化し、流体を吸入して吐出する。
【００１１】
インナーロータの回動規制壁部は、シャフトの回動規制面と保芯面との稜線から保芯面の外側に延びる。インナーロータは、逃がし壁部をさらに有する。逃がし壁部は、保芯面との間に軸方向に貫通する逃がし空間を有するように、回動規制壁部の端縁から保芯壁部に連続する。
ここで、「保芯面の外側に」とは、保芯面よりわずかでも外側であればよい。それは、回動規制面の延長線上であってもよいし、あるいは、中心軸から見て回動規制面の外方向に向かってもよい。いずれにせよ、保芯面の内側に干渉しないことが要件である。
【００１２】
逃がし壁部を有することにより、組み付け時に嵌合軸部と軸孔の隅Ｒとの干渉を回避できる。よって、嵌合軸部と軸孔とのはめあい精度を高精度に、かつ組み付け可能に製造できる。
また、逃がし壁部は、回動規制面と保芯面との稜線に対応する回動規制壁部の端縁から保芯面の外側へ延びて保芯壁部に連続する。すなわち、回動規制部は、回動規制面の両側の稜線間の全域にわたって嵌合する。これにより嵌合長が最大限に確保され、嵌合軸部と軸孔とのがたつきがほとんど無くなる。よって、ポンプ作動時の騒音および脈動を低減し、ポンプの耐久性を向上させることができる。
さらに、逃がし空間は、インナーロータの軸方向に貫通しているため、作動油が、逃がし空間を経由して流れ、シャフト軸受部の潤滑に使われる。したがって、シャフトの焼き付きが防止され、ポンプの耐久性が向上する。
【００１３】
請求項２〜４において、請求項１に記載の回転式ポンプにおけるシャフトの嵌合軸部の形状が限定して示される。さらに、その形状に応じて、嵌合軸部および軸孔の各部の名称が定義される。
請求項２の嵌合軸部は、円筒の一部が、直径を含む平面を残し、中心軸に平行な平面でカットされた形状である。平面が一つの場合を想定すると、いわゆる「Ｄカット」形状である。
この形状では、回動規制面は、中心軸に平行な平面を構成する平坦面である。保芯面は、平坦面によるカットによって残された円筒面である。回動規制壁部は、平坦面が嵌合する平坦壁部である。保芯壁部は、円筒面が嵌合する円筒壁部である。
【００１４】
「Ｄカット」形状は、円筒の一面のみをカットするため加工が容易である。
【００１５】
請求項３の嵌合軸部は、円筒の一部が、直径を含む平面を残し、中心軸に平行かつ対称な二つの平面でカットされた形状である。いわゆる「二面幅カット」形状であり、請求項２の下位概念である。
この形状では、平坦面は、中心軸に平行かつ対称な二つの平面を構成する一対の平行面である。円筒面は、一対の平行面によるカットによって残された一対の対円筒面である。平坦壁部は、一対の平行面が嵌合する一対の平行壁部である。円筒壁部は、一対の対円筒面が嵌合する一対の対円筒壁部である。
【００１６】
「二面幅カット」形状は、円筒の二面を平行にカットする。「Ｄカット」形状に比べて、円筒の両面が対称にカットされるため、荷重バランスがよく、より高トルクに耐えられる。また、センター振り分けで二面幅精度を出すことにより、「一対の平行面」は回動規制機能のみならず、保芯機能も兼ね備えることができる。
【００１７】
請求項４の嵌合軸部は、円筒の一部が、中心軸を残し、中心軸に平行かつ対称な二つの平面、及び、その二つの平面に直交し中心軸に対称な別の二つの平面でカットされた形状である。「四角形カット」ということにする。
この形状では、回動規制面は、中心軸に平行かつ対称な二つの平面を構成する一対の第１平行面である。保芯面は、別の二つの平面を構成する一対の第２平行面である。回動規制壁部は、一対の第１平行面が嵌合する一対の第１平行壁部である。保芯壁部は、一対の第２平行面が嵌合する一対の第２平行壁部である。
【００１８】
「四角形カット」形状は、長方形状のカットである。第１平行面、第２平行面いずれもセンター振り分けで二面幅精度を出すことにより、すべての面が回動規制機能と保芯機能も兼ね備えることができる。
【００１９】
請求項５〜７において、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転式ポンプにおける逃がし壁部の形状が限定して示される。ここで、回動規制壁部と逃がし壁部との境界を第１連続部、保芯壁部と逃がし壁部との境界を第２連続部という。
