JP2001241388A - ロータリ型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出の瞬時流量変化によって起こる振動を効
率良く低減して静粛性及び耐久性を高める。 【解決手段】 ロータリ型ポンプは、ハウジング１の内
周面に形成されたトロコイド曲面６に頂部５ａ〜５ｃが
摺接しつつ回転するロータ５と、トロコイド曲面６とロ
ータ外周面との間に形成され、ロータ５の回転に伴って
容積が連続的に増減変化する複数の作動室１６ａ〜１６
ｃと、ハウジング１内の作動室１６ａ〜１６ｃの容積が
増大する領域に開口形成された吸入ポート１８と、ハウ
ジング１内の作動室１６ａ〜１６ｃの容積が減少する領
域に開口形成された吐出ポート１９を備えている。吐出
ポート１９または作動室１６ａ〜１６ｃの吐出領域に臨
む位置にエアチャンバ２１等の脈圧低減装置を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑油や作動油を
送給するためのオイルポンプ等として用いられるロータ
リ型ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】内周部にペリトロコイド曲面が形成され
たハウジングに略三角形状のロータを回転自在に収容
し、このロータを偏心機構を介して駆動回転することに
より、ロータとペリトロコイド曲面の間に形成される複
数の作動室の容積を連続的に増減変化させ、それによっ
てポンプ作用を為すようにしたロータリ型ポンプが知ら
れている（実開平１−８３１９４号公報、特開平９−２
６８９８０号公報等参照）。

【０００３】この従来のロータリ型ポンプについて簡単
に説明すると、ロータは偏心機構を介して駆動軸に取付
けられると共に、ガイド機構を介してハウジングに対し
て三つの頂部が常時トロコイド曲面に摺接するように姿
勢制御されており、ロータの外周面とトロコイド曲面の
間には三つの作動室が形成され、これらの作動室がロー
タの回転（旋回）に伴って容積を増減変化させるように
なっている。そして、ハウジング内にはロータの回転に
伴なって作動室の容積が減少する領域と増大する領域が
夫々二つずつ形成されるが、そのうちの各一つの容積減
少領域と増大領域には吐出ポートと吸入ポートが夫々開
口形成されており、また、残余の容積減少領域と増大領
域は連通路によって接続されている。

【０００４】したがって、このロータリ型ポンプは、吸
入ポートから吸い込まれた作動油が続く容積減少領域で
圧縮されようとすると、その圧縮されようとする作動油
を隣接する容積増大領域に逃がし、これによってロータ
の円滑な回転を実現している。つまり、潤滑油や作動油
等の非圧縮性流体を扱う場合には、ロータの回転時に各
作動室が密閉状態で容積変化しようとすると、流体の非
圧縮性によってロータの回転自体が阻害されてしまう
が、容積減少領域と容積増大領域を連通路によって接続
することでこの不具合を解消している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種のロータリ型ポ
ンプは、内接式ギヤポンプやプランジャポンプ等に比較
して作動室の容積を大きく確保することができるため、
ロータ一回転当たりの吐出容量を大きくしてポンプ効率
を高めることができる。しかし、ロータの一回転当たり
の吐出容量が大きい分、吐出部分での瞬時流量変化も大
きく、その流量変化によって起こる振動によって騒音や
装置の耐久性低下等の不具合を招く。

【０００６】そこで本発明は、吐出の瞬時流量変化によ
って起こる振動を効率良く低減して静粛性及び耐久性の
高いロータリ型ポンプを提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
請求項１記載の発明は、ハウジングの内周面に形成され
たトロコイド曲面に頂部が摺接しつつ回転するロータ
と、前記トロコイド曲面とロータ外周面との間に形成さ
れ、前記ロータの回転に伴って容積が連続的に増減変化
する複数の作動室と、前記ハウジング内の作動室の容積
が増大する領域に開口形成された吸入ポートと、前記ハ
ウジング内の作動室の容積が減少する領域に開口形成さ
れた吐出ポートとを備えたロータリ型ポンプにおいて、
前記ハウジング内の吐出領域に脈圧低減装置を設けたこ
とを特徴としている。

