JP2012026295A

JP2012026295A - 流体ポンプ

Info

Publication number: JP2012026295A
Application number: JP2010163169A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Isotani; 真介磯谷; Jun Kawaguchi; 潤川口
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2012-02-09

Abstract

【課題】運転効率が低下し難い流体ポンプを提供する
【解決手段】外歯が形成されたインナロータ２と、外歯と噛み合う内歯が形成されたアウタロータ４と、インナロータ及びアウタロータを両ロータの歯面間にセル５が形成されるように回転可能に収容するロータ室６と、セルに連通可能な吸入ポート７及び吐出ポート８と、ロータ室，吸入ポート及び吐出ポートを形成するハウジング９とを備え、両ロータの回転に伴うセルの容積変化によって、吸入ポートからセルに吸入した流体が吐出ポートから吐出されるように構成され、吸入ポートが、アウタロータの回転軸芯Ｙに沿う方向の一方側からセルに連通可能に形成され、吐出ポートが、回転軸芯に沿う方向の他方側からセルに連通可能に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、外歯が形成されたインナロータと、前記インナロータの外歯と噛み合う内歯が形成されたアウタロータと、前記インナロータ及び前記アウタロータを両ロータの歯面間にセルが形成されるように回転可能に収容するロータ室と、前記セルに連通可能な流体吸入用の吸入ポート及び流体吐出用の吐出ポートと、前記ロータ室，前記吸入ポート及び前記吐出ポートを形成するハウジングとを備え、前記両ロータの回転に伴う前記セルの容積変化によって、前記吸入ポートから前記セルに吸入した流体が前記吐出ポートから吐出されるように構成された流体ポンプに関する。

上記流体ポンプとして、例えばトロコイドポンプがある。
トロコイドポンプにおいては、従来、吸入ポートと吐出ポートとを、セルに対して回転軸芯に沿う方向で同じ側から連通可能に、ハウジングに形成してある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２３３８４４号公報

このため、吸入ポートからセル内への流体吸入方向と、セル内から吐出ポートへの流体吐出方向とが互いに逆方向になる。
したがって、流体ポンプの作動に伴う、セル内の流体の運動方向を吸入方向とは逆の吐出方向に変更するために生じるエネルギー損失が大きく、流体ポンプの運転効率が低下するおそれがある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、運転効率が低下し難い流体ポンプを提供することを目的とする。

本発明の流体ポンプの第１特徴構成は、外歯が形成されたインナロータと、前記インナロータの外歯と噛み合う内歯が形成されたアウタロータと、前記インナロータ及び前記アウタロータを両ロータの歯面間にセルが形成されるように回転可能に収容するロータ室と、前記セルに連通可能な流体吸入用の吸入ポート及び流体吐出用の吐出ポートと、前記ロータ室，前記吸入ポート及び前記吐出ポートを形成するハウジングとを備え、前記両ロータの回転に伴う前記セルの容積変化によって、前記吸入ポートから前記セルに吸入した流体が前記吐出ポートから吐出されるように構成され、前記吸入ポートが、前記アウタロータの回転軸芯に沿う方向の一方側から前記セルに連通可能に形成され、前記吐出ポートが、前記回転軸芯に沿う方向の他方側から前記セルに連通可能に形成されている点にある。

本構成の流体ポンプは、吸入ポートが、アウタロータの回転軸芯に沿う方向の一方側からセルに連通可能に形成され、吐出ポートが、アウタロータの回転軸芯に沿う方向の他方側からセルに連通可能に形成されている。
このため、流体がセル内において吸入ポートの側から吐出ポートの側に移動する方向を、吸入ポートからセル内への流体吸入方向に対しても、セル内から吐出ポートへの流体吐出方向に対しても、順方向にすることができる。
したがって、流体ポンプの作動に伴う、セル内の流体の運動方向を変更するために生じるエネルギー損失が少ない。
よって、本構成の流体ポンプであれば、運転効率が低下し難い。