請求項５の逃がし溝部では、第１連続部と第２連続部の少なくとも一方は、その連続部を挟む夾角が鈍角の直線である。
【００２０】
連続部を挟む夾角が鈍角であることにより、応力集中が比較的少なくなる。したがって、インナーロータの耐久強度が向上し、エッジの摩耗、欠落による異物の発生を防止できる。
【００２１】
請求項６の逃がし溝部では、第１連続部と第２連続部の少なくとも一方は曲面である。
請求項７の逃がし溝部では、その曲面は、中心軸に直交方向の断面が円弧である。
【００２２】
連続部が曲面であることにより、応力集中がほとんど生じない。したがって、インナーロータの耐久強度がさらに向上し、エッジの摩耗、欠落による異物の発生をさらに防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態の回転式ポンプが適用される、自動変速装置の作動油供給システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１のシステムにおいて、本発明の第１実施形態の回転式ポンプが用いられる油圧回路を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態の回転式ポンプを示す、軸方向の断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の回転式ポンプのシャフトとインナーロータの軸嵌合部分を示す正面図である。
【図６】（ａ）：本発明の第１実施形態の回転式ポンプの図５のＰ部拡大図である。  （ｂ）：本発明の第２実施形態の回転式ポンプの図５のＰ部拡大図である。
【図７】（ａ）：本発明の第３実施形態の回転式ポンプの図５のＰ部拡大図である。  （ｂ）：本発明の第４実施形態の回転式ポンプの図５のＰ部拡大図である。
【図８】本発明の第５実施形態の回転式ポンプの軸嵌合部分を示す拡大図である。
【図９】（ａ）：本発明の第６実施形態の回転式ポンプの軸嵌合部分の拡大図である。（ｂ）：本発明の第６実施形態の変形例の回転式ポンプの軸嵌合部分の拡大図である。
【図１０】（ａ）：比較例の回転式ポンプの、図６、図７に対応する拡大図である。  （ｂ）：別の比較例の回転式ポンプの、図６、図７に対応する拡大図である。
【図１１】別の比較例の回転式ポンプの、図６、図７に対応する拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
本発明の回転式ポンプの実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の第１実施形態による回転式ポンプは、自動変速装置に作動油を供給するオイルポンプに適用される。
図１に、本実施形態に係るシステムの全体構成を示す。
エンジン８０は、車両の動力発生装置であり、図示しないクランク軸が左右の駆動輪８１を連結するドライブシャフト８２と機械的に連結されている。自動変速装置９０は、クランク軸から駆動輪８１へ動力を伝達する動力伝達系統に設けられている。自動変速装置９０には、電動の回転式ポンプ１が設けられている。
【００２５】
バッテリ８４は、電動の回転式ポンプ１、スタータ８５、オルタネータ８６、および電装品８７等と接続されている。スタータ８５は、エンジン８０のクランク軸に初期回転を付与する。オルタネータ８６は、エンジン８０のクランク軸と機械的に接続され、伝達された運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。変換された電気エネルギーは、バッテリ８４に充電される。電装品８７は、空調装置、ヘッドライト、燃料噴射装置等から構成される。ＥＣＵ８９は、周知のマイクロコンピュータを主体に構成される。ＥＣＵ８９は、車両の停止時において、エンジン８０を自動的に停止させる、いわゆるアイドルストップ制御や、アイドルストップ状態からエンジン８０を自動的に始動させる自動始動制御を行う。また、回転式ポンプ１への通電制御等を行う。なお、図１において、回転式ポンプ１への制御線以外は、煩雑になることを避けるため図示を省略した。
