WO2015087891A1 - 内接歯車ポンプ - Google Patents

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WO2015087891A1
WO2015087891A1 PCT/JP2014/082615 JP2014082615W WO2015087891A1 WO 2015087891 A1 WO2015087891 A1 WO 2015087891A1 JP 2014082615 W JP2014082615 W JP 2014082615W WO 2015087891 A1 WO2015087891 A1 WO 2015087891A1
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WO
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bearing portion
gear pump
internal gear
drive shaft
cover
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PCT/JP2014/082615
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English (en)
French (fr)
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石井　卓哉
一 淺田
Original Assignee
Ntn株式会社
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    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid

Definitions

  • the present invention relates to an internal gear pump (trochoid pump) that pumps liquids such as oil, water, and chemicals.
  • An internal gear pump (trochoid pump) is configured such that an outer rotor and an inner rotor having a trochoidal tooth shape are sealed in a casing, and an inner rotor and an outer rotor fixed to the drive shaft rotate along with the rotation of the drive shaft. It is a pump which acts to inhale and discharge.
  • Patent Documents 1 to 3 have been proposed.
  • FIG. 11 and FIG. 12 show an example of a conventional internal gear pump.
  • FIG. 11 is an assembled perspective view of a conventional internal gear pump
  • FIG. 12 (a) is a cross-sectional view of the internal gear pump of FIG. 11
  • FIG. 12 (b) is a cross-sectional view of another form of internal gear pump.
  • the pump 21 mainly includes a trochoid 24 in which an inner rotor 23 having a plurality of external teeth is accommodated in an annular outer rotor 22 having a plurality of internal teeth.
  • the trochoid 24 is rotatably accommodated in a circular trochoid accommodating recess 25a formed in a cylindrical casing 25 with a flange.
  • a cover 26 that closes the trochoid-containing recess 25 a is fixed to the casing 25. As shown in FIG. 12A, the casing 25 and the cover 26 are fastened and fixed to the fixing plate 28 of the apparatus main body by screws 30. The mating surface of the casing 25 and the cover 26 is a machined surface and is surface-sealed.
  • the trochoid 24 is configured such that the inner rotor 23 is rotatably accommodated in the outer rotor 22 with the outer teeth of the inner rotor 23 meshing with the inner teeth of the outer rotor 22 and is eccentric. Between the partition points where the rotors contact each other, the suction-side and discharge-side volume chambers are formed according to the rotational direction of the trochoid 24.
  • a drive shaft 31 (not shown in FIG. 11) that is rotated by a drive source such as a motor (not shown) is fixed through the shaft center of the inner rotor 23.
  • a bearing 32 is press-fitted into the cover 26 and supports the drive shaft 31.
  • the bearing 32 can be a rolling bearing, a sliding bearing such as a metal bush (alloy such as copper, tin, lead) or a polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) resin-wound bush. Of these, inexpensive sliding bearings are frequently used.
  • a sliding bearing such as a metal bush (alloy such as copper, tin, lead) or a polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) resin-wound bush.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a liquid suction nozzle 27 extending from the casing 25 is provided at the suction port communicating with the suction-side volume chamber as required (FIG. 12B).
  • a metal or resin mesh filter 29 for removing foreign matter in the sucked liquid is attached to an arbitrary place in the suction port path including the nozzle 27 to the suction side volume chamber.
  • the mesh filter 29 is physically fixed by spot welding or a C ring. Further, the mesh filter 29 and the liquid suction nozzle 27 are attached with rubber seals interposed therebetween while ensuring sealing performance.
  • Patent No. 4215160 Japanese Patent No. 4726116 Japanese Patent No. 2611371
  • a cast product of aluminum or cast iron or a sintered metal product formed by an aluminum die casting method or the like is used for the cover 26 into which the bearing 32 is press-fitted.
  • a cast product of aluminum or cast iron or a sintered metal product formed by an aluminum die casting method or the like is used for the cover 26 into which the bearing 32 is press-fitted.
  • the pressure input will increase and the cover or bearing may be deformed, resulting in functional deterioration.
  • the bearings and cover may be peeled off during press-fitting, and the shavings may cause problems such as seizure of the sliding part. For example, when the scraps are caught in the sliding part of the scroll compressor (chip seal, scroll member, thrust bearing, radial bearing), the wear of each member is promoted, the durability decreases, the power consumption increases, There is a risk of reducing the refrigerating capacity.
  • a scroll compressor using carbon dioxide gas as a refrigerant has a discharge pressure of 8 MPa or more, and in some cases, 10 MPa or more, so even a small amount of debris (abrasion powder) can be a chip seal or an aluminum alloy scroll member. Such wear tends to occur.
  • the cover 26 is a sintered metal product, the dimensional accuracy is insufficient and machining cannot be omitted. Since sintered metal is brittle, there is a risk that the cover will break if the interference is increased. In this way, machining is necessary, which is a cause of cost increase.
  • the bearing 32 is used under lubrication of liquids such as oil, water, and chemicals to be pumped. However, depending on the specification environment and external factors (for example, when the liquid to be pumped temporarily ceases), it is used in a state close to no lubrication. It may become. For example, a compressor such as an air conditioner may be restarted every year from a half year to a year when it is not operated at all. When used in a state close to no lubrication, the metal bush will seize early.
  • liquids such as oil, water, and chemicals to be pumped.
  • a compressor such as an air conditioner may be restarted every year from a half year to a year when it is not operated at all.
  • the PTFE resin-wound bushing has a structure in which a copper tin alloy powder layer is formed on a steel plate serving as a backing metal, and a PTFE resin layer (thickness of several tens of ⁇ m) is formed thereon.
  • the outermost PTFE resin layer is lubricious. Therefore, it will not seize early.
  • the copper tin alloy powder layer is partially exposed. The exposure ratio of the copper tin alloy powder layer varies depending on the variation of the copper tin alloy powder layer and the PTFE resin layer of the PTFE resin-wound bush and the dimensions during the inner diameter processing, resulting in variation in seizure characteristics.
  • the present invention has been made in order to cope with such problems, and a sliding bearing portion that can be manufactured at a low cost by reducing the machining process and has a stable and high seizure resistance is integrally provided.
  • An object is to provide an internal gear pump.
  • an inner rotor having a plurality of external teeth is rotatably accommodated in an outer rotor having a plurality of internal teeth in a state where the external teeth mesh with the internal teeth and are eccentric.
  • An internal gear pump having a trochoid in which a suction side volume chamber for sucking liquid and a discharge side volume chamber for discharging liquid sucked into the suction side volume chamber are formed between the inner teeth and the outer teeth
  • One member has a sliding bearing portion that rotatably supports the drive shaft, and the sliding bearing portion is formed by injection molding a thermoplastic resin composition on the member. And said that you are.
  • a portion forming the sliding bearing portion is made of a sintered metal body.
  • the sliding bearing portion has a radial bearing portion and a thrust bearing portion, and the thrust bearing portion is located on the inner diameter side of the radial bearing portion. Further, the thrust bearing surface of the drive shaft of the thrust bearing portion has a lubricating groove communicating with the through hole of the drive shaft on the support surface.
  • thermoplastic resin composition is characterized in that it is a composition comprising a polyether ether ketone (hereinafter referred to as PEEK) resin and a carbon fiber and a PTFE resin.
  • PEEK polyether ether ketone
  • the internal gear pump is a pump for supplying the liquid to the sliding portion of the scroll compressor.
  • the internal gear pump of the present invention has a sliding bearing portion that rotatably supports a drive shaft on at least one member of a casing in which a concave portion for accommodating a trochoid is formed and a cover that closes the concave portion of the casing.
  • the sliding bearing portion is formed by injection molding the thermoplastic resin composition on the member, there is no need to machine the bearing forming portion in the cover or the casing, and the sliding bearing formed separately is press-fitted. This makes it possible to manufacture at a lower cost.
  • the sliding bearing portion does not have a backing metal or a sintered layer, and is made of a single material of the thermoplastic resin composition, so that seizure resistance is stably increased.
  • the portion forming the sliding bearing portion is made of a sintered metal body, the adhesion with the injection-molded resin composition is enhanced by the anchor effect of the unevenness on the surface of the sintered metal.
  • the slide bearing portion has a radial bearing portion and a thrust bearing portion, and the thrust bearing portion is located on the inner diameter side of the radial bearing portion, the slide bearing portion has low torque and low wear. Further, since the sliding bearing portion is formed by injection molding, it is possible to easily form a bearing having such a shape that receives both a radial load and a thrust load.
  • the thrust support surface of the drive shaft of the thrust bearing portion has a lubricating groove communicating with the through hole of the drive shaft of the support surface, oil or the like can be easily introduced into the support surface through the gap between the drive shaft and the bearing portion. Thus, lower torque and lower wear can be achieved. Furthermore, since the lubricating groove is formed with a configuration in which the thrust bearing portion is located on the inner diameter side of the radial bearing portion, leakage of oil or the like to the outside can be prevented.
