特許 6014955 内接式歯車ポンプのインナーロータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6014955

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】内接式歯車ポンプのインナーロータ

(51)【国際特許分類】

   F04C 2/10 20060101AFI20161013BHJP

【ＦＩ】

   F04C2/10 341H

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-174699(P2012-174699)

(22)【出願日】2012年8月7日

(65)【公開番号】特開2014-34880(P2014-34880A)

(43)【公開日】2014年2月24日

【審査請求日】2015年4月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】593016411

【氏名又は名称】住友電工焼結合金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】有永 真也

【審査官】 田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０２８２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１９６５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１５０３８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ ２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周に所定数の歯が形成されており、中央にブッシュ圧入用の孔を有する、内接式歯車ポンプのインナーロータであって、
前記孔の周縁に沿って、前記歯の数と同数の溝が、当該歯の位置に対応して等間隔に形成されており、
それぞれの溝の幅および奥行きは、互いに同一の値にされていることを特徴とする、内接式歯車ポンプのインナーロータ。

【請求項2】

前記インナーロータが、鉄系金属粉末の成形体を燒結した燒結体からなっており、前記溝が、前記歯の歯先位置に対応して形成されている、請求項１に記載の内接式歯車ポンプのインナーロータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は内接式歯車ポンプのインナーロータに関する。さらに詳しくは、インナーロータの中央孔の周縁に駆動シャフト嵌合用の溝が形成されている、内接式歯車ポンプのインナーロータに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば内燃機関におけるエンジンや変速機に潤滑油を循環供給するために内接式の歯車ポンプが使用されている。かかる歯車ポンプでは、ポンプケーシング内に回転自在の状態でアウターロータが配設されるとともに、このアウターロータの中心から偏心した回転中心を有するインナーロータが当該アウターロータの内径側に配設されている。そして、インナーロータが回転駆動されることで、当該インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との噛合わせにより潤滑油の吸入および吐出が行われる。

【0003】

このような歯車ポンプのインナーロータを回転駆動させる方法として、当該インナーロータの中心孔の周縁に等間隔に２箇所又は４箇所の溝ないし切り欠きを形成し、これらの溝に駆動軸から延設されたシャフトを嵌合させ、当該駆動軸を回転させることで前記インナーロータを回転駆動させる方法がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、前述した溝を利用する駆動方式では、図７〜８に示されるように、溝２０、３０が形成されたインナーロータ２１、３１の内径側に当該インナーロータ２１、３１の中心を保持するシャフトとのはめ合いのためにリング状のブッシュ２２、３２が圧入される。このブッシュ２２、３２の圧入により、インナーロータ２１、３１には径外方向の力が作用し、その外形（歯２３、３３の形状）が変形するが、従来のインナーロータ２１、３１では、通常６〜１５枚である歯の数と溝の数（２又は４）とが一致していないため、前記インナーロータ２１、３１の外形の変形は一様な変形量とはならず、溝２０、３０のある箇所では変形量が小さく、溝２０、３０のない箇所では変形量が大きくなる。その結果、本来、真円であるべきインナーロータ２１、３１の歯先２３ａ、３３ａおよび歯底２３ｂ、３３ｂの真円度が劣化し、アウターロータの内歯との噛合わせ時に異音が発生するなどの不具合が生じることがある。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ブッシュ圧入による真円度の劣化を防止することができる内接式歯車ポンプのインナーロータを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の内接式歯車ポンプのインナーロータ（以下、単に「インナーロータ」ともいう）は、外周に所定数の歯が形成されており、中央にブッシュ圧入用の孔を有する、内接式歯車ポンプのインナーロータであって、
前記孔の周縁に沿って、前記歯の数と同数の溝が、当該歯の位置に対応して等間隔に形成されており、
それぞれの溝の幅および奥行きは、互いに同一の値にされていることを特徴としている。

【0007】

本発明のインナーロータでは、中央の孔の周縁に沿って、当該インナーロータの歯の数と同数の溝が等間隔に形成されているので、インナーロータの外形（歯の形状）の変形量を周方向において均一にすることができる。その結果、アウターロータの内歯との噛み合わせを滑らかにすることができ、噛合わせ時における異音の発生などの不具合を防止することができる。

【0008】

（２）前記（１）のインナーロータにおいて、前記インナーロータが、鉄系金属粉末の成形体を燒結した燒結体からなっており、前記溝が、前記歯の歯先位置に対応して形成されていてもよい。この場合、歯底に対応して溝を形成するときに比べ、インナーロータの内縁から外縁までの径方向の距離（肉厚）の最小値を大きくすることができ、前記成形体を作製するときに金型内への鉄系金属粉末の給粉をムラなく行うことができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明のインナーロータによれば、ブッシュ圧入による真円度の劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】（ａ）は本発明のインナーロータの一実施の形態の平面図であり、（ｂ）は同平面図のＡ−Ａ線断面図である。

