JP2006152928A - 内接式歯車ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ポンプ容積が最大となる閉じ込み部付近の内外歯の当接部位を２以上に形成して、ポンプ容積効率の低下を防止する。
【解決手段】アウター、インナーロータ３、４の各内外歯３ａ、４ａ間に形成されたポンプ室６の容積が最大に増加する閉じ込み部２０と容積が最小になる噛み合い部２１とを結ぶ軸線Ｘを挟んだ対称位置に同一な円弧形状の吸入ポート７と吐出ポート８がそれぞれ形成されている。前記閉じ込み部付近でかつ前記吸入ポートの終端部７ａと吐出ポートの始端部８ａ間の領域では、前記内外歯の線接触による当接部位１９ａ〜１９ｃを３つに形成し、これによって各ポンプ室のシール性を高めるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、自動車のアンチロックブレーキシステムやパワーステアリング装置のアシスト用油圧パワーシリンダに油圧を供給するなどの液圧源としての内接式歯車ポンプの改良に関する。

例えば自動車に用いられる内接式歯車ポンプとしては、内周側に複数の内歯が一体に形成されたアウターロータと、外周側に前記内歯に噛合する複数の外歯が一体に形成されたインナーロータとを備え、前記各内歯と外歯との間に形成された複数のポンプ室のうち、容積が最大となる閉じ込み部を挟んだ一方のポンプ室は吸入ポート領域に連通し、他方側のポンプ室は吐出ポート領域に連通している。

また、前記インナーロータとアウターロータとの一側部にサイドプレートを配置し、前記両ロータの噛み合い部をインナーロータの回転方向変更前と正反対位置に保持すべくハウジングを構成する。

そして、第１吸入、吐出ポート間の距離が両ロータの噛み合い部がわで広く、非噛み合い部側で狭く形成しているのに対して、第２吸入、吐出ポート間の距離を両ロータの噛み合い部側で狭く、非噛み合い部側で広く形成してある。

これによって、インナーロータの回転方向の変更時に、各吸入、吐出ポートの形成体はそのままにして、小部品の追加と変更によってコストの低廉化を図るようになっている。
特開平１１−１３２１５７号公報（図４）

ところで、前記従来の内接式歯車ポンプにあっては、前記アウターロータの複数の内歯とインナーロータの複数の外歯との間に形成される複数のポンプ室のうち、最大容積を有する閉じ込み部部側であって、吸入ポートの終端部と吐出ポートの始端部との間に存在するポンプ室は、インナーロータの外歯の１山から２山の間に形成されている。

このため、ポンプ回転によって吸入ポートの終端部と吐出ポートの始端部との間において、吸入側と吐出側を仕切るシール機能を有するインナーロータの外歯とアウターロータの内歯が線接触する部分が、１つと２つの場合が繰り返し出現することになる。

したがって、ポンプ特性が変化してしまうと共に、前記接触部分のシール機能が不安定になって、ポンプ室内の油圧が高圧側から低圧側へリークし易くなる。

この結果、図４のａに示すように、ポンプの吐出圧（ＭＰａ）に対する吐出容積効率が低下してしまうおそれがある。

本発明は、前記従来の内接式歯車ポンプの技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、ポンプが一方向へ回転する構造のものに適用し、とりわけ、複数のポンプ室のうち最大容積を有する閉じ込み部側であって、前記吸入ポートの終端と前記吐出ポートの始端との間に形成される領域では、前記アウターロータの内歯に当接するインナーロータの外歯の歯数をほぼ２以上の整数となるように形成したことを特徴としている。

この発明によれば、例えば、吸入ポートの終端部と吐出ポートの始端部との間に形成される領域において、インナーロータの外歯がほぼ２つとなるように形成された場合、前記両ポート間に出現するアウターロータの内歯とインナーロータの外歯との線接触部位の数が殆どの場合、常に２つになる。

したがって、両ポート間に出現する線接触の数が２以上になるため、ポンプ特性の変化を最小限に抑制することができると共に、両ポート間のシール性が十分に確保されて、吐出側から吸入側への油圧のリーク量も減少して、ポンプの吐出容積効率の低下を防止することができる。

