JP2006233844A - 流体ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 片持軸により支持されたロータを有する流体ポンプにおいて、吸入圧と吐出圧との不均衡によってロータ及びその軸が傾斜することを抑制することにより、回転効率の低下を防止し、流体の漏れを低減することが可能な流体ポンプを提供する。
【解決手段】 ポンプ室２１を有するとともに該ポンプ室２１に連通する吸入流路３１及び吐出流路４１を有するハウジング２と、ポンプ室２１内に配置され、片持軸６により回転可能に支持されてその外周側に作動室９を形成するロータ７とを有するポンプ１であって、ハウジング２内には吐出流路４１に連通してポンプ室２１側に開口する吐出圧室４が形成され、吐出圧室４は、ロータ７の片持軸６が支持されていない側の非軸支側面７ａに対向する開口面積が、ロータ７の片持軸６が支持されている側の軸支側面７ｂに対向する開口面積より大きく形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ポンプ室を有するとともに該ポンプ室に連通する吸入流路及び吐出流路を有するハウジングと、前記ポンプ室内に配置され、片持軸により回転可能に支持されてその外周側に流体圧を発生するための作動室を形成するロータとを有する流体ポンプに関する。

ハウジングのポンプ室内に配置されたロータを有する流体ポンプの一つであるトロコイドポンプに関して、例えば下記の特許文献１には以下のような技術が開示されている。すなわち、こ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有するインナロータと、該インナロータの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入する吸入口及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ている。そして更に、前記ハウジングは、前記吸入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圧力均衡室と、前記吸入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及び前記アウタロータの内周間に形成される作動室に前記圧力均衡室を連通させる連通路とを有している。

したがって、上記トロコイドポンプでは、前記作動室が前記吸入口に連通した状態から前記吐出口に連通した状態に切り換わる位置におけるアウタロータの外周側に圧力均衡室が形成されることになる。そして、この圧力均衡室の圧力は、前記連通路により該圧力均衡室の内周側に位置する前記作動室の圧力とほぼ同じ圧力となるようにされている。これにより、前記作動室の圧力が吸入圧と吐出圧とで変動する際にも、アウタロータの内周側の圧力と外周側の圧力とを常時平衡状態に保つことができ、アウタロータとハウジングとの摩擦による効率低下や騒音の発生等を抑えることが可能な構成となっている。

特開平２−７５７８３号公報（第２−３頁、第１−２図）

しかし、吸入圧と吐出圧との不均衡により生じる問題は、上記のトロコイドポンプが解決しようとするものに限られない。すなわち、上記のトロコイドポンプでは、インナロータの回転軸はインナロータの両側において軸受により支持された構成を有しているが、インナロータ７の回転軸６が片持で構成されたトロコイドポンプも存在する。図１０は、そのようなポンプ１の内部構造を示す断面図であり、図１１は図１０のＩ−Ｉ断面図である。なお、図１０のＧ−Ｇ断面図及びＨ−Ｈ断面図は、本発明の実施形態についての図２及び図３と同様である。このようなポンプ１では、インナロータ７の外歯とアウタロータ８の内歯との間に形成された作動室９の内部における流体圧が、吸入流路３１に連通する吸入側作動室９１と吐出流路４１に連通する吐出側作動室９２とで異なることに起因して、インナロータ７及びその回転軸６が軸受５に対して傾斜するという問題が生じる。

図１２は、この現象を説明するためにインナロータ７及びその回転軸６の傾斜を強調して示す模式図である。この図に示すように、吐出側作動室９２の内部の流体は、ポンプ１の吐出圧と同じの高い圧力となっている。そのため、吐出側作動室９２内の流体はインナロータ７を径方向内側（図１０〜１２における上側）に向けて押圧する荷重Ｆ１を作用させる。また、吸入側作動室９１の内部の流体は負圧となる。そのため、吸入側作動室９１内の流体はインナロータ７を径方向外側（図１０〜１２における上側）に向けて吸引する荷重Ｆ４を作用させる。但し、この吸入側作動室９１の負圧の絶対値は吐出側作動室９２の流体圧と比べて小さいので、荷重Ｆ４の大きさも荷重Ｆ１に比べて小さい。一方、図１０及び図１１にも示すように、ハウジング２におけるインナロータ７の両側に形成された吐出圧室４及び吸入圧室３は、インナロータ７を挟んで開口部の形状が対称となるように形成されているので、インナロータ７の両側面に作用する荷重Ｆ２と荷重Ｆ３、及び荷重Ｆ５と荷重Ｆ６はそれぞれほぼ同じ値となる。したがって、インナロータ７に対して側面から作用する荷重はつり合っており、インナロータ７にはほとんど影響を与えない。
したがって、インナロータ７は、その径方向の荷重Ｆ１及び荷重Ｆ４の影響によって吸入側作動室９１の方向への力を受け、それにより、インナロータ７及びその回転軸６は軸受５の角部５ａを支点に回転力Ｍ１を受けて傾斜する。

