(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に圧入したシャフトにより回転される内接歯車式オイルポンプ用インナーロータを、その歯面半径がシャフト圧入後に理想値となるように設計する方法であって、
歯面半径のシャフト圧入前の設計値を、理想値よりも小さくしかつ理想値との差を歯底から歯先へ向かい小さくすることを特徴とするオイルポンプ用インナーロータの設計方法。
【請求項２】
シャフトが圧入される前記インナーロータの歯底半径の理想値をｒ1 、歯先半径の理想値をｒ2 として、
前記シャフト圧入による歯底半径の設計値に対する変形量をｄ1 、歯先半径の設計値に対する変形量をｄ2 として、これらｄ1 およびｄ2 を求めておき、
歯面半径の理想値ｒ3 がｒ1 ＋ｄである任意の歯面上の点において、シャフト圧入前の歯面半径の設計値と理想値ｒ3 との差ｄ3 を、
ｄ3 ＝ｄ1 −（ｄ1 −ｄ2 ）×ｄ／（ｒ2 −ｒ1 ）
とすることを特徴とする請求項１に記載のオイルポンプ用インナーロータの設計方法。
【請求項３】
中心に圧入したシャフトにより回転される、内接歯車式オイルポンプ用インナーロータであって、
歯面半径のシャフト圧入前の設計値が、理想的な歯面を形成する理想値よりも小さく、かつ設計値と理想値との差が歯底から歯先へ向かい小さくなるように形成されていることを特徴とするオイルポンプ用インナーロータ。
【請求項４】
前記インナーロータの歯底半径の設計値をＲ1 、理想値をｒ1 、ｒ1 とＲ1 との差をｄ1 、
前記インナーロータの歯先半径の設計値をＲ2 、理想値をｒ2 、ｒ2 とＲ2 との差をｄ2 として、
歯面半径の理想値ｒ3 がｒ1 ＋ｄである任意の歯面上の点において、シャフト圧入前の歯面半径の設計値と理想値ｒ3 との差ｄ3 が、
ｄ3 ＝ｄ1 −（ｄ1 −ｄ2 ）×ｄ／（ｒ2 −ｒ1 ）
となっていることを特徴とする請求項３に記載のオイルポンプ用インナーロータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオイルポンプ用インナーロータの設計方法およびオイルポンプ用インナーロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内接歯車式のオイルポンプでは、インナーロータの中心にシャフトを固定して、このシャフトを回転させることにより駆動される。シャフトとインナーロータとは、ポンプの駆動トルクによって空転することを避けるために、一般にキー溝やカシメ、圧入等により確実に固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、キー溝やカシメ等の固定構造を採用すると、シャフトおよびインナーロータの製造コストや組立工数が増大し、コストアップにつながってしまう。また圧入では、ポンプの駆動トルクに耐えてインナーロータを空転させずに回転させるためにはある程度圧入代（しめしろ）を大きくとる必要があるが、圧入代が大きいとインナーロータの歯面形状が変形してしまい、ポンプ駆動時に騒音や振動が発生するという問題が生じる。
【０００４】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたもので、ポンプ駆動時の騒音や振動の発生を防止でき、低コストで製造可能なインナーロータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、かかる課題を解決すべく研究を行った結果、歯面半径が小さい（径方向厚さが小さい）ほどシャフト圧入による変形が大きくなるという知見を得た。さらに、サイクロイド曲線等により形成されたインナーロータにシャフトを圧入した場合、歯面が、歯面に直角な方向に膨張するという見方と、径方向に膨張するという見方の２通りが従来あったが、本発明者等は、歯面に沿って一様には膨張しないことから、径方向に膨張する傾向が強いという知見を得た。
【０００６】
