JP2010038040A - 歯車ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ボディ内に収納した歯車対の噛合ピッチ円における接線方向側に設けた吸込口からボディ内の歯車収納室内に作動液を導入してなる歯車ポンプにおいて、各歯車と歯車収納室の外壁との間の空間に作動液を充満させやすくしつつ、ポンプ効率やポンプ寿命の低下を防止ないし抑制する。
【解決手段】ボディ１１内部の歯車収納室１１ａに互いに噛み合わせてなる駆動歯車２及び従動歯車３からなる歯車対を収納してなるとともに、前記歯車対の噛合ピッチ円における接線方向側に設けた吸込口１１ｄから前記歯車収納室１１ａ内に作動液を導入してなる歯車ポンプＰにおいて、吸込口１１ｄと前記歯車対との間の吸込通路１１ｆ内に、作動液の流れを分散させつつ、分散した後の作動液の流れを、吸込通路１１ｆと歯車収納室１１ａとの境界に向けてそれぞれ案内する機能を有する仕切り８を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、ボディ内部の歯車収納室に互いに噛み合わせてなる外接歯車対を収納してなるとともに、外接歯車対の噛合ピッチ円における接線方向側に設けた吸込口から作動液を導入する歯車ポンプに関する。

従来、ボディ内部の歯車収納室に互いに噛み合わせてなる外接歯車対を収納してなるとともに、外接歯車対の噛合ピッチ円における接線方向側に設けた吸込口から作動液を導入する歯車ポンプにおいて、作動液が吸込口から歯車収納室内に導入された後、歯車対を構成する各歯車と歯車収納室の外壁との間の空間に作動液が充満されにくく、前記空間内に異常負圧が発生し、キャビテーションによる騒音や内部部品の損傷が発生する不具合が知られていた。この不具合を解消するための構成として、従来、図４に示すように、吸込口と前記歯車対との間の吸込通路と前記歯車収納室の外壁との境界部に、面取りを設ける構成が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

すなわち、図４に示すように、ボディａ１内部の歯車収納室ａ１ａに互いに噛み合わせてなる外接歯車対すなわち駆動歯車ａ２及び従動歯車ａ３を収納してなるとともに、駆動歯車ａ２及び従動歯車ａ３の噛合ピッチ円における接線方向側に設けた吸込口ａ１ｄから吸込通路ａ１ｆを経て歯車収納室ａ１ａ内に作動液を導入する歯車ポンプＰＰにおいて、吸込通路ａ１ｆと歯車収納室ａ１ａとの境界に面取りａ１ｇを設けることにより、駆動歯車ａ２と歯車収納室ａ１ａの外壁との間、及び従動歯車ａ３と歯車収納室ａ１ａの外壁との間にそれぞれ形成される空間を前記吸込通路ａ１ｆに向けて大きく開口させ、作動液をこれらの空間内に回り込みやすくすることで、駆動歯車ａ２と歯車収納室ａ１ａの外壁との間、及び従動歯車ａ３と歯車収納室ａ１ａの外壁との間にそれぞれ形成される空間に作動液が充満されにくくなる不具合を解消するものである。
特許第３４５１７４１号公報

しかし、このような歯車ポンプＰＰにおいては、歯車ａ２、ａ３の低圧側の歯先と歯車収納室ａ１ａの外壁とを摺接させることにより高圧側と低圧側とをシールするようにしているので、前記特許文献１記載の構成のように面取りを設けると、このシールを行う部位の長さが短くなる。前記シールを行う部位の長さが短くなると、歯車ａ２、ａ３の歯先と歯車収納室ａ１ａの外壁との間からの作動液の漏れの量が増大し、ポンプ効率の低下やポンプ寿命の低下が引き起こされる新たな不具合が発生する。

本発明はこのような課題を解決すること、すなわち各歯車と歯車収納室の外壁との間の空間に作動液を充満させやすくしつつ、歯車の歯先と歯車収納室の外壁との間からの作動液の漏れの量を抑え、ポンプ効率やポンプ寿命の低下を防止ないし抑制することを目的とする。

すなわち、本発明に係る歯車ポンプは、前記課題を解決すべく、ボディ内部の歯車収納室に互いに噛み合わせてなる外接歯車対を収納してなるとともに、前記外接歯車対の噛合ピッチ円における接線方向側に設けた吸込口から前記歯車収納室内に作動液を導入してなる歯車ポンプであって、前記吸込口と前記歯車対との間の吸込通路内に、作動液の流れを分散させつつ、分散した後の作動液の流れを、両歯車が噛合状態を解除した後歯先が歯車収納室の外壁にそれぞれ摺接する箇所に向けてそれぞれ案内する機能を有する仕切りを設けていることを特徴とする。