請求項２に記載の発明も同じく一方向に回転する構造であって、複数のポンプ室のうち最大容積を有する閉じ込み部側であって、前記吸入ポートの終端側の前記アウターロータの内歯とインナーロータの外歯が線接触状態になっている場合に、前記吐出ポートの始端側でも前記別の内歯と外歯が線接触状態になっていると共に、前記吸入ポートの終端と吐出ポートの始端との間に形成される領域では、前記アウターロータの内歯に当接するインナーロータの外歯の歯数を２以上となるように形成したことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、ポンプの回転が正逆双方向に回転する構造のものであって、アウターロータの内歯とインナーロータの外歯との間に形成される複数のポンプ室のうち、最大容積となる閉じ込み部と最初容積となる噛み合い部とを結ぶ軸線を中心として対称に形成され、前記複数のポンプ室に開口する第１ポート及び第２ポートとを備え、前記複数のポンプ室のうち最大容積を有する閉じ込み部側であって、前記第１ポートの終端と前記第２吐出ポートの始端との間に形成される領域では、前記内歯に当接する外歯の歯数をほぼ２以上の整数となるように形成したことを特徴としている。

したがって、この双方向ポンプの場合でも、前記請求項１の発明と同様な作用効果が得られる。

請求項４に記載の発明も、双方向回転のポンプに適用したものであって、アウターロータの内歯とインナーロータの外歯との間に形成される複数のポンプ室のうち、最大容積となる閉じ込み部と最初容積となる噛み合い部とを結ぶ軸線を中心として対称に形成され、前記複数のポンプ室に開口する第１ポート及び第２ポートとを備え、前記複数のポンプ室のうち最大容積を有する閉じ込み部側であって、前記第１ポートの終端側の前記アウターロータの内歯とインナーロータの外歯が線接触状態になっている場合に、前記第２ポートの始端側でも前記別の内歯と外歯が線接触状態になっていると共に、前記吸入ポートの終端と吐出ポートの始端との間に形成される領域では、前記アウターロータの内歯に当接するインナーロータの外歯の歯数を２以上となるように形成したことを特徴としている。

この発明も、請求項１の発明と同様な作用効果が得られる。

以下、本発明に係る内接式歯車ポンプの実施形態を図面に基づいて詳述する。本実施形態に供される内接式歯車ポンプは、車両のパワーステアリング装置のアシスト用油圧シリンダの両油圧室に選択的に油圧を供給するトロコイドポンプに適用したものである。

すなわち、まず、第１の実施形態では一方向へのみ回転可能なトロコイドポンプであって、図１〜図３に示すように、ハウジング１一部を構成する後述のカムリング１２の内周側に形成された環状の作動室２と、該作動室２の内部に回転自在に収容され、内周側に複数の内歯３ａが周方向へ連続して形成されたアウターロータ３と、該アウターロータ３の内周側に回転自在に設けられ、外周側に前記内歯３ａに噛合する外歯４ａが周方向へ連続して形成されたインナーロータ４と、該インナーロータ４を正逆回転駆動させる駆動軸５と、前記ハウジング１の内部に形成され、前記内歯３ａと外歯４ａとの間に形成された複数のポンプ室６に対して作動油を吸入、吐出する吸入ポート７及び吐出ポート８とを備えている。

前記吸入ポート７と吐出ポート８とは、前記内歯３ａと外歯４ａとの間に形成される複数のポンプ室６のうち、後述する最大容積を有する閉じ込み部２０と最小容積を有する噛み合い部２１とを結ぶ軸線Ｘを中心に対称位置に配置されて、ほぼ同一の円弧形状に形成されている。また、前記吸入ポート７は、前記ポンプ室６の容積が徐々に増大する領域に設けられ、開口面積がポンプ回転方向に沿って漸次拡大するように形成されている一方、吐出ポート８は、ポンプ室６の容積が徐々に減少する領域に設けられ、開口面積がポンプ回転方向に沿って漸次減少するように形成されている。

