(57)【要約】      （修正有）【課題】トロコイド歯を備えたアウターロータ及びインナーロータから構成されたオイルポンプ等のポンプで、インナーロータをポンプハウジング内に軸支するインロー部と軸支孔との間に焼付けを防止するためのロータの適正寸法を設定すること。【解決手段】ロータ部と同一中心となる円筒軸状のインロー部が形成されたインナーロータと、アウターロータと、前記インナーロータのインロー部を回転自在に支持する軸支孔を有するポンプハウジングとからなること。前記インナーロータは歯先直径をＤ，ロータ厚さをｔとし、前記インロー部の軸方向における前記軸支孔との接触長さをＬ，前記インロー部の外径をＲ１とし、前記インナーロータは、2008175164.tif 000011  にて形成されてなること。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ部と同一中心となる円筒軸状のインロー部が形成されたインナーロータと、アウターロータと、前記インナーロータのインロー部を回転自在に支持する軸支孔を有するポンプハウジングとからなり、前記インナーロータは歯先直径をＤ，ロータ厚さをｔとし、前記インロー部の軸方向における前記軸支孔との接触長さをＬ，前記インロー部の外径をＲ１とし、前記インナーロータは、
【数１】
2008175164.tif 000009
にて形成されてなることを特徴とするポンプロータ。
【請求項２】
請求項１において、前記インナーロータは、
【数２】
2008175164.tif 000010
にて形成されてなることを特徴とするポンプロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロコイド歯を備えたアウターロータ及びインナーロータから構成されたオイルポンプ等のポンプで、インナーロータをポンプハウジング内に軸支するインロー部と軸支孔との間に焼付けを防止するためのロータの適正寸法を設定することができるポンプロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
オイルポンプ等のトロコイド歯形をそれぞれ有するアウターロータとインナーロータとを備えたポンプにおいて、前記インナーロータにはポンプハウジング内にて回転自在に支持するためのインロー部が設けられている。該インロー部は、ポンプハウジングのロータ室に形成された支持孔に挿入されて、インロー部と共にインナーロータが円滑に回転自在となるように軸支されている。
【０００３】
この種の（オイル）ポンプでは、ポンプハウジングの吐出部では油圧が高くなり、吸入部では油圧が低くなる。そのために、前記インナーロータにかかる油圧は、ロータの位相により大きく異なるため、ポンプ作動時において前記インナーロータのインロー部は、前記吐出部側から前記吸入部側に向かって、前記支持孔の内周壁面に常に押し付けられるように作用している。
【特許文献１】特開平１−２３４６５５
【特許文献２】特開平６−４９５０９号
【特許文献３】特開２００５−７６５８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そして、インナーロータの回転数が高い時や、キャビテーションの発生等の諸現象により、前記インロー部やロータ歯面接触部への圧力（面圧）が大きくなる事がある。この場合には、インロー部とポンプハウジング及びインナーロータ歯面とアウターロータ歯面が強くこすれるため、過大な摺動トルク（効率低下）、過大摩耗（耐久性低下）、焼付等が発生するおそれがある〔特許文献１（特開平１−２３４６５５）〕。そのために、インナーロータのインロー部と、軸支孔の内周壁面との間の軸方向に沿う接触領域での相互の面圧を小さくすると共に、インナーロータの諸寸法を良好な回転性及び耐久性を発揮できるような構造とする必要がある。
【０００５】
前記インロー部とポンプハウジング及びロータ歯面は短い区間（範囲）で見れば、略円筒形状のため、両者が接触している時には、略線接触状態である。このような線接触状態における微小面積での接触は、特許文献２（特開平６−４９５０９）に示されているように、一般にヘルツ接触と言われており、この時の面圧を一般にヘルツ面圧と称している。そして、焼結体についてヘルツ面圧を用いて耐久性を評価した例は過去に存在するが（特許文献２）、インロー及びロータの寸法形状と耐久性の関係についてヘルツ面圧を用いて、評価された例は存在しない。
