JP5194310B2

JP5194310B2 - 内接歯車式ポンプ用ロータ

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Publication number: JP5194310B2
Application number: JP2010290009A
Authority: JP
Inventors: 真人魚住; 良幸島田; 健太郎吉田
Original assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP2012137023A

Description

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偏心させて組み合わせた内接歯車式ポンプ用ロータ、及びそのロータを用いた内接歯車式ポンプに関する。

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は、この発明の一実施形態を示す図１に示すように、通常、歯数がｎ（自然数）のインナーロータ２と歯数が（ｎ＋１）のアウターロータ３を偏心させて組み合わせてロータ１とし、そのロータ１を吸入ポート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に収納した構成である。
このとき、アウターロータ３の歯形は、例えば、インナーロータ２の歯形を決定した後、図５に示すように、そのインナーロータ２をその中心Ｏ_Ｉ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周公転させ、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２の公転と自転の繰り返しにより形成された歯形曲線群の包絡線を描いて決定した前記包絡線とする。
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

この内接歯車式ポンプ９に採用するポンプ用ロータ１の中に、トロコイド曲線を用いてロータ１の歯形を創成したもの（特許文献１参照）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。
そのトロコイド曲線を用いた歯形は、基礎円、転円、軌跡円、偏心量の値が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は、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２とアウターロータ３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１の径寸法が大きくなってしまい、ロータ１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。

サイクロイド曲線を用いた歯形も、同様に、基礎円の直径と基礎円上を滑らずに転がって創成するため、外転円と内転円の直径によってロータ１の歯数が決まる。また、そのロータ１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。

さらに、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２が１回転する間のポンプ室（ポンピングチャンバ）４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、トロコイド曲線又サイクロイド曲線の歯形からなる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る。

特開昭６１−２０１８９２号公報ＷＯ２０１０／０１６４７３Ａ１号公報

このような状況下、本願発明者らは、上記外転円と内転円に相当する創成円を、特定の条件下において移動自転させることによって、歯先、歯底の創成円の径方向移動量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歯形形成方法を考えた（特許文献２）。この歯丈を任意に変化し得ることは、歯丈を増大させることで、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の容積が大きくなってポンプの吐出量を増大させ得る（特許文献２段落００２２〜同００２３参照）。

また、インナーロータ２とアウターロータ３の噛み合い点Ｇがそのインナーロータ２の回転中心Ｏ_Ｉとアウターロータ３の回転中心Ｏ_Ｏを結ぶ偏心軸Ｐに対し、常時、その両ロータ２、３の回転方向後方に位置する（図１等参照）と、小径（歯底径）の寸法、歯数が同じサイクロイド歯形等のインナーロータ２に対し、その歯丈が高くなることを発見した。この歯丈が高くなれば、吐出量が増加する。
しかし、その歯丈が高くなった分、ロータ１の回転に伴う振動が大きくなる傾向となった。近年、自動車の清廉化が進み、上記エンジンの潤滑用や自動変速機（ＡＴ）用のオイルポンプにおいても例外でない。
この発明は、吐出量を増加させつつ、内接歯車式オイルポンプのさらなる清廉化を図ることを課題とする。

図１に示す内接歯車式ポンプ９のポンプ作用時、両ロータ２、３が噛み合い点Ｇを介して回転している瞬間時、アウターロータ３はその噛み合い点Ｇでもって揺動自在に支持されていると見ることができる。
この揺動自在に支持されていることは、アウターロータ３は噛み合い点Ｇを支点として揺動（振動）してインナーロータに衝突する（歯同士が衝突する）恐れがあることであり、このため、その歯間隙間Ｔが小さい（狭い）程、その衝撃力は小さいこととなる。すなわち、内接歯車式オイルポンプは清廉化することとなる。

また、このポンプ作用時、吐出ポート８側ではポンプ室４は正圧であるため、両ロータ２、３の歯間間隙Ｔは広がる方向に力が加わり、歯間の衝突は生じにくい。一方、吸入ポート７側はポンプ室４が負圧であるため、両ロータ２、３の歯間間隙Ｔは狭める方向に力が加わり、歯間の衝突は生じ易く、その狭める方向はロータの回転方向後方に向かってである。このため、偏心軸Ｐより吸入側ポート７側の歯間隙間Ｔが小さい（狭い）ことが好ましいこととなる。

