JP2003113781A - ギヤポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ギヤポンプにおいて、閉込み領域が膨張する工
程で従来の逃げ溝では、キャビテーションの発生を防止
できず、振動や騒音を発生する。 【解決手段】駆動ギヤ７と従動ギヤ８の噛み合い点Ａ，
Ｂ間に閉込み領域３８が生ずる。閉込み領域３８の膨張
工程の初期には、図６（ａ）に示すように、吐出室１５
から第１の逃げ溝２１及び延設溝３６を介して作動流体
を圧送することにより、閉込み領域３８内の負圧発生を
防止する。閉込み領域３８の膨張工程の後期には、図６
（ｂ）に示すように、第２の逃げ溝２０が閉込み領域３
８に連通する前に、延設溝３６と閉込み領域３８との連
通を絶つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、互いに噛み合う一
対のギヤの回転によりポンプ作用をなすギヤポンプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ギヤポンプは、簡単な構造を
有する小型軽量のポンプとして種々の産業分野に用いら
れている。一般的に、この種のギアポンプでは、ハウジ
ング内部の空洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせて
ギア室を区画している。このギア室の内部には、互いに
噛み合う一対のギアが収容される。各ギアの支軸の両端
部は、各サイドプレートにそれぞれ形成された支持孔に
嵌め入れられて支持される。また、上記ギア室の内部に
は、両ギアの噛み合い位置を挟んで作動流体の吸込室お
よび吐出室が形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ギヤポンプ
のギヤの噛み合い部分の近傍では、各サイドプレートお
よび互いに噛合する各ギヤ歯で形成される閉込み領域に
作動流体が閉じ込められる、いわゆる閉込み(trapping)
現象を生じる。上記閉込み領域に閉じ込められた作動流
体がギヤの回転に伴って圧縮され膨張して急激に圧力変
動し、その結果、振動や騒音が発生するという問題があ
る。

【０００４】この問題に対して、ギヤの噛み合い部分の
近傍におけるサイドプレートに、閉込み領域と吐出室な
いし吸込室との間で作動流体の流通を許容する逃げ溝を
形成するギヤポンプが提供されている。逃げ溝は、ギヤ
の噛み合い部分の近傍から吐出室に向けて延びる高圧側
逃げ溝と、ギヤの噛み合い部分の近傍から吸込室に向け
て延びる低圧側逃げ溝との一対で設けられる。これら一
対の逃げ溝は、ギヤの噛み合い部分の近傍で閉込み領域
に連通している。高圧側逃げ溝は、収縮時で高圧となっ
ている閉込み領域から作動流体を吐出室へ逃がす。一
方、低圧側逃げ溝は、吸込室から吸い込んだ作動流体を
膨張時で低圧となっている閉込み領域へ供給する。

【０００５】ところが、ギヤの回転が高速になると、低
圧側逃げ溝を介して吸込室から膨張する閉込み領域へ作
動流体を吸い込み切れず、閉込み領域内にキャビテーシ
ョンが発生し、これが振動や騒音の原因となる。そこ
で、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、高回
転時のキャビテーションに起因する振動や騒音を確実に
防止できるギヤポンプを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するため、請求項１記載の発明は、内部に空所を
有するハウジングと、上記空所に嵌め入れられてハウジ
ングの内部にギヤ室を区画する一対のサイドプレート
と、上記ギヤ室内に収容される一対のギヤと、これら一
対のギヤの回転に関連して一対のギヤの噛み合い部分付
近に発生する作動流体の閉込み領域と、上記ギヤ室内に
上記噛み合い部分を挟んで配置される作動流体の吸込室
及び吐出室とを備えるギヤポンプにおいて、少なくとも
１つのサイドプレートのギヤ側側面には、圧縮過程の閉
込み領域を吐出室に連通させるための第１の溝と、膨張
過程の閉込み領域を吸込室に連通させるための第２の溝
と、上記第１の溝からギヤの噛み合いの作用線と干渉し
ないように第２の溝側へ向けて延設される延設溝とが形
成され、ギヤの回転に伴って閉込み領域が第２の溝に連
通する前に延設溝と閉込み領域との連通が断たれるよう
にしてあることを特徴とするものである。

