JP2008175164A

JP2008175164A - Pump rotor

Info

Publication number: JP2008175164A
Application number: JP2007010130A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Saito; 真光斉藤; Kenichi Fujiki; 謙一藤木; Takatoshi Watanabe; 貴俊渡邊
Original assignee: Yamada Seisakusho KK
Current assignee: Yamada Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-07-31

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To set appropriate dimensions of a rotor for preventing seizure between a pivot hole and a spigot part pivotally supporting an inner rotor in a pump housing in a pump such as an oil pump comprising an inner rotor and an outer rotor provided with trochoid teeth. <P>SOLUTION: This pump rotor comprises the inner rotor having a cylindrical shaft shape spigot part concentric with a rotor part formed thereon, an outer rotor, and a pump housing including the pivot hole rotatably supporting the spigot part of the inner rotor. The inner rotor is formed satisfying a formula: (Dt/LR<SB>1</SB><SP>2</SP>)<SP>1/2</SP>≤0.85, where tip diameter of the inner rotor is represented by D, rotor thickness by t, axial direction contact length of the spigot part with the pivot hole by L, and outer diameter of the spigot part by R<SB>1</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、トロコイド歯を備えたアウターロータ及びインナーロータから構成されたオイルポンプ等のポンプで、インナーロータをポンプハウジング内に軸支するインロー部と軸支孔との間に焼付けを防止するためのロータの適正寸法を設定することができるポンプロータに関する。 The present invention is a pump such as an oil pump composed of an outer rotor and an inner rotor having trochoidal teeth, for preventing seizure between an inlay portion that pivotally supports the inner rotor in a pump housing and a shaft support hole. It is related with the pump rotor which can set the appropriate dimension of the rotor of this.

オイルポンプ等のトロコイド歯形をそれぞれ有するアウターロータとインナーロータとを備えたポンプにおいて、前記インナーロータにはポンプハウジング内にて回転自在に支持するためのインロー部が設けられている。該インロー部は、ポンプハウジングのロータ室に形成された支持孔に挿入されて、インロー部と共にインナーロータが円滑に回転自在となるように軸支されている。 In a pump including an outer rotor and an inner rotor each having a trochoidal tooth profile such as an oil pump, the inner rotor is provided with an inlay portion for rotatably supporting in the pump housing. The inlay portion is inserted into a support hole formed in the rotor chamber of the pump housing, and is pivotally supported so that the inner rotor can rotate smoothly together with the inlay portion.

この種の（オイル）ポンプでは、ポンプハウジングの吐出部では油圧が高くなり、吸入部では油圧が低くなる。そのために、前記インナーロータにかかる油圧は、ロータの位相により大きく異なるため、ポンプ作動時において前記インナーロータのインロー部は、前記吐出部側から前記吸入部側に向かって、前記支持孔の内周壁面に常に押し付けられるように作用している。
特開平１−２３４６５５特開平６−４９５０９号特開２００５−７６５８２号 In this type of (oil) pump, the hydraulic pressure is high at the discharge portion of the pump housing, and the hydraulic pressure is low at the suction portion. For this reason, since the hydraulic pressure applied to the inner rotor varies greatly depending on the phase of the rotor, the inlay portion of the inner rotor moves from the discharge portion side toward the suction portion side when the pump is operated. Acts so that it is always pressed against the wall.
JP-A-1-234655 JP-A-6-49509 JP-A-2005-76582

そして、インナーロータの回転数が高い時や、キャビテーションの発生等の諸現象により、前記インロー部やロータ歯面接触部への圧力（面圧）が大きくなる事がある。この場合には、インロー部とポンプハウジング及びインナーロータ歯面とアウターロータ歯面が強くこすれるため、過大な摺動トルク（効率低下）、過大摩耗（耐久性低下）、焼付等が発生するおそれがある〔特許文献１（特開平１−２３４６５５）〕。そのために、インナーロータのインロー部と、軸支孔の内周壁面との間の軸方向に沿う接触領域での相互の面圧を小さくすると共に、インナーロータの諸寸法を良好な回転性及び耐久性を発揮できるような構造とする必要がある。 Then, when the rotational speed of the inner rotor is high or due to various phenomena such as the occurrence of cavitation, the pressure (surface pressure) to the spigot part or the rotor tooth surface contact part may increase. In this case, the spigot part, the pump housing, the inner rotor tooth surface and the outer rotor tooth surface are rubbed strongly. [Patent Document 1 (JP-A-1-234655)]. For this purpose, the mutual surface pressure in the contact area along the axial direction between the inner rotor portion of the inner rotor and the inner peripheral wall surface of the shaft support hole is reduced, and the various dimensions of the inner rotor are improved in terms of rotation and durability. It is necessary to have a structure that can exhibit the properties.

