(57)【要約】【課題】簡易な構成で、吐出量を可変にする内接歯車ポンプを提供する。【解決手段】外歯を有するインナーロータと、前記外歯に噛み合う内歯を有し、前記インナーロータに対して偏心して設けられるアウターロータとを有するポンプロータと、前記ポンプロータを収納するロータ室と、前記ロータ室に開口する吸入ポート及び吐出ポートとを有するポンプケースと、前記外歯と前記内歯との間に形成され、前記インナーロータ及び前記アウターロータの回転に伴い容積が増減することで、前記吸入ポートから吸入した油を前記吐出ポートから吐出するチャンバーと、前記吸入ポートに開口して外気を送り込む吸気孔と、前記吐出ポートから吐出された油の油圧を利用して前記吸気孔を開閉して取り込む外気量を可変にする外気量可変機構とを備える内接歯車ポンプ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外歯を有するインナーロータと、前記外歯に噛み合う内歯を有し、前記インナーロータに対して偏心して設けられるアウターロータとを有するポンプロータと、
前記ポンプロータを収納するロータ室と、前記ロータ室に開口する吸入ポート及び吐出ポートとを有するポンプケースと、
前記外歯と前記内歯との間に形成され、前記インナーロータ及び前記アウターロータの回転に伴い容積が増減することで、前記吸入ポートから吸入した油を前記吐出ポートから吐出するチャンバーと、
前記吸入ポートに開口して外気を送り込む吸気孔と、
前記吐出ポートから吐出された油の油圧を利用して前記吸気孔を開閉して取り込む外気量を可変にする外気量可変機構とを備える内接歯車ポンプ。
【請求項２】
前記ロータ室に開口して、前記ロータ室の底面と前記ポンプロータの端面との間に前記吐出ポートから吐出された油を供給する給油孔を備える請求項１に記載の内接歯車ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内接歯車ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
内接歯車ポンプは、自動車のエンジンなどの潤滑や変速機などの作動のための油を供給するオイルポンプとして利用されている。そのオイルポンプとして、特許文献１は、ポンプ吐出量を可変にする可変容量形ポンプを開示する。この可変容量形ポンプは、複数の外歯を有するインナーロータと外歯に噛み合う複数の内歯を有するアウターロータとが偏心して配置され、アウターロータをその外周から回転自在に支持する調整リングが設けられている。調整リングは、ポンプ回転数の増加に伴いポンプ吐出圧（油圧）が上昇すると、そのポンプ吐出圧が作用して回転する。その回転により、アウターロータをインナーロータに対して回転させる。そうして、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との間のポンプ室（チャンバー）からの吐出ポートへの吐出容積を吐出圧上昇前に比べて小さくすることで、油の吐出量が過剰になり易いエンジンの高回転時に油の吐出量を小さくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９８０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
調整リングを備えることで、ポンプ吐出圧により調整リングを変位させるための機構をも備える必要があり、内接歯車ポンプの構造が複雑になり易い。
【０００５】
そこで、簡易な構成で、吐出量を可変にする内接歯車ポンプを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る内接歯車ポンプは、
外歯を有するインナーロータと、前記外歯に噛み合う内歯を有し、前記インナーロータに対して偏心して設けられるアウターロータとを有するポンプロータと、
前記ポンプロータを収納するロータ室と、前記ロータ室に開口する吸入ポート及び吐出ポートとを有するポンプケースと、
前記外歯と前記内歯との間に形成され、前記インナーロータ及び前記アウターロータの回転に伴い容積が増減することで、前記吸入ポートから吸入した油を前記吐出ポートから吐出するチャンバーと、
前記吸入ポートに開口して外気を送り込む吸気孔と、
