JP6010937B2 - 内接歯車ポンプの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、潤滑油等の流体を圧送するのに適した内接歯車ポンプの製造方法に関する。

この種のポンプとしては、トロコイド歯形を有するアウタロータおよびインナロータがケーシング内に回転自在に収容され、ケーシング内に通じる吸入口および吐出口を有するトロコイドポンプが知られている。アウタロータの内周部には複数の内歯が、また、インナロータの外周部にはアウタロータの内歯よりも歯数が１つ少ない外歯が形成され、アウタロータにインナロータが内接し、双方のロータの間には閉塞された複数の空間が形成される。

インナロータには軸心に駆動シャフトが固定され、この駆動シャフトを回転駆動するとインナロータが回転し、インナロータの外歯がアウタロータの内歯に噛み合いながらアウタロータが同一方向に連れ回りする。このときケーシング内においては、アウタロータとインナロータとの間形成される閉塞された複数の空間のうち、容積が増大する空間が吸入側容積室となり、容積が減小する空間が吐出側容積室となる。吸入側容積室には吸入口が、また、吐出側容積室には吐出口が通じており、各ロータの回転に伴い、作動油等の流体が吸入口から吸入側の容積室に吸入され、次いで吸入側の容積室が吐出側の容積室に変わって流体が吐出口から吐出される構成となっている（特許文献１等参照）。

特開２００６−３２９０５４号公報

上記ケーシングにはアウタロータおよびインナロータの収容凹部を閉塞するカバーが固定される。このカバーをケーシングに固定する手段としては、カバーの外周縁部にケーシング側の肉を被せるように塑性変形させるかしめが用いられる。このようなかしめ固定部は、カバーの外周縁部の全周にわたってではなく、等間隔をおいてスポット的に設ける場合があり、その場合には、ケーシング側の爪状のかしめ片をカバーの外周縁部に被せて圧着させている。ところで、運転中のポンプにおいては、ケーシング内の吐出側容積室は作動油が常に高圧状態となっており、このためケーシングにかしめ固定されているカバーの吐出側容積室側の領域が高い内圧を受ける。その結果、かしめ固定部すなわちかしめ片の強度不足が起こってカバーがケーシングから剥離するおそれがあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、カバーをケーシングにかしめ固定するにあたり、高い内圧を受ける吐出側容積室側の領域のかしめ固定部の固定強度を十分なものとしてカバーの剥離を確実に抑えることができる内接歯車ポンプの製造方法を提供することにある。

本発明の内接歯車ポンプの製造方法は、ロータ収容凹部および該ロータ収容凹部の開口周囲にカバー収容凹部を有するケーシングと、前記ロータ収容凹部に回転自在に収容される内歯を有するアウタロータと、このアウタロータ内に回転自在に収容され、前記内歯に内接する外歯を有するインナロータと、このインナロータの軸心に同軸的に固定される駆動シャフトと、この駆動シャフトが貫通し、かつ、前記カバー収容凹部に配設されて前記ロータ収容凹部を閉塞し、外周縁部が前記ケーシングにかしめ固定される円板状のカバーとを備え、前記カバーで閉塞される前記ロータ収容凹部内に、前記内歯と前記外歯の噛み合い作用によって、流体が吸入される吸入側容積室と、吸入した流体を吐出させる吐出側容積室とが形成される内接歯車ポンプにおいて、前記カバーを前記ケーシングにかしめ固定するにあたり、複数の押圧部が前記カバーの前記外周縁部に対応して等間隔をおいて環状に配設された押し型を、前記ケーシングに対し相対回転させて前記押圧部の位相を調整してから、該押圧部によりカバーのケーシングに対するかしめ固定部をスポット的に複数箇所形成し、前記吐出側容積室側の領域における全てのかしめ固定部による固定力を、２９００Ｎ以上に設定することを特徴とする。

本発明によれば、高い内圧を受けるカバーの吐出側容積室側の領域における全てのかしめ固定部による固定力を２９００Ｎ以上に設定することにより、固定強度は十分なものとなり、カバーの剥離を確実に抑えることができる。