前記インロー部とポンプハウジング及びロータ歯面は短い区間（範囲）で見れば、略円筒形状のため、両者が接触している時には、略線接触状態である。このような線接触状態における微小面積での接触は、特許文献２（特開平６−４９５０９）に示されているように、一般にヘルツ接触と言われており、この時の面圧を一般にヘルツ面圧と称している。そして、焼結体についてヘルツ面圧を用いて耐久性を評価した例は過去に存在するが（特許文献２）、インロー及びロータの寸法形状と耐久性の関係についてヘルツ面圧を用いて、評価された例は存在しない。 Since the spigot part, the pump housing, and the rotor tooth surface are substantially cylindrical when viewed in a short section (range), they are in a substantially line contact state when they are in contact. Such contact in a minute area in a line contact state is generally called Hertz contact as disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-49509), and the surface pressure at this time is generally referred to as Hertz surface. It is called pressure. And although there has been an example in which durability was evaluated using Hertz surface pressure for a sintered body (Patent Document 2), the relationship between the dimensions and shape of the inlay and rotor and durability was evaluated using Hertz surface pressure. There are no examples.

また、特許文献３（特開２００５−７６５８２）のようにロータ表面に樹脂やメッキの被膜層を形成するものもあるが、費用がかかる上に前記被膜層は回転と共に徐々に剥がれてくるものであり、長期使用には効果が無い。本発明の目的（技術的課題）は、インナーロータとポンプハウジングとの間における焼き付けを防止又は最小限とし、良好な耐久性を発揮するためのインナーロータの諸寸法を極めて容易に設定することができるようにすることにある。 In addition, some patent document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-76582) forms a coating layer of resin or plating on the rotor surface, which is expensive and the coating layer gradually peels off with rotation. There is no effect for long-term use. It is an object (technical problem) of the present invention to prevent or minimize seizure between the inner rotor and the pump housing, and to set various dimensions of the inner rotor to exhibit good durability extremely easily. There is to be able to do it.

そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、請求項１の発明を、ロータ部と同一中心となる円筒軸状のインロー部が形成されたインナーロータと、アウターロータと、前記インナーロータのインロー部を回転自在に支持する軸支孔を有するポンプハウジングとからなり、前記インナーロータは歯先直径をＤ，ロータ厚さをｔとし、前記インロー部の軸方向における前記軸支孔との接触長さをＬ，前記インロー部の外径をＲ_１とし、前記インナーロータは、

にて形成されてなるポンプロータとしたことにより、上記課題を解決した。請求項２の発明を、前述の構成において、前記インナーロータは、

にて形成されてなるポンプロータとしたことにより、上記課題を解決した。 Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the inventor devised the invention of claim 1 as an inner rotor formed with a cylindrical shaft-shaped spigot portion having the same center as the rotor portion, an outer rotor, A pump housing having a shaft support hole for rotatably supporting the spigot portion of the inner rotor, wherein the inner rotor has a tip diameter D and a rotor thickness t, and the shaft support in the axial direction of the spigot portion the contact length of the hole L, and an outer diameter of the socket portion and R _1, the inner rotor,

The above problem was solved by using a pump rotor formed by The invention of claim 2 is the above-described configuration, wherein the inner rotor is

The above problem was solved by using a pump rotor formed by

請求項１の発明により、

なる公式を構成したので、良好なインナーロータの諸寸法を極めて容易且つ迅速に設定することができる。さらにインナーロータは、

としたことにより、前記インナーロータのインロー部とポンプハウジングの支持孔との間の焼付を最小限に抑えることができる。請求項２の発明により、インナーロータのインロー部とポンプハウジングの支持孔との間の焼付を防止することができ、極めて良好なポンプ作動状態にできる。 According to the invention of claim 1,

Therefore, various dimensions of a good inner rotor can be set very easily and quickly. Furthermore, the inner rotor

By doing so, seizure between the spigot part of the inner rotor and the support hole of the pump housing can be minimized. According to the second aspect of the present invention, seizure between the spigot portion of the inner rotor and the support hole of the pump housing can be prevented, and a very good pump operating state can be achieved.

