JP6130887B2 - Internal gear pump - Google Patents
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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。 The present invention makes it possible to change the amount of fluid discharged by changing the position of the outer rotor with which the inner rotor is in contact with the inner rotor. It is related with the internal gear type pump which can do.
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。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an internal gear pump that includes an inner rotor and an outer rotor that contacts the inner rotor. In this type of internal gear pump, the center of rotation has a center of rotation with respect to the center of rotation where the position of the inner rotor is stationary, and the amount of eccentricity with the center of rotation of the inner rotor as a radius. There is an internal gear pump that uses a variable displacement type in which the center of rotation of the outer rotor moves along a locus circle.
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。 This variable capacity type internal gear pump has a reference line that connects the rotation center of the inner rotor and the rotation center of the outer rotor, and the reference line rotates around the rotation center of the inner rotor. become.
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。
There are various types of internal gear pumps that have a means for moving the outer rotor along a predetermined trajectory as described above. The outline of
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。
In
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。
It is difficult to obtain a dimensional accuracy of ± 20 to 30 μm only by casting such an aluminum alloy (without cutting). Therefore, it is necessary to obtain a high dimensional accuracy by cutting all the concave shape portion and the convex shape portion on the
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。
Furthermore, there is a small amount of contamination (foreign matter) in the oil, and when this contamination (foreign matter) adheres to a concave shape such as the guide groove of the
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。 Accordingly, an object (technical problem to be solved) of the present invention is to provide a very simple structure and manufacture of a variable displacement internal gear pump composed of an inner rotor and an outer rotor that contacts the inner rotor. To finish with high accuracy.
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、前記カム突起部は、カム摺動面が形成されており、該カム突起部のカム摺動面の形状は、周方向に沿って、一端から他端に向かって次第に外周面から離間する傾斜面とし、前記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てなり、前記アウターリングの揺動範囲内で外周面と前記ロータ室の内周側面とは接触しないと共に該内周側面は鋳造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。
In view of the above, the inventor has conducted extensive research to solve the above-described problems, and as a result, the invention of
請求項2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、且つ前記アウターリングの前記カム突起部は、前記外周面の周方向に沿って等間隔に形成されると共に前記カム突起部は、前記ピンにて包囲され前記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てなり、前記アウターリングの揺動範囲内で外周面と前記ロータ室の内周側面とは接触しないと共に該内周側面は鋳造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。
The invention according to
請求項3の発明を、請求項1又は2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4の発明を、請求項1,2又は3の何れか1項の記載において、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。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, in the contact and sliding between the pin and the cam projection, the internal gear is configured so that the pin is in point contact with the cam projection at the same portion. The above problems have been solved by using a pump. According to a fourth aspect of the present invention, in the description of any one of the first, second, and third aspects, the pin is an internal gear type pump having an arc shape at a portion that contacts the cam protrusion. Solved the above problem. According to a fifth aspect of the present invention, the above-described problem is solved by using an internal gear pump in which the pin has a cylindrical shape in the description of the first, second, third, or fourth aspect.
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7の発明を、請求項1,2,3,4,5又は6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8の発明を、請求項1,2,3,4,5,6又は7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前記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9の発明を、請求項1又は2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。
The invention of
請求項10の発明を、請求項9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11の発明を、請求項9において、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12の発明を、請求項9において、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。 According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the pin is an internal gear type pump that is rotatably mounted in the rotor chamber, thereby solving the above-mentioned problem. The invention according to claim 11 is the internal gear type pump according to claim 9, wherein the pin comprises a column portion and a collar portion, and the collar portion is rotatably mounted on the column portion as a circular tube shape. As a result, the above problems were solved. According to a twelfth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the pin is composed of a column portion and a collar portion, and the collar portion is an internal gear type pump that is a ball bearing, thereby solving the above-mentioned problem.
請求項1及び請求項2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。 According to the first and second aspects of the present invention, the outer ring for moving the outer rotor includes a holding inner peripheral portion for rotatably holding the outer rotor, and at least three cams along the circumferential direction of the outer peripheral surface. The protrusions are formed at a predetermined interval. In addition, the same number of pins as the cam projections of the outer ring are attached to the rotor chamber of the pump housing, and each pin is always in contact with the cam projection.
