JP2013249806A - 内接ギアポンプ - Google Patents

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Abstract

【課題】
ポンプの吐出性能低下を起こさせず、ポンプ室内壁とアウタロータとの間の油膜の膜厚を増やし、アウタロータの挙動を安定させること。
【解決手段】
ポンプ室２はアウタロータ７の回転方向に延在する内壁１２を有し、内壁１２を、第１回転軸芯４及び第２回転軸芯６を結ぶ線Ａを境界として境界よりも吸込ポート８側の吸込領域Ａ１と、境界よりも吐出ポート９側の吐出領域Ａ２と、線Ａと内壁１２との第１交点領域Ａ３とに設定する。ポンプ室２の内壁１２に、吸込路１０から周方向にアウタロータ７と内壁１２との隙間を拡大させる溝部１３が設けられる内接ギアポンプ１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内接ギアポンプに関するものである。
従来、ポンプ室を有するハウジングと、ポンプ室に配設された外歯のインナロータと、ポンプ室に配設されたインナロータと回転軸芯の異なる内歯のアウタロータと、ポンプ室に連通され流体を供給する吸込ポートと、吸込ポートに連通される吸込路と、ポンプ室に連通され流体を吐出する吐出ポートと、吐出ポートに連通される吐出路と、を備え、アウタロータに加わる力を打ち消す方向に吐出圧力を発生させるための溝を吐出ポート側の内壁に設けた内接ギアポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、ポンプ室を有するハウジングと、ポンプ室に配設された外歯のインナロータと、ポンプ室に配設されインナロータと回転軸芯の異なる内歯のアウタロータと、ポンプ室に連通され流体を供給する吸込ポートと、吸込ポートに連通される吸込路と、ポンプ室に連通され流体を吐出する吐出ポートと、吐出ポートに連通される吐出路と、を備え、アウタロータ外周に流体を供給するための溝をポンプ室の吸込ポートに沿った内壁に設けた内接ギアポンプが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−２８００５号公報 特開２０１２−５７５６１号公報
しかしながら、特許文献１に示される内接ギアポンプでは、アウタロータに加わる力を打ち消すための溝を吐出ポート側の内壁に設けたため、アウタロータの回転軸芯はポンプ室の中心付近に位置し、アウタロータの挙動が不安定になり、オイルホワール（流体がアウタロータを押す押圧力等により、ハウジングとアウタロータ間の油膜の膜圧が薄くなることによって、アウタロータが振れ回る現象）などの現象が起きる虞がある。
また、特許文献２に示される内接ギアポンプでは、アウタロータ外周に流体を供給して油膜の膜厚を増やして、アウタロータ外周の焼き付きを抑制するが、溝がポンプ室の吸込ポートに沿った内壁に広く設けられているため、吐出路から吐出すべき流体が溝へ漏れてポンプの吐出性能低下を起こす虞がある。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、ポンプの吐出性能低下を起こさせず、油膜の膜厚を増やし、アウタロータの挙動を安定させることを課題とする。
本発明の課題解決手段は、ポンプ室を有するハウジングと、前記ポンプ室に配設されて第１回転軸芯を中心に回転する外歯を有するインナロータと、前記ポンプ室に配設されて第２回転軸芯を中心に回転する内歯を有するアウタロータと、前記ハウジングに形成され、流体が前記ポンプ室に吸い込まれる吸込ポート及び前記流体が前記ポンプ室から吐き出される吐出ポートと、前記吸込ポートと連通する吸込路及び前記吐出ポートと連通する吐出路と、を有する内接ギアポンプであって、前記ポンプ室は、前記アウタロータの回転方向に延在する内壁を有し、前記内壁は、前記第１回転軸芯及び前記第２回転軸芯を結ぶ線を境界として前記境界よりも前記吸込ポート側の吸込領域と、前記境界よりも前記吐出ポート側の吐出領域と、を有し、該吸込領域において前記アウタロータが押圧される位置に位置する押圧点から、前記吸込路に向けて延びる第１吸込領域と、該第１吸込領域と前記吐出領域との間に位置する第２吸込領域を有し、前記第１吸込領域には少なくとも一部に前記アウタロータと前記内壁との隙間を拡大させる溝部が設けられ、前記第２吸込領域には前記溝部が設けられない構成とした。