前記吐出ポートから吐出された油の油圧を利用して前記吸気孔を開閉して取り込む外気量を可変にする外気量可変機構とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記内接歯車ポンプは、簡易な構成で、吐出量が可変である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る内接歯車ポンプの概略を示す平面図である。
【図２】実施形態１に係る内接歯車ポンプに備わるポンプケースの概略を示す平面図である。
【図３】各種の内接歯車ポンプにおけるポンプ回転数と吐出圧との関係を示すグラフである。
【図４】各種の内接歯車ポンプにおけるポンプ回転数と駆動トルクとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
《本発明の実施形態の説明》
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
（１）本発明の一形態に係る内接歯車ポンプは、
外歯を有するインナーロータと、前記外歯に噛み合う内歯を有し、前記インナーロータに対して偏心して設けられるアウターロータとを有するポンプロータと、
前記ポンプロータを収納するロータ室と、前記ロータ室に開口する吸入ポート及び吐出ポートとを有するポンプケースと、
前記外歯と前記内歯との間に形成され、前記インナーロータ及び前記アウターロータの回転に伴い容積が増減することで、前記吸入ポートから吸入した油を前記吐出ポートから吐出するチャンバーと、
前記吸入ポートに開口して外気を送り込む吸気孔と、
前記吐出ポートから吐出された油の油圧を利用して前記吸気孔を開閉して取り込む外気量を可変にする外気量可変機構とを備える。
【００１１】
上記の構成によれば、調整リングを用いず、吸気孔とその吸気孔を開閉する外気量可変機構とを備えるという簡易な構成で吐出量を可変にすることができる。吸気孔と外気量可変機構とにより、吸気孔からロータ室内へ取り込む外気量の分、吸入ポートからの油の吸入量を低減できるため、吐出ポートからの油の吐出量を低減できるからである。そのため、油の吐出量が過剰になり易いエンジンの高回転時に、油の吐出量を過剰にならない適正な量とすることができる。従って、油圧（吐出圧）を低減できて内接歯車ポンプの不要な圧送仕事を低減できるため、駆動トルクを低減できる。
【００１２】
（２）上記内接歯車ポンプの一形態として、前記ロータ室に開口して、前記ロータ室の底面と前記ポンプロータの端面との間に前記吐出ポートから吐出された油を供給する給油孔を備えることが挙げられる。
【００１３】
上記の構成によれば、ロータ室の底面とポンプロータの端面との焼き付きを抑制し易い。吸気孔から外気を取り込んで吸入ポートからの油の吸入量が低減されると、ロータ室の底面とポンプロータの端面との間に供給される油が少なくなってロータ室の底面とポンプロータの端面とが焼き付く虞がある。しかし、給油孔を備えることで、ロータ室の底面とポンプロータの端面との間に油を補充できるからである。
【００１４】
《本発明の実施形態の詳細》
本発明の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
【００１５】
《実施形態１》
〔内接歯車ポンプ〕
図１、図２を参照して、実施形態１に係る内接歯車ポンプ１を説明する。内接歯車ポンプ１は、ポンプロータ２と、ポンプケース３と、チャンバー４とを備える。ポンプロータ２は、インナーロータ２１、及びアウターロータ２２を有する。ポンプケース３は、ポンプロータ２を収納するロータ室３１と、ロータ室３１に開口する吸入ポート３２及び吐出ポート３３とを有する。チャンバー４は、インナーロータ２１とアウターロータ２２との間の空間で、その容積が増減することで吸入ポート３２から吸入した油を吐出ポート３３から吐出する。この内接歯車ポンプ１の特徴の一つは、吸入ポート３２に開口して外気（図２二点鎖線矢印）を送り込む吸気孔５と、吐出ポート３３から吐出された油の油圧（吐出圧）を利用して吸気孔５を開閉して取り込む外気量を可変にする外気量可変機構６（図２）とを備える点にある。以下、詳細を説明する。説明の便宜上、図１、図２では、ポンプケース３にはハッチングを施している。
【００１６】
［ポンプロータ］
