WO2010016473A1 - 内接歯車式ポンプ用ロータとそれを用いた内接歯車式ポンプ - Google Patents

内接歯車式ポンプ用ロータとそれを用いた内接歯車式ポンプ Download PDF

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rotor
tooth
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inner rotor
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真人 魚住
陽充 佐々木
吉田　健太郎
雄一朗 江上
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住友電工焼結合金株式会社
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    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084—Toothed wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19949—Teeth
    • Y10T74/19963—Spur
    • Y10T74/19972—Spur form

Definitions

  • the internal gear pump is used as an oil pump for lubricating a car engine and an automatic transmission (AT).
  • AT automatic transmission
  • rotors for pumps used in this internal gear type pump there is a combination of an inner rotor and an outer rotor with one tooth difference, and in addition, a trochoid curve is used in that type of rotor. Some have created the tooth profile of the rotor, and some have created the tooth profile of the rotor with a cycloid curve.
  • the tooth profile created using the trochoid curve is created using a basic circle E and a rolling circle F that rolls on the basic circle E without slipping, as shown in FIG.
  • the tooth profile of the inner rotor 2 is created by the envelope of the arc group of the locus circle G having a constant diameter centered on the trochoid curve (see Patent Document 1 below).
  • the value of the basic circle E, the rolling circle F, the locus circle G, and the amount of eccentricity e is set to one for each tooth profile.
  • the tooth height may be increased in order to increase the discharge amount.
  • the eccentricity e between the inner rotor and the outer rotor is increased for the purpose of increasing the tooth height, the tooth width is reduced. Or the tooth profile design itself becomes impossible. Therefore, the amount of eccentricity e is restricted, and therefore the tooth height is also limited, making it difficult to meet the demand for increasing the discharge rate.
  • the discharge amount can be increased. However, when the number of teeth is increased, the diameter of the rotor becomes large, and it is difficult to meet the requirement of increasing the discharge amount without changing the outer diameter of the rotor.
  • This invention provides a degree of freedom in setting the tooth height of a pump rotor that combines an inner rotor and an outer rotor with a single tooth difference, thereby increasing the pump discharge amount and suppressing discharge pulsation. Is an issue.
  • the creation circles B and C are a circle in which the center of the creation circle moves from the movement start point to the movement end point while keeping the diameters Bd and Cd constant, and the center of the creation circle while the diameters Bd and C are reduced. There are two types of circles that move from to the end point. These creation circles can be selected appropriately in consideration of the required performance of the pump.
  • the curves AC 1 and AC 2 are preferably curves using a sine function.
  • the change rate ⁇ R of the distance from the inner rotor center O I is a curve that satisfies the following expression.
  • ⁇ R R ⁇ sin ( ⁇ / 2 ⁇ m / S)
  • S number of steps
  • m 0 ⁇ S
  • the tooth tip vertex T T is set on the straight line L 2 at a position rotated by an angle ⁇ T from the straight line L 1.
  • tooth bottom vertex T B is set on the straight line L 3 of the position angle theta B rotation from the straight line L 1.
  • the angle ⁇ T between the straight line L 1 and the straight line L 2 and the angle ⁇ B between the straight line L 1 and the straight line L 3 are set in consideration of the number of teeth, the ratio of the installation area of the tip portion, and the bottom portion.
  • Moving start point Spb of the center of the moving start point Spa and dedendum creation circle C of center of addendum creation circle B is on the straight line L 1.
  • These movement end points Lpa and Lpb are on the straight lines L 2 and L 3 .
  • the present invention also provides an internal gear type pump rotor configured by combining an inner rotor having the above-described tooth profile and the following outer rotor.
  • the tooth profile of the outer rotor is determined by the following process.
  • the center O I of the inner rotor revolves around the circle S having a diameter (2e + t) centered on the center of the outer rotor.
  • the inner rotor rotates 1 / n times.
  • An envelope of the tooth profile curve group formed by the revolution and rotation of the inner rotor is drawn.
  • the envelope determined in this way is used as a tooth profile.
  • e Eccentricity of the center of the inner rotor and outer rotor t: Tip clearance
  • n Number of teeth of the inner rotor
  • the tip clearance here is defined as follows. First, the inner rotor is installed in a state in which the center of the inner rotor is located at the origin, and further, the vertex of the tooth tip of the inner rotor is located in a negative region on the Y axis passing through the origin. Next, the center of the outer rotor is at one point on the Y axis that is separated from the origin by the amount of eccentricity e, and the tooth tip vertex of the outer rotor is in contact with the tooth tip vertex of the inner rotor in a negative region on the Y axis. Install the outer rotor.
  • a clearance formed between the tooth tip apex of the inner rotor on the Y axis and the tooth tip apex of the outer rotor on the Y axis at the tip clearance measurement position thus created is defined as a tip clearance t.
  • R, Bd, ⁇ Bd, Cd, and ⁇ Cd are all numerical values that can be arbitrarily set. Then, several tooth profile models in which these values are variously changed in consideration of the change rate ⁇ R of the movement distance R are prepared, and R, Bd, ⁇ Bd, Cd are selected by a method such as selecting an optimum model from among them. , ⁇ Cd can be found.
  • the diameters of the creation circles B and C the diameters at the movement end points Lpa and Lpb are suitably 0.2 times or more and 1 time or less than the diameters at the movement start points Spa and Spb.
  • an inversion circle and an abduction circle of a fixed diameter roll on a basic circle of a fixed diameter, and the tooth profile is drawn by a locus of one point on the rolled circle.
  • the inversion circle and the abduction circle must make one round on the basic circle when the inversion circle and the abduction circle rotate by the number of teeth. Therefore, the shape of the rotor is determined by the diameter of the base circle, the diameter of the rolling circle, and the number of teeth. Since the tooth height is naturally determined by the diameter of the rolling circle, there is no freedom in changing the tooth height. The same applies to the tooth profile created using the trochoid curve.
  • the generating circle does not roll on the basic circle having a constant diameter in at least one of the tooth tip portion and the tooth bottom portion of the inner rotor.
  • the creation circle rotates the angle ⁇ at a constant angular velocity, but does not roll on the basic circle.
  • the tooth height can be arbitrarily changed by changing the distance difference between R 0 and R 1 or the distance difference between r 0 and r 1 , that is, the radial movement distance R of the creation circle of the tooth tip and root. Can do.
  • the tooth height can be freely increased, and the volume of the pump chamber formed between the teeth of the inner rotor and the outer rotor due to the increase of the tooth length is increased. It becomes larger and the discharge amount of the pump increases.
  • the internal gear type pump rotor of the present invention has flexibility in setting various conditions such as the diameter of the creation circle, the radial movement distance of the creation circle, and the rate of change of the distance. Will also increase.
  • the tooth tip of the inner rotor and the tooth profile of the root are created using a creation circle that moves with a change in diameter, the diameter change amount from the start point to the end point of the creation circle can be changed.
  • the tooth profile can be changed, and the degree of freedom in designing the tooth profile is further increased.
  • the tooth height which is the sum of the diameters of the addendum and abduction circles, is twice the eccentric amount of the inner rotor and outer rotor (hereinafter simply referred to as the eccentric amount).
  • the eccentric amount the eccentric amount of the inner rotor and outer rotor
  • the pump rotor of the present invention does not have the concept of a basic circle, and the number of teeth can be determined regardless of the basic circle and the amount of eccentricity. Therefore, there is a degree of freedom in setting the number of teeth. Therefore, it is also possible to reduce the pump discharge pulsation by increasing the number of teeth.
  • End view (A) An end view showing still another example of the pump rotor of the present invention (in which the tooth tip of the inner rotor is created using a tooth tip creation circle having a constant diameter), (b) End view of the trapped state An end view showing an example of a pump rotor in which the tooth tip of the inner rotor is created using a creation circle with a diameter change
  • the figure which shows the formation method of the tooth profile of an outer rotor 1 is an end view showing the internal gear pump employing the pump rotor of FIG. 1 with the housing cover removed.
  • the figure which shows the tooth profile of the rotor for pumps of the invention 1 used in the Example The figure which shows the tooth profile of the rotor for pumps of invention 2 used in the Example
  • 2a is a tooth tip of the inner rotor 2
  • 2b is a tooth bottom of the inner rotor 2.
  • the inner rotor 2 has a shaft hole 2c at the center.
  • the inner rotor 2 has a tooth shape that is concentric with the inner rotor and a generating circle B and / or a tooth bottom that passes through a reference point J where a point j on the circumference is an intersection of the reference circle A and the Y axis.
  • a specific example of the tooth profile is a combination of a tooth tip and a tooth bottom created based on the following conditions.
