JP2018162676A - ギヤポンプおよびアウターロータの歯形創成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動やノイズの発生を良好に抑制可能なギヤポンプおよびアウターロータの歯形創成方法の提供。【解決手段】アウターロータの内歯の噛み合い側領域は、インナーロータを回転中心の周りに自転させながら、当該インナーロータの回転中心をアウターロータの回転中心を中心とする直径２・ｅ（ただし、“ｅ”は、偏心量である。）の円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線を法線方向に所定値ｔだけ一律に拡大した曲線により形成され、内歯の非噛み合い側領域は、インナーロータを回転中心の周りに自転させながら、当該インナーロータの回転中心をアウターロータの回転中心を中心とする直径２・ｅ＋ｔの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線により形成される。【選択図】図４

Description

本開示は、複数の外歯を有するインナーロータと、複数の内歯を有すると共にインナーロータに対して偏心するように配置されるアウターロータとを含むギヤポンプ、およびアウターロータの歯形創成方法に関する。

従来、歯先がなめらかな曲線で形成されると共に歯溝がハイポサイクロイド形状をなすインナーロータを備えたギヤポンプとして、インナーロータの中心をアウターロータの中心周りに直径（２ｅ＋ｔ）の円を描いて公転させると共に、インナーロータ中心がその円を１周公転する間に当該インナーロータを１／ｎ回自転させて得られるインナーロータ歯形曲線群の包絡線をアウターロータの歯形としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ただし、“ｅ”は、インナーロータの中心とアウターロータの中心の偏心量であり、“ｔ”は、アウターロータとそれに押し付けたインナーロータとの間のロータ間隙間の最大値であり、“ｎ”は、インナーロータの歯数である。

特開２００４−３５３６５６号公報

上述のようにして形成されたアウターロータを含む従来のギヤポンプでは、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との非噛み合い側におけるクリアランスの最小値であるバックラッシュ（設計値）を比較的小さくすることが可能となり、当該バックラッシュの大きさに起因した振動やノイズの発生を抑制することができる。しかしながら、上記従来のギヤポンプでは、外歯と内歯とのクリアランスの最小値（設計値）が、外歯の歯先部の頂部と内歯の歯先部の頂部とが一直線上で対向する上死点を中心とした比較的広い範囲で概ね一定にはならない。このため、上記従来のギヤポンプでは、上死点よりもインナーロータ等の回転方向における後側（上流側）で外歯と内歯との噛み合い側のクリアランスの最小値が変動することに起因して振動やノイズが発生してしまうおそれがある。

そこで、本開示の発明は、振動やノイズの発生を良好に抑制可能なギヤポンプおよびアウターロータの歯形創成方法の提供を主目的とする。

本開示のギヤポンプは、複数の外歯を有するインナーロータと、前記インナーロータの前記外歯よりも多い複数の内歯を有すると共に該インナーロータに対して偏心するように配置されるアウターロータとを含むギヤポンプにおいて、前記アウターロータの前記内歯のそれぞれは、噛み合い側領域および非噛み合い側領域を有し、前記インナーロータの回転中心と前記アウターロータの回転中心との偏心量を“ｅ”としたときに、前記内歯の前記噛み合い側領域が、前記インナーロータを前記回転中心の周りに自転させながら、該インナーロータの前記回転中心を前記アウターロータの前記回転中心を中心とする直径２・ｅの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線を法線方向に所定値ｔだけ一律に拡大した曲線により形成されており、前記内歯の前記非噛み合い側領域が、前記インナーロータを前記回転中心の周りに自転させながら、該インナーロータの前記回転中心を前記アウターロータの前記回転中心を中心とする直径２・ｅ＋ｔの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線により形成されているものである。

かかるギヤポンプでは、外歯と内歯との噛み合い側のクリアランスとバックラッシュとの双方を適正化して、振動やノイズの発生を良好に抑制することが可能となる。

本開示のアウターロータの歯形創成方法は、複数の外歯を有するインナーロータの歯数よりも多い複数の内歯を有すると共に、前記インナーロータに対して偏心するように配置されるアウターロータの歯形創成方法において、前記インナーロータの回転中心と前記アウターロータの回転中心との偏心量を“ｅ”としたときに、前記内歯の前記噛み合い側領域を、前記インナーロータを前記回転中心の周りに自転させながら、該インナーロータの前記回転中心を前記アウターロータの前記回転中心を中心とする直径２・ｅの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線を法線方向に所定値ｔだけ一律に拡大した曲線により形成すると共に、前記内歯の前記非噛み合い側領域を、前記インナーロータを前記回転中心の周りに自転させながら、該インナーロータの前記回転中心を前記アウターロータの前記回転中心を中心とする直径２・ｅ＋ｔの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線により形成するものである。

かかる方法によりアウターロータの内歯の歯形を創成することで、外歯と内歯とのクリアランスの最小値とバックラッシュとを適正化して、ギヤポンプの振動やノイズの発生を良好に抑制することが可能となる。

