JP4169724B2 - トロコイド型オイルポンプ - Google Patents

Description

本発明は、吐出脈動及び騒音の低減を向上させることができ、しかもこれを極めて簡単な構造にて実現することができるトロコイド型オイルポンプに関する。

インナーロータの歯先部と歯元部とが円弧によって形成され、アウターロータの歯先部と歯元部とが前記インナーロータの円弧歯形に対応した円弧によって形成され、そのアウターロータの歯元部が前記インナーロータの歯先部と同等以上の寸法をもって形成されることにより、インナーロータとアウターロータとの間の空間が吸入口に連通する空間と、吐出口に連通する空間との２つの空間にのみ分割される構成としたものが特公昭６３−４７９１４号に開示されている。

また、ドライブギヤの外向噛合歯の頂部中央に円弧部が形成され、その円弧部端部と噛合開始点間を真直に接続する直線部を形成して、シールを必要とする区間以外において内向噛合歯の頂部と外向噛合歯の頂部との間に大きなクリアランスを確保するものが、特公平５−１３９７号に開示されている。
特公昭６３−４７９１４号 特公平５−１３９７号

特許文献１（特公昭６３−４７９１４号）においては、インナーロータとアウターロータの歯形が単一円弧の組合せで形成されるため、噛合最大部と噛合最小部との位置以外の領域では、インナーロータとアウターロータとの容積空間（セル）の隣同士が連通するようになる。このため間仕切部におけるロータ間の容積空間が最大時において、その容積空間は閉じ切らない状態で吸入口と連通するので、容積空間内部の流体が吸入口へ逆流することを抑えられず、よってポンプ効率を高めることが困難である。

次に、特許文献２（特公平５−１３９７号）においては、ドライブギヤの外向噛合歯に、ドリブンギヤの内向噛合歯と接触するシール部（Ｐ1 ）と非接触の直線部（３０ｂ，３０ｃ）とが頂部箇所に形成されたものであるため、その頂部の限られた範囲において、前記シール部の大きさと前記直線部の大きさとを確保することは実際には極めて困難であり、結局、前記直線部は残りのごく限られた小さな範囲となってしまう。

これは、トロコイド曲線からなる歯面、すなわち限られた歯形輪郭からなる歯面において、前記シール部と直線部及び噛合部とが形成されることになり、機能上必要とされるシール部と噛合部を確保した残りを直線部とするので、その直線部の形成範囲は小さく、単にドライブギヤとドリブンギヤとの噛合で必要としない範囲の各頂部の接触を無くす構造としたものにすぎない。この直線部は、外向噛合歯の各頂部の歯面に形成されるもので、その範囲も小さいことからドライブギヤとドリブンギヤとの噛合の非接触部となる僅かな隙間を設けるものである。

このような外向噛合歯に設けた直線部により、ドライブギヤとドリブンギヤとの容積空間の隣同士を連通する連通路を形成することは、ごく小さい範囲に限られることから実際には、上記非接触部はごく僅かな範囲であり、その連通路の大きさ範囲を変えたり、又は大きく確保することが困難であることから、騒音の発生を防止することが困難である。

それは、前記外向噛合歯に設けた非接触部の場合、その噛合部を大きく確保してしまうと、その非接触部は、ごく小さい範囲となって連通路の役目をさせることは困難である。その反対に連通路を確保しようとして、その非接触部を大きくすると、噛合部が確保されず、ロータ回転駆動を安定させることが困難である。このように連通路と噛合の両方を同時に満足することは極めて困難であり、その連通路は、非常に限られた範囲しか設けることができないので、噛合部が確保されても連通範囲が狭く且つ流量も少なく、ポンプの騒音を小さく抑えて、吐出脈動を低減させることは、困難である。本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的等）は、トロコイド型オイルポンプにおいて吐出脈動及び騒音の低減を向上させ、しかも極めて簡単な構造とすることにある。

そこで、発明者は上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、本発明を、アウターロータとインナーロータとから構成され、該インナーロータの歯形は、トロコイド曲線にしたがって形成され、前記アウターロータの歯形の歯頂部と歯元部には前記インナーロータの歯形との噛合において接触する頂部接触領域と元部接触領域とが設けられ、前記歯形の前記頂部接触領域と元部接触領域との間の歯形側縁には前記インナーロータの歯形と常時，非接触となる非接触領域が設けられてなるトロコイド型オイルポンプとしたことにより、吐出脈動及び騒音の低減を向上させることができ、しかもこれを極めて簡単な構造にて実現することができ、上記課題を解決するものである。

さらに、前記インナーロータの歯数は６枚以上とし、前記アウターロータとインナーロータとによる最大密封空間は、吸入ポートと吐出ポートとの間仕切部に形成されてなるトロコイド型オイルポンプとしたり、前記歯形の非接触領域における外周縁の形状は曲線状としてなるトロコイド型オイルポンプとしたことにより、上記課題を解決するものである。

