JP4215160B2 - 内接歯車ポンプおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば潤滑油等の流体を圧送するのに適した内接歯車ポンプおよびその製造方法に関する。

この種のポンプとしては、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をケーシング内に回転自在に収容したトロコイドポンプが知られている。アウタロータの内周部には複数の内歯が、また、インナロータの外周部にはアウタロータの内歯よりも歯数が１つ少ない外歯が形成され、アウタロータにインナロータが内接する状態に収容され、両ロータが互いに接触する仕切点間に、吸入側容積室と吐出側容積室とが形成される。そして、インナロータを回転させると、外歯がアウタロータの内歯に噛み合いながらアウタロータが同一方向に連れ回りし、容積が増大する吸入側容積室に吸入口から流体を吸入し、容積が減小する吐出側容積室から、吸入した流体を吐出する構成である。

図３は、従来のトロコイドポンプの一例を示しており、（ａ）ケーシングの正面図、（ｂ）ケーシングの縦断面図、（ｃ）カバーの正面図、（ｄ）ポンプ全体の縦断面図である。このポンプは、円盤状のケーシング６０の一端面に形成されたアウタロータ用凹部６１にアウタロータ６２およびインナロータ６３が収容され、カバー用凹部６４に嵌合されるカバー６５でアウタロータ用凹部６１が塞がれ、カバー６５、インナロータ６３およびケーシング６０に、シャフト６６が貫通され、シャフト６６が回転してインナロータ６３およびアウタロータ６２が回転させられる。図３（ａ）に示すように、アウタロータ用凹部６１の底部には、背面側からアウタロータ用凹部６１に連通する吸入口６７および吐出口６８が形成されている。通常、シャフト６６はケーシング６０の軸心を貫通しており、したがって、ケーシング６０のシャフト用孔６９はケーシング６０の軸心に形成され、これに合わせて、カバー６５およびカバー用凹部６４、カバー６５のシャフト用孔７０も、ケーシング６０と同心的に形成され、かつ配設されている。そして、アウタロータ用凹部６１のみが、ケーシング６０の軸心に対して長さＬ偏心しており、このアウタロータ用凹部６１内で、アウタロータ６２はシャフト６６に対して偏心する状態で回転させられる。このようなトロコイドポンプは、例えば特許文献１により知られている。

特開昭５９−９０７８８号公報（第４図）

さて、上記従来のトロコイドポンプのケーシングにおいて、偏心するアウタロータを形成するには、まず背面側に軸心と同心的に突出する小径部の外径面を加工し、この外径面を利用してケーシングを偏心回転治具にセットし、ケーシングを偏心回転させながら、バイト等の切削工具をケーシングに進出させ、切削加工によって形成している。一方、アウタロータ用凹部以外の加工部分（シャフト用孔やカバー用凹部等）は、ケーシングの軸心を基準として同心加工が可能である。すなわち、アウタロータ用凹部の偏心加工と、その他の部分の同心加工を行うので、偏心加工および同心加工の２工程を要し、このため、生産効率が高いとは言えず、コスト的にも不利であった。
よって本発明は、生産効率の向上ならびにコストの低減が図られる内接歯車ポンプおよびその製造方法を提供することを目的としている。

本発明の内接歯車ポンプは、ケーシング内に設けられた円形のアウタロータ用凹部に、内歯を有するアウタロータを回転自在に嵌合させるとともに、外歯を有し、その軸心にシャフトが固定されるインナロータを、アウタロータ内に、該アウタロータの中心となる第１の中心に対して偏心する第２の中心を中心として、アウタロータの内歯と内接させて回転自在に収容し、シャフトを回転させることで、インナロータおよびこれに噛み合うアウタロータを回転させることにより、内歯と外歯との間に、流体が吸入される吸入側容積室と、流体を吐出させる吐出側容積室とが形成される内接歯車ポンプにおいて、ケーシングには、一端面に円形のアウタロータ用凹部およびカバー用凹部が、第１の中心に対して同心的に形成され、カバー用凹部に、アウタロータ用凹部を塞ぐカバーが嵌合固定され、該カバーには、その固定状態で、第２の中心に対して同心的に形成されたシャフト用孔が形成されており、シャフトが、カバーのシャフト用孔を貫通することにより、第２の中心に対して同心的に配設される状態がカバーによって保持されることを特徴としている。