本開示のギヤポンプを示す概略構成図である。 本開示のギヤポンプに含まれるインナーロータの外歯を示す概略構成図である。 本開示のギヤポンプに含まれるインナーロータの外歯の創成手順を示す模式図である。 本開示のギヤポンプに含まれるアウターロータを示す拡大図である。 本開示のギヤポンプに含まれるアウターロータの内歯の創成手順を説明するための模式図である。 本開示のギヤポンプに含まれるアウターロータの内歯の創成手順を説明するための模式図である。 本開示のギヤポンプに含まれるアウターロータの内歯を示す拡大図である。 インナーロータの回転中心周りの回転角度と、第１の歯形創成手順により定められた歯形を有するアウターロータの内歯と外歯とのクリアランスの最小値および第２の歯形創成手順により定められた歯形を有するアウターロータの内歯と外歯とのクリアランスの最小値との関係を示す図表である。 インナーロータの回転中心周りの回転角度と、本開示のアウターロータの内歯と外歯とのクリアランスの最小値との関係を示す図表である。

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示のギヤポンプ１を示す概略構成図である。同図に示すギヤポンプ１は、例えば図示しない車両に搭載されるオイルポンプとして構成され、オイルパンに貯留されている作動油（ＡＴＦ）を吸引して油圧制御装置（何れも図示省略）へと圧送するものである。ギヤポンプ１は、例えば自動変速機の変速機ケースに固定されるポンプボディと当該ポンプボディに締結されるポンプカバーとにより構成されるポンプハウジング（何れも図示省略）と、当該ポンプハウジングにより画成される図示しないギヤ収容室内にそれぞれ回転自在に配置されるインナーロータ（ドライブギヤ）２およびアウターロータ（ドリブンギヤ）３とを含む。なお、ギヤポンプ１は、変速機用の作動油を圧送するオイルポンプ以外の車載ポンプ（例えば、エンジンオイルポンプ）として構成されてもよく、車載ポンプ以外の用途に適用されてもよい。

インナーロータ２は、車両に搭載されたエンジンのクランクシャフト（何れも図示省略）に連結される回転軸４に固定され、当該回転軸４に付与される動力により回転駆動される。また、インナーロータ２の外周には、複数（本実施形態では、例えば１１歯）の外歯２０が形成されている。一方、アウターロータ３の内周には、インナーロータ２の外歯２０の総数よりも１つ多い数（本実施形態では、例えば１２歯）の内歯３０が形成されている。アウターロータ３は、少なくとも図１における下側に位置する何れか１つまたは複数の内歯３０がインナーロータ２の対応する外歯２０に噛合すると共に、インナーロータ２に対して偏心した状態で上記ギヤ収容室内に回転自在に配置される。更に、インナーロータ２とアウターロータ３との間には、基本的に、隣り合う２つの外歯２０と隣り合う２つの内歯３０とにより複数の歯間室（ポンプ室）５が形成される。

これにより、回転軸４からの動力によりインナーロータ２が図１における太線矢印方向に回転すると、アウターロータ３は、複数の内歯３０の一部が複数の外歯２０の一部に噛合することで、インナーロータ２の回転中心２ｃから偏心量ｅだけ離間した回転中心３ｃの周りにインナーロータ２と共に同方向に回転する。インナーロータ２およびアウターロータ３が回転する際、両者の回転方向（以下「ロータ回転方向」という。図１における太線矢印参照）における後側（上流側）の領域、すなわち図１における主に右側半分の領域では、インナーロータ２等の回転に伴って各歯間室５の容積が増加（歯間室５が膨張）する。また、インナーロータ２およびアウターロータ３が回転する際、ロータ回転方向における前側（下流側）の領域、すなわち図１における主に左側半分の領域では、インナーロータ２等の回転に伴って各歯間室５の容積が減少（歯間室５が収縮）する。

ギヤポンプ１の図示しないポンプハウジングには、それぞれ略円弧状に延在する吸入ポート６、第１吐出ポート７および第２吐出ポート８が形成されている。吸入ポート６は、外歯２０と内歯３０とにより画成される複数の歯間室５のうちのインナーロータ２およびアウターロータ３の回転に伴って容積が増加する歯間室５と連通（対向）する。第１および第２吐出ポート７，８は、隔壁９により仕切られて互いに独立しており、複数の歯間室５のうちのインナーロータ２およびアウターロータ３の回転に伴って容積が減少する歯間室５とそれぞれ連通（対向）する。本実施形態では、ロータ回転方向における後側に位置する第１吐出ポート７が低圧ポートとされ、当該ロータ回転方向における前側に位置する第２吐出ポート８が高圧ポートとされる。

なお、第１および第２吐出ポート７，８は、互いに異なる油路に接続されてもよく、共通の油路に接続されてもよい。また、吸入ポート６、第１および第２吐出ポート７，８は、インナーロータ２およびアウターロータ３の軸方向における両側（ポンプボディおよびポンプカバーの双方）に形成されてもよく、インナーロータ２およびアウターロータ３の軸方向における片側（ポンプボディおよびポンプカバーの一方）に形成されてもよい。更に、例えば、吸入ポート６がインナーロータ２等の軸方向における一側に形成されてもよく、第１および第２吐出ポート７，８がインナーロータ２等の軸方向における他側に形成されてもよい。また、第１吐出ポート７がインナーロータ２等の軸方向における一側に形成されてもよく、第２吐出ポート８がインナーロータ２等の軸方向における他側に形成されてもよい。

