(57)【要約】【課題】空気排出口付きトロコイドポンプの空気排出効果を高めるとともにロータ回転軸のトルクを低減できるようにする。【解決手段】空気混入のオイルの一部を排出するための空気排出口２２を、アウターロータ２の内接円３１よりも内周側に設けられた第１の空気排出口２２-1と、インナーロータ３の外接円３２より外周側に設けられた第２の空気排出口２２-2とにより構成し、吸入口２１および吐出口２３の何れとも連通しない状態で第１の空気排出口２２-1の面積と第２の空気排出口２２-2の面積との合計により空気排出口２２のポート面積を大きくすることができるようにするとともに、空気排出口２２を介して前工程のポンプ室と次工程のポンプ室とが連通してしまう不都合も回避できるようにする。【選択図】図２
2015036517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
上記ケーシング内において回動自在に配置されたアウターロータと、
上記アウターロータと協働してオイルの吸入および圧送を行うべく上記アウターロータの内側において回動自在に配置されたインナーロータとを備え、
上記ケーシングは、吸入工程において上記オイルを吸入する吸入口と、上記吸入工程の次の空気排出工程において空気混入のオイルの一部を排出する空気排出口と、上記空気排出工程の次の吐出工程において上記オイルを吐出する吐出口とを有し、
上記空気排出口は、上記アウターロータの内接円よりも内周側に設けられた第１の空気排出口と、上記インナーロータの外接円より外周側に設けられた第２の空気排出口とを含むことを特徴とする空気排出口付きトロコイドポンプ。
【請求項２】
上記第２の空気排出口は、上記インナーロータの外接円より外周側で当該外接円に近接する位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の空気排出口付きトロコイドポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気排出口付きトロコイドポンプに関し、特に、内燃機関（エンジン）や変速機（ミッション）等に供給するオイルを吸入して圧送するトロコイド式のオイルポンプに用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関には、エンジン底部に設けられたオイルパンからその上方の各機構部にオイルを供給するためのオイルポンプが設けられている。例えば自動二輪車、船外機、スノーモービル等に用いられる４サイクルエンジンには、トロコイド型のオイルポンプ（トロコイドポンプ）が設けられることが多い（例えば、特許文献１参照）。また、トロコイドポンプは、変速機（ミッション）等へのオイル供給にも利用されることがある。
【０００３】
図８は、トロコイドポンプを用いたオイルの経路を示した図である。図８に示すように、トロコイドポンプ１０２は、エンジン底部に設けられたオイルパン１０１に溜まったオイルを吸入口から吸い込み、加圧して吐出口から排出する。トロコイドポンプ１０２から排出されたオイルは、オイルフィルタ１０３を介して種々の各機構部１０４に供給される。その後、オイルは各機構部１０４からオイルパン１０１に戻される。
【０００４】
図９は、トロコイドポンプ１０２の動作を説明するための図である。なお、この図９は、特許文献１の図３に示されたものであり、空気の混入したオイルの吸入および圧縮、空気および一部のオイルの排出、オイルの吐出からなる行程を１つのポンプ室にて示している。また、オイルが満たされた領域を斜線にて示している。
【０００５】
まず、インナーロータ１３およびアウターロータ１２が時計回りに回転することにより、図９（ａ）に示すように吸入口１１ｂからオイルを吸入し始め、さらに時計回りに回転することにより、図９（ｂ）に示すようにオイルをさらに吸入する。
【０００６】
次に、図９（ｃ）に示すように、オイルが最大に吸入された状態から、空気排出行程に入る。すなわち、図９（ｄ）に示すように、ポンプ室が排出口１１ｄと連通し始め、混入した空気およびオイルの一部が排出口１１ｄから通路１１ｄ’を通って排出される。
【０００７】
さらに、インナーロータ１３およびアウターロータ１２が時計回りに回転すると、排出口１１ｄは閉鎖されて、吐出工程に移る。吐出工程では、図９（ｅ）に示すように、残りのオイルが吐出口１１ｃから吐出されて、種々の各機構部１０４に向けて圧送される。
【０００８】
ここで、吐出口１１ｃから吐出されるオイルの最大容積は、図９（ｃ）に示すように、前の行程で圧縮されたオイルＳの領域となる。なお、ポンプ外側に連通する排出口を設けてオイルに混入した空気を排出する技術は、例えば特許文献２にも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−２３１７７２号公報
【特許文献２】特開平９−２０３３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１，２に記載のように、従来のトロコイドポンプでは、吸入工程と吐出工程との間に空気排出工程を設定するため、空気排出口は吸入口と吐出口との間に設けられる。一般に、トロコイドポンプのような内接歯車ポンプではアウターロータおよびインナーロータの回転による遠心力によりオイルがより外側に、混入空気がより内側に分離される傾向となるので、空気排出口をより内側に設けた方が空気排出効果を高くすることができる。
