JP5814280B2 - 内接歯車式ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、インナーロータに対して、該インナーロータが接するアウターロータの位置を変更させることにより流体の吐出量を可変可能としたものにおいて、その製造において高い精度を維持しつつ、製造を簡単にすることができる内接歯車式ポンプに関する。

従来、インナーロータと、該インナーロータが接するアウターロータからなる内接歯車式ポンプが存在する。そして、この種の内接歯車式ポンプにおいて、インナーロータの位置を不動とした回転中心に対して、偏心する位置に回転中心を有すると共に前記インナーロータの回転中心を中心として前記偏心量を半径とする軌跡円をアウターロータの回転中心が移動する可変容量タイプとした内接歯車式ポンプが存在する。

この可変容量タイプとした内接歯車式ポンプは、インナーロータの回転中心と、アウターロータの回転中心とを結ぶ線を基準線とすると、該基準線がインナーロータの回転中心を中心として回転することになる。

このようにアウターロータを所定の軌跡に沿って移動させる手段を具備した内接歯車式ポンプは、種々存在するが、その一例として特許文献１を挙げる。以下に、特許文献１について概略する。なお、以下の説明において、部材に付された符号は、特許文献１に記載されたものをそのまま使用する。

特許文献１では、アウターロータ１３を所定の軌跡で移動させるための調整リング１４が備わってる。また、ケーシング１側にはガイド溝等の凹形状部分や、ガイドピンや突起等の凸形状部分が設けられている。そして、前記調整リング１４は、移動手段を介して、凹形状部分や、凸形状部分等に沿って移動する。

特開２０１２−１３２３５６号公報

特許文献１については、以下に述べるような課題（欠点）が存在する。一般にオイルポンプのケーシング１は、アルミ合金の鋳造によって製造される。そして、前述したように、ケーシング１の内部の前記凹形状及び凸形状は、特に高い寸法精度が要求され、これは、オイルポンプのロータの歯形の寸法精度と略同等の寸法精度を必要とする。具体的には±２０〜３０μｍ程度の寸法精度が必要である。

このような、アルミ合金の鋳造のみ（切削加工レス）で、±２０〜３０μｍの寸法精度を出すことは困難である。そのために、アルミ合金の鋳造により製造されたケーシング１側の凹形状部や凸形状部は、全て切削加工により高い寸法精度を出す必要がある。そのために、非常に高価となり、且つ製造時間が長いものとなってしまう。

さらに、オイル中には少量のコンタミ（異物）等が存在し、このコンタミ（異物）等がケーシング１のガイド溝等の凹形状に付着した場合、凹形状のため逃げ場が無く、コンタミ等はガイド溝等の凹形状部分に留まり続ける。このような状況になると、調整リング１４の凸形状部分がケーシング１の凹形状部分を摺動してきた場合に、コンタミ部分で引っ掛かり、円滑な調整リングの移動を阻害する恐れがある。

そこで、本発明の目的（解決しようとする技術的課題）は、インナーロータと該インナーロータが接するアウターロータからなる可変容量タイプの内接歯車式ポンプにおいて、極めて簡単な構造にすると共に、その製造において高い精度に仕上げることである。

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、請求項１の発明を、インナーロータと、該インナーロータの回転中心に対して所定の偏心量を有して回転するアウターロータと、該アウターロータを回転自在に包持する包持内周部と外周面の周方向に沿って少なくとも３個のカム突起部が形成されてなるアウターリングと、該アウターリングが揺動自在に配置されるロータ室を有するポンプハウジングと、前記カム突起部と同数で且つ該カム突起部と常時当接すると共に前記ポンプハウジングとは別部材として前記ロータ室に装着されるピンと、前記アウターリングを揺動させる操作手段とからなり、該操作手段により前記アウターリングの包持内周部の直径中心が、前記インナーロータの回転中心に対して前記偏心量を半径とする軌跡円上に沿う移動が行われるように前記ピンの位置が設定される構成とし、前記ピンと前記カム突起部との当接及び摺動では、前記ピンは、前記カム突起部に対して同一部分の点接触としてなる内接歯車式ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、請求項１において、前記ピンは、前記カム突起部と当接する部分を円弧形状としてなる内接歯車式ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記ピンは円柱形状としてなる内接歯車式ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項４の発明を、請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記ピンは、鉄合金としてなる内接歯車式ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項５の発明を、請求項１，２，３又は４のいずれか１項の記載において、前記ピンと前記ロータ室の内周側面との間には空隙が設けられてなる内接歯車式ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項６の発明を、請求項１，２，３，４又は５のいずれか１項の記載において、前記ロータ室内には前記アウターリングの揺動角度を所定範囲内に規制するためにカム突起部が当接するストッパ壁面部が形成されてなる内接歯車式ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項７の発明を、請求項１において、前記ピンと前記カム突起部との当接及び摺動では、前記ピンは、前記カム突起部に対して回動しつつ点接触としてなる内接歯車式ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項８の発明を、請求項７において、前記ピンは、前記ロータ室に回動自在に装着されてなる内接歯車式ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項９の発明を、インナーロータと、該インナーロータの回転中心に対して所定の偏心量を有して回転するアウターロータと、該アウターロータを回転自在に包持する包持内周部と外周面の周方向に沿って少なくとも３個のカム突起部が形成されてなるアウターリングと、該アウターリングが揺動自在に配置されるロータ室を有するポンプハウジングと、前記カム突起部と同数で且つ該カム突起部と常時当接すると共に前記ポンプハウジングとは別部材として前記ロータ室に装着されるピンと、前記アウターリングを揺動させる操作手段とからなり、該操作手段により前記アウターリングの包持内周部の直径中心が、前記インナーロータの回転中心に対して前記偏心量を半径とする軌跡円上に沿う移動が行われるように前記ピンの位置が設定される構成とし、前記ピンと前記カム突起部との当接及び摺動では、前記ピンは、前記カム突起部に対して回動しつつ点接触とし、前記ピンは、支柱部とカラー部とからなり、該カラー部は円管形状として前記支柱部に回動自在に装着されてなる内接歯車式ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項１０の発明を、インナーロータと、該インナーロータの回転中心に対して所定の偏心量を有して回転するアウターロータと、該アウターロータを回転自在に包持する包持内周部と外周面の周方向に沿って少なくとも３個のカム突起部が形成されてなるアウターリングと、該アウターリングが揺動自在に配置されるロータ室を有するポンプハウジングと、前記カム突起部と同数で且つ該カム突起部と常時当接すると共に前記ポンプハウジングとは別部材として前記ロータ室に装着されるピンと、前記アウターリングを揺動させる操作手段とからなり、該操作手段により前記アウターリングの包持内周部の直径中心が、前記インナーロータの回転中心に対して前記偏心量を半径とする軌跡円上に沿う移動が行われるように前記ピンの位置が設定される構成とし、前記ピンと前記カム突起部との当接及び摺動では、前記ピンは、前記カム突起部に対して回動しつつ点接触とし、前記ピンは、支柱部とカラー部とからなり、該カラー部は玉軸受としてなる内接歯車式ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明では、アウターロータを移動させるアウターリングには、アウターロータを回転自在に包持する包持内周部と、外周面の周方向に沿って少なくとも３個のカム突起部が所定間隔をおいて形成されたものである。また、ポンプハウジングのロータ室には、前記アウターリングのカム突起部と同数のピンが装着され、それぞれのピンは、それぞれのカム突起部と常時当接する構造とした。