図２は、インナーロータ２の外歯２０を示す概略構成図であり、図３は、外歯２０の創成手順を示す模式図である。これらの図面に示すように、インナーロータ２の各外歯２０は、凸曲面状の歯先部２１と、凹曲面状の歯底部２２と、歯先部２１よりもロータ回転方向（図２における太線矢印参照）における前側で当該歯先部２１と歯底部２２との間に位置する第１中間部２３と、歯先部２１よりもロータ回転方向における後側で当該歯先部２１と歯底部２２との間に位置する第２中間部２４とを含む。図示するように、外歯２０は、歯先部２１の最も径方向外側に位置する頂部２１ｔとインナーロータ２の回転中心２ｃを通る歯形中心線Ｌｃに関して左右非対称に形成される。

歯先部２１は、図３に示すように、第１の描画点の半径ｒｄｅを外転円Ｃｏの半径ｒｅで除して得られるトロコイド係数が値１よりも大きい（例えば１．２程度の値）エピトロコイド曲線により凸曲面状に形成される。歯先部２１を形成するエピトロコイド曲線は、第１の描画点の半径ｒｄｅを第１の値Ｒｄｅ（一定値）に保つと共に当該第１の値Ｒｄｅよりも小さい半径ｒｅを有する外転円Ｃｏをインナーロータ２の回転中心２ｃと中心Ｏを共通にする基礎円ＢＣｔに外接させながら滑りなく転動させることにより得られる。

歯底部２２は、第２の描画点の半径ｒｄｈを内転円Ｃｉの半径ｒｈで除して得られるトロコイド係数が値１よりも大きいハイポトロコイド曲線により凹曲面状に形成される。歯底部２２を形成するハイポトロコイド曲線は、歯先部２１を形成するエピトロコイド曲線と基礎円ＢＣｔを共通にするものであり、図３に示すように、第２の描画点の半径ｒｄｈを第２の値Ｒｄｈ（一定値）に保つと共に当該第２の値Ｒｄｈよりも小さい半径ｒｈを有する内転円Ｃｉを上記基礎円ＢＣｔに内接させながら滑りなく転動させることにより得られる。

また、歯底部２２は、外歯２０の一歯分に対応した角度φ（３６０°／外歯２０の歯数）の二分の１（φ／２）だけ歯形中心線Ｌｃからロータ回転方向の前側または後側に回転させられた線分Ｌｅとの交差部２２ｘを境に、歯先部２１よりもロータ回転方向における前側に位置する第１歯底部２２ａと、歯先部２１よりもロータ回転方向における後側に位置する第２歯底部２２ｂとに区分される。そして、インナーロータ２では、図２および図３に示すように、歯形中心線Ｌｃを挟む２つの交差部２２ｘ間の範囲が外歯２０の一歯分の範囲とされる。第２歯底部２２ｂは、図２および図３に示すように、ロータ回転方向における後側の第１歯底部２２ａに連続する。

本実施形態において、歯先部２１を形成するエピトロコイド曲線を描画するための第１の描画点の半径ｒｄｅすなわち第１の値Ｒｄｅと、歯底部２２を形成するハイポトロコイド曲線を描画するための第２の描画点の半径ｒｄｈすなわち第２の値Ｒｄｈとは、同一の値Ｒｄに定められている。同様に、外転円Ｃｏの半径ｒｅおよび内転円Ｃｉの半径ｒｈも同一の値Ｒに定められている。従って、インナーロータ２では、Ｒｄｅ＝Ｒｄｈ＝Ｒｄ、ｒｅ＝ｒｈ＝Ｒ、歯丈＝Ｒｄｅ＋ｒｅ＋Ｒｄｈ＋ｒｈ＝２・ｅという関係が成立する。

第１中間部２３は、図２および図３に示すように、歯先部２１と歯底部２２の第１歯底部２２ａとの間に形成され、歯先部２１側に位置する外側中間部２３ｏと、第１歯底部２２ａ側に位置する内側中間部２３ｉとを含む。本実施形態において、外側中間部２３ｏは、歯先部２１のロータ回転方向における前側の端部２１ｆでの接線が当該端部２１ｆでの上記エピトロコイド曲線の接線と共通になるように定められたインボリュート曲線により形成される。これにより、端部２１ｆにおいて歯先部２１と外側中間部２３ｏとを滑らかに連続させることができる。また、内側中間部２３ｉは、第１歯底部２２ａのロータ回転方向における後側の端部２２ｒで当該第１歯底部２２ａに滑らかに連続すると共に外側中間部２３ｏとの境界部２３ｘで当該外側中間部２３ｏと滑らかに連続する滑らかな曲線（例えば円弧）により形成される。図示するように、内側中間部２３ｉを形成する曲線は、外側中間部２３ｏを形成するインボリュート曲線よりもできるだけ短くなるように選択されるとよい。

