(57)【要約】【課題】ポンプロータとポンプケースとの間の摺動クリアランス部からの液体の漏れを簡単な方法で減少させてポンプの容積効率を高め、吐出量を増加させた液体汲み上げ用の内接歯車式ポンプを提供することを課題としている。【解決手段】アウターロータ２の側面に、迎え角θ１が負となる方向に傾いて内端８ａが外端８ｂよりもロータ回転方向後方側、かつ、ロータの内径側に位置する凹部８を備えさせる。インナーロータ１の側面に凹部８とは反対向きに傾く凹部を設けてもよい。【選択図】図４
2005248944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターロータの側面に、迎え角が負となる方向に傾いており、内端が外端よりもロー
タ回転方向後方側、かつ、ロータの内径側に位置している凹部を備えた内接歯車式ポンプ
。
【請求項２】
前記凹部の内端をアウターロータの歯底円よりもロータの内径側に配置した請求項１に
記載の内接歯車式ポンプ。
【請求項３】
前記凹部のロータ回転方向後方側の側縁の落ち込み角α２を、ロータ回転方向前方側の側縁の落ち込み角α１よりも大きくした請求項１又は２に記載の内接歯車式ポンプ。
【請求項４】
前記凹部のロータ回転方向後方側の端縁の落ち込み角α３を、ロータ回転方向前方側の端縁の落ち込み角α４よりも小さくした請求項１乃至３のいずれかに記載の内接歯車式ポンプ。
【請求項５】
アウターロータの側面と摺接するポンプケースの内面に、溝の内端は外端よりもロータ
内径側に位置し、内端から外端に向かってロータ回転方向後方側に変位する溝を、その溝
の内端をポンプケースに設けられた吐出口に開放させて設けた内接歯車式ポンプ。
【請求項６】
インナーロータの側面に、迎え角が正となる方向に傾いており、内端が外端よりもロータ回転方向前方側、かつ、ロータの内径側に位置している第２の凹部を備える内接歯車式ポンプ。
【請求項７】
前記第２の凹部の外端と内端をインナーロータの歯底円よりもロータの外径側に配置した請求項６に記載の内接歯車式ポンプ。
【請求項８】
前記第２の凹部のロータ回転方向後方側の側縁の落ち込み角α２ｉを、ロータ回転方向前方側の側縁の落ち込み角α１ｉよりも大きくした請求項６又は７に記載の内接歯車式ポンプ。
【請求項９】
前記第２の凹部のロータ回転方向後方側の端縁の落ち込み角α３ｉを、ロータ転方向前方側の端縁の落ち込み角α４ｉよりも小さくした請求項６乃至８のいずれかに記載の内接歯車式ポンプ。
【請求項１０】
アウターロータの側面に、迎え角が負となる方向に傾いており、内端が外端よりもロー
タ回転方向後方側、かつ、ロータの内径側に位置している凹部を備え、さらに、インナーロータの側面に、迎え角が正となる方向に傾いており、内端が外端よりもロータ回転方向前方側、かつ、ロータの内径側に位置している第２の凹部を備える内接歯車式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、簡単な方法で容積効率を高めて吐出量を増加させた液体汲み上げ用の内接
歯車式ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
インナーロータとこのインナーロータ対して偏心したアウターロータとを組み合わせて
構成される内接歯車式ポンプは、インナーロータ、アウターロータの各側面とこれらのロ
ータを収納するポンプケースとの間に摺動クリアランスを確保する必要があり、汲み上げ
る液体の摺動クリアランスからの漏れが避けられない。その漏れは、ポンプの容積効率を
悪化させ、吐出量の低下を招く。
【０００３】
そこで、その漏れを低減するために、摺動クリアランスを極力小さくするなどの対策が
講じられているが、これには限界がある。
【０００４】
また、内燃機関のバンケル式ポンプなどに用いられている固体のシールリングをロータ
の側面に取り付け、そのシールリングをポンプケースに接触させるといった方法で摺動ク