  • thermoplastic resin composition is a composition in which carbon fiber and PTFE resin are blended with PEEK resin, it has excellent heat resistance, oil resistance / chemical resistance, creep resistance, load resistance, wear resistance. It is a bearing-integrated pump that has low friction characteristics, long life, and excellent seizure resistance.
  • the internal gear pump of the present invention can be suitably used as a pump for supplying liquid to the sliding portion of the scroll compressor for an air conditioner.
  • FIG. 1 It is an assembly perspective view showing an example of the internal gear pump of the present invention. It is an axial sectional view showing an example of the internal gear pump of the present invention. It is a figure which shows an example of the cover in which the radial bearing part was formed. It is a figure which shows the other example of the cover which formed the radial bearing part and the thrust bearing part. It is a figure which shows an example of the cover in which the thrust bearing part was formed. It is a figure which shows the other example of the cover in which the thrust bearing part was formed. It is a figure which shows the example of the cover which has a sliding bearing part which formed the lubrication groove. It is an axial sectional view of the internal gear pump using the cover of FIG.
  • FIG. 1 is an assembled perspective view of the internal gear pump
  • FIG. 2 is an axial sectional view of the internal gear pump.
  • the internal gear pump 1 includes a trochoid 4 in which an inner rotor 3 is accommodated in an annular outer rotor 2, and a circular recess (trochoid-accommodating recess) that rotatably accommodates the trochoid 4. It has the casing 5 in which 5a was formed, and the cover 6 which obstruct
  • the cover 6 has a shape that matches the outer shape of the upper surface of the casing 5 in which the trochoid-containing recess 5a is opened. As shown in FIG. 2, the casing 5 and the cover 6 are fastened and fixed to a fixing plate 10 of the apparatus main body by fixing screws 8. In addition, the drive shaft 9 is coaxially fixed to the rotation center of the inner rotor 3.
  • the outer teeth of the inner rotor 3 are one less than the inner teeth of the outer rotor 2, and the inner rotor 3 is housed in the outer rotor 2 in an eccentric state in which the outer teeth are inscribed in mesh with the inner teeth.
  • the suction-side and discharge-side volume chambers are formed according to the rotational direction of the trochoid 4.
  • the bottom surface 5b of the trochoid-containing recess 5a of the casing 5 is formed with a suction port that communicates with the suction-side volume chamber and a discharge port that communicates with the discharge-side volume chamber.
  • the suction port communicating with the suction side volume chamber and the discharge port communicating with the discharge side volume chamber may be formed in any of the casing 5, the cover 6, and the drive shaft 9.
  • the trochoid 4 is rotated by the drive shaft 9, whereby liquid is sucked from the suction port into the suction-side volume chamber where the volume increases and becomes negative pressure.
  • the suction-side volume chamber changes to a discharge-side volume chamber in which the volume decreases and the internal pressure increases as the trochoid 4 rotates, and the sucked liquid is discharged from the discharge-side volume chamber to the discharge port.
  • the above pumping action is continuously performed by the rotation of the trochoid 4, and the liquid is continuously pumped. Furthermore, due to the liquid sealing effect in which the sealing performance of each volume chamber is enhanced by the sucked liquid, the differential pressure generated between the volume chambers is increased, and a large pumping action is obtained.
  • the sliding bearing portion 11 injects the thermoplastic resin composition into the cover 6 and / or the casing 5.
  • the main feature is that it is formed by molding (insert molding).
  • the drive shaft 9 is rotatably supported by a sliding bearing portion 11 that is directly injection-molded on the cover 6.
  • the slide bearing portion 11 has both a cylindrical radial bearing portion 11b that receives a radial load from the drive shaft 9 and a disc-shaped thrust bearing portion 11a that receives a thrust load.
  • the thrust bearing portion 11a is provided in a flange shape on the outer diameter side of the end portion of the radial bearing portion 11b.
  • the thrust bearing portion 11a has a through hole of the drive shaft 9 at the center thereof. As shown in FIG.
  • the drive shaft 9 is a stepped shaft having a main body portion and a tip portion having a smaller diameter than the main body portion, and the tip portion is fixed to the inner rotor 3.
  • the slide bearing portion 11 supports the stepped surface of the drive shaft 9 with the support surface of the thrust bearing portion 11a, and supports the outer diameter surface of the distal end portion of the drive shaft 9 with the support surface of the radial bearing portion 11b.
  • the thrust bearing portion 11a has a shape that supports the entire step surface of the drive shaft, but is not limited thereto, and may have a shape that supports a part of the step surface.
  • 3 to 6 show other examples of the sliding bearing portion.
  • 3 to 6 are axial sectional views showing only the cover.
  • the cover 6 shown in FIG. 3 has only a cylindrical radial bearing portion 11b that receives a radial load from the drive shaft, and does not have a thrust bearing portion.
  • a structure that receives a thrust load at a portion other than the bearing, or a case that can receive a thrust load directly with a cover material with a light load, such a mode can be a plain bearing.
  • the cover 6 shown in FIG. 4 has both a cylindrical radial bearing portion 11b that receives a radial load from the drive shaft and a disc-shaped thrust bearing portion 11a that receives a thrust load.
  • the thrust bearing portion 11a is a radial bearing portion. It is located on the inner diameter side of 11b. Moreover, the thrust bearing part 11a is provided in the lower end part (trochoid side) of the radial bearing part 11b.
  • the cover 6 shown in FIGS. 5 and 6 has only a disk-shaped thrust bearing portion 11a that receives a thrust load from the drive shaft, and does not have a radial bearing portion.
  • a sliding bearing portion having such a configuration can be obtained.
  • FIG. 6 there is a protruding portion 6b protruding from the thrust bearing surface on the entire outer periphery of the thrust bearing portion 11a. By providing the protruding portion 6b, the thrust bearing surface slides in the oil sump that is pumped, so that the seizure property at the time of running out of oil can be improved with low friction.
  • the sliding bearing portion is formed by injection molding, a fluid dynamic pressure groove, a lubricating groove, a concave or convex dimple can be easily formed on the surface thereof. Since the required surface shape and pattern are formed by transferring the mold during injection molding, product design with a high degree of freedom is possible. The depth and width of the groove and the like can be easily changed depending on the position. Forming a dynamic pressure groove and a lubrication groove by machining is not practical because of poor productivity and increased cost.
  • the shape and position of the fluid dynamic pressure groove, the lubricating groove, the concave or convex dimple are not particularly limited.
  • the lubrication grooves, concave or convex dimples can be fluid lubricated to reduce the frictional shear force and to reduce friction and wear.
  • the fluid dynamic pressure groove, the lubrication groove, and the concave or convex dimples also play a role of an oil reservoir, so that seizure property when oil runs out can be improved.
  • FIG. 7 shows an example of a plain bearing part in which a lubricating groove is formed.
  • FIG. 7 is a plan view (upper view) and an axial sectional view (lower view) showing only the cover.
  • the cover 6 shown in FIG. 7 has the same shape as that of FIG. 4, and has both a cylindrical radial bearing portion 11b that receives a radial load from the drive shaft and a disc-shaped thrust bearing portion 11a that receives a thrust load.
  • the thrust bearing portion 11a is located on the inner diameter side of the radial bearing portion 11b.
  • lubrication grooves 11c and 11d are formed on the surfaces (drive shaft support surfaces) of the thrust bearing portion 11a and the radial bearing portion 11b, respectively.
  • the lubrication groove 11d of the radial bearing portion 11b is a linear recess extending in the axial direction, and four lubrication grooves are provided at regular intervals (90 ° intervals) in the circumferential direction. Since the lubrication groove 11d is not penetrating and is not continuous with the lubrication groove 11c of the thrust bearing portion 11a, it also serves as an oil reservoir. Further, the lubrication groove 11 c of the thrust bearing portion 11 a communicates with the through hole 6 a of the drive shaft of the cover 6.
  • Each of the lubrication grooves 11c is formed in an L shape, and a plurality of the lubrication grooves 11c are arranged concentrically around the through hole 6a with one end communicating with the through hole 6a.
  • the shape of the lubricating groove 11c is not limited to that shown in the figure.
  • FIG. 8 shows an axial sectional view of the internal gear pump using the cover of FIG. Except for the configuration of the cover 6, the configuration is the same as that shown in FIG. Since this internal gear pump 1 has the thrust bearing portion 11a on the inner diameter side of the radial bearing portion 11b, the radius of rotation is small and the friction torque is small. Furthermore, since the lubricating groove is provided, oil leaking from the gap between the drive shaft 9 and the through hole of the cover 6 can be used effectively, the lubrication state is excellent, and the sliding bearing portion has a sealing effect (leakage suppression to the outside of the bearing portion). ) Also fulfills. For this reason, the seizure resistance is stably high and the life is longer.