なお、第１中間部２３は、上記エピトロコイド曲線およびハイポトロコイド曲線の基礎円ＢＣｔと中心Ｏを共通にする基礎円を用いて得られるインボリュート曲線（特開２０１４−１８１６２０号公報参照）により形成されてもよい。この場合、第１中間部２３を形成するインボリュート曲線の基礎円の直径を“Ｒｂｉ”とし、歯先部２１を形成するエピトロコイド曲線および歯底部２２を形成するハイポトロコイド曲線の基礎円ＢＣｔの直径を“Ｒｂｔ”としたときに、直径Ｒｂｔ，Ｒｂｉは、Ｒｂｉ≦Ｒｂｔという関係を満たすように選択されるとよい。また、この場合、第１中間部２３は、当該インボリュート曲線により形成される部分の内側（前側）および外側（後側）に滑らかな曲線（例えば円弧）により形成される中継面を含むとよい。

第２中間部２４は、図２および図３に示すように、歯先部２１と歯底部２２の第２歯底部２２ｂとの間に形成され、上記基礎円ＢＣｔとの交差部２４ｘよりも歯先部２１側に位置する外側中間部２４ｏと、交差部２４ｘよりも第２歯底部２２ｂ側に位置する内側中間部２４ｉとを含む。本実施形態において、外側中間部２４ｏ、すなわち交差部２４ｘから歯先部２１のロータ回転方向における後側の端部（境界）２１ｒまでの範囲は、図３に示すように、上記第１描画点の半径（図中点線参照）を変化させながら基礎円ＢＣｔに外接する外転円Ｃｏを滑りなく転動させて得られる第１の曲線により形成される。また、内側中間部２４ｉ、すなわち交差部２４ｘから第２歯底部２２ｂのロータ回転方向における前側の端部（境界）２２ｆまでの範囲は、図３に示すように、上記第２描画点の半径（図中二点鎖線参照）を変化させながら基礎円ＢＣｔに内接する内転円Ｃｉを滑りなく転動させて得られる第２の曲線により形成される。なお、外転円Ｃｏや内転円Ｃｉの第１または第２描画点の半径を変化させる手順については、特開２０１４−１８１６１９号公報を参照されたい。

図４は、アウターロータ３を示す拡大図である。同図に示すように、アウターロータ３の各内歯３０は、インナーロータ２の外歯２０と噛合する噛み合い側領域３０ａと、基本的に外歯２０と噛合しない非噛み合い側領域３０ｂとを有する。噛み合い側領域３０ａは、内歯３０のロータ回転方向における後側（上流側）の領域であって、当該内歯３０の歯形中心線Ｌｃ′から、当該歯形中心線Ｌｃ′よりもロータ回転方向における後側に位置する線分Ｌｅ′と歯底部３２との交差部すなわち最底部３２ｘまでの領域である。非噛み合い側領域３０ｂは、内歯３０のロータ回転方向における前側（下流側）の領域であって、当該内歯３０の歯形中心線Ｌｃ′から、当該歯形中心線Ｌｃ′よりもロータ回転方向における前側に位置する線分Ｌｅ′と歯底部３２との交差部すなわち最底部３２ｘまでの領域である。ただし、歯形中心線Ｌｃ′は、内歯３０の歯先部３１の最も径方向内側に位置する頂部３１ｔとアウターロータ３の回転中心３ｃを通る直線である。また、線分Ｌｅ′は、内歯３０の一歯分に対応した角度φ′（３６０°／内歯３０の歯数）の二分の１（φ′／２）だけ歯形中心線Ｌｃ′からロータ回転方向の前側または後側に回転させられた線分である。

本実施形態において、各内歯３０の噛み合い側領域３０ａの歯形は、インナーロータ２（その歯形すなわち外周の輪郭）を用いた第１の歯形創成手順により定められる。また、各内歯３０の非噛み合い側領域３０ｂの歯形は、インナーロータ２を用いた第１の歯形創成手順とは異なる第２の歯形創成手順により定められる。すなわち、各内歯３０の噛み合い側領域３０ａの歯形は、第１の歯形創成手順により得られるアウターロータの内歯の歯先部の頂部（歯形中心線）から当該内歯のロータ回転方向における後側に位置する歯底部の最底部までの領域に相当する部分の歯形に一致する。また、内歯３０の非噛み合い側領域３０ｂの歯形は、第２の歯形創成手順により得られるアウターロータの内歯の歯先部の頂部（歯形中心線）から当該内歯のロータ回転方向における前側に位置する歯底部の最底部までの領域に相当する部分の歯形に一致する。これにより、各内歯３０は、歯形中心線Ｌｃ′に関して左右非対称となる。

