JP2006183592A - External gear pump and hydraulic drive unit provided with the external gear pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外接式ギヤポンプに関し、内部温度の如何にかかわらず、高い機械効率を保持できる外接式ギヤポンプ、及び、該外接式ギヤポンプを備える油圧駆動ユニットに関する。 The present invention relates to an external gear pump, and more particularly to an external gear pump that can maintain high mechanical efficiency regardless of the internal temperature, and a hydraulic drive unit including the external gear pump.
種々の装置においてよく用いられるギヤポンプは、ハウジングと其のハウジング(ケース体)内に配設されるギヤとを備えており、ギヤが回転することにより、ハウジング内を通って流体が送液されるものである。 A gear pump often used in various apparatuses includes a housing and a gear disposed in the housing (case body). When the gear rotates, fluid is fed through the housing. Is.
ここで、ギヤポンプには、内接式ギヤポンプと外接式ギヤポンプとがあるが、例えば、内接式ギヤポンプの場合、設計段階における理想使用時想定内部温度(常温)より実際の内部温度が高温となると、インナーロータ(ギヤ)の外側に配設されたアウターロータの外周壁面とハウジングの内周壁面との間の隙間が減少して、動力損失が増大してしまうという不具合があった。他方、理想使用時想定内部温度より実際の内部温度が低温になると、アウターロータの外周壁面とハウジングの内周壁面との間の隙間が増大してポンプ容積効率が低下してしまうという不具合があった。即ち、内部温度が高温の場合および低温の場合のいずれの場合においても、ポンプの機械効率が低下してしまうという不具合があった。 Here, the gear pump includes an internal gear pump and an external gear pump. For example, in the case of an internal gear pump, if the actual internal temperature is higher than the assumed internal temperature (room temperature) during ideal use in the design stage. There is a problem in that the power loss increases because the gap between the outer peripheral wall surface of the outer rotor disposed on the outer side of the inner rotor (gear) and the inner peripheral wall surface of the housing decreases. On the other hand, when the actual internal temperature is lower than the assumed internal temperature during ideal use, the gap between the outer peripheral wall surface of the outer rotor and the inner peripheral wall surface of the housing increases, resulting in a decrease in pump volumetric efficiency. It was. That is, there is a problem that the mechanical efficiency of the pump is lowered in both cases where the internal temperature is high and low.
このため、本件出願人は、内接式ギヤポンプ装置に関し、アウターロータの外周に該アウターロータの材質よりも線膨張係数の小さい材質のガーターリングを配設したことを特徴とする発明を既に出願している(特許文献1参照)。 Therefore, the present applicant has already filed an invention relating to the inscribed gear pump device, wherein a garter ring made of a material having a smaller linear expansion coefficient than the material of the outer rotor is disposed on the outer periphery of the outer rotor. (See Patent Document 1).
これにより、使用による摩擦熱等で内部温度が上昇して高温となった場合にも、アウターロータの膨張量を抑えることにより、アウターロータとケース体との間の隙間の広がりを抑制し、ポンプ容積効率が低下してしまうことを防止することができるのである。 As a result, even when the internal temperature rises due to frictional heat or the like due to use, the expansion of the gap between the outer rotor and the case body is suppressed by suppressing the expansion amount of the outer rotor, and the pump It is possible to prevent the volumetric efficiency from decreasing.
他方、寒冷地等で使用することにより内部温度が低温である場合にも、アウターロータの収縮量を抑えることにより、アウターロータとケース体との間の隙間の狭まりを抑制し、ポンプの動力損失が増大してしまうことを防止することができるのである。
他方、図7に示すような従来技術の外接式ギヤポンプ9においては、通常、軽量化及び加工性の問題よりハウジング91がアルミ系合金により構成されており、また、強度の問題よりギヤ92が鉄系合金により構成されている。すなわち、ハウジング91の材質の線膨張係数が、ギヤ92の材質の線膨張係数よりも大きくなっている。具体例としては、ハウジングの線膨脹係数は、「2.3E−05」であり、ギヤの線膨脹係数は、「1.1E−05」である。このため、低温時で使用すると、図7に示すように、低温時における間隙A91’(ギヤ92の刃先端面92aとハウジング91の内周壁面91aとの間の間隙)が理想使用時における間隙A91に比べて小さくなり、動力損失が増大するという不具合があった。他方、内部温度が高温となると、高温時における間隙(図示せず)が理想使用時における間隙A9に比べて大きくなり、ポンプ容積効率が低下する(漏れ量が大きくなる)という不具合があった。すなわち、内部温度ば高温時の場合及び低温時の場合のいずれの場合においても、機械効率が低下するという不具合があった。そして、この不具合は、ハウジング91の内周壁面91bとギヤ92の側壁面92bとの間の間隙(図7において、変化前の間隙A92、変化後の間隙A92’で図示)の関係より鑑みても、同様であった。
On the other hand, in the external gear pump 9 of the prior art as shown in FIG. 7, the
そこで、案出されたのが本発明であって、本発明は、内部温度の如何にかかわらず、高い機械効率で駆動する外接式ギヤポンプ、及び、該外接式ギヤポンプを備える油圧駆動ユニットを提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention has been devised, and the present invention provides an external gear pump that drives with high mechanical efficiency regardless of the internal temperature, and a hydraulic drive unit including the external gear pump. The purpose is that.
