JP6381871B2 - 流体ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ベーン式のロータを備えた流体ポンプ、あるいは、トロコイド式や内接ギヤ（インンボリュート）式等のインナーロータ及びアウターロータを備えた流体ポンプに関し、特に、内燃機関（エンジン）等のオイル（潤滑油）を吸入して吐出する流体ポンプに関する。

流体を吸入及び吐出するポンプとしては、吸入口及び吐出口を有するハウジング、ハウジング内に設けられると共に内周面にカム面を有するカムリング、カムリング内に設けられて回転駆動されるロータ、ロータを回転するべくハウジングに回動可能に支持されたシャフト（回転軸）、ロータの外周面から径方向に進退可能に設けられてカムリングの内周面（カム面）に摺接する複数のベーン等を備え、ハウジングに、吐出口から吐出した作動流体の一部（分流）を吸入口から吸入された吸入流体に直角に合流させて戻すリターン流路（戻し通路）を設けた、ベーンポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このベーンポンプにおいては、ハウジングの吐出口に接続された吐出側配管とハウジングのリターン流路に接続されたリターン配管との間に流量制御弁を配置した配管システムを採用し、ロータが高速回転して吐出流量が所定以上になると、流量制御弁が開いて、吐出側配管を流れ出る作動流体の一部をリターン配管側に分流させ、リターン配管に分流された作動流体を、吸入口から流入する吸入流体に合流させ、その合流した流体を、吸入流路を経てポンプ室に導くようになっている。

しかしながら、このベーンポンプ及び配管システムにおいては、吸入口から流れ込む吸入流体と、リターン流路から流れ込む戻り流体とが直角に合流するため、吸入口から吸入される吸入流体の流れを阻害し、流れの乱れ（乱流）、流れ損失の増大等を招く虞があり、それ故にポンプ効率の低下を招く虞がある。

特開２００８−２４８８３３号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、吐出流体の一部を戻して吸入流体に合流させる戻し通路を備えた構成において、流れの乱れ、流れ損失等を抑えつつ、高速回転時におけるキャビテーション等の発生を抑制ないし防止して、ポンプ効率の向上を図り、特に、二段式の流体ポンプにおいて、所望の吐出性能を確保しつつ、幅狭化、小型化等も図れる流体ポンプを提供することにある。

本発明の流体ポンプは、回転軸と、回転軸により回転駆動されて流体を吸入，加圧及び吐出するポンプユニットと、回転軸を回動自在に支持すると共にポンプユニットを収容し、かつ、流体を外部から吸入する吸入口，流体を外部に吐出する吐出口，吸入口に交差して所定方向に伸長し吸入口からポンプユニットに流体を導く吸入通路，ポンプユニットから吐出口に流体を導く吐出通路，吐出通路を流れる流体の一部をポンプユニットの上流側に戻す戻し通路を有するハウジングと、戻し通路の途中に配置されて戻し流体の流れを制御する制御弁とを備えた、流体ポンプであって、ハウジングには、所定方向と平行に伸長する筒状部材が設けられ、筒状部材は、ハウジングにより形成された戻し通路に連通する戻し通路を画定するべく、全体がハウジングの吸入通路内に配置されて、その上流側端部がハウジングの内壁に嵌合して固定され、その下流側端部が吸入通路と吸入口の交差領域よりも下流側において吸入通路内に開口している、構成となっている。
この構成によれば、所定の条件下で、制御弁が開いて、ポンプユニットにより加圧及び吐出された流体の一部（戻し流体）が、戻し通路を通してポンプユニットの上流側に戻される場合、吸入口から吸い込まれて吸入通路を流れる吸入流体と同一の流れ方向に導かれて合流するため、両方の流れ（吸入流体の流れと戻し流体の流れ）が合流する際の流れの乱れや流れ損失等を抑制することができ、特に、ポンプの自吸性能が低下する高速回転（高負荷）時等においてキャビテーションの発生を抑制ないし防止でき、ポンプ効率を向上させることができる。
また、戻し通路がハウジング内に形成されているため、ハウジングの外部に別の配管等を用いて形成する場合に比べて、システムの簡素化等を達成することができる。
さらに、ハウジングとは別体の筒状部材を採用することにより、ハウジングを型成形する際の成形性を高めることができる。

上記構成において、ハウジングは、回転軸の軸線方向において開口するハウジング本体と、ハウジング本体の開口を閉鎖するべくハウジング本体に連結されるハウジングカバーにより形成され、吸入通路は、軸線方向と平行に伸長するように形成され、筒状部材は、軸線方向と平行に伸長するように形成されハウジング本体の開口側から挿入されてハウジング本体に嵌合されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ハウジングとは別体の筒状部材を採用することにより、ハウジングを型成形する際の成形性を高めることができ、又、吸入通路が比較的狭い場合でも、戻し通路を吸入通路と平行になるように容易に配置することができる。