この発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、請求項１の発明にかかるオイルポンプ用インナーロータの設計方法では、歯面半径のシャフト圧入前の設計値を、理想値よりも小さくしかつ理想値との差を歯底から歯先へ向かい小さくすることを特徴としている。
【０００７】
この発明によれば、シャフト圧入による膨張を見込んで歯面半径の設計値を計算値よりも小さくすることにより、シャフト圧入後のインナーロータの歯面形状を理想的なものにすることができる。
また、歯面半径が最小である歯底から歯面半径が最大となる歯先へ向かって、理想値との差が小さくなるように歯面半径を設計することにより、シャフト圧入後のインナーロータの歯面形状をより理想的なものに近づけることができる。
【０００８】
なおここでは、シャフト圧入前におけるインナーロータの歯面半径の製造目標値を「設計値」、理想的なインナーロータ形状を形成する計算上の値を「理想値」と呼んでいる。
【０００９】
請求項２の発明に係るオイルポンプ用インナーロータの設計方法は、請求項１において、シャフトが圧入されるインナーロータの歯底半径の理想値をｒ1 、歯先半径の理想値をｒ2 として、シャフト圧入による歯底半径の設計値に対する変形量をｄ1 、歯先半径の設計値に対する変形量をｄ2 として、これらｄ1 およびｄ2 を求めておき、歯面半径の理想値ｒ3 がｒ1 ＋ｄである任意の歯面上の点において、シャフト圧入前の歯面半径の設計値と理想値ｒ3 との差ｄ3 を、ｄ3 ＝ｄ1 −（ｄ1 −ｄ2 ）×ｄ／（ｒ2 −ｒ1 ）とすることを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、歯底および歯先の変形量ｄ1 ，ｄ2 を、円筒状部材の中心にシャフトを圧入した場合の外周面の変形量を算出する式から算出するか、あるいは実際にシャフトを圧入して変形量を測定し、求めておく。そしてこのｄ1 ，ｄ2 を用いて、任意の歯面半径を有する歯面上の点におけるシャフト圧入による変形量ｄ3 を算出することにより、インナーロータの歯面形状全体の設計値を決定することができる。
【００１１】
請求項３の発明に係るオイルポンプ用インナーロータは、歯面半径のシャフト圧入前の設計値が、理想的な歯面を形成する理想値よりも小さく、かつ設計値と理想値との差が歯底から歯先へ向かい小さくなるように形成されていることを特徴としている。
【００１２】
この発明によれば、シャフト圧入による膨張を見込んで、歯面半径の設計値が理想値よりも小さく形成されているので、シャフト圧入後のインナーロータの歯面形状が理想的なものとなる。
また、歯面半径が最小である歯底から歯面半径が最大となる歯先へ向かって、理想値との差が小さくなるように歯面半径が設計されているので、シャフト圧入後のインナーロータの歯面形状が、より理想的なものとなる。
【００１３】
請求項４の発明に係るオイルポンプ用インナーロータは、請求項３において、インナーロータの歯底半径の設計値をＲ1 、理想値をｒ1 、ｒ1 とＲ1 との差をｄ1 、インナーロータの歯先半径の設計値をＲ2 、理想値をｒ2 、ｒ2 とＲ2 との差をｄ2 として、歯面半径の理想値ｒ3 がｒ1 ＋ｄである任意の歯面上の点において、シャフト圧入前の歯面半径の設計値と理想値ｒ3 との差ｄ3 が、ｄ3 ＝ｄ1 −（ｄ1 −ｄ2 ）×ｄ／（ｒ2 −ｒ1 ）
となっていることを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、円筒状部材の中心にシャフトを圧入した場合の外周面の変形量を算出して得られる、あるいは実際にシャフトを圧入したインナーロータの測定により得られる、歯底および歯先の変形量ｄ1 ，ｄ2 に基づき、任意の歯面半径を有する歯面上の点におけるシャフト圧入による変形量ｄ3 を算出して、この変形量を見込んだ半径で歯面が形成されているので、シャフト圧入後に理想的な形状となるインナーロータを得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１に、本発明の一実施形態によるオイルポンプ用インナーロータ１０を示す。このインナーロータ１０は、サイクロイド曲線等により形成された４枚の外歯を有し、この外歯に対応する形状の５枚の内歯を有するアウターロータ（図示せず）内に組み込まれて、オイルポンプを構成している。オイルポンプは、インナーロータ１０の中心に設けられた穴１１に圧入されたシャフト２０の回転により駆動される。