前記ハウジング１は、全体がリザーバタンク９内に収容配置され、このリザーバタンク９と図外のボルトによって結合されたブロック状アルミ合金製の第１サイドプレート１０と、該第１サイドプレート１０の一側面側にボルトによって固定され、前記リザーバタンク９内に臨む第２サイドプレート１１と、この両サイドプレート１０、１１の間に挟持状態に配置されたほぼ円筒状の前記カムリング１２とから構成されている。

なお、各サイドプレート１０、１１には、外周側の４隅部に前記ボルトが挿通するボルト挿通孔１３が穿設されている。

前記第１サイドプレート１０は、ほぼ中央に形成された軸孔１０ａ内に前記駆動軸５の一端部がベアリング１４を介して回転自在に挿通支持されていると共に、内部に前記吐出ポート８に接続された吐出通路１５が形成されている。この吐出通路１５は下流側が前記油圧シリンダの選択された両油圧室に連通している。

前記第２サイドプレート１１は、アルミ合金材によって薄肉ブロック状に形成され、ほぼ中央に形成された軸孔１１ａに前記駆動軸５の他端部が軸受１６を介して回転自在に挿通支持されていると共に、前記吸入ポート７にそれぞれ接続された吸入通路１７が形成されている。この吸入通路１７は、リザーバタンク９の内部に逆止弁１８を介して連通している。

また、第１サイドプレート１０と第２サイドプレート１１の対向面と前記アウターロータ３の両側面との間には、該アウターロータ３の回転を確保するための微小なサイドクリアランスが形成されている。

前記カムリング１２は、所定の肉厚に形成された焼結合金によって円環状に形成され、その中心位置が前記インナーロータ４の中心から所定量だけ偏心していると共に、外周面が前記リザーバタンク９内に臨んでいる。また、カムリング１２の内周面１２ａ（作動室２の内周面）と前記アウターロータ３の外周面３ｂとの間には、該アウターロータ３の回転を確保する円環状の微小隙間が形成されている。

前記アウターロータ３とインナーロータ４とは、図１及び図２に示すように、吸入ポート７と吐出ポート８とを結ぶ前記軸線Ｘにおける内歯３ａと外歯４ａの各歯頂部が接触した部位が前述の閉じ込み部２０になっていると共に、この閉じ込み部２０の両側の左右のポンプ室６ａ、６ｂが最大容積となるように設定されており、この状態ではそれぞれのポンプ室６ａ、６ｂが各ポート７，８との連通が遮断されている。

すなわち、図１に示すように、前記閉じ込み部２０が位置する前記吸入ポート７の終端部７ａと吐出ポート８の始端部８ａとの間に形成される領域では、前記アウターロータ３の各内歯３ａに線接触で当接するインナーロータ４の各外歯４ａの歯数が閉じ込み部２０とその両側の３つになっている。したがって、前記領域間では、前記各外歯４ａと各内歯３ａとの当接箇所１９ａ、１９ｂ、１９ｃが３箇所になっている。

一方、前記軸線Ｘ上の前記閉じ込み部２０と反対側に位置する内歯３ａと外歯４ａは、互いに十分に噛み合ってポンプ室６が最小ポンプ容積となる噛み合い部２１になっている。

前記駆動軸５は、図外の電動モータによって一方向へ回転駆動され、インナーロータ４とアウターロータ３を回転させて、前記ポンプ室６の容積を増減させながら吸入ポート７領域から作動油を吸入すると共に、最大容積となった閉じ込み部２０を通過した吐出ポート８領域で作動油を吐出通路１５に吐出するようになっている。

したがって、この内接式歯車ポンプにあっては、前記電動モータの回転駆動によって両ロータ３，４が正回転方向へ回転すると、吸入ポート７から各ポンプ室６内に作動油が吸入されて、前記閉じ込み部２０を通過して吐出ポート８内から吐出通路１５に高圧油が吐出されて、前記油圧シリンダの各油圧室の切換バルブなどを介して選択的に給排される。

