(57)【要約】【課題】温度の上昇時にも流体の漏出が抑制される流体ポンプを構成する。【解決手段】複数の外歯１１Ａを有したインナロータ１１と、これに噛み合う複数の内歯１２Ａを有するアウタロータ１２と、アウタロータ１２に相対回転自在に外嵌する円筒体１３とをポンプハウジングＨの収容空間Ｓに備えている。円筒体１３を構成する部材の熱膨張係数がアウタロータ１２の熱膨張係数以下に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の外歯を有し、第１軸芯を中心に回転可能なインナロータと、
前記インナロータの前記外歯に噛み合う複数の内歯が内周に形成され、前記第１軸芯に平行する姿勢で前記第１軸芯に対して偏心する第２軸芯を中心に回転可能なアウタロータと、
前記アウタロータの外周に対し相対回転自在に外嵌する円筒体と、
流体を吸入する吸入ポート及び流体を排出する吐出ポートを有し、前記円筒体を内嵌する状態で、前記アウタロータ及び前記インナロータを収容するため前記第２軸芯を中心とする円筒内面状の内周壁を有するポンプハウジングとを備えると共に、
前記円筒体を構成する部材の熱膨張係数が、前記アウタロータの熱膨張係数以下である流体ポンプ。
【請求項２】
前記円筒体を構成する部材の熱膨張係数が、前記ポンプハウジングの熱膨張係数以下である請求項１記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記円筒体の外周壁と前記ポンプハウジングの内周壁との少なくとも何れか一方に対して前記第２軸芯に直交する方向に突出する突起部が形成されている請求項１又は２記載の流体ポンプ。
【請求項４】
前記円筒体の前記第２軸芯に沿う方向での厚みが、前記アウタロータの前記第２軸芯に沿う方向での厚みより大きく設定されている請求項１〜３の何れか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項５】
前記インナロータ又は前記アウタロータを駆動回転する電動モータを備えている請求項１〜４の何れか一項に記載の流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の外歯を有したインナロータと、複数の内歯を有したアウタロータとを互いに噛み合わせた流体ポンプにおいて熱膨張による性能低下を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように構成された流体ポンプとして特許文献１には、インナロータ（文献では外歯ギヤ）とアウタロータ（文献では内歯ギヤ）とを同程度の熱膨張係数（文献では線膨張係数）の部材により構成した技術が記載されている。これにより、特許文献１の流体ポンプでは、インナロータとアウタロータとの間での漏れ流量の低減を実現している。
【０００３】
また、特許文献２には、ポンプケーシングの内周面と、アウタロータの外周面との間に筒状のカラーを備え、このカラーが、ポンプケーシングの熱膨張率より小さく、アウタロータの熱膨張率より大きく設定された技術が記載されている。これにより、特許文献２の流体ポンプでは、温度上昇時にアウタロータの外周と、カラーとの間のクリアランスの拡大を抑制し、高圧側の吐出ポートから低圧側の吸入ポートへのオイルの漏出の抑制を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−１６２９８３号公報
【特許文献２】特開２００５−２０１１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の外歯を有したインナロータと複数の内歯を有したアウタロータとを互いに噛み合わせた流体ポンプとしてトロコイド型の流体ポンプを例に挙げると、インナロータとアウタロータとに鉄系の焼結金属を用いることにより耐摩耗性を高め、熱膨張係数を等しくすることも可能である。
【０００６】
これらを収容するポンプハウジングの素材としては、軽量化と良好な加工性を得るためにアルミニウムを用いることが多い。しかしながら、鉄の熱膨張係数と比較してアルミニウムの熱膨張係数は大きい。従って、例えば、流体の温度が上昇した場合にはアウタロータとポンプハウジングとの間の隙間が拡大し、流体の漏出を招くこともあった。
【０００７】
また、温度上昇に伴い流体の漏出を招く構成では、加圧された流体がアウタロータの外周からポンプハウジングの収容空間に漏出し、この流体が更に吸入ポートに流れ、ポンプの性能の低下を招くものであった。
