JP4484679B2 - 内接式歯車ポンプ - Google Patents

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。

そして、この吐出側のポンプ室においては、前記アウターロータがインナーロータに対して離間する方向にポンプ吐出圧が作用するため、かかる閉じ込み部におけるアウターロータの内歯とインナーロータの外歯との両歯頂部間の噛み合い隙間（チップクリアランス）が大きくなって、高圧な吐出側のポンプ室の作動油が低圧な吸入側のポンプ室へリークしてしまい、この結果、ポンプ効率の低下を招いている。

そこで、以下の特許文献１に記載された内接式歯車ポンプにあっては、吐出側のアウターロータの外周側に、該アウターロータの両側面と第１、第２サイドプレートの対向面との間（サイドクリアランス）から径方向にリークした高圧油を導入する高圧導通通路を設ける一方、吸入側のアウターロータの外周側に、吸入圧（低圧）を導入する低圧導入通路を設け、これら高圧導入通路内の高圧と低圧導入通路内の低圧によってアウターロータを閉じ込み部側へ押圧するようになっている。

これにより、該閉じ込み部側での内歯と外歯のチップクリアランスが減少して、前記吐出側ポンプ室から吸入側ポンプ室への作動油のリークを防止するようになっている。

また、前記カムリングの内周側壁面には、シール部材が設けられ、該シール部材によって高圧側（吐出側）と低圧側（吸入側）との間をシールするようになっている。
特開平１１−１１７８７６号公報

しかしながら、前記従来の内接式歯車ポンプにあっては、カムリングの内周側壁面に設けられたシール部材は、前記アウターロータの外周面と常時摺接しているため、ポンプの回転駆動に際して摺動抵抗になってしまう。

この結果、ポンプ効率が悪化すると共に、シール部材が経時的に摩耗して損傷するおそれがある。

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、円環状のカムリングと該カムリングの軸方向両側に設けられた第１サイドプレート及び第２サイドプレートとによって構成され、内部に作動室を有するハウジングと、前記カムリングの内周側に当該カムリングの内周面に対し摺動自在に収容され、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方向へ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、最大容積を有する閉じ込み部と最小容積を有する噛み合い部とを結ぶ軸線を中心に対称に設けられ、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、前記作動室の内周面の前記アウターロータとの摺接面でかつ前記閉じ込み部側に設けられ、前記第１ポートに連通する第１油溝と、前記第１ポートと第１油溝とを連通する第１連通路と、該第１連通路に設けられ、前記第１ポート側から前記第１油溝側へのポンプ油の流動を許容する第１逆止弁と、前記作動室の内周面の前記アウターロータとの摺接面でかつ前記閉じ込み部側に設けられ、前記第２ポートに連通する第２油溝と、前記第２ポートと第２油溝とを連通する第２連通路と、該第２連通路に設けられ、前記第２ポート側から前記第２油溝側へのポンプ油の流動を許容する第２逆止弁とを備え、前記第１、第２連通路を、前記第１サイドプレートまたは第２サイドプレートの内部に形成すると共に、該各連通路の前記各油溝側に臨む開口部を、前記各油溝の形成位置から前記カムリングの外周側へオフセットして形成したことを特徴としている。

この発明によれば、前記駆動軸の例えば正回転駆動によって、前記第２ポート側が吸入側になり、第１ポート側が吐出側になる場合に、この第１ポートの高圧油は、第１連通路を介して第１油溝へ供給される。そして、この第１油溝に供給された高圧油は、前記アウターロータに対して前記閉じ込み部側から噛み合い側へ付勢する押圧力を与える。

このため、閉じ込み部におけるインナーロータとアウターロータとの噛み合い力が高くなり、チップクリアランスを十分に低減させることが可能になる。

また、前記作動室内面とアウターロータとの間を通って前記第２連通路側へリークした高圧油は、第２逆止弁によって第２ポート側への流入が遮断されることから、高圧側（第１連通路）から低圧側（第２連通路側）へのリークを最小限に抑制することが可能になる。この結果、ポンプ効率を向上させることができる。