本発明では、上記固定力を得る一例として、前記吐出側容積室側の領域における前記かしめ固定部の、前記吸入側容積室と前記吐出側容積室とを分ける境界線からの総距離を、前記固定力を満足する距離に設定することを具体的手段としている。

本発明によれば、カバーをケーシングにかしめ固定するにあたり、高い内圧を受ける吐出側容積室側の領域のかしめ固定部の固定強度を十分なものとしてカバーの剥離を確実に抑えることができる内接歯車ポンプの製造方法が提供される。

本発明の一実施形態に係る内接歯車ポンプの（ａ）：平面図、（ｂ）：（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 同ポンプのアウタロータおよびインナロータを示す平面図である。 同ポンプにおいてケーシングにカバーをかしめ固定する工程を示す平面図である。 同工程を示す断面図である。 一実施形態によるかしめ固定の状況を詳細に示す断面図である。 吸入側容積室と吐出側容積室とを分ける境界線から吐出側容積室側のかしめ固定部までの距離を示すポンプの平面図であって、（ａ）一実施形態、（ｂ）比較例である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ本実施形態に係るトロコイド型の内接歯車ポンプ（以下、ポンプ）１を示す平面図および断面図である。このポンプ１は、円板状のケーシング１０およびカバー２０を備え、さらに、ケーシング１０内に収容されるアウタロータ３０およびインナロータ４０、インナロータ４０に固定される駆動シャフト５０とを備えている。図２は、アウタロータ３０およびインナロータ４０の平面図である。

ケーシング１０は、図１（ｂ）に示すように背面（同図で下面）側に円筒状の凸部１１が突出形成されており、凸部１１とは反対側の表面側には、円形状のロータ収容凹部１２が形成されている。このロータ収容凹部１２の開口周囲には、表面に向かって環状のカバー収容凹部１３およびかしめ段部１９が階段状に形成されている。凸部１１、ロータ収容凹部１２、カバー収容凹部１３およびかしめ段部１９は、ケーシング１０の中心と同心状に形成されている。

図１（ｂ）に示すＯ１はケーシング１０の中心であり、凸部１１、ロータ収容凹部１２、カバー収容凹部１３およびかしめ段部１９は、このケーシング１０の中心Ｏ１と同心状に形成されている。図１（ａ）に示すように、ロータ収容凹部１２の底部には、背面側からロータ収容凹部１２に連通する吸入口１４および吐出口１５が形成されている。カバー収容凹部１３にはカバー２０が嵌め込まれてかしめ固定され、ロータ収容凹部１２はカバー２０で閉塞される。ケーシング１０のロータ収容凹部１２の周囲には、複数（この場合３つ）の取付孔１６が形成されている。これら取付孔１６は、当該ポンプ１を所定の機器に取り付けるためのボルトを通す孔である。

図１（ａ）に示すように、ケーシング１０の外周面の所定箇所には、軸方向に延びる位置決め溝１７が形成されている。また、ロータ収容凹部１２の周壁１２ａの所定箇所には、半円弧状の切欠き１８が形成されている。ケーシング１０は、例えばアルミ合金をダイカスト法によって成形するなどの方法で製造される。

ロータ収容凹部１２には環状のアウタロータ３０が摺動回転自在に収容され、このアウタロータ３０内に、インナロータ４０が内接する状態で回転自在に収容される。図２に示すように、アウタロータ３０の内周面には複数の内歯３１が形成されており、インナロータ４０の外周面にはアウタロータ３０の内歯３１に噛み合う外歯４１が形成されている。インナロータ４０の外歯４１の数は、アウタロータ３０の内歯３１よりも１つ少なく、図２および図１（ｂ）に示すように、インナロータ４０の中心Ｏ２はアウタロータ３０の中心Ｏ１に対し偏心している。

