JP6996063B2 - 内接歯車式ポンプのアウターロータの歯形創成方法 - Google Patents

Description

本発明は、歯数がｎのインナーロータと歯数が（ｎ＋１）のアウターロータからなるポンプロータを有する内接歯車式ポンプ、詳しくは、作動時の騒音を低減した内接歯車式ポンプとそのポンプを実現するためのアウターロータの歯形創成方法に関する。

首記の内接歯車式ポンプは、車両のエンジン潤滑用、自動変速機（ＡＴ・ＣＶＴ）や自動ブレーキ装置の油圧発生用、ディーゼルエンジンの燃料供給用など、様々な用途に利用されている。

その内接歯車式ポンプ、中でも車両に搭載されるものは、乗員に不快感を与える懸念を払拭するために作動音の小さなものが要求されている。

内接歯車式ポンプの先行技術として、例えば、下記特許文献１～３に記載されたものなどが知られている。

特許文献１に記載された内接歯車式ポンプは、下記のインナーロータとアウターロータを組み合わせたポンプロータ｛メガフロイドロータ（住友電工社商標）と称されている｝を備えるものである。

インナーロータ：第１の基礎円に接して転がる外転円と第２の基礎円に接して転がる内転円とによって描かれる二つのサイクロイド曲線間にインボリュート曲線を介在した歯形を有する。

アウターロータ：組み合わせ相手のインナーロータを特許文献１の請求項２に記載の方法で自転、公転させて得られるインナーロータの歯形曲線群の包絡線で創成された歯形を有する。

特許文献１の請求項２に記載のアウターロータの歯形創成法は、アウターロータの中心を中心とする直径（２ｅ＋ｔ）の創成円（以下では創成円と言う）上をインナーロータの中心が１周公転し、その間にインナーロータが（１／ｎ）回自転し、このときのインナーロータの歯形曲線群の包絡線をアウターロータの歯形となすものである。
ここに、 ｎ：インナーロータの歯数
ｅ：アウターロータとインナーロータの偏心量
ｔ：アウターロータとそのアウターロータに押し付けたインナーロータとの間に生じるチップクリアランスの中央値

特許文献２に記載された内接歯車式ポンプは、自転する創成円の中心位置を自在変化させ、創成円上の一点の軌跡を歯形曲線にしたインナーロータと、そのインナーロータを前記特許文献２の請求項２に記載の方法と同様の方法で自転、公転させて得られるインナーロータの歯形曲線群の包絡線で創成された歯形を有するアウターロータを組み合わせたポンプロータ｛ジオクロイドロータ（住友電工社商標）と称されている｝を備えるものである。

特許文献３に記載された内接歯車式ポンプは、アウターロータの歯形創成法を改善したものである。特許文献１の請求項２に記載のアウターロータの歯形創成法は、前掲の式のチップクリアランスｔ（以下ではこのｔをΔｅと置き換えて説明を行なう）が、規格の最小値になる寸法をもったインナーロータとアウターロータが互いに組み合わされた場合、両ロータの干渉が起こってロータの回転が妨げられることがある。

前記チップクリアランスΔｅは、上限値と下限値が規定される場合がある。この場合には、寸法が許容範囲内で最小のインナーロータと、寸法が許容範囲内で最大のアウターロータを組み合わせたときのチップクリアランスが最大値Δｅ_ｍａｘとして設定され、また、寸法が許容範囲内で最大のインナーロータと、寸法が許容範囲内で最小のアウターロータを組み合わせたときのチップクリアランスが最小値Δｅ_ｍｉｎとして設定される。

特許文献１，２などは、偏心量ｅにチップクリアランスΔｅの中央値｛Δｅ_ｍｉｎ＋（Δｅ_ｍａｘ－Δｅ_ｍｉｎ）／２｝の１／２を加算した長さをインナーロータの中心が公転する創成円の半径にして上記の方法でインナーロータの歯形曲線群の包絡線を描き、その包絡線をアウターロータの歯形にしていたが、この方法では、インナーロータとアウターロータの干渉を回避することができない。

