(57)【要約】【課題】ケーシングと歯車との間の隙間を極力小さくすることによって圧力ロスを抑えてポンプ性能を向上させ、良好な組み付け性も確保する。【解決手段】ケーシング３０のトロコイド収容凹所３１に、アウタロータ１０と、このアウタロータ１０に内接するインナロータ２０とから構成されるトロコイド２を回転自在に収容した内接歯車ポンプ１において、凹所３１の、内壁面３１ａと底面３１ｂとで形成される内隅部３１ｃに、底面から連続して径方向外側に突出する空所３１ｄを全周にわたって形成し、表裏の周縁角部が直角であるアウタロータ１０と、ケーシング３０およびカバー４０との間の隙間を極力小さくする。【選択図】図４
2008031911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車収容凹所を有するケーシングと、
このケーシングの前記歯車収容凹所に、回転自在に、かつ、互いに噛み合ってポンプ作用をなす状態に収容される一対の歯車と、
前記ケーシングに固定されて前記歯車収容凹所を閉塞するカバーとを備える歯車ポンプにおいて、
前記歯車収容凹所は、前記歯車を囲む円筒状の内壁面と、歯車の一端面に対向する底面とから形成されており、これら内壁面と底面とで形成される内隅部には、底面から連続して径方向外側に突出する空所が全周にわたって形成されていることを特徴とする歯車ポンプ。
【請求項２】
前記歯車が焼結材料からなるものであることを特徴とする請求項１記載の歯車ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油や水等の流体を圧送する歯車ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯どうしを噛み合わせた一対の歯車を回転させることによって両者の歯の間に導入した流体を昇圧させて圧送するように構成される歯車ポンプが提供されている。歯車ポンプとしては内接型や外接型があり、いずれも、ケーシング内に歯車を収容してカバーにより密閉し、一方の歯車を回転駆動させてケーシング内に吸入した流体を圧送するといった構造が一般的である。特許文献１には、そのような構造の内接型の歯車ポンプが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７１３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１等で知られる内接歯車ポンプは、ケーシングの円形状の凹所に内歯を有するリング状のアウタロータを回転自在に収容し、アウタロータ内に、アウタロータよりも歯数が少ない外歯を有するインナロータを内接させ、凹所をカバーで密閉している。このような内接歯車ポンプにあっては、アウタロータやインナロータとケーシングおよびカバーとの間に当然存在する隙間は、圧力ロスを抑えるために極力小さくすることが求められる。
【０００５】
ところで、図５に示すように、ケーシング７０の凹所７１の円筒状内壁面７１ａと底面７１ｂとで形成される凹所底部の内隅部７１ｃは、凹所７１を切削加工して形成する製造上の理由により概ねＲ状になっている。その凹所７１に収容されるアウタロータ９０の周縁角部が直角であると（図５の２点鎖線で示す）、その周縁角部がＲ状の内隅部に載り、このため、底面７１ｂとアウタロータ９０の下面９０ｂとの間に大きな隙間が空いてしまう。そこで、アウタロータ９０の周縁角部を面取り加工し、面取り部９０ｃでＲ状の内隅部７１ｃから逃げることにより、隙間を小さくするようにしていた。しかしながら、Ｒ状の内隅部７１ｃと面取り部９０ｃとの間に隙間が生じてしまうことは否めない。
【０００６】
また、図５に示すアウタロータ９０は、表裏いずれの側の周縁角部にも面取り部９０ｃを形成している。したがって、カバー８０とケーシング７０の内壁面７１ａとで形成される開口側の直角の内隅部７１ｅにも隙間ができてしまう。これを回避するためには、図６に示すように、アウタロータ９０の表側の周縁角部を直角のままにしておけば、図５に示す隙間は生じない。ところが、一方側にしか面取り部９０ｃを形成していない場合には、凹所７１にアウタロータ９０を収容させる組み付け工程で表裏の識別をする必要があり、このため、組み付けが繁雑になったり、組み付け不良が発生したりするという不満が生じる。つまり、圧力ロスを抑えることと組み付け性を良好とすることを両立させることが困難であった。
【０００７】
