JPH09317658A - ロータリ型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプ効率の向上と、構造の簡素化を図りつ
つ、駆動軸と偏心部材の成形加工作業能率の向上を図る
と共に、設備の大型化及びコストを抑制する。 【解決手段】 ハウジング１のトロコイド面６に沿って
回転運動するロータ５を、駆動軸４の外周に有するエキ
セントリックカラー１０を介し回転させることにより、
各作動室１６ａ〜１６ｃの容積を変化させてポンプ作用
を行う。前記駆動軸４とエキセントリックカラー１０を
別体に形成すると共に、該エキセントリックカラー１０
を焼結鍛造法などによる焼結合金材で成形した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の潤
滑油や作動油のオイルポンプとして用いられるロータリ
型ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、自動車用内燃機関へ潤滑
油を供給したり、パワーステアリングへ作動油を供給す
るオイルポンプとしては、内接式ギアポンプやプランジ
ャポンプ等、種々のものが存在している。

【０００３】ところで、一般に自動用内燃機関として
は、いわゆるレシプロエンジンの他に、トロコイド曲面
をロータが摺接しながら１回転運動を行う毎に吸入，圧
縮，膨張，排気の４行程が連続して行われるバンケル形
のロータリエンジンが知られている（実開昭６２−４０
２０２号，実開昭６４−１５７２６号公報等参照）。

【０００４】このバンケル形ロータリエンジンの概略を
説明すれば、内周面にペリトロコイド面を有するロータ
リハウジングの両側面にサイドハウジングが設けられて
いると共に、ロータリハウジングの内部にはほぼ三角形
状のロータがペリトロコイド曲面に摺接しながら回動自
在に収納されており、このロータ外周面とペリトロコイ
ド曲面との間に３つの作動室が形成されている。また、
両サイドハウジングを貫通したクランクシャフトである
出力軸の所定外周面には、中心が該出力軸の軸心と偏心
した円板状のエキセントリック部が一体に設けられてお
り、このエキセントリック部の外周でロータの内周面が
軸受けされている。さらに、一方のサイドハウジングの
出力軸貫通孔の内周面には小径な固定歯車が作動室内に
臨んで固着されている一方、ロータの一端側内周面に固
定歯車を噛合するロータ歯車が形成されている。

【０００５】また、前記ロータリハウジングは、一側部
に吸気ポートと排気ポートが並行に形成されていると共
に、その反対側に一対の点火プラグが取り付けられてい
る。

【０００６】そして、エンジン始動後のロータの回転に
伴いエキセントリック部及び出力軸が回転すると共に、
ロータ歯車が固定歯車とかみ合って回転することによ
り、ロータの頂点がロータハウジングの基本曲線である
ペリトロコイド曲線を画いて回転運動をしながら、動力
を出力軸に伝達する。すなわち、ロータの回転に伴い吸
気ポートが開き、吸入行程が始まり、２つの作動室の容
積が徐々に大きくなって最大となった時点で、吸気ポー
トが自動的に閉成される。その後、該作動室内の混合気
が圧縮され、圧縮上死点付近で点火されて膨張行程に移
行する。次に、膨張行程を経た後、排気ポートが開き、
排気行程が完了した後、再び吸入行程に移行する。これ
によって、ロータの１回転ごとに出力軸が３回転して、
該出力軸に動力が伝達されるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ロ
ータリエンジンにあっては、出力軸とエキセントリック
部が一体に形成されているため、成形加工作業が煩雑に
なると共に、成形加工する鍛造装置等の設備が大型化
し、加工コスト及び設備のコストの大巾な高騰が余儀な
くされている。すなわち、出力軸はエキセントリック部
との一体化によりその外形が複雑になり、また長手方向
の外径変化が大きくなっている。しかも、出力軸は高い
捩り剛性等が要求されることから一般に熱間鍛造法によ
って成形されているが、この熱間鍛造は、大きな鍛造圧
力や熱負荷等が発生するため、必然的に鍛造装置が大型
化し、かつ高い精度の工具鋼などが要求される。したが
って、エキセントリック部との一体化に伴い鍛造装置等
の設備の一層の大型化と加工精度を得るために加工工数
の増加が余儀なくされている。この結果、加工作業能率
の低下と加工及び設備コストの大巾な高騰を招いてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロータリエン
ジンの基本構成を利用した例えばオイルポンプを実用化
するに際し、ロータリエンジンのもつ課題を解決するた
めに案出されたもので、請求項１記載の発明は、一端面
にほぼまゆ状の凹部が形成されたハウジングと、該凹部
の一端開口を閉塞するカバーと、ハウジングの凹部内に
回転自在に収納され、各頂部が前記凹部の内周面に形成
されたトロコイド曲面に沿って回転運動するほぼ三角形
状のロータと、前記ハウジングおよびカバーに貫通配置
され、偏心部材を介して前記ロータに回転力を伝達する
駆動軸と、前記トロコイド曲面とロータ外周面との間に
形成された複数の作動室と、ロータの回転に伴う圧縮行
程中に容積が減少する一の作動室内の非圧縮流体を外部
に流出させる通路部とを備えたロータリ型ポンプであっ
て、前記駆動軸と偏心部材とを別体に形成したことを特
徴としている。

