JPH0275783A - トロコイドポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、各種流体圧モータへ流体圧を供給するトロコ
イドポンプに関し、とくにインナロータの外周とアウタ
ロータの内周間に形成される歯間室の容積変化によりポ
ンプ作用を行うトロコイドポンプにかかわる。

［従来の技術〕 従来より、トロコイドポンプは、インナロータの外歯の
数がアウタロータの内歯の数より１個少なくなっている
ので、アウタロータの内歯の数と同数の歯間室がインナ
ロータの外周とアウタロータの内周間に形成されている
。また、各々の歯間室の内圧は、低圧油を吸引する吸引
口と連通状態の際に低圧となり、高圧油を吐出する吐出
口と連通状慇の際に高圧となる等、圧力変動が非常に大
きい。

ここで、トロコイドポンプとしては、インナロ−タの外
周部の圧力とアウタロータの内周部の圧力とが円周上の
各点において平衡状態であるものが機械効率の点で望ま
しい。

しかるに、吸引口から吐出口の間に位置する歯間室にお
いては、吸引口との連通、あるいは吐出口との連通によ
り圧力変動が非常に激しいため、アウタロータの外周部
の圧力とアウタロータの内周部の圧力とを平衡状態に保
つことが非常に困難であった。この平衡状態が崩れると
、アウタロータに偏荷重が加わり、ハウジングの内周部
とアウタロータの外周部とから形成される微小間隙（外
周クリアランス）が適正に保たれず、機械効率の低下な
らびに騒音発生の原因となっている。

このような不具合を防止するために、実開昭６１−１７
９３８５号公報（引用例ア）においては、アウタロータ
の外側に形成された外周溝に吐出口を連通させる連通溝
を設けて、アウタロータの外周部に常時吐出圧と同じ圧
力を導く構造のトロコイドポンプが記載されている。

実開昭６１−４８９８４号公報（引用例イ）においては
、アウタロータの側面と該アウタロータの側面に当接す
るハウジングの接触面とから形成される微小間隙（サイ
ドクリアランス）を大きくした構造のトロコイドポンプ
が記載されている。

特開昭６１−１３８８９３号公報（引用例つ）において
は、アウタロータの内周部と外周部とを連通ずるために
径方向に貫通する貫通孔を形成することにより、歯間室
の圧力と同じ圧力を常時アウタロータの外周へ導く構造
のトロコイドポンプが記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、上記アの構成の従来のトロコイドポンプは、
アウタロータの外周部に常時吐出圧（高圧）と同じ圧力
が導かれているため、歯間室が吸引口に連通した際にア
ウタロータの内周部の圧力が低圧となっている時でも、
アウタロータの外周部の圧力が高圧とされているので、
アウタロータの外周部の圧力とアウタロータの内周部の
圧力とを常時平衡状態に保つことができず、機械効率の
低下および騒音発生の原因となっている。

また、上記イの構成の従来のトロコイドポンプは、サイ
ドクリアランスを大きくしているので、全体的に歯間室
より油の漏れる量が増大し、容積効率が低干するという
課題があった。

さらに、上記つの構成の従来のトロコイドポンプは、容
積効率の低下およびアウタロータの強度を考慮すると貫
通孔の大きさが制限されるため、アウタロータの外周部
の圧力とアウタロータの内周部の圧力とを平衡状態に保
つことは困難であった。そして、上記つの構成のトロコ
イドポンプは、アウタロータに複数の貫通孔を形成する
必要があるために、高コストとなる。一般にアウタロー
タは、焼結により成形されるので、径方向に貫通孔を形
成するには、孔開は工程、およびパリ取り工程等を追加
する必要がある。

