JP2020051331A - 内接歯車ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】両歯車の回転が所定の回転数以上になる高速回転で、両歯車を回転駆動する駆動トルクを十分に低減し得る内接歯車ポンプを提供するものである。【解決手段】吸入ポート７に接続する吸入流路８に設けた絞り９は、両歯車３、４の所定の回転数Ｎ以上で吸入する油の吸入量を制限する。両歯車３、４の回転方向Ａで後方側に位置する一方の吐出ポート１０は、第１吐出流路１２を介してタンクＴに接続する。第１吐出流路１２に配設した電磁弁１３は、両歯車３、４の所定の回転数Ｎ以上で第１吐出流路１２を開き、両歯車３、４の所定の回転数Ｎに達するまでは第１吐出流路１２を閉じる。両歯車３、４の回転方向Ａで前方側に位置する他方の吐出ポート１１は、第２吐出流路１４を介して吐出油を供給する負荷側に接続する。第１吐出流路１２と第２吐出流路１４とを接続する接続流路１５には逆止め弁１６を配設する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の吐出ポートを有する内接歯車ポンプに関する。

この種の内接歯車ポンプは、２つの吐出ポートを両歯車の回転方向に離間して設け、両歯車の回転が所定の回転数に達するまでは、２つの吐出ポートから吐出する液体としての油を合流して負荷側に供給する。そして、両歯車の回転が所定の回転数以上になる高速回転では、切換弁を切換え作動し、両歯車の回転方向の後方側に位置する吐出ポートより吐出する油を吸入流路側に戻し、両歯車を回転駆動する駆動トルクを低減している。

特開平５−２６３７７０号公報

ところが、かかる従来の内接歯車ポンプでは、両歯車の回転方向の後方側に位置する吐出ポートより吐出する油量が、両歯車の回転数の上昇に応じて増加するため、両歯車が高速回転する領域で、両歯車を回転駆動する駆動トルクをいまだ満足のいく低減ができないという問題点があった。

本発明の課題は、両歯車の回転が所定の回転数以上になる高速回転で、両歯車を回転駆動する駆動トルクを十分に低減し得る内接歯車ポンプを提供するものである。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
ポンプハウジングの収容孔に内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、外歯歯車を駆動軸で回転駆動し、両歯車間には両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が増加する領域に吸入域空間を形成すると共に、両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が減少する領域に吐出域空間を形成し、収容孔に収容した両歯車の側面が摺接するポンプハウジングの摺接面には、吸入域空間に連通して吸入ポートを開口すると共に、吐出域空間に連通して両歯車の回転方向に離間する二つの吐出ポートを開口し、吸入ポートに接続する吸入流路には液体を絞り制御する絞り手段を設け、絞り手段は両歯車の所定の回転数以上で吸入する液体の吸入量を制限し、両歯車の回転方向で後方側に位置する一方の吐出ポートは、第１吐出流路を介して低圧側に接続し、第１吐出流路には開閉自在に第１開閉手段を配設し、第１開閉手段は絞り手段による吸入量の制限でキャビテーションが発生する両歯車の所定の回転数以上で第１吐出流路を開く開状態と、キャビテーションが発生する両歯車の所定の回転数に達するまでは第１吐出流路を閉じる閉状態とを有し、両歯車の回転方向で前方側に位置する他方の吐出ポートは、第２吐出流路を介して吐出液体を供給する負荷側に接続し、第２吐出流路は接続流路を介して第１吐出流路における第１開閉手段の配設個所より上流側である一方の吐出ポート側に接続し、接続流路には開閉自在に第２開閉手段を配設し、第２開閉手段は第１開閉手段の開状態で接続流路を閉じる閉状態と、第１開閉手段の閉状態で接続流路を開く開状態とを有することを特徴とする内接歯車ポンプがそれである。

