JP6599181B2 - ギヤポンプ - Google Patents

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に関する。

従来、ギヤポンプとして、ｎ個の外歯を有するインナーロータと、当該外歯と噛み合うｎ＋１個の内歯を有するアウターロータと、吸入ポートおよび吐出ポートが形成されたケーシングとを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このギヤポンプでは、インナーロータの回転中心と外歯の歯先とを結ぶ第１直線と、回転中心と外歯の噛み合い部とを結ぶ第２直線とがなす第１角度が、回転中心と外歯の歯底とを結ぶ第３直線と、第２直線とがなす第２角度の１．４倍以上１．８倍以下とされている。更に、外歯の噛み合い部における回転方向に沿う幅は、吸入ポートの両ロータの回転方向における後端と、吐出ポートの回転方向における前端との距離、すなわちポートの仕切り幅と同等とされている。

特許第４８８９９８１号公報

特許文献１には、上記第１角度を第２角度の１．４倍以上１．８倍以下とすることで、複数のセル（歯間室）のうち、両ロータが噛み合って外歯から内歯に回転駆動力を伝達させる噛み合い位置に位置する最小容積のセルが密閉される、いわゆる流体の閉じ込みの発生を防ぐことが可能になる、と記載されている。しかしながら、特許文献１に記載された構成を採用しても、吐出ポートに流体を吐出して容積が最小になったセルに対してケースと両ロータとの隙間（ギヤポンプの軸方向における隙間）から流体が流入するのを完全に抑制することは困難である。従って、特許文献１のギヤポンプでは、吐出ポートに連通しなくなって吸入ポートに連通することになる歯間室にケースと両ロータとの隙間から流体が高速で流入することによりキャビテーションが発生してしまうおそれがある。

そこで、本開示の発明は、吐出ポートに連通しなくなって吸入ポートに連通することになる歯間室でのキャビテーションの発生を良好に抑制することができるギヤポンプの提供を主目的とする。

本開示のギヤポンプは、吸入ポートと、吐出ポートと、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、前記複数の外歯および前記複数の内歯により画成される複数の歯間室とを含むギヤポンプにおいて、前記吐出ポートは、前記インナーロータおよび前記アウターロータの回転に伴って容積が減少する前記歯間室に連通し、前記吐出ポートに連通しなくなった前記歯間室は、該歯間室の容積の減少中に前記吸入ポートに連通し、前記吐出ポートに連通しなくなった前記歯間室の容積は、該歯間室の少なくとも一部が前記吸入ポートに連通した後に増加することを特徴とする。

このギヤポンプでは、吐出ポートに連通しなくなった歯間室が、インナーロータおよびアウターロータの回転に伴って当該歯間室の容積が減少する間に吸入ポートに連通する。これにより、吐出ポートに連通しなくなった歯間室の容積がインナーロータ等の回転に伴って減少することで、当該歯間室から吸入ポートに流体が吐出される。そして、吐出ポートに連通しなくなった歯間室の容積は、当該歯間室が吸入ポートに連通した後に増加する。すなわち、吐出ポートに連通しなくなった歯間室の容積は、当該歯間室が吸入ポートに連通した後に最小になる。この結果、吐出ポートに連通しなくなった歯間室から吸入ポートに流出する流体により、インナーロータおよびアウターロータと両者を収容する部材との隙間（軸方向における隙間）から当該歯間室に流体が高速で流入するのを良好に規制することができる。従って、このギヤポンプでは、吐出ポートに連通しなくなって吸入ポートに連通することになる歯間室でのキャビテーション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の内歯の創成手順を示す模式図である。 本開示のギヤポンプの動作を説明するための拡大図である。 本開示のギヤポンプの動作を説明するための拡大図である。 本開示のギヤポンプの動作を説明するための拡大図である。 インナーロータの回転中心周りの回転角度と、吐出ポートに連通しなくなる歯間室の容積との関係を例示する図表である。 本開示の他の実施形態に係るギヤポンプの動作を説明するための拡大図である。

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、本開示の一実施形態に係るギヤポンプ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、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（図１における太線矢印参照）における後側の領域、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、インナーロータ２等の回転方向における前側の領域、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、インナーロータ２等の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よりもインナーロータ２の回転方向（図３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よりもインナーロータ２の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（ループ部以外の部分）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（ループ部以外の部分）により形成される中間部と、円弧等の曲線により形成される２つの立ち上がり部とを含む。歯底部２２の中間部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、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。

