JP2018096268A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】連結プレート５を介して連動するインナロータ４とアウタロータ３との回転角度差をゼロに保つようにする。【解決手段】駆動側となるインナロータ４はスロット２２を有し、従動側となるアウタロータ３はプレート保持溝２１を有する。連結プレート５は、頭部３１がプレート保持溝２１に揺動可能に嵌合し、ボディ部３２がスロット２２に摺動可能に嵌合する。ボディ部３２のトルク伝達面３５は、直線部３５ａと湾曲部３５ｂを有する。偏心方向Ｌに対し直交する垂線Ｍがスロット２２と平行となる基準角度位置において、直線部３５ａがスロット２２のトルク伝達側側面２２ｂと面接触し、トルク伝達が開始する。６０°回転したトルク伝達終了点Ｎまで、湾曲部３５ｂはスロット２２の開口縁２２ｃに接触する。互いに等しい角速度となるように、湾曲部３５ｂのプロファイルが設定されている。【選択図】図２

Description

この発明は、互いに偏心したアウタロータとインナロータとが、両者間の空間を複数個のチャンバに区画する連結プレートによって一体に回転するように連結された回転型容積ポンプ、いわゆるペンデュラム型ポンプの改良に関する。

特許文献１，２には、ペンデュラム型ポンプと呼ばれる回転型容積ポンプが開示されている。これは、駆動軸と一体に回転するインナロータと、このインナロータの回転に伴ってカムリング内で回転するアウタロータと、を備えた構成であって、複数の連結プレートが、内周側のインナロータから外周側のアウタロータへ回転力を伝達するように両者間に配設されている。詳しくは、連結プレートは、一端の頭部が、アウタロータの内周面におけるプレート保持溝に揺動可能に嵌合しており、略三角形をなすボディ部が、インナロータに放射状に形成されたスロットに摺動可能に嵌合する。この複数の連結プレートによって、インナロータとアウタロータとが連結され、かつ、アウタロータとインナロータとの間に画成された空間をこれら連結プレートが複数のチャンバに区画している。アウタロータはインナロータに対し偏心して位置しており、従って両者が回転することにより、ベーンポンプに類似したポンプ作用が得られる。

なお、このペンデュラム型ポンプの一態様として、上記とは逆にアウタロータを駆動側とし、インナロータ側を従動側とした構成も可能である。

特許第４９０９０７８号公報 特開２０１５−１１７６９５号公報

上記のペンデュラム型ポンプにおいては、基本的には、複数個の連結プレートの中の１個によって回転トルクの伝達がなされる。例えば、インナロータが駆動側である場合には、吐出行程側（つまり回転に伴いチャンバの容積が減少していく側）にある１個の連結プレートが、少なくとも、連結プレートの個数で３６０°を等分した角度の間、トルク伝達を担っている。このトルク伝達期間の間、互いに偏心した関係にあるアウタロータとインナロータとの間の距離が徐々に小さくなるので、連結プレートは、スロットに対する角度を変えながらスロット内に後退していき、一種のレバーとして作用してスロットから受けた力を頭部からアウタロータへと伝達することとなる。

このような作動原理から、１個の連結プレートのトルク伝達期間の間に、インナロータとアウタロータとの間で回転角度差が生じる。例えば、インナロータを駆動側とするペンデュラム型ポンプにあっては、インナロータが一定の角速度で１回転する間に、アウタロータの角速度が増減変化する。具体的には、連結プレートの個数と等しい回数の増減変化が生じる。

この結果、吐出される流体に脈動が発生する。また駆動源に作用する負荷が同様に周期的に変化し、この点でも好ましくない。

特許文献１は、吐出流体の脈動の低減を課題の一つして挙げているが、従動側となるアウタロータの角速度を一定とする具体的な手段を開示するものではない。

なお、アウタロータを駆動側としたペンデュラム型ポンプにあっても、従動側となるインナロータの角速度が同様に増減変化する。

この発明は、
軸方向に延びる断面Ｃ字形のプレート保持溝が内周面に複数個形成された円筒状のアウタロータと、
このアウタロータの内周側において該アウタロータに対し偏心した位置に配置され、外周面に複数個のスロットが放射状に形成されたインナロータと、
断面略円形の頭部が上記プレート保持溝に揺動可能に嵌合するとともに、上記頭部に首部を介して接続された断面略三角形のボディ部が上記スロットの両側の側面に接しつつ該スロットに摺動可能に嵌合し、上記アウタロータと上記インナロータとの間の空間を複数個のチャンバに区画する複数個の連結プレートと、
を備え、上記アウタロータもしくは上記インナロータが回転駆動されるポンプにおいて、
上記スロットのトルク伝達側の側面に対向する上記ボディ部の一方の面におけるトルク伝達面が、直線部と、この直線部の外周側の一端から上記首部の側方へと延びた湾曲部と、が連続したプロファイルを備えており、
上記直線部は、上記インナロータの中心を通り該インナロータの偏心方向に対し直交する垂線と上記スロットの上記トルク伝達側の側面とが平行となった基準角度位置において当該側面に面接触するプロファイルを有し、
上記湾曲部は、少なくとも、連結プレートの個数で３６０°を等分した角度を包含する所定のトルク伝達角度の間、上記スロットのトルク伝達側の開口縁と接触を継続し、かつ両ロータの回転角度を互いに等しく保つプロファイルを有する、ことを特徴としている。