【００２６】
図２に、自動変速装置９０の油圧回路の構成を示す。自動変速装置９０は、電動の回転式ポンプ１、機械式油圧ポンプ９１、コントロールバルブ９２、発進クラッチ９３を含む複数の摩擦係合要素、逆止弁９４等を備えている。
機械式油圧ポンプ９１は、エンジン８０によって駆動され、オイルパン９８に貯留されたオイルを、ストレーナ９９を通して吸入し、油圧通路９７およびコントロールバルブ９２を経由して、複数の摩擦係合要素に供給する。
【００２７】
電動の回転式ポンプ１は、機械式油圧ポンプ９１と並列に、バイパス通路９６に設けられる。回転式ポンプ１は、ポンプ部２とモータ部３を有している。ポンプ部２とモータ部３とはシャフト１０によって接続されている。モータ部３は、ドライバ４によって駆動制御される。
バイパス通路９６において、回転式ポンプ１の下流側に逆止弁９４が設けられる。したがって、エンジン８０作動中、機械式油圧ポンプ９１が吐出した作動油が回転式ポンプ１側に逆流することが防止される。なお、逆止弁９４は、回転式ポンプ１の吐出圧が機械式油圧ポンプ９１の吐出圧以上になったときに開弁する。
【００２８】
以上の構成により、本形態は、車両の停止時にエンジン８０を自動的に停止させるアイドルストップ制御において次のように用いられる。
エンジン８０が停止すると、エンジン８０によって駆動される機械式油圧ポンプ９１が停止する。機械式油圧ポンプ９１が停止すると摩擦係合要素にオイルを供給することができなくなる一方、その間も摩擦係合要素からはオイルが排出されるため、オイル量が不足し、油圧が低下する。その後、発進クラッチ９３の油圧が低下した状態からエンジン８０を再始動すると、変速機ショックが発生する。
そこで、エンジン８０停止時、すなわち機械式油圧ポンプ９１の停止時に、電動の回転式ポンプ１を駆動し、バイパス経路９６からコントロールバルブ９２を経由して発進クラッチ９３へオイルを補給し、発進クラッチ９３の油圧を維持することによって、再始動時の変速機ショックを低減することができる。
【００２９】
次に、回転式ポンプ１の詳細を図３、４に基づいて説明する。図３は、図４のＢ−Ｂ断面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。
回転式ポンプ１のポンプ部２は、内接ギア式の回転式ポンプであって、ハウジング５、インナーロータ２０、アウターロータ３０等から構成される。
【００３０】
ハウジング５は、第１ハウジング４０および第２ハウジング５０から構成される。
第１ハウジング４０には、吸入口４３および吐出口４４が形成されている。吸入口４３は図３における紙面手前側に、吐出口４４は図３における紙面奥側に形成されている。
第１ハウジング４０の端面４１には、シャフト１０の先端部１９を逃がし、第１ハウジング４０との接触を避けるようにするための凹部４２が形成されている。
【００３１】
第２ハウジング５０は、略円柱状に形成される。第２ハウジング５０の軸方向におけるポンプ部２側の端部には大径部５１が形成され、モータ部３側の端部には円筒形状の筒部５２が形成される。大径部５１の内側には、インナーロータ２０およびアウターロータ３０を収容するためのポンプ室５６が、中心軸と偏芯して設けられる。
筒部５２のモータ部３側の端部には、中心軸と同軸にベアリング室５４が形成され、その奥にオイルシール室５３が形成される。
【００３２】
ベアリング室５４には、ラジアル型のボールベアリング３４が内挿される。ボールベアリング３４の外輪はベアリング室５４の内径に圧入され、ボールベアリング３４の内輪にはシャフト１０の本体部１７が圧入される。これにより、シャフト１０は、筒部５２の中心軸上に軸受けされて回転可能となる。
オイルシール室５３にはオイルシール３３が挿入され、ポンプ室５６側からベアリング室５４側へのオイル漏れをシールしている。
【００３３】
オイルシール室５３の奥には、ポンプ室５６に貫通し、内径がシャフト１０の本体部１７の外径よりわずかに大きい軸受孔５５が形成される。軸受孔５５は、シャフト１０を回転可能に支持する。これにより、シャフト１０は、ボールベアリング３４および軸受孔５５の２箇所で軸受けされて、芯振れがほとんどなく回転することができる。