そして、アウターリングが操作手段によって揺動すると共に、アウターリングのカム突起部が前記ピンと常時当接する構成としているので、アウターリングは、ピンと当接するカム突起部の形状に従って所定の軌跡（軌跡円）に沿って案内移動することができ、これによって、内接歯車式ポンプの吐出量を調整することができる。

本発明は以上の構成としたことにより、アウターリングは、ポンプハウジングのロータ室の内周側面の凸状部や、凹状部によって案内移動されるものではなく、アウターリングに形成されたカム突起部がピンと常時当接することによって、案内移動される構成である。また、ピンは、ポンプハウジングとは別部材としてロータ室に装着されるものである。したがって、ピンはロータ室の所定位置に装着するのみで、アウターリングの揺動移動は、極めて正確に行われる。

つまり、請求項１の発明では、アウターリングは、ロータ室の内周側面の凸状部や、凹状部によって案内移動されるタイプのものではなく、またアウターリングとロータ室の内周側面とは接触しないので、ロータ室の内周側面は高い寸法精度によって仕上げられる必要がなく、ロータ室の内周側面は鋳造のみで製造でき、ポンプハウジングの内周側面に切削加工は不要にできる。これによって、従来技術のようにケーシングの内周側面を複雑な曲線に切削加工するよりも、請求項１の発明のようにピンを装着するための穴の位置のみを正確に穿孔する加工の方が格段に安く、且つ精度も高く、製造時間も短くて済ませることができるものである。

さらに、ピンとカム突起部との当接及び摺動では、ピンは、カム突起部に対して同一部分の点接触としたことにより、精度が必要なのは接触する一箇所のみであり、製造及び検査時間を最小にできる。

請求項２の発明では、ピンは、カム突起部と当接する部分を円弧形状としたことにより
、ピンとカム突起部との当接する角度が多少変化しても円弧状の面として、常に点接触と
なるので、接触の仕方は常に変わらず、安定した制御が行える。

請求項３の発明では、ピンは円柱形状としたことにより、ピンが装着される取付孔の構成を最も簡単な丸（円）形状にすることができ、低価格にて提供することができる。請求項４の発明では、ピンは、鉄合金としたことにより、ポンプハウジングがアルミ鋳造により製造されても、ピンのみを鉄合金とすることにより、特に摩耗の激しい部分を強固且つ耐久性のあるものにできる。

請求項５の発明では、前記ピンと前記ロータ室の内周側面との間には空隙が設けられてなる構成としたので、前記空隙によって、仮にオイル中のコンタミ（異物）等がピンの摺動部に付着しても、コンタミ（異物）が留まること無くポンプハウジングの内周側面とピンとの間の空隙部に流れ、コンタミ（異物）がピンの摺動部に留まることを抑制できる。

請求項６の発明では、ロータ室内にはアウターリングの揺動角度を所定範囲内に規制す
るためにカム突起部が当接するストッパ壁面部が形成されることにより、アウターリング
は、所定の揺動範囲内で確実に作動させることができる。

請求項７の発明では、前記ピンと前記カム突起部との当接及び摺動では、前記ピンは、前記カム突起部に対して回動しつつ点接触としたことにより、アウターリングのそれぞれのカム突起部のカム摺動面の角度が変わるのに追随して、ピン自体が回動する。これによって、ピンは、カム突起部との当接において同一箇所による摺動となるものではないので、耐摩耗性が向上し、ポンプの耐久性も向上する。

