(57)【要約】【課題】  インナーロータの内周面及びアウターロータの外周面が腐食するのを防止すると共に、インナーロータとアウターロータとの摺動抵抗および各ロータとハウジングとの摺動抵抗を低減してポンプを駆動するモータの消費電力を抑えることができる内接式ギヤポンプを提供する。【解決手段】  ｎ（ｎ≧２）枚の外歯11を有するインナーロータ10と、前記外歯11と噛み合うｎ＋１枚の内歯21を有するアウターロータ20との回転に伴うポンプ室Ｐの容積変化により流体を吸入、吐出する内接式ギヤポンプにおいて、前記インナーロータ10およびアウターロータ20の表面にフッ素樹脂製被膜層12，22が形成されていることを特徴とする内接式ギヤポンプ。【選択図】      図１
2005076582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ（ｎ≧２）枚の外歯を有するインナーロータと、前記外歯と噛み合うｎ＋１枚の内歯を有するアウターロータとの回転に伴うポンプ室の容積変化により流体を吸入、吐出する内接式ギヤポンプにおいて、前記インナーロータおよびアウターロータの表面にフッ素樹脂製被膜層が形成されていることを特徴とする内接式ギヤポンプ。
【請求項２】
ｎ（ｎ≧２）枚の外歯を有するインナーロータと、前記外歯と噛み合うｎ＋１枚の内歯を有するアウターロータとの回転に伴うポンプ室の容積変化により流体を吸入、吐出する内接式ギヤポンプにおいて、前記インナーロータおよびアウターロータのいずれか一方の表面にフッ素樹脂製被膜層が形成されていることを特徴とする内接式ギヤポンプ。
【請求項３】
前記フッ素樹脂製被膜層の厚さが１〜３０μｍに形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の内接式ギヤポンプ。
【請求項４】
前記フッ素樹脂製被膜層は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体又はポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体のいずれかより成ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の内接式ギヤポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ｎ（ｎ≧２）枚の外歯を有するインナーロータと、その外歯と噛み合うｎ＋１枚の内歯を有するアウターロータとの回転に伴うポンプ室の容積変化により流体を吸入、吐出する内接式ギヤポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内接式ギヤポンプとしては、インナーロータおよびアウターロータにトロコイド歯形を利用したトロコイド型ポンプが広く知られている。このトロコイド型ポンプは、インナーロータをモータで回転駆動することによってインナーロータに噛み合うアウターロータをインナーロータと同一方向に回転させ、この回転によって各ロータどうしの接触部間に形成されるポンプ室の容積を増減させて吸引ポートから燃料を吸引し、吐出ポートから吐出するものであって、構造が比較的簡単でしかもポンプ効率が高いといった利点を有している。
【０００３】
自動車等においても、エンジンへガソリンを供給する機構にこの内接式ギヤポンプが採用されている。従来、この燃料供給用内接式ギヤポンプを構成するインナーロータおよびアウターロータは、鉄系焼結合金から製造され、その表面には特に加工は施されていなかったが、そのことによってこの燃料供給用内接式ギヤポンプは幾つかの問題を有していた。
【０００４】
まず第１の問題として、ガソリンには僅かながらアルコール分や水分が混じっていることがあり、もしこれらによってインナーロータおよびアウターロータの表面に錆を生じてしまうと、各ロータ間、および各ロータとハウジングとの間に働く摺動抵抗が増してポンプの駆動トルクが大きくなり、結果的にポンプを駆動するモータの消費電力が大きくなってしまう。さらに、自動車の搭載電源は通常１２ボルトのバッテリーであるが、冬場など気温が低い状態ではその電圧が低下してしまうのでモータの回転力が弱くなってしまう。ゆえに回転力の弱くなったモータが駆動トルクの大きくなったポンプを回転させることができず、その結果燃料供給がなされないので、エンジンが始動しないことがある。
【０００５】
第２の問題として、内接式ギヤポンプのしくみ上、インナーロータとアウターロータとの各接点、および各ロータとハウジングとの接触部分は常に摺動しているが、摺動抵抗が増した状態で長時間連続してポンプを回転させると各ロータとハウジングとが熱せられて焼付きを起こしてしまうことがある。