そこで、特許文献３は、インナーロータの中心をアウターロータの中心周りに直径２ｅの創成円上を公転させ、インナーロータの中心がその創成円を１周公転する間にインナーロータを１／ｎ回自転させ、こうして得られるインナーロータの歯形曲線群の包絡線をアウターロータの仮の歯形にし、その仮の歯形とインナーロータの元の歯形の少なくとも一方をオフセット又はスケールによりΔｅ相当量変位させることで、インナーロータとアウターロータ間に干渉回避のために歯間隙間を作り出すようにしている。

特開２００５－３６７３５号公報 ＷＯ２０１０／０１６４７３公開公報 特開２００６－２２０１３７号公報

特許文献３のアウターロータの歯形の創成法は、インナーロータとアウターロータの干渉を無くす目的で開発されたが、ポンプの騒音低減に関してまだ改善の余地を残していた。

特許文献３の方法では、チップクリアランスの規格値Δｅについて最小値が求められたときのインナーロータとアウターロータの噛み合い部（両ロータ間でトルク伝達がなされる部分）における歯間隙間が必要以上に大きくなり、それが原因で、そのロータを採用した内接歯車式ポンプの作動音（騒音）が大きくなることがわかった。

本発明の課題は、騒音の抑制を図った内接歯車式ポンプと、そのポンプのアウターロータの歯形の創成方法、詳しくは、インナーロータとアウターロータのチップクリアランスの規格について最小値が求められたときのポンプロータの噛み合い部における歯間隙間を小さくし得る歯形創成方法を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明は、一態様にかかる内接歯車式ポンプとして、下記のポンプ、即ち、
内周に一定ピッチで（ｎ＋１）個の歯をもつ環状のアウターロータと、前記アウターロータの内側に配置される、外周に一定ピッチでｎ個の歯をもつインナーロータとを組み合わせたポンプロータと、
そのポンプロータを収容するポンプケースと、を有し、
前記インナーロータの中心は前記アウターロータの中心からずれた位置に偏心配置されて前記インナーロータと前記アウターロータとの間にポンプロータ回転に伴って体積が増減するチャンバ（ポンプ室）が形成され、
そのチャンバの体積が最小となる側において前記インナーロータと前記アウターロータ
の歯が互いに噛み合い、
前記インナーロータと前記アウターロータの歯の噛み合い部における歯間隙間が０～０．００５ｍｍの範囲にあるものを提供する。

かかる内接歯車式ポンプ、即ち、内周に一定ピッチで（ｎ＋１）個の歯をもつ環状のアウターロータと、前記アウターロータの内側に配置される、外周に一定ピッチでｎ個の歯をもつインナーロータとを組み合わせたポンプロータと、
そのポンプロータを収容するポンプケースと、を有し、
前記インナーロータの中心は前記アウターロータの中心からずれた位置に偏心配置されて前記インナーロータと前記アウターロータとの間にポンプロータ回転に伴って体積が増減するチャンバ（ポンプ室）が形成され、
そのチャンバの体積が最小となる側において前記インナーロータと前記アウターロータ
の歯が互いに噛み合う内接歯車式ポンプのアウターロータは、以下のようにして歯形を創成する。即ち、
前記インナーロータと前記アウターロータの互いの中心の偏心量をｅ、前記インナーロータと前記アウターロータの最大体積のチャンバを仕切る位置でのチップクリアランスの規格の最小値をΔｅ_ｍｉｎ、下記の補正値をｘとして、前記チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎが求められたときに、
前記アウターロータの中心を中心とする直径ｄ＝（２ｅ＋Δｅ_ｍｉｎ＋ｘ）の創成円上をインナーロータの中心が１周公転し、その間にインナーロータが（１／ｎ）回自転し、このときのインナーロータの歯形曲線群の包絡線をアウターロータの基本歯形となす。
ここに、噛み合い部の歯間隙間の定義：偏心位置にあるインナーロータとアウターロータ間に生じる歯間隙間の最小値。
補正値ｘ：前記チップクリアランスの規格の最大値をΔｅ_ｍａｘ、チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎとチップクリアランスの規格の最大値Δｅ_ｍａｘの中央値をΔｅ_ｍｅｄとして、Δｅ_ｍｉｎ＜（Δｅ_ｍｉｎ＋ｘ）＜Δｅ_ｍｅｄの式を成立させる数値の中から選ばれて前記インナーロータと前記アウターロータの歯の噛み合い部における歯間隙間を０～０．００５ｍｍにする値。

