JP2739034B2 - 幅広い速度領域に対応する内部ギアポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リングギアポンプや充
填部材を有するポンプとして構成され得る内部ギアポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような内部ギアポンプは非常に幅広
い速度領域に対応しなければならない。低速では容積効
率を向上させる必要があるため、漏洩隙間を狭くして作
製しなければならない。同時に、高速では、ポンプの吸
引側から加圧側へのポンプ媒体の通路に蒸気泡や気泡キ
ャビテーションが生じることによるキャビテーションノ
イズの発生を可能な限り防止する必要がある。このよう
なギアポンプは、好ましくは、キャビテーションノイズ
が特に非常に耳障りである内撚機関やオートマチックト
ランスミッションのための潤滑油ポンプ、送出しポン
プ、シフトポンプ、または制御ポンプとして使用され得
る。

【０００３】概して、このようなギアポンプは臨界回転
速度を有し、これを超えると送出し量ラインは直線から
反れて次第に平坦となる。図１は速度ｎ（横座標）に対
する送出し流量ＱＨ（縦座標）を示す。臨界速度ｎ_krit
を超えると、送出し量ラインは直線領域から反れて次第
に平坦になっている。

【０００４】従って、臨界速度ｎ_kritを超えると充填度
は１より小さくなり、この結果、幾何的な送出し容積に
比べて歯室内の送出し媒体が不足する。満たされない空
間は、一部は送出し媒体の蒸気で満たされ、一部は媒体
から分離した空気で満たされ、また一部は漏洩箇所を通
って吸引される「偽空気」で満たされる。この臨界速度
は、基本的には歯形成領域での臨界周速により決まる。
この周速では、ベルヌーイの法則により、液体の静圧は
速度圧（動圧）により次第に吸収される。静圧が液体の
蒸気圧より下がると泡が形成され、下がった静圧の下
で、泡の静圧が蒸気圧を超えて上昇するまでは凝縮（液
化）しない。

【０００５】ここで述べるギアポンプの臨界速度は媒体
の粘度にほとんど依存しない。通常は、媒体の粘度が高
い場合は粘土が低い液状の媒体より臨界速度は実質的に
低いと予想されるが、この場合は当てはまらない。この
現象を説明するとすれば、動圧は比質量のみに一次関数
的に従属し、また速度の二乗に従属する。この結果、ほ
ぼ同じ周速を有する類似したポンプでは、粘度およびポ
ンプの設計（即ち充填部材を有するかどうか）には関係
なく、臨界速度はほぼ正確に同じである。この臨界速度
は、実際においてどのような場合でも、歯面の形状また
はハウジングの入口通路を変更しても、または他の構造
上の工程によっても実質的に影響を与えるの可能ではな
く、臨界速度を超えるとポンプのノイズが際立って大き
くなる。い。

【０００６】このようなポンプのうち特に簡単な構成と
しては、ピニオンはリングギアより歯数が１つ少なくさ
れる。すなわち、この構成のポンプは、ピニオンの各歯
がリングギアの歯部と密封状態で永久に協働するいわゆ
るジェロータ（gerotor）ポンプである。この場合に
は、基本的には、ジェロータポンプとして適切であり、
またポンプの圧力領域においてもピニオンとリングギア
の歯溝で十分な密封状態が保証されるものであればいか
なる形状の歯部でも使用され得る。このようなジェロー
タポンプとして特に適切なのは、純粋にサイクロイド状
の歯部を有するものである。すなわち、各ギアの歯先部
と歯溝とが各々のギア軸に対して同心をなす固定円上に
ロール円を回転させることにより形成される、サイクロ
イドの形状を有するものである。このようなピニオンの
歯先部とリングギアの歯溝とは各々、第１のロール円を
回転させることにより形成される外転サイクロイドの形
状を有する。一方、ピニオンの歯溝とリングギアの歯先
部とは各々、第２のロール円を回転させることにより形
成される内転サイクロイドの形状を有する。また、２つ
のロール円の円周の和は各々、その固定円上のギアの歯
ピッチに等しい。このような歯部の例は、独国公開明細
書第39 38 346.6号および独国出願第P 42 00 883.2-15
号に記載されている。

【０００７】ピニオンとリングギアの歯数の差は１より
大であり得るが、歯数の差が大きくない方が、平均歯数
が比較的少なくて済み、この結果、変位セルが確実に大
きくとれる。以上のことにより、歯数の差は３以下であ
るのが好ましい。

【０００８】歯数の差が１より大きい場合は、最深噛合
点とは反対側の領域では、通常は充填部材を配備して、
２つのギアの各々の歯先を結ぶ歯先円の間の隙間の少な
くとも周辺中央部を充填することにより、必要な密封を
確実に行わなければならない。この型のポンプは操作中
に静かである点で特に優れている。

【０００９】このようなポンプは、例えば流体系への供
給用として適しており、特に、自動車のエンジンおよび
／またはトランスミッション用の油圧ポンプとして使用
される。自動車のエンジンおよびトランスミッションは
幅広い速度領域で操作される。速度の基本範囲は１２：
１以上の比率であり得る。

【００１０】内撚機関の潤滑油ポンプにおいて、オート
マチックトランスミッションの場合はさらに油圧式移動
部材およびコンバータに圧力を与えて、キャビテーショ
ンを防ぐために充填する処理を行う必要がある。この潤
滑油ポンプの所望の送出し量は、エンジンの場合および
トランスミッションの場合の両方において、速度領域の
下側の１／３の領域においてのみ速度に比例する。上側
の速度領域では、オイル必要量の増加はエンジンの速度
の上昇よりはるかに小さい。以上のことにより、駆動調
整される潤滑油ポンプまたは油圧ポンプ、もしくは速度
により変位量を調節可能なポンプを有することが望まし
い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】油圧ポンプ、および／
または潤滑油ポンプの最も通常の形態は、単純で安価で
信頼性のあるギアポンプである。このポンプの欠点は、
回転数当りの理論上の送出し量は一定である、すなわち
速度に比例することである。

