JP3132632B2 - 内接型オイルポンプロータ - Google Patents

内接型オイルポンプロータ

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JP3132632B2
JP3132632B2 JP06270005A JP27000594A JP3132632B2 JP 3132632 B2 JP3132632 B2 JP 3132632B2 JP 06270005 A JP06270005 A JP 06270005A JP 27000594 A JP27000594 A JP 27000594A JP 3132632 B2 JP3132632 B2 JP 3132632B2
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克明 細野
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084Toothed wheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内接型オイルポンプロー
タに関し、特に脈動を低減し流速変化の少ない内接型オ
イルポンプロータを提供することに関する。
【0002】
【従来の技術】内接型オイルポンプ用のギヤとしてトロ
コイド歯形を有するトロコイドロータがその効率の良さ
や製作し易さなどの利点を持つため広く普及している。
【0003】図5に示すようにこの内接型オイルポンプ
11は、ケーシング12のロータ室12A内においてアウター
ロータ13にインナーロータ14が偏心状態で内接して組み
付けられたものである。アウターロータ13は内周に円弧
歯に形成した内歯部13Aを有し、一方インナーロータ14
は外周にトロコイド歯に形成した外歯部14Aを有し、複
数の空隙部を形成して歯合している。内歯部13A及び外
歯部14Aの数は、インナーロータ14の方が1つ少なくな
っている。そして、前記アウターロータ13は、ケーシン
グ12のロータ室12A内に回転自在に嵌合されている。ま
た前記インナーロータ14は、その中心部に中心孔14Bを
有し、この中心孔14Bに駆動軸15が嵌合されている。さ
らに前記ケーシング12のロータ室12Aには両ロータ13,
14の中心軸を挟んで両側に吸入口16と吐出口17とが形成
されている。そして、使用時には、駆動軸15を介してイ
ンナーロータ14が回転運動し、それに伴い内歯部13Aと
外歯部14Aとの噛合によりアウターロータ13も同方向へ
回転し、それぞれの空隙部の容積がアウターロータ13及
びインナーロータ14が一回転する間に大小に変化し吸入
口16でオイルを吸入し、吐出口17でオイルを吐き出すと
いうものである。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】上記従来の内接型オ
イルポンプ11は、高い効率を有する反面、内接式で容積
型ポンプであるがゆえに脈動が大きく、かつ高い吸入負
圧によりキャビティーションを生じやすく、この結果ポ
ンプの耐久性能が低下したり騒音が発生したりするとい
う問題点があった。そこでこれらの問題点を解決するた
めにポート形状の改良やオイルを吐出側から吸入側に逆
流させる回路を設けるなどさまざまな技術的改良がなさ
れているが、前述した問題点は基本的にトロコイドロー
タのトロコイド歯形によるものであり、このトロコイド
歯形そのものを改良しなければ、耐久性能の低下や騒音
が発生の抜本的な改善は困難である。しかしながらトロ
コイドロータはインナーロータ14とアウターロータ13の
歯形、特にインナーロータ14のトロコイド歯形の種々の
要素が複雑に影響しあっているので、トロコイド歯形に
よるトロコイドロータの改良は極めて困難であった。
【0005】本発明は上記問題点に基づいて成されたも
のであり、脈動を低減し流速変化の少ない内接型オイル
ポンプロータを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1のトロ
コイドロータは、z個の外歯を有するインナーロータ
と、(z+1)個の内歯を有するアウターロータとから
なる内接型オイルポンプロータにおいて、前記インナー
ロータの歯数(z:個)と、インナーロータの歯形の創
成円の半径(R:mm)と、インナーロータの歯形の歯先
円の直径(d1 :mm)と、インナーロータの歯形の歯底
円の直径(d2 :mm)とが下記式 0.20≦R・z/(π・(d1 +d2 )/2)≦0.30 を満たすトロコイド歯形をインナーロータの外歯に用い
たものである。
【0007】
【作用】内接型オイルポンプであるトロコイドロータに
おいて1輸送ルーム当たりの体積Vは、インナーロータ
の回転に伴い増減を繰り返し、これにより吸入・吐出の
ポンプ作用が行われる。この1輸送ルーム当たりの体積
Vをインナーロータの回転角θによって微分することに
より1輸送ルーム当たりの体積Vの体積変化(dV/d
θ)の理論値が算出される。この体積変化(dV/d
θ)を回転軸方向への投影面積(S)で商すると前述し
たインナーロータの歯形に固有の流速変化(dV/dθ
/S)を算出することができる。本発明者はこの流速変
化(dV/dθ/S)がトロコイドロータのトロコイド
歯形の諸元値に対して固有のものであり、この流速変化
(dV/dθ/S)の絶対値の最大値が小さい歯形が脈
動を低く押さえることができることを見出だした。さら