以上から、偏心軸Ｐより吸入ポート側の歯間間隙最少部位Ｔ_０が、インナーロータ２の回転中心Ｏ_Ｉと噛み合い点Ｇを結ぶ直線Ｑに対して、常時、その両ロータ２、３の回転方向後方に位置すれば、吸入側ポート７側において、仮に、その歯間間隙最少部位Ｔ_０で歯同士の衝突が生じてもその衝撃力は小さくなる。すなわち、この構成の内接歯車式オイルポンプは清廉化することとなる。

この考えの下、上記課題を達成するために、この発明は、歯数がｎのインナーロータ２、歯数が（ｎ＋１）のアウターロータ３を偏心させて組み合わせた内接歯車式ポンプ用ロータ１において、インナーロータ２とアウターロータ３の噛み合い点Ｇが、インナーロータ２の回転中心Ｏ_Ｉとアウターロータ３の回転中心Ｏ_Ｏを結ぶ偏心軸Ｐに対し、常時、その両ロータ２、３の回転方向後方に位置するとともに、インナーロータ２の回転中心Ｏ_Ｉと噛み合い点Ｇを結ぶ直線Ｑに対して両ロータ２、３の偏心軸Ｐより吸入ポート７側の歯間隙間最小部位Ｔ_０が、常時、その両ロータ２、３の回転方向後方に位置する構成を採用したのである。

この噛み合い点Ｇ及び両ロータの吸入ポート７側の歯間隙間最小部Ｔ_０が、常時、偏心軸Ｐ又はインナーロータ２の回転中心Ｏ_Ｉと噛み合い点Ｇを結ぶ直線Ｑに対しその両ロータ２、３の回転方向後方に位置するようになし得る歯形としては、上記特許文献２に記載の、歯丈や歯形が任意等の歯形設計の自由度が高いことが好ましい。このため、上記の構成の内接歯車式ポンプ用のロータ１において、図２ａ、図２ｂで示す、下記の構成等を採用することが好ましい。
記
下記の条件（１）〜（３）を満たして創成円Ｂ、Ｃを移動させ、その間にインナーロータ中心Ｏ_Ｉと同心である基準円Ａ上の基準点Ｊと重なる前記創成円Ｂ、Ｃ上の点ｊが描く軌跡曲線を基準円中心Ｏ_Ｉから歯先頂点Ｔ_Ｔ又は歯底頂点Ｔ_Ｂに至る直線Ｌ_２、Ｌ_３に対して対称形状に描いて歯形の歯先曲線２ａ、歯底曲線２ｂの少なくとも一方とする構成を採用する。
−創成円Ｂ、Ｃの移動条件（１）〜（３）−

（１）前記創成円Ｂ、Ｃ上の点ｊが前記基準円Ａ上の基準点Ｊに重なるように創成円Ｂ、Ｃを配置したときにその創成円中心ｐａ、ｐｂが位置決めされる移動始点Ｓｐａ、Ｓｐｂから、創成円Ｂ、Ｃ上の点ｊが歯先頂点Ｔ_Ｔ又は歯底頂点Ｔ_Ｂに位置するように創成円Ｂ、Ｃを配置したときにその創成円中心ｐａ、ｐｂが位置決めされる移動終点Ｌｐａ、Ｌｐｂまでの創成円中心移動曲線ＡＣ_１、ＡＣ_２上を創成円中心ｐａ、ｐｂが移動し、かつ、創成円Ｂ、Ｃがその創成円の移動方向と同方向に一定角速度で自転する。
この条件（１）によって、創成円Ｂ、Ｃの中心ｐａ、ｐｂが創成円中心移動曲線ＡＣ_１、ＡＣ_２上を移動することにより、その創成円上の点ｊが歯形を描き、かつ、その創成円Ｂ、Ｃが一定角速度で自転することによって、その点ｊは、弧状の軌跡を描くこととなる。