【０００８】したがって、吐出部分での瞬時流量変化は
ハウジング内の吐出領域で脈圧低減装置によって低減さ
れる。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、脈圧低減装
置を、ハウジング内の吐出領域に臨む位置に鉛直上方に
窪ませて形成したエアチャンバによって構成したことを
特徴としている。

【００１０】さらに、請求項３記載の発明は、脈圧低減
装置を、ハウジング内の吐出領域に臨む位置で進退動作
するピストンと、ピストンを付勢するばねによって構成
したことを特徴としている。

【００１１】さらにまた、請求項４記載の発明は、脈圧
低減装置を、ハウジングの内周面のうちの常時負圧にな
らない領域に配置したことを特徴としている。したがっ
て、脈圧低減装置部分からハウジング内へのエアの流入
は生じなくなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１，図２は本発明に係るロータ
リ型ポンプの第１の実施形態を示し、内燃機関のシリン
ダブロック等に固定されたハウジング１と、該ハウジン
グ１の一端部に平ボルト３によって固定されて、ハウジ
ング１内部に形成されたまゆ状の凹部１ｂの一端開口を
閉塞するカバー２と、ハウジング１とカバー２の各中央
に有する貫通孔１ａ，２ａ内に挿通配置された駆動軸４
と、前記ハウジング１内部の凹部１ｂとカバー２とで画
成された内部に回転自在に収納されたほぼ三角形状のロ
ータ５とを備えている。

【００１３】前記ハウジング１は、凹部１ｂの内周面が
まゆ状のトロコイド曲面６に形成されていると共に、カ
バー２と反対側の外面に筒状の突起部７が一体に設けら
れている。

【００１４】前記駆動軸４は、図外の内燃機関のクラン
クシャフトに連係されて、該クランクシャフトと１対１
の回転比で回転するようになっており、外周面に偏心機
構であるエキセントリックカラー１０が駆動軸４の外周
面凹溝に長手方向に配置されたキー１１によって固定さ
れていると共に、先端部４ａに、駆動プーリ１２が軸方
向から螺着したボルト１３によって固定されている。ま
た、駆動軸４の基端側段差部４ｂに歯車１４が固定され
ている。さらに、駆動プーリ１２は、本体の内周部に駆
動軸４の外周に被嵌する筒部１２ａを有していると共
に、タイミングベルトを介して駆動軸４に回転力を伝達
するようになっている。尚、ハウジング１の突起部７と
駆動プーリ１２の筒部１２ａとの間にはシール部材１５
が介装されている。

【００１５】前記エキセントリックカラー１０は、駆動
軸４の外周面に被嵌する筒状部１０ａと、該筒状部１０
ａの駆動プーリ１２側外周面に一体に形成された偏心板
１０ｂとからなり、その中心Ｐが駆動軸４の軸心Ｘから
ε分だけ偏心している（図１参照）。また、前記筒状部
１０ａは、前後端部がハウジング１の挿通孔１ａとカバ
ー２の挿通孔２ａまで延設されて、前端部が駆動プーリ
１２の筒部１２ａの端縁に、後端部が歯車１４の端面に
夫々当接して軸方向の位置決めがされている。また、偏
心板１０ｂには、軽量化と重量バランスを取るための大
小複数の孔Ｈが周方向に配置されている。

【００１６】前記ロータ５は、その厚さ巾がハウジング
１の凹部１ｂの巾よりも若干小さく設定され、各頂部５
ａ〜５ｃ間の外面とトロコイド曲面６との間に３つの作
動室１６ａ，１６ｂ，１６ｃを形成していると共に、各
頂部５ａ〜５ｃがトロコイド曲面６に常時摺接しながら
ペリトロコイド曲線を画いて回転運動を行うようになっ
ている。また、ロータ５の中央には、円形孔が形成され
ており、この円形孔の内周面５ｄが前記エキセントリッ
クカラー１０の偏心板１０ｂの外周面に嵌合支持され
て、該偏心板１０ｂから内周面５ｄを介してロータ５に
回転力が伝達されるようになっている。