ここで言うアウターロータの基本歯形は、アウターロータの歯底がインナーロータの歯先に隙間無く沿うものを言う。

この発明は、上記の歯形創成方法も併せて提供する。

本発明の内接歯車式ポンプは、上記の構成となしたことで騒音が抑制される。

また、本発明のアウターロータ歯形の創成方法によれば、チップクリアランス下限時にてインナーロータとアウターロータが理論偏心位置にあるときの両ロータの噛み合い部における歯間隙間を０．００５ｍｍ以下にすることができる。

本発明の内接歯車式ポンプの一態様の要部を示す断面図である。 本発明におけるアウターロータの歯形創成方法の解説図である。 本発明の方法でアウターロータの歯形を創成したポンプロータの回転角０°時の歯間隙間の具体例を示す図である。 図３（ａ）の位置からポンプロータが１８°回転した位置での歯間隙間の具体例を示す図である。 補正値を用いない方法でアウターロータの歯形を創成したポンプロータの回転角０°時の歯間隙間の具体例を示す図である。 図４（ａ）の位置からポンプロータが１８°回転した位置での歯間隙間の具体例を示す図である。

［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様にかかる内接歯車式ポンプは、内周に一定ピッチで（ｎ＋１）個の歯をもつ環状のアウターロータと、前記アウターロータの内側に配置される、外周に一定ピッチでｎ個の歯をもつインナーロータとを組み合わせたポンプロータと、
そのポンプロータを収容するポンプケースと、を有し、
前記インナーロータの中心は前記アウターロータの中心からずれた位置に偏心配置されて前記インナーロータと前記アウターロータとの間にポンプロータの回転に伴って体積が増減するチャンバが形成され、
そのチャンバの体積が最小となる側において前記インナーロータと前記アウターロータ
の歯が互いに噛み合い、
前記インナーロータと前記アウターロータの歯の噛み合い部における歯間隙間が０～０．００５ｍｍの範囲にあるものである。

このように、インナーロータとアウターロータの歯の噛み合い部における歯間隙間が０～０．００５ｍｍと極めて小さくなっているので、ポンプ作動時にインナーロータとアウターロータが相対的に振れて両ロータの歯が接したときの衝撃とその衝撃による騒音が小さくなる。

前記アウターロータの歯底部には、前記インナーロータの歯先との間に空間を生じさせる逃がし部を設けることができる。

その逃がし部を有するアウターロータを採用した内接歯車式ポンプは、インナーロータとアウターロータとの間に形成されるチャンバの圧縮比が逃がし部の無いポンプに比べて小さくなり、これにより、ポンプの吐出量の変化が緩やかになって脈動低減および脈動に起因した騒音の低減が図られる。

かかる内接歯車式ポンプのアウターロータは以下のようにして歯形を創成する。
その方法は、内周に一定ピッチで（ｎ＋１）個の歯をもつ環状のアウターロータと、
前記アウターロータの内側に配置される、外周に一定ピッチでｎ個の歯をもつインナーロータと、
前記インナーロータと前記アウターロータとを収容するポンプケースと、を有し、
前記インナーロータの中心は前記アウターロータの中心からずれた位置に偏心配置されて前記インナーロータと前記アウターロータとの間にロータ回転に伴って体積が増減するチャンバが形成され、
そのチャンバの体積が最小となる側において前記インナーロータと前記アウターロータ
の歯が互いに噛み合う上記内接歯車式ポンプのインナーロータとアウターロータの互いの中心の偏心量をｅ、前記インナーロータと前記アウターロータのチップクリアランスの規格の最小値をΔｅ_ｍｉｎ、下記の補正値をｘとして、前記チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎが求められたときに、
前記アウターロータの中心を中心とする直径ｄ＝（２ｅ＋Δｅ_ｍｉｎ＋ｘ）の創成円上を前記インナーロータの中心が１周公転し、その間にインナーロータが（１／ｎ）回自転し、このときのインナーロータの歯形曲線群の包絡線をアウターロータの基本歯形となすものである。
なお、噛み合い部の歯間隙間の定義と、補正値ｘに関する定義は、既に述べたのでここでの説明は省く。