（２）前記創成円中心移動曲線ＡＣ_１、ＡＣ_２は、前記インナーロータ中心Ｏ_Ｉから創成円中心ｐａ、ｐｂまでの基準円径方向の距離を、前記移動始点Ｓｐａ、Ｓｐｂから移動終点Ｌｐａ、Ｌｐｂまで、前記歯先曲線２ａにあってはその距離を増加変化させ、又は前記歯底曲線２ｂにあってはその距離を減少変化させる。
この「歯先曲線２ａにあってはその距離を増加変化させ、又は前記歯底曲線２ｂにあってはその距離を減少変化させる。」条件によって、創成円中心移動曲線ＡＣ_１、ＡＣ_２は、歯先側にあっては創成円の移動方向に対し外側に徐々に移動する傾斜曲線（図２ａにおいて右上がり）となり、歯底側にあっては、創成円の移動方向に対し内側に徐々に移動する傾斜曲線（図２ａにおいて左上がり）となって、それに伴い、上記点ｊの描く弧状の軌跡（歯形曲線）が創成円の移動方向に対し斜めとなる（歯先側にあっては外側に向かい、歯底にあっては内側に向かう）。

（３）歯先頂点Ｔ_Ｔ又は歯底頂点Ｔ_Ｂは、前記基準円Ａの径方向において、創成円Ｂの移動始点Ｓｐａと基準円中心Ｏ_Ｉの距離Ｒ_０に移動始点時の創成円Ｂの半径を足した長さを超えて基準円中心Ｏ_Ｉから離れている、又は、創成円Ｃの移動始点Ｓｐｂと基準円中心Ｏ_Ｉの距離ｒ_０に移動始点時の創成円Ｃの半径を引いた長さを超えて基準円中心Ｏ_Ｉに近づいている。
この条件によって、創成円径より高い歯丈となって、基礎円上を転動する転円のサイクロイド曲線歯形より、歯丈が高くなる。

上記創成円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、Ｃｄ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。創成円Ｂ、Ｃの直径Ｂｄ、Ｃｄを縮めながら移動させれば、歯形設計の自由度が増す。
また、創成円Ｂ、Ｃの中心の移動始点Ｓｐａ、Ｓｐｂは基準円中心Ｏ_Ｉから基準点Ｊに至る直線Ｌ_１にあったり、その直線Ｌ_１に対して創成円Ｂ、Ｃの移動方向前方に位置したりすることができる。その前方に位置させると、歯先曲線２ａ又は歯底曲線２ｂの始点接線が歯先Ｔ_Ｔ又は歯底Ｔ_Ｂ側に傾き、歯形（歯先・歯底曲線）２ａ、２ｂの初期（歯先部と歯底部の分岐点Ｊから歯先Ｔ_Ｔ及び歯底Ｔ_Ｂに向かう最初の部分）が寝ることとなって、その初期の歯間間隔が大きくなる。この歯間間隔が大きくなることは、脈動が小さくなるとともに、吸入特性が向上する。
創成円Ｂ、Ｃの移動終点Ｌｐａ、Ｌｐｂは、直線Ｌ_２、Ｌ_３上にあることが好ましいが、直線Ｌ_２、Ｌ_３に対して創成円Ｂ、Ｃの移動方向前後方に位置させることもできる。

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Ｏ_Ｉと創成円中心ｐａ、ｐｂ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ＡＣ_１、ＡＣ_２上を前記創成円中心ｐａ、ｐｂが移動すると好ましい。

また、前記曲線ＡＣ_１、ＡＣ_２が正弦関数を利用した曲線であると好ましい。例えば、創成円中心移動曲線ＡＣ_１、ＡＣ_２上を創成円中心ｐａ、ｐｂが移動始点Ｓｐａ、Ｓｐｂから基準円Ａの径方向において移動した移動量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、Ｒ：（インナーロータ中心Ｏ_Ｉから創成円中心ｐａの移動終点Ｌｐａまでの距離）−（インナーロータ中心Ｏ_Ｉから創成円中心ｐａの移動始点Ｓｐａまでの距離）、又は（インナーロータ中心Ｏ_Ｉから創成円中心ｐｂの移動始点Ｓｐｂまでの距離）−（インナーロータ中心Ｏ_Ｉから創成円中心ｐｂの移動終点Ｌｐｂまでの距離）であって、以下、「創成円の径方向移動距離」又は単に「移動距離」と言う。Ｓ：ステップ数、ｍ＝０→Ｓであり、そのステップ数Ｓは、前記移動始点Ｓｐａ、Ｓｐｂ、インナーロータ中心Ｏ_Ｉおよび移動終点Ｌｐａ、Ｌｐｂで作られる創成円移動角度θ_Ｔ又はθ_Ｂを等間隔に分割した数を言う。

