JP3919934B2 - 歯車ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧機器の油圧源となる外歯歯車よりなる歯車ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公昭４３−２３３６１号公報には図７に示すように、「噛合線上で二つの有効噛合点Ａ1 とＡ2 の中間に位置する無効噛合点がピッチ点Ｐを通るときの噛合位相において、２個の有効噛合点Ａ1 ，Ａ2 によって区切られる原動歯車５１と従動歯車５２の各歯形曲線、および両有効噛合点Ａ1 ，Ａ2 を結ぶ線分Ａの三者を含む図形Ｓに若干の余裕を外側に付した図形の部分を高圧側と低圧側との間の境界として残して、それぞれ高圧ポート５３側に連なる溝（凹所）５４、および低圧ポート５５側に連なる溝（凹所）５６をポンプ歯車側板５７に設けて成る歯車ポンプ」の記載がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術は、図７に示すような無効噛合点Ａ3 がピッチ点Ｐを通る回転状態を基準にして、溝（凹所）５４，５６の形状を設定しているため、他の回転状態、例えば図７より少し前の回転状態である図８に示す状態から更に回転するとき、バックラッシが小さいため図形Ｓ（斜線部）のうちｖの部分の容積はとじ込み状態で膨張を開始する。このとき、ｖの部分は吐出側の逃げ溝５４に連通しているため、高圧ポート５３から作動油を吸入して容積効率が低下する問題がある。
【０００４】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、容積効率の高い歯車ポンプを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願に係る歯車ポンプの第１の発明は、互いに噛合う外歯歯車よりなる原動歯車および従動歯車と、両歯車のとじ込み容積部を吸入口または吐出口に連通する溝を形成した側板とを有する歯車ポンプにおいて、原動歯車の一つの歯が両歯車の回転中心を結ぶ中心線上に位置するとき、この中心線上の歯に隣接する従動歯車の吐出口側の歯元外形線を、吐出口に連通する溝の境界とし、有効噛合点の中間の噛合点である無効噛合点がピッチ点を通るときの吐出側の噛合中の原動歯車の歯元外形線を原動歯車の吐出側の境界とし、また、前記無効噛合点が前記ピッチ点を通るときの吸入側の噛合中の従動歯車の歯元外形線を従動歯車の吸入側の境界とし、従動歯車の一つの歯が両歯車の回転中心を結ぶ中心線上に位置するとき、この中心線上の歯に隣接する原動歯車の吸入口側の歯元外形線を、吸入口に連通する溝の境界とすることを特徴とする。
【０００６】
第１の発明によれば、原動歯車の一つの歯が両歯車の回転中心を結ぶ中心線上に位置する噛合位置から更に回転すると、中心線上の原動歯車の歯先と従動歯車の歯底とに囲まれる容積（以後、とじ込み容積という）が増加する。しかし、とじ込み容積は吐出口に連通する溝から遮断されるため、とじ込み容積が吐出口から吐出油を吸入することはない。このため、従来技術で問題になっていた容積効率の低下を防止できる。なお、前記噛合位置まではとじ込み容積は減少するが、このとじ込み容積は溝を介して吐出口に連通されているためとじ込み容積内の高圧油が更に圧縮されることはない。このため、振動、騒音の発生が確実に防止される。
【０００７】
両歯車が更に回転して、従動歯車の一つの歯が両歯車の回転中心を結ぶ中心線上に位置する噛合状態から両歯車が更に回転するととじ込み容積が膨張する。しかし、とじ込み容積は吸入口に連通するため吸入口から油が補充されて負圧になることはない。しかも、吸入口から油が補充されるため容積効率が低下することもない。
【０００８】
本願に係る歯車ポンプの第２の発明は、互いに噛合う外歯歯車よりなる原動歯車および従動歯車と、両歯車のとじ込み容積部を吸入口または吐出口に連通する溝を形成した側板とを有する歯車ポンプにおいて、原動歯車の一つの歯が両歯車の回転中心を結ぶ中心線上に位置するとき、この中心線上の歯に隣接する従動歯車の吐出口側の歯元外形線に接し、かつ、噛合線上で前記中心線との交点から半ピッチの長さの点で交差する接線を、吐出口に連通する溝の境界とすることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明によれば、吐出口に連通する溝の境界を、原動歯車の中心線上の歯に隣接する従動歯車の吐出口側の歯元外形線に接し、かつ、噛合線上で前記中心線との交点から半ピッチの長さの点で交差する接線としたため、第１の発明と略同じ形状となる。このため、第１の発明と同様な作用効果が得られる。しかし、吐出口に連通する溝の境界を、第１の発明のように従動歯車の歯元外形線とするのではなく従動歯車の歯元外形線の接線としているため、吐出口に連通する溝ととじ込み容積との連通、遮断域に僅かな不感帯が生じる。このため、吐出口に連通する溝ととじ込み容積とが遮断される時に、とじ込み容積内を充填する吐出口の高圧油が僅かに圧縮されるが、吐出口に連通する溝の境界は直線であるため加工コストが低減される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例を図１〜図３を参照して詳述する。