本発明は、アウタロータの外周部の圧力とアウタロータ
の内周部の圧力とを常時平衡状態に保つことが可能なト
ロコイドポンプの提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のトロコイドポンプは、外力により回転駆動され
るとともに、複数の外歯を看するインナロータと、該イ
ンナロータの前記外歯に噛み合う複数の内歯を有するア
ウタロータと、該アウタロータを回転自在に支持すると
ともに、低圧の流体を内部に吸引する吸引口、および高
圧の流体を吐出する吐出口を有するハウジングとを備え
たトロコイドポンプにおいて、前記ハウジングは、前記
吸引口から前記吐出口の間に位置する前記アウタロータ
の外周部分に面する室と、前記吸引口から前記吐出口の
間に位置するとともに、前記インナロータの外周および
前記アウタロータの内周間に形成される歯同室に前記室
を連通させる連通路とを具備する構成を採用した。

［作用コ 本発明のトロコイドポンプは上記構成により２つぎの作
用を有する。

外力によりインナロータが回転１駆動されると、内歯が
インナロータの外歯と噛み合うアウタロータも回転を始
める。

インナロータとアウタロータとの回転によって、吸引口
から吐出口の間に位置する歯間室が吸引口と連通ずる際
には、歯間室内の圧力が低圧となり、その歯間室が吐出
口と連通する際には、歯間室内の圧力が高圧となる。

そして、歯間室内の圧力が低圧の際には、連通路内の圧
力も低圧となり、歯間室内の圧力が高圧の際には、連通
路内の圧力も高圧となる。

よって、アウタロータの外周部分に面する室内の圧力と
歯間室内の圧力とは、はぼ同じ圧力となり常時平衡状態
に保たれる。

［発明の効果］ 本発明のトロコイドポンプは上記構成および作用により
、つぎの効果を奏する。

アウタロータの外周部分に面する室内の圧力と歯間室内
の圧力とは、はぼ同じ圧力となり常時平衡状層に保たれ
るので、アウタロータの内周部の圧力の変動に対して、
アウタロータの外周部の圧力とアウタロータの内周部の
圧力とを常時平衡状態に保つことができる。このため、
歯間室からの流体の漏洩等による容積効率の低下、アウ
タロータとハウジングとの摩擦損失等による機械効率の
低下、ならびにアウタロータとハウジングとの干渉等に
よる騒音の発生を防止できる。

［実施例］ 本発明のトロコイドポンプの実施例を図に基づき説明す
る。

第１図および第２図は本発明の第１実施例を採用した内
接歯車式トロコイドポンプを示す。

１は内接歯車式トロコイドポンプを示す、このトロコイ
ドポンプ１は、エンジンのラジェータ、冷房装置の冷媒
蒸発器あるいは冷媒凝縮器等の熱交換器に空気を吹き付
けるファンの駆動用アクチュエータや、パワーステアリ
ングを作動させるために必要な油圧を発生させる油圧ポ
ンプに用いることができる。また、このトロコイドポン
プ１は、減衰力可変式ショックアブソーバあるいは高さ
調整式ショックアブソーバや、自動変速機を作動させる
ために必要な油圧を発生さぜる油圧ポンプ、あるいは内
燃機関や変速機等の摺動部分に潤滑油を供給する油圧ポ
ンプに用いることができる。

トロコイドポンプ１は、外力により回転駆動される回転
軸２と、該回転軸２と一体的に回転するインナロータ３
と、該インナロータに噛み合うアウタロータ４と、該ア
ウタロータ４を回転自在に支持するハウジング１００と
を備えている。

回転軸２は、図示右側部が入力部２１とされ、中央部が
出力部２２とされている。入力部２１は、ハウジング１
００の外に配されると共に、プーリ２３がボルト２４に
より締結されている。出力部２２には、インナロータ３
を一体的に回転させるために、インナロータ３と噛み合
うスプライン部２５が形成されている。

インナロータ３は、耐摩耗性の材質、例えばＷＣ−Ｃｏ
系またはＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系等の焼結超硬合金製で、
偏心した状態でハウジング１００内に配されている。こ
のインナ口・−夕３の内周部３１には、回転軸２のスプ
ライン部２５に嵌合するスプライン部３２が形成されて
いる。また、インナロータ３の外周部３３には、トロコ
イド曲線によって形成されているとともに、アウタロー
タ４に噛み合う外歯３４が形成されている。