本発明の内接ギアポンプによれば、インナロータの外歯とアウタロータの内歯との間で生じる歯間内圧力と、吐出ポートからの圧力と、インナロータの駆動力との合力が、アウタロータを内壁に押圧する。ここで、第１吸込領域で、隙間を拡大させる溝部が油膜の膜厚を増やし、アウタロータと内壁との間に生じる油膜による反発力を低減させている。油膜の膜厚が増えると油膜が潰れることで反発力を吸収して反発力が弱くなり（油膜による干渉幅が大きいため反発力が弱くなり）、油膜の膜厚が減ると油膜が潰れにくいため反発力を吸収せず反発力が強くなる。つまり油膜の膜厚と反発力は反比例する。アウタロータが押圧される方向でアウタロータと内壁との隙間が減少することとなり、アウタロータとハウジングとの位置が調整されることで、アウタロータの挙動が安定し、アウタロータのオイルホワールなどの現象を抑制する。
また、第２吸込領域には溝部が設けられないため、アウタロータと内壁が対向して油膜を介して当接する面積を確保でき、吐出路から吐出すべき流体が溝へ漏れてポンプの吐出性能低下を起こすことを抑制し、更にアウタロータの挙動を安定させる。
本発明の課題解決手段においては、前記溝部が設けられている部分の前記第２回転軸芯方向断面視において、前記溝部の壁部から前記アウタロータの回転方向に延在する溝部内壁よりも前記アウタロータ側に延出する段部を備える構成とすると好ましい。
溝部の壁部からアウタロータ側に延出する段部を備えることで、アウタロータと段部とが油膜を介して当接するため、段部の範囲を調整して油膜による反発力を調整し、アウタロータとハウジングとの位置を調整することで、更にアウタロータの挙動を安定させる。
本発明の課題解決手段においては、前記溝部は、前記吸込路と直接連通する構成としても良い。
溝部は、吸込路と直接連通することで、溝部に異物が入り込んでしまった場合でも、吸込路側に排出することができる。
本発明の課題解決手段においては、前記溝部は、前記吸込路と直接連通しない構成としても良い。
溝部は、吸込路と直接連通しないことで、溝部でオイルを保持でき、エンジン始動する時などの油膜が切れやすい際に溝部のオイルを使用して潤滑できるため、アウタロータ外周の摩耗を抑制できる。
本発明の実施形態に係る内接ギアポンプの正面図である。 本発明の実施形態に係る内接ギアポンプの図１におけるII-II断面図である。 本発明の第１変形例に係る内接ギアポンプの正面図である。 本発明の第１変形例に係る内接ギアポンプの図３におけるIV-IV断面図である。 本発明の第２変形例に係る内接ギアポンプの正面図である。 本発明の第２変形例に係る内接ギアポンプの図５におけるVI-VI断面図である。 本発明の第３変形例に係る内接ギアポンプの正面図である。 本発明の第３変形例に係る内接ギアポンプの図７におけるVII-VII断面図である。
図１〜８は、自動車における潤滑用オイルの供給系に装備される内接ギアポンプ１を示す。
以下、本発明の実施形態の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る内接ギアポンプ１の正面図である。図１に示すように、本発明の内接ギアポンプ１は、ポンプ室２を有するハウジング３と、ポンプ室２に配設されて第１回転軸芯４を中心に回転する外歯を有するインナロータ５と、ポンプ室２に配設されて第２回転軸芯６を中心に回転する内歯を有するアウタロータ７と、ハウジング３に形成され、オイルがポンプ室２に吸い込まれる吸込ポート８及びオイルがポンプ室２から吐き出される吐出ポート９と、吸込ポート８と連通する吸込路１０及び吐出ポート９と連通する２つの吐出路１１と、を有する。
ポンプ室２は、アウタロータ７の回転方向に延在する内壁１２を有し、内壁１２は、第１回転軸芯４及び第２回転軸芯６を結ぶ線Ａを境界として境界よりも吸込ポート８側の吸込領域Ａ１と、境界よりも吐出ポート９側の吐出領域Ａ２と、を有する。