具体的な一つの態様では、上記インナロータが回転駆動されて上記アウタロータが従動するように構成されており、
上記湾曲部は、上記直線部から回転方向の後側へ向かって延びており、
上記基準角度位置がトルク伝達開始点となる。

すなわち、ある一つの連結プレートに対応するスロットのトルク伝達側の側面が上記垂線と平行となった基準角度位置において、連結プレートのボディ部のトルク伝達面の直線部がスロットのトルク伝達側の側面と面接触し、連結プレートを一種のレバーとするトルク伝達が開始する。ボディ部のトルク伝達面とスロットのトルク伝達側の側面との接触点が「力点」、ボディ部の反対側の面とスロットの反対側の側面との接触点が「支点」、頭部とプレート保持溝との接触点が「作用点」、となる。基準角度位置で面接触した状態では、「力点」が接触面の外周端に位置するので、インナロータの中心からの半径方向の位置として、「支点」に対し「力点」が外周側に位置し、これによりレバー作用を伴ってアウタロータへのトルク伝達がなされる。

基準角度位置よりも以前の角度位置では、ボディ部の内周側の端部がスロットのトルク伝達側の側面と接するので、「支点」に対して「力点」が内周側に位置し、従って、回転トルクを伝達することはできない。

そして、インナロータが基準角度位置から回転していくと、トルク伝達面の湾曲部がスロットのトルク伝達側の開口縁と接触し、この接触点を「力点」として回転トルクの伝達がなされる。そして、この接触点は、インナロータの回転に伴い、湾曲部の外周側（換言すれば先端側）へ徐々に移動する。つまり、湾曲部における接触点が徐々に外周側へ移動しながら、回転トルクの伝達が継続される。このとき、駆動側であるインナロータが単位角度回転したときのアウタロータの回転角度は、湾曲部のプロファイル（輪郭形状）によって定まる。そのため、湾曲部のプロファイルの設定により、インナロータの回転角度とアウタロータの回転角度とを互いに等しく保つことが可能である。

また、湾曲部のプロファイルは、少なくとも、連結プレートの個数で３６０°を等分した角度を包含する所定のトルク伝達角度の間、スロットのトルク伝達側の開口縁と接触を継続するように設定される。これにより、複数個の連結プレートによって、３６０°に亘ってトルク伝達が継続的になされる。

トルク伝達角度が、連結プレートの個数で３６０°を等分した角度を上回る設定の場合には、先行する連結プレートのトルク伝達が終了する前に、後続の連結プレートが基準角度位置に達し、トルク伝達が開始する。従って、一部の角度区間では、２個の連結プレートが同時にトルク伝達に寄与する。

本発明の他の一つの具体的な態様では、上記アウタロータが回転駆動されて上記インナロータが従動するように構成されており、
上記湾曲部は、上記直線部から回転方向の前側へ向かって延びており、
上記基準角度位置がトルク伝達終了点となる。

この場合も、トルク伝達面のプロファイルの基本的な構成は、上記と変わりがないが、トルク伝達の開始点と終了点とが上記とは逆となる。

すなわち、上述した基準角度位置から所定のトルク伝達角度だけ回転方向で前側となる角度位置において、該当する連結プレートのトルク伝達面の湾曲部（特に外周側の部分）がスロットのトルク伝達側の開口縁と接触し、回転トルクの伝達が開始される。アウタロータの回転に伴い、湾曲部における接触点は、徐々に内周側へ移動していく。そして、基準角度位置に達したときに、トルク伝達面の直線部がスロットのトルク伝達側の側面に面接触し、トルク伝達が終了する。この間、湾曲部のプロファイルの設定により、アウタロータの回転角度とインナロータの回転角度とを互いに等しく保つことが可能である。

本発明の好ましい一つの態様では、上記頭部の外周面と上記ボディ部の内周側の端部外形面とを結ぶ仮想の平面から、上記湾曲部が突出して延びている。

すなわち、上記基準角度位置から所要のトルク伝達角度の間、２つのロータが等しい角速度で連動するように湾曲部のプロファイルを設定すると、必然的に湾曲部は連結プレートの側方へ比較的大きく延びた形となる。従って、従来公知の連結プレートの形状に比較して特異な形状となり、多くの場合は、上記の仮想の平面から湾曲部が突出して延びた構成となる。