アウタロータ４は、インナロータ３と同様に耐摩耗性の
材質、例えばＷＣ−Ｃｏ系またはＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系
等の焼結超硬合金製で、ハウジング１００内で回転自在
に支持されている。このアウタロータ４の外周部４１は
、ハウジング１００の内周面１１４に摺接している。ま
たアウタロータ４の内周部４２には、トロコイド曲線に
よって形成されているとともに、インナロータ３の外歯
３４に噛み合う内歯４３が形成されている。

ここで、本実施例において、インナロータ３の外歯３４
の数は、アウタロータ４の内歯４３の数より１個少なく
なっている（例えばアウタロータ４の内歯４３の数が７
個、インナロータ３の外歯３４の数が６個）。このため
、アウタロータ４の内周部４２およびインナロータ３の
外周部３３間には、アウタロータ４の内歯４３の数と同
数の歯間室５が形成されている。

歯間室５は、インナロータ３およびアウタロータ４の回
転によって容積変化を起こして、ポンプ作用を行うポン
プ室である。

ハウジング１００は、アルミニウム、アルミニウム合金
等の鋳物であり、図示左側に配設された第１のハウジン
グ１１０と、該第１のハウジング１１０の図示右側に固
着される第２のハウジング１２０とからなる。

第１のハウジング１１０は、第２のハウジング１２０を
締結するためのねじ穴１１１を形成しているとともに、
低圧油を歯間室５に吸引する吸引口１３０および高圧油
を吐出する吐出口１４０を有する。

第１のハウジング１１０の内周には、回転軸２を回転自
在に支持するすべり軸受（メタルブツシュ）１１２が設
けられている。第１のハウジング１１０の内周と回転軸
２どの間には、軸方向に鋤くスラスト力を受は止めるス
ラストワッシャ１１３が装着されている。また、第１の
ハウジング１１０の内周面１１４には、アウタロータ４
の外周部４１が摺接している。

第２のハウジング１２０は、第１のハウジング１１０に
ボルト１２１により締結するためのねじ穴１２２を形成
している。

第２のハウジング１２０の内周には、回転軸２を回転自
在に支持するすべり軸受（メタルブツシュ）１２３が設
けられている。第２のハウジング１２０の内周と回転軸
２どの間には、外部への油の漏洩を防止するオイルシー
ル１２４、および軸方向に働くスラスト力を受けとめる
スラストワッシャ１２５が装着されている。ここで、第
１のハウジング１１０の接合面１１５と第２のハウジン
グ１２０の接合面１２６との間には、収納室１５０外へ
の油の漏出を防止するＯリング１２７が装着されている
。

吸引口１３０は、第１のハウジング１１０に取付けられ
た吸引管１３１と連通している。吐出口１４０は、第１
のハウジング１１０に一体的に形成された吐出管１４１
と連通している。吸引管１３１内には、低圧の油が流れ
、吐出管１４１には、高圧の油が流れる。

このため、吸引管１３１の内径は、吐出管１４１の内径
より径大となっている。

また、ハウジング１００には、第１のハウジング１１０
および第２のハウジング１２０を組付けることにより、
吸引口１３０および吐出口１４０に連通する略円筒状空
間である収納室１５０が形成される。

収納室１５０内には、やや中心位置より図示下方を回転
軸２が貫通しているとともに、アウタロータ４およびイ
ンナロータ３が回転自在に嵌め込まれている。また、収
納室１５０は、回転軸２、メタルブツシュ１１２および
スラストワッシャ１１３を潤滑するための第１の潤滑油
路１６０と、回転軸２、メタルブツシュ１２３およびス
ラストワッシャ１２５を潤滑するための第２の潤滑油路
１７０と連通している。

第１の潤滑油路１６０は、吐出口１４０付近の図示右側
側面１１６とインナロータ３の側面との間から高圧の油
が浸入する油路１６１と、回転軸２、メタルブツシュ１
１２およびスラストワッシャ１１３を潤滑する油路１６
２と、油が一時貯溜される油溜り１６３と、および吸引
口１３０に油が戻されるリターン油路１６４とからなり
、これらをポンプ作用により歯間室５内に吸引された油
が循環する。