【０００６】
また、特許文献３（特開２００５−７６５８２）のようにロータ表面に樹脂やメッキの被膜層を形成するものもあるが、費用がかかる上に前記被膜層は回転と共に徐々に剥がれてくるものであり、長期使用には効果が無い。本発明の目的（技術的課題）は、インナーロータとポンプハウジングとの間における焼き付けを防止又は最小限とし、良好な耐久性を発揮するためのインナーロータの諸寸法を極めて容易に設定することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、請求項１の発明を、ロータ部と同一中心となる円筒軸状のインロー部が形成されたインナーロータと、アウターロータと、前記インナーロータのインロー部を回転自在に支持する軸支孔を有するポンプハウジングとからなり、前記インナーロータは歯先直径をＤ，ロータ厚さをｔとし、前記インロー部の軸方向における前記軸支孔との接触長さをＬ，前記インロー部の外径をＲ１とし、前記インナーロータは、
【数３】
2008175164.tif 000002
にて形成されてなるポンプロータとしたことにより、上記課題を解決した。請求項２の発明を、前述の構成において、前記インナーロータは、
【数４】
2008175164.tif 000003
にて形成されてなるポンプロータとしたことにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明により、
【数５】
2008175164.tif 000004
なる公式を構成したので、良好なインナーロータの諸寸法を極めて容易且つ迅速に設定することができる。さらにインナーロータは、
【数６】
2008175164.tif 000005
としたことにより、前記インナーロータのインロー部とポンプハウジングの支持孔との間の焼付を最小限に抑えることができる。請求項２の発明により、インナーロータのインロー部とポンプハウジングの支持孔との間の焼付を防止することができ、極めて良好なポンプ作動状態にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。まず、本発明におけるポンプは、具体的にはオイルポンプであり、図１に示すように、アウターロータ２，インナーロータ１及びポンプハウジング３にて構成される。該ポンプハウジング３内には、図示が省略された間仕切部、吸入ポート、吐出ポートが形成されている。また、前記アウターロータ２及びインナーロータ１は、例えばトロコイド歯形を有するもので、該インナーロータ１には外周にトロコイド歯形が形成され、前記アウターロータ２には内周側にトロコイド歯形が形成されている。
【００１０】
前記インナーロータ１のトロコイド歯形の歯数に対して前記アウターロータ２の歯数は多く形成されている〔図１（Ｂ）参照〕。そして、インナーロータ１の回転により、アウターロータ２も回転し、前記アウターロータ２のトロコイド歯形と、インナーロータ１のトロコイド歯形が相互に接触して歯間同士による空隙室すなわちセルＳを構成し、該セルＳに流体を閉じ込めて、インナーロータ１とアウターロータ２の回転と共に流体が移送される。
【００１１】
前記インナーロータ１は、図２（Ｂ）に示すように、ロータ部１１とインロー部１２とから構成されている。前記ロータ部１１には、前述のトロコイド外歯が形成されている。該ロータ部１１と直径方向中心が同一で且つ同一軸芯を有するインロー部１２が前記ロータ部１１に一体成形されている。前記インロー部１２及びロータ部１１には、両者に連続貫通する駆動用貫通孔１３が形成され、ポンプ駆動軸４が貫通するものである。
【００１２】
前記インロー部１２は、図２（Ｂ）に示すように、円筒形状に形成されたものであり、後述するポンプハウジング３の軸支孔３１によって回転自在に支持される〔図１（Ａ）参照〕。前記ポンプハウジング３は、前記軸支孔３１の開口周囲にロータ室３２が形成され、前記アウターロータ２及びインナーロータ１が装着されている。
【００１３】
上記構成としたポンプにおいて、ポンプ作動時では、吸入側と吐出側との間において形成されるセルＳが拡縮するときに、前記セルＳ内の流体圧力Ｐによって、図１（Ａ），図３（Ｂ）に示すように、インナーロータ１及びアウターロータ２の直径方向反対側に向かって荷重Ｆが作用する。このとき、前記荷重Ｆの方向に沿って前記インナーロータ１のインロー部１２は、前記ポンプハウジング３の軸支孔３１に対して略線接触状態にて圧接する状態となる。前記インロー部１２と軸支孔３１との圧接する接触範囲を軸方向に沿って接触長さＬとする。図３（Ａ）は、前記接触範囲の圧接状態が分布荷重ｐ，ｐ，…によって示されたものである。