上記構成において、ポンプユニットは、回転軸と一体的に回転する第１インナーロータ及び第１インナーロータに連動して回転する第１アウターロータからなる第１ポンプユニットと、回転軸と一体的に回転する第２インナーロータ及び第２インナーロータに連動して回転する第２アウターロータからなる第２ポンプユニットを含み、吸入通路及び戻し通路は、第１ポンプユニットに連通するように形成され、吐出通路は、第２ポンプユニットに連通するように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、吸入口から吸入通路を経て吸入された吸入流体（及び戻し通路を経て戻された戻し流体）を、第１ポンプユニット及び第２ポンプユニットにより二段階の加圧過程を経て吐出口から外部に吐出させ、種々の領域に向けて圧送することができる。

上記構成において、ハウジングは、第１ポンプユニット及び第２ポンプユニットを収容するロータケースと、ロータケースを嵌合させる凹部を有するハウジング本体と、ハウジング本体の開口を閉鎖するべく連結されるハウジングカバーを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、ロータケースに対して第１ポンプユニット及び第２ポンプユニット（及び回転軸）を組み込み、二つのポンプユニットを組み込んだロータケースをハウジング本体に組み込んでハウジングカバーを取り付けるだけで、全体の組み付け作業を簡単に行うことができる。

上記構成において、ハウジングカバーは、吸入通路を流れる吸入流体及び戻し通路を流れる戻し流体を合流させつつ第１ポンプユニットに向けて方向付けする凹部を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、吸入通路の出口及び戻し通路の出口をハウジングカバーの内壁に形成された凹部に向かわせるようにし、凹部の形状を適宜調整することにより、吸入流体及び戻し流体を、損失の少ない最適な状態で合流させてポンプユニット（第１ポンプユニット）に導くことができる。

上記構成において、ハウジングカバーは、空気が混入した空気混入流体を排出するべく第１ポンプユニットに臨むように形成された排出口を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、流体ポンプが例えばエンジン（のオイルパン内のオイルを吸入加圧して供給する状態）に適用された場合において、吸入口から吸い込まれた空気混入のオイル（潤滑油）は、第１ポンプユニットにより加圧されつつ排出口から外部に排出されてオイルパンに戻されるため、混入した空気を極力排除したオイル（流体）を第２ポンプユニットに圧送することができ、全体としてのポンプ性能を向上させることができる。

上記構成において、第１ポンプユニット及び第２ポンプユニットは、それぞれ、トロコイド式のインナーロータ及びアウターロータを含む４葉５節からなる、構成を採用することができる。
この構成によれば、混入した空気を効率良く排出できると共に、所望の高い吐出量を確保でき、ポンプ性能及び耐久性を向上させることができる。

上記構成をなす流体ポンプによれば、流れの乱れ、流れ損失等を抑えつつ、高速回転時におけるキャビテーション等の発生を抑制ないし防止して、ポンプ効率の向上を達成でき、特に、二段式の流体ポンプにおいて、所望の吐出性能を確保しつつ、幅狭化、小型化等を達成できる。