【図2】（ａ）は図１に示されるインナーロータの厚入されるブッシュの平面図であり、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ線断面図である。

【図3】図１に示されるインナーロータに図２に示されるブッシュを圧入した状態の平面図である。

【図4】（ａ）は本発明のインナーロータの他の実施の形態の平面図であり、（ｂ）は同平面図のＣ−Ｃ線断面図である。

【図5】（ａ）は図４に示されるインナーロータの厚入されるブッシュの平面図であり、（ｂ）は同Ｄ−Ｄ線断面図である。

【図6】図４に示されるインナーロータに図５に示されるブッシュを圧入した状態の平面図である。

【図7】ブッシュが圧入された比較例１に係るインナーロータの平面図である。

【図8】ブッシュが圧入された比較例２に係るインナーロータの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照しつつ、本発明のインナーロータの実施の形態を詳細に説明する。図１の（ａ）は、本発明の一実施の形態に係るインナーロータ１の平面図であり、（ｂ）は同平面図のＡ−Ａ線断面図である。

【0012】

インナーロータ１は、中央に孔２を有するほぼ円盤状の部材であり、その外周に８枚の歯３が周方向において等間隔に形成されている。また、前記中央の孔２の周縁には、前記歯３の位置に対応して当該歯３の数と同数、すなわち８つの溝４が周方向において等間隔に形成されている。より詳細には、溝４の周方向における中心線が、歯３の周方向における中心線と一致するように当該溝４が形成されている。

【0013】

インナーロータ１は、鉄を主成分とする金属材料で作製することができるが、本実施の形態におけるインナーロータ１は、鉄を主成分とする金属粉末、具体的には、例えば重量比で銅を１．５〜６．０％、炭素を０．２〜１．０％含み、残部が鉄である金属粉末を加圧成形して粉末成形体を作製し、この粉末成形体を所定の雰囲気ガスおよび焼成温度にて燒結し、得られた燒結体に高周波焼入れ・焼き戻しなどの熱処理を施すことで作製されている。

【0014】

前記溝４は、インナーロータ１を回転駆動させる駆動軸（図示せず）から延設されたシャフトが嵌入される部分であり、その幅ｗおよび奥行きｄは、前記シャフトのサイズに応じて適宜選定すればよいが、例えば、幅ｗを２〜２０ｍｍとし、奥行きｄを２〜１０ｍｍとすることができる。本実施の形態では、８つの溝４の断面形状はいずれもほぼ矩形状にされており、それぞれの幅ｗおよび奥行きｄは、互いに同一の値にされている。

【0015】

溝４が形成されたインナーロータ１の内径側には、当該インナーロータ１の中心を保持するシャフトとのはめ合いのために、例えば図２に示されるようなリング状のブッシュ５が圧入される。ブッシュ５は、例えばＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）からなる帯状の板材をリング状に巻いて、その接合部を溶着することで作製することができる。

【0016】

ブッシュ５をインナーロータ１の中央の孔２に圧入するときの圧入代は、本発明において特に限定されるものではないが、例えば０．０４〜０．１１ｍｍ程度とすることができる。図３はブッシュ圧入後のインナーロータ１を示している。ブッシュ５の圧入により、インナーロータ１には径外方向の力が作用し、その外形（歯３の形状）が変形するが、本実施の形態では、中央の孔２の周縁に沿って、インナーロータ１の歯の数と同数の溝４が等間隔に形成されているので、当該インナーロータ１の外形（歯３の形状）の変形量を周方向において均一にすることができる。その結果、図示しないアウターロータの内歯との噛み合わせを滑らかにすることができ、噛合わせ時における異音の発生などの不具合を防止することができる。

【0017】

また、本実施の形態では、溝４が、インナーロータ１の歯３の歯先位置に対応して形成されているので、歯底６に対応して溝４を形成するときに比べ、インナーロータ１の内縁から外縁までの径方向の距離（肉厚）の最小値を大きくすることができる。インナーロータ１を作製する際の中間品である粉末成形体を作製する際には、金型内へ鉄系金属粉末が給粉されるが、狭いスペースをなくすことで当該給粉をムラなく行うことができる。

【0018】

図４は、本発明の他の実施の形態に係るインナーロータ１１の平面図および断面図である。このインナーロータ１１は、図１または図３に示されるインナーロータ１と異なり、外周に９枚の歯１３が周方向において等間隔に形成されている。また、中央の孔１２の周縁には、前記歯１３の数と同数の溝１４が周方向おいて等間隔に形成されている。そして、本実施の形態においても、溝１４は歯１３の歯先位置に対応して形成されている。

【0019】

前記インナーロータ１１の中央の孔２にも、図５に示されるようなブッシュ１５が圧入される。図６はブッシュ圧入後のインナーロータ１１を示している。この図４または図６に示されるインナーロータ１１においても、中央の孔１２の周縁に沿って、インナーロータ１１の歯の数と同数の溝１４が等間隔に形成されているので、当該インナーロータ１１の外形（歯１３の形状）の変形量を周方向において均一にすることができる。