さらに、ロータ室内の吸入ポートの終端部と、吐出ポートの始端部との形成位置は、前記ロータ室の左右対称線を中心にして、前記吸入ポートの終端部が前記左右対称線付近に形成され、前記吐出ポートの始端部は前記左右対称線から離間して形成され、前記アウターロータとインナーロータにより形成される最大密封空間は、吸入ポートの終端部と吐出ポートの始端部との間の間仕切部の領域に形成されてなるトロコイド型オイルポンプとしたことにより、上記課題を解決するものである。

さらに、前述の構成において、前記歯形の幅方向両側面に設けられた非接触領域の少なくともいずれか一方には、前記歯形の内方側にへこむようにして窪み部が形成されてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプとしたことにより上記課題を解決したものである。また、前述の構成において、前記窪み部は、前記歯形において回転方向後方側にのみ形成されたり、或いは前記窪み部は、前記歯形の幅方向両側面に形成されてなるトロコイド型オイルポンプとしたことにより、上記課題を解決したものである。

次に、前述の構成において、前記窪み部は、歯形の内方に向かって扁平弧状に形成されてなるトロコイド型オイルポンプとしたり、前記歯形の幅方向両側面に形成された両窪み部は、前記歯形を中心にして対称形状としてなるトロコイド型オイルポンプとしたことにより、上記課題を解決したものである。

さらに、前述の構成において、前記歯形の幅方向両側面に形成された両窪み部は、前記歯形を中心にして非対称形状とするとともに、前記歯形の幅方向両側面において回転方向後方側の窪み部が回転方向前方側の窪み部よりも大きく形成されてなるトロコイド型オイルポンプとしたことにより、上記課題を解決したものである。

請求項１の発明によれば、アウターロータとインナーロータにより構成される複数の歯間空間を吸入ポートと吐出ポートの形成領域において連通状態にすることで吐出脈動の低減と騒音の低減ができる。隣接する歯間空間は、噛合を良好に確保することができ、ロータ回転駆動を安定させることができる。また、最大密封空間の充填率を向上させることができるので、キャビテーションを抑制することができ、ポンプ効率を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、前記インナーロータの歯数は６枚以上として好適な歯数とすることができ、且つアウターロータにおいては比較的大きい歯形であるために容易に非接触領域を形成することができる。また、請求項３の発明によれば、歯形の非接触領域における外周縁の形状を曲線状とすることにより、ポンプ性能をさらに良好にすることができる。さらに、請求項４の発明によれば、吐出脈動の低減と騒音の低減ができ、且つ高速回転域の吐出量の低下を防ぎ、最大密封空間の充填率を向上させることができるので、キャビテーションを抑制することができポンプ効率を向上させることができる。

請求項５の発明によれば、連通部位の間隔をより一層大きくし、歯間空間の流体の流通量が多くなり、よって流量が向上し、騒音を低くすることができる。請求項６の発明によれば、特に吸入ポート側におけるインナーロータとアウターロータとによって形成される歯間空間を連通する連通部位の幅を拡げて流体の圧力バランスを良好にし、吸入効率を向上させることができる。請求項７の発明によれば、前記窪み部を前記歯形の幅方向両側面に形成したことで、吸入ポート及び吐出ポートにおける歯間空間の連通部位が拡がり、歯間空間の面積が大きくでき、流体の流通が良好となり、ポンプ効率を向上させることができる。

請求項８の発明によれば、窪み部が扁平弧形状に形成されることにより連通部位を流れる流体は、極めて滑らかに流れることができる。次に、請求項９の発明によれば、アウターロータの歯形の幅方向両側の窪み部の形状を対称形状としているので、製造過程における寸法変化を少なくすることができるため、アウターロータの歯形精度を向上させることができる。請求項１０の発明によれば、吸入ポート側における歯間空間の連通部位の幅を拡げて流体の圧力バランスを良好にし、吐出脈動の低減と騒音の低減ができ、且つ高速回転域の吐出量の低下を防ぎ、キャビテーションを抑制し、エロージョンを低減することができる。

以下、本発明の最良の形態を図面に基づいて、説明する。本発明のトロコイドポンプは、図１（Ａ）に示すように、ポンプケーシング内に形成されたロータ室１にトロコイド歯形のインナーロータ５及びアウターロータ６が内装されたものである。前記ロータ室１には、図７（Ａ）に示すように、その円周方向に沿ってほぼ外周寄りに吸入ポート２と吐出ポート３とが形成されている。前記吸入ポート２及び吐出ポート３は、前記ロータ室１の中心に対して左右対称となる位置に形成される。具体的には、図１（Ａ），図７（Ａ）等に示すように、前記ロータ室１の幅方向における中心を通過する垂直線を仮想の左右対称線Ｌとすると、該左右対称線Ｌの左側に吸入ポート２が配置形成され、右側に吐出ポート３が配置形成され、前記吸入ポート２と吐出ポート３とは左右対称となっている。