【００１７】また、前記ハウジング１は、図１に示すよ
うに一側壁内に凹部１ｂに連通する下側の吸入ポート１
８と上側の吐出ポート１９が略水平方向に沿って貫通形
成されていると共に、吸入，吐出ポート１８，１９と反
対側の他側壁の内部には、圧縮行程時に容積が減少する
作動室１６ａ（１６ｂ，１６ｃ）と、該作動室１６ａ
（１６ｂ，１６ｃ）にロータ５の回転方向で隣接する作
動室１６ｂ（１６ｃ，１６ａ）とを連通する連通路２０
が形成されている。

【００１８】すなわち、この連通路２０は、ほぼ円弧形
状に形成され、ロータ５の回転に伴なって例えば一つの
頂部５ｂが他側壁側のトロコイド曲面６に摺接している
状態で、一端開口２０ａが作動室１６ａに連通し、他端
開口２０ｂが作動室１６ｂに連通するように形成されて
いる。

【００１９】そして、前記ハウジング１の凹部１ｂ底面
とロータ５との間には、該ロータ５をトロコイド曲面６
に沿って回転案内する案内手段が設けられている。この
案内手段は、ハウジング１の凹部１ｂ底面に形成された
無端状のガイド溝８と、ロータ５に突設されて先端部が
このガイド溝８に摺動自在に嵌挿されるガイドピン９と
によって構成されている。ガイド溝８はハウジング１の
トロコイド曲面６に沿って凹部１ｂの底面にまゆ形状に
切欠形成されており、ガイドピン９はロータ５の一側面
の各頂部５ａ，５ｂ，５ｃ付近に突設されている。

【００２０】また、図１に示すように、ハウジング１の
吐出ポート１９に臨む位置には脈圧低減装置としてのエ
アチャンバ２１が形成されている。このエアチャンバ２
１は、吐出ポート１９に対して鉛直上方側に窪んで形成
されており、ポンプに作動油が供給されたときにその窪
み内にエアを残留させ、そのエアの緩衝作用によって作
動油の脈圧を防止する。

【００２１】以下、この実施形態のロータリ型ポンプの
作用について説明する。

【００２２】クランクシャフトの回転に伴なって駆動軸
４が回転すると、エキセントリックカラー１０も同期回
転して外周面とロータ内周面５ｄを介してロータ５に回
転力を伝達する。このため、ロータ５は案内手段の各ガ
イドピン９がガイド溝８内を摺動しながらスムーズに案
内されてトロコイド曲線６に沿って回転運動する。

【００２３】このとき、吸入ポート１８に連通した例え
ば作動室１６ａ内に作動油が吸入され、ロータ５の回転
により最大容積となった作動室１６ａ内に作動油が満た
されて、そのまま圧縮行程に移行する。そして、圧縮行
程が開始（作動室１６ａの容積減少が開始）すると同時
に、作動室１６ａが連通路２０によって作動室１６ｂと
連通するため、作動室１６ａ内の作動油が作動室１６ｂ
内に流入して、作動室１６ａの圧縮行程への移行に伴う
容積減少を許容する。その後、膨張行程に移行して作動
室１６ｂ内に満たされた作動油は、該作動室１６ｂに連
通した吐出ポート１９にロータ５の回転力によって圧送
される。

【００２４】ロータリ型ポンプは、通常、ロータ５の回
転に伴なう作動室１６ａ〜１６ｃの容積変化が大きいた
めに、吐出ポート１９部分での瞬時流量変化も大きくな
り易いが、この実施形態においては吐出ポート１９に臨
ませてエアチャンバ２１が設けられているため、吐出ポ
ート１９における作動油の脈圧はこのエアチャンバ２１
のエア弾性によって吸収される。

【００２５】図３は、駆動軸４の回転速度とエアチャン
バ２１の容積を種々に変えて吐出部分での脈圧振幅を計
測した結果であり、この結果からも明かなようにある程
度容積の大きいエアチャンバ２１を設定すれば、いずれ
の回転速度域においても脈圧振幅を確実に低減すること
ができる。