よって本発明は、ケーシングと歯車との間の隙間を極力小さくすることによって圧力ロスを抑えてポンプ性能を向上させることと、良好な組み付け性を確保することを、ともに図ることができる歯車ポンプを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、歯車収容凹所を有するケーシングと、このケーシングの歯車収容凹所に、回転自在に、かつ、互いに噛み合ってポンプ作用をなす状態に収容される一対の歯車と、ケーシングに固定されて歯車収容凹所を閉塞するカバーとを備える歯車ポンプにおいて、歯車収容凹所は、歯車を囲む円筒状の内壁面と、歯車の一端面に対向する底面とから形成されており、これら内壁面と底面とで形成される内隅部には、底面から連続して径方向外側に突出する空所が全周にわたって形成されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、歯車収容凹所の内壁面を開口側から底面に対して垂直にたどっていくと、内隅部に近づくと空所に到達し、その空所を通過すると、凹所底面に対し垂直にたどりつく。したがって、内壁面に近接させて凹所に収容させる歯車の底部側の周縁角部が直角のままの状態であっても、その歯車の外周面と底面を、それぞれ凹所の内壁面と凹所底面とに近接させることができ、両者の間の隙間を極力小さくすることができる。空所の径方向外側への突出量は、内隅部のＲを除去し、かつ、凹所内壁面よりも径方向外側に僅かでも突出していればよいので、空所による圧力ロスは僅かで済む。また、カバーとケーシングの内壁面とで形成される開口側の内隅部は直角であり、その内隅部に対応させて歯車の表側の周縁角部も直角のままでよい。
【００１０】
したがって、両側の周縁角部が直角のままの歯車をケーシングの凹所内に収容してカバーをした組み付け状態において、歯車と、ケーシングおよびカバーとの間に存在する隙間を極力小さくすることができ、圧力ロスを抑えることができる。また、歯車の両側の周縁角部は面取り加工することなく直角のままで使用することができるため、凹所内に収容する際には表裏の識別を必要とせず、良好な組み付け性が確保される。
【００１１】
本発明では、ケーシングの凹所内に収容される歯車が焼結材料からなるものであることを好ましい態様としている。歯車が、樹脂や、ダイキャスト品あるいは鋳造品等の溶製材からなる場合には、離型のために金型に僅かに拡径する抜きテーパが設けられ、このため得られる歯車は僅かに拡径するテーパを有するものとなり、抜きテーパを除去する工程が必要となる。ところが原料粉末を金型に充填して圧粉成形した後に焼結する粉末冶金法においては、金型に抜きテーパを設けず製造することができるため、粉末冶金法による焼結材料で歯車を構成する場合には、容易に周縁角部を直角に形成することができる。また、焼結材料によれば、鋳造品や鍛造品よりも低コストで量産性に富むといった利点がある。精密鋳造で製造すれば抜きテーパは必要ないが、コストの面できわめて不利であり、焼結材料が生産性の面で最も有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ケーシングの歯車収容凹所の内壁面と底面とで形成される内隅部に、底面から連続して径方向外側に突出する空所が全周にわたって形成されているため、周縁角部が直角の歯車を、極力小さな隙間をもってケーシングに収容することができ、その結果として、圧力ロスを抑えてポンプ性能を向上させることと、良好な組み付け性を確保することを両立させることができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を内接歯車ポンプに適用した一実施形態を説明する。
図１は一実施形態に係るトロコイド型内接歯車ポンプ（以下、ポンプと略称）１を示しており、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視である。このポンプ１は、例えば軽油等の油を圧送するポンプであって、図１（ｂ）に示すように、複数の内歯１１を有する環状のアウタロータ１０内に、複数の外歯２１を有し、アウタロータ１０と同じ厚さ（軸方向寸法）のインナロータ２０が収容されてなるトロコイド２を主体としている。
【００１４】
トロコイド２は、ケーシング３０に形成された円形のトロコイド収容凹所（以下、凹所）３１に回転自在に収容されている。ケーシング３０には、凹所３１を閉塞するカバー４０が固定されている。図２（ａ）はカバー４０のケーシング３０に対する合わせ面側を示しており、図２（ｂ）はケーシング３０のカバー４０に対する合わせ面側を示している。図３は、図１（ａ）のように組み立てられるポンプ１を分解した状態を示している。
【００１５】