上記の目的を達成するために、独立形式の請求項に記載の発明のうち、請求項1に記載の外接式ギヤポンプは、ハウジングと、該ハウジング内に配設された互いに噛合するドリブンギヤ及びドライブギヤとを備えるとともに、前記ハウジング内において前記ドリブンギヤ及びドライブギヤが回転することにより流体を送給するものであって、流体と接触する前記ドリブンギヤ及びドライブギヤの材質の線膨張係数が前記ハウジングの材質の線膨張係数よりも大きいことを特徴としている。
In order to achieve the above object, among the inventions according to the independent claims, the external gear pump according to
また、他の独立形式の請求項である請求項2に記載の外接式ギヤポンプは、ハウジングと、該ハウジング内に配設された互いに噛合するドリブンギヤ及びドライブギヤとを備えており、前記ハウジング内において前記ドリブンギヤ及びドライブギヤが回転することにより流体を送給する外接式ギヤポンプにおいて、前記ドリブンギヤ及びドライブギヤの材質の線膨張係数が前記ハウジングの材質の線膨張係数と同等であることを特徴としている。
The external gear pump according to
別の独立形式の請求項に記載の発明である、請求項6に記載の油圧駆動ユニットは、請求項5記載の外接式ギヤポンプを備えることを特徴としている。
ものである。
A hydraulic drive unit according to claim 6, which is an invention according to another independent type of claim, includes the external gear pump according to claim 5.
Is.
なお、請求項3から5の何れかに記載の外接式ギヤポンプは、請求項1又は2に記載の外接式ギヤポンプの何れかに従属しており、請求項1又は2に記載の外接式ギヤポンプの構成要件を具備している。
The external gear pump according to any one of
請求項1及び2に記載の外接式ギヤポンプによれば、内部温度の如何にかかわらず、高い機械効率を保持することができるという効果を奏する。より具体的には、内部温度が低温の場合には、動力損失が増加してしまうことを防止することができるとともに、高温の場合には、ポンプ容積効率が低下してしまうことを防止することができるという効果を奏する。
According to the external gear pump according to
請求項3から5の何れかに記載の外接式ギヤポンプによれば、いずれも、請求項1及び2に記載の外接式ギヤポンプの奏する効果を有する。
According to the circumscribed gear pump according to any one of
請求項6記載の油圧駆動ユニットによれば、内部温度の如何にかかわらず、外接式ギヤポンプの機械効率が低下してしまうことを防止することができるという効果を奏する。 According to the hydraulic drive unit of the sixth aspect, it is possible to prevent the mechanical efficiency of the external gear pump from being lowered regardless of the internal temperature.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態の例(実施例)について説明する。勿論、下記実施例は、本発明の好適な実施例を示すに過ぎず、本発明の技術的範囲は、下記実施例そのものに何ら限定されるものではない。例えば、下記実施例において説明する各部材の線膨脹係数は、あくまで一例であり、それら線膨脹係数の材質に限定されるものではない。 Hereinafter, an example (example) of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Of course, the following examples only show preferred examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the following examples. For example, the linear expansion coefficient of each member described in the following embodiments is merely an example, and is not limited to the material of these linear expansion coefficients.