その吸入ポート２には、図１（Ａ）に示すように、インナーロータ５とアウターロータ６との回転によって形成される歯間空間Ｓが移動して、前記吸入ポート２に最初に到達する端部が吸入ポート２の始端部２ａとなり、その歯間空間Ｓが回転により前記吸入ポート２から外れてゆく端部が終端部２ｂとなる。同様に前記吐出ポート３では、前記インナーロータ５とアウターロータ６との回転によって形成される歯間空間Ｓが移動して吐出ポート３に最初に到達する端部が吐出ポート３の始端部３ａとなり、その歯間空間Ｓが回転により前記吐出ポート３から外れてゆく端部が終端部３ｂとなる。なお、ここで、前記インナーロータ５とアウターロータ６との回転方向は時計回りの方向に回転するものとしている。また、前記吸入ポート２と吐出ポート３との形成位置が左右反対に配置形成される場合には、前記インナーロータ５とアウターロータ６の回転方向は反時計回りの方向となる。

そのインナーロータ５は、その歯数において前記アウターロータ６よりも一つ少なく、インナーロータ５が一回転すると、アウターロータ６は一歯分遅れて回転する関係となる。このようにインナーロータ５は外方に突出する歯形５ａ及び内方に凹状の歯底部５ｂを有し、同様にアウターロータ６は内周側より（回転）中心側に向かって突出する歯形６ａ及び凹状の歯底部６ｂを有している。そして、前記インナーロータ５とアウターロータ６とは、図１（Ａ）に示すように、常時１箇所で噛み合い、前記インナーロータ５の歯形５ａが前記アウターロータ６の歯底部６ｂに挿入し、またアウターロータ６の歯形６ａがインナーロータ５の歯底部５ｂに挿入する。このとき、歯形６ａの歯頂部６ａ₁ は、インナーロータ５の歯底部５ｂに接触することもあるし、或いは接触しない構造としてもよい。

まずアウターロータ６は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記インナーロータ５と噛み合う接触歯面として歯頂部６ａ₁ に頂部接触領域Ｔ₁ が設定され、歯元部６ａ₂ に元部接触領域Ｔ₂ が設定される。また、前記歯頂部６ａ₁ と前記歯元部６ａ₂ との間にインナーロータ５の歯形５ａと常時，非接触となる非接触領域Ｋが形成されている。その非接触領域Ｋは、アウターロータ６がインナーロータ５と噛み合う状態において、その歯形５ａ及び歯底部５ｂに常時接触しない領域である。前記歯頂部６ａ₁ は、図１（Ｂ）に示すように、歯形６ａの先端部分であり、また歯元部６ａ₂ とは、歯形６ａの根元部分であり、歯形６ａ側面の歯底部６ｂ寄り側に位置する適宜の範囲の領域である。

また、その歯形６ａの非接触領域Ｋは、複数のタイプが存在し、その第１タイプの非接触領域Ｋとしては、通常のアウターロータ６の歯を構成する円弧又はインナーロータによる創成曲線からなる輪郭〔図１（Ｂ）に図示された歯形６ａにおいて２点鎖線により示された部分〕をアウターロータ歯形外周縁とした場合、このアウターロータ歯形外周縁よりも内方側に歯形６ａの輪郭が形成されている。すなわち、その非接触領域Ｋの歯側面の輪郭形状は、そのアウターロータ６が通常の円弧又はインナーロータ５による創成曲線にて形成された場合の輪郭とは異なる曲線としたものである。この非接触領域Ｋは、前記アウターロータ６の歯形６ａの幅方向両側面箇所に設定されるものである。なお、ここで、前記歯形６ａの幅方向とは、アウターロータ６の回転する方向に沿って示される方向のことである。

その非接触領域Ｋにおける曲線形状は、円弧や任意の曲線を組み合わせた自由曲線又は代数方程式等で表される曲線（代数曲線）としたり、又はこれらの曲線を適宜に組み合わせてなる複合曲線等としたものである。またその円弧は、無限大の円弧とすることもある。この曲線を代数方程式として示すと、その次数は、２〜５であらわされることが好ましい。そのアウターロータ６の非接触領域Ｋは、通常の円弧又はインナーロータ５による創成曲線とは異なる上記曲線によって形成されたものであり、そのアウターロータ６と噛合うインナーロータ５の通常のトロコイド曲線からなる歯形５ａとは、両者の噛合状態で非接触状態を維持する輪郭を形成する。

さらに、前記歯頂部６ａ₁ と歯元部６ａ₂ においては、前記インナーロータ５の歯形５ａと接触する領域となっており、具体的には歯頂部６ａ₁ は、頂部接触領域Ｔ₁ を有し、インナーロータ５の歯形５ａと接触する部位となる。また歯元部６ａ₂ も同様にインナーロータ５の歯形５ａと接触する部位となる。なお、歯形６ａの頂部接触領域Ｔ₁ 及び元部接触領域Ｔ₂ は、歯形５ａに対して必ずしも常時，同時に接触するものではなく、前記頂部接触領域Ｔ₁ 又は前記元部接触領域Ｔ₂ の何れか一方が歯形５ａに接触するものである。特に頂部接触領域Ｔ₁ 及び元部接触領域Ｔ₂ は、インナーロータ５が駆動源によって回転し、アウターロータ６に回転伝達するときに、インナーロータ５の歯形５ａに対してアウターロータ６の歯形６ａが接触する部位であり、歯形５ａから回転力を受ける部位である。