第２の潤滑油路１７０は、吐出口１４０付近の図示左側
接合面１２６とインナロータ３の側面との間から高圧の
油が浸入する油路１７１と、回転軸２、メタルブツシュ
１２３およびスラストワッシャ１２５を潤滑する油路１
７２と、オイルシール１２４で塞止められ、油が一時貯
溜される油溜り１１３と、および吸引口１３０に油が戻
されるリターン油路１７４とからなり、これらをポンプ
作用により歯間室５内に吸引された油が循環する。

さらに、ハウジング１００は、第３図にも示すように、
吸引口１３０から吐出口１４０の間に位置するアウタロ
ータ４の外周部４１に面する圧力均衡室１８０、および
吸引口１３０から吐出口１４０の間に位置する歯間室５
に圧力均衡室１８０を連通さぜる連通路１９０を具備す
る。

圧力均衡室１８０は、第１のハウジング１１０の内周面
１１４に形成されており、角度θだけ吐出口１４０側に
やや偏向した位置に延設されている。また、圧力均衡室
１８０は、吸引口１３０側にやや偏向した位置に延設さ
れていても良く、吸引口１３０から吐出口１４０の間の
アウタロータ４の外周部４１に面していれば自由に形成
することができる。

連通路１９０は、第１連通溝１９１、第２連通溝１９２
から構成されている。

第１連通溝１９１は、歯間室５および圧力均衡室１８０
に連通ずるとともに、第１のハウジング１１０の右側接
合面１１５に形成されている。

第２連通溝１９２は、歯間室５および圧力均衡室１８０
に連通ずるとともに、第２のハウジング１２０の左側接
合面１２６に形成されている。

ここで、歯間室５は、吸引口１３０から吐出口１４０の
間に位置する（吸引行程から吐出行程に移る）際に、イ
ンナロータ３およびアウタロータ４の１回転中で内部容
積が最大となる。

本実施例のトロコイドポンプ１の作用を図面に基づき説
明する。

外力により回転軸２に回転力が加わると、収納室１５０
内に配されたインナロータ３も一体的に回転し始める。

インナロータ３が回転軸２と一体的に回転することによ
って、アウタロータ４も同一方向に回転する。アウタロ
ータ４の内歯４３の数と同数の歯間室５がインナロータ
３およびアウタロータ４の回転によって容積変化を起こ
すことによって、ポンプ作用が行われる。歯間室５の内
圧は、吸引口１３０に連通ずると低圧に瞬間的に変動し
、吐出口１４０に連通ずると高圧に瞬間的に変動する。

このとき、アウタロータ４の回転に伴って、吸引口１３
０から吐出口１４０の間に位置する歯間室５が吸引口１
３０と連通ずる際には、その歯間室５の内圧（アウタロ
ータ４の内周部４２の圧力）も低圧となり、圧力均衡室
１８０の内圧（アウタロータ４の外周部４１の圧力）も
第１連通講１９１および第２連通溝１９２を介して低圧
となる。

また、吸引口１３０から吐出口１４０の間に位置する歯
間室５が吐出口１４０と連通ずる際には、その歯間室５
の内圧（アウタロータ４の内周部の圧力）も高圧となり
、圧力均衡室１８０の内圧（アウタロータ４の外周部の
圧力）も第１連通講１９１および第２連通溝１９２を介
して高圧となる。

以上のように、アウタロータ４の内周部４２の圧力とア
ウタロータ４の外周部４１の圧力とを常時平衡状態に保
つことができる。このため、アウタロータ４に偏荷重が
加わることを防止でき、且つ常時適正な外周クリアラン
スを確保することができるので、歯間室５からの流体の
漏洩を防止でき、アウタロータ４とハウジング１００と
の摩擦損失の増大を防止できるため、容積効率および機
械効率の良好なトロコイドポンプ１を提供することがで
きる。

