JP3373907B2 - 内接歯車ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内歯付きの外輪内に、
この内歯と噛み合う外歯付きの外輪を配置するととも
に、これら内歯と外歯の歯先面が摺接する仕切片を配置
して外輪内に吸入域と吐出域を区画したい内接歯車ポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の内接歯車ポンプが、本出願人の
出願に係る実公平４−３５５８９号公報に記載されてい
る。すなわち、中空状で内歯を有した外輪内に、この内
歯の数より２つ少い数の外歯を有した内輪を、外輪と偏
心状に配置して内歯と外歯を噛み合わせるとともに、外
輪内の内歯と外歯の最深噛み合い部の反対側に、これら
内歯と外歯の歯先面が摺接する仕切片を設置して、外輪
内を吸入域と吐出域に区画している。

【０００３】このような内接歯車ポンプでは、外輪の歯
数が小さいと、歯タケが大となりすぎて強度的な問題が
生じ、また外輪の歯数が大きいと細かい歯となって形状
に対し吐出量を大きくできなく不利となるので、外輪の
歯数は通常７から１３がよく用いられている。そして、
内外輪の中心を結びこれら内外輪の径方向に延びる線の
前記最深噛み合い部側から、内輪の回転方向へ９０°を
越える角度位置で、吸入域における外歯と内歯の噛み合
いが解かれる点で特徴的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この実公平
４−３５５８９号公報でのポンプでは、吸入域に通じた
吸入ポートが、前述の外歯と内歯の噛み合いが解かれる
位置を越えてさらに内輪回転方向へ大きく延在し、その
終端が仕切片へ達している。このように吸入ポートを、
噛み合いが解かれて後、換言すると各歯溝の容積増加が
行なわれなくなった後まで、大きく延在するのは、ポン
プ回転数が大きくなっても、各歯溝内が十分吸入液体で
満たされるよう吸入液体を歯溝内へ供給する機会を増や
そうとする見地からである。要するに、歯溝内へ吸入液
体が十分満たされずに空洞が生じたまま吸入過程が終了
する、吸入不良によるキャビテーションが生じる事態を
さけるために吸入ポートが大きく延在されるのである。

【０００５】ところが本発明者は、このように吸入ポー
トを大きく延在したポンプの試験中に、歯溝の容積増大
過程で歯溝へ流入した吸入液体が、容積増大が終了した
後、吸入ポートの終端側で再び吸入ポートへ流出し、こ
れにより、歯溝内に空洞が生じ、回転数の増大に対し比
較的早期にキャビテーションが生じる事態を観察した。
本発明は、このような歯溝から吸入ポートへの流出を抑
えてキャビテーション性能を向上しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、吸入
ポートの終端が、内外輪の中心を結ぶ線の仕切片側から
内輪の反回転方向に６０°から７０°に位置して仕切片
の吸入域側端と離間するよう、内輪の回転方向への吸入
ポートの延在長さを抑えている。

【０００７】

【作用】このような構成によると、従来例のように大き
く延在していた吸入ポートの終端側で歯溝内の液体が吸
入ポートへ流出する事態は、吸入ポートが、このような
流出を生ずる位置にまで達していないことにより抑止さ
れ、これにより、より大きい回転数に達するまでキャビ
テーションの生じることが抑えられてキャビテーション
性能が向上する。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面より説明する。
図１は、ケーシング１の蓋１Ａを取り去った状態を示
し、ケーシング１の凹部２に、１１枚の内歯３Ａを有し
た外輪３とこの外輪３内に、９枚の外歯４Ａを有した内
輪４とを、内歯３Ａと外歯４Ａを噛み合わせて、回転自
在に設置している。前記蓋１Ａは、凹部２の開口を閉じ
るよう、ケーシング１に取り付けられている。Ｏ１、Ｏ
２はそれぞれ外輪３と、内輪４の中心を示す点である。
５は、これら内歯３Ａと外歯４Ａの最深噛み合い部Ｚの
反対側で、凹部２の底から外輪３内に突出して蓋１Ａに
当接する仕切片であり、該仕切片５はその内外面に、内
歯３Ａと外歯４Ａの各歯先面を摺接させることにより、
凹部２の外輪３内を吸入ポート６が接続する吸入域７
と、吐出ポート８が接続する吐出域９とに区画してい
る。

【０００９】吸入ポート６と吐出ポート８は、凹部２の
底に開口し、また、蓋１Ａにも、吸入ポート６、吐出ポ
ート８にそれぞれ対応した吸入ポート６Ａ（図４参
照）、吐出ポート（図示せず）が設けてあり、吸入ポー
ト６、吐出ポート８はケーシング１に設けた吸入通路１
０、吐出通路１１をへて、図示しないタンクと吐出液消
費個所とにそれぞれ接続されるものである。また、１２
はケーシング２の軸穴１３をへて内輪に挿入される駆動
軸である。