このアウターロータの歯形創成方法によれば、インナーロータとアウターロータの噛み合い部における歯間隙間が、最適化されて従来のポンプよりも小さくなる。

前記補正値ｘは、（チップクリアランスの規格の中央値Δｅ_ｍｅｄ－チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎ）の２／３程度にするとよい。そのようにすると、チップクリアランスの規格の中央値Δｅ_ｍｅｄから補正値ｘを簡単に求めることができる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態にかかる内接歯車式ポンプの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれ等の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１に例示した内接歯車式ポンプ１は、ポンプロータ２をポンプケース３に収納して構成されている。

ポンプロータ２は、外周に一定ピッチでｎ個（図示のポンプはｎ＝１０）の歯Ｔｉをもつインナーロータ２ｉと、外周に一定ピッチで（ｎ＋１）個の歯Ｔｏをもつ環状のアウターロータ２ｏと、インナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏとを収容するポンプケース３と、を組み合わせたものになっている。

インナーロータ２ｉは、そのインナーロータ２ｉの中心Ｏｉを、アウターロータ２ｏの中心Ｏｏに対して一軸方向にｅ偏心させてアウターロータ２ｏの内側に配置されている。インナーロータ２ｉの中心Ｏｉとアウターロータ２ｏの中心Ｏｏがｅ偏心した位置をここでは理論偏心位置と言う。

このインナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏの間にはポンプロータ回転に伴って体積が増減するチャンバ（ポンプ室）６が形成され、そのチャンバ６の体積が最小となる側においてインナーロータ２ｉの歯Ｔｉとアウターロータ２ｏの歯Ｔｏが互いに噛み合っている。

ポンプケース３は、ケース本体３ａと、そのケース本体３ａに設けられたロータ収納室３ｂの入口を塞ぐ蓋（図示省略）を組み合わせた周知の構造のケースである。

ケース本体３ａは、吸入ポート４と吐出ポート５を有する。その吸入ポート４と吐出ポート５は、ロータ収納室３ｂの、ポンプロータ２の側面と向き合う端面に開口している。

吸入ポート４は、インナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏが理論偏心位置にある状態で、最小体積のチャンバ（図１の最上部のチャンバ）部でのインナーロータ２ｉの歯Ｔｉとアウターロータ２ｏの歯Ｔｏの噛み合い位置及び最大体積のチャンバ（図１の最下部のチャンバ）を吸入側の隣接チャンバから仕切る箇所（歯ＴｉとＴｏの接触部）と重ならない位置にある。

ポンプロータ２の側面に向き合ってポンプケース３に形成される吐出ポート５も、インナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏが理論偏心位置にある状態で、最小体積のチャンバ部におけるインナーロータ２ｉの歯Ｔｉとアウターロータ２ｏの歯Ｔｏとの噛み合い位置及び最大体積のチャンバを吐出側の隣接チャンバから仕切る位置と重ならない位置にある。

例示の内接歯車式ポンプは、チップクリアランスの規格の下限値の０．０６ｍｍの要求を満たすものに仕上げられており、インナーロータとアウターロータの噛み合い部における歯間隙間は０～０．００５ｍｍの範囲に納まっている。

このように、噛み合い部における歯間隙間が０．００５ｍｍ以下と極めて小さいため、ポンプ作動時にインナーロータとアウターロータが相対的に振れて両ロータの歯が接したときの衝撃とその衝撃による騒音が小さくなる。