【００１１】
しかし、空気排出口を単に内側に大きく設けるだけでは、空気排出口が吸入口に連通してしまい、吸入負圧により空気排出口から空気を吸い込んでしまう。もしくは、空気排出口が吐出口に連通してしまい、吐出圧力により空気排出口へ吐出圧力が逃げてしまう。空気排出口が、吸入口または吐出口のいずれに連通しても、上述の通り、所望のオイル量、オイル圧力を吸入・吐出することができず、ポンプ機能が低下してしまう。このため、単に空気排出口を内側に大きく設けることができない。
【００１２】
そのため、吸入口と吐出口との間の限られたスペースに空気排出口を設ける必要があり、ポート面積の確保に限界があった。よって、ポート面積が小さくなるため、空気排出効果を高くすることが難しいという問題があった。用途によっては一定の値以上の空気含有オイルの排出率が求められることもあるが、その空気含有オイルの排出率を実現するために必要なポート面積を確保することができないこともあった。また、空気排出口のポート面積が小さいと、排出抵抗が大きくなり、ロータ回転軸の回転に必要なトルクが高くなってしまうという問題もあった。
【００１３】
このような問題を解決するために、図１０に示すように（この図では、ロータは反時計回りに回転）、吸入口２１０にも吐出口２３０にも連通しない位置において空気排出口２２０を無理に大きく設計すると、前工程のポンプ室２４０と次工程のポンプ室２５０とが空気排出口２２０を介して連通してしまい、空気排出口２２０から排出される空気含有オイルの排出量が一定とならず、オイルの吐出量・吐出圧力にばらつきが生じ、トロコイドポンプの安定した性能が得られなくなってしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、吸入口および吐出口の何れとも連通せず、また、前工程のポンプ室と次工程のポンプ室とを連通させることもなく空気排出口のポート面積を大きくすることができるようにして、空気排出効果を高めるとともにロータ回転軸のトルクを低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した課題を解決するために、本発明では、吸入工程においてオイルを吸入する吸入口と、吸入工程の次の空気排出工程において空気混入のオイルの一部を排出する空気排出口と、空気排出工程の次の吐出工程においてオイルを吐出する吐出口とを備えた空気排出口付きトロコイドポンプにおいて、空気排出口を、アウターロータの内接円よりも内周側に設けられた第１の空気排出口と、インナーロータの外接円より外周側に設けられた第２の空気排出口とにより構成するようにしている。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成した本発明によれば、吸入口および吐出口の何れとも連通しない状態で第１の空気排出口と第２の空気排出口とを設け、両者の面積の合計により空気排出口のポート面積を大きくすることができる。また、１つの空気排出口の面積を大きくするのではなく、異なる位置に分けて設けた２つの空気排出口により大きなポート面積を確保しているので、空気排出口を介して前工程のポンプ室と次工程のポンプ室とが連通してしまう不都合も回避することができる。これにより、吸入口および吐出口の何れとも連通せず、また、前工程のポンプ室と次工程のポンプ室とを連通させることもなく空気排出口のポート面積を大きくすることができ、空気排出効果を高めるとともに、ロータ回転軸のトルクを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプの構成例を示す分解斜視図である。
【図２】本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプの構成例を示す平面図である。
【図３】本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプの動作例を示す図である。
【図４】本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプが備える空気排出口の他の構成例を示す平面図である。
【図５】本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプが備える空気排出口の他の構成例を示す平面図である。
【図６】本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプの空気排出効果を示す図である。
【図７】本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプにおけるロータ回転軸のトルクを示す図である。
【図８】トロコイドポンプを用いたオイルの経路を示した図である。
【図９】従来のトロコイドポンプの動作を説明するための図である。
【図１０】従来のトロコイドポンプの問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプの構成例を示す分解斜視図である。また、図２は、本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプの構成例を示す平面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の空気排出口付きトロコイドポンプは、ボディ１ａおよびカバー１ｂから成るケーシング１と、ケーシング１内において回動自在に配置されたアウターロータ２と、アウターロータ２と協働してオイルの吸入および圧送を行うべくアウターロータ２の内側において回動自在に配置されたインナーロータ３と、アウターロータ２およびインナーロータ３の回転軸となるシャフト４とを備えている。