軸受孔５５の内周とシャフト１０の本体部１７の外周との間の隙間には、後述する逃がし空間２９を経由してオイルが流れ込むことにより、シャフト１０の回転の摺動抵抗が低減し、焼き付きが防止される。
【００３４】
第２ハウジング５０の端面５９にはＯリング溝５７が形成される。Ｏリング溝５７にＯリング３７が嵌め込まれ、第１ハウジング４０が第２ハウジング５０を挟んでカバー３９のインサートナットとねじ３６で締結されることによって、端面４１と端面５９の合わせ面から外部へのオイル漏れをシールしている。
【００３５】
第２ハウジング５０の大径部５１の外周にはＯリング溝５８が形成され、そこにＯリング３８が嵌め込まれる。大径部５１には、モータ部３側からカバー３９が被せられる。Ｏリング３８によって、大径部５１とカバー３９との間の気密性が確保される。カバー３９はモータ部３を収容し、第２ハウジング５０およびカバー３９はモータ部のハウジングを構成する。
【００３６】
モータ部３は、ステータ７０およびロータ６０等から構成されている。
ステータ７０は、磁性材部７１およびインシュレータ７３を有する。磁性材部７１は、磁性材料の薄板を積層されて形成されている。非磁性材料で形成されるインシュレータ７３は、磁性材部７１の軸方向における外側に設けられる。インシュレータ７３には巻線が巻回される。この巻線への通電により、ステータ７０の磁性材部７１に磁界が発生する。
【００３７】
ロータ６０は、有底円筒状に形成され、ステータ７０の径方向内側に回転可能に設けられる。ロータ６０は、底部６１、及び、底部６１の外周に設けられる側壁部６４を有している。底部６１の中心軸上には孔６２が形成される。側壁部６４の径方向外側の表面には、周方向に６枚のマグネット６５が貼付されている。
ロータ６０の軸方向長さは、ステータ７０の磁性材部７１の軸方向長さと略一致している。また、軸受部であるボールベアリング３４の軸方向における中心と、磁性材部７１の軸方向における中心とは略一致している。そのため、シャフト１０は磁界の略中心で軸受けされて効率的に回転し、芯振れが抑制される。
ロータ６０の内壁６７により形成される収容空間６８には、第２ハウジング５０の筒部５２の先端が収容される。内壁６７と筒部５２とは、接触しないよう、間に隙間が設けられる。
【００３８】
シャフト１０は略円筒状であり、軸方向における一方の端部である嵌合軸部１２がインナーロータ２０の軸孔２２に同軸に嵌合し、他方の端部であるロータ圧入部１８がロータ６０の孔６２に同軸に圧入される。嵌合軸部１２は、シャフト１０の一方の端部の所定長さ範囲に設けられ、軸孔２２に嵌合されて、シャフト１０とインナーロータ２０との相対回転が規制される。これにより、ロータ６０、シャフト１０、インナーロータ２０は一体となって回転する。なお、嵌合軸部１２および軸孔２２の形状の詳細については後で詳しく説明する。
【００３９】
インナーロータ２０とアウターロータ３０とは、例えば鉄系の焼結金属等の耐摩耗性に優れる材料により形成され、第２ハウジング５０のポンプ室５６と第１ハウジング４０とにより形成される空間に回転可能に収容される。
インナーロータ２０の中心軸上に軸孔２２が形成される。軸孔２２にはシャフト１０の嵌合軸部１２が嵌合し、シャフト１０とインナーロータ２０とが一体となって回転する。
【００４０】
インナーロータ２０の外周には、７つの外歯２１が形成される。
アウターロータ３０は、その回転中心がインナーロータ２０の回転中心と偏心して、ポンプ室５６に収容される。アウターロータ３０の内周には、インナーロータ２０の外歯２１と噛み合う８つの内歯３１が形成される。アウターロータ３０とインナーロータ２０との間には、空隙部４８が形成される。
なお、インナーロータ２０とアウターロータ３０の歯数は、本実施形態の７つと８つに限定されず、必要とされる吐出量等に応じて適宜変更してもよい。その場合、アウターロータ３０の内歯３１の数は、インナーロータ２０の外歯２１の数より１つ多い数とすればよい。
【００４１】