この場合、前記第１開閉手段は、通電非通電により開状態と閉状態とを切換操作自在にする電磁弁としてもよい。また、前記第２開閉手段は、第１吐出流路側から第２吐出流路側への液体の流れを自由流れとすると共に、第２吐出流路側から第１吐出流路側への液体の流れを阻止する逆止め弁としてもよい。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、吸入ポートに接続する吸入流路には液体を絞り制御する絞り手段を設け、絞り手段は両歯車の所定の回転数以上で吸入する液体の吸入量を制限し、両歯車の回転方向で後方側に位置する一方の吐出ポートは、第１吐出流路を介して低圧側に接続し、第１吐出流路には開閉自在に第１開閉手段を配設し、第１開閉手段は絞り手段による吸入量の制限でキャビテーションが発生する両歯車の所定の回転数以上で第１吐出流路を開く開状態と、キャビテーションが発生する両歯車の所定の回転数に達するまでは第１吐出流路を閉じる閉状態とを有し、両歯車の回転方向で前方側に位置する他方の吐出ポートは、第２吐出流路を介して吐出液体を供給する負荷側に接続し、第２吐出流路は接続流路を介して第１吐出流路における第１開閉手段の配設個所より上流側である一方の吐出ポート側に接続し、接続流路には開閉自在に第２開閉手段を配設し、第２開閉手段は第１開閉手段の開状態で接続流路を閉じる閉状態と、第１開閉手段の閉状態で接続流路を開く開状態とを有する。このため、両歯車の回転がキャビテーションが発生する所定の回転数以上になる高速回転では、第１開閉手段を開状態にすると共に、第２開閉手段を閉状態にし、絞り手段により吸入する液体の吸入量を制限するから、この吸入量の制限に応じて両歯車の回転方向で後方側に位置する一方の吐出ポートより第１吐出流路に吐出する吐出量を低減でき、両歯車を回転駆動する駆動トルクを十分に低減することができる。このとき、絞り手段による吸入量の制限でキャビテーションが発生して吸入ポートから吸入域空間に吸入する液体に気泡を含有するが、液体に含有した気泡は、両歯車の回転方向で後方側に位置する一方の吐出ポートより第１吐出流路を流して低圧側に排出する。このため、両歯車の噛み合い隙間が減少する吐出域空間で液体に含有した気泡が押しつぶされることがなく、気泡が押しつぶされることで生じる騒音や振動やエロージョンを抑制することができる。

また、請求項２に記載の発明は、第１開閉手段は、通電非通電により開状態と閉状態とを切換操作自在にする電磁弁とした。このため、電磁弁は通電非通電により瞬時に開状態と閉状態とに切換操作できるから、両歯車の回転数変動に対する応答性を向上することができる。

また、請求項３に記載の発明は、第２開閉手段は、第１吐出流路側から第２吐出流路側への液体の流れを自由流れとすると共に、第２吐出流路側から第１吐出流路側への液体の流れを阻止する逆止め弁とした。このため、第１開閉手段の開状態と閉状態との切換操作に連動して逆止め弁を閉状態と開状態とに自動的に切換えできるから、第２開閉手段の格別な切換操作を不要にできる。

本発明の一実施形態を示した内接歯車ポンプの一部を断面で示す油圧回路図である。 図１とは異なる状態を示した油圧回路図である 一実施形態のポンプ特性図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１において、１はポンプハウジングで、有底の収容孔２を形成している。３はリング状の内歯歯車で、１２個の内歯３Ａを有し、収容孔２へ回転自在に収容している。４は外歯歯車で、内歯３Ａと内接噛み合いする１１個の外歯４Ａを有し、内歯歯車３の内部に偏心して収容している。そして、両歯車３、４の側面は収容孔２の底面に摺接可能とし、この底面を摺接面５としている。外歯歯車４は中心に貫通孔４Ｂを軸方向へ貫通形成し、貫通孔４Ｂの周方向へ対向する２個所に凸部４Ｃを径方向内方に向けて突出形成している。６は駆動軸で、貫通孔４Ｂに挿通している。駆動軸６は周方向の対向する２個所に径方向内方へ窪ませて凹部６Ｂを形成し、凹部６Ｂに外歯歯車４の凸部４Ｃを嵌合し、外歯歯車４を回転駆動する。