  • the reference circle A is a circle having a radius from the center of the inner rotor to the boundary point between the tooth tip and the tooth bottom, and the point j starts to move from this circle.
  • the diameter of the tooth tip creation circle B is Bd
  • a straight line connecting the inner rotor center O I and the reference point J is L 1
  • Angle ⁇ SpaO I T T (rotation angle from straight line L 1 to L 2 ) formed by three points of the movement start point Spa of the center of the tooth tip creation circle B, the inner rotor center O I and the tooth tip vertex T T Is ⁇ T
  • the center pa of the tooth tip creation circle B is the movement start point Spa (the center position of the tooth tip creation circle B at the position where the point j overlaps the reference point J.
  • the movement start point Spa is the straight line L 1.
  • the moving end point Lpa (which toward the straight line L 2 side is moved in a range of angle theta T until on the straight line L 2).
  • the angular velocity in the circumferential direction of the center pa of the tooth tip creation circle B is constant.
  • the center pa of the tooth tip creation circle B moves a distance R in the radial direction of the reference circle A.
  • the tooth tip creation circle B rotates at an angle ⁇ , and the point j on the creation circle changes from the reference point J to the tooth tip vertex T T.
  • half of the tooth profile of the tooth tip 2a of the inner rotor is drawn by the locus of movement of the point j (refer to FIG. 3 at the same time).
  • the tooth profile curve of the inner rotor is completed by reversing the tooth profile curve drawn in this way with respect to the straight line L 2 (making the shape symmetrical about the straight line L 2 ).
  • the root curve can be similarly drawn. While rotating the root creation circle C having a diameter Cd at a constant angular velocity in the direction opposite to the direction in which the tooth creation circle B rotates, the center pa of the root creation circle C is moved from the movement start point Spb toward the movement end point Lpb. Move within the range of B. In this case, the tooth profile of the tooth bottom of the inner rotor by the moving trajectory until a point j of the circumference of the dedendum creation circle C has reached the tooth bottom vertex T B which is set on the straight line L 3 from the reference point J Half of is drawn.
  • the tooth tip creation circle B and the tooth bottom creation circle C move from the movement start point to the movement end point while keeping their own diameters Bd and Cd constant, and the inner path is traced by the locus of the point j therebetween.
  • Half of the tooth profile of the tooth tip 2a of the rotor was drawn.
  • the tooth profile creation method is not limited to these.
  • the tooth creation circle B and the tooth creation circle C move from the movement start point to the movement end point while changing their diameters, and the tooth j of the inner rotor and the tooth bottom of the tooth bottom of the tooth profile of the inner rotor are moved by the trajectory during which the point j moves.
  • the object of the present invention is also achieved by the drawing method.
  • FIG. 4 and FIG. 5 show the principle of tooth profile creation when a creation circle with a change in diameter is used.
  • the diameter at the movement start point of the tooth creation circle B is defined as Bd max ,
  • a straight line connecting the inner rotor center O I and the reference point J is L 1 ,
  • the straight line connecting the inner rotor center O I and the tooth tip apex T T L 2
  • Angle ⁇ SpaO I T T (rotation angle from straight line L 1 to L 2 ) formed by three points of the movement start point Spa of the center of the tooth tip creation circle B, the inner rotor center O I and the tooth tip vertex T B Is ⁇ T .
  • Center pa of the addendum creation circle B is the moving end point Lpa toward the moving start point Spa to the straight line L 2 side (which is on the straight line L 2) rotation angle ⁇ to T moved to.
  • the angular velocity in the circumferential direction of the center pa of the tooth tip creation circle B is constant.
  • the center pa of the tooth tip creation circle B moves a distance R in the radial direction of the reference circle A.
  • the tooth tip creation circle B rotates by an angle ⁇ while the diameter of the center pa of the tooth tip creation circle B is reduced from the movement start point Spa to the movement end point Lpa. Then, the point j on the generative circle B is displaced by the angle ⁇ to set the tooth tip vertex T T on the straight line L 2 (this is because the tooth tip circle having a preset diameter D T intersects the straight line L 2. To the position). During this time, half of the tooth profile of the tooth tip 2a of the inner rotor is drawn by the locus of movement of the point j. Addendum creation circle B has a diameter in the position reached in the tooth tip apex T T is changed to Bd min.
  • the straight line L 2 and the tooth profile of the half-teeth depicting the moving direction of the range of directions and angles theta T by and the method described above for the same rotation of the addendum creation circle B is inverted with respect to the straight line L 2 Creating a tooth profile having a symmetrical shape centering on the same as the case of creating a tooth profile using a creation circle having a constant diameter.
  • the root curve can be similarly drawn.
  • the root creation circle C having a diameter Cd at the movement start point Spb is rotated at a constant angular velocity in a direction opposite to the direction in which the tooth tip creation circle B rotates, and further, the diameter is reduced toward the movement end point Lpb from the movement start point Spb.
  • the dedendum creation circle C of a tooth bottom vertex a point j is set on the straight line L 3 from the reference point J circumference T B (which is the root circle and the straight line L 3 of the diameter D B which is set in advance
  • a half of the tooth profile of the root of the inner rotor is drawn based on the trajectory that the point j has moved until it reaches (at the intersecting position). Be drawn symmetrically the tooth profile of the half with respect to the straight line L 2 can one tooth of the tooth bottom shape.
  • the center pa of the tooth tip creation circle B and the tooth bottom creation circle C is moved on the curves AC 1 and AC 2 where the change rate ⁇ R of the movement distance R is 0 at the movement end points Lpa and Lpb of the creation circle center.
  • the tip of the tooth is not sharp, and there is an effect of improving discharge performance (increase in discharge amount) by stabilizing the clearance near the tip clearance, preventing noise during pump operation, and improving the durability of the rotor. .
  • the rate of change ⁇ r of the diameter of the tooth creation circle B when the creation circle center moves from the movement start point Spa to the movement end point Lpa while the diameter of the tooth creation circle B is reduced is the movement end points Lpa and Lpb of the creation circle center. Is preferably 0. This makes it easy to increase the radius of curvature of the tooth tip.
  • S number of steps
  • m 0 ⁇ S r: Difference in radius of the created circle between the movement end point and the movement start point
  • the outer rotor 3 is used having one more tooth than the inner rotor 2 (the number of teeth in FIG. 1 is 7).
  • the tooth profile of the outer rotor 3 is created by the following steps as shown in FIG. First, the center O I of the inner rotor 2 revolves one revolution on a circle S having a diameter around the center Oo of the outer rotor 3 (2e + t). Meanwhile, the inner rotor 2 rotates 1 / n times. An envelope of the tooth profile curve group formed by the revolution and rotation of the inner rotor is drawn. The envelope determined in this way is used as a tooth profile.
  • e Eccentricity between the center of the inner rotor and the center of the outer rotor t: Tip clearance
  • n Number of teeth of the inner rotor
  • the tooth profile curve of the present invention In the inner rotor 2 in which the curve characterizing the present invention explained in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4 or FIG. 5 (hereinafter referred to as the tooth profile curve of the present invention) is applied to the tooth tip, its root shape is
  • the tooth tip creation circle C may be used in the same manner as the tooth tip, or a tooth profile created using a known trochoid curve or a cycloid curve tooth profile may be employed.
  • the tooth tip shape in the inner rotor 2 in which the tooth profile curve of the present invention is applied to the tooth bottom, the tooth tip shape may be a tooth profile created using a trochoid curve or a tooth profile of a cycloid curve.
  • the tooth profile obtained by combining the tooth profile curve and the cycloid curve of the present invention has a smooth meshing with the outer rotor, which is a feature of the cycloid curve, and can increase the tooth height. Thereby, the request
  • the inner rotor 2 and the outer rotor 3 described above are eccentrically arranged and combined to constitute the internal gear type pump rotor 1.
  • the internal gear pump rotor 1 is housed in a rotor chamber 6 of a pump housing 5 having a suction port 7 and a discharge port 8, as shown in FIG.
  • a drive shaft (not shown) is inserted into the shaft hole 2 c of the inner rotor 2 to engage the inner rotor and the drive shaft, and a driving force is transmitted from the drive shaft to transmit the inner rotor 2.
  • the outer rotor 3 is driven and rotated, and the volume of the pump chamber 4 formed between the two rotors is increased or decreased to suck and discharge fluid such as oil.
  • the tooth root of the tooth profile is created on the curve that increases from the movement start end toward the movement end.
  • the center of the creation circle moves on the curve where the distance decreases.
  • the creation circle rotates.