【０００７】本発明では、閉込み領域が膨張する工程に
おいて、第１の溝からの延設溝を介して吐出室の高圧油
を閉込み領域内に圧送することにより、閉込み領域の圧
力低下を緩和し、これにより、高回転時にもキャビテー
ションの発生を抑えて騒音や振動を低減することができ
る。閉込み領域が第２の溝に連通する前に、延設溝と閉
込み領域との連通を絶つので、流量効率が低下すること
がない。請求項２記載の発明は、内部に空所を有するハ
ウジングと、上記空所に嵌め入れられてハウジングの内
部にギヤ室を区画する一対のサイドプレートと、上記ギ
ヤ室内に収容される一対のギヤと、これら一対のギヤの
回転に関連して一対のギヤの噛み合い部分付近に発生す
る作動流体の閉込み領域と、上記ギヤ室内に上記噛み合
い部分を挟んで配置される作動流体の吸込室及び吐出室
とを備えるギヤポンプにおいて、少なくとも１つのサイ
ドプレートのギヤ側側面には、圧縮過程の閉込み領域を
吐出室に連通させるための第１の溝と、膨張過程の閉込
み領域を吸込室に連通させるための第２の溝とが形成さ
れ、吐出室から少なくとも１つのサイドプレートを貫通
してギヤ側側面に開口を形成し、上記開口を介して膨張
過程の閉込み領域に吐出室の高圧の作動流体を導入する
高圧流体導入路が設けられ、ギヤの回転に伴って閉込み
領域が第２の溝に連通する前に上記高圧流体導入路の開
口と閉込み領域との連通が断たれるようにしてあること
を特徴とするものである。

【０００８】本発明では、閉込み領域が膨張する工程に
おいて、高圧流体導入路を介して吐出室の高圧油を閉込
み領域内に圧送することにより、閉込み領域の圧力低下
を緩和し、これにより、高回転時にもキャビテーション
の発生を抑えて騒音や振動を低減することができる。閉
込み領域が第２の溝に連通する前に、高圧流体導入路と
閉込み領域との連通を絶つので、流量効率が低下するこ
とがない。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態を添付
図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一実施形態
に係るギヤポンプの断面図であり、図２は図１のII−II
線に沿う断面図であってハッチングを省略してある。ま
た、図３は図１のIII −III 線に沿う断面図であり、図
４はIV−IV線に沿う断面図である。図１を参照して、本
ギヤポンプは、その中央部を貫通する長円形断面のキャ
ビティ１を有する本体筒２の両側を、これの全面を覆う
態様にねじ止めされた一対の蓋板３により塞いで構成さ
れたハウジング４を備えている。このハウジング４の内
部には、キャビティ１の両側から嵌挿されたアルミニウ
ム合金製の一対のサイドプレート５，５同士の間にギヤ
室６が区画されており、このギヤ室６内には、互いに対
をなす駆動ギヤ７と従動ギヤ８が配置されている。９
は、蓋板３の環状溝に収容され、蓋板３と本体筒２との
間に介在してギヤ室６を密封するためのシールである。
１０はサイドプレート５の収容溝５０に収容され、ギヤ
室６内において対向するサイドプレート５と蓋板３との
間の空間を低圧側と高圧側の領域に仕切るシールであ
る。

【００１０】駆動ギヤ７および従動ギヤ８の支軸７ａ，
８ａは、長円形断面を有するギヤ室６の両側の円弧の軸
心上にそれぞれ位置し、互いに平行をなして架設されて
いる。すなわち、支軸７ａ，８ａは各サイドプレート５
にそれぞれ一対形成された軸受としての支持孔１１，１
２により両持ち支持されている。一対の支持孔１１によ
って支持された一方の支軸７ａは、一方の蓋板３を貫通
して外部に延長され、この延長端に伝達される図示しな
いモータからの駆動力により回転駆動される駆動軸を構
成している。また、支軸７ａには、ギヤ室６の内部にお
いて駆動ギヤ７が一体回転可能に装着されている。支軸
７ａが蓋板３を貫通する部分にはオイルシール１３が配
置されている。