【０００９】請求項２記載の発明は、前記偏心部材を焼
結合金材で形成したことを特徴としている。

【００１０】請求項３記載の発明は、前記偏心部材に回
転バランス用の肉抜き部を形成したことを特徴としてい
る。

【００１１】請求項４記載の発明は、前記偏心部材をエ
キセントリックカラーとしたことを特徴としている。

【００１２】請求項５記載の発明は、前記偏心部材をエ
キセントリック歯車としたことを特徴としている。

【００１３】したがって、本発明によれば、駆動軸と偏
心部材との別体化により駆動軸の形状を単純化できると
共に、偏心部材を粉末冶金法による焼結合金材によって
成形できるため、装置の大型化と加工工数の増加を抑制
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明に係るロー
タリ型ポンプの一実施例を示し、内燃機関のシリンダブ
ロック等に固定されたハウジング１と、該ハウジング１
の一端部に平ボルト３によって固定されてハウジング１
内部に形成されたまゆ状の凹部１ｂの一端開口を閉塞す
るカバー２と、ハウジング１とカバー２の各中央部に有
する貫通孔１ａ，２ａ内に挿通配置された駆動軸４と、
前記ハウジング１内部の凹部１ｂとカバー２とで画成さ
れた内部に回転自在に収納されたほぼ三角形状のロータ
５とを備えている。

【００１５】前記ハウジング１は、凹部１ｂの内周面が
まゆ状のトロコイド曲面６に形成されていると共に、カ
バー２と反対側の内周部外面に筒状の突起部７が一体に
設けられている。前記カバー２は、外形がハウジング１
と同じ矩形状に形成され、図外の位置決めピンによって
ハウジング１に位置決め固定されている。

【００１６】前記駆動軸４は、図外の内燃機関のクラン
クシャフトに直結されて、該クランクシャフトと１対１
の回転比で回転するようになっていると共に、外周面に
偏心部材であるエキセントリックカラー１０が固定され
ている。すなわち、この駆動軸４とエキセントリックカ
ラー１０は別体に形成され、このエキセントリックカラ
ー１０が駆動軸４の外周面凹溝に長手方向に配置された
キー１１によって固定されている。したがって、駆動軸
４は、大小径の段差は有しているものの、外形が単純な
円柱状に形成されている。また、駆動軸４の先端部４ａ
には、駆動プーリ１２が軸方向から螺着したボルト１３
によって固定されている一方、駆動軸４の基端側段差部
４ｂには、歯車部１４が固定されている。

