JPH09291890A - ロータリ型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプ効率の向上を図ると共に、ポンプの軽
量，コンパクト化を図りつつ構造の簡素化を実現する。 【解決手段】 ハウジング１のまゆ形状凹部１ｂのトロ
コイド面６に複数の頂部５ａ〜５ｃが摺接しながら回転
運動をするロータ５と、トロコイド曲面６とロータ外周
面との間に形成された３つの作動室１６ａ〜１６ｃとを
備え、駆動軸４とエキセントリックカラー１０によるロ
ータの回転に伴い前記各作動室の容積を変化させてポン
プ作用を行うロータリ型ポンプである。前記ロータ５を
トロコイド曲線にしたがって回転案内する案内手段を、
トロコイド曲面６を利用した案内面８と、吸入，吐出ポ
ート１８，１９の開口１８ａ，１９ａ及び連通路２０の
開口２０ａ，２０ｂの各開口縁に形成された連続面８ａ
〜８ｄとによって構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の潤
滑油や作動油のオイルポンプとして用いられるロータリ
型ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、自動車用内燃機関へ潤滑
油を供給したり、パワーステアリングへ作動油を供給す
るオイルポンプとしては、内接式ギアポンプやプランジ
ャポンプ等、種々のものが存在している。

【０００３】ところで、一般に自動用内燃機関として
は、いわゆるレシプロエンジンの他に、トロコイド曲面
をロータが摺接しながら１回転運動を行う毎に吸入，圧
縮，膨張，排気の４行程が連続して行われるバンケル形
のロータリエンジンが知られている（実開昭６４−１５
７２６号公報等参照）。

【０００４】このバンケル形ロータリエンジンの概略を
説明すれば、内周面にペリトロコイド面を有するロータ
リハウジングの両側面にサイドハウジングが設けられて
いると共に、ロータリハウジングの内部にはほぼ三角形
状のロータがペリトロコイド曲面に摺接しながら回動自
在に収納されており、このロータ外周面とペリトロコイ
ド曲面との間に３つの作動室が形成されている。また、
両サイドハウジングを貫通したクランクシャフトである
出力軸の所定外周面には、中心が該出力軸の軸心と偏心
した円板状のエキセントリック部が一体に設けられてお
り、このエキセントリック部の外周でロータの内周面が
軸受けされている。さらに、一方のサイドハウジングの
出力軸貫通孔の内周面には小径な固定歯車が作動室内に
臨んで固着されている一方、ロータの一端側内周面に固
定歯車を噛合するロータ歯車が形成されている。

【０００５】また、前記ロータリハウジングは、一側部
に吸気ポートと排気ポートが並行に形成されていると共
に、その反対側に一対の点火プラグが取り付けられてい
る。

【０００６】そして、エンジン始動後のロータの回転に
伴いエキセントリック部及び出力軸が回転すると共に、
ロータ歯車が固定歯車とかみ合って回転することによ
り、ロータの頂点がロータハウジングの基本曲線である
ペリトロコイド曲線を画いて回転運動をしながら、動力
を出力軸に伝達する。すなわち、ロータの回転に伴い吸
気ポートが開き、吸入行程が始まり、２つの作動室の容
積が徐々に大きくなって最大となった時点で、吸気ポー
トが自動的に閉成される。その後、該作動室内の混合気
が圧縮され、圧縮上死点付近で点火されて膨張行程に移
行する。次に、膨張行程を経た後、排気ポートが開き、
排気行程が完了した後、再び吸入行程に移行する。これ
によって、ロータの１回転ごとに出力軸が３回転して、
該出力軸に動力が伝達されるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ロ
ータリエンジンにあっては、ロータをトロコイド曲線に
沿って回転運動させるための案内手段として、ロータに
固定された別体のロータ歯車とサイドハウジングに固定
された別体の固定歯車とを用い、軸心が偏心した該両歯
車の噛み合わせによってロータの回転案内を行うように
なっている。このため、案内手段全体の構造が複雑にな
ると共に、多くの部品点数が必要になる。この結果、製
造作業能率の低下とコストの高騰が余儀なくされる。