【００１２】従来では、所定のポンプ速度で運転するこ
とによりポンプの性能を無駄にするのを避けて損失を少
なくするための唯一の実用的な方法は、吸引を制御する
ことであった。流体抵抗は液体速度が高くなると過度に
増大するため、吸引通路にスロットルを設けると、速度
が高くなるに従ってギア室の入口部での静圧が次第に低
下して、いわゆるキャビテーション圧閾値に達する。す
なわち、圧力がオイルの蒸気圧より下がる。このとき変
位セルの内容物は、一部は液状オイル、一部はオイルの
蒸気、および一部は吸引空気よりなり、静圧は大気圧よ
りかなり低くなる。例えば、対応する狭い吸引通路によ
りまたはオリフィスにより、もしくは吸引スライドバル
ブによる制御可能な方法で、吸引通路の流体抵抗を決定
または制御することは簡単であり、これにより、ギアポ
ンプの変位量を必要とする消費量となるように調節する
ことが可能である。

【００１３】このような制御においても、キャビテーシ
ョンの発生が問題となる。なぜなら、このようなポンプ
系では避け難いことであるが、低い絶対圧力の下にある
液体および気体よりなるセルの内容物が突然高圧領域に
移行する場合、セルの内容物の気体成分が非常に激しく
内破するためノイズが発生し、さらにはセル壁が破壊す
る結果となる。

【００１４】このような内破を避けるために、縮小する
変位セル領域の出口部を狭くすることが行われる。これ
により、セルの内容物は漸次に圧縮されるため静圧は十
分な時間をかけて十分な程度まで上昇する。この結果、
セルが出口通路と連通するとき内部で気泡の内破は起こ
ることはない。なぜなら、セルの容積は漸次に減少する
ため、気泡は既に液体に再凝縮されているかまたは液体
内で分解されているからである。縮小する変位セルは互
いから完全に密封されているため、２つの連続した変位
セルを互いから分離する２つの歯溝の隙間を通しての放
出圧は、変位方向とは反対方向には認知し得る程度には
広がらない。低速時では極めて高い圧搾オイル圧は構造
上避けられるため、ポンプの変位側では、セルは変位圧
力空間と連通することにより、セルが完全に液体で満た
されていない場合でも内部で変位圧が活性化することは
ない。しかし、低速度領域での操作で、セルが吸引側で
既に液体で完全に満たされている場合、セル内の高い圧
搾圧によりチェックバルブが変位圧力空間の方向に開口
するため、変位されたオイルは、チェックバルブの開口
圧およびその流体抵抗に対応する、変位圧より僅かに高
いセル圧のみで圧力空間に流出し得る。

【００１５】このような構造は独国特許公報第3,005,65
7号に記載されている。ここでは、出口通路へ導く軸方
向の穴がハウジング内のポンプの圧力側の全体にわたっ
て広がり、これらの穴にはギア室から離れた位置にチェ
ックバルブが配備され、チェックバルブは、各穴の前に
位置するセルの圧力が出口通路内の圧力を超えるときの
み開口する。

【００１６】このポンプは相応して軸方向に長く、使用
されるスプリングバルグは破損し得る。また、変位セル
の出口通路への接続が一定でないという欠点がある。さ
らに、ポンプの圧力分布により、キャビテーションによ
り誘発される内破が避けられないことおよびポンプ操作
時のノイズが大きいことなどの欠点がある。

【００１７】独国特許第3,933,978号に記載されたジェ
ロータポンプはさらに有利である。ここでは、キャビテ
ーションが発生しない操作を行う低速時に、縮小する変
位セル内の圧搾オイルを除去する問題は以下により解決
される。すなわち、少なくとも１つのギアの歯に、各々
の歯に隣接した変位セルを接続する通路が設けられ、こ
れら通路には、変位方向のみに流れるようにするチェッ
クバルブが配置されている。しかし、このポンプもまた
速度が高くなると操作中の騒音が大きくなるという問題
がある。