この場合、インナロータ７とハウジング２のポンプ室２１を構成する内壁面２１ａ、２１ｂとの間のクリアランスｄ（以下「インナロータ７のサイドクリアランスｄ」という。）が不均等になり、インナロータ７は、その周縁部７ｃ、７ｄがポンプ室２１の内壁面２１ａ、２１ｂに当接した状態で回転することになるので、その当接部における摺動抵抗により回転効率が低下するという問題がある。
また、隙間を通過する流体の漏れ量は、一般的に当該隙間の２乗に比例して増加する。したがって、インナロータ７がポンプ室２１内で傾斜した場合には、傾斜せずにインナロータ７のサイドクリアランスｄが均等な場合と比較して、サイドクリアランスｄが部分的に大きくなるため、吐出圧室４側から吸入圧室３側への流体の漏れ量が多くなるという問題がある。
なお、ここではトロコイドポンプを例として説明したが、上記問題は、トロコイドポンプに限定されるものではなく、他の内接歯車ポンプ、外接歯車ポンプ、ベーンポンプ等であって、ロータの回転軸が片持構造である流体ポンプに共通の問題として存在する。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、片持軸により支持されたロータを有する流体ポンプにおいて、吸入圧と吐出圧との不均衡によってロータが傾斜することを抑制することにより、回転効率の低下を防止し、流体の漏れを低減することが可能な流体ポンプを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る流体ポンプの特徴構成は、ポンプ室を有するとともに該ポンプ室に連通する吸入流路及び吐出流路を有するハウジングと、前記ポンプ室内に配置され、片持軸により回転可能に支持されてその外周側に作動室を形成するロータとを有するポンプであって、前記ハウジング内には前記吐出流路に連通して前記ポンプ室側に開口する吐出圧室が形成され、前記吐出圧室は、前記ロータの前記片持軸が支持されていない側の非軸支側面に対向する開口面積が、前記ロータの前記片持軸が支持されている側の軸支側面に対向する開口面積より大きく形成されている点にある。

この特徴構成によれば、前記吐出圧室から前記ロータの前記非軸支側面に作用する流体の圧力が前記軸支側面に作用する流体の圧力より高くなり、前記ロータに前記非軸支側面から前記軸支側面に向かう方向の荷重が作用する。したがって、前記ロータの外周側に形成される作動室の圧力の不均衡により生じる、前記ロータを傾斜させる方向の力を打ち消して、その傾斜を抑制することができる。よって、ポンプの回転効率の低下を防止し、更には流体の漏れを低減することができる。

ここで、前記ハウジング内には前記吸入流路に連通して前記ポンプ室側に開口する吸入圧室が形成され、前記吸入圧室は、前記ロータの前記軸支側面に対向する開口面積が、前記ロータの前記非軸支側面に対向する開口面積より大きく形成されている構成とすると更に好適である。

これにより、前記吸入圧室から前記ロータの前記軸支側面に作用する流体の負圧の絶対値が前記非軸支側面に作用する流体の負圧の絶対値より大きくなり、前記ロータに前記非軸支側面から前記軸支側面に向かう方向の荷重が作用する。したがって、前記ロータの外周側に形成される作動室の圧力の不均衡により生じる前記ロータの傾斜を更に抑制することができる。

また、前記片持軸は、その自由端部が前記ロータの前記非軸支側面に突出するように設けられ、前記ハウジングは、前記片持軸の自由端部を収納する軸端収納室を備え、該軸端収納室は、前記吐出流路に連通されて前記吐出圧室を構成することとしても好適である。