また、同様の理由から、本発明の好ましい一つの態様では、上記湾曲部が、上記ボディ部と上記首部との接続部から側方へ突出した突起部として構成されており、上記アウタロータの内周面には、上記突起部との干渉を避けるための凹部が上記プレート保持溝に隣接して設けられている。

さらに、本発明の好ましい一つの態様では、上記湾曲部と接触する上記スロットのトルク伝達側の開口縁が丸められている。これにより、接触点での局部的な摩耗が抑制される。

この発明によれば、いわゆるペンデュラム型ポンプにおいて、インナロータとアウタロータとが互いに等しい角速度でもって回転する。そのため、吐出流体の脈動や駆動源に作用する周期的な負荷変動を抑制することができる。

一実施例のペンデュラム型ポンプをカバーを取り外した状態で示す平面図。 ポンプの要部の第１実施例を示す平面図。 基準角度位置にあるスロットおよび連結プレートを拡大して示す説明図。 トルク伝達角度θを大きく設定した第２実施例の平面図。 アウタロータが駆動側となった第３実施例の平面図。 比較例のポンプの要部を示す平面図。 比較例のトルク伝達開始点における連結プレート等を拡大して示す説明図。 比較例の基準角度位置における連結プレート等を拡大して示す説明図。 比較例のトルク伝達終了点における連結プレート等を拡大して示す説明図。 比較例のインナロータとアウタロータとの回転角度差の特性を示す特性図。

初めに、本発明の対象となるペンデュラム型ポンプの基本的な構成を説明する。

図１は、例えば内燃機関の油圧ポンプや自動変速機の油圧ポンプ等として用いられるペンデュラム型ポンプの一構成例を示している。図示例のポンプは、中空状のハウジング１と、このハウジング１に収容された円環状のカムリング２と、このカムリング２の内周側に配置される円筒状のアウタロータ３と、このアウタロータ３の内周側に該アウタロータ３に対して偏心した位置に配置されるインナロータ４と、アウタロータ３とインナロータ４とを連結する複数個（例えば６個）の連結プレート５と、上記ハウジング１を貫通しかつインナロータ４に連結された駆動軸６と、を主体として構成されている。

上記ハウジング１は、カムリング収容室１３が凹部として形成された本体１１と、この本体１１に組み合わされてカムリング収容室１３の開口面を閉蓋する図示せぬカバーと、に分割して構成されており、これらの本体１１とカバーとが図示せぬボルトでもって互いに締結されている。カムリング収容室１３の中央部の端面には、吸入ポート１６および吐出ポート１７がそれぞれ三日月形に形成されている。

カムリング２は、一端のピン１４を介してカムリング収容室１３内で揺動可能に支持されており、かつ他端に配置されたコイルスプリング１５によって、揺動方向の一方へ向けて付勢されている。カムリング収容室１３の内周面とカムリング２外周面との間には、上記のコイルスプリング１５の付勢力に対向するように制御油圧室１８が画成されており、両者の付勢力の釣り合いによってカムリング２の揺動位置ひいてはポンプ容量が定まるようになっている。なお、この可変容量機構は本発明の要部ではないので、その詳細な説明は省略する。

アウタロータ３は、円筒状をなし、外周面３ａがカムリング２の円筒支持面１９に回転可能に嵌合している。アウタロータ３の内周面３ｂには、断面円形ないし断面Ｃ字形に窪んだプレート保持溝２１が等間隔に複数箇所例えば６箇所に形成されている。各々のプレート保持溝２１は、アウタロータ３の軸方向に延びており、両端がそれぞれアウタロータ３の端面に開口している。

アウタロータ３の内周側に配置されたインナロータ４は、外周面４ａの周方向の一部がアウタロータ３の内周面３ｂに近接するようにアウタロータ３の中心から偏心して位置し、かつ駆動軸６に該駆動軸６と一体に回転するように取り付けられている。つまり、図示例では、インナロータ４が駆動側であり、内燃機関の機関出力等によって機械的に駆動される。なお、インナロータ４とアウタロータ３との相対的な偏心量は、カムリング２の揺動位置に応じて変化する。図１は、偏心量が最大である状態を示している。

インナロータ４の外周面４ａには、プレート保持溝２１に対応した数つまり６個の矩形のスロット２２が等間隔に放射状に形成されている。詳しくは、スロット２２は、互いに平行な一対の側面２２ａ，２２ｂを有し、これら一対の側面２２ａ，２２ｂがインナロータ４の半径線と平行となるように、該半径線に沿ってそれぞれ形成されている。各スロット２２はインナロータ４の軸方向に延びており、両端がそれぞれインナロータ４の端面に開口している。