図１に示すように、歯車ポンプは、インボリュート曲線により形成され、互いに噛合う外歯歯車よりなる原動歯車１および従動歯車２の両側端部にシール用の側板３（３ａ，３ｂ）が設置されている。この側板３には、両噛合点Ａ1 ，Ａ2 により閉じられる図形Ｓの部分（斜線で示す）を吐出口４に連通する溝５、または、図形Ｓの部分を吸入口６に連通する溝７が形成されている。これら溝５および溝７の境界は次のように設定される。なお、溝５の深さも図１（Ｂ）に示す溝７の深さｈと略同じに形成される。また、歯車の歯底はトロコイド曲線により成形されている。
【００１３】
（１）原動歯車１の一つの歯１ａが両歯車１，２の回転中心Ｇ1,Ｇ2 を結ぶ中心線上に位置するとき、この中心線上の歯１ａに隣接する従動歯車２の吐出口側の歯元外形線２ｂを、従動歯車２の吐出口４に連通する溝５の境界とする。
（２）図２に示すように、無効噛合点（有効噛合点Ａ1 ，Ａ2 の中間の噛合点）がピッチ点Ｐを通るときの吐出側の噛合中の原動歯車１ｄの歯元外形線１ｅを原動歯車１の吐出側の境界とする。また、無効噛合点がピッチ点Ｐを通るときの吸入側の噛合中の従動歯車２ｄの歯元外形線２ｅを従動歯車２の吸入側の境界とする。更に、これら境界に連続して、原動歯車１と従動歯車２の各歯底の一部により境界を形成する。
（３）図３に示すように、従動歯車２の一つの歯２ｃが両歯車１，２の回転中心Ｇ1,Ｇ2 を結ぶ中心線上に位置するとき、この中心線上の歯２ｃに隣接する原動歯車１ｂの吸入口６側の歯元外形線１ｃを、原動歯車１ｂの吸入口６に連通する溝７の境界とする。
（４）更に、以上の（１）〜（３）の各境界に連続する歯底円１ｆ，１ｇおよび２ｆ，２ｇにより吐出口４に連通する溝５および吸入口６に連通する溝７を形成している。
【００１４】
第１実施例の構成による作用効果について説明する。
図１において、原動歯車１の一つの歯１ａが噛合点Ｂ1 で従動歯車２と噛み合い、かつ、両歯車１，２の回転中心Ｇ1,Ｇ2 を結ぶ中心線上に位置する噛合位置から更に回転すると、中心線上の原動歯車１ａの歯先と従動歯車２の歯底とに囲まれる容積（以後、とじ込み容積ｖという）が増加する。しかし、とじ込み容積ｖは吐出口４に連通する溝５から遮断されるため、とじ込み容積ｖが吐出口４から吐出油を吸入することはない。このため、従来技術で問題になっていた容積効率の低下を防止できる。なお、前記噛合位置まではとじ込み容積ｖは減少するが、このとじ込み容積ｖは溝５を介して吐出口４に連通されているため、とじ込み容積ｖ内の高圧油が更に圧縮されることはない。このため、振動、騒音の発生が確実に防止される。
【００１５】
図２において、吐出口４に連通する溝５と吸入口６に連通する溝７とは図２の噛合位置を境として原動歯車１の吐出側の境界、あるいは従動歯車２の吸入側の境界のいずれかにより遮断される。従って、とじ込み容積ｕ，ｖを経由して、吐出口４に連通する溝５と吸入口６に連通する溝７とが連通することがないため容積効率の低下が防止される。
【００１６】
図３において、従動歯車２の一つの歯２ｃが両歯車１，２の回転中心Ｇ1,Ｇ2 を結ぶ中心線上に位置する噛合位置から、噛合点Ｂ3 で原動歯車１と噛み合って更に回転するととじ込み容積ｕが膨張する。しかし、とじ込み容積ｕは吸入口６に連通されるため吸入口６から油が補充されて負圧になることはない。しかも、吐出口４ではなく吸入口６から油が補充されるため容積効率が低下することもない。なお、前記噛合位置までは、とじ込み容積ｕが減少するため更に圧縮されようとするとじ込み容積ｕの高圧油は、一部分が間隙Ｂ4 を介して吸入口６に放出され、他は従来と同様にノッチまたは逃げ溝（図示省略）から溝５に放出して振動、騒音の発生を防止している。なお、前記溝５と溝７の各境界に連続する境界を歯底円１ｆ，１ｇおよび２ｆ，２ｇで形成して、溝５と溝７を大きくすると共に吐出側から吸入側への油漏れを防止している。
【００１７】
本発明の第２実施例を図４〜図６を参照して詳述する。
第２実施例の構成は、第１実施例の構成に対して、中心線上の歯１ａに隣接する従動歯車２ａの吐出口４側の歯元外形線２ｂに接し、かつ、噛合線上で前記中心線との交点Ｐから法線ピッチの半分（ｔｎ／２）の長さの点Ｑで交差する接線Ｔと、点Ｑを通る原動歯車１ａの半径線Ｎとにより、吐出口４に連通する溝５の境界としている他は第１実施例の構成と同様である。