また、前記噛み合い部における歯間隙間は、最小値が０であるので、両ロータの干渉によるポンプロータの回転規制も起こらない。

この図１の内接歯車式ポンプ１のアウターロータ２ｏは、以下の方法で歯形が創成されている。その方法は、インナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏの互いの中心の偏心量をｅ、インナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏの最大体積のチャンバを仕切る位置での歯間隙間の規格の最小値をΔｅ_ｍｉｎ、下記の補正値をｘとして、前記チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎの要求に応えるために、
図２に示すように、アウターロータ２ｏの中心Ｏｏを中心とする直径ｄ＝（２ｅ＋Δｅ_ｍｉｎ＋ｘ）の創成円上をインナーロータ２ｉの中心Ｏｉが１周公転し、その間にインナーロータ２ｉが（１／ｎ）回自転し、このときのインナーロータ２ｉの歯形曲線群の包絡線をアウターロータの基本歯形となし、その基本歯形の歯底部に、インナーロータ２ｉの歯先との間に空間を生じさせる逃がし部７を形成している。
補正値ｘは、先に述べた通り、Δｅ_ｍｉｎ＜（Δｅ_ｍｉｎ＋ｘ）＜Δｅ_ｍｅｄの式を成立させる数値の中から選ばれて前記インナーロータと前記アウターロータの歯の噛み合い部における歯間隙間を０～０．００５ｍｍにする値である。
また、ｎは、インナーロータ２ｉの歯数、Δｅ_ｍｉｎは、チップクリアランスの規格の最小値、Δｅ_ｍａｘは、チップクリアランスの規格の最大値、Δｅ_ｍｅｄは、チップクリアランスの規格の中央値である。

アウターロータ２ｏの歯底部に逃がし部７が設けられた図１の内接歯車式ポンプ１は、チャンバ（ポンプ室）６の圧縮比が逃がし部の無いポンプに比べて小さくなり、そのために、ポンプの吐出量の変化が緩やかになって脈動低減および脈動に起因した騒音の低減が図られる。なお、逃がし部７は好ましい要素であるが、必須ではない。

例示のインナーロータ２ｉは、パラコイドロータ（住友電工社商標）と称されているトロコイド曲線をベースにした歯形を有するものである。そのインナーロータ２ｉには、トロコイド曲線の歯形のほかにサイクロイド曲線の歯形も多用されているが、インナーロータ２ｉの歯形はそれらに限定されるものではなく、任意の歯形を採用できる。

既述のメガフロイドロータやジオクロイドロータのほかに楕円を組み合わせた形状の歯形なども提案されている。インナーロータは、そのような歯形を有するものであってもよい。

上記の方法でアウターロータ２ｏの歯形を創成した図２の内接歯車式ポンプ１は、インナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏの噛み合い部における歯間隙間が０～０．００５ｍｍの範囲に納まり、作動時の騒音が小さくなる。

この発明の実施形態の内接歯車式ポンプに採用されたポンプロータ（内接歯車）の歯間隙間の一例を図３（ａ）に、また、比較用ポンプロータの歯間隙間の一例を図４（ａ）にそれぞれ示す。両図の数値の単位はｍｍである。

図３（ａ）、図４（ａ）は、ポンプロータ２が回転する前の状態（初期位置）、図３（ｂ）、図４（ｂ）は、初期位置からポンプロータがインナーロータ２ｉの歯間ピッチの１／２（例示のポンプロータ２は１８°）回転した状態を表している。

図３（ａ）、図４（ａ）のポンプロータ２の諸元は、
・インナーロータ２ｉの歯数ｎ＝１０
・アウターロータ２ｏの歯数ｎ＋１＝１１
・インナーロータ２ｉの歯先径＝６７．４８０ｍｍ
・インナーロータ２ｉの歯底径＝５５．８６０ｍｍ
・インナーロータの中心Ｏｉとアウターロータの中心Ｏｏの偏心量ｅ＝２．９０５ｍｍ
・チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎ＝０．０６ｍｍ
・チップクリアランスの規格の最大値Δｅ_ｍａｘ＝０．１４ｍｍ
・チップクリアランスの規格の中央値Δｅ_ｍｅｄ＝０．１０ｍｍ

図３（ａ）のポンプロータ２は、式（２）で直径を求めた創成円上をインナーロータの中心Ｏｉが１周公転し、その間にインナーロータ２ｉが（１／ｎ）回自転し、このときのインナーロータ２ｉの歯形曲線群の包絡線をアウターロータ２ｏの基本歯形となしたものである。前記創成円の中心は、アウターロータの中心と一致する位置にある。
２ｅ＋Δｅ＋ｘ（補正値）・・・・・式（２）