請求項８の発明では、前記ピンは、前記ロータ室に回動自在に装着される構成によって、最も簡単な構成にて、ピンを回動自在にすることができる。請求項９の発明では、前記ピンは、支柱部とカラー部とからなり、該カラー部は円管形状として前記支柱部に回動自在に装着されることにより、カラー部の回動動作が円滑となり、アウターリングのカム突起部との摺動性を良好なものとし、耐摩耗性を格段に向上させることができる。

請求項１０の発明では、前記ピンは、支柱部とカラー部とからなり、該カラー部は玉軸
受としたことにより、カラー部の回動が極めて円滑となり、耐摩耗性に加え、摺動時に生
じる音を小さくすることができる。

（Ａ）は本発明の内部の構成を示す正面図、(Ｂ)は（Ａ）の（ア）部拡大図、(Ｃ)は（Ａ）の（イ）部拡大図、(Ｄ)は（Ａ）の（ウ）部拡大図、（Ｅ）はポンプハウジングの正面図、（Ｆ）は（Ｂ）のＹ1―Ｙ１矢視断面図である。 （Ａ）はアウターリング，アウターロータ及びインナーロータの作動状態を示す拡大正面図、（Ｂ）は（Ａ）の（エ）部拡大図である。 （Ａ）は低回転時におけるインナーロータに対してアウターロータが初期基準線に位置している状態図、（Ｂ）は中回転時におけるインナーロータに対してアウターリングの揺動によってアウターロータが初期基準線から移動した状態図である。 （Ａ）は中回転時におけるインナーロータに対してアウターロータが初期基準線の位置から移動している状態図、（Ｂ）は高回転時におけるインナーロータに対してアウターリングの揺動によってアウターロータが終端基準線に到達した状態図である。 （Ａ）は低回転時におけるインナーロータ，アウターロータ及びアウターリングの状態図、（Ｂ）は高回転時におけるインナーロータ，アウターロータ及びアウターリングの状態図である。 カム突起部のカム摺動面の構成を示す拡大図である。 （Ａ）は別の実施形態のピンが使用された本発明の要部拡大正面図、（Ｂ）はさらに別の実施形態のピンが使用された本発明の要部拡大正面図である。 （Ａ）は第２実施形態の第１タイプのピンが使用された本発明の一部省略及び断面にした要部拡大正面図、（Ｂ）は（Ａ）の（オ）部拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）のＹ2―Ｙ2矢視断面図である。 （Ａ）は第２実施形態の第１タイプのピンの２変形例が使用された本発明の一部断面にした要部拡大正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ3―Ｙ3矢視断面図、（Ｃ）第２実施形態の第２タイプのピンが使用された本発明の要部拡大図、（Ｄ）は第２実施形態の第３タイプのピンが使用された本発明の要部拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明は、図１（Ａ），図２等に示すように、主に、ポンプハウジングＡと、インナーロータ３と、アウターロータ４と、案内手段Ｂと、操作手段７とから構成される。また、案内手段Ｂは、アウターリング５と、ピン６とから構成される。

ポンプハウジングＡには、図１（Ａ），（Ｅ）に示すように、ロータ室１と操作室２が形成される。ロータ室１の底面１ａには、ポンプ駆動用の駆動軸が装着される軸孔１１が形成され、該軸孔１１の周囲に吸入ポート１２と吐出ポート１３が形成されている。また、吸入ポート１２と吐出ポート１３との間には間仕切部が形成されている。

この間仕切部は、ロータ室１内の２箇所に形成され、その一方は、吸入ポート１２の終端部１２ｂから吐出ポート１３の始端部１３ａの間に位置するもので、この間仕切部を第１間仕切部１４と称する〔図１（Ｅ）参照〕。また、他方の間仕切部は、吐出ポート１３の終端部１３ｂから吸入ポート１２の始端部１２ａの間に位置するものであり、これを第２間仕切部１５と称する〔図１（Ｅ）参照〕。

ロータ室１には、インナーロータ３、アウターロータ４及びアウターリング５が内装される〔図１（Ａ），図２（Ａ）等参照〕。また、操作室２には、操作手段７を構成する部材等が装着される。前記ロータ室１と操作室２とは連通されている。また、前記底面１ａの周囲は内周側面１ｂとなっている。

インナーロータ３は、トロコイド形状又は略トロコイド形状とした歯車である。なお、本発明の説明においては、インナーロータ３とアウターロータ４との回転方向は、図中において時計回り方向とした。インナーロータ３は、複数の外歯３１，３１，…が形成されている。また、直径方向中心位置には、駆動軸用のボス孔３２が形成され、該ボス孔３２には、駆動軸が貫通固定される。ボス孔３２は、非円形として形成され、ボス孔３２と略同一形状の軸固定部が圧入等の固定手段にて駆動軸がインナーロータ３に固定され、インナーロータ３は駆動軸の回転駆動にて回転する。

アウターロータ４は、環状に形成され、内周側に複数の内歯４１，４１，…が形成されている。そして、インナーロータ３の外歯３１の数は、アウターロータ４の内歯４１の数よりも１つ少ない歯数として構成されている。インナーロータ３の外歯３１，３１，…と、アウターロータ４の内歯４１，４１，…によって複数の歯間空間Ｓ，Ｓ，…が構成され、前記歯間空間Ｓが前記第１間仕切部１４を通過するときに閉鎖された空間を構成し、また最大容積の最大歯間空間Ｓmaxとなる。