また、連通路１９０は、ハウジング１００に形成されて
おり、通常ハウジング１００は、鋳物を用いている場合
が多く、圧力均衡室１８０、第１連通溝１９１および第
２連通溝１９２も同時に鋳抜くことが可能となり、高コ
ストとならない。

ここで、圧力均衡室１８０、第１連通溝１９１および第
２連通溝１９２の寸法を以下のように形成した本発明の
トロコイドポンプ１と、圧力均衡室１８０および連通路
１９０を形成していない従来のトロコイドポンプとのポ
ンプ回転数と機械効率との関係を第４図のグラフに表し
た。

Ａ−０，１５ｂ、Ｃ＝ｃ＋Ｂ 但し、（ｄ、　−ｄ、　）／２＜ｃ＜　（ｄｉ　−ｄ、
　）／２Ｂ＝０．０２ｃｔ、　、θ＝（０，１〜ｉ、ｏ
）ｘθ１Ａ；第１連通漬１９１および第２連通溝１９２
の深さ ｂ；アウタロータ４の幅 Ｂ；圧力均衡室１８０の深さ Ｃ；第１連通漬１９１および第２連通溝１９２の長さ Ｄ；圧力均衡室１８０の幅 θ；第１連通溝１９１の中心線と圧力均衡室１８０の吐
出口１４０側端部との角度 ｄ１　；アウタロータ４の内歯４３先径ｄ２；アウタロ
ータ４の内歯４３底径 ｄ、；アウタロータ４の外径 θ、；歯間室５の容積が最大となる状態においてインナ
ロータ３とアウタロータ４とが当接する角度 さらに、トロコイドポンプ１のポンプ作用によって、油
源（図示せず）から吸引管１３１、吸引口１３０を経て
両開室５内に吸引された低圧の油が圧縮される。その後
に、トロコイドポンプ１は、吐出口１４０から吐出管１
４１を経て油圧アクチュエータ等へ強制的に高圧の油を
圧送する。

さらに、その高圧の油のうち一部の油は、収納室１５０
の吐出口１４０付近の内壁面とインナロータ３の両側面
との間に形成された油路１６１および油路１７１に漏出
する。そして、その高圧の油は、油路１６２および油路
１７２内に流出し、この油路１６２および油路１７２内
に配されているメタルブツシュ１１２、１２３およびス
ラストワッシャ１１３、１２５を潤滑する。そして、油
路１６２．１７２より流出した油は、油溜り１６３．１
７３に配されたオイルシール１２４で塞止められ、その
後、リターン油路１６４．１７４から収納室１５０の吸
引口１３０に戻される。このように、第１の潤滑油路１
６０および第２の潤滑油路１１０内を油が循環すること
により、メタルブツシュ１１２、１２３およびスラスト
ワッシャ１１３．１２５が充分潤滑される。

このように、高圧の油をメタルブツシュ１１２．１２３
およびスラストワッシャ１１３．１２５に供給すること
によって、非常に簡易で小型化された軸受とすることが
でき、また潤滑することによって、メタルブツシュ１１
２．１２３の耐久性を飛躍的に向上させることができる
。

第５図は本発明の第２実施例を採用したトロコイドポン
プを示す。

（第１実施例と同−機能部は同番号を付す）本実施例で
は、第１実施例の吸引口１３０と吐出口１４０との形状
が対称的な形状であるのに対し、吸引口２３０と吐出口
２４０との形状を非対称形状としている。