このように、アウターロータ６の歯形６ａの歯面に前記インナーロータ５との非接触領域Ｋを設け、また前記インナーロータ５は通常のトロコイド曲線からなる歯形５ａとし、特にそのインナーロータ５側には、前記非接触領域Ｋに相当する領域を設けないものとする。そして、アウターロータ６とインナーロータ５とをオイルポンプのポンプ室に装填して組み合わせることで、前記インナーロータ５を回転駆動して該インナーロータ５の歯形５ａと前記アウターロータ６の歯形６ａとが噛み合いながら、アウターロータ６の歯頂部６ａ₁ と歯元部６ａ₂ のみがインナーロータ５のトロコイド曲線により形成された歯形５ａの外周縁に接触するものである。

そして、インナーロータ５の歯形５ａ及び歯底部５ｂと、アウターロータ６との歯形６ａ及び歯底部６ｂにより構成される歯間空間Ｓ，Ｓ，…がポンプハウジングの吸入ポート２と吐出ポート３において前記非接触領域Ｋによる隙間部分によって連通状態となり、且つ前記吸入ポート２と吐出ポート３との間に設けられる間仕切部４において、アウターロータ６とインナーロータ５とからなる最大密封空間Ｓ_max 〔図１（Ａ），図４等参照〕と、最小密封空間Ｓ_min 〔図３（Ｂ）参照〕が設けられる。

その吸入ポート２におけるアウターロータ６とインナーロータ５とからなるロータ間の複数の歯間空間Ｓ，Ｓ，…は、図２（Ａ）に示すように、アウターロータ６の非接触領域Ｋにより１乃至２の連通状態となる。同様に、前記吐出ポート３におけるアウターロータ６とインナーロータ５とからなるロータ間の複数の歯間空間Ｓ，Ｓ，…は、図２（Ｂ）に示すように、アウターロータ６の非接触領域Ｋにより１乃至２の連通部位Ｊ，Ｊ，…が形成される状態となる。なお、前記アウターロータ６の歯頂部６ａ₁ の噛合領域とインナーロータ５の歯頂部５ａ₁ との噛合は、通常のトロコイドポンプのロータ間に設定されるチップクリアランスが設けられている。

前記吸入ポート２及び吐出ポート３におけるアウターロータ６の非接触領域Ｋによる連通状態を形成するものとして、前記インナーロータ５の歯数が６枚以上に設定されたものが好適である。前記最大密封空間Ｓ_max は、前記吸入ポート２と吐出ポート３との間における間仕切部４によって密封状の歯間空間Ｓが形成されるものであり、前記吸入ポート２の終端部２ｂと吐出ポート３の始端部３ａとの形成配置によって、その最大密封空間Ｓ_max の容積の大きさが異なる。前記吸入ポート２の終端部２ｂと吐出ポート３の始端部３ａとの間に位置する間仕切部４によって、前記歯間空間Ｓの容積が図１（Ａ）に示すように、最大となる最大密封空間Ｓ_max が設けられる場合と、後述する本発明の第２の実施形態に見られるように、その容積が最大状態となっているときに、前記吸入ポート２側と連通状態で密封されていない容積空間となって、前記吐出ポート３側に移動し、その容積が減少したところに前記吸入ポート２と吐出ポート３との間仕切部４によって仕切られる密封空間が設けられる場合とがある。

前記吸入ポート２と吐出ポート３のそれぞれの形成領域に位置するアウターロータ６とインナーロータ５により構成される歯間空間Ｓ，Ｓ，…は、少なくとも３室となるように分割されている。その複数の歯間空間Ｓ，Ｓ，…の内のひとつの歯間空間Ｓは、図１（Ａ），図４に示すように、前記吸入ポート２と吐出ポート３との間の間仕切部４において最大密封空間Ｓ_max として設けられる。また、前記吸入ポート２における歯間空間Ｓが前記非接触領域Ｋにより生じる連通部位Ｊにて連通状態に設けられ、同様に前記非接触領域Ｋにより生じる連通部位Ｊにて、前記吐出ポート３における歯間空間が連通状態に設けられる〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。

ところで、従来技術（特公昭６３−４７９１４号の第１図，第２図、特公平５−１３９７号の第３図，第４図参照）において、インナーロータの歯頂部とアウターロータの歯頂部との小さく限られた接触領域によって、吸入ポート側と吐出ポート側とにロータ間の歯間空間が連通して２つの空間にのみ分割され、前記吸入ポートと吐出ポートとの間の最大容積時は、吸入ポート又は吐出ポートと仕切られることなく、いずれかのポートの歯間空間と連通する状態になる。すなわち、吸入ポートと吐出ポートとの歯間空間を連通して２分割するのみであり、吸入ポートと吐出ポートとの間に最大密封空間を形成することができない。

これに対して、本発明におけるアウターロータ６の歯形６ａに非接触領域Ｋを設け、インナーロータ５の歯形５ａには、前記非接触領域Ｋを構成するのための形成部分を設けないものである。すなわち、前記インナーロータ５の歯形５ａを通常のトロコイド曲線とした場合には、前記吸入ポート２と吐出ポート３によって形成される複数の歯間空間Ｓ，Ｓ，…は、前記非接触領域Ｋによって生じる連通部位Ｊ，Ｊ，…により連通状態となり、且つ前記吸入ポート２と吐出ポート３との間仕切部４に最大密封空間Ｓ_max を設けることができるものである。

