JP4983856B2 - 回転装置の組付方法及び治具 - Google Patents

Description

本発明は、オイルポンプ、ウォータポンプ等の外部からの回転力によって回転軸を駆動し流体を加圧する回転装置、又は油圧モータ等の加圧された流体によって回転軸を回転駆動する回転装置の組付方法及び回転装置の組付に用いる治具に関するものである。

従来より、回転軸と、ハウジングに形成される区画室と、前記区画室に流体を導く導入孔と、前記区画室から流体を排出する排出孔と、前記回転軸を前記区画室に挿入可能な孔と、前記孔と対向する補助孔と、前記回転軸に一体で回転可能に前記区画室内に配置されたロータとからなる回転装置は、多数提案されている。例えば、ハウジングに形成した区画室内に外歯を備えたインナーロータと、インナーロータの外歯に嵌合可能な内歯を備えたアウターロータを偏心配置して、回転軸と一体に回転するインナーロータの回転によって、導入孔に連通する吸入ポートと排出孔に連通する吐出ポートの容積変化を行って流体を加圧するトロコイドタイプのオイルポンプに関しては、特開昭６３−２２３３８２号（以下、第１の従来技術という）や特開平１０−７７９７３号（以下、第２の従来技術という）がある。これらの従来技術に開示された技術を始め全ての回転装置は、区画室内でロータが回転することによって吸入ポートと吐出ポートの容積変化を行っているので、区画室内に配置されたロータの外側には空間が存在する。この空間の存在によって、回転装置の組付時、つまりロータと回転軸とを接合する前の状態においては、ロータは区画室内で位置が固定されていない状態となっている。また、ロータと回転軸との接合は、ロータと回転軸とが相対回転しないように、ロータに回転軸が貫通する貫通孔を設け、貫通孔の内径と回転軸の外径とのそれぞれにスプライン溝を形成して回転軸をロータに挿入したり、貫通孔の内径に突出部を設けた異円形状とし且つ回転軸の外径も同様の形状として回転軸をロータに挿入している。一方、区画室に回転軸を挿入するための孔の大きさは、区画室内部の流体を外部に漏らさないために、回転軸の外径よりも若干大きな大きさとして、回転軸と孔との間にシール材（オイルシール等）を配置しているのが一般的である。従って、回転装置の組付は、区画室内にロータを配置した後に、ハウジングの外側から回転軸をハウジングに形成した孔を介して挿入し、更に回転軸をロータの貫通孔に挿入して、ロータを区画室内で回転軸と連動して回転させることができるように組付られる。

このような組付を行うにあたり、第１の従来技術においては、回転軸を挿入した際に、ロータの貫通孔の位置がハウジングに設けた孔の内径と合致するように、ロータの側面に回転軸の軸方向に突出した環状リングを形成し、このリングの外周をハウジングに設けた孔の内径に噛み合わせている。この噛み合いによって、回転軸の挿入前であっても、ロータはハウジングに設けた区画室内で所定の位置から移動することを規制されている。また、第２の従来技術においては、ロータの貫通孔の内側に２つの向かい合う突出部を形成して二面幅部を設け、この二面幅部に回転軸の軸方向に突出した円弧状の突起を形成して、この突起の外側壁をハウジングに設けた孔の内径に微少隙間を介して当接可能となっている。詳しく説明すると、第２の従来技術に開示される技術は、第１の従来技術に開示される環状リングがハウジングに設けた孔の内径に噛み合っていることによって、オイルポンプの作動時に摺動抵抗が発生することを防止するために、突起の外側壁とハウジングに設けた孔の内径との間で微少の隙間を設定したものである。従って、組付の容易さとポンプ作動時の摺動抵抗の面に関して第２の従来技術は、回転軸をロータに挿入して接合する際に、微少隙間の範囲でロータの貫通孔の位置は所定の位置からずれる可能性があるものの、ポンプの作動時にはロータに設けた突起とハウジングに設けた孔の内径との摺動による抵抗を抑えることができるものである。

特開昭６３−２２３３８２号公報 特開平１０−７７９７３号公報

ところで、上記の説明から明らかなように、第１の従来技術、第２の従来技術のそれぞれに開示されるロータに設けた回転軸の軸方向に突出する突起は、オイルポンプの組付性を向上させるために区画室内でロータの移動を規制するものである。従って、第１の従来技術のようにこの突起をハウジングに設けた孔の内径に当接するようにすれば、組付性は最良のものとなるが、ポンプ作動時に摺動抵抗を発生させる。第２の従来技術のようにこの突起とハウジングに設けた孔の内径との間で隙間を形成するようにすれば、ポンプ作動時の摺動抵抗はなくなるが、ロータの位置が固定されないために組付性が劣るものとなる。