【０００６】
第３の問題として、鉄系焼結合金は、通常ビッカース硬さが７０Ｈｖ〜１３０Ｈｖ程度であるが、長期にわたる使用によってインナーロータとアウターロータとの接触部分、および各ロータとハウジングとの接点部分が摩耗してポンプ室の液密性が保てなくなり、高圧となってガソリンを吐出すべきポンプ室から摩耗部分を通して隣りの比較的低圧のポンプ室にガソリンが流入し、結果的にポンプ効率が低下してしまう。
【０００７】
これらの問題を解決する手段として、内接式ギヤポンプのインナーロータの内周面及びアウターロータの外周面に無電解ニッケルメッキ被膜層を形成し、摺動抵抗を低減するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１４４９６４号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、外国のガソリンの中には、硫黄やその化合物が混入したものや、蟻酸や酢酸等の有機酸が混入したものがあり、このような粗悪ガソリンを使用すると、ニッケルメッキ被膜や鉄系焼結合金が腐食し、摺動抵抗が増加するという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、インナーロータの内周面及びアウターロータの外周面が腐食するのを防止すると共に、インナーロータとアウターロータとの摺動抵抗および各ロータとハウジングとの摺動抵抗を低減してポンプを駆動するモータの消費電力を抑えることができる内接式ギヤポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の内接式ギヤポンプは、ｎ（ｎ≧２）枚の外歯を有するインナーロータと、前記外歯と噛み合うｎ＋１枚の内歯を有するアウターロータとの回転に伴うポンプ室の容積変化により流体を吸入、吐出する内接式ギヤポンプにおいて、前記インナーロータおよびアウターロータの表面にフッ素樹脂製被膜層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項２記載の内接式ギヤポンプは、ｎ（ｎ≧２）枚の外歯を有するインナーロータと、前記外歯と噛み合うｎ＋１枚の内歯を有するアウターロータとの回転に伴うポンプ室の容積変化により流体を吸入、吐出する内接式ギヤポンプにおいて、前記インナーロータおよびアウターロータのいずれか一方の表面にフッ素樹脂製被膜層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項３記載の内接式ギヤポンプは、前記フッ素樹脂製被膜層の厚さが１〜３０μｍに形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項４記載の内接式ギヤポンプは、前記フッ素樹脂製被膜層は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体又はポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体のいずれかより成ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
１）本発明の請求項１記載の内接式ギヤポンプは、ｎ（ｎ≧２）枚の外歯を有するインナーロータと、前記外歯と噛み合うｎ＋１枚の内歯を有するアウターロータとの回転に伴うポンプ室の容積変化により流体を吸入、吐出する内接式ギヤポンプにおいて、前記インナーロータおよびアウターロータの表面にフッ素樹脂製被膜層が形成されていることを特徴とするものであり、これにより、粗悪ガソリン中に含まれる硫黄やその化合物、蟻酸や酢酸等の有機酸に対しても腐食し難く、耐久性のある内接式ギヤポンプを形成することができる。また、フッ素樹脂製被膜層12，22の表面は摩擦係数が小さく、摺動抵抗を低減することができる。
【００１５】
２）本発明の請求項２記載の内接式ギヤポンプは、ｎ（ｎ≧２）枚の外歯を有するインナーロータと、前記外歯と噛み合うｎ＋１枚の内歯を有するアウターロータとの回転に伴うポンプ室の容積変化により流体を吸入、吐出する内接式ギヤポンプにおいて、前記インナーロータおよびアウターロータのいずれか一方の表面にフッ素樹脂製被膜層が形成されていることを特徴とするものであり、これにより、フッ素樹脂製被膜層12，22の表面は摩擦係数が小さく、摺動抵抗を低減することができる。
【００１６】