【００１６】
図２は、原点（０，０）を中心とするインナーロータ１０の歯形の詳細形状であって、実線は理想的な歯面形状、点線はシャフト２０圧入前のインナーロータ１０の歯面の設計形状を示している。すなわち、インナーロータ１０の歯面半径の設計値（点線）は、理想値（実線）よりも小さく、かつ理想値との差が、歯底から歯先へ向かい小さくなっている。
【００１７】
ここで、インナーロータ１０の歯面半径の設計値について説明する。インナーロータ１０は、歯面半径が小さい（径方向厚さが小さい）ほどシャフト圧入による変形が大きく、また歯面半径に応じた変形量で径方向に変化することから、インナーロータ１０の歯底（ｘ1 ，ｙ1 ）における半径の理想値をｒ1 、設計値をＲ1 、歯先（ｘ2 ，ｙ2 ）における半径の理想値をｒ2 、設計値をＲ2 として、歯面半径の理想値ｒ3 がｒ1 ＋ｄである任意の点（ｘ，ｙ）において、この歯面半径の設計値Ｒ3 と理想値ｒ3 との差ｄ3 は、
ｄ3 ＝ｄ1 −（ｄ1 −ｄ2 ）×ｄ／ｄ0 …（１）
に設定される。ただし、
ｄ0 ＝ｒ2 −ｒ1 ：歯先半径の理想値ｒ2 と歯底半径の理想値ｒ1 との差
ｄ1 ＝ｒ1 −Ｒ1 ：歯底における設計値Ｒ1 と理想値ｒ1 との差
ｄ2 ＝ｒ2 −Ｒ2 ：歯先における設計値Ｒ2 と理想値ｒ2 との差
【００１８】
このｄ1 およびｄ2 は、シャフト圧入による変形量として求めることができる。すなわち、実際にシャフト２０を穴１１に圧入したときの、歯底および歯先におけるインナーロータ１０の変形量を測定することにより、ｄ1 およびｄ2 を求めることができる。
【００１９】
あるいは、以下の計算からｄ1 およびｄ2 を求めることができる。
まず、シャフト（ヤング率ＥA ，ポアソン比ＮA 、外半径Ｒm ）に外筒（ヤング率ＥB ，ポアソン比ＮB 、内半径Ｒm ，外半径Ｒo ）をしめしろＤＤで圧入した場合の、両部材の接触面での法線方向圧力（嵌め合い圧力）Ｐc は、いわゆる組み合わせ円筒の式から
Ｐc ＝ＤＤ／２・Ｒm ／（１／ＥA＋（Ｒo 2 ＋Ｒm 2 ）／ＥB （Ｒo 2 −Ｒm 2 ）−ＮA ／ＥA ＋ＮB ＋ＥB ）…（２）
で得られる。
【００２０】
また、外円筒外径部分の変形量（半径成分）ｕは
ｕ＝２・Ｐc ・Ｒm 2 ・Ｒo ／ＥB ／（Ｒo 2 −Ｒm 2 ）…（３）
で得られる。
【００２１】
すなわち、インナーロータ１０において、歯底および歯先部分を円筒面として、組み合わせ円筒の式から導かれる上記式（２）、（３）を適用することにより、ｄ1 およびｄ2 が算出できる。
【００２２】
以上のいずれかの方法により得られたｄ1 およびｄ2 から、式（１）を用いて、任意の点におけるインナーロータ１０の設計値Ｒ3 が算出できる。この設計値Ｒ3 に従い形成されたインナーロータ１０は、所定のしめしろＤＤでシャフト２０を圧入されることにより変形した後に、歯面が理想形状となる。
【００２３】
【実施例】
ヤング率ＥA ＝２１×１０3 ｋｇ／ｍｍ2 、ポアソン比ＮA ＝０．３、外径Ｒm ＝５ｍｍのシャフト２０を、ヤング率ＥB ＝８．５×１０3 ｋｇ／ｍｍ2 、ポアソン比ＮA ＝０．２５のインナーロータ１０に対して、しめしろＤＤ＝０．０２５ｍｍ（直径）で圧入した場合、上記（２）、（３）式に各数値を代入する。そして、（３）式より算出される変形量ｕと外半径Ｒ0 との和が歯底半径の理想値ｒ1 ＝１１ｍｍとなるように、Ｒo ＝１０．９９３ｍｍ（＝Ｒ1 ）と設定すれば、ｕ＝０．００７ｍｍ（＝ｄ1 ）が得られる。