このようなものであれば、前記仕切りにより作動液の流れを分散させつつ歯車対を構成する各歯車と歯車収納室内との間の空間に向けて案内することにより、吸込口と歯車収納室の外壁との境界部に面取りを設けることなく、作動液を円滑に歯車対を構成する各歯車と歯車収納室内との間の空間に導入できる。

なお、本発明において、「歯車が歯車収納室の外壁に摺接する」とは、歯車と歯車収納室との間に微少な隙間を有する状態でこれら歯車と歯車収納室とが対向する状態を含む概念である。

本発明に係る歯車ポンプの構成によれば、吸込口と前記歯車対との間の吸込通路内に仕切りを設け、この仕切りにより作動液の流れを分散させつつ、両歯車が噛合状態を解除した後歯先が歯車収納室の外壁にそれぞれ摺接する箇所に向けて流れを案内しているので、作動液を円滑に歯車対を構成する各歯車と歯車収納室内との間の空間に導入しつつ、吸込口と歯車収納室の外壁との境界部の面取りを省略し、歯車の低圧側の歯先と歯車収納室の外壁との間により高圧側と低圧側とをシールする部位の長さをより長くして歯車の歯先と歯車収納室の外側壁との間からの作動液の漏れの量を抑えることができる。従って、作動液を歯先と歯車収納室との間に円滑に充満させて異常負圧によるキャビテーションの発生を防止ないし抑制しつつ、高圧側と低圧側とをより確実にシールしてポンプ効率やポンプ寿命の低下を防止ないし抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る歯車ポンプＰは、図１、図２、及び図３に示すように、主として、歯車収納室１１ａを内部に有するケーシング１と、このケーシング１の歯車収納室１１ａ内に収納保持され互いに噛み合わせてなる外接歯車対、すなわち駆動歯車２及び従動歯車３と、各歯車２、３の両側面２ａ、３ａに添接する側板６、６とを具備する。

駆動歯車２及び従動歯車３は、複数の歯体を外周面に沿って所定間隔で設けた周知のものである。なお、本実施形態では、前記駆動歯車２の中心から駆動軸４を回転軸方向に一体に延伸させて設けているとともに、従動歯車３から従動軸５を回転軸方向に一体に延伸させて設けているが、駆動歯車２と駆動軸４とを別体に構成してもよく、また、従動歯車３と従動軸５とを別体に構成してもよい。

ケーシング１は、例えば、前記歯車収納室１１ａを有するボディ１１と、この歯車収納室１１ａの開口面を閉塞するカバーたるフロントカバー１２とから構成したものである。ボディ１１には、前記歯車対すなわち駆動歯車２及び従動歯車３を噛合状態で収容する略眼鏡状の歯車収納室１１ａと、歯車収納室１１ａに連通し前記駆動軸４及び従動軸５がそれぞれ嵌入可能な軸受孔１１ｂ、１１ｃとが形成されている。駆動歯車２を挿入すべき位置寄りの軸受孔１１ｂにはブッシュ７を嵌装し、このブッシュ７に前記駆動軸４の一端部を挿入し回転可能に軸承している。一方、従動歯車３を挿入すべき位置寄りの軸受孔１１ｃにもブッシュ７を嵌装していて、このブッシュ７に前記従動軸５の一端部を挿入し回転可能に軸承している。また、ボディ１１には、前記駆動歯車２と従動歯車３との噛合ピッチ円における接線方向側の所定位置、すなわち前記駆動歯車２と従動歯車３との噛合ピッチ円に臨む位置に吸込口１１ｄ及び吐出口１１ｅをそれぞれ開口させてある。そして、前記吸込口１１ｄと前記噛合ピッチ円との間に、吸込通路１１ｆを設けている。前記フロントカバー１２は、例えばボディ１１にボルト等によって着脱可能に装着されて前記歯車収納室１１ａの開口面を閉塞するものであり、前記駆動軸４及び従動軸５がそれぞれ嵌入可能な軸受孔１２ｂ、１２ｃが形成さている。駆動歯車２を挿入すべき位置寄りの軸受孔１２ｂにはブッシュ７を嵌装し、このブッシュ７に前記駆動軸４の一端部を挿入し回転可能に軸承している。一方、従動歯車３を挿入すべき位置寄りの軸受孔１２ｃにもブッシュ７を嵌装していて、このブッシュ７に前記従動軸５の一端部を挿入し回転可能に軸承している。