上記のようにインナロータ４がアウタロータ３の内周面３ｂに対し偏心している結果、両者間には、図１に示すように三日月形の空間が形成される。そして、この三日月形の空間は、さらに、それぞれ６個の連結プレート５によって、６個のチャンバ２４に区画されている。上記連結プレート５は、略三角形に近似したいわゆるペンデュラム型の断面形状を有する板状をなし、上記アウタロータ３のプレート保持溝２１に揺動可能に支持されているとともに、インナロータ４のスロット２２内に摺動可能に嵌合している。

図１から容易に理解できるように、互いに偏心したアウタロータ３およびインナロータ４の回転位置に応じて、アウタロータ３内周面３ｂとインナロータ４外周面４ａとの間の距離が変化し、連結プレート５によって区画された各チャンバ２４の容積が増減変化する。従って、アウタロータ３およびインナロータ４が図１の反時計回り方向に回転することにより、吸入ポート１６から吐出ポート１７へオイルを圧送するポンプ作用が得られる。

図２は、ポンプの主要部となるアウタロータ３、インナロータ４および連結プレート５の一実施例（第１実施例）の構成を示している。連結プレート５は、アウタロータ３のプレート保持溝２１に揺動可能に嵌合する断面略円形の頭部３１と、インナロータ４のスロット２２に摺動可能に嵌合した断面略三角形のボディ部３２と、上記頭部３１と上記ボディ部３２とを接続する首部３３と、から構成されている。首部３３は、頭部３１の直径よりも小さな厚み（ロータ３，４の周方向に沿った寸法）を有し、ボディ部３２は、この首部３３から内周側の端部３２ａへ向かって厚みが徐々に拡大した二等辺三角形に近似した略三角形の断面形状を有している。内周側の端部３２ａの前後のコーナ部分３２ｂ，３２ｃは、連結プレート５がスロット２２内で揺動してもスロット２２の両側の側面２２ａ，２２ｂに実質的に接した状態を維持し得るように、それぞれ湾曲面に形成されている。これにより、連結プレート５は、スロット２２の両側の側面２２ａ，２２ｂに接しつつ揺動しながらスロット２２内をインナロータ４の半径方向に沿って移動することが可能である。

ここで、図２においては、インナロータ４が駆動側として反時計回り方向（図に矢印ωで示す方向）に回転し、アウタロータ３が連結プレート５を介して同方向に従動する。従って、スロット２２においては、２つの側面２２ａ，２２ｂの中で回転方向ωに関して相対的に後側となる側面２２ｂがトルク伝達を担う側面（これをトルク伝達側側面２２ｂと呼ぶこととする）となる。そして、連結プレート５においては、ボディ部３２のやはり回転方向後側となる面がトルク伝達面３５となる。換言すれば、スロット２２のトルク伝達側側面２２ｂに対向する面がトルク伝達面３５である。

従って、駆動側であるスロット２２のトルク伝達側側面２２ｂが連結プレート５のトルク伝達面３５を回転方向ωに沿って押し、この力が頭部３１を介してアウタロータ３に伝達されることで、アウタロータ３が従動する。

このような回転トルクの伝達は、基本的には、６個の連結プレート５の中で、特定の角度位置にある１個の連結プレート５によってなされる。インナロータ４が駆動側であるポンプの構成では、吐出行程側（つまり回転に伴いチャンバ２４の容積が減少していく側）にある１個の連結プレート５がトルク伝達を担う。図２の例では、符号５Ａを付して示す連結プレート５が、図示する位置から符号５Ｂを付して示す連結プレート５の位置まで回転する間、当該連結プレート５Ａによって回転トルクの伝達がなされる。つまり、図中の線Ｍは、一つの連結プレート５によるトルク伝達の開始点となる角度位置を示し、線Ｎは、一つの連結プレート５によるトルク伝達の終了点となる角度位置を示す。

ここで、直線Ｌは、アウタロータ３の中心に対するインナロータ４の中心の偏心方向を示しているが、トルク伝達開始点となる線Ｍは、インナロータ４の中心を通り該インナロータ４の偏心方向Ｌに対し直交する垂線である。この垂線Ｍとスロット２２のトルク伝達側側面２２ｂとが平行となったインナロータ４の角度位置を「基準角度位置」と定義すると、インナロータ４がある一つのスロット２２に関してこの基準角度位置に達したときに、当該スロット２２における連結プレート５によるトルク伝達が開始される。そして、この例では、トルク伝達角度θが、連結プレート５の個数（６個）で３６０°を等分した角度である６０°に設定されており、インナロータ４が基準角度位置から６０°回転する間、当該連結プレート５によるトルク伝達がなされる。符号５Ａを付した連結プレート５が６０°回転してトルク伝達を終了するときに、符号５Ｃを付して示す後続の連結プレート５がトルク伝達開始点Ｍ（換言すれば基準角度位置）に到達し、この後続の連結プレート５Ｃによるトルク伝達が引き続き行われる。これにより、インナロータ４およびアウタロータ３が１回転する間、トルク伝達が途切れることなく継続される。なお、上記のトルク伝達開始点Ｍおよびトルク伝達終了点Ｎは、後述するように、トルク伝達面３５のプロファイルによって定まる。