リアランスを小さくすると、内接歯車式ポンプの構造の複雑化、量産性の悪化などの問題
が生じる。
【０００５】
なお、下記特許文献１には、アウターロータの摺動面に複数の切欠部を設けることが記
載されているが、その切欠部は、摺動面の面積減少によるポンプの駆動トルク低減を目的
としたものであって、ポンプの容積効率を高める効果はない。
【特許文献１】特開昭６３−１９５３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、シールリングなどの別部品を使用せずに液体の漏れを減少させてポンプの
容積効率を高められるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明においては、ロータの側面に凹部を設け、その凹
部にポンプケースとの摺動クリアランスに流出した液体を流入させてその液体に戻り方向
の流れを生じさせるようにした。
【０００８】
側面に凹部を設けるロータがアウターロータの場合にこの発明の効果が特に顕著であるが、インナーロータの側面に凹部を設けても効果がある。その凹部は、勿論、アウター、インナーの双方のロータの側面に設けることができる。
【０００９】
アウターロータの側面に設ける凹部は、迎え角が負となる方向に傾いており、内端が外
端よりもロータの回転方向後方側、かつ、ロータの内径側に位置するものにする。このア
ウターロータの側面の凹部は、外端をアウターロータの歯底円よりもロータの外径側に、
また、内端をアウターロータの歯底円よりもロータの内径側に配置するのが好ましい。
【００１０】
また、この凹部は、ロータ回転方向後方側の側縁の落ち込み角α２をロータ回転方向前方側の側縁の落ち込み角α１よりも大きくしたもの、この凹部のロータ回転方向後方側の端縁の落ち込み角α３をロータ回転方向前方側の端縁の落ち込み角α４よりも小さくしたものが好ましい。
【００１１】
インナーロータの側面に設ける凹部を、ここでは第２の凹部と言う。この第２の凹部は、迎え角が正となる方向に傾いており、内端が外端よりもロータの回転方向前方側、かつ、ロータの内径側に位置するものにする。この第２の凹部は、外端と内端をインナーロータの歯底円よりもロータの外径側に配置するのが好ましい。
【００１２】
また、この第２の凹部は、ロータ回転方向後方側の側縁の落ち込み角α２ｉを、ロータ回転方向前方側の側縁の落ち込み角α１ｉよりも大きくしたもの、この凹部のロータ回転方向後方側の端縁の落ち込み角α３ｉを、ロータ回転方向前方側の端縁の落ち込み角α４ｉよりも小さくしたものが好ましい。
【００１３】
なお、ここで言う迎え角は、凹部のロータ回転方向前方側がロータ回転方向後方側よりもロータ外径側に位置する方向の傾きを負、それとは反対向きの傾きを正とする。
【００１４】
この発明においては、アウターロータの側面に設ける前述の凹部に代えて、又は凹部に
加えて更にアウターロータの側面と摺接するポンプケースの内面に、溝の内端は外端より
もロータの内径側に位置し、内端から外端に向かってロータ回転方向後方側に変位する溝
を、その溝の内端をポンプケースに設けられた吐出口に開放させて設けた内接歯車式ポン
プも併せて提供する。
【発明の効果】
【００１５】
ロータが回転することにより、ポンプケースとの間の摺動クリアランスに流出してロータ側面の凹部に流入した液体にロータ回転方向後方側へ向かおうとする流れが生じる。
【００１６】
その流れは、アウターロータ側面の凹部については迎え角が負となる方向に、インナーロータ側面の凹部については迎え角が正となる方向にそれらの凹部を傾けているので、アウターロータ側面の凹部、インナーロータ側面の凹部のどちらもポンプ室に向かう方向となる。これにより、摺動クリアランスに流出した液体が強制的にポンプ室に戻され、液漏れ量が減少する。従って、漏れた液体の戻し効果が得られない従来のポンプに比べてポンプの容積効率が向上し、吐出量が増加する。
【００１７】