歯底部２２の２つの立ち上がり部は、それぞれハイポトロコイド曲線により形成される中間部に滑らかに連続するように当該中間部から対応する第１または第２中間部２３，２４に向けて延びる。また、インナーロータ２の回転方向における後側の立ち上がり部は、第１中間部２３の当該回転方向における前側の端部２３ｆで当該第１中間部２３に滑らかに連続するように形成され、インナーロータ２の回転方向における前側の立ち上がり部は、第２中間部２４の当該回転方向における後側の端部２４ｒで当該第２中間部２４に滑らかに連続するように形成される。これにより、歯底部２２のハイポトロコイド曲線により形成される中間部は、基礎円ＢＣｔよりも中心Ｏ（インナーロータ２の回転中心２ｃ）側にオフセットされることになる。更に、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から上記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を含む。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１中間部２３は、図２および図３に示すように、歯先部２１と、当該歯先部２１のインナーロータ２の回転方向における前側の歯底部２２との間に形成される。本実施形態において、第１中間部２３は、歯先部２１の当該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と第１中間部２３とを滑らかに連続させることができる。本実施形態において、第１中間部２３を形成するインボリュート曲線の長さ、すなわち歯先部２１の端部２１ｆから第１中間部２３の端部２３ｆまでの長さは、第２中間部２４を形成する曲線の長さ、すなわち歯先部２１の端部２１ｒから第２中間部２４の端部２４ｒまでの長さよりも長く定められる。

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、該歯先部２１のインナーロータ２の回転方向における後側の歯底部２２との間に形成される。第２中間部２４は、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よりも歯底部２２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のインナーロータ２の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から端部２４ｒ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、ギヤポンプ１に含まれるアウターロータ３の内歯３０の創成手順を示す模式図である。同図に示すように、複数の内歯３０により画成されるアウターロータ３の歯形（輪郭）は、上記インナーロータ２をベースとしたインナーロータ２Ｚ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２Ｚを回転角度δ／Ｎだけ自転させることにより得られる複数の歯形線（インナーロータ２の輪郭、図３における二点鎖線参照）に対して描かれる包絡線に基づいて定められる。ただし、“ｔ”は、インナーロータ２Ｚ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の歯先部の頂部が一直線上に位置する際の頂部２１ｔと内歯３０の頂部とのクリアランス（チップクリアランス）であり、例えば、０．０３〜０．０７ｍｍ程度の値とされる。

アウターロータ３の歯形を定めるためのインナーロータ２Ｚは、上記インナーロータ２の歯底部２２を図２および図３において二点鎖線で示す歯底部２２ｚで置き換えたものに相当する。歯底部２２ｚは、図２および図３に示すように、上記歯底部２２の中間部を形成するものと同一のハイポトロコイド曲線（ループ部以外の部分）により形成された第２中間部２４の端部２４ｒから図２および図３に示す境界部２２ｙまでの部分と、滑らかな曲線（例えば円弧）により形成された境界部２２ｙから第１中間部２３の端部２３ｆまでの部分とを含むものである。これにより、インナーロータ２と適正に噛合可能なアウターロータ３を容易に得ることが可能となる。ただし、アウターロータ３の歯形（輪郭）は、上記包絡線自体であってもよく、当該包絡線よりも外側に位置するように定められてもよい。また、アウターロータ３の内歯は、インナーロータ２Ｚと概ね同一の形状を有する歯切工具を用いて創成されてもよい。

そして、ギヤポンプ１では、インナーロータ２（外歯２０の諸元）、アウターロータ３、吸入ポート６、第１および第２吐出ポート７，８は、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘ（図１参照）が、当該歯間室５ｘの容積の減少中に吸入ポート６に連通し、歯間室５ｘの少なくとも一部と吸入ポート６との連通後に当該歯間室５ｘの容積が増加するように構成される。加えて、ギヤポンプ１では、上死点（外歯２０の歯先部２１の頂部と、内歯３０の歯先部の頂部とが一直線上で対向する（接する）位置）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の回転方向における１つ後側に位置する外歯２０が対応する内歯３０と接触するように、インナーロータ２の複数の外歯２０が形成される。かかる条件を満たすように歯先部２１、歯底部２２、第１および第２中間部２３，２４等の諸元を定めることにより、歯間室５（５ｘ）におけるキャビテーションの発生を良好に抑制すると共に、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。