【００１８】本発明の目的は、上述の型の内部ギアポン
プにおいて、キャビテーションにより発生するノイズを
かなりの程度まで減少させることである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の内部ギアポンプ
は、幅広い速度領域に対応する内部ギアポンプであっ
て、ギア室が内部に設けられたハウジングと、該ハウジ
ング内に配備されたリングギアと、該リングギアより歯
数が１だけ少なく、該リングギアと噛合し、また該リン
グギアの内側に配備されるピニオンであって、該ピニオ
ンの歯は該リングギアの歯と共に、作動液のための拡大
しまた再び縮小する連続した変位セルを形成し、また該
変位セルを密封するように構成されたピニオンと、該ハ
ウジングを貫通し、最深噛合点を挟んだ両側で該ギア室
へと開口する、該作動液を供給および排出するための入
口通路および出口通路であって、該入口通路および出口
通路の各々の入口部および出口部の上方を該変位セルが
通過し、該出口部の該最深噛合点から離れた側の端部は
該最深噛合点の方に近い位置にあるため、該端部と該変
位セルが縮小を開始する点との間に２つ以上の変位セル
が設けられるようにされた入口通路および出口通路とを
備え、縮小する変位セルの領域では、該ギア室の壁の該
出口部から周方向に離れた位置に少なくとも１つの開口
部が設けられ、該開口部は接続通路を介して該出口通路
に接続され、該開口部と該出口部との間の周方向の距離
は、該入口部の端部と該出口部の端部との間の距離のほ
ぼ半分に等しく、該開口部の上方を変位セルと該変位セ
ルを形成する歯とが交互に通過し、該歯が上方を通過す
るたびに該開口部は該歯によって完全にまたは少なくと
も大部分を覆われることを特徴としており、これによ
り、上記目的が達成される。 本発明の他の内部ギアポン
プは、幅広い速度領域に対応する内部ギアポンプであっ
て、ギア室が内部に設けられたハウジングと、該ハウジ
ング内に配備されたリングギアと、該リングギアより歯
数が２ないし３だけ少なく、該リングギアと噛合し、ま
た該リングギアの内側に配備されるピニオンであって、
該ピニオンの歯は該リングギアの歯と共に、作動液のた
めの拡大しまた再び縮小する連続した変位セルを形成
し、また該変位セルを密封するように構成されたピニオ
ンと、該ハウジングを貫通し、最深噛合点を挟んだ両側
で該ギア室へと開口する、該作動液を供給および排出す
るための入口通路および出口通路であって、該入口通路
および出口通路の各々の入口部および出口部の上方を該
変位セルが通過し、該出口 部の該最深噛合点から離れた
側の端部は該最深噛合点の方に近い位置にあるため、該
端部と該変位セルが縮小を開始する点との間に２つ以上
の変位セルが設けられるようにされた入口通路および出
口通路とを備え、縮小する変位セルの領域では、該ギア
室の壁の該出口部から周方向に離れた位置に少なくとも
１つの開口部が設けられ、該開口部は接続通路を介して
該出口通路に接続され、該最深噛合点の反対側の位置
の、該リングギアおよび該ピニオンの各々の歯先円間の
隙間に充填部材が配備され、該開口部と該充填部材の該
開口部側の端部との間の送出方向の距離がほぼ零に等
く、該開口部の上方を変位セルと該変位セルを形成する
歯とが交互に通過し、該歯が上方を通過するたびに該開
口部は該歯によって完全にまたは少なくとも大部分を覆
われることを特徴としており、これにより、上記目的が
達成される。 本発明の他の内部ギアポンプは、幅広い速
度領域に対応する内部ギアポンプであって、ギア室が内
部に設けられたハウジングと、該ハウジング内に配備さ
れたリングギアと、該リングギアより歯数が１ないし３
だけ少なく、該リングギアと噛合し、また該リングギア
の内側に配備されるピニオンであって、該ピニオンの歯
は該リングギアの歯と共に、作動液のための拡大しまた
再び縮小する連続した変位セルを形成し、また該変位セ
ルを密封するように構成されたピニオンと、該ハウジン
グを貫通し、最深噛合点を挟んだ両側で該ギア室へと開
口する、該作動液を供給および排出するための入口通路
および出口通路であって、該入口通路および出口通路の
各々の入口部および出口部の上方を該変位セルが通過
し、該出口部の該最深噛合点から離れた側の端部は該最
深噛合点の方に近い位置にあるため、該端部と該変位セ
ルが縮小を開始する点との間に２つ以上の変位セルが設
けられるようにされた入口通路および出口通路とを備
え、縮小する変位セルの領域において、該ギア室の壁の
該出口部から周方向に離れた位置に複数個の開口部が設
けられ、該複数個の開口部は周方向に連続して配置さ
れ、該開口部は歯ピッチの約半分の距離だけ離れてお
り、各開口部は周方向に延び、かつ共通の接続通路を介
して該出口部に接続されており、該開口部の上方を変位
セルと該変位セルを形成する歯とが交互に通過し、該歯
が上方を通過するたびに該開口部は該歯によって完全に
または少なくとも大部分を覆われることを特徴としてお
り、これにより 、上記目的が達成される。 本発明の他の
内部ギアポンプは、幅広い速度領域に対応する内部ギア
ポンプであって、ギア室が内部に設けられたハウジング
と、該ハウジング内に配備されたリングギアと、該リン
グギアより歯数が１ないし３だけ少なく、該リングギア
と噛合し、また該リングギアの内側に配備されるピニオ
ンであって、該ピニオンの歯は該リングギアの歯と共
に、作動液のための拡大しまた再び縮小する連続した変
位セルを形成し、また該変位セルを密封するように構成
されたピニオンと、該ハウジングを貫通し、最深噛合点
を挟んだ両側で該ギア室へと開口する、該作動液を供給
および排出するための入口通路および出口通路であっ
て、該入口通路および出口通路の各々の入口部および出
口部の上方を該変位セルが通過し、該出口部の該最深噛
合点から離れた側の端部は該最深噛合点の方に近い位置
にあるため、該端部と該変位セルが縮小を開始する点と
の間に２つ以上の変位セルが設けられるようにされた入
口通路および出口通路とを備え、縮小する変位セルの領
域では、該ギア室の壁の該出口部から周方向に離れた位
置に少なくとも１つの開口部が設けられ、該開口部は接
続通路を介して該出口通路に接続され、該開口部の上方
を変位セルと該変位セルを形成する歯とが交互に通過
し、該歯が上方を通過するたびに該開口部は該歯によっ
て完全にまたは少なくとも大部分を覆われ、該開口部の
周方向の大きさは、その上方を通過する歯の該開口部の
位置における歯厚にほぼ等しいことを特徴としており、
これにより、上記目的が達成される。 本発明の他の内部
ギアポンプは、幅広い速度領域に対応する内部ギアポン
プであって、ギア室が内部に設けられたハウジングと、
該ハウジング内に配備されたリングギアと、該リングギ
アより歯数が１ないし３だけ少なく、該リングギアと噛
合し、また該リングギアの内側に配備されるピニオンで
あって、該ピニオンの歯は該リングギアの歯と共に、作
動液のための拡大しまた再び縮小する連続した変位セル
を形成し、また該変位セルを密封するように構成された
ピニオンと、該ハウジングを貫通し、最深噛合点を挟ん
だ両側で該ギア室へと開口する、該作動液を供給および
排出するための入口通路および出口通路であって、該入
口通路および出口通路の各々の入口部および出口部の上
方を該変位セルが通過し、該出口部の該最深噛合点から
離れた側の端部は該最深噛合点の方に近い位置にあるた
め 、該端部と該変位セルが縮小を開始する点との間に２
つ以上の変位セルが設けられるようにされた入口通路お
よび出口通路とを備え、縮小する変位セルの領域では、
該ギア室の壁の該出口部から周方向に離れた位置に少な
くとも１つの開口部が設けられ、該開口部と該出口部と
の間の周方向の距離は歯ピッチにほぼ等しく、該開口部
は接続通路を介して該出口通路に接続され、該開口部の
上方を変位セルと該変位セルを形成する歯とが交互に通
過し、該歯が上方を通過するたびに該開口部は該歯によ
って完全にまたは少なくとも大部分を覆われることを特
徴としており、これにより、上記目的が達成される。 前
記開口部が複数個設けられ、該複数個の開口部は周方向
に連続して配置され、各開口部は周方向に延び、かつ共
通の接続通路を介して該出口部に接続されてもよい。 前
記開口部の周方向の大きさが、該開口部の位置での、上
方を通過する歯厚にほぼ等しくてもよい。 前記開口部と
前記出口部との間の周方向の距離が歯ピッチにほぼ等し
くてもよい。 前記開口部が前記出口通路の前記出口部よ
り小さく、また前記接続通路の断面積が該出口通路の断
面積より小さくてもよい。 前記開口部が、前記ギア室の
端部壁の溝として形成され、前記ピニオンまたは前記リ
ングギアの歯部の歯底円の近くを周方向に延びてもよ
い。 前記開口部の半径方向の大きさが、上方を通過する
歯の高さの１／５から１／３であってもよい。 前記接続
通路が、上方を通過する歯を支持する前記リングギアの
本体部によって覆われる前記ギア室の前記端部壁の溝と
して形成されてもよい。 前記接続通路が前記開口部から
半径方向に分岐していてもよい。 前記開口部が複数個、
周方向に連続して配置される場合、該複数個の開口部
は、歯ピッチの約半分の距離だけ離れていてもよい。 前
記入口通路内に固定または変動スロットルを有する吸引
制御部が配置されてもよい。