本発明に係る流体ポンプの模式図である。 本発明に係る流体ポンプの一実施形態を示す正面図である。 図２に示す流体ポンプの側面図である。 図２に示す流体ポンプの一部をなすハウジング本体を示す正面図である。 図２に示す流体ポンプの一部をなすハウジングカバーを示すものであり、（ａ）は後方Ｒ側（内面側）から見た平面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ３−Ｅ３における断面図である。 図２に示す流体ポンプの内部を示すものであり、図２中のＥ１−Ｅ１における断面図である。 図２に示す流体ポンプの内部（制御弁が閉じた状態）を示すものであり、図２中のＥ２−Ｅ２における断面図である。 図２に示す流体ポンプの内部（制御弁が開いた状態）を示すものであり、図２中のＥ２−Ｅ２における断面図である。 図２に示す流体ポンプの一部をなすロータケースを示す断面図である。 図９に示すロータケースの端面図を示すものであり、（ａ）は前方Ｆ側から見た端面図、（ｂ）は後方Ｒ側から見た端面図である。 図２に示す流体ポンプの一部をなすサイドプレートを示すものであり、（ａ）は前方Ｆ側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ４−Ｅ４における断面図である。 図２に示す流体ポンプの一部を示す断面図であり、（ａ）は第１ポンプユニット（第１インナーロータ及び第１アウターロータ）を前方Ｆ側から見た平面図、（ｂ）は第２ポンプユニット（第２インナーロータ及び第２アウターロータ）を前方Ｆ側から見た平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
この実施形態に係る流体ポンプは、内燃機関（エンジン）等に適用されて流体としてのオイル（潤滑油）を吸入して吐出するオイルポンプであり、図１ないし図６に示すように、ハウジングＨをなすハウジング本体１０及びハウジングカバー２０、ハウジングＨにより軸線Ｓ回りに回動自在に支持された回転軸３０、ハウジングＨ内に組み込まれたロータケース４０、ロータケース４０の端面に当接するサイドプレート５０、サイドプレート５０を軸線Ｓの方向においてロータケース４０側に付勢するＯリング６０、ロータケース４０内に収容された第１ポンプユニット７０（第１インナーロータ７１及び第１アウターロータ７２）、軸線Ｓの方向において第１ポンプユニット７０に隣接してロータケース４０内に収容された第２ポンプユニット８０（第２インナーロータ８１及び第２アウターロータ８２）、第２ポンプユニット８０から吐出されたオイルの一部を第１ポンプユニット７０の上流側に戻す際のオイル（戻し流体）の流れを制御する制御弁９０等を備えている。
尚、ロータケース４０及びサイドプレート５０は、ハウジングＨとは別体に形成されているが、第１ポンプユニット７０及び第２ポンプユニット８０を収容するものとして、ハウジングの一部を構成するものである。

ハウジング本体１０は、軽量化等のためアルミニウム材料を用いて、第１ポンプユニット７０及び第２ポンプユニット８０をロータケース４０と一緒に収容し得る凹部をなすように形成されており、図４、図６、図７、図８に示すように、回転軸３０の一端部３１を軸受Ｇを介して回動自在に支持する軸受孔１１、ロータケース４０を嵌め込む円筒状の内周面１２、内周面１２の奥側に段差をなすように縮径して形成され又軸受孔１１の周りに形成された２つの環状の端面１３、サイドプレート５０を位置決めする位置決め穴１３ａ、外側壁の一部を径方向外側に肉抜き及びドリル加工して形成されてオイルを吸入する吸入口１４ａ、吸入口１４ａに直角に交差して軸線Ｓ方向に伸長する吸入通路１４ｂ、後側に形成されて加圧されたオイルを吐出する吐出通路１５ａ、吐出通路１５ａの端部に位置して外部にオイルを吐出する吐出口１５ｂ、吐出通路１５ａの途中から分岐して加圧されたオイルの一部を戻す戻し通路１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）、ハウジングカバー２０を接合する接合面１７、ハウジングカバー２０を締結するボルトＢを捩じ込むネジ穴１７ａ、ハウジングカバー２０を位置決めする位置決め穴１７ｂ、制御弁９０（の弁体９１）を摺動自在に装着する装着穴１８等を備えている。

吸入口１４ａは、図３、図７、図８に示すように、ハウジング本体１０の外側壁に開口して形成され、外部のオイルパンＯＰからオイルを導く配管を接続するように形成されている。
吸入通路１４ｂは、図１、図４、図６に示すように、吸入口１４ａから吸入したオイルを第１ポンプユニット７０の上流側のポンプ室入口２３に導く（連通する）べく、吸入口１４ａの開口方向に対して直角方向に伸長するように、すなわち、ハウジングＨの途中から前方に向けて軸線Ｓと平行に伸長しハウジングカバー２０の凹部２２に向けて開口するように形成されている。
吐出通路１５ａは、図６に示すように、第２ポンプユニット８０からサイドプレート５０の吐出口５２を通して吐出されたオイルを吐出口１５ｂに向けて導くべく、ハウジング本体１０の後壁を凹状でかつ回転軸３０の周りに環状に肉抜きして形成されている。
吐出口１５ｂは、図４に示すように、ハウジング本体１０の外後壁に開口して形成され、加圧されたオイルを外部の潤滑領域等に導く配管を接続するように形成されている。

戻し通路１６は、図１、図６、図７、図８に示すように、吐出通路１５ａから装着穴１８に連通する戻し通路１６ａ、装着穴１８と制御弁９０（の弁体９１）の先端部とにより画定される戻し通路１６ｂ、ハウジング本体１０に嵌め込んで固定された円筒状の筒状部材１９により画定される戻し通路１６ｃにより形成されている。
そして、戻し通路１６（戻し通路１６ａ→戻し通路１６ｂ→戻し通路１６ｃ）は、所定条件下で制御弁９０が開弁すると、吐出通路１５ａを流れるオイルの一部（戻しオイル）を、第１ポンプユニット７０の上流側のポンプ室入口２３に導く（連通する）べく、ハウジングカバー２０の凹部２２に向けて開口し、吸入通路１４ａを流れるオイル（吸入オイル）と合流させるようになっている。
ここでは、筒状部材１９が、図６、図７、図８に示すように、軸線Ｓ方向において所定の長さをなすように伸長すると共にハウジングカバー２０の凹部２２に向けて開口するように形成されている。