これによって、ポンプ効率を向上させることができ、且つ脈動低減ができるという独特の効果を奏することができる。また、本発明のアウターロータ６の歯形６ａは、前記非接触領域Ｋにより歯間空間Ｓ，Ｓ，…の連通状態を確保するものであり、その非接触領域Ｋと頂部接触領域Ｔ₁ 及び元部接触領域Ｔ₂ との設定により、最大密封空間Ｓ_max を前記吸入ポート２の終端部２ｂと吐出ポート３の始端部３ａとの位置に合わせて、形成することができる。

これに対して、従来技術のものは、前記インナーロータに非接触部を形成するもの、又はインナーロータの歯形（円弧による非接触部）に対応した歯形をアウターロータに形成したものであり、極限られた範囲で非接触部（連通）と接触部（非連通）とが形成されるため、これら非接触部と接触部とは、単に２つの空間にのみ分割するものであり、最大密封空間を形成したり、またその最大密封空間の位置を吐出ポート側に移して形成することは困難である。

本発明では、前記アウターロータ６の歯形６ａは、最大密封空間Ｓ_max の設定位置に対して歯頂部６ａ₁ が前記インナーロータ５の歯形５ａと接触する接触領域の範囲長さと、歯頂部６ａ₁ と歯元部６ａ₂ との間の非接触領域Ｋの範囲長さ及び深さと形状（曲線からなる歯形形状）を種々設定することで、最大密封空間Ｓ_max も位置設定することができ、且つ吸入ポート２や吐出ポート３における連通の構成や、その連通量を任意に設定することができ、ひいては、ポンプ性能を良好にすることができる。

前記アウターロータ６の歯形６ａにおいて歯頂部６ａ₁ と歯元部６ａ₂ との間に非接触領域Ｋを曲線によって形成することにより、アウターロータ６の歯形６ａに前記非接触領域Ｋを設けない従来タイプのトロコイドポンプとしたものに対して、歯間空間Ｓ，Ｓ，…を連通させるための隙間（連通部位Ｊ）を十分に大きく設定することができ、インナーロータ５とアウターロータ６により形成される歯間空間Ｓ，Ｓ，…は、その連通が十分となり、吐出脈動を低減させ、ひいては騒音の低減ができる。

また、前記アウターロータ６の歯形６ａに非接触領域Ｋを設けることで、たとえ該非接触領域Ｋを大きく形成しても、接触領域は十分に確保することができるので、単に歯間空間Ｓ，Ｓ，…を連通させるだけでなく、噛合を良好に確保することができ、ロータ回転駆動を安定させることができる。

最大密封空間Ｓ_max を設けて、前記吸入ポート２と吐出ポート３における歯間空間Ｓ，Ｓ，…の容積空間を前記アウターロータ６の非接触領域Ｋによって１乃至２の連通部位Ｊ，Ｊ，…を生じさせ連通するようにしたので、吐出脈動の低減と騒音の低減ができ、且つ、最大密封空間Ｓ_max の充填率を向上させることができるので、キャビテーションを抑制することができ、ポンプ効率を向上させることができる。

そのインナーロータ５の６枚以上の歯形５ａ，５ａ，…を形成した多数歯のインナーロータ５としたことにより、各歯形５ａの大きさは小さくなるが、これに対して比較的大きいアウターロータ６の歯形６ａによって、容易に非接触領域Ｋを形成することができる。さらに、最大密封空間Ｓ_max を前記吐出ポート３側に移して設け、前記吸入ポート２の歯間空間Ｓ，Ｓ，…の容積空間をアウターロータ６の歯形６ａの非接触領域Ｋによって連通させることで、吐出脈動の低減と騒音の低減ができ、且つ高速回転域の吐出量の低下を防ぎ、最大密封空間Ｓ_max の充填率を向上させることができるので、キャビテーションを抑制することができポンプ効率を向上させることができる。

前記アウターロータ６の歯形６ａの歯頂部６ａ₁ の頂部接触領域Ｔ₁ ，歯元部６ａ₂ の元部接触領域Ｔ₂ 又は、非接触領域Ｋの大きさを最大密封空間Ｓ_max 位置に合わせて設定することができ、該最大密封空間Ｓ_max と歯間空間Ｓ，Ｓ，…の連通とを任意に設定することができ、設計の自由度を拡大することができ、ひいては、種々のポンプ性能を設定することができる。そのアウターロータ６側は、遠心力によってオイルが寄せられるところでもあり、そのオイルがアウターロータ６の歯形６ａにおける非接触領域Ｋの連通により良好な流通ができ、吐出脈動の低減及び騒音の低減を従来技術に比べて向上させることができる。