Ｓは吸入域空間、Ｐは吐出域空間で、それぞれ両歯車３、４間に備え、吸入域空間Ｓは両歯車３、４の回転により両歯３Ａ、４Ａ間の噛み合い隙間が増加する領域に形成している。吐出域空間Ｐは両歯車３、４の回転により両歯３Ａ、４Ａ間の噛み合い隙間が減少する領域に形成している。７は吸入域空間Ｓに連通する吸入ポートで、摺接面５に窪み形成して開口している。８は吸入ポート７に接続する吸入流路で、ポンプハウジング１に形成し、低圧側としてのタンクＴから吸入する液体としての油を流通する。９は吸入流路８に設けた絞り手段で、開度を一定にした固定の絞りから成し、吸入流路８を流通する油を絞り制御する。絞り９は両歯車３、４の所定の回転数Ｎ（図３に示す）以上で吸入ポート７から吸入域空間Ｓに吸入する油にキャビテーションを発生させ、油に気泡を含有する。

１０、１１は吐出域空間Ｐに連通して両歯車３、４の回転方向Ａに離間する二つの吐出ポートで、両歯車３、４の回転方向Ａの後方側に位置する一方の吐出ポート１０と、両歯車３、４の回転方向Ａの前方側に位置する他方の吐出ポート１１とから成る。一方の吐出ポート１０はポンプハウジング１に形成した第１吐出流路１２を介してタンクＴに接続している。１３は第１開閉手段としての電磁弁で、第１吐出流路１２に配設している。電磁弁１３はキャビテーションが発生する両歯車３、４の回転数Ｎ以上で第１吐出流路１２を開く開状態（図２に示す）と、キャビテーションが発生する両歯車３、４の回転数Ｎに達するまでは第１吐出流路１２を閉じる閉状態とを有している。そして、電磁弁１３は通電による開状態と非通電による閉状態とを切換操作自在にしている。

他方の吐出ポート１１はポンプハウジング１に形成した第２吐出流路１４を介して油を供給する負荷側（図示せず）に接続している。１５は第２吐出流路１４に分岐接続した接続流路で、第１吐出流路１２における電磁弁１３の配設個所より上流側である一方の吐出ポート１０側に接続している。１６は第２開閉手段としての逆止め弁で、接続流路１５に配設している。逆止め弁１６は第１吐出流路１２側から第２吐出流路１４側への油の流れを自由流れとすると共に、第２吐出流路１４側から第１吐出流路１２側への油の流れを阻止する向きに配設している。

次に、かかる構成の作動を説明する。
図１は、電磁弁１３が非通電で閉状態にある。
この状態で、駆動軸６により外歯歯車４を回転駆動すると、外歯歯車４と内接噛み合いする内歯歯車３が回転駆動され、タンクＴの油が吸入流路８を流れ、絞り９を介して吸入ポート７から吸入域空間Ｓに吸入されて吐出域空間Ｐに搬送され、一方の吐出ポート１０および他方の吐出ポート１１より吐出される。

そして、両歯車３、４の回転数が、図３に示す所定の回転数Ｎに達するまでは、油を吸入する吸入速度が遅く、絞り９による吸入量の制限が生じないから、キャビテーションは発生せず、吸入ポート７から吸入域空間Ｓに吸入する油に気泡は含有しない。

一方の吐出ポート１０より吐出した油は、第１吐出流路１２を流れて電磁弁１３でタンクＴ側への流れを遮断され、接続流路１５より逆止め弁１６を介して第２吐出流路１４に流れ、他方の吐出ポート１１より吐出して第２吐出流路１４を流れる油と合流して負荷側に供給する。そして、他方の吐出ポート１１から吐出した油に、一方の吐出ポート１０から吐出した油を合流して負荷側に供給する吐出量Ｑ１（図３に示す）は、両歯車３、４の回転数の上昇に比例して増加する。

そして、両歯車３、４の回転数が所定の回転数Ｎ以上になると、絞り９の絞り制御によって吸入量が制限されてキャビテーションが発生し、吸入ポート７から吸入域空間Ｓに吸入する油に気泡を含有する。そして、気泡を含有した油は、吸入域空間Ｓから吐出域空間Ｐに搬送される。このとき、図２に示す如く、電磁弁１３は通電されて開状態に切換操作されて第１吐出流路１２を開く。一方の吐出ポート１０は第１吐出流路１２を介してタンクＴに連通し、他方の吐出ポート１１より低圧となる。