以下、本発明を図面に基づいて説明する。まず、本発明におけるポンプは、具体的にはオイルポンプであり、図１に示すように、アウターロータ２，インナーロータ１及びポンプハウジング３にて構成される。該ポンプハウジング３内には、図示が省略された間仕切部、吸入ポート、吐出ポートが形成されている。また、前記アウターロータ２及びインナーロータ１は、例えばトロコイド歯形を有するもので、該インナーロータ１には外周にトロコイド歯形が形成され、前記アウターロータ２には内周側にトロコイド歯形が形成されている。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. First, the pump according to the present invention is specifically an oil pump, and includes an outer rotor 2, an inner rotor 1, and a pump housing 3, as shown in FIG. In the pump housing 3, a partition portion, a suction port, and a discharge port, which are not shown, are formed. The outer rotor 2 and the inner rotor 1 have, for example, a trochoidal tooth profile. The inner rotor 1 has a trochoidal tooth profile on the outer periphery, and the outer rotor 2 has a trochoidal tooth profile on the inner peripheral side. Yes.

前記インナーロータ１のトロコイド歯形の歯数に対して前記アウターロータ２の歯数は多く形成されている〔図１（Ｂ）参照〕。そして、インナーロータ１の回転により、アウターロータ２も回転し、前記アウターロータ２のトロコイド歯形と、インナーロータ１のトロコイド歯形が相互に接触して歯間同士による空隙室すなわちセルＳを構成し、該セルＳに流体を閉じ込めて、インナーロータ１とアウターロータ２の回転と共に流体が移送される。 The number of teeth of the outer rotor 2 is larger than the number of teeth of the trochoidal tooth profile of the inner rotor 1 (see FIG. 1B). And by rotation of the inner rotor 1, the outer rotor 2 is also rotated, and the trochoidal tooth profile of the outer rotor 2 and the trochoidal tooth profile of the inner rotor 1 are in contact with each other to form a gap chamber or cell S between teeth, The fluid is confined in the cell S, and the fluid is transferred along with the rotation of the inner rotor 1 and the outer rotor 2.

前記インナーロータ１は、図２（Ｂ）に示すように、ロータ部１１とインロー部１２とから構成されている。前記ロータ部１１には、前述のトロコイド外歯が形成されている。該ロータ部１１と直径方向中心が同一で且つ同一軸芯を有するインロー部１２が前記ロータ部１１に一体成形されている。前記インロー部１２及びロータ部１１には、両者に連続貫通する駆動用貫通孔１３が形成され、ポンプ駆動軸４が貫通するものである。 As shown in FIG. 2B, the inner rotor 1 includes a rotor portion 11 and an inlay portion 12. The rotor portion 11 is formed with the aforementioned trochoidal external teeth. An inlay portion 12 having the same diametrical center as that of the rotor portion 11 and having the same axial center is integrally formed with the rotor portion 11. The inlay part 12 and the rotor part 11 are formed with a driving through hole 13 continuously penetrating through the both, and the pump drive shaft 4 passes therethrough.

前記インロー部１２は、図２（Ｂ）に示すように、円筒形状に形成されたものであり、後述するポンプハウジング３の軸支孔３１によって回転自在に支持される〔図１（Ａ）参照〕。前記ポンプハウジング３は、前記軸支孔３１の開口周囲にロータ室３２が形成され、前記アウターロータ２及びインナーロータ１が装着されている。 As shown in FIG. 2B, the inlay portion 12 is formed in a cylindrical shape and is rotatably supported by a shaft support hole 31 of the pump housing 3 to be described later (see FIG. 1A). ]. In the pump housing 3, a rotor chamber 32 is formed around the opening of the shaft support hole 31, and the outer rotor 2 and the inner rotor 1 are mounted.