図３（ａ）、図３（ｂ）のカッコ無しの数値は、チップクリアランスの規格の中央値Δｅ_ｍｅｄ（この例ではΔｅ_ｍｅｄ＝０．１ｍｍ）を式（２）のΔｅとして用いて直径を求めた、創成円上をインナーロータの中心Ｏｉが自転しながら公転して描かれる歯形曲線群の包絡線をアウターロータ２ｏの歯形としたときの、インナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏの噛み合い部の歯間隙間の計算値である。創成円は、その円の中心がアウターロータの中心Ｏｏ上におかれる。

図３（ａ）、図３（ｂ）において最大体積のチャンバ６を仕切る箇所の歯間隙間は、チップクリアランスの規格の中央値が０．１ｍｍであるので、その半分（半径分）の０．０５０ｍｍになっている。

図３（ａ）、図３（ｂ）における、インナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏの噛み合い部は、インナーロータ２ｉの最上部の歯とその隣の歯がアウターロータ２ｏに接している箇所である。

チップクリアランスの規格として最小値が要求されたときには、上記式（２）のΔｅとして、チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎを用い、上記式（２）でインナーロータの中心Ｏｉが公転する創成円の直径を求める。

こうして直径を求めた創成円上をインナーロータの中心Ｏｉが自転しながら１周公転して描かれる歯形曲線群の包絡線をアウターロータ２ｏの歯形としたときのインナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏの噛み合い部の歯間隙間の計算値を、図３（ａ）、図３（ｂ）にカッコ付きの数値として示す。

補正値ｘは、式（１）を成立させる値の中から選ばれる数値であって、インナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏの噛み合い部の歯間隙間を０～０．００５ｍｍに制限する値である。
Δｅ_ｍｉｎ＜（Δｅ_ｍｉｎ＋ｘ）＜Δｅ_ｍｅｄ・・・式（１）

式（１）の補正値ｘは、（チップクリアランスの規格の中央値Δｅ_ｍｅｄ－チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎ）の２／３程度が好ましい。ここでは、その補正値ｘとして、０．０２５ｍｍを用いた。

前記ΔｅとしてΔｅ_ｍｅｄを採用し、既述の式（２）で直径を求めた創成円を使ってインナーロータの歯形曲線群の包絡線を描き、その包絡線をアウターロータの基本歯形としたときにインナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏの噛み合い部に生じる歯間隙間を、図３（ａ）、図３（ｂ）にカッコ無しの数値で示す。

図３のポンプロータは、Δｅ_ｍｅｄ＝０．１ｍｍ、Δｅ_ｍｉｎ＝０．０６ｍｍであるから、Δｅ_ｍｅｄとΔｅ_ｍｉｎの差が０．０４ｍｍである。その０．０４ｍｍは直径での差であるので、半径での差は０．０２ｍｍである。

インナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏが初期位置にある図３（ａ）では、Δｅとしてチップクリアランスの規格の中央値Δｅ_ｍｅｄを用いたときのインナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏの噛み合い部の歯間隙間０．０２５ｍｍから前記０．０２ｍｍを差し引いた０．００５ｍｍ（カッコ付き数値）が、Δｅとしてチップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎを用いたときのインナーロータ２ｉとアウターロータ２ｏの噛み合い部の歯間隙間となる。

その噛み合い部の歯間隙間は、ポンプロータ２が初期位置からインナーロータ２ｉの歯間ピッチの１／２ピッチ（例示のポンプは１８°）回転した図３（ｂ）の状態ではさらに縮小して０．００３ｍｍになっている。

ここで、チップクリアランスの規格の中央値Δｅ_ｍｅｄ＝０．１０ｍｍ、チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎ＝０．０６ｍｍ、上記式（２）の補正値ｘ＝０．０２５ｍｍであると仮定して、チップクリアランスの規格の最小値が求められたときのアウターロータの歯形創成に用いる創成円（これをＳ２とする）の直径を求めると、（２ｅ＋Δｅ＋ｘ）＝（２ｅ＋０．０６＋０．０２５）となる。

一方、上記のΔｅとしてチップクリアランスの規格の中央値を用い、補正値を加えずに創成円（これをＳ１とする）の直径を求めると、（２ｅ＋Δｅ）＝（２ｅ＋０．１）となる。