そして、この実施形態によれば、吸入ポート７の終端部７ａと吐出ポート８の始端部８ａとの間に形成される領域において、インナーロータ４の外歯４ａが３つとなるように形成されていることから、前記両ポート７，８間に出現するアウターロータ３の内歯３ａとインナーロータ４の外歯４ａとの線接触部位１９ａ〜１９ｃの数が３つになる。

したがって、ポンプ特性の変化を最小限に抑制することができると共に、両ポート６，８間、つまり閉じ込み部２０付近のシール性が十分に確保されて、高圧な吐出側から吸入側への油圧のリーク量が減少して、図４のｂに示すように、従来の場合ａに比較してポンプの吐出容積効率の低下を防止することができる。

図５及び図６は本発明の第２の実施形態を示し、前記電動モータを介してアウターロータ３とインナーロータ４を正逆回転可能ないわゆる双方向ポンプに適用したものである。

即ち、前記第１、第２ポート７，８は、前記各ロータ３，４の正逆回転に伴って吸入側と吐出側が相対的に反対になるように形成されており、正回転方向（図５中、実線矢印）時には、前記実施形態と同じく、第１ポート７が吸入側となり、第２ポート８が吐出側になり、逆回転方向（図５中、破線矢印）時には、その反対側になり、第１ポート７が吐出側になり、第２ポート８が吸入側になる。したがって、前記第１ポート７側にも吐出通路２２が接続されている一方、吐出ポート８側にも吸入通路２３が接続されている。この吸入通路２３は、リザーバタンク９の内部に別の逆止弁２４を介して連通している。

また、各ロータ３，４を前述とは逆回転させた場合は、前記閉じ込み部２０と噛み合い部２１が、それぞれ図５に示すように反対側に形成されることになり、この場合も前記閉じ込み部２０の領域、つまり吸入ポート７の終端部と吐出ポート８の始端部との間の領域では、アウターロータ３の内歯３ａとインナーロータ４の外歯４ａとの線接触による当接部位が３つとなるように形成されている。

なお、前記第１ポート７と第２ポート８は、それぞれ軸線Ｘを中心に左右対称位置に形成され、その形状や大きさもほぼ同一になっていなければならないが、これは先の実施形態の構成と同一であるから、前記実施形態のものをそのまま利用することが可能になる。

したがって、この可逆式（双方向回転式）の実施形態でも、前記先の実施形態と同様な作用効果が得られると共に、各ポート７，８が軸線Ｘを中心に左右対称位置に配置され、かつその形状もほぼ同一であるから、各ロータ３，４の正回転、逆回転におけるポンプ吐出特性を均一にすることが可能になる。

本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、第１の実施形態における前記吸入ポート７の終端部７ａと吐出ポート８の始端部８ａとの間の領域内で、内外歯３ａ、４ａの接触部位は２つ以上であれば良く、前記３つ以上の４つでも構わない。また、作動室２を直接ハウジング１に形成することも可能である。

さらに、かかる内接式歯車ポンプを、アンチロックブレーキ装置などの他の機器類に適用することも可能である。

本発明に係る内接式歯車ポンプの第１の実施形態を示す図２の要部拡大図である 図３のＡ−Ａ線矢視図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本実施形態と従来の内接式歯車ポンプのポンプ容積効率を比較して示す特性図である。 本発明の第２の実施形態を示す図６のＣ−Ｃ線矢視図である。 図５のＤ−Ｄ線断面図である。

符号の説明

１…ハウジング
２…作動室
３…アウターロータ
３ａ…内歯
４…インナーロータ
４ａ…外歯
５…駆動軸
６…ポンプ室
７…吸入（第１）ポート
８…吐出（第２）ポート
１２…カムリング
１９ａ〜１９ｃ…当接部位
２０…閉じ込み部
２１…噛み合い部
Ｘ…軸線

Claims (4)