図1は、本発明の第1の実施例(実施例1)である外接式ギヤポンプ1の断面図である。図1に示すように、第1実施例の外接式ギヤポンプ1は、ハウジング11と、そのハウジング11内に配設された両ギヤ12,13(以下、適宜、「両ギヤ12,13」という。)とによって構成されている。そして、ハウジング11内には流体(例えば、作動油)が充填されているが、この流体は、両ギヤ12,13が回転駆動することによって、流体を送給するのである。この場合、流体は、両ギヤ12,13とハウジング11との間を通って送液されるのである。
FIG. 1 is a sectional view of a
ここで、ドリブンギヤ12の刃先端面12aとハウジング11の内周壁面11aとの間、及び、ドライブギヤ13の刃先端面13aとハウジング11の内周壁面11aとの間には、それぞれ間隙A1が形成されている(図1においては、便宜上、ドライブギヤ13側のみを拡大図示している。)。他方、ドリブンギヤ12の側壁面12bとハウジング11の内側壁面11bとの間、及び、ドライブギヤ13の側壁面13bとハウジング11の内側壁面11bとの間には、それぞれ間隙A2が形成されている。
Here, gaps A1 are formed between the
ここで、上記ハウジング11は、鉄系合金で構成されており、両ギヤ12,13は、共にアルミ系合金で構成されている。すなわち、両ギヤ12,13の線膨張係数は、ハウジング11の線膨張係数よりも大きくされており、具体例を挙げると、ハウジング11の線膨脹係数は、「1.1E−05」であり、両ギヤ12,13の線膨脹係数は、「2.3E−05」である。このため、両ギヤ12,13の伸縮率は、ハウジング11の伸縮率よりも大きいのである。
Here, the
以下、図2および図3を参照して、外接式ギヤポンプ1の内部温度の変化による間隙A1,A2の変化について詳細に説明する。なお、図2および図3における、実線部は、変化後を示し、点線部は、変化前(常温時)を示している。
Hereinafter, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the change of the gaps A1 and A2 due to the change of the internal temperature of the
図2は、内部温度が低温時となった場合における間隙A1,A2の変化を示しているが、この図2に示すように、両ギヤ12,13の方がハウジング11に比べてより縮むので、縮小後における間隙A1’,A2’は、収縮前の間隙A1,A2よりも大きくなる。このため、低温となることにより、送液する流体の粘性が大きくなった場合にも、剪断抵抗が大きくなってしまうことを防止することができるのである。すなわち、内部温度が低温時である場合にも、動力損失が増大して機械効率が低下してしまうことを防止することができる。換言すれば、高い機械効率を保持することができるのである。ここで、剪断抵抗の増大には、側壁側の間隙A2’が大きく関係している。
FIG. 2 shows changes in the gaps A1 and A2 when the internal temperature is low. However, as shown in FIG. 2, both the
図3は、内部温度が高温時となった場合における間隙A1,A2の変化を示しているが、この図3に示すように、両ギヤ12,13の方がハウジング11に比べて拡大するために、拡大後における間隙A1”,A2”は、拡大前の間隙A1,A2よりも小さくなる。このため、高温となることにより、送液する流体の粘性が下がった場合にも、ポンプ容積効率が低下してしまう(漏れ量が多くなってしまう)ことを防止することができる。換言すれば、高い機械効率を保持することができるのである。
FIG. 3 shows the change of the gaps A1 and A2 when the internal temperature is high. As shown in FIG. 3, both
なお、送液する流体が作動油である場合には、その粘性が低い方が好ましい。これにより、低温となった場合には、動力損失が増大してしまうことをより防止することができるとともに、高温となった場合にも、動力損失が増大してしまうことをより防止することができる。 In addition, when the fluid to be sent is hydraulic oil, it is preferable that the viscosity is low. As a result, it is possible to prevent the power loss from increasing when the temperature is low, and to further prevent the power loss from increasing when the temperature is high. it can.
図4及び図5は、本発明である外接式ギヤポンプの第2の実施例(実施例2)を図示している。実施例2の外接式ギヤポンプ2を説明するに当たっては、第1実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。なお、図4においても、図2及び図3と同様に、実線部は、変化後を示し、点線部は、変化前(常温時)を示している。
4 and 5 show a second embodiment (embodiment 2) of the external gear pump according to the present invention. In the description of the
実施例2の外接式ギヤポンプ2においては、両ギヤ12,13の線膨張係数が、ハウジング11の材質の線膨張係数と同一とされている。具体例としては、ハウジング11の線膨脹係数及び両ギヤ12,13の線膨脹係数が共に「2.3E−05」である。
In the
図4は、内部温度が低温時となった場合における間隙A1,A2の変化を示しているが、この図4に示すように、両ギヤ12,13とハウジング11とがほぼ同一幅で縮むので、収縮前における間隙A1,A2と収縮後における間隙A1’,A2’は、ほぼ同一となる。従って、低温時となって、送液する流体の粘性が上がった場合にも、動力損失が増加してしまうことを抑制することができるのである。
FIG. 4 shows changes in the gaps A1 and A2 when the internal temperature is low. As shown in FIG. 4, the
図5は、内部温度が高温時となった場合における間隙A1,A2の変化を示しているが、この図5に示すように、両ギヤ12,13とハウジング11とがほぼ同一幅に広がるので、収縮前における間隙A1,A2と収縮後における間隙A1”,A2”は、ほぼ同一となる。従って、低温時となって、送液する流体の粘性が下がった場合にも、ポンプ容積効率が低下してしまうことを抑制することができるのである。