すなわち、筒状部材１９により画定される戻し通路１６ｃは、図６、図７、図８に示すように、戻しオイル（戻し流体）を、吸入口１４ａから吸い込まれて吸入通路１４ａを流れるオイル（吸入オイル）に対して、同一の流れ方向（軸線Ｓに平行で前側Ｆに向かう方向）に導いて合流させるように形成されている。
したがって、所定の条件下で、制御弁９０が開いて、第２ポンプユニット８０により加圧及び吐出されたオイルの一部（戻しオイル）が、戻し通路１６を通して第１ポンプユニット７０の上流側（ポンプ室入口２３）に戻される場合、吸入口１４ａから吸い込まれて吸入通路１４ｂを流れるオイル（吸入オイル）と同一の流れ方向に導かれて合流するため、両方の流れ（吸入オイルの流れと戻しオイルの流れ）が合流する際の流れの乱れや流れ損失等を抑制することができ、特に、ポンプの自吸性能が低下する高速回転（高負荷）時等においてキャビテーションの発生を抑制ないし防止でき、ポンプ効率を向上させることができる。
また、戻し通路１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）が、ハウジングＨ（ハウジング本体１０）内に形成されているため、ハウジングＨの外部に別の配管等を用いて形成する場合に比べて、システムの簡素化等を達成することができる。
さらに、この実施形態においては、ハウジングＨ（ハウジング本体１０）とは別体の筒状部材１９により戻し通路１６ｃを形成したことにより、ハウジング本体１０を型成形する際の成形性を高めることができ、又、吸入通路１４ｂが比較的狭い場合でも、戻し通路１６ｃを吸入通路１４ｂと平行になるように容易に配置することができる。

ハウジングカバー２０は、軽量化等のためハウジング本体１０と同一のアルミニウム材料により形成されており、図２、図３、図５、図６に示すように、回転軸３０の他端部３２を軸受Ｇを介して回動自在に支持する軸受孔２１、吸入通路１４ｂに連通する凹部２２、凹部２２とロータケース４０の前端面とにより画定されるポンプ室入口２３、吸入されたオイルに混入する空気（空気混入オイル）を排出するための排出口２４、ボルトＢを通す円孔２５、ハウジング本体１０との位置決めを行う位置決め穴２６、ロータケース４０を位置決めする位置決め穴２７等を備えている。

そして、ハウジングカバー２０は、ハウジング本体１０の開口を閉鎖するべく、位置決め穴１７ｂに嵌合された位置決めピンを位置決め穴２６に嵌め込むようにかつロータケース４０の位置決め穴４５ａに嵌合された位置決めピンを位置決め穴２７に嵌め込むようにして接合面１７に接合され、ボルトＢを外側から円孔２５に通してネジ穴１７ａに捩じ込むことで、ハウジング本体１０に連結されるようになっている。

ここで、凹部２２は、吸入通路１４ｂを流れる吸入オイル及び戻し通路１６ｃを流れる戻しオイルを合流させつつ第１ポンプユニット７０（のポンプ室入口２３）に向けて方向付けするように、例えば、隅部の領域が湾曲した内壁面をなすように形成されている。
したがって、凹部２２の形状を適宜調整することにより、吸入オイル及び戻しオイルを、損失の少ない最適な状態で合流させて第１ポンプユニット７０に導くことができる。
また、排出口２４は、図１、図２、及び図１２（ａ）に示すように、第１ポンプユニット７０に臨むように形成されている。
ここでは、空気混入のオイルを排出する排出口２４が、第１ポンプユニット７０に臨むように形成されているため、オイルに混入している空気（気泡）の密度（質量）が小さく、すなわち、空気を遠心分離の作用でポンプ室の内側に容易に集めることができ、混入した空気を効率良く排出することができる。

回転軸３０は、鋼等を用いて、図６に示すように、軸線Ｓの方向に伸長して形成されており、ハウジング本体１０の軸受孔１１に軸受Ｇを介して支持される一端部３１、ハウジングカバー２０の軸受孔２１に軸受Ｇを介して支持される他端部３２、第１ポンプユニット７０の第１インナーロータ７１を一体的に回転させる軸部３３、第２ポンプユニット８０の第２インナーロータ８１を一体的に回転させる軸部３４、軸受Ｇに支持される軸部３５等を備えている。そして、回転軸３０は、外部の回転駆動部材等に連結されて回転駆動されるようになっている。