上記構成としたポンプにおいて、ポンプ作動時では、吸入側と吐出側との間において形成されるセルＳが拡縮するときに、前記セルＳ内の流体圧力Ｐによって、図１（Ａ），図３（Ｂ）に示すように、インナーロータ１及びアウターロータ２の直径方向反対側に向かって荷重Ｆが作用する。このとき、前記荷重Ｆの方向に沿って前記インナーロータ１のインロー部１２は、前記ポンプハウジング３の軸支孔３１に対して略線接触状態にて圧接する状態となる。前記インロー部１２と軸支孔３１との圧接する接触範囲を軸方向に沿って接触長さＬとする。図３（Ａ）は、前記接触範囲の圧接状態が分布荷重ｐ，ｐ，…によって示されたものである。 In the pump having the above-described configuration, when the cell S formed between the suction side and the discharge side expands / contracts when the pump is operated, the fluid pressure P in the cell S causes a change in FIG. As shown to (B), the load F acts toward the diameter direction opposite side of the inner rotor 1 and the outer rotor 2. FIG. At this time, the spigot portion 12 of the inner rotor 1 is in pressure contact with the shaft support hole 31 of the pump housing 3 in a substantially line contact state along the direction of the load F. A contact range where the inlay portion 12 and the shaft support hole 31 are in pressure contact is defined as a contact length L along the axial direction. FIG. 3A shows the pressure contact state of the contact range by distributed loads p, p,...

前記荷重Ｆによって、前記インロー部１２と前記軸支孔３１との接触範囲において圧接する範囲ではインロー部１２が高速回転することにより焼付が生じ、耐久性が劣化する。そこで、耐焼付性を向上させるために、従来では、動圧軸受けを採用することもあるが、これによって、装置の構造が単純な滑り軸受けより複雑になり、コストアップにつながってしまう。また、ロータ設計時には、設計後にヘルツ面圧を計算してその結果をフィードバックし再設計するという時間のかかる設計方法をとっている。 Due to the load F, seizure occurs when the spigot portion 12 rotates at a high speed in the pressure contact range between the spigot portion 12 and the shaft support hole 31, and the durability deteriorates. Thus, in order to improve seizure resistance, conventionally, a dynamic pressure bearing is sometimes employed, but this makes the structure of the apparatus more complicated than a simple sliding bearing, leading to an increase in cost. Further, when designing the rotor, a time-consuming design method is employed in which the Hertz surface pressure is calculated after the design and the result is fed back and redesigned.

本発明では、前記インナーロータ１の諸寸法について下記に示す式1を設定した。この式１に基づいてインナーロータ１のロータ部１１及びインロー部１２の寸法が割り出される。式の意味は、ロータ部が大きいほど面圧は大きくなり（分子部分）、インロー部（分母部分）が小さいほど面圧は大きくなるというものである。よって、式の値が小さい方が面圧は小さくできる。

上記式は、前記インナーロータ１の歯先直径をＤとし、ロータ厚さをｔとし、前記インロー部１２の軸方向における前記軸支孔３１との接触長さをＬとし、前記インロー部１２の外径をＲ_１とした。ここで前記接触長さＬは、前記インロー部１２の軸方向の長さが前記軸支孔３１の長さと等しいか短い場合には、インロー部１２の軸方向長さ全体が接触長さＬとなる。また、インロー部１２の軸方向長さが軸支孔３１の長さよりも長い場合には、軸支孔３１の長さが接触長さＬとなる。 In the present invention, the following formula 1 is set for various dimensions of the inner rotor 1. Based on Equation 1, the dimensions of the rotor portion 11 and the spigot portion 12 of the inner rotor 1 are determined. The meaning of the equation is that the larger the rotor part, the higher the surface pressure (numerator part), and the smaller the inlay part (denominator part), the higher the surface pressure. Therefore, the smaller the value of the formula, the smaller the surface pressure.

In the above formula, the tooth tip diameter of the inner rotor 1 is D, the rotor thickness is t, the contact length with the shaft support hole 31 in the axial direction of the inlay portion 12 is L, and the the outer diameter is _{R 1.} Here, when the axial length of the spigot portion 12 is equal to or shorter than the length of the shaft support hole 31, the entire contact length L of the spigot portion 12 is the contact length L. Become. When the axial length of the inlay portion 12 is longer than the length of the shaft support hole 31, the length of the shaft support hole 31 becomes the contact length L.