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【作用】本発明により得られる利点は以下の操作モード
に基づく。周方向に変位セル内の静圧が増大していく時
間は十分に与えられるため、圧力勾配ｄｐ／ｄｔは確実
に小さくなる。この十分な時間の間に、低圧領域にいる
間に気泡は再び消滅するかまたは凝縮される。従って、
ノイズおよびキャビテーションを起こす高圧下での気泡
の激しい内破は回避される。しかし、このように時間が
長くなることにより、低速領域でセルを圧縮液で１００
％充填することにより起こる圧搾が生じることがあって
はならない。圧搾が生じると別のノイズおよびパワー損
失が起こる結果となる。

【００３２】本発明のポンプでは、圧搾オイルは縮小す
る変位セルから開口部を通って出口通路に流出され得
る。ポンプが低速で運転される場合は、ポンプの吸引領
域の変位セルのすべては作動液で十分に満たされる。こ
れらの満たされた変位セルは、かなりの程度まで縮小す
る前に、圧力領域の１つ以上の開口部に交差する。変位
セルが縮小していく間に、圧搾オイルは接続通路を通っ
て出口通路へと流れる。速度が高まって入口部および拡
大する変位セルの領域でキャビテーションが発生する
と、接続通路を通って出口通路へと至る流れは、速度が
高くなるに従って緩やかになり、やがて停止し遂には逆
流する。しかし、出口通路から縮小する変位セルへの作
動液の逆流は少量にとどめられる。なぜなら、上方を通
過する歯によって開口部が交互に開閉されるため（この
開閉は速度が高くなるに従って次第に速くなる）、接続
通路内の作動液は零までの減速および加速が連続的に繰
り返される。これにより、ポンプの高速運転時ではこの
通路内の見掛け流体抵抗が非常に高くなる。このように
出口通路からキャビテーション気泡を含む縮小する変位
セルへの液体の流れは僅かに維持されるが、これは非常
に少量であるため、キャビテーション気泡は、縮小する
変位セルの開始点から出口通路の出口部までの通路で突
然崩壊することはない。この結果、キャビテーションに
よる損害およびキャビテーションノイズを防止する緩や
かな圧力上昇が保持される。

【００３３】ポンプの低速運転時では、接続通路内の液
体コラムを連続して加速および遅延させることにより生
じる見掛け抵抗はいかなる役割も果たさない。なぜな
ら、この場合は、プロセスは対応してさらに緩慢に行わ
れるからである。圧搾オイルは開口部および接続通路を
通って流れ得る。接続通路での一方の状態から他方の状
態への転移は緩やかに行われる。

【００３４】各開口部は、各歯が上方を通過する度に完
全にまたは少なくともほとんどが閉鎖される。

【００３５】接続通路は、好ましくは出口部を介して出
口通路へと通じる。

【００３６】好適な実施態様では、開口部は出口通路の
出口部より小さく、また接続通路の断面積は出口通路の
断面積より小さくされる。開口部と接続通路の断面積が
小さいほど、見掛け油圧抵抗は大きくなる。開口部の大
きさと出口通路の出口部の大きさとの比、および接続通
路の断面積と出口通路の断面積との比は、例えば５％ま
たは１０％であり得る。見掛け流体抵抗の、本発明で使
用されるポンプの速度への依存を保持するためには、接
続通路が所定の長さであることも必要である。しかし、
開口部は出口部から所定の距離だけ離れている必要があ
るため、これは自動的に得られる。一般に、接続通路の
長さはその断面の代表長さの倍数にすべきである。

【００３７】見掛け抵抗の大きさはまた、開口部の半径
方向における位置によっても影響され得る。開口部がギ
アの歯底円に近いほど、開口部が歯溝に面している時間
すなわち変位セルに向かって開口している時間に比べ
て、開口部が歯で覆われている時間が長くなる。

【００３８】従って、開口部は、ピニオンまたはむしろ
リングギアの歯部の歯底円の近くを周方向に延びる、ギ
ア室の端部壁の溝として形成されるのが好ましい。開口
部および接続通路を配備するための空間がより大きく取
れるため、開口部はリングギアの歯底または歯底円の領
域に形成するのが好ましい。開口部をギア室の端部壁に
周方向に延びる溝として形成することにより、開口部
は、所望のインピーダンス効果に対して容易に所望の大
きさとし得る。

【００３９】開口部の半径方向の大きさは、好ましく
は、上方を通過する歯の高さの１／５から１／３であ
る。

【００４０】接続通路は、例えば出口通路に直接開口
し、ポンプのハウジングの壁に管状通路として鋳造され
得る。しかし、接続通路は、上方を通過する歯を支持す
るギアの本体部によって覆われるギア室の壁の溝として
形成されるのが好ましい。このような溝は、好ましくは
周壁ではなくギア室の端部壁に形成される。周壁に溝を
機械的に形成する方がより複雑である。

【００４１】ポンプの平均歯数が少ない場合、すなわ
ち、縮小する変位セルの領域の出口部の前にいつでも位
置している、開口部に向かって開口していない変位セル
が１つか２つだけの場合は、開口部は１つでよい。歯数
が比較的多くて出口部の前の縮小する変位セルの数が比
較的多い場合は、周方向に数個の開口部を設けることが
好ましい。なぜなら、開口部を少なくともほぼ完全に覆
うことは不可能であるため、十分な数のセルを開口部に
対向させるためには、開口部を十分長くする必要がある
が、このように長くすると、見掛け抵抗が小さくなり過
ぎるためである。一般に、開口部の数は好ましくは、縮
小する変位セルの開始点と出口部の開始点との間の閉鎖
した変位セルの最大数より多くとも１つだけ少ないのが
好ましい。