本発明の第２特徴構成は、前記吸入ポートと前記吐出ポートとが、前記回転軸芯に平行な断面において互いに平行に形成されている点にある。

本構成であれば、吸入ポートからセル内への流体吸入方向と、セル内から吐出ポートへの流体吐出方向とを同じ方向にすることができる。
このため、流体がセル内において吸入ポートの側から吐出ポートの側に移動する方向を、吸入ポートからセル内への流体吸入方向及びセル内から吐出ポートへの流体吐出方向と同じ方向にすることができる。
したがって、流体ポンプの作動に伴う、セル内の流体の運動方向を変更するために生じるエネルギー損失が一層少なくなり、運転効率が一層低下し難い。

本発明の第３特徴構成は、前記吸入ポートから前記セル内への流体吸入方向と、前記セル内から前記吐出ポートへの流体吐出方向との夫々が、前記アウタロータの回転方向下手側に向いた方向となるように、前記吸入ポートと前記吐出ポートとが形成されている点にある。

本構成であれば、吸入ポートからセルへの流体吸入方向も、セルから吐出ポートへの流体吐出方向も、セルの回転移動方向に対して順方向となる。
したがって、流体ポンプの作動に伴う、セル内の流体の運動方向を変更するために消費されるエネルギーが一層少なくなり、運転効率が一層低下し難い。

オイルポンプ（流体ポンプ）の分解斜視図である。オイルポンプ（流体ポンプ）の縦断面図である。図２におけるIII −III 線矢視断面図である。吐出ポートが開口している前壁面の正面図である。吸入ポートが開口している後壁面の正面図である。オイルポンプ（流体ポンプ）の第２実施形態を示す縦断面図である。オイルポンプ（流体ポンプ）の第３実施形態を示す分解斜視図である。オイルポンプ（流体ポンプ）の第３実施形態を示す縦断面図である。図８におけるIX−IX線矢視横断面図である。吐出ポートが開口している前壁面の正面図である。吸入ポートが開口している後壁面の正面図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１〜図３は、本発明の第１，第２特徴構成に対応する流体ポンプの一例としての、自動車等のエンジンの潤滑油や油圧アクチュエータの作動油などのオイル（流体の一例）を供給するためにエンジンを有する車両に備えられるオイルポンプＰを示す。

オイルポンプＰは、外歯１が形成されたインナロータ２と、インナロータ２の外歯１と噛み合う内歯３が形成された外形が円形のアウタロータ４と、インナロータ２及びアウタロータ４を両ロータ２，４の歯面間にセル５が形成されるように回転可能に収容するロータ室６と、セル５に連通可能な吸入ポート７及び吐出ポート８と、ロータ室６，吸入ポート７及び吐出ポート８を形成するハウジング９とを備えている。
インナロータ２には、回転軸２ａがインナロータ２の駆動回転軸芯Ｘと同軸芯で連結されている。

ハウジング９は、前部ハウジング９ａの後端面と後部ハウジング９ｂの前端面とを接合して一体に設けられている。
ロータ室６は、前部ハウジング９ａの後端面と、後部ハウジング９ｂの前端面に形成した凹面部１０との間に形成されている。

ロータ室６は、ロータ２，４の厚さ方向で互いに対向する円形の前後壁面１１ａ，１１ｂと、円筒状の周壁面１２とを有する。
インナロータ２は、エンジンの駆動力や電動モータで回転軸２ａを駆動回転させることにより、前後壁面１１ａ，１１ｂに摺接しながら駆動回転軸芯Ｘの周りで回転する。
アウタロータ４は、インナロータ２の回転に従動して、前後壁面１１ａ，１１ｂと周壁面１２とに摺接しながら従動回転軸芯Ｙの周りで回転する。

前部ハウジング９ａには、オイルの吐出ポート８と、吐出ポート８に連通する吐出流路１４とが、図１に示す従動回転軸芯Ｙに平行な断面において互いに平行に形成されている。
吐出ポート８は、図４にも示すように、その内周面８ａを全面に亘って従動回転軸芯Ｙと平行に形成して、ロータ室６の前壁面１１ａに開口するように形成されている。