第１の歯形創成手順は、図５に示すように、インナーロータ２の回転中心２ｃをアウターロータ３の回転中心３ｃを中心とする直径２・ｅの円周上で所定角度δ（例えば、１〜５°程度）ずつ１周公転させると共に、回転中心２ｃが所定角度δだけ公転する際にインナーロータ２を回転中心２ｃの周りに回転角度δ／Ｎ（ただし、“Ｎ”は、インナーロータ２の歯数である。）だけ自転させて得られる複数の歯形線（インナーロータ２の輪郭、図５における二点鎖線参照）に対して包絡線（外歯と内歯とのクリアランスをゼロにする理論歯形）を描き、更に、図６に示すように、得られた包絡線（図６中二点鎖線参照）上の各点を法線方向に値ｔだけ一律に拡大した曲線をアウターロータの歯形（内周の輪郭、図６中実線参照）とするものである。これに対して、第２の歯形創成手順は、図５に示すように、インナーロータ２の回転中心２ｃをアウターロータ３の回転中心３ｃを中心とする直径２・ｅ＋ｔの円周上で所定角度δずつ１周公転させると共に、回転中心２ｃが所定角度δだけ公転する際にインナーロータ２を回転中心２ｃの周りに回転角度δ／Ｎだけ自転させることにより得られる複数の歯形線に対して描かれる包絡線をアウターロータの歯形（輪郭）とするものである。

ただし、第１および第２の歯形創成手順において用いられる“ｔ”は、インナーロータ２の回転中心２ｃ、アウターロータ３の回転中心３ｃ、外歯２０の歯先部２１の頂部２１ｔおよび内歯３０の歯先部３１の頂部３１ｔが一直線上に位置する際の頂部２１ｔと頂部３１ｔとのクリアランス（チップクリアランス）を示し、例えば、０．０３〜０．０７ｍｍ程度の値とされる。また、第１の歯形創成手順により得られる包絡線（拡大前のもの）と、第２の歯形創成手順により得られる包絡線は、必ずしも厳密な意味での包絡線である必要はなく、複数の歯形線上の点群をスプライン曲線等の近似曲線で結んで得られる擬似的な包絡線あってもよい。

図７に示すように、第１歯形創成手順により得られた歯形を有する内歯３０の噛み合い側領域３０ａは、第２歯形創成手順により得られた歯形を有するもの（図７中二点鎖線参照）に比べて、ロータ回転方向の前側に若干窪む。また、第２歯形創成手順により得られた歯形を有する内歯３０の非噛み合い側領域３０ｂは、図７に示すように、第１歯形創成手順により得られた歯形を有するもの（図７中一点鎖線参照）に比べて、ロータ回転方向の前側に若干張り出す。本発明者らの解析によれば、第１の歯形創成手順により得られるアウターロータ３の内歯３０の噛み合い側領域３０ａと、第２の歯形創成手順により得られるアウターロータ３の内歯３０の非噛み合い側領域３０ｂとは、図５に示すように、内歯３０の頂部３１ｔおよび最底部３２ｘで滑らかに連続することが確認されている。

図８は、インナーロータ２の回転中心２ｃ周りの回転角度θと、第１の歯形創成手順により定められた歯形を有するアウターロータの内歯と外歯２０とのクリアランスの最小値および第２の歯形創成手順により定められた歯形を有するアウターロータの内歯と外歯２０とのクリアランスの最小値との関係を示す説明図である。同図において、一点鎖線は、設計状態すなわち理想中心状態における回転角度θと第１の歯形創成手順により定められた歯形を有するアウターロータの内歯と外歯２０とのクリアランスの最小値との関係を示す。また、図中二点鎖線は、理想中心状態における回転角度θと第２の歯形創成手順により定められた歯形を有するアウターロータの内歯と外歯２０とのクリアランスの最小値との関係を示す。

“理想中心状態”は、インナーロータ２の回転中心２ｃと当該インナーロータ２に固定された回転軸４の回転中心とが一致すると共に、アウターロータの回転中心と当該アウターロータが収容されるギヤ収容室の中心とが一致する状態をいう。また、回転角度θは、下死点に位置する外歯２０（図１における外歯２０Ａ）の頂部２１ｔを基準としてに測定される。すなわち、回転角度θは、下死点に位置した外歯２０Ａの頂部２１ｔと回転中心２ｃとを結ぶ線分と、インナーロータ２が図１中反時計周りに回転したときの当該外歯２０Ａの頂部２１ｔと回転中心２ｃとを結ぶ線分とのなす角度である。更に、内歯と外歯２０とのクリアランスの最小値は、下死点に位置する外歯（２０Ａ）と当該外歯（２０Ａ）に最接近した内歯との歯面に対する法線の方向において測定される。当該最小間隔は、頂部２１ｔが上死点よりもロータ回転方向における後側の範囲（θ≦１８０°）に位置する場合、噛み合い側領域側における最小間隔であり、頂部２１ｔが上死点よりもロータ回転方向における前側の範囲（θ＞１８０°）に位置する場合、非噛み合い側領域側における最小間隔である。

また、第１の歯形創成手順によりアウターロータの歯形を定めた場合、図８において一点鎖線で示すように、理想中心状態における内歯と外歯２０とのクリアランスの最小値が上死点（外歯２０の歯先部２１の頂部２１ｔと内歯の歯先部の頂部とが一直線上で対向する位置）を中心とした範囲Ａ（例えば、９０°≦θ≦°２７０°の範囲）内で概ね一定になる。ただし、第１の歯形創成手順によりアウターロータの歯形を定めた場合、上記理論歯形を値ｔすなわちチップクリアランス分だけ法線方向に一律に拡大することで、当該アウターロータの内歯とインナーロータ２の外歯２０との理想中心状態における非噛み合い側のクリアランスであるバックラッシュの最小値が若干大きくなってしまう。