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。 Since the outer ring is swung by the operating means and the cam protrusion of the outer ring is always in contact with the pin, the outer ring has a predetermined locus (trajectory circle) according to the shape of the cam protrusion that contacts the pin. The discharge amount of the internal gear pump can be adjusted accordingly.
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壁の凸状部や、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。 Since the present invention is configured as described above, the outer ring is not guided and moved by the convex portion or the concave portion of the inner peripheral wall of the rotor chamber of the pump housing, and the cam protrusion formed on the outer ring is not It is configured to be guided and moved by always contacting the pin. The pin is attached to the rotor chamber as a separate member from the pump housing. Therefore, the pin is only mounted at a predetermined position in the rotor chamber, and the swinging movement of the outer ring is performed very accurately.
つまり、請求項1及び請求項2の発明では、アウターリングは、ロータ室の内周壁の凸状部や、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。
In other words, in the first and second aspects of the invention, the outer ring is not a convex part of the inner peripheral wall of the rotor chamber or a type guided and moved by the concave part, and the inner periphery of the outer ring and the rotor chamber. Since the inner side surface of the rotor chamber does not need to be finished with high dimensional accuracy, the inner peripheral side surface of the rotor chamber can be manufactured only by casting, and the inner peripheral side surface of the pump housing can be made unnecessary for cutting. . As a result, the method of accurately drilling only the position of the hole for mounting the pin as in the invention of
請求項3の発明では、請求項1又は2において、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。
In the invention of
請求項4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。
In the invention of
請求項5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6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。
In the invention of
請求項7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出来る。 According to the seventh aspect of the present invention, since a gap is provided between the pin and the inner peripheral side surface of the rotor chamber, contamination (foreign matter) or the like in the oil temporarily slides on the pin due to the gap. Even if it adheres to the portion, contamination (foreign matter) does not stay and flows into the gap between the inner peripheral side surface of the pump housing and the pin, and contamination (foreign matter) can be suppressed from staying in the sliding portion of the pin.
請求項8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。 In the eighth aspect of the present invention, the outer ring is provided with a predetermined swing by forming a stopper wall surface portion with which the cam projection abuts in order to restrict the swing angle of the outer ring within a predetermined range in the rotor chamber. It can be reliably operated within the range.
請求項9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。 According to a ninth aspect of the present invention, in the contact and sliding between the pin and the cam projection, the pin is point contacted while rotating with respect to the cam projection, so that each cam of the outer ring Following the change in the angle of the cam sliding surface of the protrusion, the pin itself rotates. As a result, the pin does not slide at the same place in contact with the cam projection, so that the wear resistance is improved and the durability of the pump is also improved.
請求項10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11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。 According to a tenth aspect of the present invention, the pin can be rotated with the simplest configuration by the configuration in which the pin is rotatably mounted on the rotor chamber. According to an eleventh aspect of the present invention, the pin is composed of a column portion and a collar portion, and the collar portion is rotatably mounted on the column portion as a circular tube shape, so that the rotation operation of the collar portion is smooth. Thus, the slidability with the cam projection of the outer ring can be improved, and the wear resistance can be significantly improved.
請求項12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。
In the invention of
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1A and 2, the present invention mainly includes a pump housing A, an
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。
In the pump housing A, as shown in FIGS. 1A and 1E, a
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〕。
The partition portions are formed at two locations in the
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。
In the
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。
The
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。
The
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。
The rotation center of the
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)。
The rotation center P3 of the
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〕。
The guide means B plays a role of swinging the
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。
The holding inner
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)。
That is, the diameter center P5 of the holding inner
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。
The
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。
The
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)。
Therefore, due to the swinging of the
While maintaining the rotation center P3 and the eccentric amount e of the
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〕。
In the present invention, when the
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〕。
The end position is a state in which the reference line L coincides with the end reference line Lb. In this state, the position of the maximum interdental space Smax passes on the end reference line Lb, and the
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)。
The angle at which the
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。
.. Are formed at a predetermined interval along the circumferential direction of the outer
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。
The
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。
Specifically, the
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。
The number of
The positions of the
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。
There are a plurality of embodiments for the
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。
Here, the point contact in the present invention is a point contact when the
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。
In other words, when the point contact between the
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。 The point contact state seen from the front in the present invention is specifically shown in FIGS. 1 (A) to (D), FIG. 2 (A), FIGS. 3 to 5, FIG. 7, FIG. B) and FIG. 9A. Further, the linear contact along the depth direction (or side surface) from the front of the present invention is shown in FIGS. 1 (F), 8 (C), and 9 (B) to (D). Has been.
