JPH0642468A - 内接型ギアポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内接型ギアポンプにおける低回転時の搬送流
量を確保しつつ、高回転時のキャビテーションを抑制す
ることを目的とする。 【構成】 ケーシング内に回転自在に装着されるアウタ
ーロータと、このアウターロータの内周歯に噛合させら
れるインナーロータとを備え、前記アウターロータの各
内周歯内、あるいは、インナーロータの各外周歯内の何
れか一方には、これらの内周歯と外周歯との間に形成さ
れる搬送セルの内、隣接する搬送セル間の連通および遮
蔽を行うことにより、流体の搬送流量を調整する流量調
整機構が内裝されてなり、この流量調整機構が内裝され
たロータは、その厚さ方向に２分割された一対のロータ
半体が厚さ方向に突き合わされて構成されているととも
に、その突き合わせ面の内周あるいは外周に全周に亘っ
てシール溶接が施されることによって一体化されている
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ケーシング内に回転自
在に装着されるとともに内周歯を有するアウターロータ
と、このアウターロータの内周歯に噛合させられる外周
歯を有するインナーロータとを備えた内接型ギアポンプ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内接型ギアポンプとして、図４に
示す構造のものが知られている。この図に示す内接型ギ
アポンプは、ケーシング１内に回転自在に設けられ内周
歯Ｘを備えたアウターロータ２と、このアウターロータ
２の内周歯Ｘに噛合させられる外周歯Ｙを有するインナ
ーロータ３と、このインナーロータ３を支持するととも
に、このインナーロータ３の回転中心Ｏ2を前記アウタ
ーロータ２の回転中心Ｏ1から所定方向へ偏心させて保
持する駆動軸３ａを備えている。

【０００３】これら一対のロータ２・３の各歯Ｘ・Ｙの
歯面間に区画して形成される隙間Ｓは、両ロータ２・３
が回転してそれぞれの回転中心Ｏ1・Ｏ2を通る直線上の
符号Ｂで示す部分に位置するときに、その容積が最小に
なり、符号Ａで示す部分に位置するときに、その容積が
最大となるような構成となっている。

【０００４】また、前記ケーシング１の両ロータ２・３
の端面と対向する部分には、前記隙間Ｓ内に作動油等の
流体を供給する吸入ポート４と、前記隙間Ｓに吸入・密
閉された流体が吐出され、この流体をケーシング１の外
部へ導く吐出ポート５が形成されている。

【０００５】そして、前記構成の内接型ギアポンプは、
これらの両ロータ２・３の相対回転により、前記内周歯
Ｘと外周歯Ｙとの間に形成される隙間Ｓの容積を変化さ
せることにより、隙間Ｓの増加時において吸入ポート４
から流体を吸引し、この吸引した流体を両ロータ２・３
の回転によって搬送し、さらに、前記隙間Ｓの減少時に
おいて前記流体を吐出ポート５から排出するようになっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
内接型ギアポンプにおいては、回転数の増加とともにポ
ンプの吐出量は増大し、高速回転時には必要以上の吐出
量となる。この過供給を防止するための一方法として
は、吐出ポート５の下流側にリリーフ弁を設けておい
て、過供給の分の流体をタンク等へ戻すことが一般的に
は行われているが、吐出ポート５側にリリーフ弁を設け
る分、過供給時に動力損失を生じてしまう。

【０００７】一方、吸入側において流体の流量を制限す
る方法もあるが、高回転時における前記隙間Ｓ内の圧力
低下により、この隙間Ｓ内において気液２相状態とな
り、吐出ポート５へ送り出す際にキャビテーションを発
生させる原因となる。

【０００８】そして、このようなキャビテーションの発
生を抑制するための一方法として挙げられるのは、隙間
Ｓ内の気液２相流体を、搬送途中において十分に圧縮し
て完全に液相状態としたのちに吐出ポート５へ送り出す
ことである。

【０００９】そのためには、隙間Ｓの容積を十分に減少
させるために、吸入ポート４の終端部と吐出ポート５の
始端部との距離を十分にとって、前記隙間Ｓと吐出ポー
ト５との連通時期を遅らせる必要がある。（この技術
は、例えば、特開平３ー１７５１８２号公報において開
示されている。）