次に、アウタロータ３の角速度を一定とするために必要なトルク伝達面３５のプロファイル等についてさらに詳細に説明する。

図３は、基準角度位置にあるスロット２２および連結プレート５をさらに拡大して示している。図示するように、連結プレート５のトルク伝達面３５は、三角形の一辺をなすように傾斜した直線からなる直線部３５ａと、この直線部３５ａの外周側の一端から首部３３の側方（換言すれば回転方向ωの後側）へと延びた湾曲部３５ｂと、が連続したプロファイルを備えている。湾曲部３５ｂは、ボディ部３２と首部３３との接続部から側方へ突出した突起部３６として構成されている。

さらに詳しくは、直線部３５ａは、図示するようにインナロータ４が基準角度位置にあるときに、スロット２２のトルク伝達側側面２２ｂと面接触するように、そのプロファイルが定められている。また湾曲部３５ｂは、インナロータ４が基準角度位置からさらに回転していったときにスロット２２のトルク伝達側の開口縁２２ｃと接触を継続し、かつインナロータ４とアウタロータ３の回転角度を互いに等しく保つプロファイルを有している。このような両ロータ３，４の関係を得るためには、湾曲部３５ｂは、直線部３５ａの一端に滑らかに連続し、この直線部３５ａから外周側の先端へ向かって徐々に曲率が増加するものとなる。なお、図示例では、スロット２２の開口縁２２ｃは、湾曲部３５ｂとの接触が少なくとも部分的に転がり接触となるように、湾曲部３５ｂの曲率半径よりも小さな曲率半径でもって丸められている。

このような構成においては、連結プレート５を介してインナロータ４からアウタロータ３へ回転トルクが伝達される間、インナロータ４の回転角度とアウタロータ３の回転角度との差がゼロとなる。すなわち、回転トルクを伝達中の連結プレート５は、図３に示すように、ボディ部３２のトルク伝達面３５とスロット２２のトルク伝達側側面２２ｂとの接触点Ｐ１が「力点」、ボディ部３２の反対側の面（図の姿勢ではコーナ部分３２ｂ）とスロット２２の反対側の側面２２ａとの接触点Ｐ２が「支点」、頭部３１とプレート保持溝２１との接触点（より詳しくは回転方向ωの前側の接触点）Ｐ３が「作用点」、となる一種のレバーとして機能し、スロット２２のトルク伝達側側面２２ｂから力点Ｐ１に与えられた力が作用点Ｐ３においてアウタロータ３に伝達される。

インナロータ４が基準角度位置にあってトルク伝達面３５の直線部３５ａがトルク伝達側側面２２ｂに面接触した状態では、力点Ｐ１は図示するように直線部３５ａの最も外周側の部位にある。従って、インナロータ４の中心からの半径方向の位置として、支点Ｐ２に対し力点Ｐ１が外周側に位置し、これによりレバー作用を伴ってアウタロータ３へのトルク伝達がなされる。

これに対し、インナロータ４が基準角度位置よりも前側にある角度位置では、例えば図２において符号５Ｃを付して示す連結プレート５に見られるように、ボディ部３２のコーナ部分３２ｃがスロット２２のトルク伝達側側面２２ｂと接するので、支点Ｐ２に対して力点Ｐ１が内周側に位置する位置関係となり、作用点Ｐ３に回転トルクを伝達することはできない。従って、インナロータ４が回転して基準角度位置に達したときに、初めてトルク伝達が開始されることとなる。

そして、インナロータ４が基準角度位置からさらに回転していくと、トルク伝達面３５の湾曲部３５ｂがスロット２２のトルク伝達側の開口縁２２ｃと接触し、この接触点Ｐ１を「力点」として回転トルクの伝達がなされる。そして、この接触点Ｐ１は、インナロータ４の回転に伴い、湾曲部３５ｂの外周側（換言すれば先端側）へ徐々に移動する。つまり、湾曲部３５ｂにおける接触点Ｐ１が徐々に外周側へ移動しながら、回転トルクの伝達が継続される。このとき、駆動側であるインナロータ４が単位角度回転したときのアウタロータ３の回転角度は、湾曲部３５ｂのプロファイルによって定まる。そのため、湾曲部３５ｂのプロファイルを、インナロータ４の回転角度とアウタロータ３の回転角度とが互いに等しく維持されるように設定することで、両者の回転角度差をゼロに保つことができる。湾曲部３５ｂの具体的なプロファイルは、例えば、インナロータ４とアウタロータ３とが等しい単位角度回転するときに必要な接触点Ｐ１を連続的にプロットしていくことで、求めることができる。