上記式１にそれぞれ数値が代入されて、０．８５以下となるように設定したものが式２である。式２によって、諸寸法が設定されることにより、前記インナーロータ１のインロー部１２とポンプハウジング３の軸支孔３１との間における焼付を最小限に抑えることができる。この式２では、焼付による不具合を最も小さいものにできる。

Equation 2 is obtained by assigning numerical values to Equation 1 and setting the value to 0.85 or less. By setting various dimensions according to Equation 2, seizure between the spigot portion 12 of the inner rotor 1 and the shaft support hole 31 of the pump housing 3 can be minimized. In Formula 2, the trouble due to seizure can be minimized.

上記式１にそれぞれ数値が代入されて、０．７９以下となるように設定したものが式３である。式３によって、諸寸法が設定されることにより、式２よりもさらに良好な結果を得ることができる。

上記式３において、前記インナーロータ１の諸寸法〔歯先直径Ｄ、ロータ厚さｔ、接触長さＬ、外径をＲ_１〕が０．７９以下にある場合、ヘルツ面圧を耐焼付性を有する範囲に収めることができる。 Expression 3 is obtained by assigning numerical values to Expression 1 and setting the values to be 0.79 or less. By setting various dimensions according to Equation 3, a better result than Equation 2 can be obtained.

In the above equation 3, when the dimensions of the inner rotor 1 (tooth tip diameter D, rotor thickness t, contact length L, outer diameter R ₁ ) are 0.79 or less, Hertz surface pressure is seizure resistant. Can be included in the range.

式２及び式３は、焼付が生じない条件を備えたインナーロータ１を成形することができるものである。すなわち、ロータの設計段階にて、前記式３にインナーロータ１の諸寸法の数値を代入することで、焼付が生じないインナーロータ１にすることができ、容易に製造段階に移すことができるものである。このように、ヘルツ面圧から適正な接触圧力となるように、本発明における式２又は式３に基づいてインナーロータ１の諸寸法を導き出し、これによって製造されたインナーロータ１は、ポンプ作動状態で過大摺動トルク、過大摩耗、焼付等が発生しない最適なインロー部１２及びロータ部１１としたオイルポンプロータにすることができる。 Equations 2 and 3 can be used to mold the inner rotor 1 with conditions that do not cause seizure. That is, by substituting the numerical values of the dimensions of the inner rotor 1 into the above formula 3 at the rotor design stage, the inner rotor 1 can be made without seizure, and can be easily moved to the manufacturing stage. It is. Thus, various dimensions of the inner rotor 1 are derived based on the formula 2 or the formula 3 in the present invention so as to obtain an appropriate contact pressure from the Hertz surface pressure. Thus, the oil pump rotor having the optimum inlay portion 12 and rotor portion 11 that does not generate excessive sliding torque, excessive wear, seizure, or the like can be obtained.

（Ａ）は本発明におけるトロコイドポンプの縦断側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸａ−Ｘａ矢視断面図である。(A) is a longitudinal side view of the trochoid pump in this invention, (B) is XA-Xa arrow sectional drawing of (A). （Ａ）はインナーロータの正面図、（Ｂ）はインナーロータの縦断側面図である。(A) is a front view of an inner rotor, (B) is a longitudinal side view of an inner rotor. （Ａ）はインロー部と軸支孔との拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸｂ−Ｘｂ矢視断面図である。(A) is an expanded sectional view of a spigot part and a shaft support hole, and (B) is a Xb-Xb arrow sectional view of (A).

Explanation of symbols

インナーロータ…１、ロータ部…１１、インロー部…１２、アウターロータ…２、
ポンプハウジング…３、軸支孔…３１、外径…Ｒ_１、歯先直径…Ｄ，ロータ厚さ…ｔ、接触長さ…Ｌ。 Inner rotor ... 1, Rotor part ... 11, Inlay part ... 12, Outer rotor ... 2,
Pump housing ... 3, shaft supporting hole ... 31, the outer diameter ... R _1, addendum diameter ... D, rotor thickness ... t, contact length ... L.

Claims

The inner rotor formed with a cylindrical shaft-shaped spigot portion having the same center as the rotor portion, an outer rotor, and a pump housing having a shaft support hole that rotatably supports the spigot portion of the inner rotor. rotor and the tooth tip diameter D, and the rotor thickness is t, the length of contact between the shaft support hole in the axial direction of the socket portion L, and an outer diameter of the socket portion and R _1, the inner rotor,

A pump rotor characterized by being formed by the following.

The inner rotor according to claim 1,

A pump rotor characterized by being formed by the following.