ポンプロータ２は、エンジンの回転により駆動して回転することで、油を移送するチャンバー４を形成する。このポンプロータ２は、インナーロータ２１とアウターロータ２２とを有する。インナーロータ２１は、複数の外歯２１ａを有し、アウターロータ２２は、外歯２１ａに噛み合う複数の内歯２２ａを有する。外歯２１ａの数は内歯２２ａの数よりも１つ少ない数であり、ここでは、外歯２１ａの数は８個、内歯２２ａの数は９個である。インナーロータ２１は、その中心にエンジンやモータ等により回転駆動する駆動軸１４が接続され、駆動軸１４が回転駆動することにより回転する（図１の時計回り）。アウターロータ２２は、インナーロータ２１に対して偏心して設けられており、インナーロータ２１の回転によりインナーロータ２１の外歯２１ａとアウターロータ２２の内歯２２ａとが噛み合うことで駆動力を受けて、インナーロータ２１に従動して同じ方向に回転する。図１では、アウターロータ２２の重心（回転中心）がインナーロータ２１の重心（回転中心）の紙面下側にずれた状態を示している。この偏心により、外歯２１ａと内歯２２ａとの間に容積が可変な複数のチャンバー４が形成される。ポンプロータ２は、エンジンの回転が伝達されるため、エンジンの回転が高速になるほど高速に回転する。ポンプロータ２は、例えば、鉄系焼結材やアルミニウム系焼結材などを利用できる。
【００１７】
［ポンプケース］
ポンプケース３は、底面３１ｂと側面とを有し、これら各面でポンプロータ２を収納するロータ室３１を形成する。ロータ室３１には、吸入ポート３２及び吐出ポート３３が開口していて、ロータ室３１の底面３１ｂには、駆動軸１４が挿通される軸孔３４（図２）と後述の給油孔７とが形成されている。吸入ポート３２は、オイルパン（図示略）に繋がる吸入路１２（図２）に接続され、油を吸入路１２からロータ室３１内に導く。吐出ポート３３は、エンジンや変速機などに繋がる吐出路１３（図２）に接続され、油をロータ室３１から吐出路１３に導く。吸入ポート３２及び吐出ポート３３の形状は、ロータ室３１の外側に向かって突出する円弧溝状である。吸入ポート３２と吐出ポート３３とは、インナーロータ２１とアウターロータ２２との間に重なる位置に形成されている。吸入ポート３２の始端と吐出ポート３３の終端（図１紙面上側）とは、互いに隣り合うように形成され、吸入ポート３２の終端と吐出ポート３３の始端（図１紙面下側）とは、互いに隣り合うように形成されている。吸入ポート３２の始端と吐出ポート３３の終端の形成箇所は、その間にチャンバー４の容積が最小になる箇所（図１、図２紙面上側）が形成される位置である。吸入ポート３２の終端と吐出ポート３３の始端の形成箇所は、その間にチャンバー４の容積が最大になる箇所（図１，図２紙面下側）が形成される位置である。ロータ室３１の底面３１ｂのうち、吸入ポート３２の終端と吐出ポート３３の始端との間の箇所は、チャンバー４を密封する閉じ込み箇所である。
【００１８】
［チャンバー］
チャンバー４は、インナーロータ２１の外歯２１ａとアウターロータ２２の内歯２２ａとの間に形成される空間である。チャンバー４の数は、複数であり、各チャンバー４の容積は、インナーロータ２１とアウターロータ２２とが偏心していることで、インナーロータ２１及びアウターロータ２２の回転に伴い増減する。チャンバー４は、その容積が増加する領域で負圧になるため吸入ポート３２から油が吸入され、その容積が最大となる位置で吸入ポート３２及び吐出ポート３３から一旦切り離され、その容積が減少する領域で圧縮されて吐出ポート３３から圧縮された油が吐出される。
【００１９】
［吸気孔］
吸気孔５は、外気（図２二点鎖線矢印）を取り込む孔である。外気は、ポンプロータ２の回転によりチャンバー４が負圧になることで、吸気孔５を開けば自動的に吸気孔５を流通して吸入ポート３２内へ取り込まれる。そのため、外気を吸入ポート３２内へ圧送する手段を別途必要としない。その取り込まれた外気は、吸入ポート３２からロータ室３１内へ吸入され、吸入ポート３２から吸入される油と混合してチャンバー４に吸入される。吸入される外気量の分、吸入ポート３２から吸入される油量が減少し、吐出ポート３３から吐出される油の吐出量が減少する。この吸気孔５は、吸入ポート３２と内接歯車ポンプ１の外側とに開口している。ここでは、吸気孔５は、吸入ポート３２の底面３２ｂを貫通するように形成されている。吸気孔５の形成箇所は、吸入ポート３２の底面３２ｂのうち、吸入ポート３２の始端側（図１、図２の上方）としている。それにより、チャンバー４に外気を効果的に吸入させ易い。
【００２０】
［外気量可変機構］