  • the tooth profile of at least one of the tooth tip or the tooth bottom of the inner rotor 2 is created by the locus of one point on the circumference of the creation circle.
  • the volume of the pump chamber 4 formed between the teeth of the inner rotor 2 and the outer rotor 3 becomes larger than that of the conventional product, and the pump discharge amount increases.
  • the number of teeth of the inner rotor can be made larger than the number of teeth of a conventional internal gear pump that employs a tooth profile of a trochoid curve or a cycloid curve. Therefore, the number of pump chambers 4 formed between the teeth of the inner rotor 2 and the outer rotor 3 is larger than that of the conventional product, and the pump discharge amount is increased.
  • the tooth profile creation conditions can be set freely, the degree of freedom in tooth profile design is increased.
  • the tooth tip creation circle and the root creation circle are created by changing the shape of the tooth tip. Since the clearance around the tip clearance can be adjusted, the tooth profile design is particularly flexible.
  • Figure 8 is the condition addendum diameter of the inner rotor 2 (diameter of the addendum circle) is equal, while reducing the diameter of the tip creating a circle B, from the inner rotor center O I to the center of the tip creating a circle B 4 is a tooth profile drawn by the method of FIG. 4 with the amount of change in distance increased by an amount corresponding to the reduction amount of the diameter of the tooth creation circle B.
  • the tooth profile Compared with the tooth profile of the inner rotor of FIG. 1 created using the tooth creation circle B having a constant diameter, the tooth profile has a larger radius of curvature of the tooth tip and can reduce the gap between the outer rotor tooth tip and the vicinity. I can do it. Therefore, the volumetric efficiency of the pump is improved.
  • FIGS. 6 and 7 show another embodiment of the pump rotor 1 of the present invention.
  • the internal gear type pump rotor of FIG. 6 has a design in which the tooth profile curve of the present invention is applied to both the tooth tip 2 a and the tooth bottom 2 b of the inner rotor 2.
  • the tooth profile curve of the present invention is applied to the tooth tip 2a of the inner rotor 2, and the tooth bottom 2b is constituted by a cycloid curve.
  • the internal gear type pump rotor shown in FIGS. 6 and 7 uses a generating circle having a constant diameter for generating the tooth profile curve of the invention.
  • the internal gear type pump rotor of the present invention has a degree of freedom in tooth profile design even when a generating circle having a constant diameter is used.
  • the cycloid curve of the tooth tip of Comparative Example 1 was created by rolling an abduction circle having a diameter of 3.25 mm without slipping on a basic circle having a diameter of ⁇ 39 mm.
  • the cycloid curve of the tooth bottom was created by rolling an inward circle having a diameter of 3.25 mm on a basic circle having a diameter of 39 mm without sliding.
  • the diameter of the tip of the inner rotor and the outer rotor (the diameter of the tip circle), the root diameter (the diameter of the root circle), and the eccentricity e of the created inner rotor and outer rotor are as follows.

Landscapes

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Abstract

　歯数差が１枚のインナーロータとアウターロータを組み合わせて構成されるポンプ用ロータの歯丈や歯数の設定に自由度を与え、歯丈の増加によるポンプの吐出量の増加を図る。インナーロータ中心（ＯＩ）から創成円中心までの距離を変化させながら創成円（Ｂ，Ｃ）が移動始点（Ｓｐａ，Ｓｐｂ）から移動終点（Ｌｐａ，Ｌｐｂ）へ移動し、そして、その間に創成円中心が基準円（Ａ）の径方向に距離（Ｒ）移動し、かつ、創成円（Ｂ，Ｃ）がその円の移動方向と同方向に一定角速度で角度θ自転する移動条件を満たす創成円（Ｂ，Ｃ）上の一点（ｊ）の軌跡によりインナーロータ(２)の歯先曲線、歯底曲線の少なくとも一方を構成した。