インナーロータ３の回転中心をＰ3とする（図２参照）。この回転中心Ｐ3は、ロータ室１に対して位置は不動である。アウターロータ４の回転中心は、Ｐ4とする。そして回転中心Ｐ3と、回転中心Ｐ4とを結ぶ仮想の線を基準線Ｌと称する。該基準線Ｌは、後述する初期基準線Ｌａと終端基準線Ｌｂとの間を案内手段Ｂ及び操作手段７によって操作されインナーロータ３の回転中心P３を中心として周方向に揺動する。

インナーロータ３の回転中心Ｐ3と、アウターロータ４の回転中心Ｐ4とは離間しており、その離間距離を偏心量ｅと称する。該偏心量ｅは、インナーロータ３とアウターロータ４とが、常に一定の間隔を維持しながら回転し、内歯４１，４１，…と外歯３１，３１，…とのチップクリアランスを最適に維持するものである（図２参照）。

案内手段Ｂは、基準線Ｌを初期基準線Ｌａから終端基準線Ｌｂとなるまでの角度θの範囲で、前記アウターロータ４を揺動させる役目をなすものである（図３乃至図５参照）。案内手段Ｂは、アウターリング５，ピン６とから構成される。アウターリング５は、前記アウターロータ４の回転中心Ｐ４を揺動させて、前記基準線Ｌの角度を変更させる役目をなすものである。アウターリング５は、略円環状に形成され、その内周側を包持内周部５１と称する。さらに、アウターリング５には、後述する操作手段７によって揺動されるための揺動操作突起部５４が外周側面より直径外側方向に突出形成されている〔図１（Ａ），図３（Ａ）参照〕。

前記包持内周部５１は、円形の内壁面として形成されたものであり、包持内周部５１の内径は、アウターロータ４の外径と同一である。実際には、包持内周部５１の内径は、アウターロータ４の外径よりも僅かに大きく、前記アウターロータ４が円滑に回転自在となるように、包持内周部５１とアウターロータ４の間にクリアランスを有して挿入されるようになっているものであるが、この構成も同一の概念に含むものである。

つまり、アウターリング５の包持内周部５１の直径中心Ｐ5は、該包持内周部５１に挿入された状態のアウターロータ４の回転中心Ｐ4と位置が一致するように構成されている（図２参照）。アウターリング５は、ロータ室１内において、アウターロータ４を包持内周部５１に配置して、これを安定した状態に支持すると共に、後述する操作手段７を介してインナーロータ３の回転中心Ｐ3を中心とした半径を偏心量ｅとする軌跡円Ｑに沿って揺動させる（図３，図４参照）。

アウターリング５は、ポンプハウジングＡのロータ室１に内装されるものであり、該ロータ室１内で、揺動可能となる構成となっている。そのために、アウターリング５の外形状に対して、ロータ室１は、僅かに広く形成され、アウターロータ４が揺動するためのスペースが余分に設けられている。

アウターリング５は、その揺動の軌跡が決まっており、アウターリング５の直径中心Ｐ5は、インナーロータ３の回転中心Ｐ3を中心とし、半径を偏心量ｅとする軌跡円Ｑに沿って揺動する（図２参照）。偏心量ｅは、前述したように、インナーロータ３の回転中心Ｐ3と、アウターロータ４の回転中心Ｐ4との離間距離である。そして、前記アウターリング５の包持内周部５１の内径と、前記アウターロータ４の外径とは略等しいため、包持内周部５１の直径中心Ｐ5と、該包持内周部５１に挿入されたアウターロータ４の回転中心Ｐ4とは一致した状態である。

したがって、アウターリング５の揺動によって、アウターロータ４の回転中心Ｐ4は、前記インナーロータ３の回転中心Ｐ3と偏心量ｅを維持しつつ、軌跡円Ｑに沿って、回転中心Ｐ3の周囲を揺動する。これによって、回転中心Ｐ3と回転中心Ｐ4とを結ぶ基準線Ｌの角度も変化することになる（図２参照）。

本発明において、アウターロータ４がインナーロータ３に対して揺動することによって、アウターロータ４には、初期位置と終端位置とが存在する。初期位置は、前記基準線Ｌが初期基準線Ｌａと一致した状態であり、この状態でインナーロータ３の外歯３１，３１，…と、アウターロータ４の内歯４１，４１，…によって形成される歯間空間Ｓ，Ｓ，…において、最大容積となる最大歯間空間Ｓｍａｘが前記吸入ポート１２を通過する〔図２（Ａ），図３（Ａ）参照〕。

また、終端位置は、前記基準線Ｌが終端基準線Ｌｂと一致した状態であり、この状態で前記最大歯間空間Ｓmaxの位置は終端基準線Ｌｂ上を通過し、前記第１間仕切部１４上で最大歯間空間Ｓmaxが通過する〔図４（Ｂ）参照〕。

そして、実際にアウターリング５が初期位置から終端位置に揺動する角度をθ’とし、初期基準線Ｌａと終端基準線Ｌｂとのなす角度はθとする。角度θ’は、角度θよりも小さくなる。つまり、操作手段７により、アウターリング５の揺動操作突起部５４の僅かな移動により、初期基準線Ｌａと終端基準線Ｌｂに亘ってインナーロータ３とアウターロータ４との相対角度を大きく変更することができる（図２参照）。

アウターリング５の外周面５２の周方向に沿って少なくとも３個のカム突起部５３，５３，…が所定間隔をおいて形成されている。カム突起部５３は、後述するピン６と当接し、且つピン６に対して摺動する部位である〔図１，図２（Ａ），図５等参照〕。具体的には、アウターリング５の外周面５２の周方向に略等間隔で形成され、カム突起部５３が３個形成される場合では、略１２０度の角度をおいてカム突起部５３，５３，…が形成されている。