インナロータを駆動するシャフトは、カバーのカバー用凹部を貫通することで第２の中心と同心的に配設され、第１の中心に対して同心的に形成されたアウタロータ用凹部およびこのアウタロータ用凹部に嵌合されるアウタロータが、従来通りシャフトに対して偏心した構成になる。本発明によれば、ケーシングのアウタロータ用凹部およびカバー用凹部は、ケーシングに設定した第１の中心を基準にした同心加工で形成され、このため、アウタロータ用凹部を偏心加工によって形成する必要がない。そして、ケーシングにはシャフト用孔を形成する必要がない。一方、カバーは第１の中心を中心とする円形の外形に第２の中心を中心とする偏心したシャフト用孔が配されることになるが、打ち抜きによりシャフト用孔を一度に形成できるため、工程の増加が生じない。

本発明の内接歯車ポンプでは、凹凸嵌合等の位置決め手段を用いて、ケーシングに対してカバーを位置決めし、これによってシャフトも位置決めがなされるようにする形態を含む。また、ケーシングとしては円盤状を呈し、その外径の中心を上記第１の中心とすることにより、その外径面を基準として上記同心加工を行うことができるので、加工が一層容易となる。

次に、本発明の内接歯車ポンプの製造方法は、上記本発明の内接歯車ポンプを製造するにあたり、ケーシングの外径面を基準として該ケーシングを回転治具にセットし、該回転治具によってケーシングを第１の中心回りに回転させながら、アウタロータ用凹部および／またはカバー用凹部を、第１の中心に対して同心的に切削加工したケーシングと、第１の中心と同心の円形外形および第２の中心と同心のシャフト用孔を同時に形成したカバーとを用いることを特徴としている。この方法では、ケーシングに、回転治具に対する該ケーシングの位置決め手段、すなわち、第１の中心を回転治具の中心に合わせるための手段を具備させることが好ましい。

本発明によれば、ケーシングに形成するアウタロータ用凹部を、他の同心加工による部分とともに同心加工で形成することができ、しかも、シャフト用孔をケーシングに形成する必要もないことから、製造工程が簡素となり、もって生産効率の向上ならびにコストの低減が図られるといった効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態のトロコイドポンプ１の構成を示す図であって、（ｄ）は全体の縦断面図、（ａ）はトロコイドポンプ１を構成するケーシング１０を一端面から見た正面図、（ｂ）はケーシング１０の縦断面図、（ｃ）はトロコイドポンプ１を構成するカバー２０を一端面から見た正面図である。図１（ｄ）に示すように、トロコイドポンプ１は、ケーシング１０、カバー２０、アウタロータ３０、インナロータ４０およびシャフト５０とから構成されている。図２は、アウタロータ３０およびインナロータ４０の正面図である。

ケーシング１０は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、背面（他端面）側に小径部１１が突出形成された円盤状であって、小径部１１とは反対側の一端面側に、円形のアウタロータ用凹部１２およびカバー用凹部１３が形成されている。これら凹部１２，１３は、切削加工により、ケーシング１０の軸心である第１の中心Ｏ１に対して同心的に形成されている。アウタロータ用凹部１２の底部には、背面側からアウタロータ用凹部１２に連通する吸入口１４および吐出口１５が形成されている。カバー用凹部１３にはカバー２０が嵌合固定され、アウタロータ用凹部１２は、このカバー２０で塞がれる。また、ケーシング１０の外周部には、複数（この場合３つ）の取付孔１６が形成されている。これら取付孔１６は、トロコイドポンプ１を機器に取り付けるためのボルト通し孔であり、第１の中心Ｏ１に対して長さＬ偏心する第２の中心Ｏ２を中心として、周方向に等間隔をおいて形成されている。吸入口および吐出口の形態や配置は任意であるが、図１（ａ）は、吸入口１４および吐出口１５が、第１の中心Ｏ１と第２の中心Ｏ２を結ぶ線を対称線として、左右対称に形成されている例である。また、小径部１１は、第２の中心Ｏ２と同心的に形成されている。