Description

内接歯車式ポンプ用ロータとそれを用いた内接歯車式ポンプ
　この発明は、歯数差が１枚のインナーロータとアウターロータを組み合わせた内接歯車式ポンプ用ロータとそれを用いた内接歯車式ポンプに関する。詳しくは、歯丈や歯数の設定に自由度を与えてポンプの理論吐出量の増加を可能にする発明である。
　内接歯車式ポンプは、車のエンジンの潤滑用や自動変速機（ＡＴ）用のオイルポンプなどとして利用されている。この内接歯車式ポンプに採用するポンプ用ロータの中に、歯数差が１枚のインナーロータとアウターロータを組み合わせたものがあり、さらに、その形式のロータの中に、トロコイド曲線を用いてロータの歯形を創成したものや、サイクロイド曲線でロータの歯形を創成したものがある。
　このうち、トロコイド曲線を用いて創成される歯形は、図１５に示すように、基礎円Ｅとその基礎円Ｅ上を滑らずに転がる転円Ｆを用いて創成される。具体的には、転円Ｆの中心から距離ｅ（＝インナーロータとアウターロータの中心の偏心量）離れた半径上の一点の軌跡でトロコイド曲線ＴＣを描き、そのトロコイド曲線ＴＣ上を移動する同トロコイド曲線上に中心の置かれた一定径の軌跡円Ｇの円弧群の包絡線でインナーロータ２の歯形が創成される（下記特許文献１参照）。
　また、サイクロイド曲線の歯形は、基礎円と、その基礎円に外接して基礎円上を滑らずに転がる外転円の円周上の一点の軌跡と、基礎円に内接して基礎円上を滑れずに転がる内転円の円周上の一点の軌跡によってインナーロータの歯形が創成される。
特開昭６１－２０１８９２号公報
　トロコイド曲線を用いた歯形は、基礎円Ｅ、転円Ｆ、軌跡円Ｇ、偏心量ｅの値が１つの歯形に対してそれぞれ１つ設定される。その歯形を有するポンプにおいて、吐出量を増加させるためには、歯丈を高くすればよいが、歯丈を高くする目的でインナーロータとアウターロータの偏心量ｅを大きくすると、歯幅が狭くなりすぎたり、歯形の設計自体が不可能になったりする。従って、偏心量ｅが規制され、そのために歯丈も制限されて吐出量を増加させる要求に応えるのが難しい。
　また、同じ歯丈でも歯数を増やすと吐出量を増やすことが可能になる。しかし、歯数を増やすとロータの径寸法が大きくなってしまい、ロータの外径寸法を変えずに吐出量を増加させるという要求に応えるのが難しい。
　サイクロイド曲線の歯形を採用した内接歯車式ポンプも同様である。このタイプのポンプは、基礎円の直径と基礎円上を滑らずに転がって歯形を創成する外転円と内転円の直径によってロータの歯数が決まる。また、ロータの歯丈は、外転円と内転円の直径によって決まるため、ポンプの吐出量は基礎円と転円の直径に依存するものになる。そのために、歯丈や歯数の設定に関する自由度が低く、ポンプの吐出量を増加させる要求に応えるのが難しい。
　また、内接歯車式ポンプは、歯数を増加させるほどインナーロータが１回転する間のポンプ室（ポンピングチャンバ）からの吐出回数が多くなるため、吐出圧の脈動が小さくなる。しかし、上述のように従来の内接歯車式ポンプは、吐出量を満足させながら歯数を増加させるとロータサイズが大きくなるため、歯数を増加させることも制限されている。
　この発明は、歯数差が１枚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用ロータの歯丈の設定に自由度を与え、それによって、ポンプの吐出量の増加や吐出脈動の抑制を図ることを課題としている。
　上記の課題を解決するため、この発明においては、歯数がｎのインナーロータと、歯数が（ｎ＋１）のアウターロータを組み合わせた内接歯車式ポンプ用のロータを以下の通りに構成した。
　すなわち、下記の条件を満たして創成円Ｂ，Ｃが移動し、その間にインナーロータ中心ＯＩと同心である基準円Ａ上の基準点Ｊと重なる点ｊであって、前記創成円Ｂ，Ｃ上の１点ｊが描く軌跡曲線によって歯形の歯先曲線、歯底曲線の少なくとも一方を構成した。
－創成円Ｂ，Ｃの移動条件－
　インナーロータ中心ＯＩとそれぞれの創成円中心ｐａとの距離を距離Ｒ変化させながら、前記点ｊが前記基準円Ａ上の基準点Ｊに重なるように前記創成円Ｂ，Ｃを配置したときに中心が位置決めされる移動始点Ｓｐａ，Ｓｐｂから前記点ｊが歯先頂点ＴＴ又は歯底頂点ＴＢに位置するように前記創成円Ｂ，Ｃを配置したときに中心が位置決めされる移動終点Ｌｐａ，Ｌｐｂへ前記創成円Ｂ，Ｃの中心ｐａが移動する。その間に創成円Ｂ，Ｃがその円の移動方向と同方向に一定角速度で角度θ自転する。
　創成円Ｂ，Ｃは、それぞれの直径Ｂｄ，Ｃｄを一定に保って創成円の中心が移動始点から移動終点へ移動する円と、それぞれの直径Ｂｄ，Ｃを縮めながら創成円の中心が移動始点から移動終点へ移動する円の２通りが考えられる。これ等の創成円は、ポンプの要求性能を考慮して適当な方を選ぶことができる。
　この内接歯車式ポンプ用ロータにおいて、インナーロータ中心ＯＩと創成円中心との間の距離の変化率ΔＲが移動終点Ｌｐａ，Ｌｐｂにおいて０である曲線ＡＣ１，ＡＣ２上を前記創成円中心ｐａが移動すると好ましい。
　前記曲線ＡＣ１，ＡＣ２が正弦関数を利用した曲線であると好ましい。例えば、インナーロータ中心ＯＩからの距離の変化率ΔＲが、以下の式を満たす曲線である。
　ΔＲ＝Ｒ×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
　ここにおいて、Ｓ：ステップ数、ｍ＝０→Ｓ
　前記基準円Ａ上の基準点Ｊとインナーロータ中心ＯＩとを結ぶ直線をＬ１として、歯先頂点ＴＴは、その直線Ｌ１から角度θＴ回転した位置の直線Ｌ２上に設定され、そして歯底頂点ＴＢは、直線Ｌ１から角度θＢ回転した位置の直線Ｌ３上に設定される。また、直線Ｌ１と直線Ｌ２間の角度θＴ及び直線Ｌ１と直線Ｌ３間の角度θＢは、歯数や歯先部、歯底部の設置領域の比率などを考慮して設定される。
　歯先創成円Ｂの中心の移動始点Ｓｐａと歯底創成円Ｃの中心の移動始点Ｓｐｂは、直線Ｌ１上にある。また、これ等の移動終点Ｌｐａ，Ｌｐｂは、直線Ｌ２，Ｌ３上にある。
　この発明は、上記の歯形を有するインナーロータと、以下のアウターロータを組み合わせて構成される内接歯車式ポンプ用ロータも提供する。
　このアウターロータの歯形は以下の工程により決定される。
　インナーロータの中心ＯＩがアウターロータの中心を中心とする直径（２ｅ＋ｔ）の円Ｓ上を１周公転する。
　その間にインナーロータが１／ｎ回自転する。
　このインナーロータの公転と自転により形成された歯形曲線群の包絡線を描く。
　このようにして決定した前記包絡線を歯形とする。
　　ここに、
　　　ｅ：インナーロータとアウターロータの中心の偏心量
　　　ｔ：チップクリアランス
　　　ｎ：インナーロータの歯数
　なお、ここで言うチップクリアランスは、以下のように規定する。
　まず、インナーロータをインナーロータ中心が原点に位置し、さらに、インナーロータの歯先頂点が前記原点を通るＹ軸上の負の領域に位置する状態にインナーロータを設置する。
　次に、アウターロータ中心が原点から偏心量ｅ離れたＹ軸上の１点にあり、アウターロータの歯先頂点がＹ軸上の負の領域で前記インナーロータの歯先頂点に突き合わせる状態にアウターロータを設置する。
　そして、その状態からインナーロータの歯形とアウターロータの歯形が接するところまでアウターロータ中心をインナーロータ中心から離れる方向にＹ軸上を移動させる。このようにして作り出されたチップクリアランスの測定位置で、Ｙ軸上の前記インナーロータの歯先頂点とＹ軸上の前記アウターロータの歯先頂点間に生じた隙間をチップクリアランスｔとする。
　また、この発明においては、上述したこの発明の内接歯車式ポンプ用ロータを、ポンプハウジングに設けられたロータ収納室に収納して構成される内接歯車式ポンプも併せて提供する。
　歯先創成円Ｂや歯底創成円Ｃが、移動中に径が変化する円である場合、それらの創成円の移動始点における直径Ｂｄｍａｘ，Ｃｄｍａｘは、目標歯丈を考慮して設定される。両創成円の移動始点から移動終点に至る間の直径変化量をそれぞれΔＢｄ、ΔＣｄとすると、歯丈を決定する歯先高さと歯底深さは下式で求まる。