【０００８】しかも、各歯車の噛み合わせ精度を確保す
るために各歯の高い加工精度が要求される。したがっ
て、加工作業性の悪化と加工コストの高騰も招来してい
る。さらに、各歯車をロータやサイドハウジングに取り
付けるための比較的大きなスペースが要求されるので、
全体の大型化や重量の増加を招いている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロータリエン
ジンの基本構成を利用した例えばオイルポンプを実用化
するに際し、ロータリエンジンのもつ課題を解決するた
めに案出されたもので、請求項１記載の発明は、一端開
口がカバーで閉塞されたハウジングと、頂部がハウジン
グの内周面に形成されたトロコイド曲面に沿って摺接回
転するほぼ三角形状のロータと、前記ハウジングに貫通
配置され、偏心カラーを介して前記ロータに回転力を伝
達する駆動軸と、前記トロコイド曲面とロータ外周面と
の間に形成された複数の作動室と、前記ハウジング内に
形成されて、ロータの回転位置に応じて前記作動室に連
通する吸入ポートおよび吐出ポートと、ロータの回転に
伴う圧縮行程中に容積が減少する一つの作動室と該作動
室にロータ回転方向側の隣接する他の作動室とを連通す
る連通路とを備え、前記ロータの回転に伴い前記作動室
の容積を変化させてポンプ作用を行うロータリ型ポンプ
であって、前記ハウジングのトロコイド曲面を、ロータ
の回転運動を案内する案内手段として構成したことを特
徴としている。

【００１０】請求項２記載の発明にあっては、前記案内
手段が、前記作動室に臨む吸入ポートと吐出ポート及び
連通路の各開口縁に、前記トロコイド曲面に連続する連
続面を有することを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜図３は本発明に係るロータ
リ型ポンプの一実施例を示し、内燃機関のシリンダブロ
ック等に固定されるハウジング１の一端部側に該一端開
口を閉塞するカバー２が平ボルト３によて固定されてい
ると共に、ハウジング１とカバー２の各中央部に有する
挿通孔１ａ，２ａ内に駆動軸４が挿通配置されている。
また、前記ハウジング１の内部に形成された凹部１ｂと
カバー２とで画成された内部には、ほぼ三角形状のロー
タ５が回転自在に設けられている。

【００１２】前記ハウジング１は、凹部１ｂの内周面が
まゆ状のトロコイド曲面６に形成されていると共に、カ
バー２と反対側の内周部外面に筒状の突起部７が一体に
設けられている。前記カバー２は、外形がハウジング１
と同じ矩形状に形成され、図外の位置決めピンによって
ハウジング１に位置決め固定されている。

【００１３】前記駆動軸４は、図外の内燃機関のクラン
クシャフトに直結されて、該クランクシャフトと１対１
の回転比で回転するようになっており、外周面に偏心カ
ラーであるエキセントリックカラー１０が駆動軸４の外
周面凹溝に長手方向に配置されたキー１１によって固定
されていると共に、先端部４ａに、駆動プーリ１２が軸
方向から螺着したボルト１３によって固定されている。
また、駆動軸４の基端側段差部４ｂに歯車部１４が固定
されている。さらに、駆動プーリ１２は、本体の内周部
に駆動軸４の外周に被嵌する筒部１２ａを有していると
共に、タイミングベルトを介して駆動軸４に回転力を伝
達するようになっている。尚、ハウジング１の突起部７
と駆動プーリ１２の筒部１２ａとの間にはシール部材１
５が介装されている。

【００１４】前記エキセントリックカラー１０は、図１
にも示すように駆動軸４の外周面に被嵌する筒状部１０
ａと、該筒状部１０ａの駆動プーリ１２側外周面に一体
に形成された偏心板１０ｂとからなり、その中心Ｐが駆
動軸４の軸心Ｘからε分だけ偏心している。また、前記
筒状部１０ａは、前後端部がハウジング１の挿通孔１ａ
とカバー２の挿通孔２ａまで延設されて、前端部が駆動
プーリ１２の筒部１２ａの端縁に、後端部が歯車部１４
の端面に夫々当接して軸方向の位置決めがされている。
また、偏心板１０ｂには、軽量化と重量バランスを取る
ための大小複数の孔Ｈが周方向に配置されている。