に本発明者は、この流速変化(dV/dθ/S)の絶対
値の最大値が小さい歯形について種々検討した結果、イ
ンナーロータの歯数(z:個)と、インナーロータの歯
形の創成円の半径(R:mm)と、インナーロータの歯形
の歯先円の直径(d1 :mm)と、インナーロータの歯形
の歯底円の直径(d2 :mm)とが下記式 0.20≦R・z/(π・(d1 +d2 )/2)≦0.30 を満たすトロコイド歯形をインナーロータの外歯に用い
ればよいことを見出だしたのである。
【0008】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明を詳述す
る。図1に示すように内接型オイルポンプロータ1は、
11個の内歯2Aを有するアウターロータ2に10個の
外歯3Aを有するインナーロータ3が偏心状態で内接し
て組み付けられたものである。前記アウターロータ2と
インナーロータ3とは、種々の体積の複数の空隙部であ
る輸送ルーム4を形成して歯合している。また前記イン
ナーロータ3は、その中心部に中心孔3Bを有する。な
お、前記輸送ルーム4の体積をV、またそのロータの回
転軸方向に対して投影した面積をSとして示す。このよ
うな内接型オイルポンプロータ1において、インナーロ
ータ3の歯数(z:個)と、インナーロータ3の歯形の
創成円の半径(R:mm)と、インナーロータ3の歯形の
歯先円の直径(d1 :mm)と、インナーロータ3の歯形
の歯底円の直径(d2 :mm)とは下記式、 0.20≦R・z/(π・(d1 +d2 )/2)≦0.30 を満たすトロコイド歯形を有する。前記式値(以下λと
いう)が0.20未満では、流速変化を十分に小さくするこ
とができず、十分に脈動の低減を図ることができない。
一方λが0.30を越えても、流速変化を十分に小さくする
ことができず、十分に脈動の低減を図ることができな
い。ここで流速変化とは、インナーロータ4の回転に伴
う1個の輸送ルーム4の体積Vの回転角度θに対する変
化率dV/dθを輸送ルーム4のロータの回転軸方向へ
の投影面積(S)で除した値(dV/dθ/S)であ
り、この流速の変化の最大値は脈動の大きさと相関関係
を有する。このような内接型オイルポンプロータ1は、
前記図5に示す内接型オイルポンプに組み込んで使用す
ることができる。
【0009】上述したような本発明の内接型オイルポン
プロータ1は、前記λの値が0.20〜0.30の範囲内にある
ので、同一歯数内での比較において流速を十分に小さく
することができ、もって脈動の低減を図ることができ
る。
【0010】なお、インナーロータとアウターロータと
の諸元値の一般的に定義されている関係式を参考までに
以下に示す。本明細書に記載されたロータの諸元は全て
この関係式を満足するように設定されたものである。
【0011】d2 +2e+t1 =D1 …(1) d1 +2e+t2 =D2 …(2) R±t3 =RO …(3) (式中、d1 はインナーロータの歯先円直径を、d2 は
インナーロータの歯底円直径を、D1 はアウターロータ
の歯先円直径を、D2 はアウターロータの歯底円直径
を、eはインナーロータとアウターロータの偏心量を、
t1 ,t2 ,t3 はインナーロータとアウターロータの
嵌合クリアランス(通常は0〜1mmの範囲)を、Rはイ
ンナーロータの創成円半径を、ROはアウターロータの
円弧歯の半径をそれぞれ示す。) 以下の具体的実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。
【0012】実施例1 歯数10個、インナーロータの歯形の歯先円の直径(d
1 )36.2mm、インナーロータの歯形の歯底円の直径(d
2 )30.168mm、(d1 +d2 )/2の値が33.184mm、イ
ンナーロータの歯形の創成円の半径(R)を表1に示す
値としてインナーロータ(No. 1〜7)をそれぞれ製造
した。この各インナーロータの歯数(z:個)と、創成
円の半径(R:mm)と、歯先円の直径(d1 :mm)と、
歯底円の直径(d2 :mm)との値からλ(R・z/(π
・(d1 +d2 )/2))を算出した。結果を表2に示
す。また、これらのインナーロータに相当するものを用
いた内接型オイルポンプロータの流速変化の最大値を計
算するとともに、脈動特性を吐出管内における脈動の振
幅の最大幅として実機により測定した。結果を表2にあ
わせて示す。このNo. 2のインナーロータに相当するも
のを用いた内接型オイルポンプロータを図2に示す。ま
たNo. 4のインナーロータに相当するものを用いた内接
型オイルポンプロータを図3に示すとともに、この内接
型オイルポンプロータの1個の輸送ルームに着目した場
合のインナーロータの回転角度に対する体積変化(V:
mm3 )、体積変化率(dV/dθ:mm3 /゜dgree )お
よび流速変化(dV/dθ/S:mm/゜dgree )を図4
に示す。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】表2から明らかなように同じ歯数(z)、
インナーロータの歯形の歯先円の直径(d1 )及びイン
ナーロータの歯形の歯底円の直径(d2 )を有するイン
ナーロータであってもインナーロータの歯形の創成円の
半径(R)の値の相違によりλの値が相違し、このλの
値が0.20〜0.30の範囲内にあるNo. 3、4及び6のイン
ナーロータは、同じ歯数内での比較では脈動特性の実測