これに対して、第２の歯形創成手順によりアウターロータの歯形を定めた場合には、第１の歯形創成手順によりアウターロータの歯形を定めた場合に比べて、包絡線をチップクリアランス分だけ法線方向に一律に拡大しない分だけ、理想中心状態における外歯２０と、内歯３０のうちの噛み合い点０（図１参照）を有するもの（図１において外歯２０Ａに最接近した内歯）との非噛み合い側領域３０ｂにおけるクリアランスの最小値であるバックラッシュの値が大きくなるのを抑制することができる。しかしながら、第２の歯形創成手順によりアウターロータの歯形を定めた場合、図８において二点鎖線で示すように、理想中心状態での内歯と外歯２０とのクリアランスの最小値が上記範囲Ａ内で概ね一定にはならず、上死点よりもロータ回転方向における前側および後側の範囲では、理想中心状態における内歯の噛み合い側領域と外歯２０とのクリアランスの最小値が変動してしまう。

これを踏まえて、ギヤポンプ１のアウターロータ３では、上述のように、各内歯３０の噛み合い側領域３０ａの歯形が第１の歯形創成手順により定められ、各内歯３０の非噛み合い側領域３０ｂの歯形が上述のように第２の歯形創成手順により定められる。これにより、図９に示すように、特に上死点よりもロータ回転方向における後側（例えば、９０°≦θ≦１８０°の範囲）で、理想中心状態における外歯２０と内歯３０の噛み合い側領域３０ａとのクリアランスの最小値を概ね一定にしつつ、理想中心状態における外歯２０と内歯３０の非噛み合い側領域３０ｂとのクリアランスであるバックラッシュの最小値（本実施形態では、図１における○印付近で発生）が大きくなるのを抑制することができる。この結果、ギヤポンプ１では、外歯と内歯との噛み合い側のクリアランスとバックラッシュとの双方を適正化して、振動やノイズの発生を良好に抑制することが可能となる。

また、理想中心状態における外歯２０と内歯３０の噛み合い側領域３０ａとのクリアランスの最小値を上死点よりもロータ回転方向における後側で概ね一定にすることで、当該上死点に最接近した何れか１つの外歯２０が対応する内歯３０と接触している間に、当該何れか１つの外歯２０よりもインナーロータ２の回転方向における１つ後側に位置する外歯２０を常時良好に対応する内歯３０と接触させることができる。これにより、ギヤポンプ１の作動中におけるインナーロータ２およびアウターロータ３の挙動を安定化させて振動やノイズを低減化することが可能となる。

更に、第１および第２吐出ポート７，８を有するギヤポンプ１に本開示の発明を適用することで、当該第１および第２吐出ポート７，８間のクリアランスの最小値を小さくすることができるので、第１および第２吐出ポート７，８間で吐出圧が異なるときの作動油の漏れを抑制して容積効率を向上させることが可能となる。ただし、本開示の発明が単一の吐出ポートを有するギヤポンプに適用されてもよいことは、いうまでもない。

なお、上記ギヤポンプ１のインナーロータ２において、各外歯２０は、歯先部２１の頂部２１ｔと回転中心２ｃを通る歯形中心線Ｌｃに関して非対称に形成されているが、これに限られるものではない。すなわち、インナーロータ２の各外歯２０は、歯形中心線Ｌｃに関して対称に形成されたものであってもよい。この場合、各外歯２０の歯形は、例えば、特開昭６２−５７８３５号公報に記載されたような歯形であってもよく、特開２０１４−１８１６１９号公報や特開２０１４−１８１６２０号公報に記載されたような歯形であってもよい。そして、このような歯形中心線Ｌｃに関して対称の歯形を有する複数の外歯を含むインナーロータ２と、当該インナーロータ２を用いた第１および第２の歯形創成手順により定められたアウターロータ３とを含むギヤポンプ１においても、上述したものと同様の作用効果を得ることが可能となる。

以上説明したように、本開示のギヤポンプは、複数の外歯（２０）を有するインナーロータ（２）と、前記インナーロータ（２）の前記外歯（２０）よりも多い複数の内歯（３０）を有すると共に該インナーロータ（２）に対して偏心するように配置されるアウターロータ（３）とを含むギヤポンプ（１）において、前記アウターロータ（３）の前記内歯（３０）のそれぞれが、噛み合い側領域（３０ａ）および非噛み合い側領域（３０ｂ）を有し、前記インナーロータ（２）の回転中心（２ｃ）と前記アウターロータ（３）の回転中心（３ｃ）との偏心量を“ｅ”としたときに、前記内歯（３０）の前記噛み合い側領域（３０ａ）が、前記インナーロータ（２）を前記回転中心（２ｃ）の周りに自転させながら、該インナーロータ（２）の前記回転中心（２ｃ）を前記アウターロータ（３）の前記回転中心（３ｃ）を中心とする直径２・ｅの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線を法線方向に所定値ｔだけ一律に拡大した曲線により形成されており、前記内歯（３）の前記非噛み合い側領域（３０ｂ）が、前記インナーロータ（２）を前記回転中心（２ｃ）の周りに自転させながら、該インナーロータ（２）の前記回転中心（２ｃ）を前記アウターロータ（３）の前記回転中心（３ｃ）を中心とする直径２・ｅ＋ｔの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線により形成されたものである。