【００１０】そして、駆動軸１２の回転に応じ、噛み合
った内歯３Ａと外歯４Ａは、図２の線Ｏ２Ｂ上で噛み合
いが解かれ、両中心点Ｏ１、Ｏ２を結び外輪３、内輪４
の径方向に延びる線Ａ１Ａ２の最深噛み合い部Ｚ側か
ら、内輪４の回転方向へ、この線Ｏ２Ｂに至る角度、す
なわちＡ２Ｏ２Ｂの角度ｄは９０°を越えるものとなっ
ており、この例では約１０３°である。また、吸入ポー
ト６の終端は図２の線Ｏ２Ｄ上にあってＯ１、Ｏ２を結
んだ線Ａ１Ａ２の仕切片５側から内輪４の反回転方向に
６５°に位置させ、すなわちＡ１０２Ｄの角度ｅを６５
°に選定しているとともに、仕切片５の吸入域７側端は
線Ｏ２Ｃ上にあって、Ａ１Ｏ２Ｃの角度ｆを３５°に選
定している。

【００１１】このように各部の位置を定めたのは、次の
理由による。本発明者は、角度ｅとｆを５０°とした試
作品についてキャビテーション限界をさぐる試験を行っ
たところ、４０００ｒｐｍの若干上という予想をはずれ
た低い回転数でキャビテーションが生じる結果を得た。
そこで吸入域７の様子を観察したところ、図５で仮想線
で示すように、吸入ポート６、６Ａの終端側で、歯溝内
の液体が、内外輪４、３の両側方向へと吸入ポート６、
６Ａヘ流出し、これにより歯溝内に空洞が生じ、キャビ
テーションが生じることがわかった。このような歯溝か
らの液体流出は、線Ｏ２Ｂを越えると歯の噛み合いが解
かれて歯溝は液体を呼び込む容積増大が停止し、このよ
うに積極的に液体を呼び込めなくなった歯溝内の液体
が、回転方向に進行する際、吸入ポート６、６Ａの液体
より摩擦を受けて引きずられることにより生じるものと
考えられる。

【００１２】この歯溝からの流出を抑えるため、このよ
うな流出が生じる位置まで延在しないよう吸入ポート６
を短くすることが効果的とみて、角度ｆを５０°に保
ち、角度ｅを６０°、７０°、８０°（８０°は線Ｏ２
Ｂよりわずか反回転側となる）と変えてキャビテーショ
ン限界回転数をみたところ、図３の線Ｘのような結果と
なり、顕著な歯溝からの流出はみられなかった。そして
６０°から８０°のいずれも、先の場合よりよい結果が
得られたが、８０°の場合が他より大きく劣っており、
これは、歯溝が吸入ポート６、６Ａと直接通じる機会が
他より少いことによるものとみられている。

【００１３】また、角度ｆが小さい程、吸入域７で内歯
３Ａ、外歯４Ａが仕切片５に接するまでの間に、各歯先
面間の隙間を介して歯溝を吸入ポート６、６Ａと通じさ
せて液体を供給する機会を大きく与えることとなるので
優れたキャビテーション性能が得られるのではないかと
みて、角度ｅを７０°とし、角度ｆを５０°から３５°
まで５°づつ減少させ、キャビテーション限界回転数を
みたところ、図４の如く４０°で頭打ちとなるまで、角
度ｆの減少に応じ、性能が向上することがわかった。

【００１４】そして、角度ｆを３５°とし、角度ｅを５
０°、６０°、７０°、８０°と変えて再度、キャビテ
ーション限界回転数をみると、図３の線Ｙの如き結果と
なり、これらの結果より角度ｅを６０°から７０°の範
囲に選ぶことが、さらにまた角度ｆを４０°以下に選ぶ
ことが、キャビテーション性能向上に効果的と考えられ
たものである。

【００１５】次に、この実施例の作動を説明する。駆動
軸１２により、内輪４及び外輪３が回転されると、吸入
域７では、内歯３Ａ、外歯４Ａの容積増大する歯溝へ吸
入ポート６、６Ａからの液体が供給され、これが吐出域
９へ移送されて各歯溝の容積減少により吐出ポート８へ
排出されて、周知のポンプ作用が行なわれる。