図１（ｂ）および図３に示すように、インナロータ２０の外歯２１はアウタロータ１０の内歯１１よりも１つ少なく、インナロータ２０は、外歯２１が内歯１１に内接して噛み合う偏心した状態に、アウタロータ１０内に収容されている。図１（ｂ）に示すように、各ロータ１０，２０が互いに接触する仕切点Ｐ間には、トロコイド２の回転方向（図１（ｂ）の矢印方向）に応じて、吸入側の容積室Ｒ１と吐出側の容積室Ｒ２とが形成される。
【００１６】
図２（ｂ）に示すように、ケーシング３０には厚さ方向に貫通する油の吸入口３２および吐出口３３が形成されている。これら吸入口３２と吐出口３３は、凹所３１の周囲の所定箇所に隣り合って形成されている。また、ケーシング３０の凹所３１の底面には、吸入側および吐出側の容積室Ｒ１，Ｒ２にそれぞれ対応して三日月状の凹所が、吸入側ポート３４および吐出側ポート３５として形成されている。さらに、ケーシング３０のカバー４０に対する合わせ面には、凹所３１と吸入口３２および吐出口３３を囲む異形Ｏリング嵌合溝３６が形成されている。
【００１７】
一方、図２（ａ）に示すように、カバー４０のケーシング３０に対する合わせ面には、ケーシング３０側の吸入側ポート３４および吐出側ポート３５に対して勝手反対に対応する同寸・同形状の吸入側ポート４４および吐出側ポート４５が形成されている。さらにカバー４０には、これら吸入側ポート４４および吐出側ポート４５から、ケーシング３０に形成されている吸入口３２と吐出口３３にそれぞれ連通する吸入流路４２および吐出流路４３４３が形成されている。
【００１８】
カバー４０は、ケーシング３０の異形Ｏリング嵌合溝３６に図３に示す異形Ｏリング６１を嵌合させてから、ケーシング３０に合わせられ、ワッシャ６２を通したボルト６３をカバー４０のボルト通し孔４７に貫通させ、このボルト６３をケーシング３０のネジ孔３７にねじ込んで締結することにより、ケーシング３０に固定される。この状態で各容積室Ｒ１，Ｒ２はカバー４０で密閉され、異形Ｏリング６１によって油の漏洩が防止されるようになっている。ケーシング３０に対するカバー４０の位置決めは、図２および図３に示すように、両者に形成されたピン孔３８，４８に位置決めピン６４を嵌合させて行われる。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、インナロータ２０の軸心には、駆動シャフト５０が貫通して一体に固定されている。一体固定にあたっては、インナロータ２０に対して駆動シャフト５０が相対回転しないように、図３に示すようにキー６５が用いられている。駆動シャフト５０のカバー４０側の端部は、カバー４０に形成された軸受穴４９に嵌入されている。また、ケーシング３０には、駆動シャフト５０が回転自在に挿入される駆動シャフト挿入孔３９が形成されている。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、ケーシング３０の、カバー４０に対する合わせ面とは反対側の背面には、駆動シャフト挿入孔３９と同軸状の円筒状凸部３０Ａが形成されており、さらにこの凸部３０Ａの背面には、円筒状の凹部３０ａが形成されている。この凹部３０ａには、Ｃリング状の止め具６６によって抜け止めされたシール部材６７が装着されている。駆動シャフト５０は凸部３０Ａから突出しており、その突出端には、圧入によってベベルギヤ５１が固定されている。このベベルギヤ５１は、駆動ベベルギヤを介して駆動モータ（いずれも図示略）に連結される。
【００２１】
本実施形態のポンプ１によれば、駆動シャフト５０とともにトロコイド２が図１（ｂ）で矢印方向に回転すると、吸入側容積室Ｒ１の容積が増大して負圧となり、ケーシング３０の吸入口３２から油が吸入されて、その油はカバー４０側の吸入流路４２、吸入側ポート４４を経て吸入側容積室Ｒ１に流入し、各吸入側ポート４４，３４ともども油で満たされる。引き続きトロコイド２が回転すると、吸入側容積室Ｒ１の容積が減少して内圧が上昇し、吸入側容積室Ｒ１は吐出側容積室Ｒ２に変位する。吐出側容積室Ｒ２は、各吐出側ポート３５，４５に連通し、昇圧した油は、カバー４０の吐出側ポート４５から吐出流路４３を経てケーシング３０の吐出口３３に至り、吐出される。
【００２２】
このようなポンプ作用が、トロコイド２の回転によって連続的に行われ、油が連続的に圧送される。そして、吸入された油によって各容積室Ｒ１，Ｒ２の密閉性が高められる液体シール効果によって、これら容積室Ｒ１，Ｒ２間に生じる差圧が顕著になり、大きなポンプ作用が得られる。
【００２３】