【００１０】さらに、前記特開平３ー１７５１８２号公
報においては、次のような改善案を同時に開示してい
る。

【００１１】すなわち、前記各内周歯Ｘあるいは各外周
歯Ｙに、隣接する２つの隙間Ｓを連通させる制御孔を形
成し、この制御孔内に、低回転時には、流体の搬送方向
（両ロータ２・３の回転方向）への流体の流れを許容
し、かつ、高回転時には、制御孔の内壁に接触してその
内部を長さ方向に遮蔽することにより、流体の逆方向へ
の流れを阻止する弁体を設けておき、完全液相の流体を
搬送する低回転時においては、各制御孔を連通状態とし
て、吸入ポート４から離間した直後の隙間Ｓから吐出ポ
ート５に連通させられている隙間Ｓまでを連通状態とす
る。また、搬送する流体が気液２相流体である高回転時
においては、前記弁体により制御孔を遮蔽して各隙間Ｓ
間を気密に分離することにより、その内部の流体の圧縮
を可能にしたものである。

【００１２】このような構成とすることにより、低回転
時においては、吸入ポート４から離間した直後の隙間Ｓ
において発生する圧力とほぼ等しい圧力で流体を吐出ポ
ート５へ送り込み、かつ、高回転時においては吐出ポー
ト５に至る間に気液２相流体を十分に圧縮して完全な液
相状態としたのちに、吐出ポート５へ送り込むことが可
能である。

【００１３】ところで、前述の従来の技術においては、
前記弁体と制御孔の内壁との間で逆止弁を構成するよう
にしているが、このような構成の逆止弁をロータ内に設
置するために、ロータをその厚さ方向に２分割した構成
としておき、それぞれの半体の接合面に、前記制御孔お
よび逆止弁を構成する弁座の半分を形成し、これら両半
体間に前記弁体を挟み込んで爆着により両半体を接合一
体化するようにしている。

【００１４】しかしながら、このよう爆着によってロー
タの半体どうしを接合した場合、ロータ半体の接合部分
が均一な接合とならず、場所によっては、点接合状態と
なって、この接合面から流体搬送時に流体が漏洩するこ
とが想定され、その改善策が要望される。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した従来
の技術において残されている課題を有効に解決し得る内
接型ギアポンプを提供せんとするもので、特に、ケーシ
ング内に回転自在に装着されるとともに内周歯を有する
アウターロータと、このアウターロータの内周歯に噛合
させられる外周歯を有するインナーロータとを備え、前
記アウターロータの各内周歯内、あるいは、インナーロ
ータの各外周歯内の何れか一方には、これらの内周歯と
外周歯との間に形成される搬送セルの内、隣接する搬送
セル間の連通および遮蔽を行うことにより、流体の搬送
流量を調整する流量調整機構が内裝されてなり、この流
量調整機構が内裝されたロータは、その厚さ方向に２分
割された一対のロータ半体が厚さ方向に突き合わされて
構成されているとともに、その突き合わせ面の内周ある
いは外周に全周に亘ってシール溶接が施されることによ
って一体化されていることを特徴とする。そして、前記
シール溶接は電子ビーム溶接やレーザー溶接を含むもの
である。

【００１６】

【作用】本発明に係わる内接型ギアポンプは、流量調整
機構が設けられるロータを組み上げる際に、このロータ
を構成する半体を厚さ方向に重ね合わせて周方向に位置
合わせしたのちに、その内周あるいは外周において、前
記両半体の合わせ面に沿ってシール溶接することによ
り、前記両半体を接合一体化するものである。