　歯先高さ＝Ｒ＋（Ｂｄ／２）＋｛（Ｂｄ－ΔＢｄ）／２｝
　歯底深さ＝Ｒ＋（Ｃｄ／２）＋｛（Ｃｄ－ΔＣｄ）／２｝
　この２つの式において、Ｒ、Ｂｄ、ΔＢｄ、Ｃｄ、ΔＣｄはいずれも任意に設定できる数値である。そして、移動距離Ｒの変化率ΔＲを考慮してこれらの値を種々変化させたいくつかの歯形モデルを作製し、その中から最適なモデルを選ぶなどの方法により、Ｒ、Ｂｄ、ΔＢｄ、Ｃｄ、ΔＣｄの適正値を見出すことができる。
　創成円Ｂ，Ｃの直径は、移動終点Ｌｐａ，Ｌｐｂでの直径が移動始点Ｓｐａ，Ｓｐｂでの直径に対して０．２倍以上かつ１倍以下が適当である。
　例えば、サイクロイド曲線の歯形は、一定径の基礎円上を一定径の内転円と外転円が転がり、その転円上の一点の軌跡によってその歯形が描かれる。歯形が成立するためには、内転円と外転円が歯数の数だけ回転したときに内転円と外転円が基礎円上を１周しなければならない。そのため、基礎円の直径と転円の直径および歯数によってロータの形状が決定される。その歯丈は転円の直径により自ずと定まるため、歯丈変更に関して自由度が全くない。トロコイド曲線を用いて創成される歯形も同様である。
　これに対し、この発明の内接歯車式ポンプ用ロータは、インナーロータの歯先部と歯底部の少なくともどちらか一方の歯形において、創成円が一定径の基礎円上を転がらない。創成円は、一定角速度で角度θ回転するが、基礎円上を転がるわけではない。
　図２或は図４における、インナーロータ中心ＯＩから歯先創成円Ｂの移動始点（＝円の中心の移動開始点Ｓｐａ）までの距離Ｒ０、インナーロータ中心ＯＩから歯底創成円Ｃの移動始点（＝円の中心の移動開始点Ｓｐｂ）までの距離ｒ０、直線Ｌ２の位置でのインナーロータ中心ＯＩから歯先創成円Ｂの中心（＝移動終点Ｌｐａ）までの距離Ｒ１、直線Ｌ３の位置でのインナーロータ中心ＯＩから歯底創成円Ｃの中心（＝移動終点Ｌｐｂ）までの距離ｒ１が任意に設定される。そして、Ｒ０とＲ１の距離差や、ｒ０とｒ１の距離差、すなわち、歯先、歯底の創成円の径方向移動距離Ｒを変更することで歯丈を任意に変化させることができる。
　特に、径方向移動距離Ｒを０以上に設定することで歯丈を自由に高くすることが可能になり、歯丈の増大でインナーロータとアウターロータの歯間に形成されるポンプ室の容積が大きくなってポンプの吐出量が増大する。
　また、この発明の内接歯車式ポンプ用ロータは、創成円の直径や創成円の径方向移動距離、その距離の変化率などの諸条件の設定に自由度があるため、歯形設計の自由度も高まる。
　特に、インナーロータの歯先や歯底の歯形が、径変化を伴って移動する創成円を用いて創成されたものは、創成円の移動始点から移動終点に至る間の直径変化量を変えることにより、歯形を変化させることができるため、歯形設計の自由度がより高まる。
　なお、図２、図４における直線Ｌ１～Ｌ３、歯先創成円Ｂの中心の移動始点Ｓｐａ、移動終点Ｌｐａ、歯底創成円Ｃの中心の移動始点Ｓｐｂ、移動終点Ｌｐｂ、距離Ｒ０，Ｒ１、ｒ０，ｒ１などの詳細は後の説明において明らかにする。
　サイクロイド曲線の歯形を用いて創成した歯形において、内転円と外転円の直径の和である歯丈はインナーロータとアウターロータの偏心量（以下では単に偏心量という）の２倍である。また、上述したように、歯形が成立するためには、内転円と外転円が歯数の数だけ回転したときに内転円と外転円が基礎円上を１周しなければならない。これらにより、基礎円の直径と偏心量が決まると、歯数も決まってしまう。そのため、同一のロータサイズにおける歯数の設定についての自由度が無い。これは、トロコイド曲線を用いて創成した歯形にも当てはまる。これに対し、この発明のポンプ用ロータは基礎円という概念がなく、基礎円と偏心量によらず歯数を決めることができる。そのために、歯数の設定にも自由度がある。従って、歯数を増加させてポンプの吐出脈動を小さくすることも可能である。
（ａ）この発明のポンプ用ロータの一例を示す端面図、（ｂ）同上のロータのポンプ室が閉じ込められた状態の端面図 一定径の創成円を用いてインナーロータの歯形を創成する方法の解説図 一定径の歯先創成円の中心の移動状態を示すイメージ図 径変化を伴う創成円を用いてインナーロータの歯形を創成する方法の解説図 径変化を伴う歯先創成円の中心の移動状態を示すイメージ図 （ａ）この発明のポンプ用ロータの他の例（一定径の歯先創成円を用いてインナーロータの歯先を創成したもの）を示す端面図、（ｂ）同上のロータのポンプ室が閉じ込められた状態の端面図 （ａ）この発明のポンプ用ロータのさらに他の例（一定径の歯先創成円を用いてインナーロータの歯先を創成したもの）を示す端面図、（ｂ）同上のロータのポンプ室が閉じ込められた状態の端面図 径変化を伴う創成円を用いてインナーロータの歯先を創成したポンプ用ロータの一例を示す端面図 アウターロータの歯形の形成方法を示す図 図１のポンプ用ロータを採用した内接歯車式ポンプをハウジングのカバーを外した状態にして示す端面図 実施例で用いた発明品１のポンプ用ロータの歯形を示す図 実施例で用いた発明品２のポンプ用ロータの歯形を示す図 実施例で用いた発明品３のポンプ用ロータの歯形を示す図 実施例で用いた発明品４のポンプ用ロータの歯形を示す図 トロコイド曲線を用いた歯形の創成方法の解説図 インナーロータの歯形にトロコイド曲線を用いた従来のロータの端面図 実施例で用いた比較例１のポンプ用ロータのサイクロイド曲線の歯形を示す図
　以下、添付図面の図１～図１４に基づいてこの発明のポンプ用ロータの実施の形態を説明する。図１に示すポンプ用ロータ１は、歯数がｎ（図のそれはｎ＝６）のインナーロータ２と、歯数が（ｎ＋１）のアウターロータ３を組み合わせて構成されている。２ａはインナーロータ２の歯先、２ｂはインナーロータ２の歯底である。インナーロータ２は中心に軸穴２ｃを有する。
　インナーロータ２は、その歯形が、インナーロータと同心の基準円Ａと、円周上の点ｊが基準円ＡとＹ軸の交点である基準点Ｊを通過する創成円Ｂ及び／もしくは歯底創成円Ｃを用いて創成される。その歯形は、下記条件に基づいて創成した歯先と歯底を組み合わせたものが具体例として考えられる。基準円Ａは、インナーロータ中心から歯先と歯底の境界点までを半径とする円であり、この円上から前記点ｊが移動を開始する。
　図２において、歯先創成円Ｂの直径をＢｄ、
　インナーロータ中心ＯＩと前記基準点Ｊを結ぶ直線をＬ１、
　インナーロータの中心ＯＩと歯先頂点ＴＴを結ぶ直線をＬ２、
　前記歯先創成円Ｂの中心の移動始点Ｓｐａと、インナーロータ中心ＯＩおよび前記歯先頂点ＴＴの３点で作られる角度∠ＳｐａＯＩＴＴ（直線Ｌ１からＬ２までの回転角）をθＴとする。
　前記歯先創成円Ｂの中心ｐａが、移動始点Ｓｐａ（前記点ｊが前記基準点Ｊに重なる位置での歯先創成円Ｂの中心位置であり、図２ではその移動始点Ｓｐａが直線Ｌ１上にある）から、前記直線Ｌ２側に向って移動終点Ｌｐａ（これは直線Ｌ２上にある）まで角度θＴの範囲で移動する。このとき、前記歯先創成円Ｂの中心ｐａの周方向の角速度は一定である。
　この間に前記歯先創成円Ｂの中心ｐａは、基準円Ａの径方向に距離Ｒ移動する。
　この歯先創成円Ｂの中心ｐａが、移動始点Ｓｐａから移動終点Ｌｐａに至る間に、歯先創成円Ｂは角度θ自転し、創成円上の点ｊが基準点Ｊから歯先頂点ＴＴに到達する。この間に前記点ｊが移動した軌跡によってインナーロータの歯先２ａの歯形の半分が描かれる（図３も同時参照）。
　この際の、歯先創成円Ｂの自転の方向と、角度θＴの移動方向は同一である。つまり、自転の方向が右回りであれば、歯先創成円Ｂの移動の方向も右回りである。
　このようにして描いた歯形曲線を、直線Ｌ２に対して反転する（直線Ｌ２を中心にして対称形状にする）ことにより、インナーロータの歯先曲線が出来上がる。
　歯底曲線も同様にして描くことができる。直径Ｃｄの歯底創成円Ｃを歯先創成円Ｂが回転する方向とは逆方向に一定角速度で自転させながら歯底創成円Ｃの中心ｐａを移動始点Ｓｐｂから移動終点Ｌｐｂに向けて角度θＢの範囲で移動させる。このときの、歯底創成円Ｃの円周の一点ｊが前記基準点Ｊから直線Ｌ３上に設定された歯底頂点ＴＢに到達するまでに移動した軌跡によってインナーロータの歯底の歯形の半分が描かれる。