  • FIG. 9 and 10 show examples in which a sliding bearing portion is formed on the casing.
  • 9 and 10 are axial sectional views of the internal gear pump.
  • a sliding bearing portion 11 is formed in a casing 5.
  • the casing 5 has both a cylindrical radial bearing portion 11b that receives a radial load from the drive shaft 9 and a disc-shaped thrust bearing portion 11a that receives the thrust load.
  • the thrust bearing portion 11a has an inner diameter of the radial bearing portion 11b.
  • the casing 5 is a composite product of the sintered member 5c and the resin member 5d, and the sliding bearing portion 11 is formed on the sintered member 5c in the same configuration as in FIG.
  • the thermoplastic resin composition forming the sliding bearing portion is based on a synthetic resin that can be injection molded as a base resin.
  • the base resin include thermoplastic polyimide (hereinafter referred to as PI) resin, polyetherketone resin, PEEK resin, polyphenylene sulfide (hereinafter referred to as PPS) resin, polyamideimide (hereinafter referred to as PAI) resin, Examples thereof include polyamide resin (hereinafter referred to as PA).
  • PI thermoplastic polyimide
  • PEEK resin polyetherketone resin
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PAI polyamideimide
  • PA polyamide resin
  • PA polyamide resin
  • the PPS resin is a crystalline thermoplastic resin having a polymer structure in which the benzene ring is connected to the para position by a sulfur bond.
  • the PPS resin has extremely high rigidity and excellent heat resistance, dimensional stability, wear resistance, sliding characteristics, and the like.
  • there are types such as a cross-linked type, a semi-cross-linked type, a linear type, and a branched type.
  • the PEEK resin is a crystalline thermoplastic resin having a polymer structure in which the benzene ring is connected to the para position by a carbonyl group and an ether bond.
  • the PEEK resin has excellent moldability in addition to excellent heat resistance, creep resistance, load resistance, wear resistance, sliding properties, and the like.
  • Examples of commercially available PEEK resins that can be used in the present invention include PEEK manufactured by Victrex (90P, 150P, 380P, 450P, etc.), KetaSpire manufactured by Solvay Advanced Polymers (KT-820P, KT-880P, etc.), Daicel Degussa VESTAKEEEP made by the company (1000G, 2000G, 3000G, 4000G, etc.) etc. are mentioned.
  • PA resins that can be used in the present invention include polyamide 6 (PA6) resin, polyamide 6-6 (PA66) resin, polyamide 6-10 (PA610) resin, polyamide 6-12 (PA612) resin, and polyamide 4-6 (PA46). ) Resin, polyamide 9-T (PA9T) resin, modified PA9T resin, polyamide 6-T (PA6T) resin, modified PA6T resin, polymetaxylene adipamide (polyamide MXD-6) resin, and the like.
  • PA9T polyamide 9-T
  • PA9T modified PA9T resin
  • PA6T polyamide 6-T
  • PA6T polymetaxylene adipamide
  • a number represents the number of carbon atoms between amide bonds
  • T represents a terephthalic acid residue.
  • thermoplastic PI resin examples include Aurum manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., and commercially available PAI resin include Torlon manufactured by Solvay Specialty Polymers.
  • a base resin that is resistant to liquids such as oil to be pumped, water, and chemicals, and has small dimensional changes due to water absorption and oil absorption.
  • a heat resistant resin of 150 ° C. or higher.
  • PEEK resin and PPS resin are preferable among the above-mentioned resins.
  • PEEK resin because the molded article is excellent in creep resistance, load resistance, wear resistance and the like.
  • thermoplastic resin composition forming the sliding bearing portion It is preferable to add a compounding agent to the thermoplastic resin composition forming the sliding bearing portion.
  • a compounding agent such as glass fiber, carbon fiber, whisker, mica, talc, etc. to increase strength, increase elasticity, and increase dimensional accuracy, to add wear resistance and to remove anisotropic injection molding shrinkage
  • Inorganic fillers (powder, particles) such as minerals, calcium carbonate and glass beads can be blended, and solid lubricants such as graphite and PTFE resin can be blended to impart lubricity.
  • glass fibers, carbon fibers, or inorganic fillers that are effective in increasing strength, increasing elasticity, increasing dimensional accuracy, and imparting abrasion resistance alone or in combination as appropriate.
  • carbon fibers are useful for increasing strength, increasing elasticity, and increasing dimensional accuracy, and are excellent in friction and wear characteristics under lubrication with oil, water, chemicals, or the like to be pumped.
  • a solid lubricant such as graphite or PTFE resin.
  • PTFE resin that can reduce friction and prevent seizure even when the sliding surface is under lean lubrication, such as when the compressor is restarted after a period of time, such as an air conditioner, is preferable.
  • thermoplastic resin composition in which PEEK resin is used as a base resin and carbon fiber and PTFE resin are blended therein.
  • the blending ratio is preferably a resin composition of 5 to 30% by volume of carbon fiber, 1 to 30% by volume of PTFE resin, and the balance being PEEK resin.
  • the carbon fiber may be either pitch-based or PAN-based, classified from raw materials, but PAN-based carbon fiber having a high elastic modulus is more preferable.
  • the calcining temperature is not particularly limited, but a carbonized material calcined at about 1000 to 1500 ° C. is higher than that calcined at a high temperature of 2000 ° C. or higher to be converted into graphite. Even under PV, it is preferable because the metal drive shaft, which is the counterpart material, is less likely to be worn and damaged.
  • the average fiber diameter of the carbon fibers is 20 ⁇ m or less, preferably 5 to 15 ⁇ m. A thick carbon fiber exceeding the above-mentioned range is not preferable because extreme pressure is generated, and the effect of improving load resistance is poor, and wear damage of the drive shaft is increased.
  • the carbon fiber may be either chopped fiber or milled fiber, but when the sliding bearing portion is formed thin, a milled fiber having a fiber length of less than 1 mm is preferred.
  • the average fiber length of carbon fibers is preferably 0.02 to 0.2 mm. If the thickness is less than 0.02 mm, a sufficient reinforcing effect cannot be obtained, so that the creep resistance and wear resistance are poor. When the thickness exceeds 0.2 mm, the ratio of the fiber length to the resin thickness increases, so that the thin-wall formability is inferior. In particular, when injection molding is performed with a thin resin having a resin thickness of about 0.1 to 0.7 mm, the thin-wall moldability is hindered if the fiber length exceeds 0.2 mm. In order to further improve the stability of thin-wall molding, an average fiber length of 0.02 to 0.2 mm is preferable.
  • Kureha Kurekamildo M101S, M101F, M101T, M107S, M1007S, M201S, M207S
  • Donakabo Mildo S241, S244, SG241 and SG244
  • examples of the PAN system include Tenax HTA-CMF0160-0H and CMF0070-0H manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.
  • a general PTFE resin represented by — (CF 2 —CF 2 ) n— can be used, and a perfluoroalkyl ether group (—C p F 2p —O— is added to the general PTFE resin.
  • P is an integer of 1-4
  • These PTFE resins and modified PTFE resins may be obtained by employing either a suspension polymerization method for obtaining a general molding powder or an emulsion polymerization method for obtaining a fine powder.
  • the average particle diameter (measured value by laser analysis method) of the PTFE resin powder is not particularly limited, but is preferably 20 ⁇ m or less in view of stable low friction characteristics and wear resistance.
  • a PTFE resin obtained by heating and baking at a melting point or higher can be used.
  • a powder obtained by further irradiating a heat-fired powder with ⁇ rays or electron beams can also be used.
  • These PTFE resin powders are superior in wear resistance compared to PTFE resins (molding powder, fine powder) that have not been heated and fired.
  • ком ⁇ онент such as boron nitride, colorants such as carbon powder, iron oxide, and titanium oxide, and thermal conductivity improvers such as graphite and metal oxide powder.
  • the means for mixing and kneading the above raw materials is not particularly limited, and the powder raw material is dry-mixed with a Henschel mixer, ball mixer, ribbon blender, ladyge mixer, ultra Henschel mixer, etc., and further biaxially extruded. It can be melt-kneaded by a melt extruder such as a machine to obtain molding pellets (granules).
  • a side feed may be used for charging the filler when melt kneading with a twin screw extruder or the like.
  • a sliding bearing portion is formed by injection molding (insert molding) in a state where a member (cover and / or casing) forming the sliding bearing portion is placed in a mold. Moreover, you may give an annealing process etc. after shaping
  • the gate method (pin gate, disk gate, etc.) at the time of injection molding and the gate position are not particularly limited.
  • the length direction of the carbon fiber is 45 to 90 with respect to the rotation direction of the slide bearing portion. It is preferable to provide a gate at a position that can be oriented so as to intersect at a degree (preferably 80 to 90 degrees). As a result, wear damage of the drive shaft due to edges of both ends of the carbon fiber or the like can be reduced, and the friction coefficient can be stabilized.
  • the cover material may be either molten metal or sintered metal.