本開示のギヤポンプにおいて、アウターロータの内歯の噛み合い側領域は、インナーロータを回転中心の周りに自転させながら、当該インナーロータの回転中心をアウターロータの回転中心を中心とする直径２・ｅの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線を法線方向に所定値ｔだけ一律に拡大した曲線により形成される。ただし、“ｅ”は、インナーロータの回転中心とアウターロータの回転中心との偏心量である。これにより、外歯の歯先部の頂部と内歯の歯先部の頂部とが一直線上で対向する上死点よりもインナーロータ等の回転方向における後側で、設計状態（理想中心状態）における外歯と内歯の噛み合い側領域とのクリアランスの最小値を概ね一定にすることが可能となる。また、アウターロータの内歯の非噛み合い側領域は、インナーロータを回転中心の周りに自転させながら、当該インナーロータの回転中心をアウターロータの回転中心を中心とする直径２・ｅ＋ｔの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線により形成される。これにより、設計状態（理想中心状態）における外歯と内歯の非噛み合い側領域とのクリアランスであるバックラッシュ（最小値）が大きくなるのを抑制することができる。この結果、本開示のギヤポンプでは、外歯と内歯との噛み合い側のクリアランスとバックラッシュとの双方を適正化して、振動やノイズの発生を良好に抑制することが可能となる。

また、１つの前記内歯（３０）の前記噛み合い側領域（３０ａ）および前記非噛み合い側領域（３０ｂ）は、前記内歯（３０）の歯先部（３１）の頂部（３１ｔ）と前記アウターロータ（３）の回転中心（３ｃ）を通る歯形中心線（Ｌｃ′上で連続してもよく、隣り合う前記内歯（３０）の前記噛み合い側領域（３０ａ）および前記非噛み合い側領域（３０ｂ）は、前記内歯（３０）の歯底部（３２）の最底部（３２ｘ）と前記アウターロータ（３）の回転中心（３ｃ）を通る直線線上で連続してもよい。

更に、前記インナーロータ（２）の前記外歯（２０）のそれぞれは、前記外歯（２０）の歯先部（２１）の頂部（２１ｔ）と前記インナーロータ（２）の回転中心（２ｃ）を通る歯形中心線（Ｌｃ）に関して非対称に形成されたものであってもよい。

また、前記インナーロータ（２）の前記外歯（２０）のそれぞれは、前記外歯（２０）の歯先部（２１）の頂部（２１ｔ）と前記インナーロータ（２）の回転中心（２ｃ）を通る歯形中心線（Ｌｃ）に関して対称に形成されたものであってもよい。

更に、前記インナーロータ（２）および前記アウターロータ（３）の回転中、前記外歯（２０）の歯先部（２１）の頂部（２１ｔ）と前記内歯（３０）の歯先部（３１）の頂部（３１ｔ）とが一直線上で対向する位置に最接近した何れか１つの前記外歯（２０）が対応する前記内歯（３０）と接触している間に、前記何れか１つの前記外歯（２０）よりも前記インナーロータ（２）の回転方向における１つ後側に位置する前記外歯（２０）が対応する前記内歯（３０）と接触してもよい。すなわち、本開示のギヤポンプでは、設計状態（理想中心状態）における外歯と内歯の噛み合い側領域とのクリアランスの最小値を上死点よりもインナーロータ等の回転方向における後側で概ね一定にすることができるので、当該上死点に最接近した何れか１つの外歯が対応する内歯と接触している間に、当該何れか１つの外歯よりもインナーロータの回転方向における１つ後側に位置する外歯を常時良好に対応する内歯と接触させることができる。これにより、ギヤポンプの作動中におけるインナーロータおよびアウターロータの挙動を安定化させて振動やノイズを低減化することが可能となる。

本開示のアウターロータの歯形創成方法は、複数の外歯（２０）を有するインナーロータ（２）の歯数よりも多い複数の内歯（３０）を有すると共に、前記インナーロータ（２）に対して偏心するように配置されるアウターロータ（３）の歯形創成方法において、前記インナーロータ（２）の回転中心（２ｃ）と前記アウターロータ（３）の回転中心（３ｃ）との偏心量を“ｅ”としたときに、前記内歯（３０）の噛み合い側領域（３０ａ）を、前記インナーロータ（２）を前記回転中心（２ｃ）の周りに自転させながら、該インナーロータ（２）の前記回転中心（２ｃ）を前記アウターロータ（３）の前記回転中心（３ｃ）を中心とする直径２・ｅの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線を法線方向に所定値ｔだけ一律に拡大した曲線により形成すると共に、前記内歯（３０）の非噛み合い側領域（３０ｂ）を、前記インナーロータ（２）を前記回転中心（２ｃ）の周りに自転させながら、該インナーロータ（２）の前記回転中心（２ｃ）を前記アウターロータ（３）の前記回転中心（３ｃ）を中心とする直径２・ｅ＋ｔの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線により形成するものである。