次に、図５から図８を参照しながら、ギヤポンプ１の動作について説明する。図５から図７は、ギヤポンプ１の動作を説明するための拡大図であり、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２吐出ポート８に連通しなくなる歯間室５ｘの容積Ｖとの関係を例示する図表である。なお、インナーロータ２の回転角度θは、ある外歯２０の歯底部２２の最底部（最深部）と回転中心２ｃとを結ぶ線部の回転中心２ｃ周りの回転角度であり、インナーロータ２の回転中心２ｃの図中真下に当該外歯２０の歯底部２２の最底部が位置する状態を０°として図１中反時計周りに測定される。

ギヤポンプ１では、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、第２吐出ポート８に連通する各歯間室５の容積Ｖが減少していく。そして、インナーロータ２の回転角度θが第１の角度θ１（図８参照）になると、図５に示すように、第２吐出ポート８に連通していた歯間室５ｘを画成する回転方向後側の外歯２０および内歯３０の噛み合い部Ｅが第２吐出ポート８の周縁８ｅにインナーロータ２の軸方向からみて重なり合うことで、当該歯間室５ｘと第２吐出ポート８との連通が断たれることになる。更に、噛み合い部Ｅが第２吐出ポート８の周縁８ｅに重なり合って歯間室５ｘが第２吐出ポート８に連通しなくなった時点で、当該噛み合い部Ｅを含む外歯２０よりもインナーロータ２の回転方向における１つ前側の外歯２０の歯面（歯底部２２あるいは第２中間部２４）は、図５に示すように、インナーロータ２の軸方向からみて吸入ポート６の周縁６ｅと僅かに乗り越える。これにより、歯間室５ｘは、第２吐出ポート８に連通しなくなるのとほぼ同時に吸入ポート６に連通する。

歯間室５ｘが第２吐出ポート８に連通しなくなって吸入ポート６に連通した後、歯間室５ｘの容積Ｖは、図８に示すように、インナーロータ２およびアウターロータ３の回転に伴って更に減少していく。また、インナーロータ２の軸方向からみた歯間室５ｘと吸入ポート６との連通面積は、図６に示すように、インナーロータ２およびアウターロータ３の回転に伴って徐々に増加していく。更に、本実施形態では、インナーロータ２の回転角度θが第２の角度θ２（図８参照）になると、図７および図８に示すように、歯間室５ｘの全体が吸入ポート６と連通する（軸方向からみて歯間室５ｘの全体が吸入ポート６と重なり合う）と共に、当該歯間室５ｘの容積Ｖが最小値Ｖｍｉｎになる。

また、歯間室５ｘの容積が最小値Ｖｍｉｎになった際、歯間室５ｘを画成する２つの外歯２０間の歯底部２２は、図７に示すように、インナーロータ２の軸方向からみて、吸入ポート６の内周縁６ｉｅから回転中心２ｃ側にはみ出ることなく当該内周縁６ｉｅに近接する（ほぼ接する）。そして、歯間室５ｘの容積Ｖが最小値Ｖｍｉｎになった後、図８に示すように、インナーロータ２およびアウターロータ３の回転に伴って歯間室５ｘの容積Ｖが増加していくことで、当該歯間室５ｘ内に吸入ポート６から作動油が吸入されていくことになる。

上述のように、ギヤポンプ１では、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘが、インナーロータ２およびアウターロータ３の回転に伴って当該歯間室５ｘの容積Ｖが減少する間に吸入ポート６に連通する。これにより、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘの容積Ｖがインナーロータ２等の回転に伴って減少することで、当該歯間室５ｘ内に残留している作動油が吸入ポート６に吐出される。そして、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘの容積Ｖは、当該歯間室５ｘが吸入ポート６に完全に連通した後に増加し始める。すなわち、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘの容積Ｖは、当該歯間室５ｘが吸入ポート６に完全に連通した後に最小値Ｖｍｉｎになる。

この結果、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘから吸入ポート６に流出する作動油により、インナーロータ２およびアウターロータ３と、ポンプボディおよびポンプハウジングの少なくとも何れか一方との隙間（インナーロータ２の軸方向における隙間）から狭隘な歯間室５ｘに作動油（漏れ油）が高速で流入するのを良好に規制することができる。従って、ギヤポンプ１では、第２吐出ポート８に連通しなくなって吸入ポート６に連通することになる歯間室５ｘでのキャビテーションの発生を良好に抑制することが可能となる。