【００１５】前記ロータ５は、その厚さ巾がハウジング
１の凹部１ｂの巾よりも若干小さく設定され、各頂部５
ａ〜５ｃ間の外面とトロコイド面６との間に３つの作動
室１６ａ，１６ｂ，１６ｃを形成していると共に、各頂
部５ａ〜５ｃがトロコイド曲面６に常時摺接しながらペ
リトロコイド曲線を画いて回転運動を行うようになって
いる。また、ロータ５の中央には、図３に示すように円
形孔が形成されており、この円形孔の内周面５ｄが前記
エキセントリックカラー１０の偏心板１０ｂの外周面に
嵌合支持されている。

【００１６】また、前記ハウジング１は、図１に示すよ
うに一側壁内に凹部１ｂに連通する下側の吸入ポート１
８と上側の吐出ポート１９が略水平方向に沿って貫通形
成されていると共に、吸入，吐出ポート１８，１９と反
対側の他側壁の内部には、圧縮行程時に容積が減少する
第１作動室１６ａと、該第１作動室１６ａにロータ５回
転方向の隣接する第２作動室１６ｂとを連通する連通路
２０が形成されている。

【００１７】すなわち、この連通路２０は、ほぼ横Ｕ字
形状に折曲形成されて、一端開口２０ａはロータ５の回
転に伴い一つの頂部５ｂが他側壁側のトロコイド曲面６
に摺接している状態で隔成される第１作動室１６ａに連
通配置され、他端開口２０ｂは第２作動室１６ｂに連通
配置されるように形成されている。また、連通路２０の
最大容積値は、第１作動室１６ａの最大容積値から図１
に示すように、一つの頂部５ｂが他端開口２０ｂを閉止
した状態時における第１作動室１６ａの容積値を差し引
いた容積値と同一かあるいはそれ以上の大きさに設定さ
れている。

【００１８】そして、前記ハウジング１のトロコイド曲
面６が、ロータ５の外周面をトロコイド曲線に沿って回
転案内する案内手段を構成している。すなわち、この案
内手段は、図１及び図２に示すようにロータ５の前記ト
ロコイド曲面６が基本的な案内面８となり、さらに前記
凹部１ｂ内に臨む吸入ポート１８と吐出ポート１９の各
開口１８ａ，１９ａの開口縁と、連通路２０の各開口２
０ａ，２０ｂの開口縁に、前記案内面８（トロコイド曲
面６）と連続する連続面８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが夫々
形成されている。すなわち、この連続面８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄは、各開口１８ａ，１９ａ，２０ａ，２０ｂの
開口縁に設けられた案内壁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの内
面に形成されて、案内面８に沿って円弧面状に形成され
ている。前記案内壁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、各開口
１８ａ，１９ａ，２０ａ，２０ｂの開口縁の内径より筒
部１２ａ側へおおきく切欠することにより形成されてお
り、その巾Ｗはトロコイド曲面６の巾から各開口１８
ａ，１９ａ，２０ａ，２０ｂの内径を差し引いた寸法に
設定されている。

【００１９】したがって、本実施例によれば、４行程ロ
ータリエンジンと入出力経路が反対になり、駆動プーリ
１２を介して駆動軸４が回転駆動すると、エキセントリ
ックカラー１０も同期回転して外周面を介してロータ５
に回転力を伝達する。このため、該ロータ５は、案内手
段の案内面８及び連続面８ａ〜８ｄを摺動しながらスム
ーズに案内されてトロコイド曲線に沿って回転運動す
る。このとき、吸入ポート１８に連通した例えば第１作
動室１６ａ内に潤滑油が吸入されて、ロータ５の回転に
より最大容積となった第１作動室１６ａ内に潤滑油が満
たされて、そのまま圧縮行程に移行する。そして、圧縮
行程が開始（第１作動室１６ａの容積減少開始）すると
同時に、第１作動室１６ａが連通路２０によって第２作
動室１６ｂと連通するため、第１作動室１６ａ内の潤滑
油が第２作動室１６ｂ内に流入して、第１作動室１６ａ
の移行に伴う容積減少を許容する。その後、膨張行程に
移行して第２作動室１６ｂ内に満たされた潤滑油は、該
第２作動室１６ｂに連通した吐出ポート１９内にロータ
５回転力によって圧送される。これによって、一連のポ
ンプ作用がスムーズに行われる。