なお、アウターロータに設ける凹部の内端をアウターロータの歯底円よりもロータの内
径側に配置したものは、ポンプ室が通過する位置に凹部からの液体が流出するので、液体の戻しがより効率的に、スムーズになされる。
【００１８】
また、凹部のロータ回転方向後方側の側縁の落ち込み角（アウターロータのそれはα２、インナーロータのそれはα２ｉ）をロータ回転方向前方側の側縁の落ち込み角（アウターロータのそれはα１、インナーロータのそれはα１ｉ）よりも大きくしたもの、及び凹部のロータ回転方向後方側の端縁の落ち込み角（アウターロータのそれは内端の落ち込み角α３、インナーロータのそれは外端の落ち込み角α３ｉ）をロータ回転方向前方側の端縁の落ち込み角（アウターロータのそれは外端の落ち込み角α４、インナーロータのそれは内端の落ち込み角α４ｉ）よりも小さくしたものは、凹部に流入した液体が落ち込み角の大きい側縁に沿って流れ、落ち込み角の小さい側縁や端縁からスムーズに摺動クリアランス部に抜け出るので、液体の戻しが効果的になされて液漏れ低減の効果がさらに高まる。
【００１９】
アウターロータの側面と摺接するポンプケースの内面に、内端がポンプケースの吐出口
に開放する溝を設けた内接歯車式ポンプも、ポンプケース内面の溝に流入した液体が回転
するロータに引きずられてポンプ室側に戻ろうとするので、液体の漏れが抑制される。
【００２０】
なお、ポンプケースの内面に設ける溝は、落ち込み角α１とα２を、α２≦α１に設定するとよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１〜図１４に基づいて説明する。内接歯車式ポンプは、図１及び図２に示すように、インナーロータ１とアウターロータ２を組み合わせたポンプロータと、このポンプロータを収納するポンプケース３とで構成される。
【００２２】
ポンプケース３は、本体部３ａとフロントハウジング３ｂとから成り、この両者の内面
とインナー、アウターの各ロータ１、２の両側面との間及び本体部３ａの内周面とアウタ
ーロータ２の外周との間にそれぞれ摺動クリアランスが設けられる。
【００２３】
この内接歯車式ポンプは、駆動軸４に入力を加えてインナーロータ１を回転させると、
アウターロータ２が従動回転してインナーロータ１とアウターロータ２間に形成されるポ
ンプ室５の容積が変化し、その容積変化を利用して液体を汲み上げる。
【００２４】
図２の吸入ポート６からポンプ室５に吸入された液体は吐出ポート７から吐出される。
このとき、一部の液体はインナーロータ１及びアウターロータ２の側面とポンプケース３
の内面との間の摺動クリアランスを通って低圧の吸入ポート６側に漏れ出す。
【００２５】
その漏れを抑えるために、例示の内接歯車式ポンプは、図３、図４に示すように、アウ
ターロータ２の両側面に複数の凹部８を設けている。インナーロータ１の両側面には凹部８に相当する凹部は設けていない。
【００２６】
この凹部８の設置効果を十分に引き出すために、ここでは、凹部８をアウターロータ２の歯数と同数にしているが、凹部８の数は特に限定されない。
【００２７】
アウターロータ２に設ける凹部８は、迎え角θ１が負となる方向、即ち、アウターロー
タ２の歯の中心線Ｃｏに対して中心がθ１の傾きをもつ細長い凹部にしている。
【００２８】
この凹部８は、一部又は全体が湾曲していてもよいし、くの字形でもよい。また、この凹部８は平底の凹部であってもよい。
【００２９】
凹部８は、内端８ａが外端８ｂよりもロータの回転方向後方、かつ、ロータの内径側に
位置したものになる。
【００３０】
この凹部８を設けた内接歯車式ポンプは、ポンプケース３とポンプロータ間の摺動クリアランスに漏れ出た液体が凹部８に流入する。そして、ポンプロータが回転することにより各凹部８内で流れを生じる。凹部８は、迎え角θ１が負となる方向に傾いているので、凹部８内の液体はポンプ室５に戻る方向に向かい、従って、液体の漏れ量は凹部なしの場合に比べて減少し、ポンプの容積効率が高まる。