図２に示すように、各ロータ３０，４０の内歯３１と外歯４１は仕切点Ｐで互いに接触し、仕切点Ｐ間およびカバー２０とロータ収容凹部１２の底部との間に囲まれて形成される空間が、吸入側あるいは吐出側の容積室Ｒとなる。インナロータ４０の中心には、駆動シャフト５０の断面略Ｄ字状に形成された先端駆動部５１が嵌合して固定される駆動シャフト嵌合孔４２が形成されている。この駆動シャフト嵌合孔４２の周囲には、環状のボス４３が突出形成されている。アウタロータ３０およびインナロータ４０は、例えば粉末冶金法による焼結等の製法で製造される。

図１（ａ）に示すように、カバー２０には、インナロータ４０のボス４３に嵌合して駆動シャフト５０が貫通する円形状の駆動シャフト貫通孔２１が形成されている。この駆動シャフト貫通孔２１はカバー２０の中心に対し偏心している。カバー２０の外周縁の所定箇所には、ケーシング１０の切欠き１８に嵌合する突起２２が形成されている。カバー２０は、例えば板金の打ち抜きによって製造される。

カバー２０は、突起２２を切欠き１８に嵌合させ、かつ、駆動シャフト貫通孔２１をインナロータ４０のボス４３に嵌合させてカバー収容凹部１３に嵌め込まれる。図５（ａ）に示すように、カバー収容凹部１３の深さはカバー２０の厚さよりも深く、すなわちカバー２０がカバー収容凹部１３に収容された状態で、カバー収容凹部１３の周壁１３ａの高さはカバー２０の表面高さよりも高い。

図１に示すように、ロータ収容凹部１２内のインナロータ４０は、カバー収容凹部１３に嵌め込まれたカバー２０の駆動シャフト貫通孔２１と同心状（図１（ａ）のＯ２が中心）になることが可能であり、駆動シャフト５０は、カバー２０と同心状になったインナロータ４０の駆動シャフト嵌合孔４２に嵌合されて固定される。すなわち、駆動シャフトの軸心はＯ２に一致し、かつ、アウタロータ３０の回転中心（ケーシングの中心Ｏ１と同じ）に対し偏心しており、駆動シャフト５０は、インナロータ４０のボス４３を介してカバー２０に回転自在に支持された状態となる。ケーシング１０に形成された吸入口１４と吐出口１５は、アウタロータ３０の回転中心Ｏ１と駆動シャフト５０の軸心Ｏ２とを結ぶ線Ｌを対称線として対称位置に形成されている。

上記本実施形態のポンプ１は、モータ等の駆動源によって駆動シャフト５０が回転駆動され、インナロータ４０が回転させられる。インナロータ４０が回転すると、外歯４１が内歯３１に噛み合いながらアウタロータ３０が同一方向に連れ回りする。図２のインナロータ４０上に示す矢印は回転方向であり、この方向にインナロータ４０が回転することにより、仕切点Ｐ間に形成される容積室Ｒは、吸入口１４側の吸入側容積室Ｒ１と、吐出口１５側の吐出側容積室Ｒ２に分かれる。

このポンプ１においては、各ロータ３０，４０の回転に伴い、作動油等の流体が吸入口１４から吸入側容積室Ｒ１に吸入され、次いで吸入側容積室Ｒ１が吐出側容積室Ｒ２に変わって流体が吐出口１５から吐出されるポンプ作用が連続的に行われる。

さて、上記構成を有する本実施形態のポンプ１は、ロータ収容凹部１２にアウタロータ３０を収容し、アウタロータ３０内にインナロータ４０を収容し、カバー収容凹部１３にカバー２０を嵌め込み、カバー２０をケーシング１０にかしめ固定し、この後、駆動シャフト５０をインナロータ４０の駆動シャフト嵌合孔４２に嵌合して固定し、組み立てられる。

カバー２０をケーシング１０にかしめ固定する方法が本発明に係るものであり、以下、その例を示す。図３（ａ）に示すように、突起２２を切欠き１８に嵌合させ、駆動シャフト貫通孔２１をインナロータ４０のボス４３に嵌合させて、カバー２０をカバー収容凹部１３に嵌め込む。