かかる方法によりアウターロータの内歯の歯形を創成することで、外歯と内歯とのクリアランスの最小値とバックラッシュとを適正化して、ギヤポンプの振動やノイズの発生を良好に抑制することが可能となる。

そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記発明を実施するための形態は、あくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、ギヤポンプの製造産業において利用可能である。

１ ギヤポンプ、２ インナーロータ、２ｃ，３ｃ 回転中心、３ アウターロータ、４ 回転軸、５ 歯間室、６ 吸入ポート、７ 第１吐出ポート、８ 第２吐出ポート、９ 隔壁、２０ 外歯、２１ 歯先部、２１ｆ，２１ｒ，２２ｆ，２２ｒ 端部、２１ｔ 頂部、２２ 歯底部、２２ａ 第１歯底部、２２ｂ 第２歯底部、２２ｘ，２４ｘ 交差部、２３ 第１中間部、２３ｉ 内側中間部、２３ｏ 外側中間部、２３ｘ 境界部、２４ 第２中間部、２４ｉ 内側中間部、２４ｏ 外側中間部、３０ 内歯、３０ａ 噛み合い側領域、３０ｂ 非噛み合い側領域、３１ 歯先部、３１ｔ 頂部、３２ 歯底部、３２ｘ 最底部。

Claims (6)

1. 複数の外歯を有するインナーロータと、前記インナーロータの前記外歯よりも多い複数の内歯を有すると共に該インナーロータに対して偏心するように配置されるアウターロータとを含むギヤポンプにおいて、
   前記アウターロータの前記内歯のそれぞれは、噛み合い側領域および非噛み合い側領域を有し、
   前記インナーロータの回転中心と前記アウターロータの回転中心との偏心量を“ｅ”としたときに、前記内歯の前記噛み合い側領域は、前記インナーロータを前記回転中心の周りに自転させながら、該インナーロータの前記回転中心を前記アウターロータの前記回転中心を中心とする直径２・ｅの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線を法線方向に所定値ｔだけ一律に拡大した曲線により形成されており、前記内歯の前記非噛み合い側領域は、前記インナーロータを前記回転中心の周りに自転させながら、該インナーロータの前記回転中心を前記アウターロータの前記回転中心を中心とする直径２・ｅ＋ｔの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線により形成されているギヤポンプ。
2. 請求項１に記載のギヤポンプにおいて、
   １つの前記内歯の前記噛み合い側領域および前記非噛み合い側領域は、前記内歯の歯先部の頂部と前記アウターロータの回転中心を通る歯形中心線上で連続し、隣り合う前記内歯の前記噛み合い側領域および前記非噛み合い側領域は、前記内歯の歯底部の最底部と前記アウターロータの回転中心を通る直線線上で連続するギヤポンプ。
3. 請求項１または２に記載のギヤポンプにおいて、
   前記インナーロータの前記外歯のそれぞれは、前記外歯の歯先部の頂部と前記インナーロータの回転中心を通る歯形中心線に関して非対称に形成されているギヤポンプ。
4. 請求項１または２に記載のギヤポンプにおいて、
   前記インナーロータの前記外歯のそれぞれは、前記外歯の歯先部の頂部と前記インナーロータの回転中心を通る歯形中心線に関して対称に形成されているギヤポンプ。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載のギヤポンプにおいて、
   前記インナーロータおよび前記アウターロータの回転中、前記外歯の歯先部の頂部と前記内歯の歯先部の頂部とが一直線上で対向する位置に最接近した何れか１つの前記外歯が対応する前記内歯と接触している間に、前記何れか１つの前記外歯よりも前記インナーロータの回転方向における１つ後側に位置する前記外歯が対応する前記内歯と接触するギヤポンプ。
6. 複数の外歯を有するインナーロータの歯数よりも多い複数の内歯を有すると共に、前記インナーロータに対して偏心するように配置されるアウターロータの歯形創成方法において、
   前記インナーロータの回転中心と前記アウターロータの回転中心との偏心量を“ｅ”としたときに、前記内歯の前記噛み合い側領域を、前記インナーロータを前記回転中心の周りに自転させながら、該インナーロータの前記回転中心を前記アウターロータの前記回転中心を中心とする直径２・ｅの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線を法線方向に所定値ｔだけ一律に拡大した曲線により形成すると共に、前記内歯の前記非噛み合い側領域を、前記インナーロータを前記回転中心の周りに自転させながら、該インナーロータの前記回転中心を前記アウターロータの前記回転中心を中心とする直径２・ｅ＋ｔの円周上で１周公転させて得られる複数の歯形線に対する包絡線により形成するアウターロータの歯形創成方法。

Images