外気量可変機構６は、吸気孔５を開閉して吸入ポート３２に取り込む外気量を可変にする（図２）。取り込む外気量を可変にすることで、油の吐出量が過剰になり易いエンジンの高回転時に、油の吐出量が過剰にならない適正な量となるように油の吸入量を調整できる。それにより、油圧（吐出圧）を低減して、内接歯車ポンプ１の不要な圧送仕事を低減できるため、駆動トルクを低減できる。従って、機械効率を高められるため、内接歯車ポンプ１の効率を高められる。吸気孔５の開閉は、吐出ポート３３から吐出された油の油圧の一部を利用する。即ち、外気量可変機構６は、油圧を利用して吸気孔５を機械的に開閉する。
【００２１】
外気量可変機構６は、所定の油圧を境に吸気孔５の開通（全開）・閉鎖（全閉）を行ってもよいし、油圧の変動に連動して吸気孔５の開放量を調整してもよい。前者の場合、所定の油圧以下のとき、外気量がゼロとなるように吸気孔５を閉鎖（全閉）し、所定の油圧超になったとき、外気が送り込まれるように吸気孔５を開通（全開）することが挙げられる。後者の場合、油圧が上昇するに連れて吸気孔５の開度を大きくして、送り込まれる外気量を多くすることが挙げられる。吸気孔５の開き始めは、所定の油圧超の時点とすることが挙げられる。この油圧は、内接歯車ポンプ１の油圧を利用する油圧回路や外気量可変機構６より上流の適所に油圧計（図示略）を設けることで測定できる。
【００２２】
外気量可変機構６は、例えば、油圧により変位するバルブ機構（図示略）を備えることが挙げられる。バルブ機構は、所定の油圧超になったとき、吸気孔５を開いて外気を取り込むように設ける。外気量可変機構６は、バルブ機構に加えて、吸気孔５に繋がり、吸気孔５に外気を導入させる外気導入路（図示略）を備えていてもよい。その場合、バルブ機構は、所定の油圧超になったとき、外気導入路を開閉するように設けてもよい。このバルブ機構は、後述の油循環機構８に備わるバルブ機構と共用してもよい。そうすれば、吸気孔５の開閉と給油孔７への油の供給・停止とを連動させ易い。勿論、外気量可変機構６のバルブ機構は、油循環機構８のバルブ機構と独立していてもよい。バルブ機構は、例えば、リリーフバルブが挙げられる。
【００２３】
［給油孔］
内接歯車ポンプ１は、ロータ室３１に開口して、ロータ室３１の底面３１ｂとポンプロータ２の端面との間に吐出ポート３３から吐出された油を供給する給油孔７を備えることが好ましい。この油の供給により、ロータ室３１の底面３１ｂとポンプロータ２の端面との焼き付きを抑制し易い。吸気孔５から外気を取り込んで吸入ポート３２からの油の吸入量が低減されると、ロータ室３１の底面３１ｂとポンプロータ２の端面との間に供給される油が少なくなってロータ室３１の底面３１ｂとポンプロータ２の端面とが焼き付く虞がある。しかし、給油孔７を備えることで、ロータ室３１の底面３１ｂとポンプロータ２の端面との間に油を補充できるからである。
【００２４】
給油孔７の形成箇所は、ロータ室３１の底面３１ｂが挙げられ、給油孔７の開口箇所は、その底面３１ｂのうち、アウターロータ２２の端面に対向する箇所とすることもできるが、インナーロータ２１の端面に対向する箇所とすることが好ましい（図１）。そうすれば、焼き付きが生じ易いロータ室３１の底面３１ｂとインナーロータ２１の端面との焼き付きを抑制し易いと考えられる。アウターロータ２２の端面とロータ室３１の端面との間には、遠心力によりチャンバー４内等の油が供給され易い。給油孔７の開口箇所は、ロータ室３１の底面３１ｂにおけるインナーロータ２１の端面に対向する箇所のうち吸入ポート３２側が挙げられる。そうすれば、特に焼き付きが生じ易いロータ室３１の底面３１ｂにおける吸入ポート３２側の焼き付きを抑制し易い。
【００２５】
［油循環機構］
内接歯車ポンプ１は、吐出ポート３３から吐出された油を給油孔７へ循環させる油循環機構８を備えることが好ましい（図２）。油の循環は、吐出ポート３３から吐出された油の油圧の一部を利用する。即ち、油循環機構８は、油圧を利用して油を給油孔７に機械的に循環させる。
【００２６】
油循環機構８は、例えば、吐出路１３を流通する油を給油孔７に流通させる分岐路８１と、油圧によって変位するバルブ機構（図示略）とを備えることが挙げられる。バルブ機構は、所定の油圧超となったときに分岐路８１を開いて吐出路１３を流通する油を分岐路８１に分流させるように設ける。このバルブ機構は、上述したように外気量可変機構６と共用したり、外気量可変機構６と独立したりすることができる。この分岐路８１は、油循環機構８が吐出路１３の途中に連通して余剰の油を吸入路１２やオイルパンに戻す循環路（図示略）を備える場合、その循環路の途中と給油孔７とに連通していてもよいし、直接吐出路１３と給油孔７とに連通していてもよい。
【００２７】
〔作用効果〕