側板６は、前記駆動歯車２及び従動歯車３の両側面２ａ、３ａに添接させるべく２箇所に配され、駆動歯車２及び従動歯車３の各側面２ａ、３ａをそれぞれシールするためのものである。

この歯車ポンプＰは、一端を外部に延出させてなる前記駆動軸４を介して前記駆動歯車２及び従動歯車３を図３の矢印Ｙ及びＺに示すように同期逆回転駆動した場合に、吸込口１１ｄと吐出口１１ｅとの間で高低圧差が生じ、図３に示すように前記駆動歯車２及び従動歯車３の歯体（図示略）同士が漸次離反する側のボディ１１内空間、つまり前記吸込口１１ｄ側が低圧領域になるとともに、歯体同士が漸次噛合する側のボディ１１内空間、つまり吐出口１１ｅ側が高圧領域になる。

そして、吸込口１１ｄより導入した作動液を、前記駆動歯車２及び従動歯車３の歯先とケーシング１の内周との間に閉成される容積空間に閉じ込めて吐出口１１ｅにまで導き吐出するポンプ作用を営むようにしている。なお、この歯車ポンプＰは、吐出口１１ｅより高圧の作動液を導入し、これにより前記駆動軸４から回転トルクを取り出して外部負荷を駆動するとともに、低圧となった作動液を前記吸込口１１ｄから吐出するというモータ作用を営む歯車モータとして機能させることもできるものであることはいうまでもない。

しかして本実施形態では、図３に示すように、前記吸込通路１１ｆ内に、作動液の流れを分散させつつ分散した後の作動液の流れを、前記駆動歯車２及び従動歯車３が噛合状態を解除して歯体同士が漸次離反した後、歯先が歯車収納室１１ａの外壁に摺接する箇所、すなわち吸込通路１１ｆと歯車収納室１１ａとの境界１１ｇに向けてそれぞれ案内する機能を有する仕切り８を設けている。

この仕切り８は、本実施形態では前記ボディ１１の吸込通路１１ｆの外壁から突出させて設けている。また、この仕切り８は、駆動軸４及び従動軸５の軸方向に延伸していて、駆動歯車２に対向する第１の面８ａと、従動歯車３に対向する第２の面８ｂと、吸込口１１ｄに向かう第３の面８ｃとを有する。前記第１の面８ａは、前記駆動歯車２の接線方向に延伸する略平面状をなし、また、駆動歯車２には摺接せず駆動歯車２との間に空間を設けている。また、前記第２の面８ｂは、前記従動歯車３の接線方向に延伸する略平面状をなし、また、従動歯車３には摺接せず従動歯車３との間に空間を設けている。そして、前記第３の面８ｃは、本実施形態では吸込口１１ｄ側に向けて突出する円筒面状に形成している。なお、この仕切り８は、前記ボディ１１と一体に設けてもよく、また、ボディ１１と別体に形成しこのボディに取り付けるようにしてもよい。

ここで、この歯車ポンプＰの吸込口１１ｄから作動液が歯車収納室１１ａに向けて導入されると、作動液は、まず、図３の矢印Ｘに示すように、前記駆動歯車２と前記従動歯車３との噛合ピッチ円に向けて吸込通路１１ｆ内を流れる。それから、作動液の流れが前記仕切り８の第３の面８ｃに達すると、作動液の流れは、前記矢印Ｘに示すように、前記駆動歯車２に向かう流れと前記従動歯車３に向かう流れに分散する。それから、前記駆動歯車２に向かう作動液の流れは吸込通路１１ｆと歯車収納室１１ａの駆動歯車２側との境界１１ｇに向かう。一方、前記従動歯車３に向かう作動液の流れは吸込通路１１ｆと歯車収納室１１ａの従動歯車３側との境界１１ｇに向かう。前記吸込通路１１ｆと歯車収納室１１ａとの境界に達した作動液は、この境界から回転方向と反対側に位置する歯の歯先が歯車収納室１１ａに摺接すると、駆動歯車２又は従動歯車３の歯間と歯車収納室１１ａの外壁と側板６とにより区成される空間に閉じ込められ、駆動歯車２又は従動歯車３の回転につれて吐出口１１ｅに向かい移動し、前記空間が吐出口１１ｅと連通した際に吐出口１１ｅから排出される。また、駆動歯車２及び従動歯車３は、高圧の吐出口１１ｅ側から低圧の吸込口１１ｄ側に向かう液圧を受けていて、低圧側の歯先が歯車収納室１１ａの外周壁のシール部１１ａ１と摺接し、作動液が高圧側から低圧側に漏れることを抑制するシールとして機能する。なお、前記図３中において、前記歯車収納室１１ａの外周壁のシール部１１ａ１は太線で示している。