本発明の第２の実施形態としては、図５，図７（Ｂ）に示すように、前記ロータ室１内に形成された吸入ポート２の終端部２ｂと、吐出ポート３の始端部３ａとの形成位置は、前記ロータ室１の左右対称線Ｌを中心にして、前記吸入ポート２の終端部２ｂが前記左右対称線Ｌ付近に形成され、前記吐出ポート３の始端部３ａは前記左右対称線Ｌから離間して形成されることもある。この場合には、前記アウターロータ６とインナーロータ５により形成される最大密封空間Ｓ_max は、図６に示すように、前記吸入ポート２の終端部２ｂと前記吐出ポート３の始端部３ａとの間の間仕切部４の領域に形成される。

このように前記吐出ポート３側寄りに移動した前記密封空間は、容積がその最大時（最大密封空間Ｓ_max ）より小さい容積であるが、前記間仕切部４により完全密封された空間としては最大であるので、これも最大密封空間Ｓ_max の概念に入るといえる。すなわち、最大密封空間Ｓ_max とは、前記インナーロータ５とアウターロータ６とにより形成される歯間空間Ｓ，Ｓ，…において、密封された空間であり、前記歯形５ａと歯形６ａとが非接触領域Ｋにより連通部位Ｊを生じることがなく、歯頂部５ａ₁ と歯頂部６ａ₁ とが通常のチップクリアランスのみにて構成される密封状の領域である。それゆえに、最大密封空間Ｓ_max は必ずしも最大容積とはならず、最大密封空間Ｓ_max と最大容積の歯間空間Ｓとは容積が相違することもある。

図８のグラフについて説明する。このグラフの下側は、ポンプ回転数（ｒｐｍ）に対するポンプ流量Ｑ（ｌ／ｍｉｎ）が表されている。下のグラフ線は従来ポンプを示しており、上のグラフ線は本発明を示している。このグラフから４０００ｒｐｍ以上の高回転域において本発明のポンプは、従来に比べて流量が増大している。例えば、高回転域の６０００ｒｐｍでみると、従来ポンプ約５４（ｌ／ｍｉｎ）であり、本発明のポンプは約５８（ｌ／ｍｉｎ）と流量が増加していることが示されている。次に、グラフの上側は、ポンプの容積効率ηｖ（％）が示されている。ポンプ回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）に対する（ポンプ吐出量／理論吐出量）の百分率が示されている。グラフ横軸の各ポンプ回転数（ｒｐｍ）において、ポンプの理論吐出量に対してポンプの吐出量がどのくらいの値であるかが示されている。本発明は、従来より容積効率が高くなっていることが分かる。すなわち、ポンプ効率が向上していることがこのグラフにより理解される。

前記非接触領域Ｋの第２タイプとしては、前記歯形６ａの幅方向両側面に設けられた非接触領域Ｋ，Ｋの少なくともいずれか一方には、前記歯形６ａの内方側にへこむようにして窪み部６ｃが形成されたものである。前述した第１タイプの非接触領域Ｋでは、歯形６ａを構成するアウターロータ歯形外形線よりも僅かに内方側に外形輪郭が形成されるようにして形成されたものであった。これに対して、第２タイプの非接触領域Ｋは、そのアウターロータ歯形外形線から内方に、より一層深くなるようにして窪み部６ｃを設けて、前記歯形６ａの非接触領域Ｋと、インナーロータ５の歯形５ａとの間により一層大きな間隔を設けるものである。

その窪み部６ｃは、図９乃至図１２に示すように、前記歯形６ａの内部に向かってへこむようにして形成されており、その歯形６ａの幅方向両側面に形成される両窪み部６ｃ，６ｃは、同等且つ同大形状で、前記歯形６ａを中心にして両窪み部６ｃ，６ｃが対称形状となっている。その窪み部６ｃの具体的な形状としては、前記歯形６ａの内方に向かって扁平弧状に形成されたものである。この窪み部６ｃの形状は、図９，図１０に示すように、前記インナーロータ５とアウターロータ６とがポンプ駆動により回転運動をする場合に、インナーロータ５の歯形５ａが略一定の間隔を維持して通過することができるような形状としている。このような動作が可能な形状としては、図１１，図１２に示すように、扁平弧状が好適である。さらに、前記吸入ポート２の始端部２ａでは、インナーロータ５の歯形５ａと，アウターロータ６の歯形６ａによる大きな歯間空間Ｓがまだ形成されない初期状態においても、前記窪み部６ｃが流体を流入させる小さなスペースとなり、ポンプ効率を向上させる役目をなしている。

前記歯形６ａの幅方向両側面に前記窪み部６ｃ，６ｃが形成されることにより、吸入ポート２及び吐出ポート３における連通部位Ｊ，Ｊ，…が広くなり、インナーロータ５とアウターロータ６が回転するポンプ駆動において、図２４（エンジン回転数−吐出量）に示すように、歯間空間Ｓ，Ｓ，…の間を流体がより一層，スムーズに流通移動することができ、歯間空間Ｓ，Ｓ，…における圧力の変動を極めて少なくすることができ、図２３（エンジン回転数−音圧グラフ）に示すように、ポンプ駆動に伴う騒音を減少させることができる。