  • molten metal cast iron or die casting with less material loss during machining of the material is preferable, and cast iron is preferable from the viewpoint of strength and price.
  • a mechanical unevenness prevention or the like is formed by machining in order to improve the adhesion to the resin.
  • chemical surface treatment (1) treatment with an acid solution treatment, alkaline solution treatment or mixing with another solution to form a fine uneven shape on the surface joint surface, or (2) chemical treatment with the resin layer on the joint surface
  • examples thereof include a process (such as TRI process by Toa Denka Co., Ltd.) in which a reacting bonding film is formed.
  • the sintered metal iron is preferable from the viewpoint of strength and price. Since the surface of the sintered metal has irregularities and the adhesion with the resin is enhanced without any pretreatment, it is preferable to the molten metal.
  • the sintered metal used in the present invention those having a density of the sintered metal in a theoretical density ratio of 0.7 to 0.9 are preferable.
  • the theoretical density ratio of the material is the ratio of the density of the sintered metal base material when the theoretical density of the material (density when the porosity is 0%) is 1. If the theoretical density ratio is less than 0.7, the strength of the sintered metal becomes low, and the sintered metal may be broken by the injection molding pressure at the time of insert molding.
  • Sintered metal with iron as its main component is an effect that removes oil and deposits adhering to the sintered surface or penetrating into the sintered body unintentionally during the molding or re-pressing (sizing) process by applying steam treatment Therefore, variation in adhesion with resin is small and stable. Moreover, rust prevention can also be provided to a sintered metal base material.
  • the material of the casing is not particularly limited, and the same material as the cover can be used. Cast iron, aluminum casting, and aluminum die casting are preferred because material loss during machining of the material is small and processing costs are low. Moreover, it is good also as an injection molding of a resin composition.
  • the cover and the casing may be a composite of a metal body (for example, a sintered metal body) and a resin molded body.
  • a metal body for example, a sintered metal body
  • a resin molded body for example, a resin molded body.
  • the material of the outer rotor and the inner rotor is a sintered metal and may be any of iron-based, copper-iron-based, copper-based, stainless-based, and the like. Hard iron is preferable from the viewpoint of price and wear resistance. Further, in a trochoid pump that pumps a chemical solution or the like, a stainless steel system having a high rust prevention capability may be employed.
  • the thickness of the sliding bearing portion formed by injection molding of the thermoplastic resin composition is preferably in the range of 0.1 to 0.7 mm. This range is preferable for both the thrust bearing portion and the radial bearing portion, and the thickness may be constant or different. In addition, you may form with thick wall at the time of injection molding, and you may finish by machining after that. If the thickness exceeds 0.7 mm, it is difficult for heat due to friction to escape from the friction surface to the cover or the like, and the friction surface temperature may increase. In addition, the amount of deformation due to the load increases, the real contact area on the friction surface also increases, the frictional force and frictional heat generation increase, and the seizure property may decrease. If the thickness is less than 0.1 mm, the lifetime during long-term use may be shortened.
  • the sliding bearing portion is made of a thermoplastic resin composition directly injection-molded on a cover or the like, the bearing portion is formed without machining the inner diameter portion of the member forming the sliding bearing portion. It can be formed and is economical.