第１ハウジング４０と第２ハウジング５０とに跨って、ポンプ室５６の両側に吸入側オイル室４５および吐出側オイル室４６が形成される。吸入側オイル室４５は吸入口４３に、吐出側オイル室４６は吐出口４４と連通する。また、空隙部４８の一部は吸入側オイル室４５に、他の一部は吐出側オイル室４６に連通する。空隙部４８の位置は、インナーロータ２０とアウターロータ３０との回転に伴って移動する。
【００４２】
ここで、回転式ポンプ１の作動について説明する。
ステータ７０のインシュレータ７３に巻回された巻線に通電されると、ステータ７０の磁性材部７１に磁界が発生する。発生した磁界により、ロータ６０、シャフト１０、及び、インナーロータ２０が一体となって図４に示す時計回り方向に回転する。また、インナーロータ２０の回転に伴って、アウターロータ３０が回転する。インナーロータ２０およびアウターロータ３０が回転すると、外歯２１と内歯３１の噛み合い量が連続的に変化し、空隙部４８の容積が連続的に変化する。これにより、空隙部４８の容積が増加する領域へ吸入側オイル室４５、吸入口４３を経由してオイルが吸入され、空隙部４８の容積が減少する領域から吐出側オイル室４６、吐出口４４を経由してオイルが吐出される。
【００４３】
次に、本発明の特徴部分である、シャフト１０とインナーロータ２０との軸嵌合部分について説明する。
図５に示すように、シャフト１０の嵌合軸部１２はインナーロータ２０の軸孔２２に嵌合している。本実施形態では、嵌合軸部１２は「二面幅カット」されている。すなわち、嵌合軸部１２は、円筒の一部が、直径を含む平面を残し、中心軸に平行かつ対称な二つの平面でカットされた形状であり、一対の平行面１３２、１３２および一対の対円筒面１４２、１４２を有する。それに対応する軸孔２２は、一対の平行壁部２３２、２３２および一対の対円筒壁部２４２、２４２によって形成される。
【００４４】
一対の平行面１３２、１３２は、一対の平行壁部２３２、２３２に嵌合し、インナーロータ２０に対するシャフト１０の相対回動を規制する。また、一対の対円筒面１４２、１４２は、一対の対円筒壁部２４２、２４２に嵌合し、シャフト１０をインナーロータ２０と同軸に保芯する。平行面１３２、１３２と対円筒面１４２、１４２との交線は、４箇所の隅部に稜線１５をなす。
【００４５】
ここで、製造上、シャフト１０の先端に嵌合軸部１２を形成することは比較的容易である。しかし一方、インナーロータ２０に軸孔２２を形成するにあたり、孔加工において、隅部に「隅Ｒ」が残らないようエッジ形状に形成すること、製造業界でいう「ピン角」に形成することは、一般に容易ではない。
例えば切削加工では刃物の半径Ｒが必ず残るので、隅Ｒを無くすことは不可能である。放電加工では、電極をピン角で作ることにより、かなりピン角に近い孔加工が可能だが、厳密には電極の角から放電ギャップ分のＲが残る。また電極の摩耗により仕上り寸法が徐々に変化する。またワイヤーカットでもかなりピン角に近い孔加工が可能だが、やはり、ワイヤーの線径Ｒと放電ギャップ分の影響が残る。あるいは、インナーロータ２０が金属粉末による焼結で製造される場合には、成形金型の精度、焼結および整形工程での特性による仕上り限界がある。このように、一般的な製造方法では、何らかの「隅Ｒ」が残ることは避けられない。
【００４６】
そのため、平行壁部２３２、２３２と平行面１３２、１３２とのはめあい精度、及び、対円筒壁部２４２、２４２と対円筒面１４２、１４２とのはめあい精度を、がたつきがほとんど無い精度、具体的には、ＪＩＳに規定される「Ｈ７−ｇ６」相当の高精度に設定した場合、嵌合軸部１２の稜線１５が軸孔２２の隅Ｒと干渉し、組み付け不能となる。
【００４７】
そこで本発明の第１実施形態の回転式ポンプ１は、インナーロータ２０の軸孔２２の隅部において、平行壁部２３２の端縁から円筒壁部２４２に連続する逃がし壁部２５をさらに有する。逃がし壁部２５は、嵌合軸部１２の対円筒面１４２との間に、インナーロータ２０の軸方向に貫通する逃がし空間２９を形成する。逃がし空間２９によって、軸孔２２の隅部には、嵌合軸部１２と干渉する隅Ｒが無くなる。