次に、図４に示す押し型６０により、ケーシング１０のカバー収容凹部１３の周壁１３ａをカバー２０の外周縁部に対しスポット的にかしめてカバー２０を固定する。押し型６０は、下面に複数（この場合、８つ）の爪状の押圧部６１が等間隔をおいて環状に配設されたもので、受け型６５の上方に昇降可能、かつ、鉛直軸を中心に回転可能に配設されている。

受け型６５はケーシング１０の背面側の凸部１１が嵌め込まれる位置決め孔６５ａを有しており、上側から凸部１１を位置決め孔６５ａに嵌め込んで図４（ａ）に示すようにケーシング１０を受け型６５にセットする。次いで、図４（ｂ）に示すように押し型６０を下降させ、押圧部６１をかしめ段部１９の内周側に当ててケーシング１０のカバー収容凹部１３の周壁１３ａを押圧し、カバー２０の外周縁部に複数のかしめ固定部７１を設ける（図５（ａ）〜（ｂ）参照）。

押圧部６１はカバー２０の外周縁部に対応する位置であって、図５（ａ）に示すように、カバー２０の外周縁部とカバー収容凹部１３の周壁１３ａにまたがる位置に配設されている。押圧部６１が下降すると、図５（ｂ）に示すようにカバー収容凹部１３の周壁１３ａの肉部が押圧部６１によって上から潰され、塑性変形してカバー２０側に爪状に突出し、カバー２０の外周縁部に被さり圧着させられる。これによってカバー２０の外周縁部がケーシング１０にかしめ固定され、図３（ｂ）に示すように、押圧部６１の数に応じて８箇所にスポット的にかしめ固定部７１が設けられる。

本実施形態では、８箇所のかしめ固定部７１は、図１に示すように、ケーシング１０内の吸入側容積室Ｒ１と吐出側容積室Ｒ２とを分ける上記対称線（以下、境界線）Ｌの両側において均等に配分される位置に設ける。このようにかしめ固定部７１を設けるには、押し型６０によってかしめる際に、押し型６０を回転させて各押圧部６１が境界線Ｌの両側に分かれて均等配置されるように押圧部６１の位相を調整してから、押し型６０を下降させて各押圧部６１によりかしめ固定部７１を設ける。この後、押し型６０を上方に退避させ、ポンプ１を受け型６５から取り外す。

ポンプ１はこのようにして作製されるが、このポンプ１においては、カバー２０における境界線Ｌよりも吐出側容積室Ｒ２側の領域（図１で境界線Ｌの下側）の、ケーシング１０に対するカバー２０のかしめ固定部７１の固定力を、２９００Ｎ以上に設定している。なお、かしめ固定部７１は全て同じ構造で、同じ数が設けられているため、吸入側容積室Ｒ１側の領域（図１で境界線Ｌの上側）の固定力も２９００Ｎ以上に設定されていることになる。

このようなカバー２０の固定力（Ｆ）は、ポンプ１が運転されて吐出側容積室Ｒ２内が高圧状態になった際の内圧によるカバー２０を剥離させる荷重に抗する力に基づいている。すなわち、吐出側容積室Ｒ２に発生するカバー２０を剥離させる荷重Ｆｐは、内圧Ｐ×面積（カバー２０の吐出側容積室Ｒ２側の領域の面積）Ａであり、このＦｐを超える力として具体的に２９００Ｎ以上という数値に設定している。

カバーの固定力Ｆを２９００Ｎ以上にするための条件としては、かしめ固定部７１の数や形状、厚さ等が挙げられるが、これらの条件は、押し型６０によって寸法が一定のケーシング１０およびカバー２０に対して設けるかしめ固定部７１は概ね同じであることから、カバーの固定力Ｆは、かしめ固定部７１の位置によって差異が生じる。