また、上記ギヤポンプ１において、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Ｖが減少する歯間室５ｘは、当該歯間室５ｘを画成する外歯２０と内歯３０との噛み合い部Ｅが第２吐出ポート８の周縁８ｅにインナーロータ２の軸方向からみて重なり合ったときに当該第２吐出ポート８と連通しなくなる。そして、ギヤポンプ１では、噛み合い部Ｅが第２吐出ポート８の周縁８ｅにインナーロータ２の軸方向からみて重なり合ったときに、当該噛み合い部Ｅを含む外歯２０よりもインナーロータ２の回転方向における１つ前側の外歯２０の歯面（第２中間部２４あるいは歯底部２２）が吸入ポート６の周縁６ｅに軸方向からみて重なり合う。これにより、インナーロータ２等の回転に伴って容積Ｖが減少する歯間室５ｘを第２吐出ポート８と連通しなくなった直後に吸入ポート６に連通させ、当該歯間室５ｘ内の作動油を吸入ポート６へと流出させることができる。従って、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘに対して、インナーロータ２およびアウターロータ３と、ポンプボディおよびポンプハウジングの少なくとも何れか一方との隙間から狭隘な歯間室５ｘに作動油（漏れ油）が高速で流入するのを極めて良好に規制することが可能となる。

更に、上記ギヤポンプ１において、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘの容積Ｖは、当該歯間室５ｘの全体が吸入ポート６と連通した後に増加し始める。これにより、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘに対して容積Ｖの増加に応じて吸入ポート６から作動油が流入し始めるときの当該歯間室５ｘと吸入ポート６との連通面積が狭まってしまうのを抑制することができる。この結果、吸入ポート６から歯間室５ｘに流入する作動油の流速が高まるのを抑えて、歯間室５ｘへの作動油の吸入に伴うキャビテーションの発生を良好に抑制することが可能となる。

また、ギヤポンプ１では、上述のように、インナーロータ２の各歯底部２２のハイポトロコイド曲線により形成される中間部が基礎円ＢＣｔよりも中心Ｏ（回転中心２ｃ）側にオフセットされており、歯底部２２がアウターロータ３の内歯３０に本来対応するものに比べて深くなっている。加えて、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘを画成する２つの外歯２０間の歯底部２２は、図７に示すように、歯間室５ｘの容積Ｖが最小値Ｖｍｉｎになったときに、インナーロータ２の軸方向からみて吸入ポート６の内周縁６ｉｅから回転中心２ｃ側にはみ出ることなく内周縁に近接する。この結果、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘに対して容積Ｖの増加に応じて吸入ポート６から作動油が流入し始めるときの当該歯間室５ｘと吸入ポート６との連通面積をより大きくすることができる。従って、吸入ポート６から歯間室５ｘに流入する作動油の流速が高まるのを抑えて、歯間室５ｘへの作動油の吸入に伴うキャビテーションの発生を極めて良好に抑制することが可能となる。

更に、ギヤポンプ１において、インナーロータ２の各外歯２０の歯先部２１は、トロコイド係数が値１よりも大きいエピトロコイド曲線のループ部以外の部分により形成される。加えて、インナーロータ２の歯底部２２は、当該エピトロコイド曲線と基礎円ＢＣｔを共通にすると共に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のループ以外の部分により形成される。これにより、外転円Ｃｏや内転円Ｃｉの半径ｒｅ，ｒｈ(∝基礎円ＢＣｔの半径／歯数)を小さく保ったまま第１および第２の描画点の半径ｒｄｅ，ｒｄｈすなわち第１および第２の値Ｒｄｅ，Ｒｄｈを大きくすることで、１つの基礎円ＢＣｔを用いて歯先部２１および歯底部２２の形状を定めると共に当該基礎円ＢＣｔの外径すなわちインナーロータ２の外径を小さく保ったまま外歯２０の歯丈を容易に高くすることが可能となる。

このように外歯２０の歯丈を高くすることで、インナーロータ２の回転中心２ｃとアウターロータ３の回転中心３ｃとを通る直線（図１において上下方向に延びる一点鎖線参照）に対して、外歯２０と内歯３０との噛み合い部Ｅ（図５から図７において点線で示す噛み合い部Ｅの軌跡）をインナーロータ２等の回転方向における後側にシフトさせることができる。これにより、吸入ポート６の回転方向後側の端部を第２吐出ポート８の回転方向前側の端部により近接させて、第２吐出ポート８に連通しなくなった歯間室５ｘを容易に容積Ｖの減少中に吸入ポート６に連通させることが可能となる。