同様に、（３）式を用い歯先半径の理想値ｒ2 ＝ｕ＋Ｒo ＝１６ｍｍとなるようにｕ（＝ｄ2 ）とＲo （＝Ｒ2 ）とを設定すれば、ｄ2 ＝０．００５ｍｍ、Ｒ2 ＝１５．９９５ｍｍが得られる。
これらｄ1 およびｄ2 を用いて、上記式（１）から、任意の点におけるインナーロータ１０の歯面半径の設計値Ｒ3 を算出することができ、図２に点線で示すインナーロータ１０を設計することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかるオイルポンプ用インナーロータの設計方法によれば、シャフト圧入による膨張を見込んで歯面半径の設計値を計算値よりも小さくすることにより、シャフト圧入後のインナーロータの歯面形状を理想的なものにすることができ、シャフトを圧入してもポンプ駆動時に騒音や振動が発生させにくいオイルポンプ用インナーロータを得ることができる。
したがって、キーやカシメ等の形状をシャフトおよびインナーロータに設けなくてもシャフトをインナーロータに固定することができるので、性能に優れたオイルポンプ用のインナーロータを、低コストで製造することが可能となる。
【００２５】
また、歯面半径が最小である歯底から歯面半径が最大となる歯先へ向かって、理想値との差が小さくなるように歯面半径を設計することにより、シャフト圧入後のインナーロータの歯面形状をより理想的なものに近づけることができるので、より高性能のオイルポンプ用インナーロータを低コストで製造することができる。
【００２６】
請求項２の発明に係るオイルポンプ用インナーロータの設計方法によれば、実測または計算により得られる歯底および歯先の変形量ｄ1 ，ｄ2 を用いて、シャフト圧入用のインナーロータの歯面形状全体の設計値を容易に決定することができる。
【００２７】
請求項３の発明に係るオイルポンプ用インナーロータによれば、シャフト圧入後に歯面形状が理想的なものとなるので、キーやカシメ等の固定構造を用いずに、安価な圧入によりシャフトを固定でき、騒音や振動の少ないオイルポンプを実現するインナーロータを低コストで提供することが可能となる。
【００２８】
また、歯面半径が最小である歯底から歯面半径が最大となる歯先へ向かって、理想値との差が小さくなるように歯面半径が設計されていることにより、シャフト圧入後のインナーロータの歯面形状が、より理想的なものとなるので、さらに高性能のシャフト圧入用インナーロータを、低コストで製造することができる。
【００２９】
請求項４の発明に係るオイルポンプ用インナーロータによれば、計算あるいは実測により得られる歯底および歯先の変形量ｄ1 ，ｄ2 に基づき、シャフト圧入後に理想的な形状となるオイルポンプ用インナーロータを容易に得ることができる。
したがって、キーやカシメ等のコストのかかる固定構造を用いずに、低コストで行うことができる圧入によりシャフトを固定でき、歯面形状の悪化による騒音や振動の発生のないオイルポンプ用インナーロータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態によるオイルポンプ用インナーロータを示す斜視図である。
【図２】  本発明の一実施形態によるオイルポンプ用インナーロータの歯面形状の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１０  インナーロータ
１１  穴
２０  シャフト
ｒ1   歯底半径の理想値
Ｒ1   歯底半径の設計値
ｄ1   歯底半径の理想値と設計値との差（変形量）
ｒ2   歯先半径の理想値
Ｒ2   歯先半径の設計値
ｄ2   歯先半径の理想値と設計値との差（変形量）
ｒ3   任意の点における歯面半径の理想値
Ｒ3   任意の点における歯面半径の設計値
ｄ3   任意の点における歯面半径の理想値と設計値との差（変形量）
【図１】
0004118606.tif 000002
【図２】
0004118606.tif 000003