このようにトルク伝達角度θの間インナロータ４とアウタロータ３との回転角度差をゼロとするために必要な湾曲部３５ｂは、比較的に長く、かつ回転方向ωの後側へ大きく突出したものとなる。そのため、図示例では、首部３３から離れて突出する突起部３６として湾曲部３５ｂが構成されている。図３に示すように、頭部３１の外周面とボディ部３２のコーナ部分３２ｃの外形面とを結ぶ仮想の平面ＰＬを想定したときに、湾曲部３５ｂ（突起部３６）は、この仮想平面ＰＬから突出して延びている。この形状は、従来公知の連結プレートに比較して特異な形状である。

また、連結プレート５が大きく傾斜したときの突起部３６とアウタロータ３との干渉を回避するために、図２に示すように、アウタロータ３の内周面３ｂにはプレート保持溝２１に隣接して凹部３７が形成されている。

なお、図２および図３の例では、スロット２２はインナロータ４の中心を通る半径線を挟んで前後に対称となる形状を有している。つまり、スロット２２の溝幅の中心と半径線とが合致している。しかしながら、本発明においては、従来公知のペンデュラム型ポンプと同様に、スロット２２が半径線に対し前後に僅かにオフセットしていてもよい。但し、スロット２２の側面２２ａ，２２ｂは、インナロータ４の中心を通る半径線と平行である必要がある。このようなスロット２２がオフセットした構成にあっても、基準角度位置は同様に定められる。

次に、図４は、トルク伝達角度θを、連結プレート５の個数で３６０°を等分した角度よりも大きく設定した第２実施例を示している。具体的には、連結プレート５の個数は６個であり、３６０°を等分すると６０°となるが、第２実施例のトルク伝達角度θは、これよりも大きな６５°に設定されている。これは、湾曲部３５ｂのプロファイルをより長く設定することで実現可能である。

このような構成では、トルク伝達角度θの初期および終期の角度α，βの区間において、２個の連結プレート５が同時にトルク伝達を行う。そのため、２個の連結プレート５に負荷が分散され、ある一つの連結プレート５から後続の連結プレート５へとトルク伝達を行う連結プレート５が移行する際に、その移行がより円滑となる。

ここで、図６〜図１０を参照して、従来公知の比較例について説明する。図６において、直線Ｌは、アウタロータ３の中心に対するインナロータ４の中心の偏心方向を示し、線Ｍは、インナロータ４の中心を通り該インナロータ４の偏心方向Ｌに対し直交する垂線である。前述した本発明の実施例においては、この垂線Ｍがトルク伝達開始点に合致しているが、比較例のペンデュラム型ポンプにおいては、トルク伝達開始点ｍが垂線Ｍよりも回転方向ωで前側に位置する。つまり、トルク伝達開始点ｍからトルク伝達終了点Ｎまでのトルク伝達角度θが、垂線Ｍを挟んで両側に存在する。なお、図６の例では、トルク伝達角度θは６０°である。このトルク伝達角度θは、トルク伝達開始点ｍから垂線Ｍまでの第１区間θ１と、垂線Ｍからトルク伝達終了点Ｎまでの第２区間θ２とに区分される。

連結プレート５０は、本発明の実施例における連結プレート５とはプロファイルが異なるものの、直線部３５０ａと湾曲部３５０ｂとからなるトルク伝達面３５０を有している。図７は、トルク伝達開始点ｍにおける連結プレート５０とスロット２２０との関係を示しており、図示するように、この時点で直線部３５０ａがスロット２２０のトルク伝達側側面２２０ｂに面接触し、前述した「力点」と「支点」と「作用点」との関係によりトルク伝達が開始される。次に図８は、スロット２２０のトルク伝達側側面２２０ｂが垂線Ｍと平行となったとき、つまりインナロータ４が基準角度位置に達したときの状態を示しているが、このときまで直線部３５０ａはスロット２２０のトルク伝達側側面２２０ｂと面接触し続ける。

すなわち、図７に示す状態から図８に示す状態に移行するまでの第１区間θ１においては、連結プレート５０は、トルク伝達面３５０の直線部３５０ａがスロット２２０のトルク伝達側側面２２０ｂと面接触した状態のまま、スロット２２０内を内周側へ摺動していく。この間、インナロータ４の半径線に対する連結プレート５０の傾斜角度は一定である。従って、インナロータ４の角速度とアウタロータ３の角速度とは等しくなることはできず、必然的に回転角度差が発生する。詳しくは、第１区間θ１では、アウタロータ３の角速度が相対的に大きい。