このような構成とすれば、前記軸端収納室に吐出圧の流体を導入することができるので、前記軸端収納室と前記片持軸の自由端部との間の摺動抵抗を低減することができるとともに、簡易な構成により、前記吐出圧室の前記非軸支側面に対向する開口面積を、前記軸支側面に対向する開口面積より大きく形成することができる。

〔第一の実施形態〕
以下に、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態においては、本発明をトロコイドポンプに適用した場合を例として説明する。図１は、本実施形態に係るポンプ１の内部構造を示す断面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は図１のＣ−Ｃ断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係るポンプ１は、ポンプ室２１を有するとともに、このポンプ室２１に連通する吸入流路３１及び吐出流路４１を有するハウジング２と、軸受５により片持支持された回転軸６と、ポンプ室２１内に配置され、回転軸６により回転可能に支持されたインナロータ７と、このインナロータ７の外周側に配置され、ポンプ室２１内で回転可能に設けられたアウタロータ８とを有している。

図２に示すように、インナロータ７は、その外周に複数の外歯７１が形成されている。そして、インナロータ７は、その径方向中心に設けられた回転軸６により回転可能に支持されている。本実施形態においては、このインナロータ７が本発明の「ロータ」に相当する。
また、アウタロータ８は、インナロータ７の回転軸６に対して偏心して配置された略円輪状となっている。アウタロータ８の内周にはインナロータ７の外歯７１に噛み合う複数の内歯８１が形成されている。アウタロータ８の外周面は、ハウジング２内に形成されたポンプ室２１の円筒状の内壁面に沿って回転摺動可能となっている。

インナロータ７の外歯７１の歯数はアウタロータ８の内歯８１の歯数よりも一つ少なく、図２に示す例では、インナロータ７の外歯７１の歯数が６に対してアウタロータ８の内歯８１の歯数は７となっている。これにより、インナロータ７の外歯７１とアウタロータ８の内歯８１との間に、複数（インナロータ７の外歯７１の歯数と同数）の作動室９が形成される。各作動室９の容積はインナロータ７及びアウタロータ８の回転に伴って変化することにより、流体を所定の吐出圧で吐出する。すなわち、図２に示すようにインナロータ７及びアウタロータ８が反時計方向に回転する場合、図における略上半分の領域Ｔでは、作動室９はロータ７、８の回転に伴って容積が増大するので、作動室９の内部には負圧である吸入圧が発生して流体を吸入する。以下、このような領域Ｔ内にある作動室９を吸入側作動室９１とする。一方、図における略下半分の領域Ｕでは、作動室９はロータ７、８の回転に伴って容積が減少するので、作動室９の内部には正圧が発生して流体を所定の吐出圧で吐出する。以下、このような領域Ｕ内にある作動室９を吐出側作動室９２とする。なお、吐出圧は、吐出流路４１を介した流体の供給先での流体圧等により変動する。

図１に示すように、回転軸６は、その一端側にインナロータ７が固定されており、中間部において軸受５により回転可能に支持されている。本実施形態においては、この回転軸６が本発明の「片持軸」に相当する。ここでは、軸受５はハウジング２に一体的に形成されたすべり軸受としており、この軸受５には、潤滑のための流体が図示しない潤滑流路を介して供給される構成となっている。なお、この回転軸６の軸受５に隣接する他端側には、軸受５に供給される流体を遮断するためのシール部材５１が配置されている。
またここでは、回転軸６は、軸受５により支持されていない一端側の端部、すなわち自由端部６ａが、インナロータ７の回転軸６が支持されていない側の側面、すなわち非軸支側面７ａに対して突出するように設けられている。

また、本実施形態においては、ポンプ１の駆動源として電動モータ１０（以下単に「モータ」という。）を用いる。すなわち、回転軸６は、駆動源であるモータ１０により回転駆動される構成となっている。そのため、回転軸６の他端側には、モータ１０の回転子１１が固定されている。この回転子１１の外周側には、モータ１０の固定子１２が配置されている。この固定子１２は、モータカバー１３により覆われている。モータカバー１３とハウジング２とは、ボルト等の固定部材により固定されている。なお、モータカバー１３のハウジング２が固定されるのとは反対側には、モータ１０の動作制御を行うためのモータドライバ１４が収納されるドライバ収納部１５が形成されている。