ケーシング１０の外径面１９の所定箇所には、軸方向に延びる位置決め溝１７が形成されている。この場合、図１の上側にあって最も外径面１９に近い取付孔１６の中心と第１，第２の中心Ｏ１，Ｏ２を通る線が、第１の中心Ｏ１側の外径面１９に交わる位置に、位置決め溝１７は形成されている。さらに、アウタロータ用凹部１２の内周面の所定箇所には、半円弧状の切欠き１８が鋳造型出しにより形成されている。このケーシング１０は、例えばアルミダイカスト法によって成形された鋳造品が用いられ、その場合、上記アウタロータ用凹部１２およびカバー用凹部１３を除く形状が、金型成形によって形成される。

アウタロータ用凹部１２にはアウタロータ３０が回転自在に嵌合され、このアウタロータ３０内に、インナロータ４０が内接する状態で回転自在に収容される。図２に示すように、アウタロータ３０はリング状で、その内周部に複数の内歯３１が形成されており、インナロータ４０は軸心にシャフト５０とインナロータ４０を同心的に固定させるシャフト嵌合孔４２を有し、その外周部に、アウタロータ３０の内歯３１よりも歯数が１つ少ない外歯４１が形成されている。これら内歯３１と外歯４１は、仕切点Ｐで互いに接触し、仕切点Ｐ間およびカバー２０との間に形成される空間が、吸入側あるいは吐出側の容積室Ｒとして形成される。アウタロータ３０およびインナロータ４０は、焼結品等が用いられる。

カバー２０は、図１（ｃ）に示すように、シャフト５０が貫通する円形のシャフト用孔２１が形成されている。このカバー２０の外周縁の所定箇所には、ケーシング１０の切欠き１８に嵌合する突起２２が形成されている。この突起２２を切欠き１８に嵌合させてカバー２０をカバー用凹部１３に嵌合させると、シャフト用孔２１は第２の中心Ｏ２に対して同心的に配されるようになっており、これによってシャフト５０を簡単かつ確実に第２の中心Ｏ２と同心的に配設することができる。カバー２０は、例えば板金の打ち抜きによって製造され、シャフト用孔２１は円形の外形とともに一度に形成することができる。

上記の各構成要素からなるトロコイドポンプ１は、次のようにして組み立てられる。まず、ケーシング１０のアウタロータ用凹部１２にアウタロータ３０を嵌合し、アウタロータ３０内にインナロータ４０を収容する。次に、シャフト５０をカバー２０のシャフト用孔２１に貫通させ、シャフト５０の先端部をインナロータ４０のシャフト嵌合孔４２に嵌合させるとともに、突起２２を切欠き１８に嵌合させてカバー２０をカバー用凹部１３に嵌合させる。この後、カバー用凹部１３の開口縁の適宜箇所をカバー２０にかしめて、カバー２０を固定する。このように組み立てられたトロコイドポンプ１は、ケーシング１０の取付孔１６を利用して機器に取り付けられる。複数の取付孔１６はシャフト５０と同様に第２の中心Ｏ２と同心的に配されているため、トロコイドポンプ１はシャフト５０の軸心を基準として機器に取り付けられ、そのシャフト５０は、カバー２０によって保持される。そして、アウタロータ３０は、第１の中心Ｏ１に対して同心的に形成されたアウタロータ用凹部１２に嵌合されているため、従来通りシャフト５０に対して偏心して配設される。

上記トロコイドポンプ１は、モータ等の駆動源によってシャフト５０が回転し、インナロータ４０が回転させられる。これにより、外歯４１が内歯３１に噛み合いながらアウタロータ３０が同一方向に連れ回りする。ここで、仕切点Ｐ間に形成される容積室Ｒは、ロータ３０，４０の回転方向に応じて、容積が増大する吸入側と、容積が減小する吐出側とが形成される。そこで、シャフト５０の回転方向と、吸入口１４および吐出口１５とは、吸入側容積室が吸入口１４側に配され、吐出側容積室が吐出口１５側に配されるように設定される。そして、ロータ３０，４０の回転により、吸入側容積室が吸入口１４に連通する状態から吐出側容積室が吐出口１５に連通する状態が繰り返し起こり、これによって吸入側容積室に吸入口１４から流体が吸入され、吐出側容積室から、吸入した流体が吐出されるポンプ作用が連続的に行われる。