【００３１】
凹部８は、外端８ｂをアウターロータ２の歯底円Ｒ２よりもロータの外径側（図４にお
いてＲ１＞Ｒ２の条件を満たす位置）に配置すると、アウターロータ２とポンプケースと
の間の摺動クリアランスに漏れ出た液体の凹部８への取り込み範囲を広げることができる
。さらに、インナーロータ１の側面とポンプケースとの間のすきまをアウターロータの側面とポンプケースとの間のすきまより小さくすると、液体の漏れが多くなることを防止できる。
【００３２】
また、凹部８の内端８ａの位置は、アウターロータ２の歯底円Ｒ２よりもロータの内径
側（Ｒ２＞Ｒ３の条件を満たす位置）に設定するのが好ましく、こうすると、ポンプ室５
が通過する領域に凹部８から液体を流れ出させることができ、凹部８からの液体がポンプ
室５に戻り易くなる。
【００３３】
また、各凹部８のロータ回転方向前方の側縁の落ち込み角α１とロータ回転方向後方の
側縁の落ち込み角α２は、図５に示すように、α１＜α２の関係が成立するように設定するのがよい。
【００３４】
これに加えて、図６に示すように凹部８の外端８ｂの落ち込み角α４を内端８ａの落ち
込み角α３よりも大きくするとなおよい。
【００３５】
このような構造になっていると、各凹部８に流入した液体が漏れ出す側には流れ出難く
、戻り方向には流れ出易くなるので、漏れ抑制の効果がより良くなる。落ち込み角α１と
α３は例えば３０°、落ち込み角α２とα４は例えば６０°とすることが考えられるが、
これに限定されるものではない。凹部８を機械加工して設ける場合には落ち込み角α２と
α４を９０°にすることもできる。
【００３６】
図８に示すように、アウターロータの側面に凹部を設けたポンプと凹部を設けていない
ポンプを比較すると、アウターロータの側面に凹部を設けたポンプの方が容積効率が高く
なっている。なお、この比較試験では、インナーロータは側面に凹部を設けず、通常のままとした。
【００３７】
この図８からわかるように、３０００ｒｐｍ以下の低回転域で容積効率の改善効果が大きい。
【００３８】
また、図７に示すように、アウターロータ２の側面が摺接するポンプケース３の内面（図は本体部３ａの内面）に、内端が吐出ポート７に開放する溝９を設ける構造でも摺動クリアランスからの液漏れを抑制することができる。
【００３９】
溝９は、内端９ｂが外端９ａよりもロータ内径側に位置し、かつ内端９ｂが外端９ａよりもロータ回転方向前方にある向きに傾ける。この溝９に流入した液体は回転するアウターロータに引きずられて吐出ポート７に戻され、これにより摺動クリアランスを通っての液漏れが少なくなる。
【００４０】
吸入ポート６と吐出ポート７は、図１に示した本体部３ａとフロントハウジング３ｂの
双方に設けることがあり、この場合には、溝９を本体部３ａの内面とフロントハウジング
３ｂの内面にそれぞれ設ける。なお、前記凹部８と溝９は、併用することができる。
【００４１】
図９〜図１３に示すように、インナーロータ１の側面に凹部（第２の凹部）１８を設ける構造でも液体の漏れ抑制の効果が得られる。インナーロータ１に設けるその凹部１８は、上述したアウターロータ２の側面の凹部８とは反対方向、すなわち、迎え角θ２が正となる方向に傾けて内端１８ａを外端１８ｂよりもロータの回転方向前方、かつ、ロータの内径側に位置させる。
この凹部１８は、一部又は全体が湾曲していてもよいし、くの字形でもよい。また、この凹部１８は平底の凹部であってもよい。
【００４２】
この凹部１８の内端１８ａをインナーロータ１の歯底円Ｒ５よりもロータの外径側（図９においてＲ４＞Ｒ５の条件を満たす位置）に配置すると、インナーロータ１の内径と内端１８ａとの間の距離が小さくなって液体の漏れが多くなることを防止できる。さらに、インナーロータ１の側面とポンプケースとの間のすきまを、アウターロータの側面とポンプケースとの間のすきまよりも小さくすると、液体の漏れが多くなることを防止できる。