ハウジング２は、上記のとおりインナロータ７及びアウタロータ８が収納されているポンプ室２１を有している。本実施形態においては、ハウジング２は、ポンプ室２１が形成されている第一ハウジング部材２Ａとこの第一ハウジング部材２Ａに形成されたポンプ室２１の一方の開放面を閉塞する第二ハウジング部材２Ｂとにより構成されている。
ところで、インナロータ７の外歯７１とアウタロータ８の内歯８１との間に形成された複数の作動室９は側面が開口しており、そこから流体の吸入又は吐出を行う。そこで、ハウジング２には、作動室９の側面と連通するようにポンプ室２１側に開口する吸入圧室３及び吐出圧室４が、インナロータ７及びアウタロータ８の両側にそれぞれ形成されている。ここでは、図２に示すようにインナロータ７及びアウタロータ８は反時計方向に回転し、図における略上半分の領域Ｔで吸入側作動室９１に流体を吸入し、図における略下半分の領域Ｕで吐出側作動室９２から流体を吐出する。したがって、吸入側作動室９１に連通するように形成されている空間は、内部の流体が吸入圧（負圧）である吸入圧室３となり、吐出側作動室９２に連通するように形成されている空間は、内部の流体が吐出圧（正圧）である吐出圧室４となる。

本実施形態においては、吸入圧室３及び吐出圧室４は、それぞれインナロータ７及びアウタロータ８の両側に形成されている。このうち、インナロータ７の回転軸６が支持されている側の側面、すなわち軸支側面７ｂに対向するように形成されている室を第一吸入圧室３２及び第一吐出圧室４２とする。また、インナロータ７の回転軸６が支持されていない側の側面、すなわち非軸支側面７ａに対向するように形成されている室を第二吸入圧室３３及び第二吐出圧室４３とする。本実施形態においては、図３及び図４に示すように、第一吸入圧室３２のポンプ室２１側に開口する開口部の形状と、第二吸入圧室３３のポンプ室２１側に開口する開口部の形状とは鏡対称形状となっており、これらの面積は互いに略同一となっている。また、第一吐出圧室４２のポンプ室２１側に開口する開口部の形状と、第二吐出圧室４３のポンプ室２１側に開口する開口部の形状についても鏡対称形状となっており、これらの面積も互いに略同一となっている。

また、ハウジング２には、ポンプ１に吸入される流体が通過する吸入流路３１と、ポンプ１から吐出される流体が通過する吐出流路４１が形成されている。本実施形態においては、吸入流路３１は第一吸入圧室３２に接続され、吐出流路４１は第一吐出圧室４２に接続されている。すなわち、第一吸入圧室３２は直接に、第二吸入圧室３３は吸入側作動室９１及び第一吸入圧室３２を介して、それぞれ吸入流路３１に連通している。したがって、これら第一吸入圧室３２、第二吸入圧室３３、及び吸入流路３１の内部の流体の圧力は、負圧である吸入圧となる。一方、第一吐出圧室４２は直接に、第二吐出圧室４３は吐出側作動室９２及び第一吐出圧室４２を介して、それぞれ吐出流路４１に連通している。したがって、これら第一吐出圧室４２、第二吐出圧室４３、及び吐出流路４１の内部の流体の圧力は、正圧である吐出圧となる。

更に、ハウジング２には、インナロータ７の非軸支側面７ａから突出する回転軸６の自由端部６ａを収納する軸端収納室４４が形成されている。この軸端収納室４４は、図１及び図４に示すように、円柱形の内部空間を有してポンプ室２１側に開口している。そして、軸端収納室４４は、軸端収納室４４から径方向外方に延びる連絡流路４５により第二吐出圧室４３と連通されている。ここでは、連絡流路４５は、流路全体においてポンプ室２１側に開口している。これにより、軸端収納室４４及び連絡流路４５も第二吐出圧室４３と同様に吐出流路４１と連通することになる。したがって、軸端収納室４４及び連絡流路４５の内部の流体の圧力も、正圧である吐出圧となる。すなわち、本実施形態においては、軸端収納室４４及び連絡流路４５は吐出圧室４を構成する。