そこで本発明は、組付性と摺動抵抗の相反する問題を一挙に解決した、回転装置の組付方法及びそのための治具を提供することを、その技術的課題とする。

回転軸と、ハウジングに形成される区画室と、前記区画室に流体を導く導入孔と、前記区画室から流体を排出する排出孔と、前記回転軸を前記区画室に挿入可能な前記ハウジングに形成された孔と、前記区画室に配置され且つ前記回転軸に一体回転可能に接合されたロータとからなる回転装置の組付方法であって、前記回転軸は前記ロータに設けた貫通孔に貫通して接合されるものであり、前記回転軸は一方に前記貫通孔に嵌合する中径部の径方向の長さよりも径方向の長さが短い小径部を有し、前記回転軸の前記小径部を覆うことができる底部を有する内孔が形成されていると共に前記内孔が開口している端面を最大径として前記内孔の前記底部側に向かうにつれて徐々に径が小さくなるテーパ部を有する治具が備えられ、前記回転軸の中径部の径方向の長さ及び前記テーパ部の前記最大径の径方向の長さは前記ハウジングの前記孔の径方向の長さ以下に設定され、前記回転軸に前記治具を取付け、前記回転軸を前記ロータに設けた貫通孔に貫通して接合する際に前記治具に設けたテーパ部で前記ロータを案内することで前記区画室内の前記ロータの位置決めを行うことを特徴とする。

この発明の基本的な考え方は、回転軸をロータに設けた貫通孔に貫通して接合する前の段階においては、ロータの移動を区画室内で規制しないことによりロータの区画室内での移動は許容している。しかし、ハウジングに形成される孔とロータに形成される貫通孔が合致していないまでも、一般的にはハウジングに形成される孔の中に、ロータに形成される貫通孔の一部は少なからず位置している。このことに着眼し、孔と貫通孔の重複部分に回転軸の端部に設けたテーパ部により、ロータの区画室内での位置を案内してロータを回転軸と接合可能とする位置に移動し得る。

好ましくは、前記ロータと前記ハウジングとが摺接する前記ロータの面には、凹凸がないと良い。

本発明によれば、回転装置の区画室内に配置されるロータに回転軸に組付するために、区画室内でのロータの移動を規制するための突起等の回転装置の回転時に回転抵抗を増大させる部材を設ける必要がなく、且つ簡単にインナーロータを回転軸に組付することができる。

本発明の組付方法により組付されるオイルポンプの断面を示した断面図である。 オイルポンプのインナーロータに接合されるクランクシャフトの端部を示す図面である。 本発明の組付方法に用いる治具の単品図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 本発明の組付方法によるオイルポンプの取付状態を示す図面であり、オイルポンプが治具により案内されている状態を示している。 本発明の組付方法によるオイルポンプの取付状態を示す図面であり、オイルポンプが治具からクランクシャフトに乗り移る状態を示している。 本発明の組付方法によるオイルポンプの取付状態を示す図面であり、オイルポンプがクランクシャフトの所定位置に案内された状態を示している。

以下、本発明の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。

図１には、本発明による組付方法により組付されるオイルポンプ１０の断面図を示している。このオイルポンプ１０は、ハウジング１２と、ハウジング内部に配置したインナーロータ１４と、アウターロータ１６とを主要構成部材とするものである。ハウジング１２には、区画室を形成する円形状の凹部１８を形成し、凹部１８内にはアウターロータ１６が配置される。アウターロータ１６の外周は凹部１８の内壁に摺動可能に回転可能であり、アウターロータ１６の内周には複数の内歯１７が形成されている。インナーロータ１４はアウターロータ１６の回転中心Ｃ１から、図１にＬで示す所定量離れた回転中心Ｃ２を有する位置に配置され、その外周にはアウターロータ１６の内歯１７と噛み合い可能な外歯１５が形成されている。また、インナーロータ１４の中心には、エンジンのクランクシャフト３０の挿入を許容する貫通孔２０が設けられ、この貫通孔２０にはクランクシャフト３０が貫通している。クランクシャフト３０の外周とインナーロータ１４の貫通孔２０には、共に２つの平面部３２、２２が設けられており、クランクシャフト３０が回転することによってインナーロータ１４は相対回転することなくクランクシャフト３０と一体的に回転する。なお、インナーロータの貫通孔２０の形状は、平面部２２を形成するために、平面部２２の領域のみ径方向内側に突出している。また、ハウジング１２には、ハウジング１２に形成される凹部１８を略２分割するように、吸入ポート２４と吐出ポート２６が形成されており、吸入ポート２４はハウジング１２に形成した通路２５を介して図示しないオイルパンに連通し、吐出ポート２６はハウジング１２に形成した通路２７を介してオイルポンプ１０で加圧されたオイルを必要とする図示しない各機関に連通している。なお、図５乃至図７に示すように、ハウジング１２にはクランクシャフト３０と、後述するキャップ（治具）４０及びクランクシャフト３０が貫通できる孔２８及び補助孔２９が設けられている。また、図５乃至図７に示すように、オイルポンプ１０のハウジング１２は、アルミ系材料で鋳造される本体部１２ａと蓋部１２ｂとから構成されており、本体部１２ａと蓋部１２ｂとは複数のボルト１３によって固定されている。