【００４２】数個の開口部が設けられる場合は、それら
は好ましくは周方向に並んで配置され、この方向に歯ピ
ッチの約１／２の間隔を有し得る。これは開口部中央部
間の間隔ではなく、開口部の互いに対向する両端部間の
間隔である。

【００４３】開口部の数は実際においては自動車のエン
ジンおよびトランスミッション用のポンプでは多くはな
い。基本的には、各開口部は個別の接続通路を介して出
口通路に接続され得る。しかし好ましくは、開口部は共
通の接続通路を介して出口通路に接続される。

【００４４】歯数の差が１である内部ギアポンプの好適
な実施態様では、出口通路の出口部から開口部までの周
方向の距離は、入口通路の入口部の端部と出口通路の出
口部の端部との間の間隔のほぼ半分に等しい。

【００４５】歯数の差が１より大、すなわちポンプが充
填部材を有するときは、搬送方向で測定した開口部と充
填部材との間隔は好ましくはほぼ零に等しい。

【００４６】本発明の内部ギアポンプの１つの好適な実
施態様では、入口通路に固定または変動スロットルを有
する吸引制御部が設けられる。従って、上述の吸引制御
の利点はこの方法で本発明の内部ギアポンプに一体化さ
れる。

【００４７】好ましくは、開口部の周方向の大きさは、
開口部の半径方向の内側の端部位置での上方を通過する
歯の歯厚にほぼ等しい。これにより、低速では十分な圧
搾オイル流がおよび高速では十分に高い絞りが保証され
る。

【００４８】開口部を周方向に配置することもまた重要
である。好ましくは、開口部と出口通路の出口部との間
の周方向の距離は歯ピッチにほぼ等しい。

【００４９】

【実施例】図２に示すように、円筒状のギア室２の端部
壁はハウジングとして構成されている。図２の右側に
は、カバーに溝として形成された腎臓形状の入口部１１
が示されている。入口部１１の流れの方向は矢印によっ
て示されている。図２に示すハウジングの左側には、同
様にハウジングの壁に溝として形成された腎臓形状の出
口部２０が示されている。出口部２０の下方には接続通
路３３が形成され、流れ方向上流側の端部に開口部３０
が形成されている。

【００５０】図３に概略を示すポンプはポンプハウジン
グ１を備え、ホンプハウジング１のカバーを取り外すこ
とにより円筒状のギア室２が開口する。ギア室２にはリ
ングギア３が周部をギア室２の周壁８に接触させて取り
付けられている。ギア室２にはポンプの駆動軸１０に支
持されるピニオン４もまた配備されている。これに関し
ては他の取り付けもまた可能である。ピニオン４は１０
個の歯を備え、リングギア３は１１個の歯を有する。ピ
ニオン４の歯のすべてがリングギア３の歯部と永久に噛
合する。この結果、ピニオン４とリングギア３との歯溝
の間隔により形成される変位セル１３および１７のすべ
てが各々隣接する変位セルに対して永久に十分に密封さ
れる。ポンプの回転方向は軸１０に矢印で示すように時
計回りである。

【００５１】ギアの歯部は純粋なサイクロイド状であ
る。つまり、リングギア３とピニオン４の両方の歯先部
および歯溝は、小さなロール円の回転よって形成される
サイクロイドの形状を有する。各ロール円の円周は各ギ
アの基準ピッチ円に沿った歯ピッチの半分に等しい。ピ
ニオン４の歯先部およびリングギア３の歯溝は各々外転
サイクロイドの形状を有し、一方、ピニオン４の歯溝お
よびリングギア３の歯先部は各々内転サイクロイドの形
状を有する。外転サイクロイドを形成するロール円の直
径と内転サイクロイドを形成するロール円の直径とは等
しい。このような歯部については独国公開公報第3,938,
346号に記載されている。

【００５２】図３に示す平面の背後にあるギア室２の端
部壁２２には入口部１１が配備されている。図３では、
入口部１１は切欠で示されたリングギア３およびピニオ
ン４により部分的に覆われている。図３ではリングギア
３およびピニオン４の歯形の残りの周部は一点鎖線で示
されている。リングギア３の中心は参照番号５で、ピニ
オン４の中心は参照番号６で示す。最深噛合点は参照番
号７で示す。歯先接触点２３は点７の正反対の位置にあ
る。

【００５３】図３の右半分には、図から見て前面側のギ
ア室２の前面側の端部壁２２には、入口通路１２の入口
部１１が端部壁２２内の凹部として見られ、吸引制御部
として機能するオリフィス１４が入口通路１２に設けら
れている。入口部１１は腎臓形状の吸引口である。入口
部１１は最深歯合点７に近い点から歯先接触点２３の近
くまで周方向に広がっている。

【００５４】図３の左半分には、出口通路２１の出口部
２０が配備され、同様にギア室２の可視の端部部材２２
内の凹部として形成されている。腎臓形状の出口部２０
は入口部１１より実質的に小さい。出口部２０の回転方
向下流側の端部の最深噛合点７からの距離は、入口部１
１の最新噛合点７からの距離と実質的に同じである。ま
た、出口部２０の回転方向上流側の端部は、最深歯合点
７から傾きを約８０゜とする距離だけ離れている。本実
施例にて以上述べたポンプのハウジングの構成は既知で
ある。

【００５５】図３では、歯先接触点２３から出口部２０
の開始点までの通路には、一点鎖線により囲まれた３つ
の変位セル１７、１７．１、および１７．２が見られ、
これらは液体を入口部１１から出口部２０まで時計回り
に移動させながら搬送する。変位セルの通路の、歯数の
多い方のリングギア３の歯底円に近い側には、周方向に
延びる２つの開口部３０および３１がギア室２の端部壁
２２に設けられている。開口部３０および３１はリング
ギア３の歯部の歯底円の近くであって歯底円の内部に位
置している。２つの開口部３０および３１の各々は半径
方向に外側に延びる短い通路部材を介して接続通路３３
に接続され、接続通路３３は周方向に延び、出口通路２
１の出口部２０に接続している。半径方向の通路部材、
開口部３０および３１、ならびに接続通路３３はギア室
２の端部壁２２に溝として形成される。これらは例えば
角が丸い方形の断面を有し、深さは上記溝の幅とほぼ等
しい。接続通路３３はリングギア３の歯部ではなく環状
部によって覆われている。