また、特に、この発明によれば、前記第１、第２連通路の各開口部を、各油溝に対してオフセットして形成したことにより、吐出側から第１あるいは第２連通路に供給された高圧油は、一旦、開口部を閉塞するカムリングの端面に当たってから各油溝内に供給されるため、前記開口部に臨むカムリングの端面に対する衝突により、脈動が減衰され、各油溝への圧力脈動を低減することができる。

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正逆回転可能なトロコイドポンプに適用したものである。

すなわち、この内接式歯車ポンプは、図１及び図２に示すように、ハウジング１一部を構成する後述するカムリング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と最小容積を有する噛み合い部とを結ぶ軸線Ｘを中心に対称に設けられた第１ポート７及び第２ポート８とを備えている。この第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、正回転時（図２中、実線矢印方向）には、第２ポート８が吸入側になり、第１ポート７が吐出側になり、逆回転時（図２中、破線矢印方向）にはその反対側になる。

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の一側面に図外の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の一端部が軸受１４を介して回転自在に挿通支持されていると共に、内部に前記第１ポート７と第２ポート８にそれぞれ接続された各吐出通路１５，１６が形成されている。この各吐出通路１５、１６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１７を介して回転自在に挿通支持されていると共に、前記第１，第２ポート７，８にそれぞれ接続された各吸入通路１８，１９が形成されている。この各吸入通路１８，１９は、リザーバタンク９の内部に連通している。

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２に示すように、正回転（実線矢印）に対しては、第１ポート７と第２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記閉じ込み部２０になっており、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。

また、かかる正回転時において前記軸線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。

この閉じ込み部２０と噛み合い部２１とは、両ロータ４，５が逆回転方向（破線矢印）へ回転駆動される場合には、図２のそれぞれ反対側に形成されることになる。

前記駆動軸５は、図外の電動モータによって正逆方向へ回転駆動され、例えば正回転の回転駆動力によってインナーロータ４とアウターロータ３を同方向へ回転させて、前記ポンプ室６の容積を増減させながら第２ポート８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を通過した第１ポート７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。一方、逆回転の回転駆動力によって第１ポート７領域から作動油を吸入すると共に、最大となった反対側の閉じ込み部２０から第２ポート８領域で作動油を吐出通路１６に吐出するようになっている。

そして、前記カムリング１２の内周面の前記閉じ込み部２０となる側、つまり各ロータ３，４の正回転あるいは逆回転時において前述したそれぞれ閉じ込み部２０となる付近に前記第１ポート７あるいは第２ポート８と連通する第１，第２油溝２２，２３がそれぞれ形成されている。

この各油溝２２，２３は、前記軸線Ｘを挟んだほぼＸ軸対称位置に形成され、図１〜図３に示すように、カムリング１２の円周方向に所定の短い長さに設定されていると共に、該カムリング１２の軸方向へ貫通状態に形成されている。

また、前記第１サイドプレート１０には、正逆回転に応じて前記吐出側となる第１ポート７あるいは第２ポート８と前記各油溝２２，２３と連通する第１、第２連通路２４，２５が形成されている。

第１、第２連通路２４，２５は、同一構成であるから便宜上、第１連通路２４のみを図１に基づいて説明すると、第１サイドプレート１０の内部に比較的小径な直線状に形成されて、上流端２４ａが前記吐出通路１５に接続されている一方、下流側の開口部２４ｂは、比較的大径な円形状に形成され、第１サイドプレート１０の前記カムリング１２側の端面に開口形成されて、前記第１油溝２２に対して前記カムリング１２径方向にオフセット状態に形成されている。

したがって、前記開口部２４ｂは、前記第１油溝２２を除くその上面が前記カムリング１２の側端面、つまり後述する連通溝２９の上壁面によって閉塞された形になっている。

また、前記開口部２４ｂには、前記第１連通路２４から第１油溝２２方向へのみに高圧油の流入を許容する第１逆止弁２６が設けられている。

この第１逆止弁２６は、前記開口部２４ａに形成されたほぼ円柱状のボール収容部２７と、該ボール収容部２７内に移動自在に収容されて、前記開口部２４ｂに臨む第１連通路２４の小径通路部の開口縁に離着座して該開口を開閉するボール弁体２８とから構成されている。