３）本発明の請求項３記載の内接式ギヤポンプは、前記フッ素樹脂製被膜層の厚さが１〜３０μｍに形成されていることを特徴とするものであり、これにより、焼結合金の表面に被膜層を形成する場合においても、焼結合金表面に欠損が生じるのを防止して、被膜層の表面を滑らかにすることができる。また、フッ素樹脂の使用量を少なくしてコストを抑えながら加工精度を高く保つことができる。
【００１７】
４）本発明の請求項４記載の内接式ギヤポンプは、前記フッ素樹脂製被膜層は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体又はポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体のいずれかより成ることを特徴とするものであり、化学薬品に対して耐久性がきわめて強く、高温にも安定であり、表面の摩擦係数が小さいという性質を有するため、粗悪ガソリン中に含まれる硫黄やその化合物、蟻酸や酢酸等の有機酸に対しても腐食し難く、耐久性があり、摺動抵抗の低い内接式ギヤポンプを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、この発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
本発明の内接式ギヤポンプは、自動車用エンジン等に燃料を供給するためのものである。図１に示すように、符号10はインナーロータ、符号20はアウターロータ、符号Ｈはハウジング、符号Ａは吸入ポート、符号Ｂは吐出ポートである。
【００２０】
インナーロータ10は、トロコイド曲線によって形成されたｎ（ｎ≧２）枚（本実施例では１０枚）の外歯11を有し、アウターロータ20は、トロコイド曲線によって形成されたｎ＋１枚（本実施例では１１枚）の内歯21を有している。
【００２１】
また、インナーロータ10およびアウターロータ20は、どちらも金属の粉末を圧縮成型した後、焼結して得られる焼結合金、例えば密度６．６〜７．２ｇ／ｃｍ3の鉄系焼結合金により製造されている。
【００２２】
インナーロータ10およびアウターロータ20の表面には、図２に示すように、フッ素樹脂製皮膜層、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）被膜層12および22が形成されている。この場合、ＰＴＦＥ被膜層（フッ素樹脂製被膜層）12，22は、インナーロータ10およびアウターロータ20の表面にどのように形成してもよく、例えば、ＰＴＦＥをスプレーコーティングしたり、溶融されたＰＴＦＥにインナーロータ10およびアウターロータ20を浸漬したりして形成することができる。
【００２３】
このように、フッ素樹脂、特に化学薬品に対して極めて耐久力が強く高温にも安定なＰＴＥＦをインナーロータ10およびアウターロータ20の表面に被覆するので、粗悪ガソリン中に含まれる硫黄やその化合物、蟻酸や酢酸等の有機酸に対しても腐食し難く、耐久性のある内接式ギヤポンプを形成することができる。また、ＰＴＦＥ被膜層12，22の表面は摩擦係数が小さく、摺動抵抗を低減することができる。
【００２４】
ここで、ＰＴＦＥ被膜層12，22の厚さが１μｍ未満では、表面に欠損が生じやすく、表面を滑らかに形成することが困難である。特に焼結合金の表面のボアーを埋めてメッキ表面を滑らかに形成するには１０μｍ以上必要である。一方、３０μｍを越えると、ＰＴＦＥ被膜層12，22の表面は滑らかに形成されるものの、加工精度が低くなってＰＴＦＥ被膜層12，22の厚さを一定に保つことが難しくなり、ＰＴＦＥの量が増して表面処理に費やすコストが高くなる。したがって、膜層12，22の厚さは１〜３０μｍに形成する方が好ましい。また、アウターロータ20の外周面側のＰＴＦＥ被膜層23は、ハウジングＨに密接し、ロータの他の部分よりもはやい速度で摺動するため、摩耗に対処すべくＰＴＦＥ被膜層12，22よりも厚い１０〜３０μｍに形成するほうが好ましい。
【００２５】
インナーロータ10は、図１に示すように、軸心Ｏ1を中心としてハウジングＨ内に回転自在に支持されており、アウターロータ20はその軸心Ｏ0がインナーロータ10に対してｅだけ偏心し、インナーロータ10と噛み合った状態でハウジングＨに回転自在に支持されている。このとき、インナーロータ10とアウターロータ20の間のチップクリアランスＬは０．０２０ｍｍ〜０．０８０ｍｍに設定されている。ハウジングＨも各ロータと同様に焼結合金、例えば鉄系焼結合金から製造されており、各ロータとの摺動部分には、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）被膜層が形成されている。
【００２６】