ロータケース４０は、鋼、鋳鉄、焼結鋼等を用いて形成されており、図６、図９、図１０に示すように、軸線Ｓを中心とする円筒部４１、円筒部４１の内側において軸線Ｓから所定量だけ偏倚した（第１アウターロータ７２の）回転中心線Ｓ１を中心とする内周面４２、円筒部４１の内側において軸線Ｓから所定量だけ偏倚した（第２アウターロータ８２の）回転中心線Ｓ２を中心とする内周面４３、軸線Ｓ方向において内周面４２と内周面４３との間に形成された仕切り壁４４、仕切り壁４４に設けられた軸受孔４４ａ、仕切り壁４４に設けられた中間吐出口４４ｂ、中間連通路４４ｃ、中間吸入口４４ｄ、ハウジングカバー２０が当接する端面４５、端面４５に形成された位置決め穴４５ａ、サイドプレート５０が当接する端面４６、端面４６に形成された位置決め穴４６ａ等を備えている。

円筒部４１は、ハウジング本体１０の内周面１２に密接しつつハウジング本体１０とロータケース４０との熱変形量（膨張、収縮）の違いに応じて軸線Ｓ方向に相対的に移動し得るように嵌め込まれる外径寸法に形成されている。
内周面４２は、第１ポンプユニット７０の第１アウターロータ７２を回転中心線Ｓ１回りに回動（摺動）自在に内接させる寸法に形成されている。
内周面４３は、第２ポンプユニット８０の第２アウターロータ８２を回転中心線Ｓ２回りに回動（摺動）自在に内接させる寸法に形成されている。
仕切り壁４４は、図６及び図９に示すように、第１ポンプユニット７０と第２ポンプユニと８０とを隔離するためのものであり、軸線Ｓの方向において所定の厚さをなす平板状に形成され、一方の端面が第１ポンプユニット７０を摺接させ、他方の端面が第２ポンプユニット８０を摺接させるようになっている。
中間吐出口４４ｂは、第１ポンプユニット７０により加圧されたオイルを吐出するものであり、仕切り壁４４の一方の端面に開口している。
中間吸入口４４ｄは、第２ポンプユニット８０が第１ポンプユニット７０により加圧されたオイルを吸入するものであり、仕切り壁４４の他方の端面に開口している。
連通路４４ｃは、中間吐出口４４ｂと中間吸入口４４ｄとの間において、必要とされる通路面積を確保しつつ、第１ポンプユニット７０から第２ポンプユニット８０にオイルを導くように形成されている。
そして、ロータケース４０は、回転軸３０と共に内周面４２に第１ポンプユニット７０及び内周面４３に第２ポンプユニット８０を収容した状態で、端面１３と協働して、Ｏリング６０及びサイドプレート５０を挟み込みつつ位置決め穴１３ａに嵌合された位置決めピンを位置決め穴４６ａに嵌め込むようにして、ハウジング本体１０の内周面１２に組み付けられる（嵌め込まれる）ようになっている。

サイドプレート５０は、鋼、鋳鉄、焼結鋼、アルミニウム合金等を用いて円板状に形成されており、図６及び図１１に示すように、回転軸３０を通す円孔５１、第２ポンプユニット８０により加圧されたオイルを吐出通路１５ａに向けて吐出する吐出口５２、位置決め孔５３、軸受Ｇの一端側を受け入れる凹部５４等を備えている。
そして、サイドプレート５０は、ハウジング本体１０の位置決め穴１３ａに嵌合された位置決めピンを位置決め孔５３に通して、端面１３との間にＯリング６０を挟み込むようにしてハウジング本体１０に組み付けられるようになっている。

Ｏリング６０は、弾性変形可能なゴム材料等により環状に形成されており、ハウジング本体１０の端面１３とサイドプレート５０との間に配置されて、サイドプレート５０をロータケース４０の端面４６に向けて付勢するべく、軸線Ｓ方向において所定の圧縮量だけ圧縮されて組み付けられるようになっている。