また、前記カムリング１２の前記第１連通路２４の開口部２４ｂに対向する側端面には、図３にも示すように、下流側開口部２４ｂと第１油溝２２とを連通する連通溝２９が形成されている。この連通溝２９は、前記開口部２４ｂの内径とほぼ同一の円弧状に形成されている。

なお、前記第２連通路２５の図外の下流側開口部２５ｂにも第１逆止弁２６と同じ構成の第２逆止弁３０や連通溝２９ａなどが設けられている。

また、前記カムリング１２の前記第１油溝２２や第２油溝２３の対称位置には、同じくカムリング１２の軸方向に沿って貫通された第３、第４油溝３１，３２が形成されている。

さらに、図１中、３３，３４は、前記各吸入通路１８，１９に設けられて、リザーバタンク９内の作動油を各吸入側となる各ポート７，８方向へのみ流入を許容する逆止弁である。

したがって、この内接式歯車ポンプにあっては、前記電動モータの例えば正回転方向へ回転駆動することによって両ロータ３，４が一方向へ回転すると、吸入側となる第２ポート８から各ポンプ室内に作動油が吸入されて、前記閉じ込み部２０を通過して第１ポート７内から第１吐出通路１５に高圧油が吐出されると、その一部が第１連通路２４の上流端２４ａから内部に流入し、ここから油圧によってボール弁体２８を押し開いて開口部２４ｂから連通溝２９内に流入し、さらにここから前記第１油溝２２内に供給される。

この第１油溝２２に供給された高圧油によってカムリング１２が、アウターロータ４を噛み合い部２１方向へ押圧する。このため、前記閉じ込み部２０での内外歯３ａ、４ａの圧接力が大きくなって、チップクリアランスを減少させることが可能になる。したがって、閉じ込み部２０での高圧な吐出側のポンプ室６ａから低圧な吸入側のポンプ室６ｂへの作動油のリークを十分に防止することができる。

また、前記開口部２４ｂから連通溝２９内に吐出した高圧油は、該連通溝２９の上壁面に一旦衝突して第１油溝２２に流入することから、ここで、高圧油の脈動が抑制され、これにより、第１油溝２２には、圧力脈動が十分に低減された油圧を供給することが可能になる。この結果、カムリング１２の振動などの発生を防止することができる。また、連通溝２９に流入した高圧油は、前述のように、脈動を抑制されつつ該連通溝２９から第１油溝２２内へスムーズに供給される。

一方、前記カムリング１２の内周面とアウターロータ３の外周面との間を通って第２油溝２３内に流入した作動油は、連通溝２９ａ介して下流側開口部から該第２連通路２５に流入しようとするが、ここで第２逆止弁３０のボール弁体によって第２連通路２５の小径開口が閉止されることから、第２連通路２５から第２ポート８側への流入が確実に阻止される。このため、高圧側（第１連通路２４側）から低圧側（第２連通路２５側）へのリークを最小限に抑制することが可能になる。この結果、ポンプ効率を向上させることができる。

また、前記各ロータ３，４が電動モータによって逆回転駆動した場合は、前述とは逆に、第２油溝２３側に第２連通路２５を介して高圧油が供給されるため、閉じ込み部側となる内外歯３ａ、４ａ間のチップクリアランスを十分に低減させることが可能になると共に、今度は第１逆止弁２６によって第１油溝２２から第１連通路２４へのリークした作動油の流入が確実に阻止できることになる。

さらに、カムリング１２を焼結合金によって成形し、この成形型から型抜きする場合に、前記第１油溝２２及び第２油溝２３の他、第３、第４油溝３１，３２も一緒に型成形することができるので、かかる各油溝２２，２３、３１，３２の成形作業が容易になると共に、該各油溝の切削加工や研磨加工も容易になる。