ここで、チップクリアランスＬを０．０２０〜０．０８０ｍｍとして構成したのは、０．０２０ｍｍ以下ではＰＴＦＥ被膜層12，22を形成しても摺動抵抗が大きくなるからであり、また、０．０８０ｍｍ以上では摺動抵抗は小さくなるもののポンプ室の液密性、ひいてはポンプ効率が低くなるからである。
【００２７】
インナーロータ10を図の矢印Ｘ方向に回転させると、その回転に伴ってアウターロータ20も矢印Ｘ方向に回転する。インナーロータ10の外歯11とアウターロータ20の内歯21との各接触部分に形成されるポンプ室Ｐの容積は、回転に伴って図の右側部分では漸次増大し、図の左側部分では回転に伴って漸次減少する。
【００２８】
ポンプ室Ｐに接するハウジングＨの側壁には、容積が漸次増大する側（図１の右側部分）のポンプ室Ｐに沿って円弧状に開口される吸入ポートＡと、容積が漸次減少する側（図１の左側部分）のポンプ室Ｐに沿って円弧状に開口される吐出ポートＢとが形成されている。
【００２９】
このように形成されることにより、インナーロータ10およびアウターロータ20が矢印Ｘ方向に回転すると、容積が漸次増大するポンプ室Ｐには吸入ポートＡから燃料が吸入され、容積が漸次減少するポンプ室Ｐから吐出ポートＢへ燃料が吐出される。
【００３０】
上記のように構成された本実施例の内接式ギヤポンプによれば、インナーロータ10およびアウターロータ20を密度６．６〜７．２ｇ／ｃｍ3の鉄系焼結合金製とすることによって、その表面のムラが少なく滑らかになり、加工精度が増す。さらに、それらの表面に厚さ１〜３０μｍのＰＴＦＥ被膜層12，22が形成されることによって、錆の発生を防ぐとともに、インナーロータ10およびアウターロータ20の表面が鉄系焼結合金の素地と比して摩擦係数が小さく滑らかになるので、インナーロータ10とアウターロータ20との摺動抵抗、および各ロータとハウジングＨとの摺動抵抗を低減させつつもチップクリアランスＬを従来よりも短く設定することができる。したがって、ポンプの駆動トルクが小さくなってポンプを駆動するモータの消費電力を低減することができると共に、モータに電力を供給するバッテリーの電圧が低下して回転力が弱まった場合でもポンプを駆動することができる。また、摺動抵抗が小さいのでポンプを長時間連続して回転させても各ロータが過熱せず、焼付きを起こしにくい。特に、インナーロータ10のＰＴＦＥ被膜層12およびアウターロータ20のＰＴＦＥ被膜層22を厚さ１〜３０μｍに形成するのに対して、アウターロータ20の外周面のＰＴＦＥ被膜層23を厚さ１０〜３０μｍに形成する場合には、ハウジングＨに密接し、ロータの他の部分よりもはやい速度で摺動するアウターロータ20の外周面が磨耗して、摺動抵抗が増加するのを防止することができる。
【００３１】
なお、本実施例においては、インナーロータおよびアウターロータの両方の表面にフッ素樹脂製被膜を形成したものについて説明したが、内接式ギヤポンプに粗悪ガソリンを使用しない場合には、インナーロータとアウターロータの少なくともいずれか一方にフッ素樹脂製被膜を形成してもよい。このように形成しても、表面の摩擦係数が小さいフッ素樹脂製被膜により、摺動抵抗を低減することができる。
【００３２】
また、上記実施形態では、フッ素樹脂製被膜にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた場合について説明したが、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）以外に例えばポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＥ）又はポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等を用いることも勿論可能である。
【００３３】
また、上記実施形態では、インナーロータおよびアウターロータが鉄系焼結合金の場合について説明したが、鉄系焼結合金以外の他の合金、例えば銅系焼結合金等を用いることも勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の内接式ギヤポンプを示す正面図である。
【図２】本発明の内接式ギヤポンプの要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３５】
10  インナーロータ
11  外歯
12  ＰＴＦＥ被膜層（フッ素樹脂製被膜層）
20  アウターロータ
21  内歯
22  ＰＴＦＥ被膜層（フッ素樹脂製被膜層）
Ｐ  ポンプ室
【図１】
2005076582.tif 000003
【図２】
2005076582.tif 000004