【００５６】変位セルは歯先接触点２３から離れた直後
に漸次に縮小していくため、第１の開口部３０の歯先接
触点２３に近い方の端部は、点２３から周方向に比較的
大きな角距離を有し得る。ここではこの角距離は、角単
位で測定され、開口部３０の上方を通過するリングギア
の歯ピッチの３分の２にほぼ等しい。これに比べて、開
口部３１の搬送方向下流側の端部の、出口部２０の対向
する端部からの距離はもっと大きく、歯ピッチより僅か
に大である。このようにすることにより、変位セルは開
口部３１との接触から離れた後で、出口部２０との連通
を開始することになる。２つの開口部３０および３１の
隣接する端部間の間隔は、２つの開口部３０および３１
が変位セルによって接続されないような大きさとされ
る。しかし開口部が狭い場合は、この間隔はもっと大き
くしてもよい。

【００５７】開口部３０および３１を設計するときは、
これら開口部の半径方向の位置を考慮に入れなければな
らない。従って、開口および閉鎖時間を等しくするため
には、開口部のリングギア３の歯底円からの距離が大き
いほど開口部３０および３１の周方向の大きさを小さく
しなければならない。これを示すために、開口部３０は
開口部３１より僅かに半径方向に内側に配置され、また
長さは僅かに短くされている。図示した実施例では、２
つの開口部３０および３１は比較的短い。多くの場合、
これより幾分か長くすることも可能である。

【００５８】図３のリングギアポンプを低速で操作する
場合は、接続通路３３を通る圧搾オイル流量ＱＬは変位
セル１７、１７．１、および１７．２の変位量に対応す
る。速度が高くなるに従って、開口部３０および３１の
開口時間が次第に短くなるため、接続通路３３を通る流
れに対する流体抵抗もまた増大する。従って、セル１
７、１７．１、および１７．２における圧力ＰＩが増大
し、同時に接続通路３３を通る圧搾オイル流量ＱＬが低
下する。しかし、これらの条件は、入口部１１に、すな
わち変位セル１３にキャビテーションを生じさせない程
度の速度の場合のみに当てはまる。これより高速度のキ
ャビテーション範囲では、送出し量ライン（図５）は直
線状に上昇する曲線からほぼ水平線方向に移行し、変位
セル内の圧力ＰＩは大気圧近くまで低下する。吸引圧は
速度と共に一定に保たれるため、ＱＬ曲線は零点を越え
て僅かに負となる。つまり、オイルは出口部２０から接
続通路３３を通って変位セル１７、１７．１、および１
７．２へと僅かに逆流する。実際には使用されないが非
常に高い速度の場合は、出口部２０から開口部３０およ
び３１への負のオイル漏洩流量ＱＬは、見掛け流体抵抗
の増大により零ラインに近づく（図６参照）。

【００５９】図７は、速度ｎに対する入口部における対
応する吸引圧ＰＳを示す。図８は、速度ｎに対する中間
圧ＰＩおよび圧力差ＰＩ−ＰＨを表す。

【００６０】上記実施例には多くの改変が可能である。
例えば開口部３０および３１ならびに接続通路３３は、
図３において説明すると開口部３０の右端部から左端部
へ（時計回りに）延び、次に左に向かって水平方向に接
続通路３３に至り、接続通路３３に沿ってほぼ垂直方向
に上向きに延びて開口部３１の下端部へ、さらに開口部
３１を通って上端部に至り、上端部から再び左に向かっ
て接続通路３３に達して出口部２０まで続く、単一の曲
がりくねった溝により形成され得る。また、例えば開口
部３０および３１は螺旋状にまたは円形に形成され得
る。

【００６１】図４に示すポンプは、図３に示すポンプと
同様に、ハウジング４１を有し、ハウジング４１内にリ
ングギア４３が取り付けられ、ピニオン４４と噛み合っ
ている。吸引制御のためのオリフィス５４を備えた入口
通路５２には入口部５１が設けられ、一方、出口部６２
は出口通路６１に接続している。しかし、図３のポンプ
とは異なり、ピニオン４４の歯数はリングギア４３の歯
数より２つ少ない。このため最深噛合点の反対側、すな
わち図４の底部では、必要な密封状態を得るために充填
部材を配備しなければならない。この場合もポンプの回
転方向は時計回りである。

【００６２】図４から明らかなように、充填部材６０は
両端部が短くなっている。これは細長の充填部材をさら
に先細にすると先が不安定になり望ましくないためであ
る。充填部材の端部は、両端部で各々ピニオンの１つの
歯とリングギアの１つの歯とが同時に充填部材と係合お
よび係合解除されるように切断されている。

【００６３】歯部は、歯が充填部材に至る直前に噛合か
ら外れ、充填部材から離れた直後に噛合が開始されるよ
うに構成される。つまり、歯部の噛合解除点および噛合
点は２つのギアの各々の歯先円の交差点の近くである。
これらの交差点に至る前および交差点を過ぎた後の部
分、すなわち図４では各々のギアの軌道の上方ほぼ２／
３の部分では、ピニオンの各歯はリングギアの歯部と永
久に噛合する。この実施例でも、２つの開口部７０およ
び７１が充填部材６０の送出し方向下流側の端部と出口
部６２の送出し方向上流側の端部との間の領域に配備さ
れる。２つの開口部７０および７１は接続通路７３を介
して出口通路６１の出口部６２に接続される。このよう
な構造のポンプの機能および操作モードは図３のポンプ
と本質的に同じである。唯一の相違点は、ポンプの低速
時に、縮小する変位セルが開口部７０および７１を通し
て開口される領域が、図４の充填部材の左端部と出口部
６２の下端部との間に限定されることである。