第１ポンプユニット７０は、鋼又は焼結鋼等を用いて形成されており、図１２（ａ）に示すように、回転軸３０と一緒に軸線Ｓ回りに回転する第１インナーロータ７１と、軸線Ｓから所定距離だけ偏倚した位置に設けられた回転中心線Ｓ１回りに回転する第１アウターロータ７２により構成された４葉５節のトロコイドポンプを構成するものである。
第１インナーロータ７１は、回転軸３０の軸部３３を嵌合させる嵌合孔７１ａを有すると共にその外周に４つの山及び谷（凹み）をもつ外歯車として形成されている。
第１アウターロータ７２は、ロータケース４０の内周面４２に摺動自在に嵌合される外周面７２ａを有すると共にその内周において第１インナーロータ７１の４つの山（外歯）及び谷（凹み）と噛み合う５つの山（内歯）及び谷（凹み）をもつ内歯車として形成されている。
そして、第１インナーロータ７１が回転軸３０と一緒に、軸線Ｓを中心として矢印方向（図１２（ａ）中の時計回り）に回転すると、第１アウターロータ７２が連動して回転中心線Ｓ１を中心として矢印方向（図１２（ａ）中の時計回り）に回転することで、両者により画定されるポンプ室Ｐの容積が変化し、オイルがポンプ室入口２３から吸い込まれ、続いて加圧され、加圧過程で空気混入オイルが排出口２４から排出され、続いて残りのオイルが中間吐出口４４ｂから第２ポンプユニット８０に向けて吐出され、この行程が連続的に繰り返されるようになっている。

第２ポンプユニット８０は、鋼又は焼結鋼等を用いて形成されており、図１２（ｂ）に示すように、回転軸３０と一緒に軸線Ｓ回りに回転する第２インナーロータ８１と、軸線Ｓから所定量だけ偏倚した位置に設けられた回転中心線Ｓ２回りに回転する第２アウターロータ８２により構成された４葉５節のトロコイドポンプを構成するものである。
第２インナーロータ８１は、回転軸３０の軸部３４を嵌合させる嵌合孔８１ａを有すると共に外周に４つの山及び谷（凹み）をもつ外歯車として形成されている。
第２アウターロータ８２は、ロータケース４０の内周面４３に摺動自在に嵌合される外周面８２ａを有すると共に内周において第２インナーロータ８１の４つの山（外歯）及び谷（凹み）と噛み合う５つの山（内歯）及び谷（凹み）をもつ内歯車として形成されている。
そして、第２インナーロータ８１が回転軸３０と一緒に、軸線Ｓを中心として矢印方向（図１２（ｂ）中の時計回り）に回転すると、第２アウターロータ８２が連動して回転中心線Ｓ２を中心として矢印方向（図１２（ｂ）中の時計回り）に回転することで、両者により画定されるポンプ室Ｐの容積が変化し、オイルが中間吸入口４４ｄから吸い込まれて加圧され、続いて吐出口５２から吐出通路１５ａ及び吐出口１５ｂを通して外部の潤滑領域に向けて吐出され、この行程が連続的に繰り返されるようになっている。

上記構成をなすオイルポンプの組み付けに際しては、ハウジングＨがハウジング本体１０とハウジングカバー２０により構成され、第１ポンプユニット７０と第２ポンプユニット８０とが仕切り壁４４を画定するロータケース４０に予め分離して収容される構成を採用しているため、第１ポンプユニット７０及び第２ポンプユニット８０を回転軸３０と一緒にロータケース４０に配置し、Ｏリング６０、サイドプレート５０、ロータケース４０を、順次にハウジング本体１０に収容し、その後、その上からハウジングカバー２０を取り付けるだけで、簡単に組付け作業を行うことができる。

制御弁９０は、図７及び図８に示すように、ハウジング本体１０の装着穴１８に摺動自在に挿入された弁体９１、弁体９１を閉弁する方向に付勢する付勢バネ９２、付勢バネ９２を所定の圧縮代に圧縮して閉塞するネジ蓋９３により構成されている。
そして、制御弁９０は、第２ポンプユニット８０から吐出されるオイルの吐出量が所定の吐出量になると、付勢バネ９２の付勢力に抗して弁体９１が戻し通路１６ｂを開放して開弁状態となり、吐出通路１５ａを流れる吐出オイルの一部を戻しオイルとして、戻し通路１６ｃに流出させ、一方、所定の吐出量を下回ると、付勢バネ９２の付勢力により弁体９１が閉弁して、オイルの戻りを停止するようになっている。
ここでは、制御弁９０がハウジング本体１０に内蔵されているため、ハウジングＨの外部に配置される場合に比べて、システムの簡素化等を達成することができる。