したがって、嵌合軸部１２と軸孔２２とのはめあい精度を高精度に製造し、かつ、嵌合軸部１２と隅Ｒとの干渉を回避して、組み付けを可能とすることができる。
【００４８】
次に、逃がし空間２９の具体的な形状例を図５のＰ部拡大図に基づいて説明する。Ｐ部は、４箇所の隅部を代表するものである。図６、図７に示す第１〜第４実施形態は、嵌合軸部１２が「二面幅カット」の場合の実施形態である。隅部の２点鎖線は、逃がし壁部２５壁部を設けない場合に隅部に残る「隅Ｒ」を示している。
なお、いずれの実施形態でも、平行壁部２３２と平行面１３２、対円筒壁部２４２と対円筒面１４２とのはめあい精度は、「Ｈ７−ｇ６」相当に高精度に加工されている。しかも、一対の平行面１３２、１３２、一対の平行壁部２３２、２３２については、センター振り分けで二面幅精度を出すことにより、回動規制機能のみならず、保芯機能も兼ね備えることができる。
【００４９】
図６（ａ）は、第１実施形態の逃がし空間２９を示す。平行壁部２３２は平行面１３２の端の稜線１５までの全面、すなわち最大嵌合長Ｌに接している。平行壁部２３２は、さらに稜線１５から対円筒面２４２の外側に延びている。平行壁部２３２の端縁の先の対円筒壁部２４２の隅に、対円筒壁部２４２へ「食い込む」ように、逃がし壁部２５が設けられる。逃がし壁部２５の両隅は隅Ｒ形状をなす。
【００５０】
平行壁部２３２と逃がし壁部２５との第１連続部２６はエッジなく連続している。幾何学的に言えば、曲率が連続的に変化している。また、第１連続部２６で壁側から見た夾角αは１８０°とみなされる。
他方、対円筒壁部２４２と逃がし壁部２５との第２連続部２７にはエッジが形成されている。つまり、曲率が不連続に変化している。また、第２連続部２７で壁側から見た夾角βは約７０°の鋭角である。
【００５１】
このように、第１実施形態では、軸孔２２の隅部に逃がし空間２９が形成されることにより、嵌合軸部１２は軸孔２２に組み付け可能である。
また、嵌合軸部１２は、平行壁部２３２と平行面１３２の嵌合しうる最大限の長さが確保されて軸孔２２に嵌合する。「平行壁部２３２と平行面１３２の嵌合しうる最大限の長さ」とは平行面１３２の両端の稜線１５間の距離であり、「最大嵌合長Ｌ」という。
これにより、嵌合軸部と軸孔とのがたつきが少なくなる。よって、ポンプ作動時の騒音および脈動を低減させることができる。また、シャフト１０、インナーロータ２０の摩耗が抑えられ、ポンプの耐久性が向上する。
【００５２】
さらに、逃がし空間２９は、インナーロータ２０の軸方向に貫通しているため、第１ハウジング４０の端面４１側のオイルが、逃がし空間２９を経由してポンプ室５６の奥の軸受孔５５へ流れ込み、シャフト１０の本体部１７の外周と軸受孔５５との内周の間の潤滑に使われる。よって、シャフト１０の焼き付きが防止され、ポンプの耐久性が向上する。
なお、オイルは、軸受孔５５の先に設けられるオイルシール３３によってシールされるため、モータ部３側へのオイル漏れが防止される。
【００５３】
ところで、第１実施形態では、第２連続部２７は、その連続部を挟む夾角が鋭角の直線であり、エッジができる。そして、その夾角が鋭角であるため、応力集中が生じる。したがって、インナーロータ２０の耐久強度の点が不利であり、エッジの摩耗、欠落による異物の発生の可能性が想定される。
【００５４】
（第２実施形態）
図６（ｂ）は、第２実施形態の逃がし空間２９を示す。平行壁部２３２は最大嵌合長Ｌに接し、さらに稜線１５の外側に延びている。逃がし壁部２５は、第１実施形態に対し、図の下方向の対円筒壁部２４２につながるように設けられる。
第１連続部２６は第１実施形態と同様である。
第２連続部２７にはエッジが形成されており、曲率が不連続に変化している点では第１実施形態と類似する。ただし、第１実施形態と異なり、第２連続部２７での壁側から見た夾角βは約１５０°の鈍角である。
【００５５】
第２実施形態では、第２連続部２７は、その連続部を挟む夾角が鈍角の直線であり、エッジができる。しかし、その夾角が鈍角であるため、応力集中が比較的少ない。したがって、インナーロータ２０の耐久強度が向上し、エッジの摩耗、欠落による異物の発生を防止できる。ここで、本実施形態の第２連続部２７と同様に、第１連続部２６を挟む夾角が鈍角の直線であってもよい。