また、外歯２０の第１中間部２３を形成する曲線の長さを第２中間部２４を形成する曲線の長さよりも長くして外歯２０を非対称化することで、歯先部２１（エピトロコイド曲線）の回転方向後側の端部２１ｒを歯底部２２により近接させると共に、当該歯先部２１の回転方向前側の端部２１ｆをインナーロータ２の径方向における外側に寄せることができる。そして、歯先部２１の回転方向後側の端部２１ｒを歯底部２２により近接させることで、第１および第２吐出ポート７，８に連通する歯間室５を画成する外歯２０と内歯３０とのクリアランスの最小値を全体に小さくすることが可能となる。また、歯先部２１の回転方向前側の端部２１ｆをインナーロータ２の径方向における外側に寄せることで、吸入ポート６に連通する歯間室５を画成する外歯２０と内歯３０とのクリアランスの最小値を全体に大きくすることができる。この結果、第１および第２吐出ポート７，８を仕切る隔壁９の位置すなわち第１および第２吐出ポート７，８からの吐出流量の分配比を定める際の自由度を向上させつつ、隔壁９と重なり合う外歯２０と内歯３０とのクリアランスの最小値（吐出側クリアランス）をより小さくすることが可能となる。加えて、容積変化量が最大となる歯間室５におけるクリアランスの最小値（吸入側クリアランス）を十分に大きくして当該歯間室５でのキャビテーションの発生を良好に抑制することが可能となる。

更に、ギヤポンプ１では、歯先部２１のインナーロータ２の回転方向における前側に位置する第１中間部２３がインボリュート曲線により形成される。これにより、インナーロータ２の外歯２０とアウターロータ３の内歯３０とをよりスムースに噛み合わせると共にインナーロータ２とアウターロータ３との回転速度比を一定にすることが可能となる。ただし、第１中間部２３は、例えばｎ次関数（ただし、“ｎ”は値１以上の整数である。）、円弧、任意の多項式、三角関数、緩和曲線、更にはこれらの組み合わせといったインボリュート曲線以外の曲線により形成されてもよいことはいうまでもない。

なお、第２中間部２４も、例えばｎ次関数（ただし、“ｎ”は値１以上の整数である。）、円弧、任意の多項式、三角関数、緩和曲線、更にはこれらの組み合わせといったインボリュート曲線以外の曲線により形成されてもよいことはいうまでもない。また、ギヤポンプ１は、単一の吐出ポートを有するものであってもよい。更に、インナーロータ２の各外歯２０は、歯形中心線Ｌｃに関して左右対称に形成されてもよい。また、歯間室５ｘが吸入ポート６に連通するタイミングは、歯間室５ｘが第２吐出ポート８と連通している間に吸入ポート６に連通しないように、当該歯間室５ｘが第２吐出ポート８に連通しなくなるタイミングよりも若干遅くされてもよい。すなわち、両タイミングは、必ずしも完全に一致する必要はない。更に、図９に示すように、インナーロータ２や第２吐出ポート８、入力ポート６は、歯間室５ｘを画成する外歯２０と内歯３０との噛み合い部Ｅが第２吐出ポート８の周縁８ｅにインナーロータ２の軸方向からみて重なり合う前に、歯間室５ｘが吸入ポート６に連通するように形成されてもよい。すなわち、第２吐出ポート８からの吐出圧に大きな影響を与えない範囲で、歯間室５ｘが吸入ポート６に連通するタイミングを当該歯間室５ｘが第２吐出ポート８に連通しなくなるタイミングよりも若干早くしてもよい。これにより、インナーロータ２等の回転に伴って容積が減少する歯間室５ｘを、第２吐出ポート８と連通しなくなる前に吸入ポート６に連通させ、当該歯間室５ｘ内の適量の作動油を第２吐出ポート８および吸入ポート６へと流出させることができる。この結果、当該歯間室５ｘ内の作動油の圧力を必要以上に上昇しないように保持し、歯間室５ｘ内の作動油の圧力上昇に起因した振動の発生を抑制す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（１）は、吸入ポート（６）と、吐出ポート（７，８）と、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、前記複数の外歯２０）および前記複数の内歯（３０）により画成される複数の歯間室（５）とを含むギヤポンプ（１）において、前記吐出ポート（７，８）は、前記インナーロータ（２）および前記アウターロータ（３）の回転に伴って容積（Ｖ）が減少する前記歯間室（５）に連通し、前記吐出ポート（８）に連通しなくなった前記歯間室（５ｘ）は、該歯間室（５ｘ）の容積（Ｖ）の減少中に前記吸入ポート（６）に連通し、前記吐出ポート（８）に連通しなくなった前記歯間室（５ｘ）の容積は、該歯間室（５ｘ）の少なくとも一部が前記吸入ポート（６）に連通した後に増加することを特徴とする。