【００６４】他の点では、本発明の原理は図３のポンプ
と同じである。

【００６５】

【発明の効果】本発明の内部ギアポンプによれば、変位
セル内の静圧は緩やかに上昇するため、高圧下での気泡
の激しい内破によるキャビテーションノイズが防止され
る。

【００６６】また、低速時での圧搾を防ぐために、ポン
プの圧力領域に開口部が設けられ、変位セルが縮小して
いく過程で圧搾オイルはこの開口部を通って出口通路へ
と流出する。高速時に吸引領域でキャビテーションが発
生する場合は、この出口通路への流れは緩やかであるた
め、流出液に含まれるキャビテーション気泡が崩壊する
ことはなく、キャビテーションノイズが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ギアポンプの送出し流量／速度の関係を示すグ
ラフ。

【図２】内部ギアポンプのギア室の、ハウジングとして
形成された端部壁の平面図。

【図３】ハウジングカバーを取り外し、明瞭化のために
ギアの一部のみを示した、本発明のジェロータポンプの
概略図。

【図４】充填部材が配備された、本発明の別のポンプの
図３と同様の概略図。

【図５】本発明のポンプの速度ｎと送出し流量ＱＨとの
関係を示すグラフ。

【図６】本発明のポンプの速度ｎと接続通路の流量ＱＬ
との関係を示すグラフ。

【図７】本発明のポンプの速度ｎと入口部の吸引圧ＰＳ
との関係を示すグラフ。

【図８】本発明のポンプの速度ｎと中間圧ＰＩおよび圧
力差ＰＩ−ＰＨとの関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１、４１ ホンプハウジング ２ ギア室 ３、４３ リングギア ４、４４ ピニオン １１、５１ 入口部 １２、５２ 入口通路 １３、１７ 変位セル ２０、６２ 出口部 ２１、６１ 出口通路 ３０、３１、７０、７１ 開口部 ３３、７３ 接続通路 ６０ 充填部材