インナロータ５の外歯とアウタロータ７の内歯との間で生じる歯間内圧力と、吐出ポート９からの圧力と、インナロータ５の駆動力との合力により、第２回転軸芯６からベクトルＢ方向へアウタロータ７を押圧する。吸込領域Ａ１が、吸込領域Ａ１においてアウタロータが押圧される位置に位置する押圧点から吸込路１０に向けて延びる第１吸込領域Ｂ２と、第１吸込領域Ｂ２と吐出領域Ａ２との間に位置する第２吸込領域Ｂ３を有する。第１吸込領域Ｂ２では、吸込路１０から押圧点Ｂ１まで連通するように第２回転軸芯６の軸方向に、アウタロータ７と内壁１２との隙間を拡大させる溝部１３が設けられ、第２吸込領域Ｂ３ではアウタロータ７と内壁１２とが油膜を介して当接する。
図２は、本発明の実施形態に係る内接ギアポンプ１の図１におけるII-II断面図である。溝部１３が設けられている部分のII-II断面視において、溝部１３における内壁１２の周方向の底部１４（溝部内壁）からアウタロータ７側に延出する段部１５を備える。
言い換えると、吸込ポート８から段部１５、底部１４と、階段形状に内壁の周方向に広がっていき、アウタロータ７と段部１５とが油膜を介して当接する。
本発明の実施形態の動作について説明する。オイルは、吸込領域Ａ１側において、吸込路１０から吸込ポート８を介して、増加方向に容積変化するインナロータ５の外歯とアウタロータ７の内歯との間に供給される。吸込領域Ａ１で吸込んだオイルは、吐出領域Ａ２側において、減少方向に容積変化するインナロータ５の外歯とアウタロータ７の内歯との間から、吐出ポート８を介して吐出路１１に吐出される。また、ハウジング３、インナロータ５、アウタロータ７といった部材の隙間にもオイルが入り込み、これらの部材は油膜を介して当接する。
インナロータ５は、駆動力を与えられ、第１回転軸芯４を中心として、図１における反時計回りに回転し、アウタロータ７は、インナロータ５に駆動され、第２回転軸芯６を中心として、図１における反時計回りに回転して、吸込領域Ａ１でオイルをインナロータ５の外歯とアウタロータ７の内歯との間に供給され、吐出領域Ａ２でオイルをインナロータ５の外歯とアウタロータ７の内歯との間から吐出する。
なお、インナロータ５の外歯とアウタロータ７の内歯との間で生じる歯間内圧力と、吐出ポート９からの圧力と、インナロータ５の駆動力との合力により、第２回転軸芯６からベクトルＢ方向へアウタロータ７を押圧し、押圧点Ｂ１方向に向かってアウタロータ７を内壁１２に押圧する。
本発明の実施形態の効果について説明する。
インナロータ５の外歯とアウタロータ７の内歯との間で生じる歯間内圧力と、吐出ポート９からの圧力と、インナロータ５の駆動力との合力が、ベクトル方向Ｂにアウタロータ７を押圧する。ここで、第１吸込領域Ｂ２で、隙間を拡大させる溝部１３が油膜の膜厚を増やし、アウタロータ７と内壁１２との間に生じる油膜による反発力を低減させている。油膜の膜厚が増えると油膜が潰れることで反発力を吸収して反発力が弱くなり（油膜による干渉幅が大きいため反発力が弱くなり）、油膜の膜厚が減ると油膜が潰れにくいため反発力を吸収せず反発力が強くなる。つまり油膜の膜厚と反発力は反比例する。）。アウタロータ７が押圧される方向でアウタロータ７と内壁１２との隙間が減少することとなり、アウタロータ７とハウジング２との位置が調整されることで、アウタロータ７の挙動が安定し、アウタロータ７のオイルホワールなどの現象を抑制する。
また、第２吸込領域Ｂ３には溝部１３が設けられないため、アウタロータ７と内壁１２が対向して油膜を介して当接する面積を確保でき、吐出路から吐出すべきオイルが溝１３へ漏れて内接ギアポンプ１の吐出性能低下を起こすことを抑制し、更にアウタロータ７の挙動を安定させる。
また、溝部１３の底部１４からアウタロータ７側に延出する段部１５を備えることで、アウタロータ７と段部１５とが油膜を介して当接するため、更にアウタロータ７の挙動を安定させる。
また、溝部１３は、吸込路１０と直接連通することで、溝部１３に異物が入り込んでしまった場合でも、吸込路１０側に排出することができる。
（第１変形例）
以下、本発明の第１変形例の構成について説明する。図３は本発明の第１変形例に係る内接ギアポンプ１の正面図で、図４は本発明の第１変形例に係る内接ギアポンプ１の図３におけるIV-IV断面図である。図１、２に示す実施形態と異なる点は、溝部１３Ａが段差なく吸込ポート８と直接連通する点である。