【００１１】また、一対の支持孔１２によって支持され
た他方の支軸８ａは、各サイドプレート５の支持孔１２
内に軸端を有する従動軸を構成している。支軸８ａに
は、ギヤ室６の内部において従動ギヤ８が装着されてい
る。従動ギヤ８の支軸８ａへの装着では、軸回りの回転
を拘束しても良いし軸回りの回転を許容しても良い。従
動ギヤ８は両支軸７ａ，８ａの軸心を含む平面内におい
て駆動ギヤ７と噛み合い、支軸７ａにより駆動される駆
動ギヤ７の回転に伴って、支軸８ａと共に（或いは支軸
８ａの回転を伴わずに）従動回転するようにしてある。

【００１２】図２には、駆動ギヤ７およびこれに連動す
る従動ギヤ８の回転方向が矢符により示してある。各ギ
ヤ７，８の回転方向は予め定められており、互いに反対
方向に回転する。各ギヤ７，８が予め定める回転方向に
回転している状態を正回転しているという。両ギヤ７，
８の噛み合い位置を挟んだ両側には、前記回転方向側に
吸込室１４が、反回転方向側に吐出室１５が形成されて
いる。これら吸込室１４および吐出室１５は、本体筒２
の対応位置に開口する吸込口１６および吐出口１７を介
して、ハウジング４外の図示しない吸込先および吐出先
にそれぞれ接続されるようにしてある。図２において、
白抜き矢符により、作動流体の流れを示してある（図３
及び図４においても同様）。

【００１３】図３において、３１は両ギヤ７，８の回転
中心３２，３３を含む平面３４と両ギヤ７，８の噛み合
いの作用線３５との交点を示している。噛み合いの作用
線３５とは両ギヤ７，８の噛み合い点Ａ，Ｂ〔図６
（ａ）参照〕の軌跡に相当する。サイドプレート５のギ
ヤ側側面５ａには、交点３１の近傍から吐出室１５側へ
延びる第１の溝としての第１の逃げ溝２１と、交点３１
の近傍から吸込室１４側へ延びる第２の溝としての第２
の逃げ溝２０とが形成されている。また、サイドプレー
ト５のギヤ側側面５ａには、第１の逃げ溝２１から両ギ
ヤ７，８の噛み合いの作用線３５と干渉しないようにし
て第２の逃げ溝２０側へ向けて延設される細幅の延設溝
３６が形成されている。また、上記ギヤ側側面５ａに
は、各支持孔１１，１２と吸込室１４側とをそれぞれ連
通する連通溝２２が形成されている。

【００１４】図３並びにサイドプレートの断面図である
図５（ａ）及び（ｂ）を参照して、延設溝３６は三角錐
形の先細り状をなし、延設溝３６の先端３７は平面３４
よりも第２の逃げ溝２０側へ延びている。一方、図４に
おいて、サイドプレート５の反ギヤ側側面５ｂには、略
３の字形形状の収容溝５０に上記のシール１０を収容し
ており、このシール１０を境界として、互いに対向する
サイドプレート５と蓋板３との間の空間が、吸込室１４
側に連通する低圧側空間と吐出室１５側に連通する高圧
側空間とに仕切られている。このように、サイドプレー
ト５の背面である反ギヤ側側面５ｂには、シール１０で
仕切られた状態で、低圧の作動流体および高圧の作動流
体が背圧として作用し、これが、サイドプレート５に吐
出圧に応じて負荷されるので、サイドプレート５と両ギ
ヤ７，８との間の隙間が高精度で維持される結果、高圧
時のポンプ効率を高く維持できる。また、上記反ギヤ側
側面５ｂには、上記低圧側空間において各支持孔１１，
１２と吸込室１４側とをそれぞれ連通する各一対の連通
溝２３が形成されている。

【００１５】このような構成により、吸込口１６を経て
吸込室１４に導入される作動流体は、該吸込室１４に臨
む駆動ギヤ７および従動ギヤ８の歯間に受け入れられ、
両ギヤ７，８の回転により、それぞれの歯間と本体筒２
の内周面との間に封止された状態で搬送され、吐出室１
５に送り出される。吐出室１５への送り出しを終えた駆
動ギヤ７と従動ギヤ８とは、両ギヤ７，８の噛み合い位
置を経て吸込室１４側に向き、該吸込室１４内の作動流
体を再度受け入れて吐出室１５側へ送り出す作用をな
す。