【００１８】
第２実施例の構成による作用効果について説明する。
吐出口４に連通する溝５の境界を、原動歯車１の中心線上の歯１ａに隣接する従動歯車２ａの吐出口４側の歯元外形線に接し、かつ、噛合線上で前記中心線との交点Ｐから半法線ピッチ（ｔｎ／２）の長さの点で交差する接線Ｔとしたため、第１実施例と略同じ形状となる。このため、第１実施例と同様な作用効果が得られる。しかし、吐出口４に連通する溝５の境界を、第１実施例のように従動歯車２ａの歯元外形線２ｂとするのではなく、従動歯車２ａの歯元外形線２ｂの接線Ｔとしているため、吐出口４に連通する溝５ととじ込み容積ｖとの連通、遮断域に僅かな不感帯が生じる。このため、吐出口４に連通する溝５ととじ込み容積ｖとが遮断される時に、とじ込み容積ｖ内を充填する吐出口の高圧油が僅かに圧縮されるが、吐出口４に連通する溝５の境界は直線であるため加工コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歯車ポンプの第１実施例の基準噛合状態を示す図で、（Ａ）正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】図１の噛合状態より後の噛合状態を示す図である。
【図３】図２の噛合状態より後の噛合状態を示す図である。
【図４】本発明に係る歯車ポンプの第２実施例の基準噛合状態を示す図で、（Ａ）正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図５】図４の噛合状態より後の噛合状態を示す図である。
【図６】図５の噛合状態より後の噛合状態を示す図である。
【図７】 従来技術に係る歯車ポンプの基準噛合状態を示す図で、（Ａ）正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図８】 図７の噛合状態より前の噛合状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 原動歯車
１ａ 原動歯車の中心線上の歯
１ｂ 従動歯車の中心線上の歯に隣接する原動歯車の歯
１ｃ，１ｅ 原動歯車の歯元外形線
１ｆ，１ｇ 原動歯車の歯底円
２ 従動歯車
２ａ 原動歯車の中心線上の歯に隣接する従動歯車の歯
２ｂ，２ｅ 従動歯車の歯元外形線
２ｃ 従動歯車の中心線上の歯
２ｆ，２ｇ 従動歯車の歯底円
３ 側板
４ 吐出口
５ 吐出口に連通する溝
６ 吸入口
７ 吸入口に連通する溝
Ｇ1 原動歯車の回転中心
Ｇ2 従動歯車の回転中心
Ｔ，Ｔａ 接線
Ｑ 接点
Ｒ 円弧
Ｂ1,Ｂ3 噛合点
Ｂ2,Ｂ4 間隙

Claims (2)

1. 互いに噛合う外歯歯車よりなる原動歯車(1) および従動歯車(2) と、両歯車(1,2) のとじ込み容積部を吐出口(4) または吸入口(6) に連通する溝(5,7) を形成した側板(3) とを有する歯車ポンプにおいて、
   原動歯車(1) の一つの歯(1a)が両歯車(1,2) の回転中心(G1,G2) を結ぶ中心線上に位置するとき、この中心線上の歯(1a)に隣接する従動歯車(2a)の吐出口(4)側の歯元外形線(2b)を、吐出口(4) に連通する溝(5) の境界とし、
   有効噛合点（Ａ1 ，Ａ2 ）の中間の噛合点である無効噛合点がピッチ点(Ｐ)を通るときの吐出側の噛合中の原動歯車（１ｄ）の歯元外形線（１ｅ）を原動歯車（１）の吐出側の境界とし、また、前記無効噛合点がピッチ点(Ｐ)を通るときの吸入側の噛合中の従動歯車(２ｄ)の歯元外形線(２ｅ)を従動歯車(２)の吸入側の境界とし、
   従動歯車(2)の一つの歯(2c)が両歯車(1,2) の回転中心(G1,G2) を結ぶ中心線上に位置するとき、この中心線上の歯(2c)に隣接する原動歯車(1b)の吸入口(6) 側の歯元外形線(1c)を、吸入口(6) に連通する溝(7) の境界とする
   ことを特徴とする歯車ポンプ。
2. 互いに噛合う外歯歯車よりなる原動歯車(1) および従動歯車(2) と、両歯車(1,2) のとじ込み容積部を吐出口(4) または吸入口(6) に連通する溝(5,7) を形成した側板(3) とを有する歯車ポンプにおいて、
   原動歯車(1) の一つの歯(1a)が両歯車(1,2) の回転中心(G1,G2) を結ぶ中心線上に位置するとき、この中心線上の歯(1a)に隣接する従動歯車(2a)の吐出口(4)側の歯元外形線(2b)に接し、かつ、噛合線上で前記中心線との交点(P) から半ピッチの長さの点(Q) で交差する接線を、吐出口(4) に連通する溝(5) の境界とする
   ことを特徴とする歯車ポンプ。

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