カム突起部５３は、外周面５２の周方向に対して所定の範囲に形成されている。この範囲とは、アウターリング５が最大に揺動した場合において、アウターリング５がピン６に対して摺動する範囲に略等しい。カム突起部５３には、カム摺動面５３ａが形成されており、カム突起部５３のカム摺動面５３ａの形状は、周方向に沿って、一端から他端に向かって次第に外周面５２から離間するような傾斜面となる。

具体的には、カム摺動面５３ａは、外周面５２を基準としたトロコイド曲線に近似した曲線に形成される。また、隣接するカム突起部５３，５３の傾斜方向も、同一ではなく、反対となることもある。また、カム突起部５３のカム摺動面５３ａの形状は、トロコイド曲線形状に限定されず、平坦状の傾斜面として形成されることもある。前記カム突起部５３，５３，…の数は、３個としたが、それ以上の個数が形成されることもある。

ピン６は、前記アウターリング５のカム突起部５３の個数と同数で備えられ、ロータ室１の底面１ａに装着される。複数のピン６，６，…は、前記アウターリング５を包囲すると共に、それぞれのカム突起部５３，５３，…に常時当接するように設けられている〔図２（Ａ），図３乃至図５参照〕。そして、後述する操作手段により前記アウターリング５の包持内周部５１の直径中心Ｐ5が、インナーロータ３の回転中心Ｐ３に対して偏心量ｅを半径とする軌跡円Ｑ上に沿う移動が行われるように、それぞれのピン６，６，…の位置が設定され、カム摺動面５３ａの形状が設定される。

ピン６には、複数の実施形態が存在する。第１実施形態のピン６は、断面円形の円柱形状，円筒形状或いは軸が使用される。ピン６は、断面円形状に形成されることで、前記アウターリング５のカム突起部５３のカム摺動面５３ａとの当接する部位は、常に同一部分であり且つ略点接触となるようにしている〔図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），図２等参照〕。ピン６とカム突起部５３のカム摺動面５３ａとの接触を同一部分の略点接触とすることにより、高い寸法精度が必要な範囲を最小にできる。

ここで、本発明における前記点接触とは、本発明の正面から見た場合におけるピン６とカム突起部５３との接触状態が点接触である。そして、該点接触は、本発明の正面から奥行方向に向かって（或いは側面より見て）ピン６とカム突起部５３との接触点が線状に連続することになる。

換言すると、ピン６とカム突起部５３との点接触を三次元的に見ると奥行方向が加わり、点接触が奥行方向に連続して線接触となる。よって、本発明におけるピン６とカム突起部５３との点接触には、線接触（略線接触も含む）の概念も含まれる。

そして、本発明における正面から見た点接触状態は、具体的に、図１（Ａ）乃至（Ｄ），図２（Ａ），図３乃至図５，図７，図８（Ａ），（Ｂ），図９（Ａ）に記載されている。また、本発明の正面から奥行方向（或いは側面）に沿って、直線状の線接触となることは、図１（Ｆ），図８（Ｃ），図９（Ｂ）乃至（Ｄ）に示されている。

ピン６は、カム突起部５３のカム摺動面５３ａと当接する部分のみを円弧形状とした実施形態も存在する。この実施形態では、長手方向に直交する断面形状が円形状ではなく、一部が半円とし他の部分を方形状としたものが存在する〔図７（Ａ）参照〕。また、ピン６とカム突起部５３のカム摺動面５３ａとの当接が点接触となるように、ピン６の長手方向に直交する断面形状を三角形状とすることもある〔図７（Ｂ）参照〕。

本発明では、アウターリング５の移動は、カム摺動面５３ａの形状で決まり、ピン６は押え部材であるため、ピン６は外側から押えてさえいれば良い。そのため、該ピン６の形状自由度を高くできる。該ピン６は、ポンプハウジングＡとは別部材としている。そして、ピン６のロータ室１の底面１ａへの装着は、該底面１ａに取付孔１ｃが形成され、該取付孔１ｃにピン６の長手方向一端が圧入手段等の固定手段によって埋め込まれる。これによって、ポンプハウジングＡは、アルミ鋳造とし、ピン６を鉄合金とし、それぞれ異なる材質のものを選ぶことができる。ここで、鉄合金は、鋼材等である。このような構成とすることで、ポンプハウジングＡはアルミ鋳造とし、ピン６を鋼材とすることにより、装置全体を軽量化にすることができ、最も耐久性を必要とするピン６の強度を向上させることができる。

また、ピン６と、前記ロータ室１の内周側面１ｂとは、離間しており、この部分は空隙１ｓが設けられる。この空隙１ｓは、ピン６と内周側面１ｂとの離間した部分であるが、この離間部分を構成するために、内周側面１ｂには略半円形状の凹壁面部１ｅが形成される〔図１（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）参照〕。該凹壁面部１ｅが形成されることより、ロータ室１の大きさを広くすることなく、それぞれのピン６装着箇所に空隙１ｓを構成することができる。

前記空隙１ｓが設けられることによって、ピン６と、アウターリング５のカム突起部５３との当接箇所である摺動部に仮にオイル中のコンタミ（異物）等が付着しても、コンタミ（異物）がピン６の部分に留まること無く、コンタミ（異物）は空隙１ｓを通過し、留まることを抑制出来る。これによりアウターリング５の移動を常に滑らかにできる。