すなわち、８箇所に均等にかしめ固定部７１を設ける押し型６０では、回転させて押圧部６１の位相を変位させることで、かしめ固定部７１の位置を変えることができる。本実施形態では図６（ａ）に示すように、境界線Ｌの両側の吸入側容積室Ｒ１側と吐出側容積室Ｒ２側の各領域に４箇所ずつ分かれた状態でかしめ固定部７１を設けている。これに対し、同じ押し型６０によりかしめ固定部７１の形成位置を変更した比較例を図６（ｂ）に示す。この比較例では、境界線Ｌとカバー２０の外周縁部の２箇所の交点にかしめ固定部７１を配し、吸入側容積室Ｒ１側と吐出側容積室Ｒ２側の各領域にはかしめ固定部７１を３箇所ずつ設けており、実施形態に対し押圧部６１の位相を２２．５°ずらしたものとなっている。

ここで、同じ押し型６０で８箇所のかしめ固定部７１を形成しているものの、本実施形態と比較例では、かしめ固定部７１の位置の違いによってカバー２０の固定力に差異がある。すなわち、吐出側容積室Ｒ２側において境界線Ｌからかしめ固定部７１までの距離の合計Ｌａは、本実施形態においては図６（ａ）に示すように、Ｌａ＝（Ｌａ１×２）＋（Ｌａ２×２）であるのに対し、比較例ではＬｂ＝（Ｌｂ１×１）＋（Ｌａ２×２）であり、実際の距離から、Ｌａ＞Ｌｂである。

吐出側容積室Ｒ２の内圧によってカバー２０の吐出側容積室Ｒ２側の領域はカバー収容凹部１３から抜けて剥離する方向に荷重を受けるが、その荷重は、吸入側容積室Ｒ１内が負圧になることと相まって境界線Ｌを支点（回転軸）としてカバー２０の吐出側容積室Ｒ２側を回転させて剥離させようとする。したがって境界線Ｌからかしめ固定部７１までの距離はモーメントに係わり、したがってその距離は長ければ長いほどモーメント力が大きくなってカバー２０を押さえつける固定力が強くなる。そこで、境界線Ｌからかしめ固定部７１までの距離の合計を比較すると、本実施形態の方が比較例よりも長いため、本実施形態のかしめ固定部７１の位置が有効であり、場合によっては、比較例はカバー２０の固定力Ｆが２９００Ｎを下回り、カバー２０の剥離が生じる可能性もある。

１…内接歯車ポンプ
１０…ケーシング
１２…ロータ収容凹部
１３…カバー収容凹部
２０…カバー
３０…アウタロータ
３１…内歯
４０…インナロータ
４１…外歯
５０…駆動シャフト
６０…押し型
６１…押圧部
７１…かしめ固定部
Ｌ…境界線

Claims (1)

1. ロータ収容凹部および該ロータ収容凹部の開口周囲にカバー収容凹部を有するケーシングと、
   前記ロータ収容凹部に回転自在に収容される内歯を有するアウタロータと、
   このアウタロータ内に回転自在に収容され、前記内歯に内接する外歯を有するインナロータと、
   このインナロータの軸心に同軸的に固定される駆動シャフトと、
   この駆動シャフトが貫通し、かつ、前記カバー収容凹部に配設されて前記ロータ収容凹部を閉塞し、外周縁部が前記ケーシングにかしめ固定される円板状のカバーと、
   を備え、
   前記カバーで閉塞される前記ロータ収容凹部内に、前記内歯と前記外歯の噛み合い作用によって、流体が吸入される吸入側容積室と、吸入した流体を吐出させる吐出側容積室とが形成される内接歯車ポンプにおいて、
   前記カバーを前記ケーシングにかしめ固定するにあたり、複数の押圧部が前記カバーの前記外周縁部に対応して等間隔をおいて環状に配設された押し型を、前記ケーシングに対し相対回転させて前記押圧部の位相を調整してから、該押圧部によりカバーのケーシングに対するかしめ固定部をスポット的に複数箇所形成し、前記吐出側容積室側の領域における全てのかしめ固定部による固定力を、２９００Ｎ以上に設定すること
   を特徴とする内接歯車ポンプの製造方法。

Images