【００４３】
凹部１８の外端１８ｂの位置は、インナーロータ１の歯底円Ｒ５よりもロータの外径側
（Ｒ６＞Ｒ５の条件を満たす位置）に設定すると、凹部１８からの液体が、ポンプ室５が通過する領域に案内されてポンプ室５に戻り易くなる。
【００４４】
このほか、凹部１８のロータ回転方向前方の側縁の落ち込み角α１ｉとロータ回転方向後方の側縁の落ち込み角α２ｉの関係や、凹部１８の内端１８ａの落ち込み角α４ｉと外端１８ｂの落ち込み角α３ｉの関係については、凹部８における設定と同じ理由により、α１ｉ＜α２ｉ及びα４ｉ＞α３ｉの関係が成立するように設定すると好ましい。
【００４５】
図１４は、インナーロータの側面に凹部を設けたポンプと凹部を設けていないポンプの容積効率を比較したものである。インナーロータ側面に凹部を設けたポンプは、回転数が２０００ｒｐｍ以下の領域でノーマル（凹部なし）タイプのポンプに比べて容積効率が高くなっている。なお、この比較試験は、側面に凹部のないアウターロータと組み合わせて行った。
【００４６】
側面に凹部８を設けたアウターロータ２と、側面に凹部１８を設けたインナーロータ１を組み合わせて使用してもよく、回転数が２０００ｒｐｍ以下の領域でポンプを使用する場合には、組み合わせの効果が期待できる。これに加えてさらにポンプケースに図７で説明した溝を設ける構造も採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明を適用する内接歯車式ポンプの概要を示す断面図
【図２】図１のポンプを、フロントハウジングを外した状態にして示す正面図
【図３】この発明の内接歯車式ポンプに採用したポンプロータの一例を示す側面図
【図４】図３のポンプロータの要部を拡大して示す面
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った拡大断面図
【図６】図４のVI−VI線に沿った拡大断面図
【図７】ポンプケースに溝を付けた例を示す図
【図８】発明の効果の確認試験結果を示す図
【図９】インナーロータの側面に凹部を設けた例を示す側面図
【図１０】図９のインナーロータの右側面図
【図１１】図９のイ部の凹部の拡大図
【図１２】図１１のＸ−Ｘ線に沿った断面図
【図１３】図１１のＹ−Ｙ線に沿った断面図
【図１４】発明の効果の確認試験結果を示す図
【符号の説明】
【００４８】
１            インナーロータ
２            アウターロータ
３            ポンプケース
３ａ          本体部
３ｂ          フロントハウジング
４            駆動軸
５            ポンプ室
６            吸入ポート
７            吐出ポート
８、１８      凹部
８ａ、１８ａ  内端
８ｂ、１８ｂ  外端
９            溝
９ａ          外端
９ｂ          内端
θ１、θ２    迎え角
Ｒ２、Ｒ５    歯底円
α１〜α４、α１ｉ〜α４ｉ    凹部の落ち込み角
【図１】
2005248944.tif 000003
【図２】
2005248944.tif 000004
【図３】
2005248944.tif 000005
【図４】
2005248944.tif 000006
【図５】
2005248944.tif 000007
【図６】
2005248944.tif 000008
【図７】
2005248944.tif 000009
【図８】
2005248944.tif 000010
【図９】
2005248944.tif 000011
【図１０】
2005248944.tif 000012
【図１１】
2005248944.tif 000013
【図１２】
2005248944.tif 000014
【図１３】
2005248944.tif 000015
【図１４】
2005248944.tif 000016