【０００８】
この流体の漏出を抑制するため、ポンプハウジングに形成される収容空間の内周面と、アウタロータの外周面との隙間を小さくすることも考えられている。しかしながら、このように隙間を小さくする構成では、高い加工精度が要求されるだけでなく、低温時にアウタロータの外周がポンプハウジングの収容空間の内面に密接し、回転抵抗を増大させる不都合を招くものであった。
【０００９】
これに対し、特許文献２に示される構成は、ポンプハウジングの収容空間に対して直接的にアウタロータを嵌め込む構成ほど高い加工精度を必要とせず、温度上昇時にポンプハウジングの内周面とアウタロータの外周との隙間（クリアランス）の拡大を抑制する。しかしながら、この構成では、温度上昇時にはアウタロータとカラーとの間の隙間が拡大するため、この隙間から流体の漏出を招くことが想像された。
【００１０】
本発明の目的は、温度の上昇時にも流体の漏出が抑制される流体ポンプを構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴は、複数の外歯を有し、第１軸芯を中心に回転可能なインナロータと、
前記インナロータの前記外歯に噛み合う複数の内歯が内周に形成され、前記第１軸芯に平行する姿勢で前記第１軸芯に対して偏心する第２軸芯を中心に回転可能なアウタロータと、
前記アウタロータの外周に対し相対回転自在に外嵌する円筒体と、
流体を吸入する吸入ポート及び流体を排出する吐出ポートを有し、前記円筒体を内嵌する状態で、前記アウタロータ及び前記インナロータを収容するため前記第２軸芯を中心とする円筒内面状の内周壁を有するポンプハウジングとを備えると共に、
前記円筒体を構成する部材の熱膨張係数が、前記アウタロータの熱膨張係数以下である点にある。
【００１２】
この構成の一例として、アウタロータの外周に対しアウタロータと等しい熱膨張係数の円筒体を外嵌する構成では、温度上昇時にアウタロータの外周と円筒体の内周との間の隙間の値を変化させることがない。また、アウタロータの熱膨張係数より小さい熱膨張係数の円筒体が外嵌する構成では、温度上昇時にアウタロータの外周と円筒体の内周との間の隙間が縮小し、アウタロータの外周からの流体の漏出を抑制する。
そして、円筒体を用いるため、低温時にアウタロータの外周と円筒体の内周との間の隙間が形成されても、低温時における流体の高い粘性により流体の漏出の抑制が可能となる。また、円筒体を用いるため、温度上昇時にアウタロータの外周と円筒体の内周との間の隙間が縮小する構成では、流体の粘性が低下するものの隙間が縮小することにより流体漏出を抑制できる。更に、アウタロータの外周に相対回転自在に円筒体が外嵌される。
従って、温度の上昇時にも流体の漏出が抑制され、アウタロータの回転が軽快に行われる流体ポンプが構成された。
【００１３】
本発明は、前記円筒体を構成する部材の熱膨張係数が、前記ポンプハウジングの熱膨張係数以下でも良い。
【００１４】
これによると、温度上昇時には円筒体の外周とポンプハウジングの内周との隙間を拡大することになり、円筒体がアウタロータに接触する状況でも、回転時にはハウジングから円筒体を介してアウタロータに作用する抵抗を低減できる。
【００１５】
本発明は、前記円筒体の外周壁と前記ポンプハウジングの内周壁との少なくとも何れか一方に対して前記第２軸芯に直交する方向に突出する突起部が形成されても良い。
【００１６】
例えば、円筒体の外周に突起を形成し、この突起をポンプハウジングの内周に接触させる構成と、ポンプハウジングの内周に突起を形成し、この突起を円筒体の外周に接触させる構成との何れの構成でも、円筒体の回転時にポンプハウジングから受ける摩擦を低くする。これにより、アウタロータと円筒体とが一体的に回転する状況においても円筒体に作用する抵抗を軽減することが可能となる。
【００１７】
本発明は、前記円筒体の前記第２軸芯に沿う方向での厚みが、前記アウタロータの前記第２軸芯に沿う方向での厚みより大きく設定されても良い。
【００１８】
例えば、アウタロータと円筒体とをポンプハウジングの平坦な壁面で厚み方向から挟み込む状態でポンプハウジングに収容する構成では、円筒体の厚み方向での両端部と壁面との間の隙間が、アウタロータの厚み方向での両端部と壁面との間の隙間より狭くできる。これにより、アウタロータから外方に流体が漏出する状況でも、円筒体がアウタロータからの流体の外方への漏出を抑制できる。