【００１７】これによって、流量調整機構が設けられた
ロータの少なくとも一方の周面が完全なシール状態とな
されて、このロータからの搬送流体の漏洩が抑制され
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１および
図２に基づき説明する。図１および図２中、符号１０
は、本実施例に係わる内接型ギアポンプを示し、ケーシ
ング１１内に回転自在に装着されるとともに内周歯Ｘを
有するアウターロータ１２と、このアウターロータ１２
の内周歯Ｘに噛合させられる外周歯Ｙを有するインナー
ロータ１３とを備え、前記アウターロータ１２の各内周
歯Ｘ内には、アウターロータ１２の半径方向に沿う制御
孔１４が形成され、この制御孔１４の長さ方向の中間部
には弁座１５が形成され、かつ、前記制御孔１４の内部
には、前記アウターロータ１２が所定の回転数に至った
際に前記弁座１５に当接させられて、前記制御孔１４を
閉塞する弁体１６が移動自在に装着され、かつ、前記各
内周歯Ｘには、前記制御孔１４の外周側の端部をアウタ
ーロータ１２の回転方向後方において隣接する歯底部へ
連通させる連通路１７と、前記制御孔１４の内周側の端
部をアウターロータ１２の回転方向前方において隣接す
る歯底部へ連通させる連通路１８とが形成され、本実施
例においては、前記制御孔１４、弁座１５、および、両
連通孔１７・１８によって流量調整機構１９が構成され
ており、前記アウターロータ１２が、図２に示すよう
に、その厚さ方向に２分割されたロータ半体１２ａ・１
２ｂが接合されることによって概略構成されている。

【００１９】次いで、これらの詳細について説明すれ
ば、前記ケーシング１１の内壁の内、前記両ロータ１２
・１３の歯Ｘ・Ｙの側面に対向させられる位置には、各
歯Ｘ・Ｙの移動軌跡に沿うように吸入ポートＩと吐出ポ
ートＥとが形成されている。

【００２０】前記吸入ポートＩの始端と吐出ポートＥの
終端は、前記内周歯Ｘと外周歯Ｙの噛み合いが最も深い
部分の前後に位置されており、また、吸入ポートＩの終
端は、内周歯Ｘと外周歯Ｙの噛み合いが最も浅くなる位
置の直前に位置され、さらに、吐出ポートＥの始端は、
内周歯Ｘと外周歯Ｙとの間に形成される隙間Ｓ（流体の
運搬セル）が十分に減容された位置に対応して位置させ
られている。

【００２１】前記制御孔１４は、本実施例においては、
内周側に位置する大径部と外周側に位置する小径部と、
これらの大径部と小径部との連続部分に形成された略円
錐状の接続部とによって構成され、前記接続部が前記弁
座１５となされている。

【００２２】そして、この制御孔１４は、その軸方向に
おいて２分割した形状が、前記各ロータ半体１２ａ・１
２ｂの相互の接合面に形成され、両ロータ半体１２ａ・
１２ｂを接合した状態において図１および図２に示すよ
うな制御孔１４となされるとともに、前記弁座１５が形
成されるようになっている。

【００２３】また、前記各ロータ半体１２ａ・１２ｂに
形成される制御孔１４の内壁は、アウターロータ１２を
焼結等によって形成する場合の、圧粉成形工程において
金型により同時に形成され、あるいは、焼結後に切削加
工等によって形成されるもので、その先端がアウターロ
ータ１２の各内周歯Ｘの先端部近傍に位置するように穿
設されている。

【００２４】前記弁体１６は、本実施例においては、球
体が用いられており、前記制御孔１４の小径部の径より
も大きくかつ大径部の径よりも小さな外径とされて、前
記弁座１５とにより逆止弁を構成するようになってい
る。

【００２５】前記連通路１７・１８は、それぞれ、前記
アウターロータ１２に歯厚方向に穿設されてアウターロ
ータ１２の側面と前記制御孔１４の外周側の端部および
内周側の端部を連通させる連絡孔２１・２２と、前記ア
ウターロータ１２の側面ＮＩ形成され、前記一方の連絡
孔２１を、アウターロータ１２の回転方向後方の歯底部
に連通させる連絡溝２３と、他方の連絡孔２２を、アウ
ターロータ１２の回転方向前方の歯底部に連通させる連
絡溝２４とによって構成されている。

【００２６】このような本実施例の内接型ギアポンプ１
０は、以下のようにして製作される。まず、アウターロ
ータ１２およびインナーロータ１３は、金属粉末を圧紛
成形したのちに焼結して形成されるが、アウターロータ
１２は、そのロータ半体１２ａ・１２ｂ毎に形成され
る。