【００１４】
前記荷重Ｆによって、前記インロー部１２と前記軸支孔３１との接触範囲において圧接する範囲ではインロー部１２が高速回転することにより焼付が生じ、耐久性が劣化する。そこで、耐焼付性を向上させるために、従来では、動圧軸受けを採用することもあるが、これによって、装置の構造が単純な滑り軸受けより複雑になり、コストアップにつながってしまう。また、ロータ設計時には、設計後にヘルツ面圧を計算してその結果をフィードバックし再設計するという時間のかかる設計方法をとっている。
【００１５】
本発明では、前記インナーロータ１の諸寸法について下記に示す式1を設定した。この式１に基づいてインナーロータ１のロータ部１１及びインロー部１２の寸法が割り出される。式の意味は、ロータ部が大きいほど面圧は大きくなり（分子部分）、インロー部（分母部分）が小さいほど面圧は大きくなるというものである。よって、式の値が小さい方が面圧は小さくできる。
【数７】
2008175164.tif 000006
上記式は、前記インナーロータ１の歯先直径をＤとし、ロータ厚さをｔとし、前記インロー部１２の軸方向における前記軸支孔３１との接触長さをＬとし、前記インロー部１２の外径をＲ１とした。ここで前記接触長さＬは、前記インロー部１２の軸方向の長さが前記軸支孔３１の長さと等しいか短い場合には、インロー部１２の軸方向長さ全体が接触長さＬとなる。また、インロー部１２の軸方向長さが軸支孔３１の長さよりも長い場合には、軸支孔３１の長さが接触長さＬとなる。
【００１６】
上記式１にそれぞれ数値が代入されて、０．８５以下となるように設定したものが式２である。式２によって、諸寸法が設定されることにより、前記インナーロータ１のインロー部１２とポンプハウジング３の軸支孔３１との間における焼付を最小限に抑えることができる。この式２では、焼付による不具合を最も小さいものにできる。
【数８】
2008175164.tif 000007
【００１７】
上記式１にそれぞれ数値が代入されて、０．７９以下となるように設定したものが式３である。式３によって、諸寸法が設定されることにより、式２よりもさらに良好な結果を得ることができる。
【数９】
2008175164.tif 000008
上記式３において、前記インナーロータ１の諸寸法〔歯先直径Ｄ、ロータ厚さｔ、接触長さＬ、外径をＲ１〕が０．７９以下にある場合、ヘルツ面圧を耐焼付性を有する範囲に収めることができる。
【００１８】
式２及び式３は、焼付が生じない条件を備えたインナーロータ１を成形することができるものである。すなわち、ロータの設計段階にて、前記式３にインナーロータ１の諸寸法の数値を代入することで、焼付が生じないインナーロータ１にすることができ、容易に製造段階に移すことができるものである。このように、ヘルツ面圧から適正な接触圧力となるように、本発明における式２又は式３に基づいてインナーロータ１の諸寸法を導き出し、これによって製造されたインナーロータ１は、ポンプ作動状態で過大摺動トルク、過大摩耗、焼付等が発生しない最適なインロー部１２及びロータ部１１としたオイルポンプロータにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）は本発明におけるトロコイドポンプの縦断側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸａ−Ｘａ矢視断面図である。
【図２】（Ａ）はインナーロータの正面図、（Ｂ）はインナーロータの縦断側面図である。
【図３】（Ａ）はインロー部と軸支孔との拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸｂ−Ｘｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
インナーロータ…１、ロータ部…１１、インロー部…１２、アウターロータ…２、
ポンプハウジング…３、軸支孔…３１、外径…Ｒ１、歯先直径…Ｄ，ロータ厚さ…ｔ、接触長さ…Ｌ。
【図１】
2008175164.tif 000012
【図２】
2008175164.tif 000013
【図３】
2008175164.tif 000014