以上が、本実施形態のポンプ１の基本的な構成および作用であるが、本実施形態のポンプ１で従来品にない特徴点は、図４に示すように、ケーシング３０の凹所３１の断面形状にある。この凹所３１は、アウタロータ１０に近接してこのアウタロータ１０を囲む円筒状の内壁面３１ａと、アウタロータ１０の底面（図４で下面）１０ｂに対向する底面３１ｂとから形成されている。そして、これら内壁面３１ａと底面３１ｂとで形成される内隅部３１ｃに、底面３１ｂから連続して径方向外側に突出する空所３１ｄが、全周にわたって形成されている。
【００２４】
この空所３１ｄは、例えば凹所３１の内壁面３１ａを旋盤装置のバイトで切削加工して形成する際に、そのバイトを底面３１ｂから径方向外側に僅かに送って切削するなどの方法で形成することができる。図５に示したように、通常は内隅部３１ｃはＲ状に形成されるが、本実施形態ではＲを除去し、さらに径方向外側にバイトを食い込ませて環状の空所３１ｄを形成している。
【００２５】
このようなケーシング３０によれば、凹所３１の内壁面３１ａを開口側から底面３１ｂに対して垂直にたどっていくと、内隅部３１ｃに近づくと空所３１ｄに到達し、その空所３１ｄを通過すると、凹所３１の底面３１ｂに対し垂直にたどりつく。したがって、内壁面３１ａに近接させて凹所３１に収容させるアウタロータ１０の底部側の周縁角部が直角のままの状態であっても、アウタロータ１０の外周面１０ａと底面１０ｂを、それぞれ凹所３１の内壁面３１ａと底面３１ｂとに近接させることができ、両者の間の隙間を極力小さくすることができる。空所３１ｄの径方向外側への突出量は、内隅部のＲを除去し、かつ、内壁面３１ａよりも径方向外側に僅かでも突出していればよく、したがって空所３１ｄによる圧力ロスは僅かである。
【００２６】
また、カバー４０とケーシング３０の内壁面３１ａとで形成される開口側の内隅部３１ｅは直角であり、その内隅部３１ｅに対応させてアウタロータ１０の表側の周縁角部も直角のままでよい。したがって、アウタロータ１０の表裏の周縁角部が直角のままのアウタロータ１０をケーシング３０の凹所３１内に収容してカバー４０を固定した組み付け状態において、アウタロータ１０と、ケーシング３０およびカバー４０との間に存在する隙間を極力小さくすることができ、圧力ロスを抑えることができる。その結果密閉性が増し、大きなポンプ作用が安定して確保される。さらに、アウタロータ１０の表裏の周縁角部は面取り加工することなく直角のままで使用することができるため、凹所３１内に収容する際には表裏の識別を必要とせず、良好な組み付け性が確保される。
【００２７】
アウタロータ１０の表裏の周縁角部をともに直角のままで使用することができる点は、アウタロータ１０が粉末冶金法による焼結体からなるものである場合に特に有効である。すなわち、樹脂や溶製材の場合には、凹所３１に円滑にアウタロータ１０を収容するために開口側に僅かに拡径する抜きテーパが内壁面３１ａに施される。ところが焼結体の場合には気孔による弾性があるため製造時においても周縁角部を直角に形成することができるからである。
【００２８】
なお、上記実施形態は、本発明の内接歯車ポンプに適用したものであるが、本発明は、外歯どうしの噛み合いでポンプ作用を得る外接歯車ポンプにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係るトロコイド型内接歯車ポンプであって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図２】（ａ）はカバーのケーシングに対する合わせ面側を示す図、（ｂ）はケーシングのカバーに対する合わせ面側を示す図である。
【図３】一実施形態に係るポンプの分解斜視図である。
【図４】同ポンプのケーシング内にアウタロータが収容された状態を示す断面図である。
【図５】従来の内接歯車ポンプを構成するケーシング内にアウタロータが収容された状態を示す断面図である。
【図６】従来のケーシング内に、底部側の周縁角部のみ面取り加工したアウタロータが収容された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…内接歯車ポンプ
２…トロコイド
１０…アウタロータ（歯車）
２０…インナロータ（歯車）
３０…ケーシング
３１…トロコイド収容凹所（歯車収容凹所）
３１ａ…内壁面
３１ｂ…底面
３１ｃ…内隅部
３１ｄ…空所
４０…カバー
５０…駆動シャフト
Ｒ１…吸入側容積室
Ｒ２…吐出側容積室
【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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