【００１６】次いで、図６（ａ），（ｂ）及び（ｃ）を
参照して、各逃げ溝２０，２１及び延設溝３６の働きに
ついて説明する。図６（ａ）は、両ギヤ７，８の噛み合
い点Ａ，Ｂ間に各サイドプレート５と各噛合ギヤ歯７
ｂ，８ｂとで形成される作動流体の閉込み領域３８が、
ギヤ７，８の回転に伴って収縮される圧縮工程を示して
いる。この圧縮工程では、圧縮されて高圧となる閉込み
領域３８内の作動流体が第１の逃げ溝２１を介して吐出
室１５へ逃がされることにより、閉込み領域３８内での
高圧発生が防止される。

【００１７】次いで図６（ｂ）は閉じ込み領域３８が圧
縮から膨張に転じた瞬間を示している。この膨張工程の
初期では、閉込み領域３８が未だ第２の逃げ溝２０に連
通していないため、仮に延設溝３６がないとすると、閉
込み領域３８が膨張に伴って減圧され、キャビテーショ
ンを生ずるおそれがある。しかるに、本実施の形態で
は、膨張工程の初期において、閉込み領域３８に第１の
逃げ溝２１からの延設溝３６が連通しているので、吐出
室１５から第１の逃げ溝２１及び延設溝３６を介して作
動流体が供給され、その結果、閉込み領域３８内が負圧
になることが防止される。したがって、キャビテーショ
ンの発生を抑制でき、これに起因する振動や騒音の発生
を低減することができる。

【００１８】そして、ギヤ７，８の回転に伴ってさらに
膨張工程が進むと、図６（ｃ）に示すように、閉込み領
域３８が吸込室１４側への第２の逃げ溝２０に連通し、
吸込室１４から第２の逃げ溝２０を介して膨張する閉込
み領域３８に作動流体が供給されることになるが、その
前に、閉込み領域３８と延設溝３６との連通が断たれる
ようにしてある。これは、仮に、第１の逃げ溝２１から
の延設溝３６と第２の逃げ溝２０とを同時に閉込み領域
３８に連通させるとすると、吸込室１４と吐出室１５が
互いに連通されて、流量効率の低下を招くので、これを
防止するためである。

【００１９】以上のように、本実施の形態によれば、特
に高速回転時において、キャビテーョションの発生を防
止して、これに伴う振動や騒音を確実に防止することが
できる。図７は本発明の別の実施の形態のサイドプレー
トを示している。図７を参照して、本実施の形態が図３
の実施の形態と異なるのは、図３に実施の形態では、サ
イドプレート５のギヤ側側面５ａに第１の逃げ溝２１に
連なる延設溝３６を設けたが、本実施の形態では、これ
に代えて、第１の逃げ溝２１に平行に延びる貫通孔から
なる高圧流体導入路３９を設けた点にある。高圧流体導
入路３９の一端はサイドプレート５の周壁面５ｂに開口
して吐出室１５に臨む開口４０を形成し、他端はサイド
プレート５のギヤ側側面５ａに閉込み領域３８に連通す
るための開口４１を形成する。図８（ａ）及び（ｂ）に
示すように、開口４１がギヤ７，８の噛み合いの作用線
３５と干渉しないように配置される点については、図３
の実施形態での逃げ溝３６と同様である。

【００２０】本実施の形態においても、図８（ａ）〔前
述の実施形態では図６（ｂ）の状態に相当〕に示すよう
に、膨張工程の初期において、吐出室１５から高圧流体
導入路３９の開口４１を介して閉込み領域３８に作動流
体が供給され、その結果、閉込み領域３８内が負圧にな
ることが防止される。したがって、ギヤポンプの高回転
時においてもキャビテーションの発生を抑制でき、これ
に起因する振動や騒音の発生を低減することができる。