次に、非接触領域Ｋの第３タイプとしては、図１３乃至図１７に示すように、歯形６ａの幅方向両側面に形成される両窪み部６ｃ，６ｃは、その大きさが異なるように非対称に形成される実施形態も存在する。ここで、ポンプ作動時におけるアウターロータ６の回転方向において、その歯形６ａの回転方向後方側に形成される窪み部６ｃを後方側窪み部６ｃ₁ とし、その歯形６ａの回転方向前方側に形成される窪み部６ｃを前方側窪み部６ｃ₂ とする。この後方側窪み部６ｃ₁ 及び前方側窪み部６ｃ₂ は、前記アウターロータ６のポンプ駆動時における回転方向を基準としたものであり、そのアウターロータ６の回転方向によって決定されるものである。そして、前方側窪み部６ｃ₂ は、後方側窪み部６ｃ₁ よりもサイズが小さく形成されている。その歯形６ａの幅方向両側面に形成された非対称となる前方側窪み部６ｃ₂ と後方側窪み部６ｃ₁ とのサイズの違いとは、図１５，図１６に示すように、主に窪み部６ｃの深さの違いである。

すなわち、後方側窪み部６ｃ₁ の深さｄ₁ は、前方側窪み部６ｃ₂ の深さｄ₂ よりも深く形成されており、すなわち、図１６に示すように、深さｄ₁ ＞深さｄ₂ となる。この場合前方側窪み部６ｃ₂ の深さｄ₂ は、浅く形成され、後方側窪み部６ｃ₁ の深さｄ₁ を通常の大きさとしたり、或いは前方側窪み部６ｃ₂ の深さｄ₂ を通常の深さとし、後方側窪み部６ｃ₁ の深さｄ₁ を深く形成するものがある。また、歯形６ａの幅方向における前方側窪み部６ｃ₂ 及び後方側窪み部６ｃ₁ の形成範囲もそれぞれの深さとともに変化し、深さｄ₂ の浅い前方側窪み部６ｃ₂ の幅方向の形成範囲は狭く、深さｄ₁ の深い後方側窪み部６ｃ₁ の幅方向の成形範囲は広くなっている。

そして、このような構成とすることで、インナーロータ５とアウターロータ６とが時計方向に回転してポンプ駆動する場合には、図１７（Ａ）に示すように、前記吸入ポート２側において、深さｄ₁ が深く形成された前記後方側窪み部６ｃ₁ とインナーロータ５の歯形５ａとの間に形成される連通部位Ｊの幅が広くなり、歯間空間Ｓ，Ｓ，…同士の流体の流通量が極めて多くなり、よって歯間空間Ｓ，Ｓ，…同士の流体の流通を活発にすることができる。また、前記吐出ポート３側においては、図１７（Ｂ）に示すように、深さｄ₂ が浅く形成された前記前方側窪み部６ｃ₂ とインナーロータ５の歯形５ａとの間に形成される連通部位Ｊの幅が狭くなり、前記歯間空間Ｓ，Ｓ，…同士の流体の流通量が極めて少なくなり、よって歯間空間Ｓ，Ｓ，…同士の流体の流通が行なわれにくくすることができる。すなわち、吸入ポート２側における歯間空間Ｓ，Ｓ，…間の連通量と、吐出ポート３おける歯間空間Ｓ，Ｓ，…間の連通量とに、違いを有するようにしたものである〔図１０（Ａ），（Ｂ）参照〕。

これによって、流量を向上させ、騒音を低減させることができる。この前方側窪み部６ｃ₂ と後方側窪み部６ｃ₁ との形状を非対称としたタイプでは、ロータ室１の構成が図５，図７（Ｂ）に示すように、前記ロータ室１内に形成された吸入ポート２の終端部２ｂと、吐出ポート３の始端部３ａとの形成位置は、前記ロータ室１の左右対称線Ｌを中心にして、前記吸入ポート２の終端部２ｂが前記左右対称線Ｌ付近に形成され、前記吐出ポート３の始端部３ａは前記左右対称線Ｌから離間して形成されるものに適応される。

さらに、第４タイプでは、図１８乃至図２０に示すように、前記歯形６ａの両非接触領域Ｋ，Ｋの一方側にのみ、前記窪み部６ｃが形成されたものである。すなわち、歯形６ａの幅方向の一方側を通常の非接触領域Ｋとし、他方側を窪み部６ｃによる非接触領域Ｋとしたものである。また、前記窪み部６ｃが前記歯形６ａにおいて回転方向後方側にのみ形成されることもある。また、前記第４タイプの変形例として、図２１，図２２に示すように、前記窪み部６ｃが前記歯形６ａにおいて回転方向前方側にのみ形成されることもある。