図１に示したオイルポンプ１０は、図１に矢印Ｙで示す方向にクランクシャフト３０が回転することによってインナーロータ１４が一体に回転し、インナーロータ１４の外歯１５と噛み合うアウターロータ１６の内歯１７によってアウターロータ１６が連動して回転する。このとき、吸入ポート２４の範囲では、インナーロータ１４の外歯１５とアウターロータ１６の内歯１７との間に形成されるポンプ室１９の容積が回転に伴って大きくなることにより、通路２５を介してオイルパンからオイルを吸入する。逆に、吐出ポート２６の範囲では、インナーロータ１４の外歯１５とアウターロータ１６の内歯１７との間に形成されるポンプ室１９の容積が回転に伴って小さくなることにより、通路２７を介して加圧したオイルを各機関に向けて吐出する。

図２は、クランクシャフト３０の端部の拡大図を示している。図２に示すように、クランクシャフトの先端には、クランクシャフトの回転を図示しないエンジンのカムシャフト等の別の部材に伝達するためのタイミングプーリ（図示省略）を取り付けるための小径部３４と、インナーロータ１４に形成される貫通孔２０に嵌合する中径部３６が形成されている。また、中径部３６には、貫通孔２０の平面部２２に嵌合する平面部３２が形成されている。なお、小径部３４には、後述する治具４０の内孔４２に形成する凹部４４に挿入可能な凸条突起３８が軸方向に設けられている。

図３乃至図４は、本発明の組付方法に用いる治具４０の単品図を示している。治具４０は、鉄系の材料で形成されるインナーロータ１４に形成する貫通孔２０を案内するので、鉄系の材料又は鉄系の材料よりも堅い材料を用いている。図３に示すように、治具４０の内部にはクランクシャフト３０の小径部３４を覆うことができる空洞（内孔）４２が形成されており、この空洞４２の断面形状は図４に示すようにクランクシャフト３０の小径部３４の断面形状にほぼ一致している。即ち、クランクシャフト３０の小径部３２の径とほぼ同径の円筒部分と、クランクシャフト小径部の外周に設けた凹部４４が形成されている。また、治具４０の外周には、クランクシャフト３０の平面部３２の位置に対応する位置に平面部４６が形成されている。更に、治具４０の先端は半球形状の先端部４１を有し、治具４０の外形は空洞４２が開口している取付端面４３を最大径として先端部４１に向けて徐々に径が小さくなる先細形状となっている。この先細形状に伴って、図３に示すように治具４０の外周に形成される平面部４６の形状も先端部４１に近づくに連れて軸方向の幅は小さくなっている。

次に、図５乃至図７に基づいて、オイルポンプ１０をクランクシャフト３０に固定する本発明の組付の工程を説明する。なお、図５乃至図７に示されるオイルポンプ１０は、図１のＢ−Ｂ断面図のオイルポンプを示している。

先ず、オイルポンプ１０のハウジング１２の本体部１２ａに形成された円形状の凹部１８の中に、インナーロータ１４とアウターロータ１８とを配置し、蓋部１２ｂをボルト１３で本体部１２ａに固定する。

次いで、クランクシャフト３０の小径部３４を覆うように治具４０をクランクシャフト３０の先端部に取り付ける。このとき、小径部３４に設けた凸条突起３８を、治具４０の空洞４２に形成した凹部４４に沿って挿入することで、治具４０の平面部４６とクランクシャフト３０の平面部３２との位置合わせが容易にできる。