　上記の方法での歯形創成では、歯先創成円Ｂや歯底創成円Ｃが自己の直径Ｂｄ、Ｃｄを一定に保ちながら移動始点から移動終点に移動し、その間の前記点ｊの軌跡によってインナーロータの歯先２ａの歯形の半分を描いた。しかし、歯形創成方法は、これらに限定されるものではない。歯先創成円Ｂや歯底創成円Ｃがその直径を変化させながら移動始点から移動終点に移動し、その間に前記点ｊが移動した軌跡によりインナーロータの歯先や歯底の歯形の半分を描く方法でもこの発明の目的が達成される。
　その径変化を伴う創成円を使用する場合の歯形創成の原理を図４、図５に示す。
　図４において、
　歯先創成円Ｂの移動始点における直径をＢｄｍａｘ、
　インナーロータ中心ＯＩと前記基準点Ｊを結ぶ直線をＬ１、
　インナーロータ中心ＯＩと歯先頂点ＴＴを結ぶ直線をＬ２、
　前記歯先創成円Ｂの中心の移動始点Ｓｐａと、インナーロータ中心ＯＩおよび前記歯先頂点ＴＢの３点で作られる角度∠ＳｐａＯＩＴＴ（直線Ｌ１からＬ２までの回転角）をθＴとする。
　前記歯先創成円Ｂの中心ｐａが、移動始点Ｓｐａから前記直線Ｌ２側に向って移動終点Ｌｐａ（これは直線Ｌ２上にある）まで回転角θＴ移動する。このとき、前記歯先創成円Ｂの中心ｐａの周方向の角速度は一定である。
　この間に前記歯先創成円Ｂの中心ｐａは、基準円Ａの径方向に距離Ｒ移動する。
　前記歯先創成円Ｂは、その歯先創成円Ｂの中心ｐａが移動始点Ｓｐａから移動終点Ｌｐａに至る間に直径を縮めながら角度θ自転する。そして、同創成円Ｂ上の点ｊは角度θ変位することで直線Ｌ２上に設定された歯先頂点ＴＴ（これは、予め設定した直径ＤＴの歯先円と直線Ｌ２が交差した位置にある）に到達する。この間に前記点ｊが移動した軌跡によりインナーロータの歯先２ａの歯形の半分が描かれる。歯先創成円Ｂは歯先頂点ＴＴに到達した位置においてその直径がＢｄｍｉｎに変化している。この方法によれば、一定径の創成円を用いて描かれる歯形に比べて歯先の曲率半径を大きくすることが可能となる。そして、チップクリアランス付近の隙間とチップクリアランスとの差を小さくした歯形を得ることができる。
　なお、歯先創成円Ｂの自転の方向と角度θＴの範囲での移動方向を同一にすることおよび上記の方法で描いた半歯の歯形を直線Ｌ２に対して反転させて直線Ｌ２を中心にした対称形状の歯形を創成することは、一定径の創成円を用いて歯形を創成する場合と同様とする。
　歯底曲線も同様にして描くことができる。移動始点Ｓｐｂでの直径がＣｄの歯底創成円Ｃを歯先創成円Ｂが回転する方向とは逆方向に一定角速度で自転させ、なおかつ、直径を縮めながら移動始点Ｓｐｂから移動終点Ｌｐｂに向けて角度θＢ移動させる。そして、歯底創成円Ｃの円周の一点ｊが基準点Ｊから直線Ｌ３上に設定された歯底頂点ＴＢ（これは、予め設定した直径ＤＢの歯底円と直線Ｌ３が交差した位置にある）に到達するまでに前記点ｊが移動した軌跡によりインナーロータの歯底の歯形の半分を描く。その半分の歯形を直線Ｌ２に対して対称形状に描けば１歯分の歯底形状ができる。
　歯数ｎ、歯先円の直径ＤＴ、歯底円の直径ＤＢ、直線Ｌ１からＬ２までの角度θＴ（∠ＳｐａＯＩＴＴ）、直線Ｌ１からＬ３までの角度θＢ（∠ＳｐｂＯＩＴＢ）、歯先創成円Ｂと歯底創成円Ｃの移動始点における直径Ｂｄｍａｘ，Ｃｄｍａｘ、移動終点における直径（Ｂｄｍｉｎ＝Ｂｄ－ΔＢ），（Ｃｄｍｉｎ＝Ｃｄ－ΔＣｄ）および歯先創成円Ｂと歯底創成円Ｃの中心ｐａが移動する曲線を予め設定することで上記の方法での歯形創成が行える。
　前記歯先創成円Ｂと歯底創成円Ｃの中心ｐａは、移動距離Ｒの変化率ΔＲが創成円中心の移動終点Ｌｐａ，Ｌｐｂにおいて０である曲線ＡＣ１、ＡＣ２上を移動させると好ましい。この場合、歯先が鋭利にならず、チップクリアランス付近のクリアランスが安定することによる吐出性能の向上（吐出量の増加）や、ポンプ運転時の騒音の防止、ロータの耐久性向上の効果がある。
　前記曲線ＡＣ１、ＡＣ２が、例えば、正弦関数を利用した曲線（移動距離Ｒの変化率ΔＲが下記の式で表される）であるのも好ましい。
　ΔＲ＝Ｒ×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
　ここにおいて、Ｓ：ステップ数、ｍ＝０→Ｓ
　こうすると、ｍ＝Ｓでの変化率ΔＲは０となり、滑らかな曲線を描くことができる。この際、創成円中心ｐａの周方向移動量Δθは、
　Δθ＝θＴ／Ｓ
である。
　前記曲線ＡＣ１、ＡＣ２は、好ましいとした正弦曲線のほかに、余弦曲線、高次曲線、円弧曲線、楕円曲線、もしくはこれらの曲線と一定の傾きをもつ直線とを合成した曲線なども利用することができる。
　前記歯先創成円Ｂが直径を縮めながら創成円中心が移動始点Ｓｐａから移動終点Ｌｐａに移動した場合における前記歯先創成円Ｂの直径の変化率Δｒは、創成円中心の移動終点Ｌｐａ，Ｌｐｂにおいて０であると好ましい。それにより、歯先の曲率半径を大きくすることが容易になる。変化率Δｒは、例えば正弦関数を利用した下記式を満たす。
　Δｒ＝ｒ×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
　ここにおいて、Ｓ：ステップ数、ｍ＝０→Ｓ
ｒ：移動終点と移動始点での創成円の半径の差
　アウターロータ３は、インナーロータ２よりも歯数を１枚多くしたもの（図１のそれは歯数：７枚）が用いられている。このアウターロータ３の歯形は、図９に示すように、以下の工程により創成される。まず、インナーロータ２の中心ＯＩがアウターロータ３の中心Ｏｏを中心とする直径（２ｅ＋ｔ）の円Ｓ上を１周公転する。その間にインナーロータ２が１／ｎ回自転する。このインナーロータの公転と自転により形成された歯形曲線群の包絡線を描く。この様にして決定した前記包絡線を歯形とする。
　　ここに、
　　　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
　　　ｔ：チップクリアランス
　　　ｎ：インナーロータの歯数
　図２、図３、或は図４、図５で解説したこの発明を特徴づける曲線（以下ではこの発明の歯形曲線と言う）を歯先に適用したインナーロータ２において、その歯底形状は、歯先創成円Ｃを用いて歯先と同様の方法で創成してもよいし、既知のトロコイド曲線を用いて創成される歯形やサイクロイド曲線の歯形を採用してもよい。同様に、この発明の歯形曲線を歯底に適用したインナーロータ２において、その歯先形状は、トロコイド曲線を用いて創成される歯形やサイクロイド曲線の歯形を採用してもよい。
　この発明の歯形曲線とサイクロイド曲線を組み合わせた歯形は、サイクロイド曲線の特徴であるアウターロータとの滑らかな噛み合わせ有し、かつ歯丈を高くすることができる。これにより、吐出量を増加させる要求が満たされる。
　この発明の歯形曲線を適用した歯形において、インナーロータの歯先高さや歯底深さが歯先創成円Ｂ，歯底創成円Ｃの径方向移動距離Ｒの値によって決定される。この発明の歯形曲線を適用した歯形は、移動距離Ｒの大きさを自由に設定できるため、歯先、歯底のどちらか一方がトロコイド曲線やサイクロイド曲線の歯形である場合にも、歯丈の設定の自由度が確保される。
　上述したインナーロータ２とアウターロータ３を偏心配置にして組み合わせて内接歯車式ポンプ用ロータ１を構成する。そして、その内接歯車式ポンプ用ロータ１を、図１０に示すように、吸入ポート７と吐出ポート８を有するポンプハウジング５のロータ室６に収納して内接歯車式ポンプ９を構成する。その内接歯車式ポンプ９において、インナーロータ２の軸穴２ｃに駆動軸（図示せず）を挿入してインナーロータと駆動軸を係合させ、その駆動軸から駆動力を伝えてインナーロータ２を回転させる。このとき、アウターロータ３は従動回転し、この回転により両ロータ間に形成されるポンプ室４の容積が増減してオイルなどの流体の吸入、吐出がなされる。
　上述したように、インナーロータ中心からの創成円の中心までの距離が歯形の歯先を創成する場合は移動始端から移動終端に向って増加する曲線上を、また、歯形の歯底を創成する場合はその距離が減少する曲線上を創成円の中心が移動する。その間、創成円は自転する。そして、その創成円の円周上の一点の軌跡によりインナーロータ２の歯先または歯底の少なくとも一方の歯形を創成する。そうすることで、インナーロータの歯の歯丈を、トロコイド曲線の歯形やサイクロイド曲線の歯形を採用した従来の内接歯車式ポンプの歯丈よりも大きくすることができる。そのために、インナーロータ２とアウターロータ３の歯間に形成されるポンプ室４の容積が従来品よりも大きくなり、ポンプの吐出量が増加する。