【００２１】また、図８（ｂ）〔前述の実施形態では図
６（ｃ）の状態に相当〕に示すように、膨張工程の後期
において閉込み領域３８が第２の逃げ溝２０に連通する
前に高圧流体導入路３９の開口４１と閉込み領域３８と
の連通が断たれるので、流量効率低下のおそれがない。
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものでは
なく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のギヤポンプの断面図であ
る。

【図２】図１のII−II線に沿う模式的断面図であり、ハ
ッチングを省略してある。

【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。

【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）はサイドプレートの要部の断
面図である。

【図６】ギヤの噛み合いの模式図であり、（ａ）は閉込
み領域の圧縮工程の一状態を示し、（ｂ）は閉込み領域
の膨張工程の初期の状態を示し、（ｃ）は膨張工程の後
期の状態を示す。

【図７】本発明の別の実施の形態のサイドプレートの正
面図である。

【図８】図７の実施の形態のギヤの噛み合いの模式図で
あり、（ａ）は閉込み領域の膨張工程の初期の状態を示
し、（ｂ）は膨張工程の後期の状態を示す。

【符号の説明】

１ キャビティ ２ 本体筒 ３ 蓋板 ４ ハウジング ５ サイドプレート ５ａ ギヤ側側面 ５ｂ 周壁面 ６ ギヤ室 ７ 駆動ギヤ ８ 従動ギヤ １４ 吸込室 １５ 吐出室 ２０ 第２の逃げ溝（第２の溝） ２１ 第１の逃げ溝（第１の溝） ３１ 交点 ３２，３３ 回転中心 ３４ 平面 ３５ 噛み合いの作用線 ３６ 延設溝 ３８ 閉込み領域 ３９ 高圧流体導入路 ４０，４１ 開口 Ａ，Ｂ 噛み合い点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 亨介 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3H041 BB02 CC12 DD04 DD12 DD13 DD17 DD18 DD24 3H044 BB02 CC11 DD04 DD12 DD13 DD15 DD16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に空所を有するハウジングと、上記空
   所に嵌め入れられてハウジングの内部にギヤ室を区画す
   る一対のサイドプレートと、上記ギヤ室内に収容される
   一対のギヤと、これら一対のギヤの回転に関連して一対
   のギヤの噛み合い部分付近に発生する作動流体の閉込み
   領域と、上記ギヤ室内に上記噛み合い部分を挟んで配置
   される作動流体の吸込室及び吐出室とを備えるギヤポン
   プにおいて、 少なくとも１つのサイドプレートのギヤ側側面には、圧
   縮過程の閉込み領域を吐出室に連通させるための第１の
   溝と、膨張過程の閉込み領域を吸込室に連通させるため
   の第２の溝と、上記第１の溝からギヤの噛み合いの作用
   線と干渉しないように第２の溝側へ向けて延設される延
   設溝とが形成され、 ギヤの回転に伴って閉込み領域が第２の溝に連通する前
   に延設溝と閉込み領域との連通が断たれるようにしてあ
   ることを特徴とするギヤポンプ。
2. 【請求項２】内部に空所を有するハウジングと、上記空
   所に嵌め入れられてハウジングの内部にギヤ室を区画す
   る一対のサイドプレートと、上記ギヤ室内に収容される
   一対のギヤと、これら一対のギヤの回転に関連して一対
   のギヤの噛み合い部分付近に発生する作動流体の閉込み
   領域と、上記ギヤ室内に上記噛み合い部分を挟んで配置
   される作動流体の吸込室及び吐出室とを備えるギヤポン
   プにおいて、 少なくとも１つのサイドプレートのギヤ側側面には、圧
   縮過程の閉込み領域を吐出室に連通させるための第１の
   溝と、膨張過程の閉込み領域を吸込室に連通させるため
   の第２の溝とが形成され、 吐出室から少なくとも１つのサイドプレートを貫通して
   ギヤ側側面に開口を形成し、上記開口を介して膨張過程
   の閉込み領域に吐出室の高圧の作動流体を導入するため
   の高圧流体導入路が設けられ、 ギヤの回転に伴って閉込み領域が第２の溝に連通する前
   に上記高圧流体導入路の開口と閉込み領域との連通が断
   たれるようにしてあることを特徴とするギヤポンプ。