【００２６】以上のように、この実施形態のロータリ型
ポンプは、吐出ポート１９に設けたエアチャンバ２１に
よって吐出部分における脈圧変動を吸収することができ
るため、この脈圧変動に起因した振動の発生を無くし
て、騒音の発生やポンプ耐久性の低下といった不具合を
解消することができる。

【００２７】また、この実施形態のポンプは、脈圧低減
装置として吐出ポート１９に対して鉛直上方に窪ませた
だけの極めて簡素なエアチャンバ２１を採用したため、
脈圧低減装置を付加したことによる製造コストの高騰を
最小限に抑えることができる。

【００２８】尚、吐出ポート１９に設ける脈圧低減装置
は、図４に示すものや図５に示すもののように、吐出ポ
ート１９の作動油とエアの存在する部屋をピストン２２
によって完全に分離するようにしても良い。

【００２９】これらの実施形態について簡単に説明する
と、図４に示した第２の実施形態は、ハウジング１に形
成したシリンダ穴２３にピストン２２を摺動自在に嵌合
すると共に、シリンダ穴２３の内部を密閉することによ
りエア弾性をピストン２２に対する付勢力として作用さ
せたものであり、図５に示した第３の実施形態は、ハウ
ジング１に形成したシリンダ穴２３にピストン２２を摺
動自在に嵌合し、シリンダ穴２３内にピストン２２を付
勢するためのコイルスプリング２４を別途内装したもの
である。いずれの実施形態のものも吐出ポート１９内の
作動油とシリンダ穴２３内のエアがピストン２２によっ
て分離されるため、シリンダ穴２３内のエアが吐出ポー
ト１９中に流入するのを防止することができる。

【００３０】つづいて、本発明の第４の実施形態を図６
〜図９によって説明する。尚、図１，図２に示した第１
の実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複する部
分については説明を省略するものとする。

【００３１】この実施形態のロータリ型ポンプは、基本
的な構成は第１の実施形態と同様であるが、脈圧低減装
置としてのエアチャンバ２１を吐出ポート１９ではな
く、ハウジング１の凹部１ｂに直接臨む位置に配置して
いる点で異なっている。

【００３２】エアチャンバ２１の配置としては、振動低
減の観点から瞬時流量変化の起こる部分により近接させ
ることが望ましいが、凹部１ｂ内は吸入と吐出が頻繁に
切り換わるため、この部分にエアチャンバ２１を配置す
るとすればエアチャンバ２１からのエア流出を阻止する
ための工夫をしなければならない。この実施形態におい
ては、エアチャンバ２１を凹部１ｂ内のある限られた範
囲に設定することによってこの問題を解決している。

【００３３】ここで、図７（ａ）〜（ｄ）と図８（ｅ）
〜（ｇ）は、ロータ５の中心Ｐが駆動軸４の軸心Ｘの鉛
直下方に位置されるときを回転角０°としたときの、回
転角θが０°，６０°，１２０°，１８０°，２４０
°，２７０°，３００°の場合におけるロータ５の回転
挙動を示したものである。

【００３４】図７（ａ），（ｂ）では、ロータ５の頂部
５ａ，５ｂに挟まれた作動室１６ａが吸入ポート１８に
連通したまま容積を次第に増大させ、図７（ｃ），
（ｄ）から図８（ｅ）にかけては、作動室１６ａが吸入
ポート１８に連通したまま連通路（図６参照）を通して
回転前方の作動室１６ｂに導通し、両作動室１６ａ，１
６ｂを合わせた部分が全体として吸入容積を増大させ
る。そして、図８（ｆ）ではロータ５の頂部５ｂ，５ｃ
が吐出ポート１９と吸入ポート１８を夫々閉塞し、この
図８（ｆ）を境に図８（ｇ）では作動室１６ｃが吸入ポ
ート１８に連通し、作動室１６ｂが吐出ポート１９に連
通する。つまり、図８（ｆ）の回転角２７０°での頂部
５ｃの位置を境に作動室１６ｂが吸入から吐出に切り換
わる（図９も参照）。