【００１７】前記、駆動プーリ１２は、本体の内周部に
駆動軸４の外周に被嵌する筒部１２ａを有していると共
に、タイミングベルトを介して駆動軸４に回転力を伝達
するようになっている。尚、ハウジング１の突起部７と
駆動プーリ１２の筒部１２ａとの間にはシール部材１５
が介装されている。

【００１８】前記エキセントリックカラー１０は、粉末
冶金法によって焼結合金材で成形され、図２及び図３に
も示すように駆動軸４の外周面に被嵌する筒状部１０ａ
と、該筒状部１０ａの駆動プーリ１２側外周面に一体に
形成された偏心板１０ｂとからなり、その中心Ｐが駆動
軸４の軸心Ｘからε分だけ偏心している。また、前記筒
状部１０ａは、前後端部がハウジング１の挿通孔１ａと
カバー２の挿通孔２ａまで延設されて、前端部が駆動プ
ーリ１２の筒部１２ａの端縁に、後端部が歯車部１４の
端面に夫々当接して軸方向の位置決めがされている。ま
た、偏心板１０ｂには、重量回転バランスを取るための
肉抜き部である大小複数の孔Ｈが周方向に配置されてい
る。

【００１９】前記ロータ５は、その厚さ巾がハウジング
１の凹部１ｂの巾よりも若干小さく設定され、各頂部５
ａ〜５ｃ間の外面とトロコイド面６との間に３つの作動
室１６ａ，１６ｂ，１６ｃを形成していると共に、各頂
部５ａ〜５ｃがトロコイド曲面６に沿ってペリトロコイ
ド曲線を画きながら回転運動を行うようになっている。
また、ロータ５の中央には、図２に示すように円形孔が
形成されており、この円形孔の内周面５ｄが前記エキセ
ントリックカラー１０の偏心板１０ｂの外周面に嵌合支
持されて、該偏心板１０ｂから内周面５ｄを介してロー
タ５に回転力が伝達されるようになっている。

【００２０】また、前記ハウジング１は、図２に示すよ
うに一側壁内に凹部１ｂに連通する下側の吸入ポート１
８と上側の吐出ポート１９が略水平方向に沿って貫通形
成されていると共に、吸入，吐出ポート１８，１９と反
対側の他側壁の内部には、圧縮行程時に容積が減少する
第１作動室１６ａと、該第１作動室１６ａにロータ５回
転方向の隣接する第２作動室１６ｂとを連通する通路部
である連通路２０が形成されている。

【００２１】すなわち、この連通路２０は、ほぼ横Ｕ字
形状に折曲形成されて、一端開口２０ａはロータ５の回
転に伴い一つの頂部５ｂが他側壁側のトロコイド曲面６
に摺接している状態で隔成される第１作動室１６ａに連
通配置され、他端開口２０ｂは第２作動室１６ｂに連通
配置されるように形成されている。また、連通路２０の
最大容積値は、第１作動室１６ａの最大容積値から図２
に示すように、一つの頂部５ｂが他端開口２０ｂを閉止
した状態時における第１作動室１６ａの容積値を差し引
いた容積値と同一かあるいはそれ以上の大きさに設定さ
れている。

【００２２】そして、前記カバー２とロータ５との間に
は、図１及び図２に示すように該ロータ５をトロコイド
曲面６に沿って回転案内する案内手段が設けられてい
る。この案内手段は、カバー２の内側面２ｂ外周側に形
成された無端状のガイド溝８と、ロータ５の前記カバー
内側面２ｂ側の一側面５ｅに形成された有底状の３つの
ピン保持孔１７と、該ピン保持孔１７内に圧入固定され
たガイドピン９とから構成されている。

【００２３】前記ガイド溝８は、図１及び図２に示すよ
うに横断面ほぼ矩形状を呈し、トロコイド曲面６に沿っ
てまゆ形状に切欠形成されている。また、前記各ピン保
持孔１７は、有底円柱状を呈し、ロータ５一側面５ｅの
頂部５ａ，５ｂ，５ｃ付近つまり各頂部５ａ〜５ｃの頂
点とロータ５の中心Ｐを結ぶ線上でかつ頂点５ａ〜５ｃ
近傍に配置形成されて、ガイド溝８に対向している。さ
らに、金属製のガイドピン９は、基端部９ａが各ピン保
持孔１７内に圧入固定されていると共に、先端部９ｂが
ガイド溝８内に摺動自在に嵌挿している。