  • the sliding bearing portion is made of a single material, the material of the sliding surface does not change during use even after the inner diameter processing of the bearing portion, so that stable seizure characteristics can be obtained.
  • a lubrication groove, a fluid lubrication groove, or the like on the friction surface, friction torque and bearing wear can be reduced.
  • the internal gear pump of the present invention can be manufactured at a low cost by reducing the machining process and has a high bearing function. Therefore, the internal gear pump integrated with a bearing that pumps liquid such as oil, water, and chemicals ( Trochoid pumps), especially suitable for use as a pump for supplying liquid to sliding parts of scroll-type compressors for electric water heaters, room air conditioners, and car air conditioners using refrigerants such as CFCs and carbon dioxide. .
  • liquid such as oil, water, and chemicals
  • Trochoid pumps especially suitable for use as a pump for supplying liquid to sliding parts of scroll-type compressors for electric water heaters, room air conditioners, and car air conditioners using refrigerants such as CFCs and carbon dioxide.

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Abstract

　機械加工工程を削減し低コストで製造可能であり、かつ、耐焼付き性が安定的に高い滑り軸受部を一体に設けた内接歯車ポンプを提供する。内接歯車ポンプ１は、複数の内歯を有するアウタロータ２内に、複数の外歯を有するインナロータ３が、外歯が内歯に噛み合い、かつ、偏心する状態で回転自在に収容され、内歯と外歯との間に、液体を吸入する吸入側容積室と、この吸入側容積室に吸入した液体を吐出する吐出側容積室とが形成されるトロコイド４を有し、インナロータ３に固定された駆動シャフト９と、トロコイド４を収容する凹部５ａが形成されたケーシング５と、ケーシング５の凹部５ａを閉塞するカバー６とを有し、カバー６に、駆動シャフト９を回転自在に支持する滑り軸受部１１を有し、滑り軸受部１１は、カバー６に熱可塑性樹脂組成物を直接射出成形して形成されている。

Description

内接歯車ポンプ
　本発明は、油や水、薬液などの液体を圧送する内接歯車ポンプ（トロコイドポンプ）に関する。
　内接歯車ポンプ（トロコイドポンプ）は、トロコイド歯形を有するアウタロータおよびインナロータがケーシング内に密閉された状態で収容され、駆動シャフトの回転に伴い、駆動シャフトと固定されたインナロータとアウタロータが回転し、液体を吸入して吐出するように作用するポンプである。この種のポンプとして、例えば、特許文献１～３が提案されている。
　図１１および図１２に基づき、従来の内接歯車ポンプの一例を示す。図１１は従来の内接歯車ポンプの組み立て斜視図を、図１２（ａ）は図１１の内接歯車ポンプの断面図を、図１２（ｂ）は他の形態の内接歯車ポンプの断面図をそれぞれ示す。図１１に示すように、このポンプ２１は、複数の内歯を有する環状のアウタロータ２２内に、複数の外歯を有するインナロータ２３が収容されてなるトロコイド２４を主体としている。このトロコイド２４は、フランジ付き円柱状のケーシング２５に形成された円形のトロコイド収容凹部２５ａに回転自在に収容されている。ケーシング２５には、トロコイド収容凹部２５ａを閉塞するカバー２６が固定されている。図１２（ａ）に示すように、ケーシグ２５とカバー２６とは、機器本体の固定プレート２８にねじ３０で締結固定されている。ケーシング２５とカバー２６との合わせ面は、機械加工面であり、面シールされている。
　トロコイド２４は、インナロータ２３の外歯が、アウタロータ２２の内歯に噛み合い、かつ、偏心した状態で、インナロータ２３がアウタロータ２２内に回転自在に収容されて構成される。各ロータが互いに接触する仕切点間に、トロコイド２４の回転方向に応じて、吸入側および吐出側の容積室が形成される。インナロータ２３の軸心には、図示しないモータなどの駆動源によって回転させられる駆動シャフト３１（図１１では省略）が貫通して固定されている。カバー２６には軸受３２が圧入され、駆動シャフト３１を支持している。駆動シャフト３１が回転してインナロータ２３が回転すると、外歯がアウタロータ２２の内歯に噛み合うことによりアウタロータ２２が同一方向に連れ回りし、この回転によって容積が増大し、負圧となる吸入側容積室に吸入口から液体が吸入される。この吸入側容積室は、トロコイド２４が回転することによって容積が減少して内圧が上昇する吐出側容積室に変わり、ここから、吸入された液体が吐出口に吐出される。
　軸受３２には転がり軸受、メタルブッシュ（銅、錫、鉛などの合金）やポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）樹脂巻きブッシュなどの滑り軸受が使用可能である。この中でも、安価な滑り軸受が多用されている。滑り軸受をカバー２６に圧入するにあたり、カバー２６の軸受圧入部は圧入前に機械加工で仕上げている。さらに、駆動シャフト３１とのクリアランス管理のために、圧入後に滑り軸受の内径を機械加工している。
　吸入側容積室に連通する吸入口には、必要に応じてケーシング２５から伸びた液体吸入ノズル２７が設けられている（図１２（ｂ））。該ノズル２７を含めた、吸入側容積室までの吸入口経路の任意の場所に、吸入した液体の異物を除去するための金属製や樹脂製のメッシュフィルタ２９が取り付けられている。メッシュフィルタ２９は、スポット溶接固定や、Ｃリングなどで物理固定されている。また、メッシュフィルタ２９や液体吸入ノズル２７は、ゴムパッキンを介在させてシール性を担保しつつ取り付けられている。
特許第４２１５１６０号 特許第４７２６１１６号 特許第２６１１３７１号
　ここで、軸受３２を圧入するカバー２６には、アルミダイカスト法などによって成形されたアルミニウムまたは鋳鉄の鋳造品、あるいは焼結金属品が用いられる。軸受３２は使用中に抜けないように、圧入時にしめ代管理が必要である。アルミニウムまたは鋳鉄の鋳造品は寸法精度が低いため、カバーにおける圧入部を機械加工なしで使用することは困難である。
　加工を省くためにしめ代を大きくすると、圧入力が増大するためカバーまたは軸受が変形し、機能低下を起こす場合がある。また、圧入時に軸受やカバーがむしれ、その削りカスにより摺動部の焼付きなどの不具合を起こす場合がある。例えば、削りカスがスクロール型コンプレッサの摺動部（チップシール、スクロール部材、スラスト軸受、ラジアル軸受）に噛み込まれた場合、各部材の摩耗を促進し、耐久性の低下、消費電力の上昇、冷凍能力の低下を招くおそれがある。特に、炭酸ガスを冷媒とするスクロール型コンプレッサでは、吐出圧として圧力８ＭＰａ以上、場合によっては１０ＭＰａ以上となるため、微量のカス（摩耗粉）であっても、チップシールやアルミニウム合金製のスクロール部材などの摩耗が起こりやすい。
　また、カバー２６が焼結金属品であっても寸法精度は不十分で機械加工を省くことはできない。焼結金属は脆いため、しめ代を大きくするとカバーが割れるおそれがある。このように、機械加工が必要となるため、コストアップの要因となっている。
　軸受３２は圧送する油や水、薬液などの液体の潤滑下で使用されるが、仕様環境、外部要因（例えば、圧送する液体が一時的なくなった場合）によっては無潤滑に近い状態での使用となる場合がある。例えば、エアコンなどのコンプレッサでは半年から１年間全く運転されない状態での再起動が、毎年繰り返されるケースもある。無潤滑に近い状態での使用された場合、メタルブッシュは早期に焼付く。ＰＴＦＥ樹脂巻きブッシュは、裏金となる鋼板上に銅錫合金粉末層を形成し、その上にＰＴＦＥ樹脂層(厚さ数十μｍ)を形成した構成であり、最表層のＰＴＦＥ樹脂層が潤滑性を有するため、早期には焼付かない。しかし、ＰＴＦＥ樹脂巻きブッシュは内径機械加工されているため、銅錫合金粉末層は部分的に露出している。ＰＴＦＥ樹脂巻きブッシュの銅錫合金粉末層およびＰＴＦＥ樹脂層のばらつき、内径加工時の寸法によって、銅錫合金粉末層の露出割合が変わり、焼付き特性にばらつきが生じる。さらに、圧入前の軸受圧入部加工、圧入後の滑り軸受内径加工の芯ズレによって、軸受内に極端に露出割合が高いところが発生する場合がある。ＰＴＦＥ樹脂巻きブッシュは単一材料ではないため、上記の課題がある。