【００３５】この実施形態のロータリ型ポンプはこの境
となる点に着目し、駆動軸４の回転角が２７０°のとき
の頂部５ｃの位置Ｂよりも僅かに回転方向前方側にエア
チャンバ２１を開口形成することにより、エアチャンバ
２１に吸入圧（負圧）が作用しないようにしている。

【００３６】したがって、このロータリ型ポンプにおい
ては、ポンプ作動中にエアチャンバ２１内のエアが作動
油中に流出することがなく、作動油へのエア混入による
騒音の発生やポンプ性能の低下等の問題を回避すること
ができる。

【００３７】尚、ハウジング１の凹部１ｂに直接臨ませ
て脈圧低減装置を設ける場合にも、同装置を、図４に示
すようなピストン２２をエアで付勢する構造としたり、
図５に示すようなピストン２２をコイルスプリング２４
で付勢する構造としても良い。この場合、エアチャンバ
２１を採用するのに比較して構造は複雑になるものの、
作動油へのエアの混入をより確実に防止することができ
る。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るロータリ型ポンプによれば、吐出部分での瞬時流量
変化が脈圧低減装置によって効率良く吸収されるため、
大きな瞬時流量変化による振動が生じなくなり、その振
動による騒音の発生や装置の耐久性の低下が確実に防止
される。

【００３９】また、請求項２に記載の発明によれば、多
くの部品を要しない極めて簡素な構造によって瞬時流量
変化を吸収することができるため、コストの低廉化が図
れる。

【００４０】また、請求項３に記載の発明によれば、脈
圧低減装置から吐出ポートや作動室内へのエアの侵入を
ピストンによって阻止することができるため、エアの侵
入による騒音の発生やポンプ性能の低下を確実に防止す
ることができる。

【００４１】さらに、請求項４記載の発明によれば、脈
圧低減装置部分が負圧になることがないため、脈圧低減
装置部分からのエアの侵入をより確実に防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示すロータリ型ポン
プの図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図２】同実施形態を示すロータリ型ポンプの縦断面
図。

【図３】同実施形態を採用した場合のエアチャンバ容積
と吐出側の脈圧振幅の関係を示すグラフ。

【図４】本発明の第２の実施形態を示す要部の断面図。

【図５】本発明の第３の実施形態を示す要部の断面図。

【図６】本発明の第４の実施形態を示す図１に対応の断
面図。

【図７】同実施形態におけるロータ挙動を示す概略正面
図。

【図８】同挙動を示す概略正面図。

【図９】同実施形態を説明するためにクランクシャフト
回転角と流動変動の関係を示したグラフ。

【符号の説明】

１…ハウジング ５…ロータ ５ａ〜５ｃ…頂部 ６…トロコイド曲面 １６ａ〜１６ｃ…作動室 １８…吸入ポート １９…吐出ポート ２０…連通路 ２１…エアチャンバ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの内周面に形成されたトロコ
   イド曲面に頂部が摺接しつつ回転するロータと、前記ト
   ロコイド曲面とロータ外周面との間に形成され、前記ロ
   ータの回転に伴って容積が連続的に増減変化する複数の
   作動室と、前記ハウジング内の作動室の容積が増大する
   領域に開口形成された吸入ポートと、前記ハウジング内
   の作動室の容積が減少する領域に開口形成された吐出ポ
   ートとを備えたロータリ型ポンプにおいて、 前記ハウジング内の吐出領域に脈圧低減装置を設けたこ
   とを特徴とするロータリ型ポンプ。
2. 【請求項２】 前記脈圧低減装置を、ハウジング内の吐
   出領域に臨む位置に鉛直上方に窪ませて形成したエアチ
   ャンバによって構成したことを特徴とする請求項１に記
   載のロータリ型ポンプ。
3. 【請求項３】 前記脈圧低減装置を、ハウジング内の吐
   出領域に臨む位置で進退動作するピストンと、ピストン
   を付勢するばねによって構成したことを特徴する請求項
   １に記載のロータリ型ポンプ。
4. 【請求項４】 前記脈圧低減装置を、ハウジングの内周
   面のうちの常時負圧にならない領域に配置したことを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロータリ型ポ
   ンプ。