JP2002529644A

JP2002529644A - 異なる容量を有するギアポンプ系列及び該ギアポンプ系列を構成する個々のギアポンプの製造方法

Info

Publication number: JP2002529644A
Application number: JP2000579893A
Authority: JP
Inventors: ティルマン・ケルナー
Original assignee: ヴォイス・ターボ・ゲーエムベーハー・ウント・コ・カーゲー
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2002-09-10
Also published as: WO2000026539A1; US6540493B1; CZ20002294A3; DE19849804C2; CA2317013A1; KR20010033665A; EP1044331A1; DE19849804A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、異なる吐出容量を有する少なくとも２つのギアポンプ１，１００を備えたギアポンプ系列に関するものである。各ギアポンプは、互いに噛合う少なくとも２つの吐出部材４，５，１０４，１０５を備え、第１の吐出部材４，１０４及び第２の吐出部材５，１０５はギアとして形成されている。ギアポンプ系列の各々のポンプは、ａ）本質的に同一である、前記２つの吐出部材の理論軸線間及び／または理論回転軸間の軸間距離ａと、ｂ）歯付き部材の軸線方向長さとして定義される実質的に同一の歯幅ＺＢ１，ＺＢ２とを有している。吐出部材は歯先円直径ｄＫ１，ｄＫ２，ｄＫ１Ｂ，ｄＫ２Ｂを有し、これらのうち少なくとも１つのサイズが他と異なって形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、異なる容量を有するギアポンプ系列と、該ギアポンプ系列を構成す
る個々のギアポンプの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

２つのギアが互いに歯合し、該ギアが、ハウジング内で互いに近接しながら回
転する吐出部材として使用されるギアポンプ形態の流体用ポンプとしては、種々
のものが公知である。そのようなポンプは、吐出部材のタイプによって２種類に
分類される。ａ）外歯式ギアポンプｂ）内歯式ギアポンプ

【０００３】これらに関しては、Dubbel著“Taschenbuch fur den Maschinenbau（機械構造
ポケットブック）”第１８版，H4〜H5を参照されたい。内歯式ポンプは、例えば
、Voith社刊行のG12108.801000により公知である。流体用ポンプの主要特性は、
幾何学的吐出容量及び常用圧力である。広範囲に及ぶ用途と、それらに基づく要
求に応えるために、異なる容量の流体用ポンプが提供される。通常、ポンプ系列
における個々のポンプは、同一の構造を有するが特性は互いに著しく異なるもの
が使用される。吐出容量の増大は構成寸法の拡大によって達成される。このよう
な技術は、Voith社刊行3.83,４〜５ページに記載の内歯式ポンプの例から公知で
ある。吐出容量の拡大はグループ間に比較的大きな隔たりをもたらす。グループ
間の特性を相違させるためには、吐出部材の半径方向寸法または軸線方向寸法を
相違させる。グループ内における吐出容量の増大はギア歯幅の増大すなわち軸線
方向への延長によって小さい刻みで行われる。このようにすると、使用要求が変
更された際に、駆動列に存在する個々のポンプを自由に交換することは通常でき
ない。なぜなら、駆動列同士は設置スペースが著しく異なり、個々のタイプ間で
の類似性はほとんどないからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

従って本発明の課題は、吐出容量の異なるギアポンプ系列において、できる限
り個々のポンプの構造的特徴を共通化し、内部のわずかな変更のみで異なる使用
要求に対応することのできるものを提供することである。ポンプそのものの設置
スペースはできる限り小さく抑えられ、静液圧システムにおいて大きな吐出容量
または小さな吐出容量を有するポンプへの交換が駆動列全体の交換を伴わずに可
能であるように構成される。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本発明による解決法は請求項１の特徴部分によって特徴付けられる。また、有
利な実施形態は従属項に記載されている。

【０００６】吐出容量の異なるギアポンプ系列は少なくとも２つのポンプを備えている。各
ポンプは、吐出部材として、互いに噛合う少なくとも２つのギアを有している。
本発明によれば、ギアポンプ系列に含まれる各ギアポンプは、以下の寸法諸元が
実質的に同一であるという構造的特徴を有する。ａ）互いに噛合う２つのギアの軸間距離ｂ）ギアの歯幅、つまり軸方向長さつまり、系列内のポンプは同一の軸間距離と同一の歯幅とを有する。

【０００７】ここで、「実質的に同一」とは、製造公差分の相違は除くということである。

【０００８】個々の吐出部材の軸間距離が同一であり、歯高さにわたって歯幅が一定である
ギアを有する一連のポンプにおいて異なる吐出容量は本発明に従って調整される
。この際、互いに噛合う２つのギアのうち少なくとも一方のギアの歯先円直径を
変更すれば十分であるが、両ギアの歯先円直径を変更するとなお好ましい。

