(57)【要約】【課題】  本発明は、良質なトロコイド歯を具備したオイルポンプのインナーロータとすること。【解決手段】トロコイドポンプのインナーロータＡのトロコイド歯形１において、該トロコイド歯形１の歯先部１１における幅方向両肩部１１１が３次以上の高次曲線にて形成されること。前記３次以上の高次曲線は、ベジェ曲線にて形成されること。前記高次曲線は、前記ベジェ曲線と前記３次以上の高次曲線とが適宜に複合されてなる曲線とすること。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロコイドポンプのインナーロータのトロコイド歯形において、該トロコイド歯形の歯先部における幅方向両肩部が３次以上の高次曲線にて形成されてなることを特徴とするオイルポンプのインナーロータ。
【請求項２】
トロコイドポンプのインナーロータのトロコイド歯形において、該トロコイド歯形の歯先部における幅方向両肩部がベジェ曲線にて形成されてなることを特徴とするオイルポンプのインナーロータ。
【請求項３】
トロコイドポンプのインナーロータのトロコイド歯形において、該トロコイド歯形の歯先部における幅方向両肩部が３次以上の高次曲線と、ベジェ曲線とが適宜に複合された曲線にて形成されてなることを特徴とするオイルポンプのインナーロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良質なトロコイド歯を具備したオイルポンプのインナーロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用オイルポンプとして、内歯歯車と外歯歯車の歯数差が１で両歯車が多点で連続的に接触しながら回転するものとして代表的なものにトロコイド歯車を具備したインナーロータとアウターロータとから構成されたものが存在する。これはアウターロータの内歯歯車と、インナーロータの外歯歯車との間に常時複数の容積変動空間が形成されるものであり、空間が広がる側にオイルポンプの吸入口、空間が挟まる側にオイルポンプの吐出口を設けることにより、ポンプとして成立させたものである。
【特許文献１】特開平６−２８０７５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般にトロコイド歯形が具備されたロータは、基礎円直径、転円直径、離心量、軌跡円直径等のパラメータによってトロコイド歯形が成形される〔図６（Ａ）参照〕。そして、トロコイド曲線に中心位置を一致させて軌跡円を移動させ、その包絡線によってインナーロータの外歯形が構成される。すなわち、各パラメータ（諸元）により歯形が一意的に定まる。パラメータにおける偏心量を大きく形成すればするほど歯丈（歯底〜歯先）高さが高くなり、歯間空間が広くなるので理論吐出量も大きく出来る。
【０００４】
但し、パラメータの数値にはロータ歯形が成立出来る範囲が存在し、前述した偏心量もあまり大きくすると歯形が最小曲率付近（ロータ肩部）で尖点ｋを持ち、歯形が成立しなくなってしまう〔図６（Ｂ）及び（Ｃ）参照〕。そこで理論吐出量を確保しつつ、歯形を成立させるため、今まで尖点を持った最小曲率付近を緩やかな円弧ｍとして歯形を修正して、インナーロータの歯形として成立させてきた。
【０００５】
ところが、上記のような円弧近似をすると、本来のロータ曲線から歯形の一部が削り取られた形となってしまい、新品の時点で摩耗或いはヘタリが進行した状況と何ら変わるところが無く、いたずらにポンプ性能を低下させるに過ぎなかった。また、同一サイズのローターにおいて理論吐出量を多くするには偏心量を大きく取る必要がある。しかし、偏心量を大きくしていくと最小曲率付近で歯形が尖点を持ち歯形が成立しなくなる。そのため許容できる最小曲率の円弧でプロフィールの修正を行い理論吐出量を増加させていた。トロコイド曲線（理輪歯形曲線）を円弧で近似すれば、どうしても理論歯形曲線と円弧近似曲線との間にずれが生じる。
【０００６】
理論歯形曲線上ならどの点でもインナーロータ歯面とアウターロータ歯面間の距離（クリアランス）はどの位相でも等しいが、円弧近似により理論歯形曲線から歯面がずれると歯面間のクリアランスがロータ肩部のところで他の部位のクリアランスと異なってくる。上記例だと円弧近似曲線の方が理論歯形曲線より低くなっているため、ロータ肩部ではクリアランスは大きくなる。よって、回転中に歯面間のクリアランスが変動することによりインナーロータとアウターロータに振動が発生する。さらにロータ同士が振動することから、歯打ち音と呼ばれる異音も発生する。
【０００７】
また、ロータが意図しない振動を起こすため、ロータ歯面の摩耗が促進され寿命が低下する。また歯面摩耗が進んでいけば振動・騒音はより大きくなっていく。