その後、クランクシャフト３０に取り付けた治具４０の先端部４１をインナーロータ１４の貫通孔２０とハウジング１２に設けた孔２８との重複部分に挿入する。このとき、アウターロータ１６はハウジング１２に形成した円形状の凹部１８と略同一径である外周となっているので凹部１８内で移動することはないが、インナーロータ１４はインナーロータ１４の外側に複数のポンプ室１９を形成しているのでアウターロータ１６の内歯１７内で自由に移動できる状況となっている。しかしながら、複数のポンプ室１９を形成する領域に比べて、インナーロータ１４に形成される貫通孔２０及びハウジング１２の蓋部１２ｂに形成される孔２８の領域は充分に大きくなっており、インナーロータ１４の貫通孔２０とハウジング１２に設けた孔２８との重複部分は必ず確保でき、且つこの重複部分に治具４０の先端部４１が挿入可能となっている。このように、図５に示すように、オイルポンプ１０を治具４０に挿入することによって、インナーロータ１４の貫通孔２０も治具４０に挿入され、治具４０の基端部４３に近づくに連れてインナーロータ１４の位置が本来配置されるべく設定位置に近づく。そして、図６に示すように、治具４０の基端部４３の外径とクランクシャフト３０の中径部３６の外径とが同一径となっているので、治具４０に案内されたオイルポンプ１０をクランクシャフト３０の中径部３６に簡単に乗り移らせることができる。そして、図７に示すように、オイルポンプ１０がクランクシャフト３０の中径部３６の最も奥の位置まで案内されて、クランクシャフト３０とオイルポンプ１０との接合位置が決定する。

最後に、治具４０をクランクシャフト３０から取り外すことで、クランクシャフト３０とオイルポンプ１０との接合が完了する。

なお、本実施の形態によれば、治具４０の外周に平面部４６を形成し、この平面部４６を治具４０のクランクシャフト３０への取付時にクランクシャフト３０の平面部３２と位置合わせを行うので、インナーロータ１４の貫通孔２０に形成した平面部２２とクランクシャフト３０の平面部３２との位置合わせが容易に行うことができる。

また、本実施の形態においては、トロコイドタイプのオイルポンプを用いて本発明の組付方法を説明したが、本発明の組付方法及び治具は、トロコイドタイプのオイルポンプに限定されることなく、ベーン式等の他の形式のオイルポンプ、他の用途のための容積型ポンプに適用できる。更に、本発明の組付方法及び治具は、ポンプのみならず、加圧された流体を供給して回転軸を回転されるモータ、例えばエンジンの冷却水を冷却するためのラジエターに風を供給するためのファンを回転させるために用いる油圧モータ等にも適用できる。

１０・・・オイルポンプ（回転装置）
１２・・・ハウジング
１４・・・インナーロータ（ロータ）
１８・・・凹部（区画室）
２０・・・貫通孔
２４・・・吸入ポート（導入孔）
２６・・・吐出ポート（排出孔）
２８・・・孔
２９・・・補助孔
４０・・・治具

Claims (1)

1. 回転軸と、
   ハウジングに形成される区画室と、
   前記区画室に流体を導く導入孔と、
   前記区画室から流体を排出する排出孔と、
   前記回転軸を前記区画室に挿入可能な前記ハウジングに形成された孔と、
   前記区画室に配置され且つ前記回転軸に一体回転可能に接合されたロータとからなる回転装置の組付方法であって、
   前記回転軸は前記ロータに設けた貫通孔に貫通して接合されるものであり、
   前記回転軸は一方に前記貫通孔に嵌合する中径部の径方向の長さよりも径方向の長さが短い小径部を有し、
   前記回転軸の前記小径部を覆うことができる底部を有する内孔が形成されていると共に前記内孔が開口している端面を最大径として前記内孔の前記底部側に向かうにつれて徐々に径が小さくなるテーパ部を有する治具が備えられ、
   前記回転軸の中径部の径方向の長さ及び前記テーパ部の前記最大径の径方向の長さは前記ハウジングの前記孔の径方向の長さ以下に設定され、
   前記回転軸に前記治具を取付け、前記回転軸を前記ロータに設けた貫通孔に貫通して接合する際に前記治具に設けたテーパ部で前記ロータを案内することで前記区画室内の前記ロータの位置決めを行うことを特徴とする回転装置の組付方法。

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