以上のとおり、本実施形態では、第一吐出圧室４２、第二吐出圧室４３、軸端収納室４４及び連絡流路４５が吐出圧室４を構成している。これらのうち、第一吐出圧室４２は、インナロータ７の軸支側面７ｂに対向して形成されている。一方、第二吐出圧室４３、軸端収納室４４及び連絡流路４５は、インナロータ７の非軸支側面７ａに対向して形成されている。そして、これらの第一吐出圧室４２、第二吐出圧室４３、軸端収納室４４及び連絡流路４５は、それぞれポンプ室２１側に開口するように構成されている。

ここで、これらの吐出圧室４を構成する各室のインナロータ７の側面に対向する開口面積について検討する。上記のとおり、第一吐出圧室４２のポンプ室２１側に開口する開口部の形状と、第二吐出圧室４３のポンプ室２１側に開口する開口部の形状は鏡対称形状となっている。したがって、第一吐出圧室４２についてのインナロータ７の軸支側面７ｂに対向する開口面積と、第二吐出圧室４３についてのインナロータ７の非軸支側面７ａに対向する開口面積とは略同一である。一方、軸端収納室４４及び連絡流路４５の開口部は、全てインナロータ７の非軸支側面７ａに対向して開口している。よって、吐出圧室４は、これら軸端収納室４４及び連絡流路４５の開口面積の分だけ、インナロータ７の非軸支側面７ａに対向する開口面積が、インナロータ７の軸支側面７ｂに対向する開口面積よりも大きく形成されていることになる。すなわち、インナロータ７の側面における流体の吐出圧を受ける面積は、軸支側面７ｂより非軸支側面７ａの方が大きいことになる。したがって、インナロータ７は、流体の吐出圧の作用により非軸支側面７ａから軸支側面７ｂへ向かう方向の荷重を受ける。

なお、吸入圧室３は、第一吸入圧室３２と第二吸入圧室３３により構成されている。そして、第一吸入圧室３２のポンプ室２１側に開口する開口部の形状と、第二吸入圧室３３のポンプ室２１側に開口する開口部の形状とは鏡対称形状となっている。したがって、第一吸入圧室３２についてのインナロータ７の軸支側面７ｂに対向する開口面積と、第二吸入圧室３３についてのインナロータ７の非軸支側面７ａ対向する開口面積とは略同一である。よって、インナロータ７の側面における流体の吸入圧を受ける面積は、軸支側面７ｂと非軸支側面７ａとで略同一であり、インナロータ７が負圧である吸入圧の作用により受ける荷重はインナロータ７の両側面で互いに釣り合う。

次に、本実施形態における本発明の作用について図５に基づいて説明する。図５は、説明のためにハウジング２とインナロータ７との隙間や軸受５と回転軸６との隙間を強調して記載しているが、実際にはこれらの間には１０〜１００μｍ程度のわずかな隙間しか存在しない。この図に示すように、インナロータ７には、流体の圧力の作用により、主としてＦ１〜Ｆ６に示す荷重が作用する。すなわち、吐出側作動室９２の内部の流体は、高い圧力（正圧）の吐出圧となっている。そのため、吐出側作動室９２内の流体はインナロータ７を径方向内側（図５における上側）に向けて押圧する荷重Ｆ１を作用させる。また、吸入側作動室９１の内部の流体は負圧である吸入圧となっている。そのため、吸入側作動室９１内の流体はインナロータ７を径方向外側（図５における上側）に向けて吸引する荷重Ｆ４を作用させる。したがって、これらの荷重Ｆ１及び荷重Ｆ４の作用により、インナロータ７は吸入側作動室９１の方向（図５における上側）への荷重を受ける。これにより、従来の構成であれば、図１２に示すように、インナロータ７はポンプ室２１内で傾斜することになる。

一方、ハウジング２におけるインナロータ７の両側に形成された吐出圧室４の内部の流体は、高い圧力（正圧）の吐出圧となっているので、インナロータ７の両側からそれぞれ荷重Ｆ２と荷重Ｆ３を作用させる。この際、上記のとおり、吐出圧室４は、これら軸端収納室４４及び連絡流路４５の開口面積の分だけ、インナロータ７の非軸支側面７ａに対向する開口面積が、インナロータ７の軸支側面７ｂに対向する開口面積よりも大きく形成されている。吐出圧室４の内部の流体圧はインナロータ７の両側で同じであるため、インナロータ７の非軸支側面７ａに作用する荷重Ｆ２は、インナロータ７の軸支側面７ｂに作用する荷重Ｆ３よりも大きいことになる。したがって、インナロータ７は、吐出圧室４側（図５における下側）の部分において非軸支側面７ａから軸支側面７ｂへ向かう方向の荷重を受ける。すなわち、インナロータ７は、荷重Ｆ１及び荷重Ｆ４の作用によるインナロータ７を傾斜させようとする力を打ち消す方向の力を受けることになり、ポンプ室２１の内壁面２１ａ、２１ｂに対する傾斜が抑制される。