　または、そうすることでインナーロータの歯数を、トロコイド曲線の歯形やサイクロイド曲線の歯形を採用した従来の内接歯車式ポンプの歯数よりも多くすることができる。そのために、インナーロータ２とアウターロータ３の歯間に形成されるポンプ室４の数が従来品よりも多くなり、ポンプの吐出量が増加する。
　また、歯形創成の条件設定を自由に行なえるため、歯形設計の自由度も高まる。歯先創成円や歯底創成円の直径が一定回転角当たりに一定量縮小する円を用いてインナーロータの歯先曲線や歯底曲線を創成するものは、歯先の形状を変化させることによりチップクリアランス付近のクリアランスを調整できるので特に、歯形設計の自由度が高い。
　図８は、インナーロータ２の歯先径（歯先円の直径）が等しい条件において、歯先創成円Ｂの直径を縮小させながら、インナーロータ中心ＯＩから歯先創成円Ｂの中心までの距離の変化量を歯先創成円Ｂの直径の縮小量に対応する分だけ大きくして図４の方法で描いた歯形である。その歯形は、一定径の歯先創成円Ｂを用いて創成した図１のインナーロータの歯形と比較すると、歯先の曲率半径が大きくなり、アウターロータ歯先付近との隙間を小さくすることが出来る。そのために、ポンプの容積効率が良くなる。
　図６及び図７に、この発明のポンプ用ロータ１の他の実施の形態を示す。図６の内接歯車式ポンプ用ロータは、インナーロータ２の歯先２ａ、歯底２ｂの双方にこの発明の歯形曲線を適用した設計である。また、図７の内接歯車式ポンプ用ロータは、インナーロータ２の歯先２ａにこの発明の歯形曲線を適用し、歯底２ｂはサイクロイド曲線で構成したものである。図６、図７の内接歯車式ポンプ用ロータは、発明の歯形曲線の創成に一定径の創成円を用いている。これらの実施例からわかるように、この発明の内接歯車式ポンプ用ロータは、一定径の創成円を用いる場合にも歯形設計に自由度がある。
　この発明のポンプ用ロータの性能評価の試験結果を以下に記す。各々が鉄系焼結合金で形成された歯数６枚のインナーロータと歯数７枚のアウターロータを製造し、その両者を組み合わせて内接歯車式オイルポンプ用ロータを作製した。
　試験に用いたインナーロータの歯先と歯底の曲線の組み合わせは以下の通りである。
　比較例１（図１７参照）
　　歯先曲線：サイクロイド曲線
　　歯底曲線：サイクロイド曲線
　発明品１（図１１参照）
　　歯先曲線：サイクロイド曲線
　　歯底曲線：発明歯形曲線（歯底頂点でのΔＲ＝０）
　発明品２（図１２参照）
　　歯先曲線：発明歯形曲線（歯先頂点でのΔＲ≠０）
　　歯底曲線：発明歯形曲線（歯底頂点でのΔＲ＝０）
　発明品３（図１３参照）
　　歯先曲線：発明歯形曲線（歯先頂点でのΔＲ＝０）
　　歯底曲線：発明歯形曲線（歯底頂点でのΔＲ＝０）
　発明品４（図１４参照）
　　歯先曲線：発明歯形曲線（歯先頂点でのΔＲ＝０、創成円直径が変化）
　　歯底曲線：発明歯形曲線（歯底頂点でのΔＲ＝０、創成円直径が変化）
　共通諸元は、
　アウターロータ外径：φ６０ｍｍ
　インナーロータ内径：φ１５ｍｍ
　ロータ厚み：１５ｍｍ
であり、各歯形は以下の方法で創成した。この際、アウターロータはいずれも、組み合わせ相手のインナーロータを用いて図９の方法で求めた歯形曲線群の包絡線により歯形を創成した。
［比較例１］
　比較例１の歯先のサイクロイド曲線は、直径φ３９ｍｍの基礎円上を、直径φ３．２５ｍｍの外転円を滑らずに転がして創成した。歯底のサイクロイド曲線は、直径φ３９ｍｍの基礎円上を、直径φ３．２５ｍｍの内転円を滑らずに転がして創成した。
　創成したインナーロータ、アウターロータの歯先径（歯先円の直径）と歯底径（歯底円の直径）、及び偏心量ｅは以下の通りである。
　インナーロータ歯先径：φ４５．５ｍｍ
　インナーロータ歯底径：φ３２．５ｍｍ
　アウターロータ歯先径：φ３９．１ｍｍ
　アウターロータ歯底径：φ５２．１ｍｍ
　偏心量ｅ：３．２５ｍｍ
［発明品１］
　発明品１の歯先のサイクロイド曲線は、直径φ４１ｍｍの基礎円上を直径φ２．４ｍｍの外転円を滑らずに転がして創成した。
　歯底の発明歯形曲線は、基準円Ａと直径が一定である創成円Ｃを用いて図２の方法で創成した。この際の諸元は以下の通りである。
　基準円Ａの直径Ａｄ：φ４１．０ｍｍ
　創成円Ｃの直径Ｃｄ：φ４．５ｍｍ
　創成円Ｃの径方向移動量Ｒ：２．３ｍｍ
　移動距離Ｒの変化率ΔＲ：２．３×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
　ステップ数Ｓ：３０
　θＢ：１９．５°
　創成したインナーロータ、アウターロータの歯先径と歯底径、偏心量ｅは以下の通りである。これらの数値は、以下に挙げる発明品２、３、４も同一である。
　インナーロータ歯先径：φ４５．１ｍｍ
　インナーロータ歯底径：φ３１．５ｍｍ
　アウターロータ歯先径：φ３８．３ｍｍ
　アウターロータ歯底径：φ５１．９ｍｍ
　偏心量ｅ：３．４ｍｍ
［発明品２］
　発明品２の歯先の発明歯形曲線は、基準円Ａと直径が一定である創成円Ｂを用いて図２の方法で創成した。この際の諸元は以下の通りである。
　基準円Ａの直径Ａｄ：φ４０．０ｍｍ
　創成円Ｂの直径Ｂｄ：φ２．３ｍｍ
　創成円Ｂの径方向移動量Ｒ：１．１ｍｍ
　移動距離Ｒの変化率ΔＲ：１．１×（ｍ／Ｓ）
　ステップ数Ｓ：３０
　θＢ：１０．５°
　歯底の発明歯形曲線は、図２で説明した基準円Ａと直径が一定である創成円Ｃを用いて図２の方法で創成した。この際の諸元は以下の通りである。
　基準円Ａの直径Ａｄ：φ４０．０ｍｍ
　創成円Ｃの直径Ｃｄ：φ４．３ｍｍ
　創成円Ｃの径方向移動量Ｒ：２．０ｍｍ
　移動距離Ｒの変化率ΔＲ：２．０×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
　ステップ数Ｓ：３０
　θＴ：１９．５°
［発明品３］
　発明品３の歯先の発明歯形曲線は、基準円Ａと直径が一定である創成円Ｂを用いて図２の方法で創成した。この際の諸元は以下の通りである。
　基準円Ａの直径Ａｄ：φ４０．０ｍｍ
　創成円Ｂの直径Ｂｄ：φ２．３ｍｍ
　創成円Ｂの径方向移動距離Ｒ：１．１ｍｍ
　移動距離Ｒの変化率ΔＲ：１．１×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
　ステップ数Ｓ：３０
　θＴ：１０．５°
　歯底の発明歯形曲線は、基準円Ａと直径が一定である創成円Ｃを用いて図２の方法で創成した。この際の諸元は以下の通りである。
　基準円Ａの直径Ａｄ：φ４０．０ｍｍ
　創成円Ｃの直径Ｃｄ：φ４．３ｍｍ
　創成円Ｃの径方向移動量Ｒ：２．０ｍｍ
　移動距離Ｒの変化率ΔＲ：２．０×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
　ステップ数Ｓ：３０
　θＴ：１９．５°
　発明品４の歯先の発明歯形曲線は、基準円Ａと移動中に径変を生じる創成円Ｂを用いて図４の方法で創成した。この際の諸元は以下の通りである。
基準円Ａの直径Ａｄ：φ４１．４ｍｍ
　歯先創成円Ｂの移動始点における直径Ｂｄｍａｘ：φ２．４ｍｍ
　移動終点における直径Ｂｄｍｉｎ：φ０．６ｍｍ
　歯先創成円の直径の変化率：Δｒ＝１．８×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
　歯先創成円Ｂの中心の径方向移動距離Ｒ：０．７ｍｍ
　移動距離Ｒの変化率：ΔＲ＝０．７×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
　ステップ数Ｓ:３０
　θＴ：１０．５°
　発明品４の歯底の発明歯形曲線は、基準円Ａと移動中に径変を生じる歯底創成円Ｃを用いて図４の方法で創成した。この際の諸元は以下の通りである。
　基準円Ａの直径：４１．４ｍｍ
　歯底創成円Ｃの移動始点における直径Ｃｄｍａｘ：φ４．５ｍｍ、
　移動終点における直径Ｃｄｍｉｎ：φ４．０ｍｍ
　歯先創成円の直径の変化率：Δｒ＝０．５×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