このギヤポンプでは、吐出ポートに連通しなくなった歯間室が、インナーロータおよびアウターロータの回転に伴って当該歯間室の容積が減少する間に吸入ポートに連通する。これにより、吐出ポートに連通しなくなった歯間室の容積がインナーロータ等の回転に伴って減少することで、当該歯間室から吸入ポートに流体が吐出される。そして、吐出ポートに連通しなくなった歯間室の容積は、当該歯間室が吸入ポートに連通した後に増加する。すなわち、吐出ポートに連通しなくなった歯間室の容積は、当該歯間室が吸入ポートに連通した後に最小になる。この結果、吐出ポートに連通しなくなった歯間室から吸入ポートに流出する流体により、インナーロータおよびアウターロータと両者を収容する部材との隙間（軸方向における隙間）から当該歯間室に流体が高速で流入するのを良好に規制することができる。従って、このギヤポンプでは、吐出ポートに連通しなくなって吸入ポートに連通することになる歯間室でのキャビテーションの発生を良好に抑制することが可能となる。

また、前記吐出ポート（６）に連通しなくなった前記歯間室（５ｘ）の容積（Ｖ）は、該歯間室（５ｘ）の全体が前記吸入ポート（６）と連通した後に増加し始めてもよい。これにより、吐出ポートに連通しなくなった歯間室に対して容積の増加に応じて吸入ポートから流体が流入し始めるときの当該歯間室と吸入ポートとの連通面積が狭まってしまうのを抑制することができる。この結果、吸入ポートから当該歯間室に流入する流体の流速が高まるのを抑えて、歯間室への流体の吸入に伴うキャビテーションの発生を良好に抑制することが可能となる。

更に、前記インナーロータ（２）は、前記吐出ポート（８）に連通しなくなった前記歯間室（５ｘ）を画成する歯底部（２２）が、該歯間室（５ｘ）の容積（Ｖ）が最小になったときに、前記インナーロータ（２）の軸方向からみて前記吸入ポート（６）の内周縁（６ｉｅ）から該インナーロータ（２）の回転中心（２ｃ）側にはみ出ることなく該内周縁（６ｉｅ）に近接するように形成されてもよい。これにより、歯間室の最小容積、すなわち、吐出ポートに連通しなくなった歯間室に対して容積の増加に応じて吸入ポートから流体が流入し始めるときの当該歯間室と吸入ポートとの連通面積をより大きくすることができる。この結果、吸入ポートから当該歯間室に流入する流体の流速が高まるのを抑えて、歯間室への流体の吸入に伴うキャビテーションの発生を極めて良好に抑制することが可能となる。この場合、例えばインナーロータの外歯の歯底部をより深くする（インナーロータの回転中心側にオフセットする）ことで、歯間室の容積が最小値になったときに歯底部を吸入ポートの内周縁に近接させ、吐出ポートに連通しなくなった歯間室の最小容積（連通面積）をより適正に大きくすることができる。

更に、前記インナーロータ（２）は、前記容積（Ｖ）が減少する前記歯間室（５ｘ）が、該歯間室（５ｘ）を画成する前記外歯（２０）と前記内歯（３０）との噛み合い部（Ｅ）が前記吐出ポート（８）の周縁（８ｅ）に該インナーロータの（２）軸方向からみて重なり合った以降に、前記吸入ポート（６）に連通するように形成されてもよい。これにより、インナーロータ等の回転に伴って容積が減少する歯間室を、吐出ポートと連通しなくなるのとほぼ同時に吸入ポートに連通させ、当該歯間室内の流体を吸入ポートへと流出させることができる。従って、吐出ポートに連通しなくなった歯間室に対して、インナーロータおよびアウターロータと両者を収容する部材との隙間から流体が流入するのを極めて良好に規制することが可能となる。