【０００９】本発明者は、いわゆる背高歯を使用した場合に比較的高い吐出容量の実現が可
能であることを確認した。なぜなら、歯先円直径または歯先円半径に対する吐出
容量の変化の度合いは、背高歯の場合の方が普通歯の場合より著しく大きいから
である。吐出容量を増大させるためには歯先円のわずかな変更で十分である。個
々のポンプにおいて、吐出部材の軸または吐出部材の対称軸線から半径方向への
体積増大はわずかである。このことは、逆の場合、すなわち個々の吐出部材の歯
先円直径または歯先円半径を縮小する場合にも同様にあてはまる。系列内のギア
ポンプの軸方向長さは一定に保たれる。変更は半径方向についてのみ行われ、し
かもその変更による体積増大は、ギアポンプユニットの構造全体から見れば極め
てわずかである。なぜなら、歯先円半径の変化に対して吐出容量は非常に敏感に
変化するからである。上記変更の際、ギアポンプユニット構造における軸方向長
さは変化しないので、使用要求容量に応じて、駆動列内に配置されたギアポンプ
を、この系列に含まれ吐出容量が大きくまたは小さく構成された他のギアポンプ
に、駆動列全体を交換することなしに、または駆動列をその流体ポンプに再適合
化させることなく交換することができる。

【００１０】ギアポンプ系列に関する特に好ましい実施形態では、事前に規定可能である軸
間距離が系列内の全てのポンプで一定している場合、特定の吐出部材すなわち系
列内の流態用ポンプの個々のギアに、一定のトランスバースピッチｐが割り当て
られる。この場合、歯の寸法要素としての係数も全てのポンプにわたって一定で
あり、従って、異なる吐出容量を有する個々のギアポンプにおける吐出部材を、
例えば本願請求項８に記載のように、統一された基本吐出部材を備えたポンプ構
成から形成することが可能となる。ここで、基本となるギアは、最大吐出容量を
生み出す２つの背高歯吐出部材のうちの少なくとも一方とされ、最小吐出容量は
、ギアまたは個々の歯を、寸法縮小するか、または小さな歯先円直径に一致する
まで切削して実現される。この方法は、個々のギアポンプがとりわけコンパクト
であり、かつ個々の部材が極めて標準化された形態で、異なる吐出容量を有する
ギアポンプ系列を構成することを可能にする。高度に標準化されていることによ
って、製造コストが低減され、それがポンプの価格に反映される。

【００１１】最大吐出容量を有する基本ユニットにおいて互いに噛合う個々のギアの形成は
ギア対の基本寸法諸元に従って行われる。このことは、歯の形状にかかわらず歯
の高さについてのみに適用される。特に好ましい実施形態では、最大吐出容量を
達成する吐出部材の形成から始め、より少ない吐出容量は、歯の高さを減少させ
ること、すなわち材料を削ることによって実現可能である。

【００１２】本発明による解決法は、ａ）外歯式ギアｂ）内歯式ギアを備えたギアポンプに適用可能である。ギアポンプがシングルフロー式ギアポン
プであるかマルチフロー式ギアポンプであるかは重要ではない。

【００１３】外歯式の吐出部材を備えたギアポンプでは、両吐出部材はサイズ・歯諸元に関
して同様に構成・形成されることが好ましい。一方、デュアルフロー式またはマ
ルチフロー式ギアポンプでは、異なる構成、異なる諸元の吐出部材が用いられる
。

【００１４】

【発明の実施の形態】

図１ａ１は、本発明に従って構成され異なる吐出容量を有するギアポンプ系列
内のギアポンプ１の断面を示している。このポンプは、前側にカバー３を有する
ハウジング２を備えている。２つの吐出部材、すなわち第１吐出部材４及び第２
吐出部材５はハウジング内に配置されている。吐出部材４，５は、互いに噛合う
外歯式平ギアとして形成されている。これらはハウジング２内で近接して回転す
る。第１吐出部材４は駆動シャフト６に取付けられている。駆動シャフト６は、
ベアリング７，８を介してハウジング２に装着され、カバー３がハウジングを封
止している。さらに、ギアポンプ１は、吐出接続部８と吸入接続部９とを備えて
いる。吐出接続部８及び吸入接続部９は、対応する空間、いわゆる圧力チャンバ
８．１と吸入チャンバ９．１とに接続されている。駆動シャフト６によって第１
吐出部材４に与えられる回転運動は、第２吐出部材５のピニオン軸１７を反対方
向に回転させる。このとき、吸入チャンバ９．１に負圧が発生し、この負圧によ
って、容器に接続可能な吸入配管（詳細図示せず）から流体が吸引される。流体
は、吐出部材の歯間空間すなわち第１吐出部材の歯間空間４．１と第２吐出部材
の歯間空間４．２とを経由して圧力チャンバ８．１へと移送され、ここから適当
な消費装置に供給されるか、またはこの方向に排出される。軸方向遊びを補償す
るようにギアポンプ１を構成することもできる。このような構成は、吐出部材の
ベアリングを作動圧で一方向に片寄せするか、作動圧で両方向から押すことによ
ってなされる。この方式は、個々のギアの軸方向遊びが圧力依存形態で低減され
るという利点を有する。吐出効率の低下は、主として、圧力チャンバから吸入チ
ャンバにかけての前側における流体の漏れによるものであるから、軸方向遊びを
調整することによって非常に良好な吐出効率が実現される。