次に、オイルポンプの動作について、図７、図８、図１２（ａ），（ｂ）を参照しつつ説明する。
先ず、回転軸３０が回転駆動されると、第１ポンプユニット７０（第１インナーロータ７１及び第１アウターロータ７２）が、図１２（ａ）において時計回りに回転することにより、図７に示すように制御弁９０が閉弁した状態で、外部から供給されるオイルが、吸入口１４ａ→吸入通路１４ｂ→凹部２２→ポンプ室入口２３を経て、第１ポンプユニット７０のポンプ室Ｐ内に吸い込まれる。
そして、第１ポンプユニット７０の連続的な回転により、ポンプ室Ｐに吸入されたオイルは加圧され、この加圧過程で空気混入オイルが、所定の排出量として積極的に排出口２４から外部に排出され、さらに、残りのオイルが、中間吐出口４４ｂ→連通路４４ｃ→中間吸入口４４ｄを経て、第２ポンプユニット８０に向けて、所定の吐出圧に昇圧されて吐出（供給）される。

続いて、第２ポンプユニット８０（第２インナーロータ８１及び第２アウターロータ８２）が、図１２（ｂ）において時計回りに回転することにより、オイルが、中間吸入口４４ｄを経て、第２ポンプユニット８０のポンプ室Ｐ内に吸い込まれる。
そして、第２ポンプユニット８０の連続的な回転により、ポンプ室Ｐに吸入されたオイルは加圧され、吐出口５２→吐出通路１５ａ→吐出口１５ｂを経て、外部の潤滑領域に向けて、所定の吐出圧かつ所定の吐出量にて吐出（供給）される。

ここで、回転軸３０が高速回転して、第２ポンプユニット８０からの吐出量が所定レベルになると、図８に示すように制御弁９０が開弁して、吐出通路１５ａを流れるオイルの一部（戻しオイル）が、戻し通路１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）を通して第１ポンプユニット７０の上流側（のポンプ室入口２３）に戻される。
ここで、戻し通路１６ｃを流れる戻しオイルは、吸入口１４ａから吸い込まれて吸入通路１４ｂを流れる吸入オイルと同一の流れ方向に導かれて合流するため、両方の流れ（吸入オイルの流れと戻しオイルの流れ）が合流する際の流れの乱れや流れ損失等を抑制することができ、特に、ポンプの自吸性能が低下する高速回転（高負荷）時等においてキャビテーションの発生を抑制ないし防止でき、ポンプ効率を向上させることができる。

実際には、第１ポンプユニット７０（第１インナーロータ７１及び第１アウターロータ７２）と第２ポンプユニット８０（第２インナーロータ８１及び第２アウターロータ８２）との協働作用により、一段目におけるオイルパンＯＰからのオイルの吸入→一段目におけるオイルの加圧→一段目における混入した空気及びオイル（空気混入オイル）の排出→一段目における残りのオイルの下流側への吐出（二段目におけるオイルの吸入）→二段目におけるオイルの加圧→二段目におけるオイルの吐出（高速回転時においては、加えて、戻し通路１６を通してのオイルの戻し動作）という、一連の行程を連続的に行っている。

上記実施形態においては、ハウジング（ハウジング本体１０及びハウジングカバー２０）の内側において第２のハウジングとしてロータケース４０及びサイドプレート５０等を備えた構成において、本発明を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、ロータケース４０及びサイドプレート５０等を廃止した構成において、本発明を適用してもよい。
上記実施形態においては、第１ポンプユニット７０（第１インナーロータ７１及び第１アウターロータ７２）及び第２ポンプユニット８０（第２インナーロータ８１及び第２アウターロータ８２）を備えた二段のトロコイド式ポンプにおいて、本発明を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、内接ギヤ（インンボリュート）式のインナーロータ及びアウターロータ等を備えた構成において、あるいは、ベーン式のポンプユニットを備えた構成において、さらには、オイル以外の流体と対象とする流体ポンプにおいて、本発明を適用してもよい。

上記実施形態においては、ハウジングをハウジング本体とハウジングカバーとに分離した構成において、本発明を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、それぞれ凹部を画定する二分割の第１ハウジング半体及び第２ハウジング半体からなるハウジングを備えた構成において、本発明を適用してもよい。
上記実施形態においては、本発明に係るオイルポンプを自動車等に搭載されるエンジンに適用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、エンジン以外の例えば無段変速機（ＣＶＴ）等にも適用することができる。

以上述べたように、本発明の流体ポンプによれば、流れの乱れ、流れ損失等を抑えつつ、高速回転時におけるキャビテーション等の発生を抑制ないし防止して、ポンプ効率の向上を達成でき、特に、二段式の流体ポンプにおいて、所望の吐出性能を確保しつつ、幅狭化、小型化等を達成できるため、自動車等に搭載されるエンジンに適用できるのは勿論のこと、二輪車、その他のエンジンを搭載する車両、あるいは、潤滑油の圧送を必要とする無段変速機（ＣＶＴ）やその他の機構等にも有用である。