1. ハウジングの内部に回転自在に収容され、内周側に複数の内歯が周方向へ連続して形成されたアウターロータと、
   該アウターロータの内周側に回転自在に設けられ、外周側に前記内歯に噛合する外歯が周方向へ連続して形成されたインナーロータと、
   該インナーロータを回転駆動する駆動軸と、
   前記内歯と外歯との間に形成される複数のポンプ室のうち、この容積が徐々に増大する領域に開口する吸入ポートと、
   前記複数のポンプ室のうち、この容積が徐々に縮小する領域に開口する吐出ポートと、
   を備えた内接式歯車ポンプにおいて、
   前記複数のポンプ室のうち最大容積を有する閉じ込み部側であって、前記吸入ポートの終端と前記吐出ポートの始端との間に形成される領域では、前記アウターロータの内歯に当接するインナーロータの外歯の歯数をほぼ２以上の整数となるように形成したことを特徴とする内接式歯車ポンプ。
2. ハウジングの内部に回転自在に収容され、内周側に複数の内歯が周方向へ連続して形成されたアウターロータと、
   該アウターロータの内周側に回転自在に設けられ、外周側に前記内歯に噛合する外歯が周方向へ連続して形成されたインナーロータと、
   該インナーロータを回転駆動する駆動軸と、
   前記内歯と外歯との間に形成される複数のポンプ室のうち、この容積が徐々に増大する領域に開口する吸入ポートと、
   前記複数のポンプ室のうち、この容積が徐々に縮小する領域に開口する吐出ポートと、
   を備えた内接式歯車ポンプにおいて、
   前記複数のポンプ室のうち最大容積を有する閉じ込み部側であって、前記吸入ポートの終端側の前記アウターロータの内歯とインナーロータの外歯が線接触状態になっている場合に、前記吐出ポートの始端側でも前記別の内歯と外歯が線接触状態になっていると共に、前記吸入ポートの終端と吐出ポートの始端との間に形成される領域では、前記アウターロータの内歯に当接するインナーロータの外歯の歯数を２以上となるように形成したことを特徴とする内接式歯車ポンプ。
3. ハウジングの内部に回転自在に収容され、内周側に複数の内歯が周方向へ連続して形成されたアウターロータと、
   該アウターロータの内周側に回転自在に設けられ、外周側に前記内歯に噛合する外歯が周方向へ連続して形成されたインナーロータと、
   該インナーロータを正逆回転駆動する駆動軸と、
   前記内歯と外歯との間に形成される複数のポンプ室のうち、最大容積となる閉じ込み部と最初容積となる噛み合い部とを結ぶ軸線を中心として対称に形成され、前記複数のポンプ室に開口する第１ポート及び第２ポートと、
   を備えた内接式歯車ポンプにおいて、
   前記複数のポンプ室のうち最大容積を有する閉じ込み部側であって、前記第１ポートの終端と前記第２吐出ポートの始端との間に形成される領域では、前記内歯に当接する外歯の歯数をほぼ２以上の整数となるように形成したことを特徴とする内接式歯車ポンプ。
4. ハウジングの内部に回転自在に収容され、内周側に複数の内歯が周方向へ連続して形成されたアウターロータと、
   該アウターロータの内周側に回転自在に設けられ、外周側に前記内歯に噛合する外歯が周方向へ連続して形成されたインナーロータと、
   該インナーロータを正逆回転駆動する駆動軸と、
   前記内歯と外歯との間に形成される複数のポンプ室のうち、最大容積となる閉じ込み部と最初容積となる噛み合い部とを結ぶ軸線を中心として対称に形成され、前記複数のポンプ室に開口する第１ポート及び第２ポートと、
   を備えた内接式歯車ポンプにおいて、
   前記複数のポンプ室のうち最大容積を有する閉じ込み部側であって、前記第１ポートの終端側の前記アウターロータの内歯とインナーロータの外歯が線接触状態になっている場合に、前記第２ポートの始端側でも前記別の内歯と外歯が線接触状態になっていると共に、前記吸入ポートの終端と吐出ポートの始端との間に形成される領域では、前記アウターロータの内歯に当接するインナーロータの外歯の歯数を２以上となるように形成したことを特徴とする内接式歯車ポンプ。

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