また、上記のΔｅとしてチップクリアランスの規格の最小値を用い、補正値を加えずに創成円（これをＳ３とする）の直径を求めると、（２ｅ＋Δｅ）＝（２ｅ＋０．０６）となる。

このケースでは、創成円Ｓ１に対して創成円Ｓ２は直径が０．０１５ｍｍ小さいので、創成円Ｓ１を用いてアウターロータの歯形を創成したポンプロータに比べて歯間隙間が縮小され、騒音が小さくなる。

この場合の縮小量は、創成円の半径での差が０．００７５ｍｍとなるので、インナーロータが半径で０．００３７５ｍｍ拡径し、アウターロータが半径で０．００３７５ｍｍ縮径したものになる。

また、創成円Ｓ３に対して創成円Ｓ２は直径が０．０２５ｍｍ大きいので、創成円Ｓ３を用いてアウターロータの歯形を創成したポンプロータに比べて歯間隙間が拡大され、インナーロータとアウターロータの干渉回避につながる。

この場合の拡大量は、創成円の半径での差が０．０１２５ｍｍとなるので、インナーロータが半径で０．００６２５ｍｍ縮径し、アウターロータが半径で０．００６２５ｍｍ拡径したものになる。

図４（ａ）のポンプロータは、アウターロータ２ｏの歯形の創成を、補正値の含まれない下式（３）で直径を求めた創成円上をインナーロータの中心Ｏｉが１周公転し、その間にインナーロータ２ｉが（１／ｎ）回自転し、このときのインナーロータ２ｉの歯形曲線群の包絡線をアウターロータ２ｏの仮の歯形となし、その仮の歯形をオフセットにより半径で０．０２ｍｍ（直径で０．０４ｍｍ）歯間隙間が拡大する方向に変位させたものである。
２ｅ＋Δｅ_ｍｉｎ・・・・・（式３）

図４（ａ）、図４（ｂ）のカッコ無しの数値は、オフセットにより拡大させた歯間隙間の計算値を表している。また、カッコ付きの数値は、オフセット有りのポンプロータの噛み合い部の歯間隙間（カッコ無しの数値）から半径でのオフセット値０．０２ｍｍを差し引いた値を示している。

この図３（ａ）、図４（ａ）のポンプロータ２の比較結果から、アウターロータ２ｏの歯形創成時にインナーロータ２ｉの中心Ｏｉを公転させる創成円の直径の算出において、２ｅ＋Δｅに補正値を加算することの有効性を確認することができる。

その補正値を加算することで、インナーロータとアウターロータの噛み合い部の歯間隙間が従来採用されている方法に比べて縮小されて０～０．００５ｍｍと極めて小さくすることができ、それにより、ポンプの作動時の騒音が抑制されて小さくなる。

図３に示す形状の歯形を有する内接歯車式ポンプを下記の条件で運転したときの騒音の大きさを調べた。

その内接歯車式ポンプのポンプロータの寸法諸元は、
・インナーロータ２ｉの歯数ｎ＝１０
・アウターロータ２ｏの歯数ｎ＋１＝１１
・インナーロータ２ｉの歯先径＝６７．４８０ｍｍ
・インナーロータ２ｉの歯底径＝５５．８６ｍｍ
・インナーロータの中心Ｏｉとアウターロータの中心Ｏｏの偏心量ｅ＝２．９０５ｍｍ
である。

－ポンプの運転条件－
駆動油圧：０．１ＭＰａ
油音 ：８０℃
ロータ回転数 ：１０００ｒｐｍ

騒音は、インナーロータとアウターロータの噛み合い部の歯間隙間を異ならせ、歯間隙間小仕様、歯間隙間大仕様、歯間隙間適正化品の歯間隙間での数値を求めた。その結果を表１にまとめる。表１の歯間隙間適正化品は、本発明の方法でアウターロータの歯形を創成したものである。