【００２０】このように、本実施例によれば、ロータリ
エンジンの基本構造に若干の改良を加えることによっ
て、ロータリ型のオイルポンプを実用化することが可能
になったため、各作動室１６ａ〜１６ｃの容積増加に伴
いロータ５１回転当たりの吐出量を増加させることがで
き、ポンプ効率の向上が図れる。つまり、各作動室１６
ａ〜１６ｃの最大容積が他の内接式ギアポンプなどに比
較して大きいため、１回の吐出量が多くなる。この結
果、従前のオイルポンプと同一のポンプ容量であれば、
全体の構造を十分に小さくすることが可能になり、ポン
プのコンパクト化と軽量化が図れる。

【００２１】また、従前のポンプに比較して構造が簡単
であるため、製造作業能率の向上とコストの大巾な低廉
化が図れる。

【００２２】特に、本実施例では、歯車に代えてトロコ
イド曲面６である案内面８及び連続面８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄをロータ５の案内手段として構成したため、構
造の大巾な簡素化と部品点数の削減が図れる。このた
め、製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。

【００２３】しかも、各開口１８ａ，１９ａ，２０ａ，
２０ｂの開口縁に有する連続面８ａ〜８ｄによって案内
面８の連続性が確保されるため、ロータ５に対する常時
円滑な案内作用が得られる。

【００２４】さらに、案内手段は、既存のトロコイド曲
面６を利用したものであるから、従来のような歯車を取
り付けるためのスペースが全く不要になり、これによっ
て、ポンプの小型化と軽量化が図れる。

【００２５】尚、本発明のポンプは、前記実施例のよう
なオイルポンプに限定されるものではなく、他の非圧縮
性流体を対象としたポンプに適用することができる。ま
た、前記駆動軸４は、内燃機関のクランクシャフトに直
結ではなくタイミングベルト等によって回転力が伝達さ
れるように形成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るロータリ型ポンプによれば、ロータリエンジンの基
本構造を利用したロータリ型ポンプの実用化が可能にな
ったことは勿論のこと、ロータの案内手段を構造の複雑
な歯車に代えてトロコイド曲面を利用して構成したた
め、構造の大巾な簡素化と部品点数の削減が図れ、この
結果、製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。

【００２７】特に、連続面によってトロコイド曲面全体
の連続性が確保されるため、ロータの常時円滑な案内作
用が得られる。

【００２８】また、高い加工精度も要求されないため、
加工作業能率の向上と加工コストの低廉化も図れる。

【００２９】しかも、ロータ等に従来のような歯車を取
り付ける必要がないため、該取付スペースが全く不要に
なり、ポンプの小型化と軽量化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図３のＡ−Ａ線断面図

【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図

【図３】本発明のロータリ型ポンプの実施例を示す縦断
面図。

【符号の説明】

１…ハウジング １ｂ…凹部 １ｃ…一側面 ２…カバー ２ｂ…内側面 ４…駆動軸 ５…ロータ ５ａ〜５ｃ…頂部 ６…トロコイド曲面 ８…案内面 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…連続面 １０…エキセントリックカラー（偏心カラー） １６ａ〜１６ｃ…作動室 １８…吸入ポート １９…吐出ポート ２０…連通路 １８ａ，１９ａ，２０ａ，２０ｂ…開口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端開口がカバーで閉塞されたハウジン
   グと、頂部がハウジングの内周面に形成されたトロコイ
   ド曲面に沿って摺接回転するほぼ三角形状のロータと、
   前記ハウジングに貫通配置され、偏心カラーを介して前
   記ロータに回転力を伝達する駆動軸と、前記トロコイド
   曲面とロータ外周面との間に形成された複数の作動室
   と、前記ハウジング内に形成されて、ロータの回転位置
   に応じて前記作動室に連通する吸入ポートおよび吐出ポ
   ートと、ロータの回転に伴う圧縮行程中に容積が減少す
   る一つの作動室と該作動室にロータ回転方向側の隣接す
   る他の作動室とを連通する連通路とを備え、前記ロータ
   の回転に伴い前記作動室の容積を変化させてポンプ作用
   を行うロータリ型ポンプであって、 前記ハウジングのトロコイド曲面を、ロータの回転運動
   を案内する案内手段として構成したことを特徴とするロ
   ータリ型ポンプ。
2. 【請求項２】 前記案内手段は、前記作動室に臨む吸入
   ポートと吐出ポート及び連通路の各開口縁に、前記トロ
   コイド曲面に連続する連続面を有することを特徴とする
   請求項１記載のロータリ型ポンプ。