円弧近似を行なわないトロコイド曲線を用いたロータの例として、特許文献１（特開平６−２８０７５２号）が挙げられる。但しこれは尖点の発生しないトロコイド曲線のパラメータ領域を指定しただけのものであり、前記特許文献１でのパラメー夕領域では偏心量が少なくなってしまい、歯丈は低くなり、理論吐出量は少ない領域である。本発明の目的は、トロコイド曲線を用いたロータにおいて、理論吐出量を多く出来る最小曲率付近に尖点が出来てしまうパラメータ領域でも円弧近似時に発生していた振動・騒音を極力排除した歯形を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明を、トロコイドポンプのインナーロータのトロコイド歯形において、該トロコイド歯形の歯先部における幅方向両肩部が３次以上の高次曲線にて形成されてなるオイルポンプのインナーロータとしたことにより、上記課題を解決した。
【０００９】
請求項２の発明を、トロコイドポンプのインナーロータのトロコイド歯形において、該トロコイド歯形の歯先部における幅方向両肩部がベジェ曲線にて形成されてなるオイルポンプのインナーロータとしたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、トロコイドポンプのインナーロータのトロコイド歯形において、該トロコイド歯形の歯先部における幅方向両肩部が３次以上の高次曲線とベジェ曲線とが適宜に複合された曲線にて形成されてなるオイルポンプのインナー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】
【００１０】
請求項１の発明によって、歯面間のクリアランス変化量が減少することにより、ロータは滑らかに回転し、よって振動・騒音を円弧近似ロータよりも減少させることが出来る。またロータ振動が減ることにより、歯面摩耗が減少し、よって耐久性をＵＰさせることも出来る。また円弧による近似では円の構成要素である円の外径と円の中心位置の２項目のみでより良い近似曲線を探し出す必要があるため、どうしても近似の精度に限界がある。
【００１１】
それに対して高次曲線ではより良い近似を探して、数式の次数や係数を自由に選択出来るため、結果として円弧よりもより良い近似とする事が出来る。さらに、一般に次数を上げるほど良い理想トロコイドに近似した形状となる。これによってロータ回転によるインナーロータ歯面とアウターロータ歯面間のクリアランス変化量を低減出来るため、振動・騒音の低減及び歯面摩耗減少による耐久性の向上を達成できる。請求項２の発明は、ベジェ曲線が高次曲線であり、請求項１と略同等の効果を奏する。また請求項３の発明は、高次曲線とベジェ曲線とが複合されたものであり、さらにトロコイド曲線に近似した理想的なインナーロータとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。本発明はオイルポンプを構成するインナーロータに関するものである。オイルポンプは、ポンプハウジング内のロータ室にインナーロータＡとアウターロータとが収納されている。前記インナーロータＡの外周側には、トロコイド歯形１が形成されている。該トロコイド歯形１は、歯先部１１と歯底部１２とが交互に連続形成されたものである。
【００１３】
このインナーロータＡのトロコイド歯形１の成形については、図５（Ａ）に示すように、まず最初に基礎円ａ，転がり円ｂ，描画円ｃが設定される。ここでトロコイド歯形１の成形とは、実際に材料を加工して工作することではなく、その工作の前段階である設計における形状の数値入力の段階のことを言う。
【００１４】
まず前記転がり円ｂは、直径中心ｂｐから適宜量離れた位置に離心点ｂｔが設定される。前記直径中心ｂｐと前記離心点ｂｔとの距離は、偏心量ｂｓと称する。そして、基礎円ａの外周を転がり円ｂが転回することによって、トロコイド曲線ｄが設定される。
【００１５】
該トロコイド曲線ｄに沿って描画円ｃの中心ｃｐの位置が移動して、図５（Ｂ）に示すように、該描画円ｃの移動軌跡の包絡線がトロコイド歯形１を形成することになる。前記転がり円ｂの偏心量ｂｓを大きくすることで歯底部１２の凹みが大きくなり、ポンプ流量を多くすることができる。しかし、前記偏心量ｂｓを大きくすると、図１（Ｂ）及び（Ｃ）の２点鎖線部分に示すように、成形されたトロコイド歯形１の歯先部１１の先端箇所の幅方向両側の肩部１１１の部分では曲線が滑らかに連続しない部位が生じる。この肩部１１１は、最小曲率半径部分となり、略角状部で、鋭利な形状である。
【００１６】
この部位を尖点ｋと称する。該尖点ｋは、ポンプ作動において、極めて不都合な部位である。そこで、該尖点ｋ周辺を以下の手段にて形状修正が行われ、トロコイド曲線を理論歯形曲線に近似した肩部１１１を成形する。前記尖点ｋは、前述したように、最小曲率部位であり、その尖点ｋ付近の肩部１１１が高次元の曲線又はベジェ曲線によって、最適な形状に修正形成される。この修正形成された範囲を修正形成領域Ｓと称する。
【００１７】
次に、ベジェ曲線によって修正形成領域Ｓを形成して、前記肩部１１１の尖点ｋを理想的な理論歯形曲線に近似させる工程を図２に基づいて説明する。ベジェ曲線は、最小２点のコントロールポイントＰを有する。該コントロールポイントＰの周囲で曲線が設定され、隣接するコントロールポイントＰ,Ｐ間に任意の曲線を描くことができる。任意の領域において、連続する曲線の間にコントロールポイントＰが３個以上配置されることにより、さらに理想曲線を描くことができる。