インナロータ４が基準角度位置を越えると、スロット２２０のトルク伝達側の開口縁２２０ｃがトルク伝達面３５０の湾曲部３５０ｂに接触し、接触点が湾曲部３５０ｂの上を移動しながらトルク伝達が継続される。つまり、第２区間θ２においては、湾曲部３５０ｂによってトルク伝達がなされる。図９は、インナロータ４がトルク伝達終了点Ｎに達したときの状態を示しており、湾曲部３５０ｂの外周側の終端がスロット２２０のトルク伝達側の開口縁２２０ｃに接している。ここで、湾曲部３５０ｂのプロファイルは、インナロータ４の角速度とアウタロータ３の角速度とが等しくなるようには設定されない。すなわち、図９に示すインナロータ４の角度位置は、図示する連結プレート５０のトルク伝達終了点Ｎであると同時に後続の連結プレート５０にとってのトルク伝達開始点ｍであるから、図７に示すトルク伝達開始点ｍにおいてゼロであったインナロータ４とアウタロータ３との回転角度差が図９に示すトルク伝達終了点Ｎにおいて再びゼロに復帰する必要があり、必然的に、湾曲部３５０ｂのプロファイルは、アウタロータ３の角速度が相対的に小となるように設定される。

図１０は、図６〜図９に示した比較例におけるインナロータ４とアウタロータ３との回転角度差の特性を示している。このグラフの横軸は、インナロータ４の角度を示し、インナロータ４が駆動側である図示例では、回転方向ωが矢印ωで示すようになる。グラフの縦軸は、２つのロータ３，４の回転角度差を示しているが、グラフの下側がアウタロータ３の進み側となる。図示するように、伝達開始点ｍから始まる第１区間θ１では、アウタロータ３の角速度が相対的に大きく、回転角度差が急激に拡大する。そして、インナロータ４が基準角度位置（垂線Ｍに対応する位置）にあるときに回転角度差が最大となる。第２区間θ２では、逆にアウタロータ３の角速度が小となり、第２区間θ２が終了するトルク伝達終了点Ｎにおいては、回転角度差が再びゼロとなる。

従って、このようなアウタロータ３の角速度変化が各連結プレート５０毎に（換言すれば６０°毎に）発生し、吐出流体の脈動や駆動源の負荷変動を招来する。

このような比較例の特性に対し、上記実施例では、インナロータ４とアウタロータ３との回転角度差をゼロに保ったままアウタロータ３がインナロータ４に従動して回転する。従って、吐出流体の脈動や駆動源の負荷変動が抑制される。

なお、図１の実施例のポンプは、カムリング２の揺動位置に応じてインナロータ４とアウタロータ３との偏心量が変化する可変容量ポンプとして構成されている。このように偏心量が変化するものでは、特定の偏心量のときにインナロータ４とアウタロータ３との回転角度差がゼロとなる。図示例では、偏心量が最大のときにインナロータ４とアウタロータ３との回転角度差がゼロとなるように設定されているが、特定の中間的な偏心量のときに回転角度差がゼロとなるように設定することも可能である。

勿論、本発明は、偏心量が固定された固定容量のポンプにおいても適用が可能である。また、連結プレート５の個数は、上記実施例のような６個に限定されず、任意の個数の連結プレート５を備えたポンプに本発明は適用可能である。

さらに、本発明は、アウタロータを駆動側としインナロータを従動側とする構成のペンデュラム型ポンプにおいても同様に適用することが可能である。

図５は、アウタロータ３００を電動モータのロータを兼ねた構成とし、直接に回転駆動するようにした第３実施例のペンデュラム型ポンプを示している。アウタロータ３００は、ハウジング１００に回転可能に支持されており、その外周部には、複数個例えば６個の永久磁石１０１が等間隔に埋設されている。アウタロータ３００とともに電動モータを構成する環状のステータ１０２が、アウタロータ３００を囲むように配置されている。このステータ１０２は、複数個例えば９個のポール１０３ａを有する積層鉄心からなる９スロットのステータコア１０３と、ポール１０３ａの各々に巻回されたコイル１０４と、から構成されている。

アウタロータ３００の内周に配置されるインナロータ４や連結プレート５等の構成は、前述した第１実施例と基本的に同様の構成を有している。

アウタロータ３００は、ステータ１０２と永久磁石１０１との協働によって、矢印ωで示す反時計回り方向に回転する。これに伴い、インナロータ４も同方向に従動して回転し、ポンプ作用が得られる。但し、アウタロータ３００が駆動側となる図５の例では、連結プレート５０のトルク伝達面３５からスロット２２のトルク伝達側側面２２ｂへとトルクが伝達されるので、個々の連結プレート５の向きは回転方向ωに関して逆向きとなる。