値が0.080 kgf/cm2以下と小さかった。これは流速変
化(dV/dθ/S)の最大値の絶対値が0.300 〜0.32
0 mm3 /゜dgree と小さいためであると考えられる。
【0016】実施例2 歯数8個、インナーロータの歯形の歯先円の直径(d1
)26.50 mm、インナーロータの歯形の歯底円の直径
(d2 )21.26 mm、(d1 +d2 )/2の値が23.88mm
、インナーロータの歯形の創成円の半径(R)を表3
に示す値としてインナーロータ(No. 8〜10)をそれ
ぞれ製造した。この各インナーロータの歯数(z:個)
と、創成円の半径(R:mm)と、歯先円の直径(d1 :
mm)と、歯底円の直径(d2 :mm)との値からλ(R・
z/(π・(d1 +d2 )/2))を算出した。結果を
表4に示す。また、これらのインナーロータに相当する
ものを用いた内接型オイルポンプロータの吐出管内にお
ける脈動特性を、実施例1と同様にして測定した。結果
を表4にあわせて示す。
【0017】
【表3】
【0018】
【表4】
【0019】表4から明らかなように同じ歯数(z)、
インナーロータの歯形の歯先円の直径(d1 )及びイン
ナーロータの歯形の歯底円の直径(d2 )を有するイン
ナーロータであってもインナーロータの歯形の創成円の
半径(R)の値の相違によりλの値が相違し、このλの
値が0.20〜0.30の範囲内にあるNo. 9のインナーロータ
は、同じ歯数内での比較では脈動特性の実測値が0.62kg
f/cm2 以下と小さかった。
【0020】実施例3 歯数12個、インナーロータの歯形の歯先円の直径(d
1 )17.78 mm、インナーロータの歯形の歯底円の直径
(d2 )15.14 mm、(d1 +d2 )/2の値が16.46 m
m、インナーロータの歯形の創成円の半径(R)を表5
に示す値としてインナーロータ(No. 11〜13)をそ
れぞれ製造した。この各インナーロータの歯数(z:
個)と、創成円の半径(R:mm)と、歯先円の直径(d
1 :mm)と、歯底円の直径(d2 :mm)との値からλ
(R・z/(π・(d1 +d2 )/2))を算出した。
結果を表6に示す。また、これらのインナーロータに相
当するものを用いた内接型オイルポンプロータの流速変
化の最大値を計算するとともに、脈動特性を実施例1と
同様にして測定した。結果を表6にあわせて示す。
【0021】
【表5】
【0022】
【表6】
【0023】表6から明らかなように同じ歯数(z)、
インナーロータの歯形の歯先円の直径(d1 )及びイン
ナーロータの歯形の歯底円の直径(d2 )を有するイン
ナーロータであってもインナーロータの歯形の創成円の
半径(R)の値の相違によりλの値が相違し、このλの
値が0.20〜0.30の範囲内にあるNo. 12のインナーロー
タは、同じ歯数内での比較では脈動特性の実測値が0.04
2 kgf/cm2 以下と小さかった。流速変化(dV/dθ
/S)の絶対値の最大値が0.148 mm3 /゜dgree と小さ
いためであると考えられる。
【0024】
【発明の効果】本発明の請求項1の内接型オイルポンプ
ロータは、z個の外歯を有するインナーロータと、(z
+1)個の内歯を有するアウターロータとからなり、前
記インナーロータの歯数(z:個)と、インナーロータ
の歯形の創成円の半径(R:mm)と、インナーロータの
歯形の歯先円の直径(d1 :mm)と、インナーロータの
歯形の歯底円の直径(d2 :mm)とが下記式 0.20≦R・z/(π・(d1 +d2 )/2)≦0.30 を満たすトロコイド歯形をインナーロータの外歯に用い
たものであるので、流速変化の最大値の値を低く押さえ
ることができ、その結果脈動が少なく、騒音の小さな内
接型オイルポンプロータを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による内接型オイルポンプ
ロータを示す平面図である。
【図2】No. 2の内接型オイルポンプロータを示す平面
図である。
【図3】No. 4の内接型オイルポンプロータを示す平面
図である。
【図4】No. 4の内接型オイルポンプロータの1個の輸
送ルームあたりの体積変化、体積変化および流速変化を
示すグラフである。
【図5】内接型オイルポンプを示す概略図である。
【符号の説明】
1 内接型オイルポンプロータ 2 アウターロータ 2A 内歯 3 インナーロータ 3A 外歯

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 z個の外歯を有するインナーロータと、
    (z+1)個の内歯を有するアウターロータとからなる
    内接型オイルポンプロータにおいて、前記インナーロー
    タの歯数(z:個)と、インナーロータの歯形の創成円
    の半径(R:mm)と、インナーロータの歯形の歯先円の
    直径(d1 :mm)と、インナーロータの歯形の歯底円の
    直径(d2 :mm)とが下記式 0.20≦R・z/(π・(d1 +d2 )/2)≦0.30 を満たすトロコイド歯形をインナーロータの外歯に用い
    たことを特徴とする内接型オイルポンプロータ。
JP06270005A 1994-11-02 1994-11-02 内接型オイルポンプロータ Expired - Lifetime JP3132632B2 (ja)

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