　本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、機械加工工程を削減し低コストで製造可能であり、かつ、耐焼付き性が安定的に高い滑り軸受部を一体に設けた内接歯車ポンプを提供することを目的とする。
　本発明の内接歯車ポンプは、複数の内歯を有するアウタロータ内に、複数の外歯を有するインナロータが、上記外歯が上記内歯に噛み合い、かつ、偏心する状態で回転自在に収容され、上記内歯と上記外歯との間に、液体を吸入する吸入側容積室と、この吸入側容積室に吸入した液体を吐出する吐出側容積室とが形成されるトロコイドを有する内接歯車ポンプであって、上記インナロータに固定された駆動シャフトと、上記トロコイドを収容する凹部が形成されたケーシングと、該ケーシングの上記凹部を閉塞するカバーとを有し、上記カバーおよび上記ケーシングから選ばれる少なくとも一方の部材に、上記駆動シャフトを回転自在に支持する滑り軸受部を有し、該滑り軸受部は、上記部材に熱可塑性樹脂組成物を射出成形して形成されていることを特徴とする。
　上記滑り軸受部を有する上記部材において、該滑り軸受部を形成する部位が焼結金属体からなることを特徴とする。
　上記滑り軸受部がラジアル軸受部およびスラスト軸受部を有し、上記スラスト軸受部が上記ラジアル軸受部の内径側に位置することを特徴とする。また、上記スラスト軸受部の上記駆動シャフトのスラスト支持面に、該支持面の上記駆動シャフトの貫通孔まで連通した潤滑溝を有することを特徴とする。
　上記熱可塑性樹脂組成物が、ポリエーテルエーテルケトン（以下、ＰＥＥＫと記す）樹脂に、炭素繊維およびＰＴＦＥ樹脂を配合してなる組成物であることを特徴とする。
　上記内接歯車ポンプが、スクロール型コンプレッサの摺動部に上記液体を供給するためのポンプであることを特徴とする。
　本発明の内接歯車ポンプは、トロコイドを収容する凹部が形成されたケーシング、および、該ケーシングの凹部を閉塞するカバーの少なくとも一方の部材に、駆動シャフトを回転自在に支持する滑り軸受部を有し、該滑り軸受部が上記部材に熱可塑性樹脂組成物を射出成形して形成されているので、カバーやケーシングにおける軸受形成部を機械加工する必要がなく、別体で形成した滑り軸受を圧入するよりも低コストで製造可能となる。また、滑り軸受部が、裏金や焼結層などを有さず、熱可塑性樹脂組成物の単一材料から構成されるので、耐焼付き性が安定的に高くなる。
　上記滑り軸受部を有する部材において、該滑り軸受部を形成する部位が焼結金属体からなるので、焼結金属表面の凹凸のアンカー効果により、射出成形した樹脂組成物との密着力が高まる。
　上記滑り軸受部がラジアル軸受部およびスラスト軸受部を有し、スラスト軸受部がラジアル軸受部の内径側に位置するので、該滑り軸受部が低トルク、低摩耗となる。また、滑り軸受部は射出成形で形成するので、このようなラジアル荷重とスラスト荷重の両方を受ける形状の軸受を容易に形成できる。
　上記スラスト軸受部の駆動シャフトのスラスト支持面に、該支持面の駆動シャフトの貫通孔まで連通した潤滑溝を有するので、駆動シャフトと軸受部との隙間から該支持面に油などを導入しやすくなり、より低トルク、低摩耗とすることができる。さらに、このスラスト軸受部がラジアル軸受部の内径側に位置する構成で上記潤滑溝を形成するので、外部への油などの漏れも防止できる。
　上記熱可塑性樹脂組成物が、ＰＥＥＫ樹脂に、炭素繊維およびＰＴＦＥ樹脂を配合してなる組成物であるので、優れた耐熱性、耐油・耐薬品性、耐クリープ性、耐荷重性、耐摩耗性、低摩擦特性を有し、長寿命で耐焼付き性に優れた軸受一体のポンプとできる。
　以上のような仕様により、本発明の内接歯車ポンプは、エアコン用スクロール型コンプレッサの摺動部に液体を供給するためのポンプとして好適に利用できる。
本発明の内接歯車ポンプの一例を示す組み立て斜視図である。 本発明の内接歯車ポンプの一例を示す軸方向断面図である。 ラジアル軸受部を形成したカバーの一例を示す図である。 ラジアル軸受部とスラスト軸受部を形成したカバーの他の例を示す図である。 スラスト軸受部を形成したカバーの一例を示す図である。 スラスト軸受部を形成したカバーの他の例を示す図である。 潤滑溝を形成した滑り軸受部を有するカバーの例を示す図である。 図７のカバーを用いた内接歯車ポンプの軸方向断面図である。 本発明の内接歯車ポンプの他の例を示す軸方向断面図である。 本発明の内接歯車ポンプの他の例を示す軸方向断面図である。 従来の内接歯車ポンプの組み立て斜視図である。 従来の内接歯車ポンプの軸方向断面図である。
　本発明の内接歯車ポンプの一実施形態を図１および図２に基づき説明する。図１は内接歯車ポンプの組み立て斜視図を、図２は内接歯車ポンプの軸方向断面図をそれぞれ示す。図１および図２に示すように、内接歯車ポンプ１は、環状のアウタロータ２内にインナロータ３が収容されたトロコイド４と、このトロコイド４を回転自在に収容する円形の凹部（トロコイド収容凹部）５ａが形成されたケーシング５と、ケーシング５のトロコイド収容凹部５ａを閉塞するカバー６とを有する。カバー６は、トロコイド収容凹部５ａが開口するケーシング５の上面の外形に合致する形状である。図２に示すように、ケーシング５とカバー６とは、固定ねじ８により、機器本体の固定プレート１０に締結固定されている。また、インナロータ３の回転中心に同軸で固定された駆動シャフト９を有している。
　インナロータ３の外歯はアウタロータ２の内歯よりも１つ少なく、インナロータ３は、上記外歯が上記内歯に内接して噛み合う偏心した状態で、アウタロータ２内に収容されている。各ロータが互いに接触する仕切点間には、トロコイド４の回転方向に応じて、吸入側および吐出側の容積室が形成される。ケーシング５のトロコイド収容凹部５ａの底面５ｂには、吸入側の容積室に連通する吸入口と、吐出側の容積室に連通する吐出口とが形成されている。なお、吸入側容積室に連通する吸入口と、吐出側容積室に連通する吐出口は、ケーシング５、カバー６、駆動シャフト９のいずれかに形成されていればよい。
　この内接歯車ポンプ１では、駆動シャフト９によってトロコイド４が回転することにより、容積が増大して負圧となる吸入側容積室に、吸入口から液体が吸入される。この吸入側容積室は、トロコイド４が回転することによって容積が減少して内圧が上昇する吐出側容積室に変わり、この吐出側容積室から、吸入された液体が吐出口に吐出される。上記のポンプ作用が、トロコイド４の回転によって連続的に行われ、液体が連続的に圧送される。さらに、吸入された液体によって各容積室の密閉性が高められる液体シール効果によって、各容積室間に生じる差圧が大きくなり、大きなポンプ作用が得られる。
　以上が、本発明の内接歯車ポンプの基本的な構成および作用であるが、本発明の内接歯車ポンプは、カバー６および／またはケーシング５に滑り軸受部１１が熱可塑性樹脂組成物を射出成形（インサート成形）して形成されていることを主な特徴とする。
　図１および図２に示す例では、駆動シャフト９は、カバー６に直接に射出成形された滑り軸受部１１により回転自在に支持されている。滑り軸受部１１は、駆動シャフト９によるラジアル荷重を受ける円筒状のラジアル軸受部１１ｂと、スラスト荷重を受ける円盤状のスラスト軸受部１１ａとの両方を有している。スラスト軸受部１１ａは、ラジアル軸受部１１ｂの端部外径側に鍔部状に設けられている。スラスト軸受部１１ａは、その中央部に駆動シャフト９の貫通孔を有する。図２に示すように、この駆動シャフト９は、本体部と、該本体部よりも小径の先端部とを有する段差状の軸であり、該先端部がインナロータ３に固定される。滑り軸受部１１は、スラスト軸受部１１ａの支持面で駆動シャフト９の段差面を支持し、ラジアル軸受部１１ｂの支持面で駆動シャフト９の先端部外径面を支持している。該図では、スラスト軸受部１１ａは、駆動シャフトの段差面全体を支持する形状であるが、これに限定されず、段差面の一部を支持する形状としてもよい。
　図３～図６に滑り軸受部の他の例を示す。図３～図６はカバーのみを示す軸方向断面図である。図３に示すカバー６は、駆動シャフトによるラジアル荷重を受ける円筒状のラジアル軸受部１１ｂのみを有し、スラスト軸受部は有さない。駆動シャフトのスラスト荷重を支持する必要のないポンプや、該軸受以外の部分でスラスト荷重を受ける構造の場合、あるいは軽荷重でカバー材にて直接スラスト荷重受けることができる場合、このような態様の滑り軸受部とできる。
　図４に示すカバー６は、駆動シャフトによるラジアル荷重を受ける円筒状のラジアル軸受部１１ｂと、スラスト荷重を受ける円盤状のスラスト軸受部１１ａとの両方を有し、スラスト軸受部１１ａがラジアル軸受部１１ｂの内径側に位置している。また、スラスト軸受部１１ａは、ラジアル軸受部１１ｂの下端部（トロコイド側）に設けられている。
　図５および図６に示すカバー６は、駆動シャフトによるスラスト荷重を受ける円盤状のスラスト軸受部１１ａのみを有し、ラジアル軸受部は有さない。駆動シャフトのラジアル荷重を支持する必要のないポンプや、該軸受以外の部分でラジアル荷重を受ける構造の場合、このような態様の滑り軸受部とできる。図６ではスラスト軸受部１１ａの外側全周にスラスト軸受面より突出した突出部６ｂを有している。突出部６ｂを設けることで、スラスト軸受面が圧送する油溜まりの中で滑るため、低摩擦で、油切れ時の焼付き性を向上できる。