表１のアウターは、アウターロータを表し、インナーは、インナーロータを表す。また、＊１は、歯間隙間の最大値を、＊２は、騒音値を表す。

この表１からわかるように、歯間隙間適正化品は、チップクリアランス規格最小時の歯間隙間が大仕様品などに比べて極端に小さく、作動時の騒音低減が図れる

１ 内接歯車式ポンプ
２ ポンプロータ
２ｉ インナーロータ
Ｔｉ インナーロータの歯
２ｏ アウターロータ
Ｔｏ アウターロータの歯
３ ポンプケース
３ａ ケース本体
３ｂ ロータ収納室
４ 吸入ポート
５ 吐出ポート
６ チャンバ
７ 逃がし部
Ｏｉ インナーロータの中心
Ｏｏ アウターロータの中心
Ｓ アウターロータの歯形創成においてインナーロータの中心が公転する創成円
ｅ インナーロータの中心とアウターロータの中心の偏心量
ｎ インナーロータの歯数
Δｅ_ｍｉｎ チップクリアランスの規格の最小値
Δｅ_ｍａｘ チップクリアランスの規格の最大値
Δｅ_ｍｅｄ チップクリアランスの規格の中央値
ｘ 補正値

Claims (3)

1. 内周に一定ピッチで（ｎ＋１）個の歯をもつ環状のアウターロータと、
   前記アウターロータの内側に配置される、外周に一定ピッチでｎ個の歯をもつインナーロータと、
   前記インナーロータと前記アウターロータとを収容するポンプケースと、を有し、
   前記インナーロータの中心は前記アウターロータの中心からずれた位置に偏心配置されて前記インナーロータと前記アウターロータとの間にロータ回転に伴って体積が増減するチャンバが形成され、
   そのチャンバの体積が最小となる側において前記インナーロータと前記アウターロータの歯が互いに噛み合う内接歯車式ポンプのアウターロータの歯形創成方法であって、
   前記インナーロータと前記アウターロータの互いの中心の偏心量をｅとし、許容範囲内で最小の寸法をもつ前記インナーロータと許容範囲内で最大の寸法をもつ前記アウターロータとを組み合わせたときのチップクリアランスの大きさをチップクリアランスの規格の最大値Δｅ _ｍａｘ として予め設定し、許容範囲内で最大の寸法をもつ前記インナーロータと許容範囲内で最小の寸法をもつ前記アウターロータとを組み合わせたときのチップクリアランスの大きさをチップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎ として予め設定し、下記の補正値ｘを設定し、
   前記アウターロータの中心を中心とする直径ｄ＝（２ｅ＋Δｅ_ｍｉｎ＋ｘ）の創成円上を前記インナーロータの中心が１周公転し、その間にインナーロータが（１／ｎ）回自転し、このときのインナーロータの歯形曲線群の包絡線をアウターロータの基本歯形となす内接歯車式ポンプのアウターロータの歯形創成方法。
   ここに、
   歯間隙間の定義：前記インナーロータの中心と前記アウターロータの中心が前記ｅ偏心し、かつ、吸入側と吐出側で歯間隙間の大きさが対称となる理論偏心位置にあるインナーロータとアウターロータ間に生じる歯間隙間。
   補正値ｘ：前記チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎと前記チップクリアランスの規格の最大値Δｅ_ｍａｘの中央値をΔｅ_ｍｅｄとして、Δｅ_ｍｉｎ＜（Δｅ_ｍｉｎ＋ｘ）＜Δｅ_ｍｅｄの式を成立させる数値の中から選ばれて前記インナーロータと前記アウターロータの歯の噛み合い部における歯間隙間から前記Δｅ _ｍｅｄ と前記Δｅ _ｍｉｎ の差（直径での差）の半分の大きさ（半径での差）を差し引いた値を０～０．００５ｍｍの範囲にする値。
2. 前記補正値ｘを、（チップクリアランスの規格の中央値Δｅ_ｍｅｄ－チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎ）の２／３以下にする請求項１に記載の内接歯車式ポンプのアウターロータの歯形創成方法。
3. 前記チップクリアランスの規格の最大値Δｅ_ｍａｘが０．１４ｍｍ、前記チップクリアランスの規格の最小値Δｅ_ｍｉｎが０．０６ｍｍ、前記チップクリアランスの規格の中央値Δｅ_ｍｅｄが０．１０ｍｍにそれぞれ設定され、このときの補正値ｘとして０．０２５ｍｍを採用した請求項１に記載の内接歯車式ポンプのアウターロータの歯形創成方法。

Images