また、前記インナーロータ（２）は、前記容積（Ｖ）が減少する前記歯間室（５ｘ）が、該歯間室（５ｘ）を画成する前記外歯（２０）と前記内歯（３０）との噛み合い部（Ｅ）が前記吐出ポート（８）の周縁（８ｅ）に該インナーロータの（２）軸方向からみて重なり合う前に、前記吸入ポート（６）に連通するように形成されてもよい。これにより、インナーロータ等の回転に伴って容積が減少する歯間室を、吐出ポートと連通しなくなる前に吸入ポートに連通させ、当該歯間室内の適量の流体を吐出ポートおよび吸入ポートへと流出させることができる。この結果、当該歯間室内の流体の圧力を必要以上に上昇しないように保持し、歯間室内の流体の圧力上昇に起因した振動の発生を抑制することが可能となる。

また、前記インナーロータ（２）の前記外歯（２０）のそれぞれは、描画点の半径（ｒｄｅ）よりも小さい半径（ｒｅ）を有する外転円（Ｃｏ）を基礎円（ＢＣｔ）に外接させながら滑りなく転動させて得られるエピトロコイド曲線により形成された歯先部（２１）を含んでもよい。すなわち、外転円の半径(∝基礎円の半径／歯数)を小さく保ったままエピトロコイド曲線の描画点半径を大きくすることで、当該基礎円の外径すなわちインナーロータの外径を小さく保ったまま外歯の歯丈を容易に高くすることが可能となる。そして、外歯の歯丈を高くすることで、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を通る直線に対して、外歯と内歯との噛み合い部（噛み合い部の軌跡）をインナーロータ等の回転方向における後側にシフトさせることができる。これにより、吸入ポートの当該回転方向における後側の端部を吐出ポートのインナーロータ等の回転方向における前側の端部により近接させて、吐出ポートに連通しなくなった歯間室を容積の減少中に容易に吸入ポートに連通させることが可能となる。

更に、前記インナーロータ（２）の前記外歯（２０）のそれぞれは、任意の曲線により形成されると共に、前記歯先部（２１）と該歯先部（２１）よりも前記インナーロータ（２）の回転方向における前側に位置する歯底部（２２）との間に位置する第１中間部（２３）と、任意の曲線により形成されると共に、前記歯先部（２１）と該歯先部（２１）よりも前記インナーロータ（２）の回転方向における後側に位置する歯底部（２２）との間に位置する第２中間部（２４）とを含んでもよく、前記第１中間部（２３）を形成する曲線の長さは、前記第２中間部（２４）を形成する曲線の長さよりも長くてもよい。

このように、第１中間部を形成する曲線の長さを第２中間部を形成する曲線の長さよりも長くして外歯を非対称化することで、歯先部を形成するエピトロコイド曲線の上記回転方向における後側の端部を歯底部により近接させると共に、当該エピトロコイド曲線の上記回転方向における前側の端部をインナーロータの径方向における外側に寄せることができる。そして、歯先部を形成するエピトロコイド曲線の回転方向後側の端部を歯底部により近接させることで、吐出ポートに連通する歯間室を画成する外歯と内歯とのクリアランスの最小値を全体に小さくすることが可能となる。また、歯先部を形成するエピトロコイド曲線の回転方向前側の端部をインナーロータの径方向における外側に寄せることで、吸入ポートに連通する歯間室を画成する外歯と内歯とのクリアランスの最小値を全体に大きくすることができる。

更に、前記第１中間部（２３）は、少なくともインボリュート曲線により形成されてもよい。これにより、外歯と内歯とをよりスムースに噛み合わせると共にインナーロータとアウターロータとの回転速度比を一定にすることが可能となる。

また、前記吐出ポートは、第１吐出ポート（７）と、隔壁（９）により前記第１吐出ポート（７）と仕切られており、該第１吐出ポート（７）よりも前記インナーロータ（２）の回転方向における前側に配置された第２吐出ポート（８）とを含んでもよい。

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、２，２Ｚ 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、５，５ｘ 歯間室、６ 吸入ポート、６ｅ 周縁、６ｉｅ 内周縁、７ 第１吐出ポート、８ 第２吐出ポート、８ｅ 周縁、９ 隔壁、２０ 外歯、２１ 歯先部、２１ｆ，２１ｒ，２３ｆ，２４ｒ 端部、２１ｔ 頂部、２２，２２ｚ 歯底部、２２ｘ，２４ｘ 交差部、２２ｙ 境界部、２３ 第１中間部、２４ 第２中間部、２４ｉ 内側中間部、２４ｏ 外側中間部、３０ 内歯。