実施形態１に係る内接歯車ポンプ１によれば、吸気孔５と外気量可変機構６とを備えるという簡易な構成で油の吐出量が可変である。吸気孔５からロータ室３１内へ外気を送り込むことで、その外気量の分、吸入ポート３２からの油の吸入量を低減できるため、吐出ポート３３からの油の吐出量を低減できるからである。そのため、油の吐出量が過剰になり易いエンジンの高回転時に、油の吐出量を過剰にならない適正な量とすることができる。それにより、油圧（吐出圧）を低減できるので、内接歯車ポンプ１の不要な圧送仕事を低減できるため、駆動トルクを低減できる。従って、機械効率を高められるため、内接歯車ポンプ１の効率を高められる。
【００２８】
具体的には、実施形態１に係る内接歯車ポンプ１の吐出圧は、図３の実線で示すように、所定のポンプ回転数ｎまでポンプ回転数の増加に比例して上昇している。図３の横軸は、ポンプ回転数（紙面右側ほど「大」）を示し、縦軸は、吐出圧（紙面上側ほど「大」）を示す。所定のポンプ回転数ｎまでの内接歯車ポンプ１におけるポンプ回転数の増加量に対する吐出圧の増加量の傾きは、内接歯車ポンプＡ（破線），Ｂ（二点鎖線）と同じ傾きである。内接歯車ポンプＡは、実施形態１に係る内接歯車ポンプ１と同じポンプロータ、ポンプケース、及びチャンバーを備えることに加えて、リリーフバルブを備える。内接歯車ポンプＢは、実施形態１に係る内接歯車ポンプ１と同じポンプロータ、ポンプケース、及びチャンバーを備える。内接歯車ポンプＡ，Ｂは、実施形態１に係る内接歯車ポンプ１に備わる吸気孔及び外気量可変機構と給油孔及び油循環機構のいずれも備えていない。
【００２９】
そして、所定のポンプ回転数ｎ以降における内接歯車ポンプ１の吐出圧は、内接歯車ポンプＡ,Ｂとは異なり、ポンプ回転数が増加しても上昇することなく一定に保たれている。このように実施形態１に係る内接歯車ポンプ１は、所定回転数以降、吐出圧を一定に保持できることが好ましいが、一定でなくても吸気孔５を備えることで、内接歯車ポンプＡよりも有意に傾きが小さい（吐出圧の増加を低減できる）場合も発明に含まれる。これに対して、所定のポンプ回転数ｎ以降における内接歯車ポンプＡの吐出圧は、図３に示すように、上記傾きが緩やかになっているものの、回転数が高くなるにつれて上昇している。所定のポンプ回転数ｎ以降における内接歯車ポンプＢの吐出圧は、上記傾きが変わることなくリニアに上昇している。このように、実施形態１に係る内接歯車ポンプ１は、所定のポンプ回転数ｎ（吐出圧）に達したとき、吸気孔５からロータ室３１内に外気を送り込むことで、内接歯車ポンプＡ,Ｂに比べて、吸入ポート３２からの油の吸入量を低減して、吐出ポート３３からの油の吐出量を低減できる。
【００３０】
内接歯車ポンプ１における所定のポンプ回転数ｎまでの駆動トルクは、図４の実線で示すように、ポンプ回転数の増加に伴って増加している。図４の横軸は、図３の横軸と同じでポンプ回転数を示し、縦軸は、駆動トルク（紙面上側ほど「大」）を示す。内接歯車ポンプ１における所定のポンプ回転数ｎまでのポンプ回転数の増加量に対する駆動トルクの増加量は、内接歯車ポンプＡ，Ｂと同じである。そして、内接歯車ポンプ１は、所定のポンプ回転数ｎ以降の駆動トルクの増加を抑制できている。内接歯車ポンプ１は、所定のポンプ回転数ｎ以降、吸入ポート３２からの油の吸入量を低減できることで、不要な圧送仕事を低減できるからである。これに対して、内接歯車ポンプＡ,Ｂは、所定のポンプ回転数ｎ以降の駆動トルクの増加を抑制できていない。
【００３１】
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３２】
１  内接歯車ポンプ
２  ポンプロータ
２１  インナーロータ
２１ａ  外歯
２２  アウターロータ
２２ａ  内歯
３  ポンプケース
３１  ロータ室
３１ｂ  底面
３２  吸入ポート
３２ｂ  底面
３３  吐出ポート
３４  軸孔
４  チャンバー
５  吸気孔
６  外気量可変機構
７  給油孔
８  油循環機構
８１  分岐路
１２  吸入路
１３  吐出路
１４  駆動軸
【図１】
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【図２】
2019031942.tif 000004
【図３】
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【図４】
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