【００２０】
図２に示すように、インナーロータ３は、４個の突起３ａ〜３ｄを有し、シャフト４に直結されて軸線Ｃ１を中心として矢印Ａの方向に回動自在に支持されている。アウターロータ２は、インナーロータ３の突起３ａ〜３ｄが噛み合う５個の凹み２ａ〜２ｅを有し、ボディ１ａの円筒面に摺動自在に嵌合されて軸線Ｃ２を中心として矢印Ａの方向に回動自在に支持されている。すなわち、本実施形態の空気排出口付きトロコイドポンプは、４葉５節のトロコイドポンプである。
【００２１】
ケーシング１のカバー１ｂには、吸入工程においてオイルを吸入する吸入口２１と、吸入工程の次の空気排出工程において空気混入のオイルの一部を排出する空気排出口２２と、空気排出工程の次の吐出工程においてオイルを吐出する吐出口２３とが設けられている。
【００２２】
ここで、空気排出口２２は、アウターロータ２の内接円３１よりも内周側に設けられた第１の空気排出口２２-1と、インナーロータ３の外接円３２より外周側に設けられた第２の空気排出口２２-2とを含む。第２の空気排出口２２-2は、インナーロータ３の外接円３２より外周側で当該外接円３２にできるだけ近い位置（例えば、外接円３２に接する位置）に設けるのが好ましい。これにより、空気排出口２２を吸入口２１および吐出口２３に連通させることなく、さらに前工程のポンプ室と次工程のポンプ室とが連通することなく空気排出口２２を設けることが可能となる。
【００２３】
図３は、本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプの動作例を示す図である。図３（ａ）は吸入工程が終了した状態、図３（ｂ）は空気排出工程の状態、図３（ｃ）は空気排出工程が終了した状態を示している。なお、図３において、それぞれの状態を１つのポンプ室にて示し、オイルが満たされた領域を斜線にて示している。
【００２４】
まず、吸入工程では、アウターロータ２およびインナーロータ３が矢印Ａの方向（反時計回り）に回転することにより、吸入口２１からオイルを吸入する。図３（ａ）は、吸入工程が終了した状態（空気排出工程が開始する直前の状態）を示している。
【００２５】
この図３（ａ）に示す状態において、ポンプ室は吸入口２１にも空気排出口２２にも連通しておらず、容量が最大となっている。なお、ポンプ室の最大容量をできるだけ大きくするために、吸入工程が終了した時点でポンプ室の空気排出口２２側の面が空気排出口２２と近接する位置および形状となるように空気排出口２２を形成するのが好ましい。
【００２６】
次に、図３（ｂ）に示すように、ポンプ室にオイルが最大に吸入された状態からアウターロータ２およびインナーロータ３が反時計回りにさらに回転すると、空気排出行程に入り、ポンプ室が空気排出口２２と連通する。これにより、混入した空気およびオイルの一部が空気排出口２２から排出される。
【００２７】
さらに、アウターロータ２およびインナーロータ３が反時計回りに回転すると、空気排出口２２は閉鎖されて、吐出工程に移る。吐出工程では、残りのオイルが吐出口２３から吐出される。図３（ｃ）は、空気排出工程が終了した状態（吐出工程が開始する直前の状態）を示している。この図３（ｃ）に示す状態において、ポンプ室は空気排出口２２にも吐出口２３にも連通しておらず、容量は図３（ａ）に示す最大容量よりも小さくなっている。
【００２８】
ここで、図３（ａ）に示す空気排出工程開始前のポンプ室の容量をＣＰ１、図３（ｃ）に示す空気排出工程終了後のポンプ室の容量をＣＰ２とした場合、（ＣＰ１−ＣＰ２）／ＣＰ１×１００で空気含有オイルの排出率[％]が算出される。図３は、空気含有オイルの排出率が２０％の場合を示している。
【００２９】
空気排出口２２（第１の空気排出口２２-1および第２の空気排出口２２-2）の大きさ、位置、形状を変えることにより、空気含有オイルの排出率を調整することが可能である。図４は、空気含有オイルの排出率を１５％に設定した場合における空気排出口２２の構成例を示している。図５は、空気含有オイルの排出率を２５％に設定した場合における空気排出口２２の構成例を示している。
【００３０】
図６は、本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプの空気排出効果を示す図である。空気排出効果とは、空気排出工程前におけるオイルの空気含有率と、空気排出工程後に吐出口２３から吐出したオイルの空気含有率との比率であり、以下の式により算出される。
（１−空気排出口付きトロコイドポンプの吐出オイルの空気含有率／空気排出口無しトロコイドポンプの吐出オイルの空気含有率）×１００
【００３１】
図６は、φ５４ロータにて２０％の空気含有オイルの排出率を設定したときの空気排出効果を示したものである。◇、□、△はポート面積の異なる空気排出口（φ２相当、φ３相当、φ３．９相当）を１つのみ設けた従来技術による空気排出効果を示している。一方、○は本実施形態のように第１の空気排出口２２-1（φ３．９相当）および第２の空気排出口２２-2（φ５．５相当）を設けた場合の空気排出効果を示している。
【００３２】