Claims (12)

1. 吸入ポートと、吐出ポートと、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、前記複数の外歯および前記複数の内歯により画成される複数の歯間室とを含むギヤポンプにおいて、
   前記吐出ポートは、前記インナーロータおよび前記アウターロータの回転に伴って容積が減少する前記歯間室に連通し、前記吐出ポートに連通しなくなった前記歯間室は、該歯間室の容積の減少中に前記吸入ポートに連通し、前記吐出ポートに連通しなくなった前記歯間室の容積は、該歯間室の少なくとも一部が前記吸入ポートに連通した後に増加することを特徴とするギヤポンプ。
2. 請求項１に記載のギヤポンプにおいて、
   前記吐出ポートに連通しなくなった前記歯間室の容積は、該歯間室の全体が前記吸入ポートと連通した後に増加し始めることを特徴とするギヤポンプ。
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は、前記吐出ポートに連通しなくなった前記歯間室を画成する歯底部が、該歯間室の容積が最小になったときに、前記インナーロータの軸方向からみて前記吸入ポートの内周縁から該インナーロータの回転中心側にはみ出ることなく該内周縁に近接するように形成されることを特徴とするギヤポンプ。
4. 請求項１から３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は、前記容積が減少する前記歯間室が、該歯間室を画成する前記外歯と前記内歯との噛み合い部が前記吐出ポートの周縁に該インナーロータの軸方向からみて重なり合った以降に、前記吸入ポートに連通するように形成されることを特徴とするギヤポンプ。
5. 吸入ポートと、吐出ポートと、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、前記複数の外歯および前記複数の内歯により画成される複数の歯間室とを含むギヤポンプにおいて、
   前記吐出ポートは、前記インナーロータおよび前記アウターロータの回転に伴って容積が減少する前記歯間室に連通し、前記容積が減少する前記歯間室は、前記吐出ポートと連通している間に前記吸入ポートに連通し、前記歯間室の容積は、該歯間室の少なくとも一部が前記吸入ポートに連通した後に増加することを特徴とするギヤポンプ。
6. 請求項５に記載のギヤポンプにおいて、
   前記吐出ポートと連通している間に前記吸入ポートに連通した前記歯間室の容積は、該歯間室の全体が前記吸入ポートと連通した後に増加し始めることを特徴とするギヤポンプ。
7. 請求項５または６に記載のギヤポンプにおいて、
   前記インナーロータは、前記吐出ポートに連通しなくなった前記歯間室を画成する歯底部が、該歯間室の容積が最小になったときに、前記インナーロータの軸方向からみて前記吸入ポートの内周縁から該インナーロータの回転中心側にはみ出ることなく該内周縁に近接するように形成されることを特徴とするギヤポンプ。
8. 請求項５から７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は、前記容積が減少する前記歯間室が、該歯間室を画成する前記外歯と前記内歯との噛み合い部が前記吐出ポートの周縁に該インナーロータの軸方向からみて重なり合う前に、前記吸入ポートに連通するように形成されることを特徴とするギヤポンプ。
9. 請求項１から８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の前記外歯のそれぞれは、描画点の半径よりも小さい半径を有する外転円を基礎円に外接させながら滑りなく転動させて得られるエピトロコイド曲線により形成された歯先部を含むことを特徴とするギヤポンプ。
10. 請求項９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、
    任意の曲線により形成されると共に、前記歯先部と該歯先部よりも前記インナーロータの回転方向における前側に位置する歯底部との間に位置する第１中間部と、
    任意の曲線により形成されると共に、前記歯先部と該歯先部よりも前記インナーロータの回転方向における後側に位置する歯底部との間に位置する第２中間部とを含み、
    前記第１中間部を形成する曲線の長さは、前記第２中間部を形成する曲線の長さよりも長いことを特徴とするギヤポンプ。
11. 請求項１０に記載のギヤポンプにおいて、
    前記第１中間部は、少なくともインボリュート曲線により形成されることを特徴とするギヤポンプ。
12. 請求項１から１１の何れか一項に記載のギヤポンプにおいて、
    前記吐出ポートは、第１吐出ポートと、隔壁により前記第１吐出ポートと仕切られており、該第１吐出ポートよりも前記インナーロータの回転方向における前側に配置された第２吐出ポートとを含むことを特徴とするギヤポンプ。