FIG. 5 shows the change of the gaps A1 and A2 when the internal temperature is high. As shown in FIG. 5, both the
次に、本発明の油圧駆動ユニットの実施例(実施例3)について説明する。図6は、実施例3である油圧駆動ユニット3の部分断面図である。図6に示すように、油圧駆動ユニット3は、外接式ギヤポンプ1と、電動モータ31と、油タンク32と、バルブ33と、ハウジング34と、アクチュエータ35とを備えている。
Next, an embodiment (Example 3) of the hydraulic drive unit of the present invention will be described. FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the
電動モータ31は、外接式ギヤポンプ1を駆動するものであって、油タンク32は、流体の一種である作動油を貯留するものであり、バルブ33は、ハウジング34の内部に形成されるとともに、油タンク32とアクチュエータ35とを繋ぐ油路を形成している。アクチュエータ35は、伸縮することによって種々の装置を駆動するものである。
The
このように油圧駆動ユニット3は、外接式ギヤポンプ1を備えているので、寒冷地等で使用することによって内部温度が低温である場合にも、外接式ギヤポンプ1の機械効率が低下してしまうことを防止することができ、電動モータ31に過大な電流が流れることによって電動モータ32が故障してしまうことを防止することができる。特に、低温時の場合には、動力損失が大きくなるために、顕著な効果を奏する。
As described above, since the
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、上記実施例は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることはいうまでもなく、本発明の技術的範囲には、これらの改良変形も含まれる。 The present invention has been described based on the embodiments. However, it goes without saying that the above embodiments can be variously improved and modified without departing from the spirit of the present invention. These modifications are also included.
例えば、実施例1においては、ハウジング11が鉄系合金により構成されるとともに、両ギヤ12,13がアルミ系合金により構成されている。しかしながら、必ずしも、前記組み合わせに限定されるものではなく、ハウジング11が鉄系合金により構成されるとともに、両ギヤ12,13が黄銅系合金により構成されても良い。この場合の線膨脹係数は、ハウジング11の線膨脹係数は「1.1E−05」であり、両ギヤ12,13の線膨脹係数は「2.3E−05」である。
For example, in the first embodiment, the
また、実施例2は、ハウジング11の線膨脹係数と両ギヤ12,13の線膨張係数とが同一値とされているが、両係数が同等の範囲であれば、ハウジング11の線膨脹係数が両ギヤ12,13の線膨脹係数よりも多少大きくても良い。
In the second embodiment, the linear expansion coefficient of the
更に、実施例3は、実施例1の外接式ギヤポンプ1を備える油圧駆動ユニット3であるが、実施例1の外接式ギヤポンプ1に代えて、実施例2の外接式ギヤポンプ2としても良い。すなわち、両ギヤ12,13の線膨脹係数とハウジング11の線膨脹係数とが同等であっても良い。
Further, the third embodiment is a
1,2 外接式ギヤポンプ
11 ハウジング
11a 内周壁面
12 ドリブンギヤ
12a 刃先端面
12b 側壁面
13 ドライブギヤ
13a 刃先端面
13b 側壁面
3 油圧駆動ユニット
31 電動モータ
32 油タンク
33 バルブ
34 ハウジング
35 アクチュエータ
A1 間隙
A2 間隙
A1’ 間隙
A2’ 間隙
A1” 間隙
A2” 間隙
1, 2
Claims (6)
前記ドリブンギヤ及びドライブギヤの材質の線膨張係数が前記ハウジングの材質の線膨張係数よりも大きいことを特徴とする外接式ギヤポンプ。 In an external gear pump that includes a housing and a driven gear and a drive gear that are disposed in the housing and mesh with each other, and that supplies fluid by rotating the driven gear and the drive gear in the housing,
An external gear pump characterized in that the linear expansion coefficient of the material of the driven gear and the drive gear is larger than the linear expansion coefficient of the material of the housing.
前記ドリブンギヤ及びドライブギヤの材質の線膨張係数が前記ハウジングの材質の線膨張係数と同等であることを特徴とする外接式ギヤポンプ。 In an external gear pump that includes a housing and a driven gear and a drive gear that are disposed in the housing and mesh with each other, and the fluid is supplied by rotating the driven gear and the drive gear in the housing.
An external gear pump characterized in that the linear expansion coefficient of the material of the driven gear and the drive gear is equal to the linear expansion coefficient of the material of the housing.
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