【００５６】
（第３実施形態）
図７（ａ）は、第３実施形態の逃がし空間２９を示す。平行壁部２３２は最大嵌合長Ｌに接し、さらに稜線１５の外側に延びている。平行壁部２３２の端縁の先の対円筒壁部２４２の隅に、対円筒壁部２４２へ「食い込む」ように、逃がし壁部２５が設けられる。逃がし壁部２５は、断面が円弧の曲面で形成される。
第１連続部２６は第１実施形態と同様である。
第２連続部２７は、断面が円弧の曲面で形成され、逃がし壁部２５と対円筒壁部２４２とをつなぐ。曲率は連続的に変化する。
【００５７】
（第４実施形態）
図７（ｂ）は、第４実施形態の逃がし空間２９を示す。平行壁部２３２は最大嵌合長Ｌに接し、さらに稜線１５の外側に延びている。平行壁部２３２の端縁の先の対円筒壁部２４２の隅に、対円筒壁部２４２へも平行壁部２３２へも「食い込む」ように、逃がし壁部２５が設けられる。逃がし壁部２５は、断面が円弧の曲面で形成される。
第２連続部２７は第３実施形態と同様である。
第１連続部２６もまた、断面が円弧の曲面で形成され、逃がし壁部２５と平行壁部２３２とをつなぐ。曲率は連続的に変化する。
【００５８】
第３、第４実施形態では、第１連続部２６または第２連続部２７の少なくとも一方は、曲面である。エッジがないため、応力集中がほとんど生じない。したがって、インナーロータ２０の耐久強度がさらに向上し、エッジの摩耗、欠落による異物の発生をさらに防止できる。
さらに曲面が円弧であるので、一般に製造上都合がよい。例えばワイヤーカット加工の場合はプログラムが簡単である。また、汎用的な検査具を使用できる。
【００５９】
（比較例）
以上のように、第１〜第４実施形態ではいずれも、平行壁部２３２が最大嵌合長Ｌに接している。これに対し、平行壁部２３２が最大嵌合長Ｌに接しない例を比較例として説明する。
図１０（ａ）に示す比較例では、軸孔２２の隅Ｒ１０２との干渉を避け、組付け可能とするため嵌合軸部１２の隅部に面取１０１が設けられる。この場合、最大嵌合長Ｌに対し非嵌合長が片側につきΔＬ、両側で２ΔＬ生じ、シャフト１０のがたつき要因となる。
図１０（ｂ）に示す比較例では、軸孔２２の隅に逃がし孔１０３が、例えば切削加工により設けられる。この場合も、最大嵌合長Ｌに対し非嵌合長が片側につきΔＬ、両側で２ΔＬ生じ、シャフト１０のがたつき要因となる。
【００６０】
図１１に示す別の比較例では、軸孔２２の隅Ｒ１０２との干渉を避けるために必要十分な隙間が嵌合軸部１２の周囲に設けられる。すなわち、嵌合軸部１２は軸孔２２より一回り小さく作られる。この場合、後加工は不要である。しかし、回動規制機能、保芯機能のいずれも不充分であり、シャフト１０のがたつきはさらに大きくなる。
【００６１】
（第５実施形態）
図８に、嵌合軸部１２１が「Ｄカット」の場合の第５実施形態を示す。
嵌合軸部１２１は、円筒の一部が、直径を含む平面を残し、中心軸に平行な一つの平面でカットされた断面Ｄ字状の形状であり、平坦面１３１および円筒面１４１を有する。それに対応する軸孔２２１は、平坦壁部２３１および円筒壁部２４１によって形成される。
「二面幅カット」では隅部が４箇所に有るのに対し、「Ｄカット」では隅部が２箇所に有り、逃がし空間２９は、「二面幅カット」の第１〜第４実施形態に準じて設けられる。図８には、第３実施形態と同様の形状の逃がし空間２９が例示されている。
【００６２】
（第６実施形態）
図９（ａ）に、嵌合軸部１２３が「四角形カット」の場合の第６実施形態を示す。
嵌合軸部１２３は、円筒の一部が、中心軸を残し、中心軸に平行かつ対称な二つの平面、及び、その二つの平面に直交し中心軸に対称な別の二つの平面でカットされた形状であり、一対の第１平行面１３３、１３３および一対の第２平行面１４３、１４３を有する。それに対応する軸孔２２３は、一対の第１平行壁部２３３、２３３および一対の第２平行壁部２４３、２４３によって形成される。
「四角形カット」では隅部が４箇所に有り、逃がし空間２９は、「二面幅カット」の第１〜第４実施形態に準じて設けられる。図９には、第３実施形態と同様の形状の逃がし空間２９が例示されている。