また、ロータ室１の内周側面１ｂには、アウターリング５の揺動角度を所定範囲内に規制するためにカム突起部５３が当接するストッパ壁面部１ｄが形成される。該ストッパ壁面部１ｄは、具体的には、内周側面１ｂに周方向に段差となる部位が形成され、該段差部分をストッパ壁面部１ｄとしている。アウターリング５が最大限、周方向に揺動すると、ストッパ壁面部１ｄにカム突起部５３が当接して、それ以上アウターリング５は揺動することが出来ないようになっている。

ここで、アウターリング５のそれぞれのカム突起部５３のカム摺動面５３ａの形状は、以下の式で描画される（図６参照）。まず、インナーロータ３の回転中心Ｐ３をＸ−Ｙ座標における原点つまり座標 (０,０)とする。そして、アウターリング５の初期位置（低回転時）におけるカム摺動面５３ａとピン６との当接点の座標Ｍを（ｘ，ｙ）とする。該座標Ｍは、アウターロータ４及びアウターリング５が初期状態の位置（図２参照）にあり、初期基準線Ｌａ上に最大歯間空間Ｓmaxが存在する。そして、初期基準線Ｌａの位置から基準線Ｌが、任意の角度だけ移動する。この移動角度における変数をθmとすると、座標Ｍm（ｘ’,ｙ’）は以下のようになる。

任意のｘ’は、

である。
任意のｙ’について、

である。

そして、初期基準線Ｌａに対して、角度θmが次第に増加して、基準線Ｌが終端基準線Ｌｂに到達するまでの座標Ｍm（ｘ’,ｙ’）の移動軌跡がカム突起部５３のカム摺動面５３ａの形状を決定する（図６参照）。上記式によって形成されるカム摺動面５３ａは、３個の全てのカム突起部５３，５３，…に適応される。

アウターリング５の回転角度θ’は、

である。

ここで、ｋは短縮係数と称する。該短縮係数ｋは、その値が小さければ小さい程、アウターリング５の回転角度に対するアウターロータ４の回転角度を大きくできる。具体的に好適な短縮係数ｋの値を以下に示すと、

である。

したがって、アウターリング５のそれぞれのカム突起部５３，５３，…におけるカム摺動面５３ａ，５３ａ，…は、上記式を満たす形状となる。ピン６，６，…と当接しつつ揺動し、アウターリング５は、その直径中心Ｐ5が、軌跡円Ｑに沿って移動する〔図５（Ａ
），（Ｂ）参照〕。

ここで、インナーロータ３とアウターロータ４とが初期位置にあるときは、初期基準線Ｌａが吸入ポート１２の周方向中間箇所を通過するものであって、吸入ポート１２において、歯間空間Ｓが最大の最大歯間空間Ｓmaxとなり、吐出ポート１３で最小の最深噛み合い部Ｓminとなるものである。

また、インナーロータ３とアウターロータ４とが終端位置にあるときは、歯間空間Ｓの容積が最大の最大歯間空間Ｓmaxと、容積が最小となる最深噛み合い部Ｓminは終端基準線Ｌｂ上に移動する。したがって、第１間仕切部１４において、歯間空間Ｓは最大となり、同時に第２間仕切部１５で最小となる。

操作手段７は、ソレノイドバルブタイプ，油圧バルブタイプ等が使用され、直接に油圧をアウターリング５の揺動操作突起部５４にかけて、該揺動操作突起部５４を操作し、アウターリング５を周方向に揺動させる。操作手段７におけるバルブは、バルブポンプハウジング７１にバルブ７２とスプリング７３が装着され、さらに二つの流路７４，７５を有するものである〔図１（Ａ），（Ｅ）参照〕。

前記アウターリング５の揺動操作突起部５４は外周面５２から直径方向外側に突出するように形成されている。前記揺動操作突起部５４は、ロータ室１に隣接且つ連通する操作室２に配置される。

該操作室２内において、揺動操作突起部５４はその幅（周）方向両側がオイルの受圧面となっており、該揺動操作突起部５４は操作室２を水密的に２つに分ける構造となっている。したがって、揺動操作突起部５４には、スプリング付きのシール部材５５が具備され、該シール部材５５を介して揺動操作突起部５４が操作室２を水密的に区分けしている。

前記操作手段７の二つの流路７４，７５がそれぞれ別の位置から連通するように接続されている。そして、一方の流路７４又は流路７５からオイルを送ると共に他方の流路７４，７５からオイルを流出させ、操作室２内で揺動操作突起部５４を周方向に揺動させ、これによって、アウターリング５が揺動される。

次に、本発明における動作を説明する。ここで、操作手段７は、油圧にてバルブ７２が作動する構造とし、その油圧は、ポンプの吐出圧と共に変化する構造のものとする。まず、ポンプ始動時から低回転時には、駆動軸の回転に伴ってインナーロータ３とアウターロータ４とが互いの外歯３１，３１，…と内歯４１，４１，…とを噛み合わせながら回転すると、前記歯間空間Ｓが吸入ポート１２の前半で容積が拡大し、吸入ポート２の後半及び第１間仕切部１４を通過した後に容積が収縮し、かかる容積を変化させることによってポンプ作用が行なわれる。

そして、ポンプ始動前あるいは始動直後のポンプ吐出圧がゼロあるいは極めて低い場合には、インナーロータ３の回転中心Ｐ3に対するアウターロータ４の位置を示す基準線Ｌ
は、初期位置線Ｌａにある。これによって、インナーロータ３とアウターロータ４との初期位置状態では、ポンプ吐出量が最小となる〔図３（Ａ），図５（Ａ）参照〕。