本実施例の場合も第１実施例と同様な効果を有する。

第６図は本発明の第３実施例を採用したトロコイドポン
プを示す。

（第１実施例と同−機能部は同番号を付す）本実施例の
連通路１９０は、第２連通溝１９２を廃止して、第１連
通湧１９１および圧力均衡室１８０から構成している。

本実施例の場合も第１実施例と同様な効果を有する。

第７図は本発明の第４実施例を採用したトロコイドポン
プを示す。

（第１実施例と同−機能部は同番号を付す）本実施例の
連通路１９０は、第１連通溝１９１を廃止して、第２連
通溝１９２および圧力均衡室１８０から構成している。

本実施例の場合も第１実施例と同様な効果を有する。

第８図は本発明の第５実施例を採用したトロコイドポン
プを示す。

（第１実施例と同−機能部は同番号を付す）本実施例の
ハウジング１００は、３分割で、第１のハウジング１１
０、第２のハウジング１２０、およびアウタロータ４の
外側を囲む第３のハウジング２００から構成されている
。第３のハウジング２００の内周部には、吸引口１３０
から吐出口１４０の間に位置するアウタロータ４の外周
部４１に面する圧力均衡室２１０が形成されている。

例えば本実施例の第３のハウジング２００を鉄製とする
ことにより、アウタロータ４と第３のハウジング２００
との熱膨張係数の差を小さくしている。

よって、本実施例では、第１のハウジング１１０の接合
面１１５と第３のハウジング２００の接合面２１１との
間から収納室１５０、圧力均衡室２１０および連通路１
９０内の油の漏洩が防止でき、さらに第２のハウジング
１２０の接合面１２６と第３のハウジング２００の接合
面２１２との間から収納６室１５０、圧力均衡室２１０
および連通路１９０内の油の漏洩が防止できる。２１３
．２１４は収納室１５０、圧力均衡室２１０および連通
路１９０内の油の漏洩を防止するＯリングである。

［他の実施例］ 本実施例では、収納室の吸引口と吐出口とを別途形成し
たが、１つの開口で吸引口と吐出口とを兼ね、油路から
吸引した油を同し油路から吐出する往復式や、油溜りよ
り吸引した油を油圧回路に圧送した後油圧回路外に排出
する方式でも良い。

本実施例では、トロコイドポンプを油圧ポンプとして用
いたが、トロコイドポンプを水、空気等種々の流体圧ポ
ンプとして用いても良い。

本実施例では、連通路に連通溝を用いたが、連通路に管
状の連通路を用いても良い。

本実施例では、インナロータと回転軸とを別途設けたが
、インナロータと回転軸とを一体的に設けて直接インナ
ロータを回転駆動させても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を採用したトロコイドポン
プを示す側面断面図、第２図は本発明の第１実施例を採
用したトロコイドポンプを示す正面断面図、第３図は本
発明の第１実施例を採用したトロコイドポンプの要部を
示す側面断面図、第４図は本発明のトロコイドポンプと
従来のトロコイドポンプとのポンプ回転数と機械効率と
の関係を示すグラフ、第５図は本発明の第２実施例を採
用したトロコイドポンプを示す正面断面図、第６図は本
発明の第３実施例を採用したトロコイドポンプの要部を
示す側面断面図、第７図は本発明の第４実施例を採用し
たトロコイドポンプの要部を示す側面断面図、第８図は
本発明の第５実施例を採用したトロコイドポンプを示す
側面断面図である。 図中 １・・・トロコイドポンプ　２・・・回転軸　３・・・
インナロータ　４・・・アウタロータ　５・・・歯間室
　３４・・・外＠４３・・・内歯　１００・・・ハウジ
ング　１３０・・・吸引口　１４０・・・吐出口　１８
０．２１０・・・圧力均衡室　１９０・・・連通路　１
９１・・・第１連通講　１９２・・・第２連通溝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）外力により回転駆動されるとともに、複数の外歯を
   有するインナロータと、 該インナロータの前記外歯に噛み合う複数の内歯を有す
   るアウタロータと、 該アウタロータを回転自在に支持するとともに、低圧の
   流体を内部に吸引する吸引口、および高圧の流体を吐出
   する吐出口を有するハウジングとを備えたトロコイドポ
   ンプにおいて、 前記ハウジングは、 前記吸引口から前記吐出口の間に位置する前記アウタロ
   ータの外周部分に面する室と、 前記吸引口から前記吐出口の間に位置するとともに、前
   記インナロータの外周および前記アウタロータの内周間
   に形成される歯間室に前記室を連通させる連通路と を具備することを特徴とするトロコイドポンプ。