　滑り軸受部は射出成形で形成するため、その表面に流体動圧溝、潤滑溝、凹または凸のディンプルを容易に形成できる。射出成形時の金型転写にて、所要の表面形状、模様を形成するため、自由度が高い製品設計が可能となる。位置によって、溝などの深さ、幅を容易に変えることができる。機械加工で動圧溝、潤滑溝を形成するのは、生産性が悪く、コストアップとなり現実的でない。流体動圧溝、潤滑溝、凹または凸のディンプルの形状や位置は特に限定されない。油、水、薬液などの潤滑下においては、流体動圧溝を設けることで、動圧を発生させ、摩擦係数を下げることができる。また、潤滑溝、凹または凸のディンプルは、流体潤滑とし、摩擦せん断力を軽減し、低摩擦、低摩耗にすることができる。流体動圧溝、潤滑溝、凹または凸のディンプルは、油溜まりの役割も果すので、油切れ時の焼付き性を向上できる。
　図７に潤滑溝を形成した滑り軸受部の例を示す。図７はカバーのみを示す平面図（上図）および軸方向断面図（下図）である。図７に示すカバー６は、図４と同様の形状であり、駆動シャフトによるラジアル荷重を受ける円筒状のラジアル軸受部１１ｂと、スラスト荷重を受ける円盤状のスラスト軸受部１１ａとの両方を有し、スラスト軸受部１１ａがラジアル軸受部１１ｂの内径側に位置している。このカバー６では、さらに、スラスト軸受部１１ａおよびラジアル軸受部１１ｂの表面（駆動シャフト支持面）にそれぞれ潤滑溝１１ｃ、１１ｄが形成されている。
　ラジアル軸受部１１ｂの潤滑溝１１ｄは、軸方向に延びた直線状の凹部であり、周方向には等間隔（９０°間隔）で４つ設けられている。潤滑溝１１ｄは、貫通ではなく、スラスト軸受部１１ａの潤滑溝１１ｃと連続していないため、油溜まりの役割も果す。また、スラスト軸受部１１ａの潤滑溝１１ｃは、カバー６の駆動シャフトの貫通孔６ａまで連通している。潤滑溝１１ｃは、それぞれがＬ字状に形成され、貫通孔６ａにその一端を連通させつつ、該貫通孔６ａの周りに同心円状に複数個配置されている。なお、潤滑溝１１ｃの形状は、該図に示すものに限定されない。トロコイドにて油などを圧送する際に、駆動シャフトとカバー貫通孔との隙間から油が漏れる。この油を潤滑溝１１ｃに保持してスラスト荷重による摩擦トルクを低減する。さらに、スラスト軸受部１１ａの表面に凹状ディンプルを設け、油溜まりを設けることもできる。
　図８に、図７のカバーを用いた内接歯車ポンプの軸方向断面図を示す。カバー６の構成以外は、図２に示すものと同様の構成である。この内接歯車ポンプ１は、スラスト軸受部１１ａをラジアル軸受部１１ｂの内径側に設けているので、回転半径が小さく、摩擦トルクが小さくなる。さらに、上記潤滑溝を有するので、駆動シャフト９とカバー６の貫通孔との隙間から、漏れる油を有効に利用でき、潤滑状態に優れ、滑り軸受部がシール効果（軸受部外部への漏れ抑制）も果たす。このため、耐焼付き性が安定的に高く、より長寿命となる。
　図９および図１０にケーシングに滑り軸受部を形成した例を示す。図９および図１０は内接歯車ポンプの軸方向断面図である。図９に示すように、この内接歯車ポンプ１は、ケーシング５に滑り軸受部１１が形成されている。ケーシング５は、駆動シャフト９によるラジアル荷重を受ける円筒状のラジアル軸受部１１ｂと、スラスト荷重を受ける円盤状のスラスト軸受部１１ａとの両方を有し、スラスト軸受部１１ａがラジアル軸受部１１ｂの内径側に位置している。この場合も図３～図７に例示した滑り軸受部の形態にすることが可能であり、カバー側に滑り軸受部を形成した場合と同様の効果を得ることができる。また、図１０では、図９と同様の構成において、ケーシング５を焼結部材５ｃと樹脂部材５ｄとの複合品とし、焼結部材５ｃに滑り軸受部１１を形成している。
　滑り軸受部を形成する熱可塑性樹脂組成物は、射出成形可能な合成樹脂をベース樹脂とするものである。このベース樹脂としては、例えば、熱可塑性ポリイミド（以下、ＰＩと記す）樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと記す）樹脂、ポリアミドイミド（以下、ＰＡＩと記す）樹脂、ポリアミド樹脂（以下、ＰＡと記す）などが挙げられる。これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。
　ＰＰＳ樹脂は、ベンゼン環がパラの位置で、硫黄結合によって連結されたポリマー構造を持つ結晶性の熱可塑性樹脂である。ＰＰＳ樹脂は、極めて高い剛性と、優れた耐熱性、寸法安定性、耐摩耗性、摺動特性などを有する。ＰＰＳ樹脂は、その分子構造により、架橋型、半架橋型、直鎖型、分岐型等などのタイプがあるが、本発明で使用できるＰＰＳ樹脂の市販品としては、東ソー社製＃１６０、Ｂ－０６３、ＤＩＣ社製Ｔ４ＡＧ、ＬＲ－２Ｇなどが挙げられる。
　ＰＥＥＫ樹脂は、ベンゼン環がパラの位置で、カルボニル基とエーテル結合によって連結されたポリマー構造を持つ結晶性の熱可塑性樹脂である。ＰＥＥＫ樹脂は、優れた耐熱性、耐クリープ性、耐荷重性、耐摩耗性、摺動特性などに加え、優れた成形性を有する。本発明で使用できるＰＥＥＫ樹脂の市販品としては、例えば、ビクトレックス社製ＰＥＥＫ（９０Ｐ、１５０Ｐ、３８０Ｐ、４５０Ｐなど）、ソルベイアドバンストポリマーズ社製キータスパイア（ＫＴ－８２０Ｐ、ＫＴ－８８０Ｐなど）、ダイセルデグザ社製ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ（１０００Ｇ、２０００Ｇ、３０００Ｇ、４０００Ｇなど）などが挙げられる。
　本発明で使用できるＰＡ樹脂としては、ポリアミド６（ＰＡ６）樹脂、ポリアミド６－６（ＰＡ６６）樹脂、ポリアミド６－１０（ＰＡ６１０）樹脂、ポリアミド６－１２（ＰＡ６１２）樹脂、ポリアミド４－６（ＰＡ４６）樹脂、ポリアミド９－Ｔ（ＰＡ９Ｔ）樹脂、変性ＰＡ９Ｔ樹脂、ポリアミド６－Ｔ（ＰＡ６Ｔ）樹脂、変性ＰＡ６Ｔ樹脂、ポリメタキシレンアジパミド（ポリアミドＭＸＤ－６）樹脂などが挙げられる。なお、各ポリアミド樹脂において、数字はアミド結合間の炭素数を表し、Ｔはテレフタル酸残基を表す。
　本発明で使用できる熱可塑性ＰＩ樹脂の市販品としては、三井化学社製オーラム、ＰＡＩ樹脂の市販品としては、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製トーロンなどが挙げられる。
　本発明の内接歯車ポンプの滑り軸受部に使用するには、圧送する油や水、薬液などの液体への耐性、吸水・吸油による寸法変化が小さいベース樹脂を用いることが好ましい。また、スクロール型コンプレッサでは１５０℃以上の耐熱性樹脂を用いることが好ましい。このような耐薬品性、耐熱性、寸法安定性、耐摩耗性に優れた樹脂としては、上記した樹脂の中でもＰＥＥＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂が好ましい。さらに、この中でも成形体の耐クリープ性、耐荷重性、耐摩耗性などに優れることから、ＰＥＥＫ樹脂を用いることが特に好ましい。
　滑り軸受部を形成する熱可塑性樹脂組成物には、配合剤を配合することが好ましい。例えば、高強度化、高弾性化、高寸法精度化のためにガラス繊維、炭素繊維、ウィスカ、マイカ、タルクなどの補強剤を、耐摩耗性の付与や射出成形収縮の異方性除去のためにミネラル、炭酸カルシウム、ガラスビーズなどの無機充填剤（粉末、粒子状）を、潤滑性を付与するために黒鉛、ＰＴＦＥ樹脂などの固体潤滑剤を、それぞれ配合することができる。
　高強度化、高弾性化、高寸法精度化、耐摩耗性の付与に有効なガラス繊維、炭素繊維、または無機充填剤を単独で、もしくは、適宜併用することが好ましい。特に、炭素繊維は高強度化、高弾性化、高寸法精度化に有用であり、圧送する油や水、薬液などの潤滑下での摩擦摩耗特性に優れている。
　圧送する油や水、薬液などの潤滑状態が悪い場合もあるため、黒鉛、ＰＴＦＥ樹脂などの固体潤滑剤を配合することが好ましい。特に、エアコンなどのコンプレッサにおいて期間をあけて再起動される場合のように、摺動面が希薄潤滑下となる場合でも、低摩擦化となり焼付きを防止できるＰＴＦＥ樹脂が好ましい。
　本発明では、ＰＥＥＫ樹脂をベース樹脂とし、これに炭素繊維とＰＴＦＥ樹脂を配合してなる熱可塑性樹脂組成物を用いることが特に好ましい。配合比は炭素繊維５～３０体積％、ＰＴＦＥ樹脂１～３０体積％、残部がＰＥＥＫ樹脂の樹脂組成物であることが好ましい。この構成により、得られる滑り軸受部は、耐油性、耐薬品性に優れ、コンプレッサなどの１２０℃をこえる高温雰囲気で使用されても摩擦摩耗特性に優れ、希薄潤滑下でも焼付きにくい。
　炭素繊維は、原材料から分類されるピッチ系またはＰＡＮ系のいずれのものであってもよいが、高弾性率を有するＰＡＮ系炭素繊維の方が好ましい。その焼成温度は特に限定するものではないが、２０００℃またはそれ以上の高温で焼成されて黒鉛（グラファイト）化されたものよりも、１０００～１５００℃程度で焼成された炭化品のものが、高ＰＶ下でも相手材となる金属製の駆動シャフトを摩耗損傷しにくいので好ましい。炭素繊維の平均繊維径は２０μｍ以下、好ましくは５～１５μｍである。前記した範囲をこえる太い炭素繊維では、極圧が発生するため、耐荷重性の向上効果が乏しく、駆動シャフトの摩耗損傷が大きくなるため好ましくない。
　炭素繊維は、チョップドファイバー、ミルドファイバーのいずれであってもよいが、滑り軸受部を薄肉で成形する場合は、繊維長が１ｍｍ未満のミルドファイバーの方が好ましい。炭素繊維の平均繊維長は０.０２～０.２ｍｍが好ましい。０.０２ｍｍ未満では充分な補強効果が得られないため、耐クリープ性、耐摩耗性に劣る。０.２ｍｍをこえる場合は樹脂厚みに対する繊維長の比率が大きくなるため、薄肉成形性に劣る。特に、樹脂厚み０.１～０.７ｍｍ程度の薄肉にて射出成形する場合は、繊維長が０.２ｍｍをこえると薄肉成形性を阻害する。より薄肉成形の安定性を高めるには、平均繊維長０.０２～０.２ｍｍが好ましい。