【００２４】また、前記ガイド溝８とガイドピン９の先
端部９ｂ外周面との間には、図４に示すように円環状の
クリアランスＣ１が径方向に形成されており、このクリ
アランスＣ１はロータ５の外周面とトロコイド曲面６と
の間に形成されたクリアランスＣ２よりも小さく設定さ
れている。すなわち、ガイド溝８に対するガイドピン９
の円滑な摺動性を確保するために該両者８，９間にクリ
アランスＣ１が形成され、一方、ロータ５の外周面とト
ロコイド曲面６との間には、該ロータ５の自由な回転運
動を確保するために、クリアランスＣ２が形成されてい
るが、本実施例では、ロータ５の案内手段としてのガイ
ド溝８とガイドピン９との間のクリアランスＣ１を前記
クリアランスＣ２よりも径方向で小さく設定したもので
ある。このため、ロータ５は、案内手段によって正規な
回転方向に案内されるが、駆動軸を中心とした正逆の自
由な回転規制され、つまりはロータ５の径方向の自由移
動が規制されて、ロータ５の外周面とトロコイド曲面６
との間に形成されクリアランスＣ２が、前記トロコイド
曲面６に沿った均一な巾に形成される。

【００２５】以下、本実施例の作用を説明すれば、４行
程ロータリエンジンと入出力経路が反対になり、駆動プ
ーリ１２を介して駆動軸４が回転駆動すると、エキセン
トリックカラー１０も同期回転して外周面とロータ内周
面５ｄを介してロータ５に回転力を伝達する。このた
め、該ロータ５は、案内手段の各ガイドピン９の先端部
９ｂがガイド溝８内を摺動しながらスムーズに案内され
てトロコイド曲線に沿って回転運動する。このとき、吸
入ポート１８に連通した例えば第１作動室１６ａ内に潤
滑油が吸入されて、ロータ５の回転により最大容積とな
った第１作動室１６ａ内に潤滑油が満たされて、そのま
ま圧縮行程に移行する。そして、圧縮行程が開始（第１
作動室１６ａの容積減少開始）すると同時に、第１作動
室１６ａが連通路２０によって第２作動室１６ｂと連通
するため、第１作動室１６ａ内の潤滑油が第２作動室１
６ｂ内に流入して、第１作動室１６ａの移行に伴う容積
減少を許容する。その後、膨張行程に移行して第２作動
室１６ｂ内に満たされた潤滑油は、該第２作動室１６ｂ
に連通した吐出ポート１９内にロータ５回転力によって
圧送される。これによって、一連のポンプ作用がスムー
ズに行われる。

【００２６】このように、本実施例によれば、ロータリ
エンジンの基本構造に若干の改良を加えることによっ
て、ロータリ型のオイルポンプを実用化することが可能
になったため、各作動室１６ａ〜１６ｃの容積増加に伴
いロータ５の１回転当たりの吐出量を増加させることが
でき、ポンプ効率の向上が図れる。つまり、各作動室１
６ａ〜１６ｃの最大容積が他の内接式ギアポンプなどに
比較して大きいため、１回の吐出量が多くなる。この結
果、従前のオイルポンプと同一のポンプ容量であれば、
全体の構造を十分に小さくすることが可能になり、ポン
プのコンパクト化と軽量化が図れる。