【００１９】
本発明は、前記インナロータ又は前記アウタロータを駆動回転する電動モータを備えても良い。
【００２０】
本発明の流体ポンプは、アウタロータに対して相対回転する円筒体を備えることによりアウタロータに作用する抵抗を軽減できるため、電動モータとして低トルクのものの使用が可能となり、流体ポンプの小型化、軽量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】オイルポンプの断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】オイルポンプの分解斜視図である。
【図４】別実施形態（ａ）のオイルポンプの断面図である。
【図５】別実施形態（ａ）のオイルポンプの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１〜図３に示すように、ポンプハウジングＨの収容空間Ｓに対して、インナロータ１１と、アウタロータ１２と、円筒体１３とを収容して流体ポンプとしてのオイルポンプが構成されている。
【００２３】
このオイルポンプは、駆動シャフト１０を駆動回転する電動モータＭをポンプハウジングＨの外部に備えている。この駆動によりインナロータ１１とアウタロータ１２とが連動して回転し、流体としてのオイルを吸入ポート４から吸入し、吐出ポート５から送り出す。尚、この構成では、電動モータＭの出力軸が駆動シャフト１０を兼ねる構成であるが、駆動シャフト１０を備え、この駆動シャフト１０に対して電動モータＭの出力軸をジョイント等で連結する構成を採用しても良い。
【００２４】
同図に示すオイルポンプは、内接型のトロコイド型のポンプであり、乗用車等の車両においてエンジンの潤滑油を作動油（オイル）として各部のアクチュエータに供給するために使用される。尚、この構成のポンプはオイル以外の流体の供給に使用することも可能である。
【００２５】
〔ポンプの詳細〕
ポンプハウジングＨは、アルミニウム製のハウジング本体１にアルミニウム製のベースプレート２を重ね合わせ、連結ボルト３で連結した構成を有している。ハウジング本体１には第２軸芯Ｘ２を中心とする円筒内面状の内周壁Ｓｃを有する収容空間Ｓが形成されている。この収容空間Ｓは、内周壁Ｓｃと、第２軸芯Ｘ２に直交する姿勢でハウジング本体１に形成された本体内壁Ｓａと、第２軸芯Ｘ２に直交する姿勢でベースプレート２に形成されたプレート内壁Ｓｂとで取り囲まれる形態で構成されている。
【００２６】
特に、収容空間Ｓの内周壁Ｓｃには、周方向に沿って所定間隔で複数の突起部Ｓｄが形成されている。ハウジング本体１は、金型に対して溶融したアルミニウムを圧入するダイキャストにより製造され、内周壁Ｓｃの突起部Ｓｄが、製造後の切削工程において、突出端が第２軸芯Ｘ２を中心に切削されるため、切削した領域以外に鋳肌面を残し、切削量の低減を実現している。
【００２７】
ベースプレート２には、収容空間Ｓに連通する吸入ポート４と、吐出ポート５とが孔状に形成されている。ハウジング本体１には、駆動シャフト１０が挿通するための貫通孔６が第２軸芯Ｘ２と平行姿勢となる第１軸芯Ｘ１と同軸芯上に形成されている。
【００２８】
インナロータ１１には、駆動シャフト１０が相対回転不能に嵌合しており、外周には複数の外歯１１Ａが形成されている。アウタロータ１２は、インナロータ１１の外歯１１Ａより１つ多い数の内歯１２Ａが形成されている。このインナロータ１１とアウタロータ１２との素材として共通する鉄系の焼結金属が用いられている。これにより、インナロータ１１とアウタロータ１２との熱膨張係数は等しい値となる。
【００２９】
円筒体１３は、収容空間Ｓの内周壁Ｓｃの複数の突起部Ｓｄに嵌り込む外径の円筒外周壁１３Ａが形成されると共に、アウタロータ１２の外周面１２Ｂに外嵌する内径の円筒内周壁１３Ｂが形成されている。この円筒体１３は、アウタロータ１２の素材の熱膨張係数と等しい素材（例えば、鉄系の焼結金属）、又は、アウタロータ１２の熱膨張係数より小さい素材（例えば、セラミックスや超硬合金等）が用いられている。
【００３０】
更に、この円筒体１３の熱膨張係数は、ポンプハウジングＨ（ハウジング本体１とベースプレート２）の熱膨張係数以下に設定されている。尚、実施形態では、円筒体１３の熱膨張係数が、ポンプハウジングＨの熱膨張係数未満となるが、各々の熱膨張係数を等しく設定しても良い。