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〕。
There is also an embodiment in which the
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。
In the present invention, the movement of the
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。
Further, the
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。
By providing the
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。
Further, on the inner
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。
Here, the shape of the
任意のx’は、
である。
任意のy’について、
である。
Any x ′ is
It is.
For any y '
It is.
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。
Then, the angle θm gradually increases with respect to the initial reference line La, and the movement locus of the coordinates Mm (x ′, y ′) until the reference line L reaches the end reference line Lb is the cam of the
アウターリング5の回転角度θ’は、
である。
The rotation angle θ ′ of the
It is.
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。
Here, k is referred to as a shortening coefficient. The smaller the value of the shortening coefficient k, the larger the rotation angle of the
It is.
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〕。
Therefore, the
), See (B)].
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。
Here, when the
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。
Further, when the
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〕。
As the operation means 7, a solenoid valve type, a hydraulic valve type, or the like is used. The hydraulic pressure is directly applied to the
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。
The swinging
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。
In the
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。
The two
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。
Next, the operation in the present invention will be described. Here, the operation means 7 has a structure in which the
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〕。
When the pump discharge pressure before or just after starting the pump is zero or extremely low, the reference line L indicating the position of the
Is at the initial position line La. Accordingly, the pump discharge amount is minimized in the initial position state of the
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。
When the pump rotation speed increases and the pump is in the middle rotation state and the pump discharge pressure rises, the operating means 7 acts to cause the oil to flow from the
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〕。
When the reference line L reaches the terminal reference line Lb in a high rotation state, the passing position of the maximum interdental space Smax is a position on the first partition 14 [FIGS. 4B and 5B. )reference〕. And it will pass the
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。
In the present invention, the
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〕。
Therefore, in addition to the movement of the
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。
Due to this large movement, the interdental space S between the
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。
The
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。
In the present invention, although not particularly illustrated, a cover member for covering the
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。
Next, 2nd Embodiment of the
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。
That is, when the
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。
In the second embodiment of the
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。
The
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。
The inner diameter of the
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。
The
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。
Next, the second type of the
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。
A third type of the
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。
Further, in this type, the
A…ポンプハウジング、1…ロータ室、1s…空隙、1b…内周側面、
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、2…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。
A ... pump housing, 1 ... rotor chamber, 1s ... gap, 1b ... inner peripheral side surface,
1d: stopper wall surface, 3 ... inner rotor, 4 ... outer rotor,
5 ... Outer ring, 51 ... Inner peripheral portion, 2 ... Outer peripheral surface, 53 ... Cam projection, 6 ... Pin,
61: support section, 62 ... collar section, 7 ... operating means, P3 ... center of rotation (inner rotor),
P4 ... Center of rotation (outer rotor), P5 ... Center of diameter (outer ring),
Q: locus circle, e: eccentricity.
Claims (12)
前記カム突起部は、カム摺動面が形成されており、該カム突起部のカム摺動面の形状は、周方向に沿って、一端から他端に向かって次第に外周面から離間する傾斜面とし、前記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てなり、前記アウターリングの揺動範囲内で外周面と前記ロータ室の内周側面とは接触しないと共に該内周側面は鋳造としてなることを特徴とする内接歯車式ポンプ。 An inner rotor, an outer rotor that rotates with a predetermined amount of eccentricity with respect to the rotation center of the inner rotor, a holding inner peripheral portion that rotatably holds the outer rotor, and a circumferential direction of the outer peripheral surface An outer ring formed with at least three cam projections, a pump housing having a rotor chamber in which the outer ring is swingably disposed, and the same number of cam projections and the cam projections at all times. A pin that is in contact with the pump housing as a separate member from the pump housing, and an operating means for swinging the outer ring,
The cam protrusion has a cam sliding surface, and the shape of the cam sliding surface of the cam protrusion is an inclined surface gradually separating from the outer peripheral surface from one end to the other end along the circumferential direction. And the center of the diameter of the inner ring holding portion of the outer ring is moved by the operating means along a locus circle having a radius of the eccentricity with respect to the rotation center of the inner rotor. The internal gear type is characterized in that the position is set and the outer peripheral surface does not contact the inner peripheral side surface of the rotor chamber within the swing range of the outer ring and the inner peripheral side surface is cast. pump.
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