【００１６】そして、従来のものでは、歯溝を満たした
液体が吸入ポート６、６Ａの終端側で、吸入ポート６、
６Ａへ流出してしまってキャビテーションが生じる回転
数帯域に達しても、吸入ポート６、６Ａの延在長さを抑
えているので、このような歯溝からの流出を防止できて
キャビテーションが生じなく、また、仕切片５の吸入域
側端が適切に定められて、各歯３Ａ、４Ａが吸入ポート
６、６Ａを過ぎて後にも仕切片５に接するまでの間に、
各歯３Ａ、４Ａの歯先面間に、歯溝内へ液体を供給でき
る通路が形成されることも相まって、キャビテーション
限界回転数を６０００ｒｐｍを上まわるあたりに上昇す
ることができ、キャビテーション性能を大きく向上でき
た。このため、自動車用のエンジン潤滑ポンプや自動変
速機の油圧源用ポンプ等、自動車用ポンプに適用したと
き、エンジン回転数が大きく変わり、高速でポンプが駆
動されても良好な吸入性能が発輝できて好適である。

【００１７】また、本実施例では外歯を９枚のもので示
したが、この種のポンプとして通常使用される外歯７枚
〜１３枚の範囲で良好に利用でき、この場合、角度ＢＯ
２Ｄは、ほぼ５°〜１５°の範囲となる。そしてなお、
角度ｆの選定については、キャビテーション性能とは別
に、吐出域９側からの漏れを考慮する必要があり、角度
ｆがあまり小さいとこの漏れが増加するため適宜選定す
ることが必要となるが、３５°程度であれば格別大きな
漏れ増加はみられなかった。また、必要に応じ吸入ポー
ト６、６Ａの一方もしくは両方の終端から、図２に仮想
線で示すように仕切片５の内、外の両側もしくはどちら
か一方側へ浅いひげ溝１４を設けることもできる。

【００１８】

【発明の効果】このように本発明によると、吸入ポート
の延在長さを抑えているため、従来の如き歯溝から吸入
ポートへの液体流出が抑えられてキャビテーション限界
回転数を増大できる。さらにまた、仕切片の吸入域側端
が吸入ポート終端と隔てて設けられており、吸入ポート
を過ぎた後にも各歯が仕切片に接するまでの間で、各歯
の歯先面の間に歯溝内へ液体を供給できる通路が形成さ
れることも相まって、キャビテーション限界回転数を大
きく増大でき、優れたキャビテーション性能の内接歯車
ポンプが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の蓋を取り去って要部を示す
正面図。

【図２】図１で内外輪等を取り去ってケーシング凹部を
示す平面図。

【図３】吸入ポート終端位置とキャビテーション限界回
転数の関係を示す図。

【図４】仕切片吸入域側端位置とキャビテーション限界
回転数の関係を示す図。

【図５】図１の線ｇｇに沿った拡大展開図。

【符号の説明】

３外輪 ３Ａ内歯 ４内輪 ４Ａ外歯 ５仕切片 ６吸入ポート ７吸入域 Ｏ１外輪の中心 Ｏ２内輪の中心

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空状で内歯を有した外輪と、この内歯
   より２つ少い外歯を有し外歯と内歯が噛み合うよう外輪
   内に外輪と偏心配置された内輪と、吸入域と吐出域を区
   画するよう内歯と外歯の最深噛み合い部の反対側で外輪
   内に配置され外歯と内歯の歯先面が摺接する仕切片とを
   有し、内外輪の中心を結ぶ線の最深噛み合い側から内輪
   の回転方向に９０°を越えた位置で、内歯と外歯の噛み
   合いが解かれるとともに、吸入域へ通じる吸入ポートの
   終端が、この内歯と外歯の噛み合いが解かれる位置を越
   えて内輪の回転方向へ延在した内接歯車ポンプにおい
   て、吸入ポートは、その終端が、内外輪の中心を結ぶ線
   の仕切片側から内輪の反回転方向に６０°から７０°に
   位置して仕切片の吸入域側端と離間するよう、内輪の回
   転方向への延在長さを抑えたことを特徴とする内接歯車
   ポンプ。
2. 【請求項２】 内外輪の中心を結ぶ線の仕切片側から、
   内輪の反回転方向へ４０°以内に仕切片の吸入域側端を
   位置させた請求項１に記載の内接歯車ポンプ。
3. 【請求項３】 内歯と外歯の噛み合いが解かれる位置よ
   り、内輪の回転方向へ５°から１５°隔てて吸入ポート
   の終端を位置させた請求項１又は請求項２に記載の内接
   歯車ポンプ。
4. 【請求項４】 内輪の外歯の数が７から１３である請求
   項１、請求項２又は請求項３に記載の内接歯車ポンプ。