これにより、図１２に示すようにインナロータ７の周縁部７ｃ、７ｄがポンプ室２１の両側の内壁面２１ａ、２１ｂに局部的に当接することが防止され、図５に示すように、インナロータ７の非軸支側面７ａ及び軸支側面７ｂと、ポンプ室２１の両側の内壁面２１ａ、２１ｂとの間に適切なクリアランス（インナロータ７のサイドクリアランスｄ）が確保されるので、インナロータ７の回転抵抗を小さくすることができる。
また、インナロータ７の傾斜を抑制することにより、インナロータ７のサイドクリアランスｄを全周にわたって均等にすることができる。したがって、隙間ｄの２乗に比例して増加する吐出圧室４側から吸入圧室３側への流体の漏れ量を最小限に抑えることができる。

〔第二の実施形態〕
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係るポンプ１の内部構造を示す断面図である。また、図７は、図６のＦ−Ｆ断面図である。なお、図６のＤ−Ｄ断面図は図２と全く同様になり、図６のＥ−Ｅ断面図は図３と全く同様になる。これらの図に示すように、本実施形態に係るポンプ１では、回転軸６の自由端部６ａはインナロータ７の非軸支側面７ａに対して突出しておらず、したがって、ハウジング２の軸端収納室４４及び連絡流路４５も形成されていない。これらに代えて、本実施形態に係るポンプ１は、第二吐出圧室４３のポンプ室２１側に開口する開口部を、上記第一の実施形態における第二吐出圧室４３よりもインナロータ７の径方向内側に拡大している。これにより、第二吐出圧室４３のポンプ室２１側に開口する開口部の面積が、第一吐出圧室４２のポンプ室２１側に開口する開口部の面積より大きくなるように形成している。

すなわち、上記第一の実施形態では、図３及び図４に示すように、第一吐出圧室４２のポンプ室２１側に開口する開口部の形状と、第二吐出圧室４３のポンプ室２１側に開口する開口部の形とが鏡対称形状となっており、これらの面積も互いに略同一となっていた。本実施形態においては、図７に示すように、第二吐出圧室４３のポンプ室２１側に開口する開口部をインナロータ７の径方向内側に拡大して略扇形とし、当該開口部の面積が第一吐出圧室４２のポンプ室２１側に開口する開口部（図３参照）の面積よりも大きくなるように形成している。

これにより、吐出圧室４は、第二吐出圧室４３の上記拡大した開口部の面積分だけ、インナロータ７の非軸支側面７ａに対向する開口面積が、インナロータ７の軸支側面７ｂに対向する開口面積よりも大きく形成されていることになる。すなわち、インナロータ７の側面における流体の吐出圧を受ける面積は、軸支側面７ｂより非軸支側面７ａの方が大きいことになる。したがって、インナロータ７は、流体の吐出圧の作用により非軸支側面７ａから軸支側面７ｂへ向かう方向の荷重を受ける。
よって、上記第一の実施形態についての図５に示すのと同様に、インナロータ７は、荷重Ｆ１及び荷重Ｆ４の作用によるインナロータ７を傾斜させようとする力を打ち消す方向の力を受けることになり、ポンプ室２１の内壁面２１ａ、２１ｂに対する傾斜が抑制される。これにより、インナロータ７のサイドクリアランスｄを全周にわたって均等にすることができるので、インナロータ７の回転抵抗を小さくするとともに、流体の漏れ量を最小限に抑えることができる。

なお、本実施形態においては、第二吐出圧室４３のポンプ室２１側に開口する開口部の具体的な形状として、略扇形とする場合について説明した。しかし、この第二吐出圧室４３の開口部の形状は特に限定されるものではない。すなわち、第二吐出圧室４３のインナロータ７の非軸支側面７ａに対向する開口面積が、第一吐出圧室４２のインナロータ７の軸支側面７ｂに対向する開口面積よりも大きく形成されていれば、同様に本発明の効果を奏することができる。