また、この実施形態では、連通溝２９、２９ａの各上壁面によって開口部２４ｂ、２５ｂつまり各ボール収容部２７が第１，第２油溝２２，２３を除いて閉塞された形になることから、それぞれのボール弁体２８が外部に飛び出す虞がない。また、各構成部材の組付時に、前記ボール弁体２８を前記開口部２４ｂ側からボール収容部２７に簡単に入れることができるので、かかる組付作業性が良好になる。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１）少なくとも前記第１逆止弁を、前記開口部に設けられたボール収容部と、該ボール収容部に移動自在に収容されて、前記第１連通路の開口部側の縮径孔を開閉するボール弁体とから構成したことを特徴とする請求項３に記載の内接式歯車ポンプ。

前記開口部が油溝からオフセットされた位置に形成されて該油溝と連通する部位を除いてカムリングの端面によって開口部内が閉塞された形になることから、ボール収容部に収容された前記ボール弁体が外部に飛び出す虞がない。また、各構成部材の組付時に、前記ボール弁体を前記開口部側からボール収容部に簡単に入れることができるので、かかる組付作業性が良好になる。

請求項（２）前記カムリングの前記開口部に臨む端面に、該開口部と油溝にぞれぞれ連通する連通溝を形成したことを特徴とする請求項（１）に記載の内接式歯車ポンプ。

この発明によれば、第１，第２連通路から各開口部を通過した高圧油は、一旦、カムリングの端面に当たってそのまま各連通溝から各油溝内にスムーズに供給される。

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、ハウジングとしては、第１、第２サイドプレートではなく、ハウジング本体とリアカバーとによって構成することも可能である。

また、前記実施形態では、各ロータ３，４が正逆回転駆動する場合について説明したが、一方向へのみ回転駆動するポンプにも適用することが可能である。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、従来と同じくブレーキ装置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一実施形態を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。 第２サイドプレートを外した内接式歯車ポンプの正面図である。 本実施形態に供されるカムリングの斜視図である。。

符号の説明

１…ハウジング
２…作動室
３…アウターロータ
４…インナーロータ
５…駆動軸
６…ポンプ室
７…第１ポート
８…第２ポート
１０…第１サイドプレート
１１…第２サイドプレート
１２…カムリング
２０…閉じ込み部
２１…噛み合い部
２２…第１油溝
２３…第２油溝
２４…第１連通路
２４ｂ…開口部
２５…第２連通路
２５ｂ…開口部
２６…第１逆止弁
２７…ボール収容部
２８…ボール弁体
２９…連通溝
Ｘ…軸線

Claims (1)

1. 円環状のカムリングと該カムリングの軸方向両側に設けられた第１サイドプレート及び第２サイドプレートとによって構成され、内部に作動室を有するハウジングと、
   前記カムリングの内周側に当該カムリングの内周面に対し摺動自在に収容され、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方向へ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、最大容積を有する閉じ込み部と最小容積を有する噛み合い部とを結ぶ軸線を中心に対称に設けられ、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、
   前記作動室の内周面の前記アウターロータとの摺接面でかつ前記閉じ込み部側に設けられ、前記第１ポートに連通する第１油溝と、
   前記第１ポートと第１油溝とを連通する第１連通路と、
   該第１連通路に設けられ、前記第１ポート側から前記第１油溝側へのポンプ油の流動を許容する第１逆止弁と、
   前記作動室の内周面の前記アウターロータとの摺接面でかつ前記閉じ込み部側に設けられ、前記第２ポートに連通する第２油溝と、
   前記第２ポートと第２油溝とを連通する第２連通路と、
   該第２連通路に設けられ、前記第２ポート側から前記第２油溝側へのポンプ油の流動を許容する第２逆止弁と、を備え、
   前記第１、第２連通路を、前記第１サイドプレートまたは第２サイドプレートの内部に形成すると共に、該各連通路の前記各油溝側に臨む開口部を、前記各油溝の形成位置から前記カムリングの外周側へオフセットして形成したことを特徴とする内接式歯車ポンプ。

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