歯先頂点Ｔ_Ｔは、基準円Ａ上の基準点Ｊとインナーロータ中心とを結ぶ直線Ｌ_１から一定角度θ_Ｔ回転した位置の直線Ｌ_２上に設定され、歯底頂点Ｔ_Ｂは、直線Ｌ_１から一定角度θ_Ｂ回転した位置の直線Ｌ_３上に設定される。その一定角度θ_Ｔ、θ_Ｂ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や歯底創成円Ｃが、移動中に径が変化する円である場合、上記特許文献２と同様に、それらの創成円の移動始点における直径Ｂｄ_ｍａｘ、Ｃｄ_ｍａｘ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、移動量ΔＲ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。

上記の構成の内接歯車式ポンプ用ロータにおけるアウターロータの歯形は、従来周知の手段でもって創成することができるが、例えば、図５に示す、インナーロータ２の中心Ｏ_Ｉがアウターロータ３の中心Ｏ_Ｏ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２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、この包絡線と同一又はそれより外側に描かれる歯形としたものを採用することができる。
このようなポンプ用ロータは、当然なこととして、従来と同様に、ポンプハウジングに設けられたロータ室に収納して内接歯車式ポンプを構成することができる。

この発明においては、以上の構成を採用することによって、歯丈が高くなって吐出量が増加しても、両ロータ２、３の歯同士の衝突力が小さくなって、吐出量が多くて振動の小さい内接歯車式ポンプを得ることができる。

この発明の内接歯車式ポンプの一実施形態のハウジングのカバーを外した状態にして示す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創成円の中心の移動状態を示すイメージ図同実施形態の作用説明図同実施形態の作用説明図同実施形態の作用説明図同実施形態の作用説明図同実施形態の作用説明図同実施形態の作用説明図同実施形態の作用説明図同実施形態の作用説明図同実施形態の作用説明図同実施形態の作用説明図従来例の作用説明図アウターロータの歯形の形成方法を示す図

図１乃至図３ｊにこの発明の一実施形態を示し、この実施形態は、特許文献２に記載の歯形創成法によって、各々が鉄系焼結合金で形成された歯数８枚のインナーロータ２と歯数９枚のアウターロータ３を製造し、その両者２、３を組み合わせて内接歯車式オイルポンプ用ロータ１とし、そのロータ１を吸入ポート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を構成したものである。

すなわち、図２ａ、図２ｂに示すように、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を用いて創成する。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とし、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２ａにおいて、歯先創成円Ｂの直径をＢｄ、
インナーロータ中心Ｏ_Ｉと前記基準点Ｊを結ぶ直線をＬ_１、
インナーロータの中心Ｏ_Ｉと歯先頂点Ｔ_Ｔを結ぶ直線をＬ_２、
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Ｏ_Ｉおよび前記歯先頂点Ｔ_Ｔの３点で作られる角度∠ＳｐａＯ_ＩＴ_Ｔ（直線Ｌ_１からＬ_２までの回転角）をθ_Ｔ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２ａではその移動始点Ｓｐａが直線Ｌ_１上にある）から、前記直線Ｌ_２側に向って移動終点Ｌｐａ（これは直線Ｌ_２上にある）まで角度θ_Ｔ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Ｔ_Ｔ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２ｂも同時参照）。

この際の、歯先創成円Ｂの自転の方向と、角度θ_Ｔ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Ｌ_２に対して反転する（直線Ｌ_２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ｐｂを移動始点Ｓｐｂから移動終点Ｌｐｂに向けて角度θ_Ｂ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Ｌ_３上に設定された歯底頂点Ｔ_Ｂ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。このようにして描いた歯底曲線を、直線Ｌ_３に対して反転する（直線Ｌ_３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底曲線が出来上がる。

アウターロータ３の歯形は、以上のようにして作製したインナーロータ２でもって、図５に示す、インナーロータ２の中心Ｏ_Ｉがアウターロータ３の中心Ｏ_Ｏ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２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、この包絡線からなるものとした。