【0020】

〔実施例および比較例〕
つぎに実施例に基づいて本発明のインナーロータを説明するが、本発明はもとよりかかる実施例にのみ限定されるものではない。
<実施例１>
図１に示される８枚歯のインナーロータ（鉄系金属粉末の燒結品）に図２に示されるブッシュ（冷間圧延鋼板製）を圧入した。インナーロータおよびブッシュの仕様は以下のとおりであった。また、圧入代は０．０７ｍｍであった。
インナーロータ
歯先径Ｄｔ：４８．５ｍｍ
歯底径Ｄｂ：３７．０ｍｍ
厚さｔ ：１０ｍｍ
溝幅ｗ ：４ｍｍ
溝奥行きｄ：５ｍｍ
ブッシュ
外径 ：１８ｍｍ
内径 ：１３ｍｍ
高さ ：１０ｍｍ

【0021】

ブッシュ圧入後を示す図３において最も上部の位置の歯の先端（歯先）をＮｏ．１とし、時計回りにＮｏ．８まで番号付けするとともに、前記Ｎｏ．１の歯先の時計回りすぐ隣の歯底を同じくＮｏ．１とし、時計回りにＮｏ．８まで番号付けをし、各Ｎｏ．の歯先および歯底の変形量（ｍｍ）をＦＥＭ解析を用いて調査した。変化量とは、ブッシュ圧入に伴う径外方向へのサイズ（インナーロータ中心から歯先または歯底までの距離）の変化量のことである。結果を表１に示す。なお、表１および後出する表２〜４において、「Ｒ」は、最大変位量と最小変位量との差を表している。

【0022】

【表1】

【0023】

<比較例１>
図７に示されるように、溝の数を４つとし、各溝の幅を４ｍｍの倍の８ｍｍにした以外は実施例１と同様にして歯先および歯底の変形量（ｍｍ）をＦＥＭ解析を用いて調査した。結果を表２に示す。

【0024】

【表2】

【0025】

<実施例２>
図４に示される９枚歯のインナーロータ（鉄系金属粉末の燒結品）に図５に示されるブッシュ（冷間圧延鋼板製）を圧入した。インナーロータおよびブッシュの仕様は以下のとおりであった。また、圧入代は０．０７ｍｍであった。
インナーロータ
歯先径Ｄｔ：７３ｍｍ
歯底径Ｄｂ：５９ｍｍ
厚さｔ ：１０ｍｍ
溝幅ｗ ：５ｍｍ
溝奥行きｄ：５ｍｍ
ブッシュ
外径 ：３６ｍｍ
内径 ：３１ｍｍ
高さ ：１０ｍｍ

【0026】

ブッシュ圧入後を示す図６において最も上部の位置の歯の先端（歯先）をＮｏ．１とし、時計回りにＮｏ．９まで番号付けするとともに、前記Ｎｏ．１の歯先の時計回りすぐ隣の歯底を同じくＮｏ．１とし、時計回りにＮｏ．９まで番号付けをし、各Ｎｏ．の歯先および歯底の変形量（ｍｍ）をＦＥＭ解析を用いて調査した。変化量とは、ブッシュ圧入に伴う径外方向へのサイズの変化量のことである。結果を表３に示す。

【0027】

【表3】

【0028】

<比較例２>
図８に示されるように、溝の数を４つとし、各溝の幅を１１．２５ｍｍ（５ｍｍ×９／４）にした以外は実施例２と同様にして歯先および歯底の変形量（ｍｍ）をＦＥＭ解析を用いて調査した。結果を表４に示す。

【0029】

【表4】

【0030】

表１〜４より分かるように、歯の数と溝の数を同数にすることにより、ブッシュ圧入後におけるインナーロータの外形の変形量を周方向において均一にすることができ、これにより歯先および歯底の真円度の劣化を防止することができる。歯の数に拘らず溝の数を４とする比較例のうち、歯数が８である比較例１では、歯底の変形量は均一であり真円度の劣化がなかったが、歯先は、溝がない歯先は溝がある歯先の約２倍の変形量であった。また、歯数が９の比較例２では、歯先および歯底ともに変形量が周方向において均一ではなかった。このため、歯先および歯底の両方において真円度が劣化した。

【0031】

〔その他の変形例〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点において単なる例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。

【0032】

例えば、前述した実施の形態では、歯の数を８枚または９枚としているが、歯数は７以下であってもよいし、１０以上であってもよい。

【0033】

また、前述した実施の形態では、溝の断面形状はほぼ矩形であるが、半円形状や放物線形状など他の形状であってもよい。

【符号の説明】

【0034】

１ インナーロータ
２ 孔
３ 歯
４ 溝
５ ブッシュ
１１ インナーロータ
１２ 孔
１３ 歯
１４ 溝
１５ ブッシュ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】