以上に述べたように、本実施形態に係る歯車ポンプＰの構成によれば、吸込通路１１ｆ内に仕切り８を設け、作動液の流れがこの仕切り８に達した際にこの流れが駆動歯車２又は従動歯車３に向かう方向に分散し、分散した流れがそれぞれ前記吸込通路１１ｆと歯車収納室１１ａとの境界に向かうようにしているので以下の効果が得られる。すなわち、分散した流れがそれぞれ前記吸込通路１１ｆと歯車収納室１１ａとの境界に向かうので、作動液を円滑に駆動歯車２又は従動歯車３と歯車収納室１１ａとの間の空間に導入して該空間内に充満させ、異常負圧によるキャビテーションの発生を防止ないし抑制することができる。その上、前記吸込通路１１ｆと歯車収納室１１ａとの境界を面取りして開口面積を広げる代わりに、前記仕切り８により作動液の流れ自体を前記吸込通路１１ｆと歯車収納室１１ａとの境界に導いているので、駆動歯車２及び従動歯車３の低圧側の歯先と歯車収納室１１ａの外壁とを摺接させることにより、作動液が高圧側から低圧側に漏れることを抑制するシールとして機能する部位であるシール部１１ａ１の長さをより長くして駆動歯車２及び従動歯車３の歯先と歯車収納室１１ａの外側壁との間からの作動液の漏れの量を抑えることができる。すなわち、異常負圧によるキャビテーションの発生を防止ないし抑制しつつ、高圧側と低圧側とをより確実にシールしてポンプ効率の効果やポンプ寿命の低下を防止ないし抑制することができる。

さらに本実施形態では、仕切り８の第１の面８ａと駆動歯車２との間、及び仕切り８の第２の面８ｂと従動歯車３との間に空間を設け、仕切り８が駆動歯車２及び従動歯車３には摺接しないようにしているので、仕切り８と駆動歯車２及び従動歯車３との間の抵抗に由来するトルク損失を抑制できる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限られない。

例えば、上述した実施形態において、仕切りはボディでなくフロントカバーから突出させて設けてもよい。

また、前記仕切りの第３の面は、吸込口に向けて突出する円筒面に限らず、吸込口に向けて突出する断面視Ｖ字状や、吸込口に向けて突出する断面視曲面形状に形成してももちろんよい。

さらに、吸込口及び吐出口として機能し得る第１及び第２の開口を外接歯車対の噛合ピッチ円における接線方向両側にそれぞれ設け、第１及び第２の開口のいずれを高圧側に設定することも可能な歯車ポンプモータに本発明を適用してもよい。すなわち、第１の開口と歯車収納室との間の第１吸込通路、及び第２の開口と歯車収納室との間の第２吸込通路の双方に仕切りを設けてもよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

本発明の一実施形態に係る歯車ポンプの側面図。 図１における中央縦断面図。 図１におけるＡ−Ａ断面図。 従来の歯車ポンプにおける要部の断面図。

符号の説明

Ｐ…歯車ポンプ
１１…ボディ
１１ａ…歯車収納室
１１ｄ…吸込口
１１ｆ…吸込通路
１１ｇ…吸込通路と歯車収納室との境界
２…駆動歯車
３…従動歯車

Claims (1)

1. ボディ内部の歯車収納室に互いに噛み合わせてなる外接歯車対を収納してなるとともに、前記外接歯車対の噛合ピッチ円における接線方向側に設けた吸込口から前記歯車収納室内に作動液を導入してなる歯車ポンプであって、前記吸込口と前記歯車対との間の吸込通路内に、作動液の流れを分散させつつ、分散した後の作動液の流れを、両歯車が噛合状態を解除した後歯先が歯車収納室の外壁にそれぞれ摺接する箇所に向けてそれぞれ案内する機能を有する仕切りを設けていることを特徴とする歯車ポンプ。

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