以上の方法での歯形創成による実施形態の内接歯車式ポンプ９は、図３（ａ）〜図３（ｊ）に示すように、インナーロータ２とアウターロータ３の噛み合い点Ｇがインナーロータ２の回転中心Ｏ_Ｉとアウターロータ３の回転中心Ｏ_Ｏを結ぶ偏心軸Ｐに対し、常時、その両ロータ２、３の回転方向（図示矢印方向）後方に位置するようにするとともに、両ロータ２、３の偏心軸Ｐより吸入ポート７側の歯間隙間最小部位Ｔ_０がインナーロータ２の回転中心Ｏ_Ｉと前記噛み合い点Ｇを結ぶ直線Ｑに対して、常時、その両ロータ２、３の回転方向後方に位置する。図３（ａ）〜図３（ｊ）はインナーロータ２を５度又は２．５度間隔で順々に回転させた状態を示す。
この歯形創成に基づく図３（ａ）〜図３（ｊ）に示す実施例と同図４に示す比較例を、下記の諸元でもって作製した。

「実施例」
アウターロータ歯数：９
インナーロータ歯数：８
ロータ幅：１０ｍｍ
アウターロータ外径：φ６０ｍｍ
アウターロータ歯先径（大径：Ｌｏｏ）：φ５１．９４ｍｍ
アウターロータ歯底径（小径：Ｌｏｓ）：φ３８．３４ｍｍ
インナーロータ歯先径（大径：Ｌ_Ｉｏ）：φ４５．０８ｍｍ
インナーロータ歯底径（小径：Ｌ_Ｉｓ）：φ３１．０４ｍｍ
偏心量ｅ：３．４ｍｍ
基準円Ａの直径Ａｄ：φ３５．５０ｍｍ
創成円Ｂの始点径Ｂｄ_ｍａｘ：φ２．２２ｍｍ
創成円Ｂの終点径Ｂｄ_ｍｉｎ：φ２．２２ｍｍ
創成円Ｂの径変化量Δｒ：０ｍｍ
創成円Ｂの中心移動距離Ｒ：２．５８ｍｍ
創成円Ｂの中心移動量ΔＲ：２．５８×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）
創成円Ｃの始点径Ｂｄ_ｍａｘ：φ２．２２ｍｍ
創成円Ｃの終点径Ｂｄ_ｍｉｎ：φ２．２２ｍｍ
創成円Ｃの径変化量Δｒ：０ｍｍ
創成円Ｃの中心移動距離Ｒ：０ｍｍ
創成円Ｃの中心移動量ΔＲ：０ｍｍ
θ_Ｔ：１１．２５°
θ_Ｂ：１１．２５°
ステップ数Ｓ：３０

「比較例」
アウターロータ歯数：９
インナーロータ歯数：８
ロータ幅：１０ｍｍ
アウターロータ外径：φ６０ｍｍ
アウターロータ歯先径（大径：Ｌｏｏ）：φ５１．９２ｍｍ
アウターロータ歯底径（小径：Ｌｏｓ）：φ３８．３２ｍｍ
インナーロータ歯先径（大径：Ｌ_Ｉｏ）：φ４５．０８ｍｍ
インナーロータ歯底径（小径：Ｌ_Ｉｓ）：φ３１．４８ｍｍ
偏心量ｅ：３．４ｍｍ
基準円Ａの直径Ａｄ：φ３７．０ｍｍ
創成円Ｂの始点径Ｂｄ_ｍａｘ：φ２．３１ｍｍ
創成円Ｂの終点径Ｂｄ_ｍｉｎ：φ２．３ｍｍ
創成円Ｂの径変化量Δｒ：０．０１×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）ｍｍ
創成円Ｂの中心移動距離Ｒ：２．７５ｍｍ
創成円Ｂの中心移動量ΔＲ：２．７５×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）ｍｍ
創成円Ｃの始点径Ｂｄ_ｍａｘ：φ２．３１ｍｍ
創成円Ｃの終点径Ｂｄ_ｍｉｎ：φ２．３ｍｍ
創成円Ｃの径変化量Δｒ：０．０１×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）ｍｍ
創成円Ｃの中心移動距離Ｒ：１．０６ｍｍ
創成円Ｃの中心移動量ΔＲ：１．０６×ｓｉｎ（π／２×ｍ／Ｓ）ｍｍ
θ_Ｔ：１１．２５°
θ_Ｂ：１１．２５°
ステップ数Ｓ：３０