【００１５】本発明によれば、吐出容量は、吐出部材４，５の個々のギア、及びハウジング
２の内壁面１０によって規定される。詳しく言えば、隣接する２つの歯４Ａ，４
Ｂ間及び５Ａ，５Ｂ間のいわゆる歯間空間４．１，５．１によって規定される。
これらについては、図１ａ２におけるＩ−Ｉ線視で断面を示す図１ａ１を参照さ
れたい。

【００１６】図１ａ１に示す実施形態において、両吐出部材４，５は同一に形成されている
。すなわち、これらは同一の寸法諸元を有している。吐出部材４及び吐出部材５
の対称軸でもある回転軸Ｒ１及びＲ２は、実施形態ではａで示す所定間隔を有し
ている。ギアポンプユニット１の軸方向長さは寸法ｂで定義される。

【００１７】ギアポンプ１の一実施形態及び本発明のギアポンプ系列のさらなるギアポンプ
１００を示す図１ｂ１及び図１ｂ２から明らかであるように、理論回転軸すなわ
ち対称軸Ｒ１，Ｒ２間の軸間距離ａ、及び軸方向長さｂは、両ポンプにおいて同
一とされている。個々の吐出部材が装着される軸の間の間隔として通常定義され
る軸間距離ａは、第２吐出部材がシャフトに固定されシャフトと一体に回転する
のであれば、２つの回転するシャフト間の間隔として理解することもできる。少
なくとも第１吐出部材は、駆動シャフトと一体に回転するように駆動シャフトに
接続される。

【００１８】ギアポンプ系列の２つのギアポンプ１，１００間の著しい相違点は、吐出部材
が異なる歯先円直径を有していることである。図１ｂ２は、図１ｂ１に示すギア
ポンプ１に対して吐出容量が小さくなるように構成されたポンプを示している。
ここで、ギアポンプ１のための吐出部材４，５、及びギアポンプ１００のための
吐出部材１０４，１０５は背高歯ギアとして形成されている。吐出部材１０４，
１０５の歯先円直径ｄＫ１Ｂ，ｄＫ２Ｂは、ギアポンプ１における歯４Ａ、４Ｂ
の歯先円直径ｄＫ１，ｄＫ２より小さい。ギアポンプ１００の個々の吐出部材１
０４，１０５の歯底円直径ｄＦ１Ｂ，ｄＦ２Ｂと、ギアポンプ１の吐出部材４，
５の歯底円直径ｄＦ１，ｄＦ２とは同一に形成されている。歯高さＺ１Ａ，Ｚ１
ＢとＺ２との相違によって、２つの隣接する歯１０４Ａ，１０４Ｂによって形成
される排出容積と歯４Ａ，４Ｂによって形成される排出容積のそれぞれの間、２
つの隣接する歯１０５Ａ，１０５Ｂによって形成される排出容積と歯５Ａ，５Ｂ
によって形成される排出容積のそれぞれの間には相違が生じる。ここで、吐出部
材４，５の軸方向長さ、すなわち歯幅ＺＢ１と、吐出部材１０４，１０５の軸方
向長さ、すなわち歯幅ＺＢ２とは同一である。

【００１９】それぞれ同一に形成された吐出部材４，５、及び吐出部材１０４，１０５を備
えた構成は特に好ましい形態である。この構成によれば、図１ｂ１に示す吐出部
材４，５を備えたギアポンプを起点として、ギアポンプ１００の吐出部材１０４
，１０５を形成するためには、吐出部材を加工すればよい。すなわち、既に説明
したように、個々のギアの歯の歯高さを単純に削り落とせばよい。