　本発明で使用できる炭素繊維の市販品としては、ピッチ系として、クレハ社製クレカミルド（Ｍ１０１Ｓ、Ｍ１０１Ｆ、Ｍ１０１Ｔ、Ｍ１０７Ｓ、Ｍ１００７Ｓ、Ｍ２０１Ｓ、Ｍ２０７Ｓ）、大阪ガスケミカル社製ドナカーボ・ミルド（Ｓ２４１、Ｓ２４４、ＳＧ２４１、ＳＧ２４４）が挙げられ、ＰＡＮ系として、東邦テナックス社製テナックスＨＴＡ－ＣＭＦ０１６０－０Ｈ、ＣＭＦ００７０－０Ｈなどが挙げられる。
　ＰＴＦＥ樹脂としては、－（ＣＦ２－ＣＦ２）ｎ－で表される一般のＰＴＦＥ樹脂を用いることができ、また、一般のＰＴＦＥ樹脂にパーフルオロアルキルエーテル基（－ＣｐＦ２ｐ－Ｏ－）（ｐは１－４の整数）あるいはポリフルオロアルキル基（Ｈ（ＣＦ２）ｑ－）（ｑは１－２０の整数）などを導入した変性ＰＴＦＥ樹脂も使用できる。これらのＰＴＦＥ樹脂および変性ＰＴＦＥ樹脂は、一般的なモールディングパウダーを得る懸濁重合法、ファインパウダーを得る乳化重合法のいずれを採用して得られたものでもよい。
　ＰＴＦＥ樹脂粉末の平均粒子径（レーザー解析法による測定値）は、特に限定されるものではないが、安定した低摩擦特性、耐摩耗性から２０μｍ以下とすることが好ましい。ＰＴＦＥ樹脂粉末としては、ＰＴＦＥ樹脂をその融点以上で加熱焼成したものを使用できる。また、加熱焼成した粉末に、さらにγ線または電子線などを照射した粉末も使用できる。これらのＰＴＦＥ樹脂粉末は、加熱焼成等されていないＰＴＦＥ樹脂（モールディングパウダー、ファインパウダー）と比較して耐摩耗特性が優れる。
　本発明で使用できるＰＴＦＥ樹脂の市販品としては、喜多村社製ＫＴＬ－６１０、ＫＴＬ－３５０、ＫＴＬ－４５０、ＫＴＬ－８Ｎ、ＫＴＬ－８Ｆ、ＫＴＬ－４００Ｈ、三井・デュポンフロロケミカル社製テフロン（登録商標）７－Ｊ、旭硝子社製フルオンＧ１６３、Ｌ１６９Ｊ、Ｌ１７０Ｊ、Ｌ１７３Ｊ、ダイキン工業社製ポリフロンＭ－１５、ルブロンＬ－５、ヘキスト社製ホスタフロンＴＦ９２０５、ＴＦ９２０７などが挙げられる。
　なお、この発明の効果を阻害しない程度に、熱可塑性樹脂組成物に対して周知の添加剤を配合してもよい。この添加剤としては、例えば、窒化ホウ素などの摩擦特性向上剤、炭素粉末、酸化鉄、酸化チタンなどの着色剤、黒鉛、金属酸化物粉末などの熱伝導性向上剤が挙げられる。
　以上の諸原材料を混合し、混練する手段は、特に限定するものではなく、粉末原料をヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダー、レディゲミキサー、ウルトラヘンシェルミキサーなどにて乾式混合し、さらに二軸押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、成形用ペレット（顆粒）を得ることができる。また、充填材の投入は、二軸押出し機などで溶融混練する際にサイドフィードを採用してもよい。この成形用ペレットを用いて、滑り軸受部を形成する部材（カバーおよび／またはケーシング）を金型内に入れた状態で射出成形（インサート成形）して、滑り軸受部を成形する。また、物性改善のために成形後にアニール処理などを施してもよい。
　射出成形時のゲート方式（ピンゲート、ディスクゲートなど）、ゲート位置は特に限定されないが、炭素繊維等を含む場合は、該炭素繊維の長さ方向が滑り軸受部の回転方向に対して４５～９０度（好ましくは８０～９０度）に交差するように配向できる位置にゲートを設けることが好ましい。これにより、炭素繊維等の両端のエッジによる駆動シャフトの摩耗損傷の軽減でき、摩擦係数の安定化が図れる。
　カバーの材質は、溶製金属、焼結金属のいずれでもよい。溶製金属としては素材の機械加工時の材料ロスが少ない鋳鉄やダイカストが好ましく、強度や価格面から鋳鉄が好ましい。溶製金属製のカバーに、熱可塑性樹脂組成物を直接射出成形し滑り軸受部を形成する場合、樹脂との密着性を高めるために、機械加工で物理的な凹凸の抜け止めなどを形成する、あるいは化学表面処理を施すことが好ましい。化学表面処理としては、（１）酸性溶液処理、アルカリ性溶液処理もしくは他の溶液との混合により、表面接合面に微細凹凸形状が形成される処理、または、（２）接合面に樹脂層と化学反応する接合膜が形成される処理（東亜電化社ＴＲＩ処理など）が挙げられる。
　焼結金属としては、強度や価格面から鉄系が好ましい。焼結金属の表面には凹凸があり、前処理がなくても樹脂との密着性が高まるので、溶製金属より好ましい。本発明で使用する焼結金属としては、該焼結金属の密度が材質の理論密度比０.７～０.９であるものが好ましい。材質の理論密度比とは、材質の理論密度（気孔率０％の場合の密度）を１としたときの焼結金属基材の密度の比である。理論密度比０.７未満では焼結金属の強度が低くなり、インサート成形時の射出成形圧力により焼結金属が割れてしまうおそれがある。理論密度比０.９をこえると、凹凸が小さくなるため、表面積、アンカー効果が低下し、樹脂との密着性が低くなる。鉄を主成分とする焼結金属は、スチーム処理を施すことで、成形または再圧（サイジング）工程時に意図せず焼結表面に付着、または内部に浸透した油分、付着物などを除去する効果があるため、樹脂との密着性のばらつきが小さく、安定する。また、焼結金属基材に防錆も付与することができる。
　ケーシングの材質は、特に限定されず、カバーと同質材を採用できる。素材の機械加工時の材料ロスが少なく、加工コストが安くなるため、鋳鉄、アルミニウム鋳物、アルミダイカストが好ましい。また、樹脂組成物の射出成形体としてもよい。
　カバーおよびケーシングは、金属体（例えば、焼結金属体）と樹脂成形体との複合体としてもよい。この場合、滑り軸受部を形成する部位に焼結金属体を配置することで、焼結金属表面の凹凸のアンカー効果により、射出成形した樹脂組成物との密着力が高まり、滑り軸受部の剥がれなどを防止できる（図１０参照）。
　アウタロータおよびインナロータの材質は、焼結金属であり、鉄系、銅鉄系、銅系、ステンレス系などのいずれでもよい。価格面や耐摩耗性から硬い鉄系が好ましい。また、薬液などを圧送するトロコイドポンプにおいては、防錆能力が高いステンレス系などを採用すればよい。
　熱可塑性樹脂組成物の射出成形で形成した滑り軸受部の厚みは０.１～０.７ｍｍの範囲とすることが好ましい。スラスト軸受部、ラジアル軸受部ともに、この範囲が好ましく、両者は厚みが一定でも異なっていてもよい。なお、射出成形時に厚肉で形成し、その後に機械加工で仕上げてもよい。厚みが０.７ｍｍをこえると、摩擦による熱が摩擦面からカバーなどの側に逃げ難く、摩擦面温度が高くなるおそれがある。また、荷重による変形量が大きくなるとともに、摩擦面における真実接触面積も大きくなり、摩擦力、摩擦発熱が高くなり、焼付き性も低下するおそれがある。厚みが０.１ｍｍ未満では、長期使用時の寿命が短くなるおそれがある。
　本発明の内接歯車ポンプは、滑り軸受部がカバーなどに直接射出成形された熱可塑性樹脂組成物からなるので、滑り軸受部を形成する部材の内径部を機械加工することなく該軸受部を形成でき、経済的である。また、滑り軸受部が単一材料から構成されるため、軸受部の内径加工後も使用中に滑り面の材料が変わらないため、安定した焼付き特性が得られる。さらに、摩擦面に潤滑溝、流体潤滑溝などを設けることで、摩擦トルク、軸受摩耗を低減できる。
　本発明の内接歯車ポンプは、機械加工工程を削減し低コストで製造可能であり、かつ、軸受機能が高いので、油や水、薬液などの液体を圧送する軸受一体の内接歯車ポンプ（トロコイドポンプ）として利用でき、特に、代替フロン、炭酸ガスなどを冷媒とする電気給湯機、ルームエアコン、カーエアコン用のスクロール型コンプレッサの摺動部に液体を供給するためのポンプとして好適に利用できる。
　　１　　内接歯車ポンプ
　　２　　アウタロータ
　　３　　インナロータ
　　４　　トロコイド
　　５　　ケーシング
　　６　　カバー
　　７　　金属製フィルタ
　　８　　固定ねじ
　　９　　駆動シャフト
　　１０　機器本体の固定プレート
　　１１　滑り軸受部

Claims (6)

  1. 　複数の内歯を有するアウタロータ内に、複数の外歯を有するインナロータが、前記外歯が前記内歯に噛み合い、かつ、偏心する状態で回転自在に収容され、前記内歯と前記外歯との間に、液体を吸入する吸入側容積室と、この吸入側容積室に吸入した液体を吐出する吐出側容積室とが形成されるトロコイドを有する内接歯車ポンプであって、
    　前記インナロータに固定された駆動シャフトと、前記トロコイドを収容する凹部が形成されたケーシングと、該ケーシングの前記凹部を閉塞するカバーとを有し、
    　前記カバーおよび前記ケーシングから選ばれる少なくとも一方の部材に、前記駆動シャフトを回転自在に支持する滑り軸受部を有し、該滑り軸受部は、前記部材に熱可塑性樹脂組成物を射出成形して形成されていることを特徴とする内接歯車ポンプ。
  2. 　前記滑り軸受部を有する前記部材において、該滑り軸受部を形成する部位が焼結金属体からなることを特徴とする請求項１記載の内接歯車ポンプ。
  3. 　前記滑り軸受部がラジアル軸受部およびスラスト軸受部を有し、前記スラスト軸受部が前記ラジアル軸受部の内径側に位置することを特徴とする請求項１記載の内接歯車ポンプ。
  4. 　前記スラスト軸受部の前記駆動シャフトのスラスト支持面に、該支持面の前記駆動シャフトの貫通孔まで連通した潤滑溝を有することを特徴とする請求項３記載の内接歯車ポンプ。
  5. 　前記熱可塑性樹脂組成物が、ポリエーテルエーテルケトン樹脂に、炭素繊維およびポリテトラフルオロエチレン樹脂を配合してなる組成物であることを特徴とする請求項１記載の内接歯車ポンプ。
  6. 　前記内接歯車ポンプが、スクロール型コンプレッサの摺動部に前記液体を供給するためのポンプであることを特徴とする請求項１記載の内接歯車ポンプ。
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