本発明の第１変形例の効果について説明する。
本発明の第１変形例によると、溝部１３Ａが吸込ポート８と直接連通することで、更にアウタロータ７と内壁１２との間で発生する油膜力を低減することができる。また、溝部１３Ａに異物が入り込んでしまった場合でも、より積極的に吸込ポート８及び吸込路１０に排出することができる。
（第２変形例）
以下、本発明の第２変形例の構成について説明する。図５は本発明の第２変形例に係る内接ギアポンプ１の正面図で、図６は本発明の第２変形例に係る内接ギアポンプ１の図５におけるVI-VI断面図である。図１、２に示す実施形態と異なる点は、溝部１３Ｂは、吸込路１０と直接連通しない点である。言い換えると、吸込路１０と溝部１３Ｂとの間にアウタロータ７と当接する内壁１２Ａを有する。
本発明の第２変形例の効果について説明する。
本発明の第２変形例によると、溝部１３Ｂは、吸込路１０と直接連通しないため、溝部１３Ｂでオイルを保持でき、エンジン始動する時などの油膜が切れやすい際に溝部１３Ｂのオイルを使用して潤滑できるため、アウタロータ７外周の摩耗を抑制できる。
（第３変形例）
以下、本発明の第３変形例の構成について説明する。図７は本発明の第３変形例に係る内接ギアポンプ１の正面図で、図８は本発明の第３変形例に係る内接ギアポンプ１の図７におけるVIII-VIII断面図である。図５、６に示す第２変形例と異なる点は、溝部１３Ｃが段差なく吸込ポート８と直接連通する点である。
本発明の第３変形例の効果について説明する。
本発明の第３変形例によると、溝部１３Ｃが吸込ポート８と直接連通することで、第２変形例よりアウタロータ７と内壁１２との間で発生する油膜力を低減することができる。また、溝部１３Ｃに異物が入り込んでしまった場合でも、より積極的に吸込ポート８及び吸込路１０側に排出することができる。
１ 内接ギアポンプ
２ ポンプ室
３ ハウジング
４ 第１回転軸芯
５ インナロータ
６ 第２回転軸芯
７ アウタロータ
８ 吸込ポート
９ 吐出ポート
１０ 吸込路
１１ 吐出路
１２ 内壁
１３ 溝部
Ａ 線（境界）
Ａ１ 吸込領域
Ａ２ 吐出領域
Ａ３ 第１交点領域
Ｂ ベクトル
Ｂ１ 押圧点
Ｂ２ 第１吸込領域
Ｂ３ 第２吸込領域

Claims (4)

  1. ポンプ室を有するハウジングと、
    前記ポンプ室に配設されて第１回転軸芯を中心に回転する外歯を有するインナロータと、
    前記ポンプ室に配設されて第２回転軸芯を中心に回転する内歯を有するアウタロータと、
    前記ハウジングに形成され、流体が前記ポンプ室に吸い込まれる吸込ポート及び前記流体が前記ポンプ室から吐き出される吐出ポートと、
    前記吸込ポートと連通する吸込路及び前記吐出ポートと連通する吐出路と、を有する内接ギアポンプであって、
    前記ポンプ室は、前記アウタロータの回転方向に延在する内壁を有し、
    前記内壁は、前記第１回転軸芯及び前記第２回転軸芯を結ぶ線を境界として前記境界よりも前記吸込ポート側の吸込領域と、前記境界よりも前記吐出ポート側の吐出領域と、を有し、
    前記吸込領域が、該吸込領域において前記アウタロータが押圧される位置に位置する押圧点から、前記吸込路に向けて延びる第１吸込領域と、該第１吸込領域と前記吐出領域との間に位置する第２吸込領域を有し、
    前記第１吸込領域には少なくとも一部に前記アウタロータと前記内壁との隙間を拡大させる溝部が設けられ、前記第２吸込領域には前記溝部が設けられない内接ギアポンプ。
  2. 前記溝部が設けられている部分の前記第２回転軸芯方向断面視において、前記溝部の壁部から前記アウタロータ側に延出する段部を備える請求項１に記載の内接ギアポンプ。
  3. 前記溝部は、前記吸込路と直接連通する請求項１または２に記載の内接ギアポンプ。
  4. 前記溝部は、前記吸込路と直接連通しない請求項１または２に記載の内接ギアポンプ。
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