ポンプ回転数の増加に伴い、中回転状態になり、ポンプ吐出圧が上昇すると、操作手段７が作用して、流路７５から操作室２にオイルが流れアウターリング５がインナーロータ３とアウターロータ４との回転とは同一方向（本発明においては時計回りの方向）へ揺動を開始する〔図３（Ｂ），図４（Ａ）参照〕。これによって、基準線Ｌは初期基準線Ｌａから角度θｍ移動し、終端基準線Ｌｂに近接してゆく。角度θｍは、変数である。

そして、基準線Ｌが終端基準線Ｌｂに到達する高回転状態になると、最大歯間空間Ｓmaxの通過位置は、第１間仕切部１４上の位置となる〔図４（Ｂ），図５（Ｂ）参照〕。そ
して、歯間空間Ｓの容積が最大になる状態で第１間仕切部１４を通過することになる〔図４（Ｂ）参照〕。したがって、基準線Ｌが終端基準線Ｌｂと一致する高回転となった状態で、ポンプ吐出量が最大となる〔図５（Ｂ）参照〕。

本発明では、アウターロータ４が回転自在に挿入されたアウターリング５は、操作手段７によってロータ室１内を揺動する。ここで、アウターリング５は、操作手段７によって、ロータ室１の略接線方向に移動するものであり、操作手段７による揺動角度（角度θ’）は小さいものである。しかし、アウターリング５自体は、包持内周部５１の直径中心Ｐ5がインナーロータ３の回転中心Ｐ3を中心とし、偏心量ｅを半径とした軌跡円Ｑに沿って移動するものである。

そのために、前述した操作手段７によるロータ室１の接線方向における移動に加えて、アウターリング５の包持内周部５１の直径中心Ｐ5が軌跡円Ｑに沿って上下方向への移動
も行われることとなり、アウターリング５に挿入されたアウターロータ４は、アウターリング５が操作手段７により揺動した角度θ’よりも、大きな角度θでアウターロータ４の回転中心Ｐ4を移動させることができる〔図２（Ａ），図５（Ａ）参照〕。

この大きな移動により、初期位置の状態では第１間仕切部１４でインナーロータ３とアウターロータ４による歯間空間Ｓは小さいものであったものが、高回転になるにつれその位相がずれて、第１間仕切部１４での歯間空間Ｓは最大状態で通過することになる。つまり、このことによって、回転数の増加にともない、初期基準線Ｌａの歯間空間Ｓは、終端基準線Ｌｂに向かう間に増加し、終端基準線Ｌｂにて最大状態となり、回転数に対するポンプの吐出量を増加させることができる。

また、ロータ室１にはアウターリング５を所定間隔で弾性付勢する押圧部材１６が設けられている〔図１（Ａ），図２（Ａ）参照〕。該押圧部材１６は、押圧頭部１６ａがバネ１６ｂによりアウターリング５の外周面５２を弾性付勢し、それぞれのカム突起部５３，５３，…と対応するピン６，６，…との当接箇所の当接圧力を略等しくし、アウターリング５が円滑に揺動できる構成としている。また、オイルをシールする機能も有する。

なお、本発明において、特に図示しないが、前記ポンプハウジングＡのロータ室１を覆うためのカバー部材が具備され、該カバー部材にピン６が装着されることもある。

次に、ピン６の第２実施形態について図８及び図９に基づいて説明する。この第２実施形態のピン６は、前記アウターリング５のカム突起部５３との当接及び摺動において、ピン６が前記カム突起部５３に対して回動しつつ点接触となるものである。

つまり、アウターリング５のカム突起部５３に当接しつつ、アウターリング５の揺動により、カム突起部５３のカム摺動面５３ａがピン６に対して摺動するときに、ピン６の外周部分が回動することにより、相互に点接触となるようにしたものである。

このピン６の第２実施形態には、さらに複数のタイプが存在し、その第１タイプから説明する。ピン６は、支柱部６１とカラー部６２とから構成されたものである〔図８及び図９（Ａ），（Ｂ）参照〕。支柱部６１の軸端が、前記ロータ室１の取付孔１ｃに圧入等の固着手段によって固着され、支柱部６１の底面１ａから突出した部分に、カラー部６２が回動自在に装着される。

該カラー部６２は、内部を中空とした略円形管状に形成された部材であり、その内径は、支柱部６１の外径よりも大きく形成され、カラー部６２が支柱部６１に対して回動自在な構成となる。これによって、アウターリング５の揺動により、カム突起部５３がピン６のカラー部６２に対して摺動すると、該カラー部６２は回転しつつカム突起部５３を押圧する。

前記カラー部６２の内径は、支柱部６１の外径に対して余裕を有する大きさとし、カラー部６２の内周側と支柱部６１の外周側との間に比較的大きな隙間が生じるようになっている（図８参照）。これによってカラー部６２は、円滑に回動することができる。

また、第１タイプのピン６には、変形例が存在し、前記カラー部６２の内径は、支柱部６１の外径に対して僅かに大きい程度としたものである〔図９（Ａ），（Ｂ）参照〕。カラー部６２の回転中心は、支柱部６１の直径中心と略同一位置となる。これにより、省スペース化が図れる。

次に、ピン６の第２タイプでは、第２タイプと同様に支柱部６１とカラー部６２とから構成されるものであり、該カラー部６２を玉軸受（ボールベアリンング）としたものである〔図９（Ｃ）参照〕。つまり、玉軸受としたカラー部６２が、そのまま。支柱部６１に装着されたものである。