【００２７】また、従前のポンプに比較して構造が簡単
であるため、製造作業能率の向上とコストの大巾な低廉
化が図れる。

【００２８】さらに、本実施例では、駆動軸４とエキセ
ントリックカラー１０を夫々別体に形成したため、駆動
軸４の長手方向の形状を横断面ほぼ円形状の単純な形状
にすることができると共に、エキセントリックカラー１
０を粉末冶金法の焼結鍛造法などによる焼結合金材によ
り成形することが可能になる。したがって、駆動軸４を
たとえ熱間鍛造方法によって成形するとしても、形状が
単純かつ小径であるため大型な熱間鍛造装置が不要にな
ると共に、高い加工精度が要求されないため該加工工数
の増加が十分に抑制できる。また、エキセントリックカ
ラー１０を焼結成形法によって成形したことにより、成
形加工作業が容易になる。

【００２９】この結果、駆動軸４とエキセントリックカ
ラー１０全体の成形加工作業能率の向上と設備の大型化
が抑制されて、加工，設備コストの大巾な低廉化が図れ
る。

【００３０】また、エキセントリックカラー１０には、
回動バランス用の複数の孔Ｈを形成したため、アンバラ
ンスによる振動低減や軽量化が図れる。また、エキセン
トリックカラー１０を、前述のように粉末冶金法による
焼結合金材により成形できるため、孔Ｈの大きさや個数
も自由に選択できる。したがって、より最適な回転バラ
ンスを確保できる。

【００３１】しかも、本実施例では、歯車に代えて主と
してガイド溝８及びピン保持孔１７に保持された各ガイ
ドピン９をロータ５の案内手段として構成したため、構
造の大巾な簡素化と部品点数の削減が図れる。このた
め、案内手段の製造作業能率の向上とコストの低廉化が
図れる。

【００３２】また、前述のようにガイド溝８と各ガイド
ピン９との間のクリアランスＣ１を、ロータ５とトロコ
イド曲面６との間のクリアランスＣ２よりも小さく設定
したため、前述のように、ロータ５は駆動軸４を中心と
した正逆自由な回転をクリアランスＣ１の小さいガイド
ピン９で規制されて、クリアランスＣ２は均一な巾に形
成されることになる。したがって、回転運動中における
ロータ５は、外周面がトロコイド曲面６に直接摺接する
ことなく、いずれの部位においても常に非接触状態で回
転する。このため、ロータ５とトロコイド曲面６との摺
動摩耗の発生が防止される。

【００３３】この結果、ポンプの耐久性が大幅に向上す
ると共に、ロータ５外周面やトロコイド曲面６に耐摩耗
材を施したり、ロータ５やハウジング１全体を耐摩耗材
で形成する必要がなくなる。このため、ポンプの製造や
材料コストの高騰を抑制することができる。

【００３４】また、ガイド溝８とガイドピン９とは摺接
するため、ここに摩耗の発生するおそれがあるが、夫々
の外表面はロータ外周面やトロコイド曲面６に比較して
極めて小さいので、ここに耐摩耗材を施したり、ガイド
ピン９全体を耐摩耗材で形成したとしても、製造，材料
コストの大巾な高騰を招来しない。

【００３５】また、ここで、ロータ５外周面とトロコイ
ド曲面６との間にクリアランスＣ２が形成されて常に非
接触状態となるため、このクリアランスＣ２から油がリ
ークしてポンプ効率に影響するようにも考えられるが、
本発明はエンジン潤滑油やパワーステアリング用の作動
油等の非圧縮性の粘性流体を対象としており、しかも他
のプランジャポンプ等におけるシリンダとピストンとの
間のクリアランスと同様な大きさであるからポンプ効率
に影響を与えることはない。

【００３６】さらに、本実施例では従来例のような歯車
を取り付けるためのスペースが全く不要になるため、ポ
ンプの小型化と軽量化が図れる。

【００３７】また、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れるものではなく、例えば案内手段のガイド溝８をハウ
ジング１の凹部１ｂの底面にトロコイド曲面６に沿って
形成すると共に、ロータ５の凹部１ｂ側他側面５ｆに３
つのピン保持孔１７を形成し、ここに各ガイドピン９を
圧入固定し、さらにこのガイドピン９とガイド溝との間
のクリアランスをロータ５とトロコイド曲面６との間の
クリアランスよりも小さく設定することも可能である。