【００２７】そして、各ロータ半体１２ａ・１２ｂを形
成する際の圧粉成形工程において、前記制御孔１４およ
び弁座１５の壁面の半分、および、各連絡孔２１・２２
や連絡溝２３・２４が同時に形成され、次いで、一方の
ロータ半体１２ａ（１２ｂ）の前記各制御孔１４を構成
する部分に弁体１６を挿入したのちに、この一方のロー
タ半体１２ａ（１２ｂ）に他方のロータ半体１２ｂ（１
２ａ）を被せるように、かつ、周方向および径方向に位
置合わせした状態で突き合わせ、この状態で、図２にＷ
で示すように、両ロータ半体１２ａ・１２ｂの突き合わ
せ面を、アウターロータ１２の外周面側から全周に亘っ
てシール溶接する。

【００２８】ここで、本実施例では、前記アウターロー
タ１２を燒結によって形成しており、かつ、内接型ギア
ポンプ１０自体の構造上溶接厚さが大きく取れないもの
であるから、前記シール溶接として、溶接を安定してか
つ正確に制御できる電子ビーム溶接やレーザー溶接が好
適に用いられる。

【００２９】これによって両ロータ半体１２ａ・１２ｂ
が相互に接合されて、その各内周歯Ｘに流量調整機構１
９が組み込まれ、かつ、両ロータ半体１２ａ・１２ｂの
接合面がその外周側において全周に亘って密閉されたア
ウターロータ１２が得られる。

【００３０】このようにして組み上げられたアウターロ
ータ１２を前記インナーロータ１３とともにケーシング
１１に組み込み、インナーロータ１３を駆動軸に固定す
ることにより本実施例の内接型ギアポンプ１０が組み上
げられる。

【００３１】そして、本実施例における内接型ギアポン
プ１０においても、低速回転時における流体の搬送が可
能でありかつ高回転時におけるキャビテーションの発生
が抑制される。

【００３２】すなわち、低回転時においては、弁体１６
にかかる遠心力が小さいこと、また、吐出ポートＥに連
通させられた隙間Ｓにおける内部圧力に比して、その上
流側（ロータ１２・１３の回転方向後方）に位置し吐出
ポートＥと連通していない隙間Ｓの内部圧力が高いこと
から、前記弁体１６が弁座１５から離間し、吸入ポート
Ｉの終端直後から吐出ポートＥ間に位置する制御孔１４
が連通状態とされ、これによって、吐出ポートＥと吸入
ポートＩから離間した直後の隙間Ｓに至る間が連通状態
となされる。

【００３３】したがって、吸入ポートＩにおいて吸い込
まれた流体は、吸入ポートＩから離間させられた直後の
隙間Ｓにおいて圧縮され、その時の圧力により、前方に
位置する隙間Ｓへ順次送り込まれて、最終的には吐出ポ
ートＥへ送り出され、これによって低回転時における流
体の過圧縮がなくなり、流体の搬送が可能となる。

【００３４】一方、高回転時において内接型ギアポンプ
１０への流体の流入量が制限された場合、吸入ポートＩ
から隙間Ｓへ気液２相流体が流れ込むが、このとき、遠
心力によって弁体１６が弁座１５へ圧着させられて各制
御孔１４が閉塞され、各隙間Ｓが独立した状態となされ
る。

【００３５】この状態でロータ１２・１３が回転を継続
すると、吸入ポートＩから吐出ポートＥに至る間におい
て、各隙間Ｓの容積が順次減少させられることにより気
液２相流体が圧縮されて、隙間Ｓが吐出ポートＥへ連通
させられるまでに気相分が凝縮ないしは液相分へ溶かさ
れて、吐出ポートＥの直前において完全な液相状態とな
される。

【００３６】したがって、吐出ポートＥへは完全な液の
状態で流体が送り込まれ、キャビテーションの発生が抑
制される。

【００３７】このようにして組み上げられた内接型ギア
ポンプ１０のポンプ効率について、回転数と吐出量との
関係において見てみたところ、図３に示す結果が得られ
た。

【００３８】図３において、曲線Ａは本実施例に係わる
内接型ギアポンプ１０の特性を示し、曲線Ｂが従来の同
種の内接型ギアポンプの特性を示す。

【００３９】この図からも明らかなように、本実施例の
内接型ギアポンプ１０によれば、従来の同種の内接型ギ
アポンプに比して、ポンプ効率が向上する。これは、ア
ウターロータ１２を一対のロータ半体１２ａ・１２ｂの
突き合わせによって構成して、これらの間に流量調整機
構１９を設ける場合における両ロータ半体１２ａ・１２
ｂの接合面からの流体の漏洩が抑制されることによるも
のと考えられる。