ピン６の第３タイプは、前記ロータ室１に回転自在に装着されたものである〔図９（Ｄ）参照〕。具体的には、前記ロータ室１の底面１ａに形成された取付孔１ｃにピン６の長手方向一端が回動自在となるように挿入されたものである。これによって、アウターリング５の揺動により、カム突起部５３のカム摺動面５３ａがピン６に対して摺動すると、該ピン６は回転しつつカム突起部５３を支持する。

また、このタイプにおいて、ピン６は、ロータ室１の取付孔１ｃへの挿入部分の軸径を小径軸部６３とし、底面１ａから突出した部分を大径軸部６４とした段付き軸形状とすることにより、ピン６は極めて安定した状態で、ロータ室１に装着することができる。この場合アウターリング５のカム突起部５３と当接するピン６の部位は大径軸部６４である。

Ａ…ポンプハウジング、１…ロータ室、１ｓ…空隙、１ｄ…ストッパ壁面部、
３…インナーロータ、４…アウターロータ、５…アウターリング、５１…包持内周部、
５２…外周面、５３…カム突起部、６…ピン、６１…支柱部、６２…カラー部、
７…操作手段、Ｐ3…（インナーロータの）回転中心、
Ｐ4…（アウターロータの）回転中心、Ｐ5…（アウターリングの）直径中心、
Ｑ…軌跡円、ｅ…偏心量。

Claims (10)

1. インナーロータと、該インナーロータの回転中心に対して所定の偏心量を有して回転するアウターロータと、該アウターロータを回転自在に包持する包持内周部と外周面の周方向に沿って少なくとも３個のカム突起部が形成されてなるアウターリングと、該アウターリングが揺動自在に配置されるロータ室を有するポンプハウジングと、前記カム突起部と同数で且つ該カム突起部と常時当接すると共に前記ポンプハウジングとは別部材として前記ロータ室に装着されるピンと、前記アウターリングを揺動させる操作手段とからなり、該操作手段により前記アウターリングの包持内周部の直径中心が、前記インナーロータの回転中心に対して前記偏心量を半径とする軌跡円上に沿う移動が行われるように前記ピンの位置が設定される構成とし、前記ピンと前記カム突起部との当接及び摺動では、前記ピンは、前記カム突起部に対して同一部分の点接触としてなることを特徴とする内接歯車式ポンプ。
2. 請求項１において、前記ピンは、前記カム突起部と当接する部分を円弧形状としてなることを特徴とする内接歯車式ポンプ。
3. 請求項１又は２において、前記ピンは円柱形状としてなることを特徴とする内接歯車式ポンプ。
4. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記ピンは、鉄合金としてなることを特徴とする内接歯車式ポンプ。
5. 請求項１，２，３又は４のいずれか１項の記載において、前記ピンと前記ロータ室の内周側面との間には空隙が設けられてなることを特徴とする内接歯車式ポンプ。
6. 請求項１，２，３，４又は５のいずれか１項の記載において、前記ロータ室内には前記アウターリングの揺動角度を所定範囲内に規制するためにカム突起部が当接するストッパ壁面部が形成されてなることを特徴とする内接歯車式ポンプ。
7. 請求項１において、前記ピンと前記カム突起部との当接及び摺動では、前記ピンは、前記カム突起部に対して回動しつつ点接触としてなることを特徴とする内接歯車式ポンプ。
8. 請求項７において、前記ピンは、前記ロータ室に回動自在に装着されてなることを特徴
   とする内接歯車式ポンプ。
9. インナーロータと、該インナーロータの回転中心に対して所定の偏心量を有して回転するアウターロータと、該アウターロータを回転自在に包持する包持内周部と外周面の周方向に沿って少なくとも３個のカム突起部が形成されてなるアウターリングと、該アウターリングが揺動自在に配置されるロータ室を有するポンプハウジングと、前記カム突起部と同数で且つ該カム突起部と常時当接すると共に前記ポンプハウジングとは別部材として前記ロータ室に装着されるピンと、前記アウターリングを揺動させる操作手段とからなり、該操作手段により前記アウターリングの包持内周部の直径中心が、前記インナーロータの回転中心に対して前記偏心量を半径とする軌跡円上に沿う移動が行われるように前記ピンの位置が設定される構成とし、前記ピンと前記カム突起部との当接及び摺動では、前記ピンは、前記カム突起部に対して回動しつつ点接触とし、前記ピンは、支柱部とカラー部とからなり、該カラー部は円管形状として前記支柱部に回動自在に装着されてなることを特徴とする内接歯車式ポンプ。
10. インナーロータと、該インナーロータの回転中心に対して所定の偏心量を有して回転するアウターロータと、該アウターロータを回転自在に包持する包持内周部と外周面の周方向に沿って少なくとも３個のカム突起部が形成されてなるアウターリングと、該アウターリングが揺動自在に配置されるロータ室を有するポンプハウジングと、前記カム突起部と同数で且つ該カム突起部と常時当接すると共に前記ポンプハウジングとは別部材として前記ロータ室に装着されるピンと、前記アウターリングを揺動させる操作手段とからなり、該操作手段により前記アウターリングの包持内周部の直径中心が、前記インナーロータの回転中心に対して前記偏心量を半径とする軌跡円上に沿う移動が行われるように前記ピンの位置が設定される構成とし、前記ピンと前記カム突起部との当接及び摺動では、前記ピンは、前記カム突起部に対して回動しつつ点接触とし、前記ピンは、支柱部とカラー部とからなり、該カラー部は玉軸受としてなることを特徴とする内接歯車式ポンプ。

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