【００３８】さらに、案内手段のガイド溝を、ロータ５
の外周部側の一側面５ｅあるいは他側面５ｆ側に形成す
る一方、複数のピン保持孔をカバー２の内側面２ｂある
いはハウジング１の凹部１ｂ底面に形成して、ここにガ
イドピンを圧入固定すると共に、該ガイドピンとガイド
溝との間のクリアランスをロータ５とトロコイド曲面６
との間のクリアランスよりも小さく設定することも可能
である。

【００３９】また、案内手段としては、前記ガイド溝と
ガイドピンに限定されるものではなく、均一なクリアラ
ンスＣ２を確保できるものであれば、他の構成による案
内手段でもよい。さらに、肉抜き部を孔Ｈに代えて溝と
してもよい。また、偏心部材はエキセントリックカラー
１０だけではなく、歯車形式のものであってもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るロータリ型ポンプによれば、ロータリエンジンの基
本構造を利用したロータリ型ポンプの実用化が可能にな
ったことは勿論のこと、駆動軸と偏心部材を別体に形成
したため、駆動軸全体の小径化と形状の簡素化が図れ、
該駆動軸を成形加工する鍛造装置等の設備の大型化が不
要になる共に、加工工数の増加を十分に抑制できる。ま
た、偏心部材を粉末冶金法の焼結鍛造法による焼結合金
材によって成形したため、成形加工が容易になる。この
結果、駆動軸と偏心部材全体の成形作業能率の向上と加
工，設備コストの低廉化が図れる。

【００４１】しかも、前述のように偏心部材を粉末冶金
法によって成形したことにより回転バランス用の肉抜き
部の大きさや個数等を自由に選択することが可能になる
ので、より最適な回転バランスが得られ、振動低減効果
が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロータリ型ポンプの実施例を示す縦断
面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図

【図３】本実施例に供されるエキセントリックカラーの
斜視図。

【図４】本実施例の一部拡大図。

【符号の説明】

１…ハウジング １ｂ…凹部 １ｃ…一側面 ２…カバー ２ｂ…内側面 ４…駆動軸 ５…ロータ ５ａ〜５ｃ…頂部 ６…トロコイド曲面 ８…ガイド溝 ９…ガイドピン １０…エキセントリックカラー（偏心カラー） １６ａ〜１６ｃ…作動室 １７…ピン保持孔 ２０…連通路（通路部）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端面にほぼまゆ状の凹部が形成された
   ハウジングと、該凹部の一端開口を閉塞するカバーと、
   ハウジングの凹部内に回転自在に収納され、各頂部が前
   記凹部の内周面に形成されたトロコイド曲面に沿って回
   転運動するほぼ三角形状のロータと、前記ハウジングお
   よびカバーに貫通配置され、偏心部材を介して前記ロー
   タに回転力を伝達する駆動軸と、前記トロコイド曲面と
   ロータ外周面との間に形成された複数の作動室と、ロー
   タの回転に伴う圧縮行程中に容積が減少する一の作動室
   内の非圧縮流体を外部に流出させる通路部とを備えたロ
   ータリ型ポンプであって、 前記駆動軸と偏心部材とを別体に形成したことを特徴と
   するロータリ型ポンプ。
2. 【請求項２】 前記偏心部材を焼結合金材で形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載のロータリ型ポンプ。
3. 【請求項３】 前記偏心部材に回転バランス用の肉抜き
   部を形成したことを特徴とする請求項１記載のロータリ
   型ポンプ。
4. 【請求項４】 前記偏心部材をエキセントリックカラー
   としたことを特徴とする請求項１記載のロータリ型ポン
   プ。
5. 【請求項５】 前記偏心部材をエキセントリック歯車と
   したことを特徴とする請求項１記載のロータリ型ポン
   プ。