【００４０】なお、前記実施例において示した各構成部
材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づ
き種々変更可能である。

【００４１】例えば、前記実施例においては、アウター
ロータ１２に流量調整機構１９を設けた例について示し
たが、インナーロータ１３に設けることも可能であり、
また、シール溶接をアウターロータ１２の外周部に施す
ことにより、両ロータ半体１２ａ・１２ｂを接合した例
について示したが、これを内周面側あるいは両方に施す
ことも可能である。

【００４２】また、連絡孔２１・２２や連絡溝２３・２
４はインナーロータ１２の圧粉体成形時に同時に形成す
る例について示したが、切削による後加工によって形成
するようにしてもよく、さらに、前記連絡溝２３・２４
を省略して、連絡孔２１・２２のみによって連通路１７
・１８を構成するようにすることも可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる内
接型ギアポンプは、ケーシング内に回転自在に装着され
るとともに内周歯を有するアウターロータと、このアウ
ターロータの内周歯に噛合させられる外周歯を有するイ
ンナーロータとを備え、前記アウターロータの各内周歯
内、あるいは、インナーロータの各外周歯内の何れか一
方には、これらの内周歯と外周歯との間に形成される搬
送セルの内、隣接する搬送セル間の連通および遮蔽を行
うことにより、流体の搬送流量を調整する流量調整機構
が内裝されてなり、この流量調整機構が内裝されたロー
タは、その厚さ方向に２分割された一対のロータ半体が
厚さ方向に突き合わされて構成されているとともに、そ
の突き合わせ面の内周あるいは外周に全周に亘ってシー
ル溶接が施されることによって一体化されていることを
特徴とするもので、次のような優れた効果を奏する。

【００４４】低回転時おける流体の搬送量を確保しつつ
高回転時のキャビテーションを防止すべく、アウターロ
ータやインナーロータをその厚さ方向に２分割してこれ
らの間に流量調整機構を組み込む構成とした場合におい
ても、ロータの接合面からの流体の漏洩を抑制して、ポ
ンプ効率の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部断面正面図であ
る。

【図２】本発明の一実施例を示す縦断面図である。

【図３】本実施例の内接型ギアポンプと従来の同種のギ
アポンプとのポンプ効率を比較するための、吐出量と回
転数との関係を示すグラフである。

【図４】一従来例を示す一部断面正面図である。

【符号の説明】

１０ 内接型ギアポンプ １１ ケーシング １２ アウターロータ １３ インナーロータ １４ 制御孔 １５ 弁座 １６ 弁体 １７ 連通路 １８ 連通路 １９ 流量調整機構 Ｘ 内周歯 Ｙ 外周歯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本岡 良彦 愛知県岡崎市鉢地町字開山45番地 豊興工 業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内に回転自在に装着されると
   ともに内周歯を有するアウターロータと、このアウター
   ロータの内周歯に噛合させられる外周歯を有するインナ
   ーロータとを備え、前記アウターロータの各内周歯内、
   あるいは、インナーロータの各外周歯内の何れか一方に
   は、これらの内周歯と外周歯との間に形成される搬送セ
   ルの内、隣接する搬送セル間の連通および遮蔽を行うこ
   とにより、流体の搬送流量を調整する流量調整機構が内
   裝されてなり、この流量調整機構が内裝されたロータ
   は、その厚さ方向に２分割された一対のロータ半体が厚
   さ方向に突き合わされて構成されているとともに、その
   突き合わせ面の内周あるいは外周に全周に亘ってシール
   溶接が施されることによって一体化されていることを特
   徴とする内接型ギアポンプ。
2. 【請求項２】 前記シール溶接が電子ビーム溶接である
   ことを特徴とする請求項１記載の内接型ギアポンプ。
3. 【請求項３】 前記シール溶接が、レーザー溶接である
   ことを特徴とする請求項１記載の内接型ギアポンプ。