換言すれば、図５のポンプの連結プレート５とスロット２２との関係は、図２および図３においてアウタロータ３（３００）を逆に時計回り方向へ回転駆動する構成に実質的に等しいものとなる。そして、図２における「伝達終了点Ｎ」が伝達開始点となり、「伝達開始点Ｍ」が伝達終了点となる。従って、連結プレート５のトルク伝達面３５における湾曲部３５ｂの最外周部がスロット２２のトルク伝達側の開口縁２２ｃに接した状態からトルク伝達が開始され、この湾曲部３５ｂのプロファイルに従って、アウタロータ３（３００）の単位回転角度の回転に対し等しい角度だけインナロータ４が回転する関係を保ちつつインナロータ４が従動する。そして、スロット２２の側面２２ａ，２２ｂが垂線Ｍと平行となる基準角度位置においてトルク伝達面３５の直線部３５ａがスロット２２のトルク伝達側側面２２ｂと面接触し、その時点でトルク伝達が終了する。基準角度位置よりもさらにアウタロータ３（３００）が回転した位置（図２の符号５Ｃを付した連結プレート５を参照）では、第１実施例について説明したのと同様に、トルク伝達は不能である。

従って、この図５の第３実施例のポンプにおいても、アウタロータ３００とインナロータ４との回転角度差をゼロに保つことができ、吐出流体の脈動や電動モータとしての負荷変動を抑制することができる。

なお、図５の例においても、トルク伝達角度θは、例えば、３６０°を連結プレート５の個数で等分した６０°となっているが、第２実施例と同様に、より大きな角度に設定することも可能である。この場合、トルク伝達開始点が早まるように構成される。すなわち、図５のようにインナロータ４が従動する構成では、トルク伝達面３５の湾曲部３５ｂは、直線部３５ａから回転方向ωの前側へ向かって延びたものとなり、この湾曲部３５ｂをより長く構成することで、トルク伝達開始点を早めてトルク伝達角度θを大きく得ることが可能である。トルク伝達終了点は、必ず上記の基準角度位置とする必要がある。

１…ハウジング
２…カムリング
３…アウタロータ
４…インナロータ
５…連結プレート
２１…プレート保持溝
２２…スロット
２２ｂ…トルク伝達側側面
２２ｃ…開口縁
３１…頭部
３２…ボディ部
３３…首部
３５…トルク伝達面
３５ａ…直線部
３５ｂ…湾曲部

Claims (6)

1. 軸方向に延びる断面Ｃ字形のプレート保持溝が内周面に複数個形成された円筒状のアウタロータと、
   このアウタロータの内周側において該アウタロータに対し偏心した位置に配置され、外周面に複数個のスロットが放射状に形成されたインナロータと、
   断面略円形の頭部が上記プレート保持溝に揺動可能に嵌合するとともに、上記頭部に首部を介して接続された断面略三角形のボディ部が上記スロットの両側の側面に接しつつ該スロットに摺動可能に嵌合し、上記アウタロータと上記インナロータとの間の空間を複数個のチャンバに区画する複数個の連結プレートと、
   を備え、上記アウタロータもしくは上記インナロータが回転駆動されるポンプにおいて、
   上記スロットのトルク伝達側の側面に対向する上記ボディ部の一方の面におけるトルク伝達面が、直線部と、この直線部の外周側の一端から上記首部の側方へと延びた湾曲部と、が連続したプロファイルを備えており、
   上記直線部は、上記インナロータの中心を通り該インナロータの偏心方向に対し直交する垂線と上記スロットの上記トルク伝達側の側面とが平行となった基準角度位置において当該側面に面接触するプロファイルを有し、
   上記湾曲部は、少なくとも、連結プレートの個数で３６０°を等分した角度を包含する所定のトルク伝達角度の間、上記スロットのトルク伝達側の開口縁と接触を継続し、かつ両ロータの回転角度を互いに等しく保つプロファイルを有する、ことを特徴とするポンプ。
2. 上記インナロータが回転駆動されて上記アウタロータが従動するように構成されており、
   上記湾曲部は、上記直線部から回転方向の後側へ向かって延びており、
   上記基準角度位置がトルク伝達開始点となる、ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 上記アウタロータが回転駆動されて上記インナロータが従動するように構成されており、
   上記湾曲部は、上記直線部から回転方向の前側へ向かって延びており、
   上記基準角度位置がトルク伝達終了点となる、ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
4. 上記頭部の外周面と上記ボディ部の内周側の端部外形面とを結ぶ仮想の平面から、上記湾曲部が突出して延びている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポンプ。
5. 上記湾曲部が、上記ボディ部と上記首部との接続部から側方へ突出した突起部として構成されており、
   上記アウタロータの内周面には、上記突起部との干渉を避けるための凹部が上記プレート保持溝に隣接して設けられている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のポンプ。
6. 上記湾曲部と接触する上記スロットのトルク伝達側の開口縁が丸められている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のポンプ。

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