後部ハウジング９ｂには、インナロータ２の回転軸２ａが挿通され、吸入ポート７と、吸入ポート７に連通するオイルの吸入流路１３とが形成されている。
吸入ポート７は、図５にも示すように、その内周面７ａを全面に亘って従動回転軸芯Ｙと平行に形成して、ロータ室６の後壁面１１ｂに開口するように形成されている。

したがって、吸入ポート７が、アウタロータ４の従動回転軸芯Ｙに沿う方向の一方側からセル５に連通可能に形成され、吐出ポート８が、従動回転軸芯Ｙに沿う方向の他方側からセル５に連通可能に形成されている。

図４，図５に示すように、吸入ポート７及び吐出ポート８は、アウタロータ４の回転方向（セル５の移動方向）Ａに長い扇形の横断面形状を有し、全長に亘って一定の横断面形状でアウタロータ４の従動回転軸芯Ｙと平行に、かつ、従動回転軸芯Ｙに沿う方向視で、従動回転軸芯Ｙを通る仮想直線Ｌに対して互いに対称の位置に形成されている。

図３に示すように、本実施形態においては、インナロータ２には歯面形状に成形された６枚の外歯１が形成され、アウタロータ４にはインナロータ２と噛み合う７枚の内歯３が形成されている。

インナロータ２の駆動回転軸芯Ｘとアウタロータ４の従動回転軸芯Ｙは互いに平行で、所定量ｅだけ互いに偏心している。
アウタロータ４の内歯３は、インナロータ２が駆動回転軸芯Ｘの周りで回転し、かつ、これと連係してアウタロータ４が従動回転軸芯Ｙの周りで回転した際に、インナロータ２の外歯１に接触する歯面形状に成形されている。

図３に示すように、インナロータ２を駆動回転軸芯Ｘの周りで矢印Ｂの方向に駆動回転させることにより、アウタロータ４が従動回転軸芯Ｙの周りで矢印Ａの方向に従動回転し、インナロータ２とアウタロータ４との歯面間に形成されるセル５の容積が変化する。
このセル５の容積変化によって、吸入ポート７からセル５に吸入したオイルが吐出ポート８から吐出される。

つまり、セル５はその容積が増大する領域において吸入ポート７に連通し、セル５の移動に伴う容積増大により、オイルが吸入ポート７からセル５内に吸入される。
また、セル５はその容積が減少する領域において吐出ポート８に連通し、セル５の移動に伴う容積減少により、セル５内のオイルが吐出ポート８から吐出される。

本実施形態によれば、オイルがセル５内において吸入ポート７の側から吐出ポート８の側に移動する方向を、吸入ポート７からセル５内への流体吸入方向及びセル５内から吐出ポート８への流体吐出方向と同じ、従動回転軸芯Ｙに沿った方向にすることができる。

〔第２実施形態〕
図６は、本発明の第１，第２特徴構成に対応する流体ポンプ（オイルポンプ）Ｐの別実施形態を示す。
本実施形態では、横断面形状が全長に亘って一定の吸入ポート７と吐出ポート８とが、図６に示すアウタロータ４の従動回転軸芯Ｙに平行な断面において、従動回転軸芯Ｙに対して傾斜する方向に沿って互いに平行に形成されている。
つまり、吐出ポート８の内周面８ａと吸入ポート７の内周面７ａとが、全面に亘って従動回転軸芯Ｙに対して傾斜する方向に沿って互いに平行に形成されている。
その他の構成は第１実施形態と同様である。

〔第３実施形態〕
図７〜図９は、本発明の第３特徴構成に対応する流体ポンプ（オイルポンプ）Ｐの実施形態を示す。
本実施形態では、吸入ポート７からセル５内へのオイル吸入方向と、セル５内から吐出ポート８へのオイル吐出方向との夫々が、アウタロータ４の回転方向Ｂの下手側に向いた方向となるように形成されている。