【００１８】
(1)まず、ベジェ曲線を作図するためのコントロールポイントＰを配置する。但し、曲線終端部におけるコントロールポイントＰは、前記修正形成領域Ｓの形成予定箇所の両外端上に配置する〔図２（Ａ）参照〕。 (2)残りのコントロールポイントＰの数は、任意に設定且つ配置される。そして、前記各コントロールポイントＰ,Ｐ,…を適宜に移動させて、最適な形状を設定する。具体的な移動例として、矢印で設定されている。(3)前記コントロールポイントＰの移動に設定された形状のインナーロータＡは、アウターロータと組み合わせて、チップクリアランスの変動を確認する。チップクリアランスの変動が過大であれば、前記コントロールポイントＰの座標を変更して再度実施する。
【００１９】
次に、前記修正形成領域Ｓを高次曲線によって行う場合について、図３に基づいて説明する。まず、前記修正形成領域Ｓの高次曲線を２次曲線とした場合では、肩部１１１の尖点ｋの両側に２個の定点Ｑが設定され、該２個の定点Ｑ，Ｑ間に亘って線が形成される。この２次曲線とした修正形成領域Ｓは、さらに修正を加えることによって、理想に近い高次曲線に近づけてゆくことができる。次に、前記修正形成領域Ｓの高次曲線を３次曲線とした場合では、前記肩部１１１の尖点ｋの周辺に３個の定点Ｑが設定され、該３点の定点Ｑ，Ｑ，…間に亘って修正形成領域Ｓが形成され、理想に近い高次曲線が形成される。この３次曲線とした修正形成領域Ｓにおいても、さらに修正を加えることによって、理想に近い高次曲線に近づけてゆくことができる。
【００２０】
次に、５次曲線によって修正形成領域Ｓを形成する場合には、図４に示すように、前記肩部１１１の尖点ｋの周辺に５個の定点Ｑが設定され、該５個の定点Ｑ，Ｑ，…間に亘って修正形成領域Ｓが形成され、理想に近い高次曲線の理論歯形曲線が形成されるものである。ここで、修正形成領域Ｓにおける高次曲線を描くために、その両最外端の２個の定点Ｑに近接して、修正形成範囲内に定点Ｑが配置され、さらに修正形成範囲の略中央に定点Ｑが設定される。
【００２１】
そして、これら５個の定点Ｑによって、修正曲線とトロコイド曲線の傾きを終端部で一致させることができる。高次曲線は、次元が高くなるにしたがって、理想トロコイド曲線に近似させることができる。このように高次曲線又はベジェ曲線によって、肩部１１１の尖点ｋに修正形成領域Ｓを形成し、該修正形成領域Ｓがより理論歯形曲線に近づけられるものである。
【００２２】
以上述べたように、尖点ｋにおける修正形成領域Ｓは、歯形最小曲率付近（肩部１１１）の修正に円弧よりも高い次数の高次曲線（３次以上）、もしくはベジェ曲線を用いて理論歯形点列データにより近い近似式を数学的に求めることで、より理論歯形曲線に近い近似曲線となり、前記肩部１１１における歯面間のクリアランス変化量を減らすことが出来る。
【００２３】
次に、前記インナーロータＡのトロコイド歯形１において、該トロコイド歯形１の歯先部１１における幅方向両肩部１１１が３次以上の高次曲線と、ベジェ曲線とが適宜に複合された曲線にて修正形成領域Ｓが形成され実施形態が存在する。この実施形態では、まず前記修正形成領域Ｓが３次以上の高次曲線にて設定され、さらに詳細に理想曲線に近づけるために、ベジェ曲線によって形状修正が行われるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）は本発明のインナーロータの正面図、（Ｂ）は（Ａ）のア部拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）のイ部拡大図である。
【図２】（Ａ）は修正形成領域がベジェ曲線によって修正形成される作図例、（Ｂ）は修正形成領域が不適正の場合におけるベジェ曲線による訂正形成される作図例である。
【図３】（Ａ）は修正形成領域が高次元の曲線によって修正形成される作図例、（Ｂ）は修正形成領域がさらに高次元の曲線によって修正形成される作図例である。
【図４】修正形成領域が５次元の曲線によって修正形成される作図例である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）はインナーロータの修正形成領域が成形される前段階までの成形工程を示す作図例である。
【図６】（Ａ）は従来技術のインナーロータの正面図、（Ｂ）は（Ａ）のウ部拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）のエ部拡大図である。
【符号の説明】
【００２５】
インナーロータ…Ａ、トロコイド歯形…１、歯先部…１１、肩部…１１１。
【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】
2008157210.tif 000007
【図６】
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