図６に示すように、従来技術においても空気排出口のポート面積を大きくしていくことにより、空気排出効果をある程度は大きくすることができている。しかし、吸入口および吐出口の何れとも連通せず、また、前工程のポンプ室と次工程のポンプ室とを連通させることもなく、１つの空気排出口のポート面積を大きくするには限界がある。すなわち、空気排出効果を大きくすることに限界がある。△がその限界値付近を示している。
【００３３】
これに対して、本実施形態のように第１の空気排出口２２-1および第２の空気排出口２２-2を設けた場合には、○に示すように、吸入口２１および吐出口２３の何れとも連通せず、また、前工程のポンプ室と次工程のポンプ室とを連通させることもなく、空気排出口２２のポート面積（第１の空気排出口２２-1および第２の空気排出口２２-2の合計面積）を大きくすることができる。これにより、従来に比べて空気排出効果を大きくすることができる。
【００３４】
図６の本試験結果により、インナーロータ３の外接円３２より外周側に空気排出口２２を設けた場合でも空気排出効果が得られることが認められた。したがって、吸入口２１と空気排出口２２、または吐出口２３と空気排出口２２とが同時に開口しない位置において、アウターロータ２の内接円３１よりも内周側に設けられた位置と、インナーロータ３の外接円３２より外周側に設けられた位置とに分割して空気排出口２２を設けることで、ポンプ性能を落とすことなく、空気排出効果を高めることができる。
【００３５】
図７は、本実施形態による空気排出口付きトロコイドポンプにおけるロータ回転軸のトルクを示す図である。この図７も、φ５４ロータにて２０％の空気含有オイルの排出率を設定したときのトルクを示したものである。◇、□、△は空気排出口を１つのみ設けた従来技術によるトルクを示している。一方、○は本実施形態のように第１の空気排出口２２-1および第２の空気排出口２２-2を設けた場合のトルクを示している。
【００３６】
図７に示すように、従来技術においても空気排出口のポート面積を大きくしていくことにより、トルクをある程度は小さくすることができている。しかし、上述したように、吸入口および吐出口の何れとも連通せず、また、前工程のポンプ室と次工程のポンプ室とを連通させることもなく、１つの空気排出口のポート面積を大きくするには限界があるため、トルクを小さくすることに限界がある。△がその限界値付近を示している。
【００３７】
これに対して、本実施形態のように第１の空気排出口２２-1および第２の空気排出口２２-2を設けた場合には、○に示すように、吸入口２１および吐出口２３の何れとも連通せず、また、前工程のポンプ室と次工程のポンプ室とを連通させることもなく、空気排出口２２のポート面積（第１の空気排出口２２-1および第２の空気排出口２２-2の合計面積）を大きくすることができる。これにより、従来に比べてトルクを小さくすることができる。この結果からも、第１の空気排出口２２-1および第２の空気排出口２２-2を設けることにより、空気排出が効果的に行われていることが分かる。
【００３８】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、空気排出口２２を、アウターロータ２の内接円３１よりも内周側に設けられた第１の空気排出口２２-1と、インナーロータ３の外接円３２より外周側に設けられた第２の空気排出口２２-2とにより構成したので、吸入口２１および吐出口２３の何れとも連通しない状態で第１の空気排出口２２-1と第２の空気排出口２２-2とを設け、両者の面積の合計により空気排出口２２のポート面積を大きくすることができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、従来のように１つの空気排出口の面積を大きくするのではなく、異なる位置に分けて設けた２つの空気排出口２２-1，２２-2により大きなポート面積を確保しているので、空気排出口２２を介して前工程のポンプ室と次工程のポンプ室とが連通してしまう不都合も回避することができる。
【００４０】
これにより、本実施形態の空気排出口付きトロコイドポンプによれば、吸入口２１および吐出口２３の何れとも連通せず、また、前工程のポンプ室と次工程のポンプ室とを連通させることもなく空気排出口２２のポート面積を大きくすることができ、空気排出効果を高めるとともに、ロータ回転軸のトルクを低減することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  ケーシング
２  アウターロータ
３  インナーロータ
２１  吸入口
２２  空気排出口
２２-1  第１の空気排出口
２２-2  第２の空気排出口
２３  吐出口
３１  アウターロータの内接円
３２  インナーロータの外接円
【図１】
2015036517.tif 000003
【図２】
2015036517.tif 000004
【図３】
2015036517.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2015036517.tif 000008
【図７】
2015036517.tif 000009
【図８】
2015036517.tif 000010
【図９】
2015036517.tif 000011
【図１０】
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