すなわち、アウタロータ４の従動回転軸芯Ｙに対して直交する仮想平面に沿う横断面形状が全長に亘って一定の吐出ポート８が、図７，図１０に示すように、ロータ２，４の側から離れるほどアウタロータ４の回転方向Ａの下手側に向けて延びるように形成されている。

また、アウタロータ４の従動回転軸芯Ｙに対して直交する仮想平面に沿う横断面形状が全長に亘って一定の吸入ポート７が、図７，図１１に示すように、ロータ２，４の側に近づくほどアウタロータ４の回転方向Ａの下手側に向けて延びるように形成されている。

インナロータ２は、図７，図９に示すように、歯面形状に成形された外歯部分１ａを備えた複数枚（本実施形態では３枚）の同一形状のインナロータ板１５を、吐出ポート８の側のインナロータ板１５ほど外歯部分１ａが回転方向Ａの下手側に位置するように一定角度で位相をずらして、駆動回転軸芯Ｘの方向に一体に積層して設けてある外歯１を備えた段付歯車で構成してある。

アウタロータ４は、図７，図９に示すように、インナロータ板１５の外歯部分１ａに噛み合う内歯部分３ａを備えた複数枚（本実施形態では３枚）の同一形状のアウタロータ板１６を、吐出ポート８の側のアウタロータ板１６ほど内歯部分３ａが回転方向Ａの下手側に位置するようにインナロータ２と同じ一定角度で位相をずらして、駆動回転軸芯Ｘの方向に一体に積層して設けてある内歯３を備えた段付歯車で構成してある。

このため、インナロータ２とアウタロータ４との歯面間に、吐出ポート８の側ほど回転方向Ａの前方に延出された形状のセル５が形成される。
吐出ポート８の入口開口は、最も吐出ポート８の側のインナロータ板１５とアウタロータ板１６とで形成されるセル部分に対応させて、第１実施形態において示した吐出ポート８の入口開口の位置よりも回転方向Ａの前方側に位置をずらせて形成してある。

したがって、吸入ポート７からセル５内へのオイル吸入方向と、セル５内における吸入ポート７の側から吐出ポート８の側へのオイルの移動方向と、セル５内から吐出ポート８への流体吐出方向とを略同じ方向に揃えることができる。

よって、本実施形態によれば、オイルポンプＰの作動に伴う、セル５内のオイルの運動方向を変更するために生じるエネルギー損失が一層少なくなり、運転効率が一層低下し難い。
その他の構成は第１実施形態と同様である。

〔その他の実施形態〕
本発明による流体ポンプは、水を吸入・吐出するための水ポンプであってもよい。

１外歯
２インナロータ
３内歯
４アウタロータ
５セル
６ロータ室
７吸入ポート
８吐出ポート
９ハウジング
Ｙアウタロータの回転軸芯

Claims

外歯が形成されたインナロータと、前記インナロータの外歯と噛み合う内歯が形成されたアウタロータと、前記インナロータ及び前記アウタロータを両ロータの歯面間にセルが形成されるように回転可能に収容するロータ室と、前記セルに連通可能な流体吸入用の吸入ポート及び流体吐出用の吐出ポートと、前記ロータ室，前記吸入ポート及び前記吐出ポートを形成するハウジングとを備え、
前記両ロータの回転に伴う前記セルの容積変化によって、前記吸入ポートから前記セルに吸入した流体が前記吐出ポートから吐出されるように構成され、
前記吸入ポートが、前記アウタロータの回転軸芯に沿う方向の一方側から前記セルに連通可能に形成され、
前記吐出ポートが、前記回転軸芯に沿う方向の他方側から前記セルに連通可能に形成されている流体ポンプ。
前記吸入ポートと前記吐出ポートとが、前記回転軸芯に平行な断面において互いに平行に形成されている請求項１記載の流体ポンプ。
前記吸入ポートから前記セル内への流体吸入方向と、前記セル内から前記吐出ポートへの流体吐出方向との夫々が、前記アウタロータの回転方向下手側に向いた方向となるように、前記吸入ポートと前記吐出ポートとが形成されている請求項１記載の流体ポンプ。