（Ａ）は第１タイプの非接触領域を設けたアウターロータを第１の実施形態に備えた正面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部の拡大図である。 （Ａ）は吸入ポート側における複数の歯間空間が連通する状態の拡大図、（Ｂ）は吐出ポート側における複数の歯間空間が連通する状態の拡大図である。 （Ａ）はインナーロータの歯底部と第１タイプの非接触領域を設けたアウターロータの歯形部が噛み合った状態の拡大図、（Ｂ）はインナーロータの歯形部と第１タイプの非接触領域を設けたアウターロータの歯底部が噛み合った状態の拡大図である。 インナーロータと第１タイプの非接触領域を設けたアウターロータによって構成された最大密封空間箇所の拡大正面図である。 第１タイプの非接触領域を設けたアウターロータを第２の実施形態に備えた正面図である。 第１タイプの非接触領域を設けたアウターロータとインナーロータにより形成された第２の実施形態における最大密封空間箇所の拡大正面図である。 （Ａ）は第１の実施形態におけるロータ室の正面図、（Ｂ）は第２の実施形態におけるロータ室の正面図である。 本発明の特性を示すグラフである。 第２タイプの非接触領域を設けたアウターロータを第１の実施形態に備えた正面図である。 （Ａ）は図９において吸入ポート側における複数の歯間空間が連通する状態の拡大図、（Ｂ）は図９において吐出ポート側における複数の歯間空間が連通する状態の拡大図である。 第２タイプの非接触領域を有するアウターロータの正面図である。 第２タイプの非接触領域を有するアウターロータの歯形の拡大正面図である。 第３タイプの非接触領域を設けたアウターロータを第２の実施形態に備えた正面図である。 （Ａ）は図１３において吸入ポート側における複数の歯間空間が連通する状態の拡大図、（Ｂ）は図１３において吐出ポート側における複数の歯間空間が連通する状態の拡大図である。 第３タイプの非接触領域を設けたアウターロータの正面図である。 第３タイプの非接触領域を設けたアウターロータの歯形の拡大正面図である。 （Ａ）は吸入ポート側における第３タイプの非接触領域を設けたアウターロータとインナーロータの要部拡大図、（Ｂ）は吐出ポート側における第３タイプの非接触領域を設けたアウターロータとインナーロータの要部拡大図である。 第４タイプの非接触領域を設けたアウターロータの正面図である。 第４タイプの非接触領域を設けたアウターロータの歯形の拡大正面図である。 （Ａ）は吸入ポート側における第４タイプの非接触領域を設けたアウターロータとインナーロータによる複数の歯間空間が連通する状態の拡大図、（Ｂ）は吐出ポート側における第４タイプの非接触領域を設けたアウターロータとインナーロータによる複数の歯間空間が連通する状態の拡大図である。 第４タイプの非接触領域の変形例を設けたアウターロータの正面図である。 第４タイプの非接触領域の変形例を設けたアウターロータの歯形の拡大正面図である。 エンジン回転数と音圧との関係を示すグラフである。 エンジン回転数と吐出量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…ロータ室
２…吸入ポート
３…吐出ポート
４…間仕切部
５…インナーロータ
５ａ…歯形
６…アウターロータ
６ａ…歯形
６ａ₁ …歯頂部
６ａ₂ …歯元部
６ｃ…窪み部
６ｃ₁ …後方側窪み部
６ｃ₂ …前方側窪み部
Ｓ…歯間空間
Ｓ_max …最大密封空間
Ｓ_min …最小密封空間
Ｔ₁ …頂部接触領域
Ｔ₂ …元部接触領域
Ｋ…非接触領域

Claims (10)

1. アウターロータとインナーロータとから構成され、該インナーロータの歯形は、トロコイド曲線にしたがって形成され、前記アウターロータの歯形の歯頂部と歯元部には前記インナーロータの歯形との噛合において接触する頂部接触領域と元部接触領域とが設けられ、前記歯形の前記頂部接触領域と元部接触領域との間の歯形側縁には前記インナーロータの歯形と常時，非接触となる非接触領域が設けられてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。
2. 請求項１において、前記インナーロータの歯数は６枚以上とし、前記アウターロータとインナーロータとによる最大密封空間は、吸入ポートと吐出ポートとの間仕切部に形成されてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。
3. 請求項１又は２において、前記歯形の非接触領域における外周縁の形状は曲線状としてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。
4. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、ロータ室内の吸入ポートの終端部と、吐出ポートの始端部との形成位置は、前記ロータ室の左右対称線を中心にして、前記吸入ポートの終端部が前記左右対称線付近に形成され、前記吐出ポートの始端部は前記左右対称線から離間して形成され、前記アウターロータとインナーロータにより形成される最大密封空間は、吸入ポートの終端部と吐出ポートの始端部との間の間仕切部の領域に形成されてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。
5. 請求項１，２，３又は４のいずれか１項の記載において、前記歯形の幅方向両側面に設けられた非接触領域の少なくともいずれか一方には、前記歯形の内方側にへこむようにして窪み部が形成されてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。
6. 請求項５において、前記窪み部は、前記歯形において回転方向後方側にのみ形成されてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。
7. 請求項５において、前記窪み部は、前記歯形の幅方向両側面に形成されてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。
8. 請求項５,６又は７のいずれか１項の記載において、前記窪み部は、歯形の内方に向かって扁平弧状に形成されてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。
9. 請求項７において、前記歯形の幅方向両側面に形成された両窪み部は、前記歯形を中心にして対称形状としてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。
10. 請求項７において、前記歯形の幅方向両側面に形成された両窪み部は、前記歯形を中心にして非対称形状とするとともに、前記歯形の幅方向両側面において回転方向後方側の窪み部が回転方向前方側の窪み部よりも大きく形成されてなることを特徴とするトロコイド型オイルポンプ。

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