【００２０】図示する歯は直歯（半径方向に刻まれた歯）である。これらの歯は好ましくは
インボリュート歯として形成される。しかし、個々の歯を互いに噛合うはす歯と
することもできる。このように構成すると、吐出容量が大きくても小さくても発
生する音が低減されて好ましい。この場合、面噛合い率、横噛合い率はいずれも
２以上である。

【００２１】図２ａ，図２ｂは、図１ｂ１，図１ｂ２の断面を拡大して、吐出部材４，５及
び１０４，１０５における個々の歯の噛合いを示している。図２ａは図１ｂ１の
実施形態を示し、図２ｂは図１ｂ２の実施形態を示している。明瞭化のために、
寸法諸元に関する符号は再度付記している。ここでは、歯先円直径ｄＫ，ｄＫ１
Ｂ、歯底円直径ｄＦ１，ｄＦ２，ｄＦ１Ａ，ｄＦ１Ｂ、歯高さＺ１，Ｚ２，Ｚ１
Ｂ，Ｚ２Ｂに加えて基礎円直径ｄ４，ｄ１０４，ｄ５，ｄ１０５も示している。
図２ａ，図１ｂに示す実施形態において個々の吐出部材４，５及び１０４，１０
５は同一のピッチｐを有している。

【００２２】ポンプ系列における各ポンプの吐出部材を同一の寸法・同一の幾何学的構成と
することによって、ポンプ系列における個々のポンプの製造工程を標準化するこ
とができる。

【００２３】図３は、外歯ギアを備えデュアルフローギアポンプ形態であるギアポンプ２０
０の断面図である。このポンプは、第１吐出部材２０４及びさらに２つの吐出部
材２０５．１，２０５．２と、計３つの吐出部材を備えている。後者は、好まし
くは軸方向に形成されたハウジングカバー２０３を有するハウジング２０２内に
配置され、取付けられている。ギアポンプ２００は、２つの吸入接続部２０９．
１，２０９．２と２つの吐出接続部２０８．１，２０８．２とを備えている。こ
れらの接続部は、それぞれ対応する吸入チャンバ２１１．１，２１１．２と圧力
チャンバ２１２．１，２１２．２とに接続されている。吸入チャンバ及び圧力チ
ャンバは吐出部材の噛合い領域に形成されている。吐出部材２０４は駆動部材と
して機能するものであり、従って吐出部材２０４は、駆動シャフト２０６または
その他の駆動装置と一体に回転するように、それらと少なくとも間接的に接続さ
れている。また、吐出部材２０４はスリーブベアリングによって軸に装着されて
いる。トルクは吐出部材２０４を経由して他の２つの吐出部材２０５．１，２０
５．２に伝達され、それらは理論回転軸Ｒ２０５．１，Ｒ２０５．２回りに回転
する。ここで、２つの吐出部材２０５．１，２０５．２は一体で回転するシャフ
トに取付けられているか、または軸に装着されている。図示の実施形態では吐出
部材は異なる寸法に形成されている。とりわけ、それらは、歯先円直径ｄＫ、歯
底円直径ｄＦ、基礎円直径ｄにおいて相違している。図３に示すように、２つの
第２吐出部材２０５．１，２０５．２は、好ましくは、軸方向及び半径方向の寸
法諸元が同一に形成される。しかし、第２吐出部材２０５．１，２０５．２が相
異なるように構成してもよい。図３に示す形態は、高度に標準化されているとい
う観点で好ましい。ここでは作動流体の流れを矢印で示している。図から明らか
であるように、ギアポンプ２００では、２つの流れ方向、すなわち２つの流体搬
送方向が異なっている。

【００２４】外歯ギアを備えたギアポンプからなり図３に示す本発明によるギアポンプ系列
においては、ポンプ系列における個々のギアポンプ間で間隔ａ１及びａ２は一定
に保たれ、図１及び図２に示した実施形態と同様に、歯高さのみが変更される。
本発明に従って構成されたギアポンプ系列における個々のギアポンプは、こうし
て先の実施形態と同様に、基本となる吐出部材２０４，２０５．１，２０５．２
を備えた図３に示すギアポンプから容易に形成することができる。個々の歯は、
本実施形態でも背高歯として形成される。背高歯は、ギアポンプの作動、特に吸
入チャンバと圧力チャンバとの間にシールを一定に保った状態において、理論吐
出容量を最も大きく変化させることができる点で優れている。