Ｈ ハウジング
１０ ハウジング本体（ハウジング）
１１ 軸受孔
１２ 内周面
１３ 端面
１４ａ 吸入口
１４ｂ 吸入通路
１５ａ 吐出通路
１５ｂ 吐出口
１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ） 戻し通路
１７ 接合面
１８ 装着穴
１９ 筒状部材
２０ ハウジングカバー（ハウジング）
２１ 軸受孔
２２ 凹部
２３ ポンプ室入口
２４ 排出口
３０ 回転軸
Ｓ 軸線
４０ ロータケース
４１ 円筒部
４２ 内周面
４３ 内周面
４４ 仕切り壁
４４ａ 軸受孔
４４ｂ 中間吐出口
４４ｃ 連通路
４４ｄ 中間吸入口
５０ サイドプレート
５１ 円孔
５２ 吐出口
６０ Ｏリング
７０ 第１ポンプユニット
Ｐ ポンプ室
７１ 第１インナーロータ
７１ａ 嵌合孔
７２ 第１アウターロータ
Ｓ１ 回転中心線
７２ａ 外周面
８０ 第２ポンプユニット
８１ 第２インナーロータ
８１ａ 嵌合孔
８２ 第２アウターロータ
Ｓ２ 回転中心線
８２ａ 外周面
９０ 制御弁
９１ 弁体
９２ 付勢バネ
９３ ネジ蓋

Claims (7)

1. 回転軸と、
   前記回転軸により回転駆動されて流体を吸入，加圧及び吐出するポンプユニットと、
   前記回転軸を回動自在に支持すると共に前記ポンプユニットを収容し、かつ、流体を外部から吸入する吸入口，流体を外部に吐出する吐出口，前記吸入口に交差して所定方向に伸長し前記吸入口から前記ポンプユニットに流体を導く吸入通路，前記ポンプユニットから前記吐出口に流体を導く吐出通路，前記吐出通路を流れる流体の一部を前記ポンプユニットの上流側に戻す戻し通路を有するハウジングと、
   前記戻し通路の途中に配置されて戻し流体の流れを制御する制御弁と、
   を備えた、流体ポンプであって、
   前記ハウジングには、前記所定方向と平行に伸長する筒状部材が設けられ、
   前記筒状部材は、前記ハウジングにより形成された戻し通路に連通する戻し通路を画定するべく、全体が前記ハウジングの吸入通路内に配置されて、その上流側端部が前記ハウジングの内壁に嵌合して固定され、その下流側端部が前記吸入通路と前記吸入口の交差領域よりも下流側において前記吸入通路内に開口している、
   ことを特徴とする流体ポンプ。
2. 前記ハウジングは、前記回転軸の軸線方向において開口するハウジング本体と、前記ハウジング本体の開口を閉鎖するべく前記ハウジング本体に連結されるハウジングカバーにより形成され、
   前記吸入通路は、前記軸線方向と平行に伸長するように形成され、
   前記筒状部材は、前記軸線方向と平行に伸長するように形成され、前記ハウジング本体の開口側から挿入されて前記ハウジング本体に嵌合されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ。
3. 前記ポンプユニットは、前記回転軸と一体的に回転する第１インナーロータ及び前記第１インナーロータに連動して回転する第１アウターロータからなる第１ポンプユニットと、前記回転軸と一体的に回転する第２インナーロータ及び前記第２インナーロータに連動して回転する第２アウターロータからなる第２ポンプユニットを含み、
   前記吸入通路及び戻し通路は、前記第１ポンプユニットに連通するように形成され、
   前記吐出通路は、前記第２ポンプユニットに連通するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体ポンプ。
4. 前記ハウジングは、前記第１ポンプユニット及び第２ポンプユニットを収容するロータケースと、前記ロータケースを嵌合させる凹部を有するハウジング本体と、前記ハウジング本体の開口を閉鎖するべく連結されるハウジングカバーとを含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載のオイルポンプ。
5. 前記ハウジングカバーは、前記吸入通路を流れる吸入流体及び前記戻し通路を流れる戻し流体を合流させつつ前記第１ポンプユニットに向けて方向付けする凹部を有する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の流体ポンプ。
6. 前記ハウジングカバーは、空気が混入した空気混入流体を排出するべく前記第１ポンプユニットに臨むように形成された排出口を有する、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のオイルポンプ。
7. 前記第１ポンプユニット及び第２ポンプユニットは、それぞれ、トロコイド式のインナーロータ及びアウターロータを含む４葉５節からなる、
   ことを特徴とする請求項３ないし６いずれか一つに記載のオイルポンプ。

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