【００３１】
特に、アウタロータ１２の外周面１２Ｂの半径に対して、円筒体１３の円筒内周壁１３Ｂの半径を僅かに大きい値に設定し、円筒体１３の円筒外周壁１３Ａの半径を、収容空間Ｓの内周壁Ｓｃに形成された複数の突起部Ｓｄの突出端を結ぶ仮想円の半径より僅かに小さい値に設定している。
【００３２】
これらのことから、貫通孔６に駆動シャフト１０を挿通する状態で収容空間Ｓに収容するようにインナロータ１１を配置し、この外周位置にアウタロータ１２を配置し、更に、この外周に円筒体１３を配置することにより、図１に示す如く、インナロータ１１の外歯１１Ａの一部がアウタロータ１２の内歯１２Ａの一部に噛み合う位置関係となる。
【００３３】
この位置関係では、インナロータ１１が第１軸芯Ｘ１と同軸芯上で回転自在に配置され、アウタロータ１２と円筒体１３とが第２軸芯Ｘ２と同軸芯上で回転自在に配置される。また、円筒体１３はアウタロータ１２とポンプハウジングＨとに対して相対回転自在となる。
【００３４】
このオイルポンプでは、インナロータ１１とアウタロータ１２との第１軸芯Ｘ１に沿う方向での厚み（後述するロータ厚Ｔａ）が等しい値に設定され、この値がポンプハウジングＨの内周壁Ｓｃの内周壁深さＴｃ（本体内壁Ｓａとプレート内壁Ｓｂとの壁間距離）に対して僅かに小さい値に設定されている。更に、円筒体１３の第１軸芯Ｘ１に沿う方向での厚みとしてのリング厚Ｔｂが、アウタロータ１２の第２軸芯Ｘ２に沿う方向での厚みとしてのロータ厚Ｔａより僅かに大きい値に設定されている。
【００３５】
これにより、アウタロータ１２の厚み方向での端部と、ポンプハウジングＨの本体内壁Ｓａ、又は、プレート内壁Ｓｂとの間に形成される隙間より、円筒体１３の厚み方向での端部と、ポンプハウジングＨの本体内壁Ｓａ、又は、プレート内壁Ｓｂとの間に形成される隙間が小さくなる。
【００３６】
〔作動形態〕
このオイルポンプでは、電動モータＭの駆動力による駆動シャフト１０の回転によりインナロータ１１が第１軸芯Ｘ１を中心にして図１に矢印で示す方向に回転し、この回転に伴いインナロータ１１の外歯１１Ａに噛み合う内歯１２Ａが移動し、これに伴い第２軸芯Ｘ２を中心にアウタロータ１２が回転する。この回転によりインナロータ１１の外歯１１Ａとアウタロータ１２の内歯１２Ａとの間に吸入ポート４からオイルを吸入し、これら外歯１１Ａと内歯１２Ａとの間で加圧されたオイルを吐出ポート５から送り出す作動が行われる。
【００３７】
このオイルポンプでは、収容空間Ｓとの間に相対回転自在な円筒体１３が介装されるため、この作動時にはアウタロータ１２の外周面１２Ｂが円筒体１３と連れ回り状態での回転が可能となる。これにより、例えば、アウタロータ１２の外周面１２ＢをポンプハウジングＨの収容空間Ｓの内周面に接触させる構成と比較すると、アウタロータ１２に作用する摺動抵抗を軽減して軽負荷での回転を実現する。尚、アウタロータ１２と円筒体１３との連れ回りは、オイルが低温で粘性が高い場合に行われる。この回転時には円筒体１３の円筒外周壁１３Ａが複数の突起部Ｓｄの突出端に接触するため、この円筒体１３の摺動抵抗を低減して軽負荷で回転が行われる。
【００３８】
また、エンジンの温度上昇に伴いオイルの温度が上昇した場合には、オイルポンプ全体の温度が上昇する。この温度上昇により、ポンプハウジングＨが熱膨張し、収容空間の内周壁Ｓｃの半径が拡大し、複数の突起部Ｓｄの突出端を結ぶ仮想円の半径が拡大する。
【００３９】
本発明のオイルポンプでは、アウタロータ１２の熱膨張係数より小さい、あるいは、等しい熱膨張係数の円筒体１３が用いられているため、温度上昇時にアウタロータ１２の外周面と、円筒体１３の円筒内周壁１３Ｂ（内周）との間の隙間が拡大することはない。しかも、円筒体１３の熱膨張係数が、ポンプハウジングＨ（ハウジング本体１とベースプレート２）の熱膨張係数より小さいため、温度上昇時には円筒体１３の外周とポンプハウジングＨのハウジング本体１の内周との隙間を拡大する。これにより、円筒体１３が回転する場合には、円筒体１３に対してポンプハウジングＨから抵抗が作用しないので、円筒体１３の内周がアウタロータ１２の外周に接触する状況でも、アウタロータ１２の円滑な回転を可能にする。
【００４０】
オイルが低温で粘性が高い場合には、アウタロータ１２の外周と円筒体１３の円筒内周壁１３Ｂとの間に隙間が形成されても、円筒体１３より外方へのオイルの漏出が阻止される。また、オイルの温度上昇時にはアウタロータ１２の外周と円筒体１３の円筒内周壁１３Ｂとの間の隙間が縮小する構成では、オイルの粘性が低下しても円筒体１３より外方へのオイルの漏出を抑制できる。