【００２５】図１〜図３に示す実施形態は、本発明により構成されたギアポンプ系列におけ
るギアポンプの好ましい実施形態である。しかしながら、本発明の解決法を応用
した改良を加えることも可能である。当業者であれば用途に応じて具体的な構成
を考案することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ａは本発明によるギアポンプを図１ａ２におけるＩ−Ｉ線断
面で示す断面図、図１ｂ１及び図１ｂ２は本発明による２つの外歯シングルフロ
ー式ギアポンプを対向状態で軸を含んで切った断面図であり、図１ｂ１にはポン
プ系列における吐出容量が大きいポンプを、図１ｂ２には吐出容量が小さいポン
プを示している。

【図２】図２ａ，図２ｂはそれぞれ、図１ａ，図１ｂに示すポンプの互い
に噛合う吐出部材の断面を示す断面図である。

【図３】本発明の解決法を外歯マルチフロー式ギアポンプに適用した状態
を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１００，２００ギアポンプ４，５，１０４，１０５，２０４，２０５．１，２０５．２吐出部材ａ軸間距離ｄＫ１，ｄＫ２，ｄＫ１Ｂ，ｄＫ２Ｂ，ｄＫ２０４，ｄＫ２０５．１，ｄＫ２
０５．２歯先円直径Ｒ１，Ｒ２理論回転軸ＺＢ１，ＺＢ２歯幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる吐出容量を有するギアポンプ系列であって、１．１該ギアポンプ系列は少なくとも２つのギアポンプを備え、１．２各ギアポンプ（１，１００）は、互いに噛合う少なくとも２つの吐出部
材（４，５，１０４，１０５，２０４，２０５）、すなわちギアの形態である第
１の吐出部材（４，１０４，２０４）と第２の吐出部材（５，１０５，２０５．
１，２０５．２）とを備え、１．３前記系列における各ギアポンプ（１，１００）は、ａ）前記２つの吐出部材（４，５，１０４，１０５，２０４，２０５）の理論軸
線間及び理論回転軸（Ｒ１，Ｒ２）間の軸間距離（ａ）が実質的に同一とされ、
ｂ）前記ギアの軸線方向長さで定義される歯幅（ＺＢ１，ＺＢ２）が実質的に同
一とされ、１．４前記各ギアポンプ（１，１００）は、前記２つの吐出部材（４，５，１
０４，１０５）のうち少なくとも１つの少なくとも歯先円直径（ｄＫ１，ｄＫ２
，ｄＫ１Ｂ，ｄＫ２Ｂ）において互いに相違していることを特徴とするギアポン
プ系列。
【請求項２】前記個々のギアポンプ（１，１００，２００）及び／または
前記系列におけるギアポンプの前記個々の吐出部材（４，５，１０４，１０５，
２０４，２０５．１，２０５．２）の歯の幾何諸元は、一定のトランスバースピ
ッチｐによって定義されることを特徴とする請求項１に記載のギアポンプ系列。
【請求項３】前記吐出部材（４，５，１０４，１０５，２０４，２０５．
１，２０５．２）は、外歯を有するギアとして形成されていることを特徴とする
請求項１または２に記載のギアポンプ系列。
【請求項４】前記系列内のギアポンプ（１，１００）における前記個々の
吐出部材（４，５，１０４，１０５）は、同一の寸法と同一の幾何学的構成を有
していることを特徴とする請求項３に記載のギアポンプ系列。
【請求項５】請求項１から３のいずれか１項に記載のギアポンプ系列であ
って、５．１各ギアポンプ（２００）は、デュアルフロー式または２ステージ式ポン
プとして構成され、５．２２つの第１吐出部材の一方と噛合う少なくとも１つの第３の吐出部材（
２０５．２）をさらに備え、５．３少なくとも２つの吐出部材（２０４，２０５．１，２０５．２）は異な
る歯先円直径（ｄＫ２０４，ｄＫ２０５．１，ｄＫ２０５．２）を有しているこ
とを特徴とするギアポンプ系列。
【請求項６】前記第１の吐出部材は内歯を備えたギアとして形成され、前
記第２の吐出部材は、前記内歯ギアと歯合する外歯を備えたギアとして形成され
ていることを特徴とする請求項１または２に記載のギアポンプ系列。
【請求項７】前記ギアの歯は、はす歯であることを特徴とする請求項１か
ら６のいずれか１項に記載のギアポンプ系列。
【請求項８】吐出部材の回転軸間の幾何学的軸間距離または理論軸間距離
が所定値に定められ、前記個々の吐出部材における歯の軸線方向長さと歯先円直
径とが所定値に定められた基本ギアポンプユニットからギアポンプ系列のギアポ
ンプを製造する方法であって、吐出容量の少ないギアポンプは、前記基本ギアポンプユニットのギア材料を削
って歯高さを減少させることによって形成されることを特徴とする製造方法。