本実施形態のトロコイドポンプ１によれば、ケーシング１０のアウタロータ用凹部１２およびカバー用凹部１３は、ケーシング１０に設定した第１の中心Ｏ１を基準にした同心加工で形成することができ、従来のように、アウタロータ用凹部１２を偏心加工によって形成する必要がない。また、ケーシング１０にシャフト用孔２１を形成する必要もない。したがって、ケーシング１０の製造工程が簡素となり、もって生産効率の向上ならびにコストの低減が図られる。

ケーシング１０のアウタロータ用凹部１２およびカバー用凹部１３を形成するにあたっては、金型成形によって高い精度に仕上げられている外径面１９を基準として、切削加工用の回転治具に、第１の中心Ｏ１が回転中心となるようにケーシング１０をセットし、回転治具によってケーシング１０を回転させながら、バイト等の切削工具を進出させて切削加工する方法が挙げられる。

以上が本発明を具体化した実施形態であるが、アウタロータおよびインナロータの歯形形状、吸入口および吐出口の配置や形状等について、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、これらの形状は、従来より提案、採用されている様々な形態を適用することができる。

本発明の実施形態に係るトロコイドポンプであって、（ａ）はケーシングの正面図、（ｂ）はケーシングの縦断面図、（ｃ）はカバーの正面図、（ｄ）ポンプ全体の縦断面図である。 実施形態のトロコイドポンプのアウタロータおよびインナロータの正面図である。 従来のトロコイドポンプの一例を示すもので、（ａ）はケーシングの正面図、（ｂ）はケーシングの縦断面図、（ｃ）はカバーの正面図、（ｄ）ポンプ全体の縦断面図である。

符号の説明

１…トロコイドポンプ（内接歯車ポンプ）
１０…ケーシング、
１２…アウタロータ用凹部
１３…カバー用凹部
１７…位置決め溝（ケーシングの位置決め手段）
１９…外径面
２０…カバー
２１…シャフト用孔
２２…突起（カバーの位置決め手段）
３０…アウタロータ
３１…内歯
４０…インナロータ
４１…外歯
５０…シャフト
Ｏ１…第１の中心
Ｏ２…第２の中心
Ｒ…容積室

Claims (6)

1. ケーシング内に設けられた円形のアウタロータ用凹部に、内歯を有するアウタロータを回転自在に嵌合させるとともに、
   外歯を有し、その軸心にシャフトが固定されるインナロータを、前記アウタロータ内に、該アウタロータの中心となる第１の中心に対して偏心する第２の中心を中心として、前記アウタロータの内歯と内接させて回転自在に収容し、
   前記シャフトを回転させることで、前記インナロータおよびこれに噛み合う前記アウタロータを回転させることにより、前記内歯と前記外歯との間に、流体が吸入される吸入側容積室と、流体を吐出させる吐出側容積室とが形成される内接歯車ポンプにおいて、
   前記ケーシングには、一端面に円形のアウタロータ用凹部およびカバー用凹部が、前記第１の中心に対して同心的に形成され、
   前記カバー用凹部に、前記アウタロータ用凹部を塞ぐカバーが嵌合固定され、該カバーには、その固定状態で、前記第２の中心に対して同心的に形成されたシャフト用孔が形成されており、
   前記シャフトが、前記カバーの前記シャフト用孔を貫通することにより、前記第２の中心に対して同心的に配設される状態がカバーによって保持されることを特徴とする内接歯車ポンプ。
2. 前記ケーシングに対する前記カバーの位置決め手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内接歯車ポンプ。
3. 前記ケーシングは円盤状で、その外径の中心が前記第１の中心であることを特徴とする請求項１または２に記載の内接歯車ポンプ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の内接歯車ポンプを製造するにあたり、
   前記ケーシングの外径面を基準として該ケーシングを回転治具にセットし、該回転治具によってケーシングを前記第１の中心回りに回転させながら、前記アウタロータ用凹部および／または前記カバー用凹部を、第１の中心に対して同心的に切削加工したケーシングと、
   前記第１の中心と同心の円形外形および前記第２の中心と同心の前記シャフト用孔を一度に形成した前記カバーとを用いることを特徴とする内接歯車ポンプの製造方法。
5. 前記カバーが打ち抜きにより加工されたものであることを特徴とする請求項４に記載の内接歯車ポンプの製造方法。
6. 前記ケーシングが、前記回転治具に対する該ケーシングの位置決め手段を有することを特徴とする請求項４または５に記載の内接歯車ポンプの製造方法。
   

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