〔第三の実施形態〕
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図８は、本実施形態に係るポンプ１の第一吸入圧室３２及び第一吐出圧室４２の開口部の形状を示す図であり、上記第一の実施形態についての図１のＢ−Ｂ断面に相当する断面を示す図である。なお、図１のＣ−Ｃ断面に相当する断面図は、図４と全く同様になる。これらの図に示すように、本実施形態に係るポンプ１は、第一吸入圧室３２のポンプ室２１側に開口する開口部を、上記第一の実施形態における第一吸入圧室３２よりもインナロータ７の径方向内側に拡大している。これにより、第一吸入圧室３２のポンプ室２１側に開口する開口部の面積が、第二吸入圧室３３のポンプ室２１側に開口する開口部の面積より大きくなるように形成している。

すなわち、上記第一の実施形態では、図３及び図４に示すように、第一吸入圧室３２のポンプ室２１側に開口する開口部の形状と、第二吸入圧室３３のポンプ室２１側に開口する開口部の形状とが鏡対称形状となっており、これらの面積も互いに略同一となっていた。本実施形態においては、図８に示すように、第一吸入圧室３２のポンプ室２１側に開口する開口部をインナロータ７の径方向内側に拡大して略半円形状とし、当該開口部の面積が第二吸入圧室３３のポンプ室２１側に開口する開口部（図４参照）の面積よりも大きくなるように形成している。

これにより、吸入圧室３は、第一吸入圧室３２の上記拡大した開口部の面積分だけ、インナロータ７の軸支側面７ｂに対向する開口面積が、インナロータ７の非軸支側面７ａに対向する開口面積よりも大きく形成されていることになる。すなわち、インナロータ７の側面における流体の吸入圧を受ける面積は、非軸支側面７ａより軸支側面７ｂの方が大きいことになる。ここで、流体の吸入圧は負圧であることから、インナロータ７は、その軸支側面７ｂが非軸支側面７ａよりも大きい負圧を受け、軸支側面７ｂの方向に吸引される荷重を受ける。
また、上記第一の実施形態と同様に、吐出圧室４は、これら軸端収納室４４及び連絡流路４５の開口面積の分だけ、インナロータ７の非軸支側面７ａに対向する開口面積が、インナロータ７の軸支側面７ｂに対向する開口面積よりも大きく形成されている。したがって、インナロータ７は、流体の吐出圧の作用により非軸支側面７ａから軸支側面７ｂへ向かう方向の荷重を受ける。

よって、本実施形態に係るポンプ１では、インナロータ７は、流体の吐出圧の作用に加えて吸入圧の作用によっても非軸支側面７ａから軸支側面７ｂへ向かう方向の荷重を受けることになる。このため、インナロータ７は、荷重Ｆ１及び荷重Ｆ４の作用によるインナロータ７を傾斜させようとする力を打ち消す方向の更に大きな力を受けることになり、ポンプ室２１の内壁面２１ａ、２１ｂに対する傾斜がより一層抑制される。

なお、本実施形態においては、第一吸入圧室３２のポンプ室２１側に開口する開口部の具体的な形状として、略半円形状とする場合について説明した。しかし、この第一吸入圧室３２の開口部の形状は特に限定されるものではない。すなわち、第一吸入圧室３２のインナロータ７の軸支側面７ｂに対向する開口面積が、第二吸入圧室３３のインナロータ７の非軸支側面７ａに対向する開口面積よりも大きく形成されていれば、同様に本発明の効果を奏することができる。

〔第四の実施形態〕
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。図９は、本実施形態に係るポンプ１の内部構造を示す断面図である。この図に示すように、本実施形態に係るポンプ１は、上記第一の実施形態とは異なり、ハウジング２に形成される吐出圧室４として、インナロータ７の軸支側面７ｂに対向する位置に第一吐出圧室４２を有していない。また、インナロータ７の非軸支側面７ａに対向する位置に軸端収納室４４及び連絡流路４５が形成されていない。更に、インナロータ７の非軸支側面７ａ側においてポンプ室２１の開放面を閉塞する第二ハウジング部材２Ｂに吸入流路３１及び吐出流路４１を形成している。そして、吸入流路３１は第二吸入圧室３３に接続され、吐出流路４１は第二吐出圧室４３に接続されている。なお、第一吸入圧室３２は、インナロータ７の軸支側面７ｂに対向する位置に形成されている。