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 幅広い速度領域に対応する内部ギアポン
   プであって、 ギア室が内部に設けられたハウジングと、 該ハウジング内に配備されたリングギアと、 該リングギアより歯数が１だけ少なく、該リングギアと
   噛合し、また該リングギアの内側に配備されるピニオン
   であって、該ピニオンの歯は該リングギアの歯と共に、
   作動液のための拡大しまた再び縮小する連続した変位セ
   ルを形成し、また該変位セルを密封するように構成され
   たピニオンと、 該ハウジングを貫通し、最深噛合点を挟んだ両側で該ギ
   ア室へと開口する、該作動液を供給および排出するため
   の入口通路および出口通路であって、該入口通路および
   出口通路の各々の入口部および出口部の上方を該変位セ
   ルが通過し、該出口部の該最深噛合点から離れた側の端
   部は該最深噛合点の方に近い位置にあるため、該端部と
   該変位セルが縮小を開始する点との間に２つ以上の変位
   セルが設けられるようにされた入口通路および出口通路
   とを備え、 縮小する変位セルの領域では、該ギア室の壁の該出口部
   から周方向に離れた位置に少なくとも１つの開口部が設
   けられ、該開口部は接続通路を介して該出口通路に接続
   され、該開口部と該出口部との間の周方向の距離は、該
   入口部の端部と該出口部の端部との間の距離のほぼ半分
   に等しく、 該開口部の上方を変位セルと該変位セルを形成する歯と
   が交互に通過し、該歯が上方を通過するたびに該開口部
   は該歯によって完全にまたは少なくとも大部分を覆われ
   ることを特徴とする内部ギアポンプ。
2. 【請求項２】 幅広い速度領域に対応する内部ギアポン
   プであって、 ギア室が内部に設けられたハウジングと、 該ハウジング内に配備されたリングギアと、 該リングギアより歯数が２ないし３だけ少なく、該リン
   グギアと噛合し、また該リングギアの内側に配備される
   ピニオンであって、該ピニオンの歯は該リングギアの歯
   と共に、作動液のための拡大しまた再び縮小する連続し
   た変位セルを形成し、また該変位セルを密封するように
   構成されたピニオンと、 該ハウジングを貫通し、最深噛合点を挟んだ両側で該ギ
   ア室へと開口する、該作動液を供給および排出するため
   の入口通路および出口通路であって、該入口通路および
   出口通路の各々の入口部および出口部の上方を該変位セ
   ルが通過し、該出口部の該最深噛合点から離れた側の端
   部は該最深噛合点の方に近い位置にあるため、該端部と
   該変位セルが縮小を開始する点との間に２つ以上の変位
   セルが設けられるようにされた入口通路および出口通路
   とを備え、 縮小する変位セルの領域では、該ギア室の壁の該出口部
   から周方向に離れた位置に少なくとも１つの開口部が設
   けられ、該開口部は接続通路を介して該出口通路に接続
   され、 該最深噛合点の反対側の位置の、該リングギアおよび該
   ピニオンの各々の歯先円間の隙間に充填部材が配備さ
   れ、該開口部と該充填部材の該開口部側の端部との間の
   送出方向の距離がほぼ零に等く、 該開口部の上方を変位セルと該変位セルを形成する歯と
   が交互に通過し、該歯が上方を通過するたびに該開口部
   は該歯によって完全にまたは少なくとも大部分を覆われ
   ることを特徴とする内部ギアポンプ。
3. 【請求項３】 幅広い速度領域に対応する内部ギアポン
   プであって、 ギア室が内部に設けられたハウジングと、 該ハウジング内に配備されたリングギアと、 該リングギアより歯数が１ないし３だけ少なく、該リン
   グギアと噛合し、また該リングギアの内側に配備される
   ピニオンであって、該ピニオンの歯は該リングギアの歯
   と共に、作動液のための拡大しまた再び縮小する連続し
   た変位セルを形成し、また該変位セルを密封するように
   構成されたピニオンと、 該ハウジングを貫通し、最深噛合点を挟んだ両側で該ギ
   ア室へと開口する、該作動液を供給および排出するため
   の入口通路および出口通路であって、該入口通路および
   出口通路の各々の入口部および出口部の上方を該変位セ
   ルが通過し、該出口部の該最深噛合点から離れた側の端
   部は該最深噛合点の方に近い位置にあるため、該端部と
   該変位セルが縮小を開始する点との間に２つ以上の変位
   セルが設けられるようにされた入口通路および出口通路
   とを備え、 縮小する変位セルの領域において、該ギア室の壁の該出
   口部から周方向に離れた位置に複数個の開口部が設けら
   れ、該複数個の開口部は周方向に連続して配置され、該
   開口部は歯ピッチの約半分の距離だけ離れており、各開
   口部は周方向に延び、かつ共通の接続通路を介して該出
   口部に接続されており、 該開口部の上方を変位セルと該変位セルを形成する歯と
   が交互に通過し、該歯が上方を通過するたびに該開口部
   は該歯によって完全にまたは少なくとも大部分を覆われ
   ることを特徴とする内部ギアポンプ。
4. 【請求項４】 幅広い速度領域に対応する内部ギアポン
   プであって、 ギア室が内部に設けられたハウジングと、 該ハウジング内に配備されたリングギアと、 該リングギアより歯数が１ないし３だけ少なく、該リン
   グギアと噛合し、また該リングギアの内側に配備される
   ピニオンであって、該ピニオンの歯は該リングギアの歯
   と共に、作動液のための拡大しまた再び縮小する連続し
   た変位セルを形成し、また該変位セルを密封するように
   構成されたピニオンと、 該ハウジングを貫通し、最深噛合点を挟んだ両側で該ギ
   ア室へと開口する、該作動液を供給および排出するため
   の入口通路および出口通路であって、該入口通路および
   出口通路の各々の入口部および出口部の上方を該変位セ
   ルが通過し、該出口部の該最深噛合点から離れた側の端
   部は該最深噛合点の方に近い位置にあるため、該端部と
   該変位セルが縮小を開始する点との間に２つ以上の変位
   セルが設けられるようにされた入口通路および出口通路
   とを備え、 縮小する変位セルの領域では、該ギア室の壁の該出口部
   から周方向に離れた位置に少なくとも１つの開口部が設
   けられ、該開口部は接続通路を介して該出口通路に接続
   され、 該開口部の上方を変位セルと該変位セルを形成する歯と
   が交互に通過し、該歯が上方を通過するたびに該開口部
   は該歯によって完全にまたは少なくとも大部分を覆わ
   れ、該開口部の周方向の大きさは、その上方を通過する
   歯の該開口部の位 置における歯厚にほぼ等しいことを特
   徴とする内部ギアポンプ。
5. 【請求項５】 幅広い速度領域に対応する内部ギアポン
   プであって、 ギア室が内部に設けられたハウジングと、 該ハウジング内に配備されたリングギアと、 該リングギアより歯数が１ないし３だけ少なく、該リン
   グギアと噛合し、また該リングギアの内側に配備される
   ピニオンであって、該ピニオンの歯は該リングギアの歯
   と共に、作動液のための拡大しまた再び縮小する連続し
   た変位セルを形成し、また該変位セルを密封するように
   構成されたピニオンと、 該ハウジングを貫通し、最深噛合点を挟んだ両側で該ギ
   ア室へと開口する、該作動液を供給および排出するため
   の入口通路および出口通路であって、該入口通路および
   出口通路の各々の入口部および出口部の上方を該変位セ
   ルが通過し、該出口部の該最深噛合点から離れた側の端
   部は該最深噛合点の方に近い位置にあるため、該端部と
   該変位セルが縮小を開始する点との間に２つ以上の変位
   セルが設けられるようにされた入口通路および出口通路
   とを備え、 縮小する変位セルの領域では、該ギア室の壁の該出口部
   から周方向に離れた位置に少なくとも１つの開口部が設
   けられ、該開口部と該出口部との間の周方向の距離は歯
   ピッチにほぼ等しく、該開口部は接続通路を介して該出
   口通路に接続され、 該開口部の上方を変位セルと該変位セルを形成する歯と
   が交互に通過し、該歯が上方を通過するたびに該開口部
   は該歯によって完全にまたは少なくとも大部分を覆われ
   ることを特徴とする内部ギアポンプ。
6. 【請求項６】 前記開口部が複数個設けられ、該複数個
   の開口部は周方向に連続して配置され、各開口部は周方
   向に延び、かつ共通の接続通路を介して該出口部に接続
   される、請求項１〜２のいずれかに記載の内部ギアポン
   プ。
7. 【請求項７】 前記開口部の周方向の大きさが、該開口
   部の位置での、上方を通過する歯厚にほぼ等しい、請求
   項１〜３のいずれかに記載の内部ギアポンプ。
8. 【請求項８】 前記開口部と前記出口部との間の周方向
   の距離が歯ピッチにほぼ等しい、請求項１〜４のいずれ
   かに記載の内部ギアポンプ。
9. 【請求項９】 前記開口部が前記出口通路の前記出口部
   より小さく、また前記接続通路の断面積が該出口通路の
   断面積より小さい、請求項１〜８のいずれかに記載の内
   部ギアポンプ。
10. 【請求項１０】 前記開口部が、前記ギア室の端部壁の
    溝として形成され、前記ピニオンまたは前記リングギア
    の歯部の歯底円の近くを周方向に延びる、請求項１〜９
    のいずれかに記載の内部ギアポンプ。
11. 【請求項１１】 前記開口部の半径方向の大きさが、上
    方を通過する歯の高さの１／５から１／３である、請求
    項１〜１０のいずれかに記載の内部ギアポンプ。
12. 【請求項１２】 前記接続通路が、上方を通過する歯を
    支持する前記リングギアの本体部によって覆われる前記
    ギア室の前記端部壁の溝として形成される、請求項１〜
    １１のいずれかに記載の内部ギアポンプ。
13. 【請求項１３】 前記接続通路が前記開口部から半径方
    向に分岐している請求項１２に記載の内部ギアポンプ。
14. 【請求項１４】 前記開口部が複数個、周方向に連続し
    て配置される場合、該複数個の開口部は、歯ピッチの約
    半分の距離だけ離れている、請求項１〜１３のいずれか
    に記載の内部ギアポンプ。
15. 【請求項１５】 前記入口通路内に固定または変動スロ
    ットルを有する吸引制御部が配置された、請求項１〜１
    ４のいずれかに記載の内部ギアポンプ。