　歯底創成円Ｃの中心の径方向移動距離Ｒ：２．９ｍｍ
　移動距離Ｒの変化率ΔＲ：２．９×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
　ステップ数Ｓ:３０
　θＢ：１９．５°
　上記の仕様のインナーロータとアウターロータを組み合わせた内接歯車式ポンプ用ロータをポンプハウジングに組み込んで内接歯車式ポンプを構成した。そして、下記試験条件での各ポンプの吐出量を比較した。その結果を以下の表１に示す。
　　　　　試験条件
　　　　　　　油種：ＡＴＦ
　　　　　　　油温：８０度
　　　　　　　吐出圧：２．５ＭＰａ
　　　　　　　回転数：３０００ｒｐｍ
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この試験結果からわかるように、前記距離Ｒを変化させることで、インナーロータの歯形がトロコイド曲線を用いて創成された従来品（図１６参照）、或いはサイクロイド曲線で構成された従来品（図１７参照）よりもロータの歯丈を大きくしてポンプの吐出量を増加させることができる。また、基準円の直径や歯先創成円、歯底創成円の直径の設定に自由度があるため、歯数の設定も自由に行え、歯数を増加させてポンプの吐出脈動を小さくすることも可能になる。
　創成円の直径を移動中に徐々に変化させた発明品４も、比較例に比べると吐出量が増加しており、この結果から、創成円の直径が移動中に変化しても発明の目的が達成されることがわかる。
　この発明のポンプ用ロータと内接歯車式ポンプは、車のエンジンの潤滑用や自動変速機（ＡＴ）用のオイルポンプなどとして好適に利用することができる。
１　　　　　ポンプ用ロータ
２　　　　　インナーロータ
２ａ　　　　歯先
２ｂ　　　　歯底
２ｃ　　　　軸穴
３　　　　　アウターロータ
４　　　　　ポンプ室
５　　　　　ポンプハウジング
６　　　　　ロータ室
７　　　　　吸入ポート
８　　　　　吐出ポート
９　　　　　内接歯車式ポンプ
Ａ　　　　　基準円
Ａｄ　　　　基準円Ａの直径
Ｂ　　　　　歯先創成円
Ｂｄ　　　　歯先創成円Ｂの直径
Ｓｐａ　　　歯先創成円Ｂの移動始点
Ｌｐａ　　　歯先創成円Ｂの移動終点
Ｂｄｍａｘ　　歯先創成円Ｂの移動始点における直径
Ｂｄｍｉｎ　　歯先創成円Ｂの移動終点における直径
ΔＢｄ　　　歯先創成円Ｂの直径の変化量
Ｃ　　　　　歯底創成円
Ｃｄ　　　　歯底創成円Ｃの直径
Ｓｐｂ　　　歯底創成円Ｃの移動始点
Ｌｐｂ　　　歯底創成円Ｃの移動終点
Ｃｄｍａｘ　　歯底創成円Ｃの移動始点における直径
Ｃｄｍｉｎ　　歯底創成円Ｃの移動終点端における直径
ΔＣｄ　　　歯底創成円Ｃの直径の変化量
ＡＣ１　　　歯先創成円Ｂの中心が移動する曲線
ＡＣ２　　　歯底創成円Ｃの中心が移動する曲線
Ｊ　　　　　基準円Ａ上の基準点
ｊ　　　　　創成円上の１点
ＴＴ　　　　インナーロータの歯先頂点
ＴＢ　　　　インナーロータの歯底頂点
Ｌ１　　　　インナーロータ中心ＯＩと基準点Ｊとを結ぶ直線
Ｌ２　　　　インナーロータ中心ＯＩと歯先頂点ＴＴを結ぶ直線
Ｌ３　　　　インナーロータ中心ＯＩと歯底頂点ＴＢを結ぶ直線
θＴ　　　　直線Ｌ１から直線Ｌ２までの回転角（∠ＳｐａＯＩＴＴ）
θＢ　　　　直線Ｌ１から直線Ｌ３までの回転角（∠ＳｐｂＯＩＴＢ）
Ｒ　　　　　創成円の径方向移動距離
ΔＲ　　　　距離Ｒの変化率
ｐａ　　　　創成円中心
Ｒ０，Ｒ１　　インナーロータ中心ＯＩから歯先創成円Ｂの中心までの距離
ｒ０，ｒ１　インナーロータ中心ＯＩから歯底創成円Ｃの中心までの距離
ＤＴ　　　　インナーロータの歯先円の直径
ＤＢ　　　　インナーロータの歯底円の直径
ｅ　　　　　インナーロータとアウターロータの偏心量
ｔ　　　　　チップクリアランス
ｎ　　　　　インナーロータの歯数
ＯＩ　　　　インナーロータ中心
ＯＯ　　　　アウターロータ中心
Ｓ　　　　　２ｅ＋ｔの直径を持つ円
Ｅ　　　　　基礎円
Ｆ　　　　　転円
ＴＣ　　　　トロコイド曲線
Ｇ　　　　　軌跡円

Claims (9)

  1. 　歯数がｎのインナーロータ（２）と、歯数が（ｎ＋１）のアウターロータ（３）を組み合わせ、両ロータの歯間に形成されるポンプ室（４）のロータ回転に伴う容積変化によって流体を吸入、吐出する内接歯車式ポンプ用のロータであって、
    　下記の条件を満たして創成円（Ｂ，Ｃ）が移動し、その間にインナーロータ中心（ＯＩ）と同心である基準円Ａ上の基準点（Ｊ）と重なる点（ｊ）であって、前記創成円（Ｂ，Ｃ）上の１点（ｊ）が描く軌跡曲線によって歯形の歯先曲線、歯底曲線の少なくとも一方が構成された前記インナーロータ（２）を含む内接歯車式ポンプ用ロータ。
    －創成円（Ｂ，Ｃ）の移動条件－
    　インナーロータ中心（ＯＩ）から創成円中心までの径方向の距離を距離（Ｒ）変化させながら、前記点（ｊ）が前記基準円（Ａ）上の基準点（Ｊ）に重なるように前記創成円（Ｂ，Ｃ）を配置したときに中心が位置決めされる移動始点（Ｓｐａ，Ｓｐｂ）から、前記点（ｊ）が歯先頂点（ＴＴ）又は歯底頂点（ＴＢ）に位置するように前記創成円（Ｂ，Ｃ）を配置したときに中心が位置決めされる移動終点（Ｌｐａ，Ｌｐｂ）まで前記創成円（Ｂ，Ｃ）の中心（ｐａ）が移動し、かつ、前記創成円（Ｂ，Ｃ）がその円の移動方向と同方向に一定角速度で角度（θ）自転する。
  2. 　一定の径である前記創成円（Ｂ，Ｃ）の中心（ｐａ）が、移動始点Ｓｐａ，Ｓｐｂから移動終点Ｌｐａ，Ｌｐｂへ移動し、その一定径である創成円（Ｂ，Ｃ）の外周の点（ｊ）が描く軌跡曲線によって歯形の歯先曲線と歯底曲線の少なくとも一方が構成された前記インナーロータ（２）を含む請求項１に記載の内接歯車式ポンプ用ロータ。
  3. 　前記創成円（Ｂ，Ｃ）が直径を縮めながら、前記創成円（Ｂ，Ｃ）の中心（ｐａ）が移動始点（Ｓｐａ，Ｓｐｂ）から移動終点（Ｌｐａ，Ｌｐｂ）へ移動し、その径変化を伴う創成円（Ｂ，Ｃ）の外周の点（ｊ）が描く軌跡曲線によって歯形の歯先曲線と歯底曲線の少なくとも一方が構成された前記インナーロータ（２）を含む請求項１に記載の内接歯車式ポンプ用ロータ。
  4. 　前記創成円の中心（ｐａ）が、インナーロータ中心（ＯＩ）から創成円中心（ｐａ）までの距離の変化率（ΔＲ）が移動終点において０である曲線（ＡＣ１，ＡＣ２）上を移動する請求項１乃至３のいずれかに記載の内接歯車式ポンプ用ロータ。
  5. 　前記曲線（ＡＣ１，ＡＣ２）が正弦曲線である請求項４に記載の内接歯車式ポンプ用ロータ。
  6. 　前記曲線（ＡＣ１，ＡＣ２）とインナーロータ中心（ＯＩ）との距離の変化率（ΔＲ）が、下記式
    　ΔＲ＝Ｒ×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
    　ここにおいて、Ｓ：ステップ数、ｍ＝０→Ｓ
    を満たす請求項４又は５に記載の内接歯車式ポンプ用ロータ。
  7. 　前記創成円（Ｂ，Ｃ）の直径（Ｂｄ，Ｃｄ）が、移動終点（Ｌｐａ，Ｌｐｂ）の位置において移動始点（Ｓｐａ，Ｓｐｂ）での直径の０．２倍以上、かつ、１倍以下の大きさである請求項３乃至６のいずれかに記載の内接歯車式ポンプ用ロータ。
  8. 　請求項１乃至７のいずれかに記載のインナーロータ（２）と、アウターロータを組み合わせて構成される内接歯車式ポンプ用ロータであって、
    　インナーロータ（２）の中心（ＯＩ）がアウターロータ（３）の中心（ＯＯ）を中心とする直径（２ｅ＋ｔ）の円（Ｓ）上を1周公転し、
    　その間にインナーロータ（２）が１／ｎ回自転し、
    　このインナーロータの公転と自転により形成された歯形曲線群の包絡線を描き、
    　この様にして決定した前記包絡線を歯形として有する前記アウターロータを含む内接歯車式ポンプ用ロータ。
    　　ここに、
    　　　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
    　　　ｔ：チップクリアランス
    　　　ｎ：インナーロータの歯数
  9. 　請求項１乃至８のいずれかに記載のポンプ用ロータ（１）を、ポンプハウジング（５）に設けられたロータ室（６）に収納して構成される内接歯車式ポンプ。
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