すなわち、本実施形態においては、第一吐出圧室４２が存在しないため、インナロータ７の軸支側面７ｂに対向する開口面積がゼロとなる。一方、第二吐出圧室４３についてのインナロータ７の非軸支側面７ａに対向する開口面積は、上記第一の実施形態と同様に存在する。このため、インナロータ７は、第二吐出圧室４３のポンプ室２１側に開口する開口部からのみ流体の吐出圧を受けることになる。したがって、インナロータ７は、流体の吐出圧の作用により非軸支側面７ａから軸支側面７ｂへ向かう方向の荷重を受ける。
よって、上記第一の実施形態についての図５に示すのと同様に、インナロータ７は、荷重Ｆ１及び荷重Ｆ４の作用によるインナロータ７を傾斜させようとする力を打ち消す方向の力を受けることになり、ポンプ室２１の内壁面２１ａ、２１ｂに対する傾斜が抑制される。これにより、インナロータ７のサイドクリアランスｄを全周にわたって均等にすることができるので、インナロータ７の回転抵抗を小さくするとともに、流体の漏れ量を最小限に抑えることができる。

〔その他の実施形態〕
上記の各実施形態においては、本発明をトロコイドポンプに適用した場合を例として説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、ロータの回転軸が片持構造であって、そのロータの外周側に作動室が形成される流体ポンプに適用することができる。したがって、トロコイドポンプ以外の他の内接歯車ポンプ、外接歯車ポンプ、ベーンポンプ等にも好適に適用することが可能である。

本発明の第一の実施形態に係るポンプの内部構造を示す断面図 図１のＡ−Ａ断面図 図１のＢ−Ｂ断面図 図１のＣ−Ｃ断面図 本発明の第一の実施形態に係るポンプの作用を示す説明図 本発明の第二の実施形態に係るポンプの内部構造を示す断面図 図６のＥ−Ｅ断面図 本発明の第三の実施形態に係るポンプにおける第一吸入圧室及び第一吐出圧室の開口部の形状を示す断面図 本発明の第四の実施形態に係るポンプの内部構造を示す断面図 背景技術に係るポンプの内部構造を示す断面図 図１０のＩ−Ｉ断面図 背景技術に係るポンプの作用を示す説明図

符号の説明

１：ポンプ
２：ハウジング
３：吸入圧室
４：吐出圧室
５：軸受
６：回転軸（片持軸）
６ａ：自由端部
７：インナロータ（ロータ）
７ａ：非軸支側面
７ｂ：軸支側面
８：アウタロータ
９：作動室
１０：電動モータ
２１：ポンプ室
３１：吸入流路
３２：第一吸入圧室
３３：第二吸入圧室
４１：吐出流路
４２：第一吐出圧室
４３：第二吐出圧室
４４：軸端収納室
４５：連絡流路
９１：吸入側作動室
９２：吐出側作動室

Claims (3)

1. ポンプ室を有するとともに該ポンプ室に連通する吸入流路及び吐出流路を有するハウジングと、前記ポンプ室内に配置され、片持軸により回転可能に支持されてその外周側に作動室を形成するロータとを有する流体ポンプであって、
   前記ハウジング内には前記吐出流路に連通して前記ポンプ室側に開口する吐出圧室が形成され、
   前記吐出圧室は、前記ロータの前記片持軸が支持されていない側の非軸支側面に対向する開口面積が、前記ロータの前記片持軸が支持されている側の軸支側面に対向する開口面積より大きく形成されている流体ポンプ。
2. 前記ハウジング内には前記吸入流路に連通して前記ポンプ室側に開口する吸入圧室が形成され、
   前記吸入圧室は、前記ロータの前記軸支側面に対向する開口面積が、前記ロータの前記非軸支側面に対向する開口面積より大きく形成されている請求項１に記載の流体ポンプ。
3. 前記片持軸は、その自由端部が前記ロータの前記非軸支側面に突出するように設けられ、前記ハウジングは、前記片持軸の自由端部を収納する軸端収納室を備え、該軸端収納室は、前記吐出流路に連通されて前記吐出圧室を構成する請求項１又は２に記載の流体ポンプ。

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