【００６３】
（第６実施形態の変形例）
図９（ｂ）に第６実施形態の変形例を示す。この変形例では、４箇所の逃がし空間２９は、隅部にて、回転方向のいずれも前方、またはいずれも後方に設けられる。この場合、二対の平行面において、いずれの面も回動規制機能と保芯機能を兼ね備える。すなわち、第１平行面１３３と第２平行面１４３、及び、第１平行壁部２３３と第２平行壁部２４３は区別できない。図中の符号は、平行面１３３（１４３）、平行壁部２３３（２４３）と示した。
【００６４】
第５、第６実施形態の場合も、第１実施形態同様、嵌合軸部１２と軸孔２２とが組み付け可能で、がたつきがほとんど無く、作動時の騒音および振動を低減し、ポンプの耐久性を向上させるという効果を奏する。また、逃がし空間２９を経由してオイルが軸受孔５５側へ流れ込み、潤滑に使われることにより、シャフト１０の焼き付きが防止され、ポンプの耐久性を向上させるという効果を奏する。
さらに逃がし空間２９の形状が第２〜第４実施形態の形状の場合には、応力集中が少ないことにより、インナーロータ２０の耐久強度が向上し、エッジの摩耗、欠落による異物の発生を防止できるという効果を奏する。
【００６５】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、電動モータによって駆動される回転式ポンプを示した。しかし、本発明は、電動ポンプに限定されず、エンジン、油圧、エア圧その他のエネルギーによって駆動される回転式ポンプにも適用できる。
また上記実施形態では、回転式ポンプは、オイルを圧送するオイルポンプであった。しかし、ウォーターポンプ等、オイル以外の流体を圧送するポンプであってもよい。
また上記実施形態では、電動の回転式ポンプを車両の自動変速装置に用いた。しかし、他の分野の回転式ポンプに適用することも、もちろん可能である。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１：回転式ポンプ、２：ポンプ部、３：モータ部、４：ドライバ、５：ハウジング、
１０：シャフト、１２、１２１、１２３：嵌合軸部、１３：回動規制面、１３１：平坦面、１３２：平行面、１３３：第１平行面、１４：保芯面、１４１：円筒面、１４２：対円筒面、１４３：第２平行面、１５：稜線、１７：本体部、１８：ロータ圧入部、１９：先端部、２０：インナーロータ、２１：外歯、２２、２２１、２２３：軸孔、２３：回動規制壁部、２３１：平坦壁部、２３２：平行壁部、２３３：第１平行壁部、２４：保芯壁部、２４１：円筒壁部、２４２：対円筒壁部、２４３：第２平行壁部、２５：逃がし壁部、２６：第１連続部、２７：第２連続部、２９：逃がし空間、３０：アウターロータ、３１：内歯、３３：オイルシール、３４：ボールベアリング、３６：ねじ、３７、３８：Ｏリング、３９：カバー、４０：第１ハウジング、４１：端面、４２：凹部、４３：吸入口、４４：吐出口、４５：吸入側オイル室、４６：吐出側オイル室、４８：空隙部、５０：第２ハウジング、５１：大径部、５２：筒部、５３：オイルシール室、５４：ベアリング室、５５：軸受孔、５６：ポンプ室、５７、５８：Ｏリング溝、５９：端面、６０：ロータ、６２：孔、６５：マグネット、７０：ステータ、７１：磁性材部、７３：インシュレータ、８０：エンジン、８１：駆動輪、８２：ドライブシャフト、８４：バッテリ、８５：スタータ、８６：オルタネータ、８７：電装品、８９：ＥＣＵ、９０：自動変速装置、９１：機械式油圧ポンプ、９２：コントロールバルブ、９３：発進用クラッチ、９４：逆止弁、９６：バイパス通路、９７：油圧通路、Ｌ：最大嵌合長、α、β：夾角
【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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【図９】
2011117368.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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