【００４１】
また、円筒体１３のリング厚Ｔｂが、アウタロータ１２のロータ厚Ｔａより僅かに大きい値に設定されているため、アウタロータ１２の外周から外方にオイルが漏出可能な状況でも、そのオイルの流れを円筒体１３の厚み方向の端部とポンプハウジングＨとの間の隙間で抑制する。その結果、温度上昇によりオイルの粘性が低下し、しかも、各部が熱膨張する状況でもオイルの漏出が良好に抑制され、アウタロータ１２の外周から外方へ漏出したオイルが吸入ポート４に流れる不都合を解消してポンプの効率を高くする。
【００４２】
特に、このオイルポンプでは、ポンプハウジングＨの収容空間Ｓの内周壁Ｓｃに複数の突起部Ｓｄを形成することによりアウタロータ１２の回転時の摺動抵抗を軽減し低トルクの電動モータＭの使用を可能にしている。
【００４３】
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。
【００４４】
（ａ）図４、図５に示すように、第１軸芯Ｘ１に対して直交する壁部１３Ｗを円筒体１３に一体形成することで円筒体１３がカップ状に成形されている。この構成では、ポンプハウジングＨに対して円筒体１３と壁部１３Ｗとが一体的に回転可能となる。また、この構成では、壁部１３Ｗに対して駆動シャフト１０が挿通する孔部１３Ｃを形成し、壁部１３Ｗの内面に対してインナロータ１１とアウタロータ１２との端部が密接する。
【００４５】
この別実施形態（ａ）では、円筒体１３と壁部１３Ｗとの内部空間に対して、インナロータ１１とアウタロータ１２とが収容されるため、外部へのオイル（流体）の漏出を抑制できる。特に、この構成では壁部１３Ｗの内面を平滑に仕上げる必要があるものの、ポンプハウジングＨの本体内壁Ｓａを平滑に仕上げる必要はなく、ハウジング本体１の本体内壁Ｓａの外周部分に第１軸芯Ｘ１を中心とする環状支持部Ｓｅを形成することにより、円筒体１３の摺動抵抗を軽減している。
【００４６】
この環状支持部Ｓｅを形成することにより、収容空間Ｓの本体内壁Ｓａの加工を行わずに済むように構成され、また、収容空間Ｓの内周壁Ｓｃに対して複数の突起部Ｓｄを形成することによっても、加工工程の低減を実現している。
【００４７】
尚、この別実施形態（ａ）では、円筒体１３が第１軸芯Ｘ１を中心にして、適正な位置で回転する精度が得られる場合には、必ずしも環状支持部Ｓｅと突起部Ｓｄとを収容空間Ｓの内面に形成する必要はなく、鋳肌面のままでも良い。
【００４８】
（ｂ）円筒体１３の円筒外周壁１３Ａに対して外方に突出する複数の突起を形成する。この構成では、収容空間Ｓの内周壁Ｓｃを、第２軸芯Ｘ２を中心とする周面に仕上げる加工を行うことが望ましいが、仕上げなくとも良く、円筒体１３の回転時の摺動抵抗を低減することも可能となる。
【００４９】
（ｃ）エンジンＥの駆動力により駆動シャフト１０の駆動を行うように構成しても良い。また、電動モータＭで駆動する構成として、駆動シャフト１０に対して永久磁石を有する回転子を固定し、この周囲に界磁コイルで構成されるステータを備えても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、インナロータとアウタロータとをポンプハウジングに収容した流体ポンプに利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
４          吸入ポート
５          吐出ポート
１１        インナロータ
１１Ａ      外歯
１２        アウタロータ
１２Ａ      内歯
１３        円筒体
１３Ｂ      円筒外周壁（外周壁）
Ｍ          電動モータ
Ｓｃ        内周壁
Ｓｄ        突起部
Ｈ          ポンプハウジング
Ｘ１          第１軸芯
Ｘ２          第２軸芯
【図１】
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【図２】
2016084772.tif 000004
【図３】
2016084772.tif 000005
【図４】
2016084772.tif 000006
【図５】
2016084772.tif 000007