上記の仕様のインナーロータ２とアウターロータ３を組み合わせた内接歯車式ポンプ用ロータ１をポンプハウジング５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及びその駆動時のポンプハウジング５の振動を比較した。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：０．５ＭＰａ
回転数：２０００ｒｐｍ

図４の比較例は図３（ｊ）のインナーロータ２の回転位置に対応し、この両図の対比から、後者は偏心軸Ｐより吸入ポート７側の歯間隙間最少部位Ｔ_０がインナーローラ２の回転中心Ｏ_Ｉと噛み合い点Ｇを結ぶ直線Ｑに対して両ロータ２、３の回転方向後方に位置しているのに対し、前者は回転方向前方に位置していることが理解でき、上記試験結果から、実施例は、比較例に対し、吐出量のみならず、振動においても優れていることが理解できる。

なお、上記実施形態においては、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Ｓｐａ、Ｓｐｂから移動終点Ｌｐａ、Ｌｐｂ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２の歯先２ａの歯形の半分を描いたが、歯形創成方法は、これらに限定されるものではない。例えば、特許文献２記載の歯先創成円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Ｓｐａ、Ｓｐｂから移動終点Ｌｐａ、Ｌｐｂ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を採用することもできる。
また、創成円Ｂ、Ｃの移動始点Ｓｐａ、Ｓｐｂを基準円中心Ｏ_１から基準点Ｊに至る直線Ｌ_１に対して創成円Ｂ、Ｃの移動方向前方に位置させたものとすることができる。
さらに、特願２００９−１６３７０２号に記載の「楕円の組み合わせによる」歯形創成方法などを採用し得る。すなわち、例えば、歯数差が一枚のインナーロータとアウターロータを偏心配置にして組み合わせて構成される内接歯車ポンプ用ロータにおいて、複数の楕円を、隣り合う楕円が互いに接触又は部分的に重なるように組み合わせて各楕円の曲線の一部を連続的に連ならせ、その連続的に連なった曲線でインナーロータの歯形を創成する方法等も採用することができる。
また、アウターロータ３の歯形は、上述のインナーロータ２の公転と自転により形成された歯形曲線群の包絡線に限られるものではない。インナーロータ２とアウターロータ３が干渉せずに回転するためのアウターロータ３の最小歯形線が前記包絡線であり、その包絡線より外側に描かれる歯形とする等、アウターロータ３とし得るものであれば、いずれの手段による歯形であっても良い。

１ポンプ用ロータ
２インナーロータ
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
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
Ｏ_Ｉインナーロータ中心
Ｏ_Ｏアウターロータ中心
Ｓ２ｅ＋ｔの直径を持つ円
Ｌ_Ｉｏインナーロータ大径
Ｌ_Ｉｓインナーロータ小径

Claims

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、偏心させて組み合わせた内接歯車式ポンプ用ロータにおいて、
上記インナーロータ（２）とアウターロータ（３）の噛み合い点（Ｇ）が、前記インナーロータ（２）の回転中心（Ｏ_Ｉ）とアウターロータ（３）の回転中心（Ｏ_Ｏ）を結ぶ偏心軸（Ｐ）に対し、常時、その両ロータ（２、３）の回転方向後方に位置するとともに、前記インナーロータ（２）の回転中心（Ｏ_Ｉ）と前記噛み合い点（Ｇ)を結ぶ直線（Ｑ）に対して両ロータ（２、３）の偏心軸（Ｐ）より吸入ポート（７）側の歯間隙間最小部位（Ｔ_０）が、常時、その両ロータ（２、３）の回転方向後方に位置することを特徴とする内接歯車式ポンプ用ロータ。
上記アウターロータ（３）は、インナーロータ（２）の中心（Ｏ_Ｉ）がアウターロータ（３）の中心（Ｏ_Ｏ）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（２）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、この包絡線と同一又はそれより外側に描かれる歯形としたものであることを特徴とする請求項１に記載の内接歯車式ポンプ用ロータ。
ここに、
ｅ：インナーロータ（２）の中心（Ｏ_Ｉ）とアウターロータ（３）の中心（Ｏ_Ｏ）の
偏心量
ｔ：チップクリアランス
請求項１又は２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。