吐出域空間Ｐに搬送された油に含有する気泡は、油より比重が軽く、低圧となった一方の吐出ポート１０より吐出され、第１吐出流路１２を流れてタンクＴに排出される。吐出域空間Ｐに搬送された油は、一部が気泡とともに一方の吐出ポート１０より第１吐出路１２を流れてタンクＴに排出され、残りが他方の吐出ポート１１より吐出して第２吐出流路１４を流れて負荷側に供給される。なお、第２吐出流路１４を流れる油は、逆止め弁１６で第１吐出流路１２側への流れを阻止される。

図３に示す如く、両歯車３、４の回転数が所定の回転数Ｎに達すると、他方の吐出ポート１１から吐出して第２負荷流路１４に流れる吐出量はＱ２に低減され、以後、両歯車３、４の回転数の上昇に比例して増加し領域Ｂで示す。両歯車３、４の所定の回転数Ｎ以上では、一方の吐出ポート１０より吐出する気泡の量は、両歯車３、４の回転数の上昇に比例して増加し領域Ｃで示す。この気泡の量の増加に相関して、一方の吐出ポート１０より吐出する油の吐出量は、両歯車３、４の回転数の上昇に比例して減少し領域Ｄで示す。

かかる作動において、吸入ポート７に接続する吸入流路８には油を絞り制御する絞り９を設け、絞り９は両歯車３、４の所定の回転数Ｎ以上で吸入する油の吸入量を制限し、両歯車３、４の回転方向Ａで後方側に位置する一方の吐出ポート１０は、第１吐出流路１２を介してタンクＴに接続し、第１吐出流路１２には開閉自在に電磁弁１３を配設し、電磁弁１３は絞り９による吸入量の制限でキャビテーションが発生する両歯車３、４の所定の回転数Ｎ以上で第１吐出流路１２を開く開状態と、キャビテーションが発生する両歯車３、４の所定の回転数Ｎに達するまでは第１吐出流路１２を閉じる閉状態とを有し、両歯車３、４の回転方向Ａで前方側に位置する他方の吐出ポート１１は、第２吐出流路１４を介して吐出油を供給する負荷側に接続し、第２吐出流路１４は接続流路１５を介して第１吐出流路１２における電磁弁１３の配設個所より上流側である一方の吐出ポート１０側に接続し、接続流路１５には開閉自在に逆止め弁１６を配設し、逆止め弁１６は電磁弁１３の開状態で接続流路１５を閉じる閉状態と、電磁弁１３の閉状態で接続流路１５を開く開状態とを有する。このため、両歯車３、４の回転がキャビテーションが発生する所定の回転数Ｎ以上になる高速回転では、電磁弁１３を開状態にすると共に、逆止め弁１６を閉状態にし、絞り９により吸入する油の吸入量を制限するから、この吸入量の制限に応じて両歯車３、４の回転方向Ａで後方側に位置する一方の吐出ポート１０より第１吐出流路１２に吐出する吐出量を低減でき、両歯車３、４を回転駆動する駆動トルクを十分に低減することができる。このとき、絞り９による吸入量の制限でキャビテーションが発生して吸入ポート７から吸入域空間Ｓに吸入する油に気泡を含有するが、油に含有した気泡は、油より比重が軽く、両歯車３、４の回転方向Ａで後方側に位置する一方の吐出ポート１０より第１吐出流路１２を流してタンクＴに排出する。このため、両歯車３、４の噛み合い隙間が減少する吐出域空間Ｐで油に含有した気泡が押しつぶされることがなく、気泡が押しつぶされることで生じる騒音や振動やエロージョンを抑制することができる。

また、第１吐出流路１２に配設した電磁弁１３は、通電非通電により瞬時に開状態と閉状態とに切換操作できるから、両歯車３、４の回転数変動に対する応答性を向上することができる。

また、接続流路１５に配設した逆止め弁１６は、第１吐出流路１２側から第２吐出流路１４側への油の流れを自由流れとすると共に、第２吐出流路１４側から第１吐出流路１２側への油の流れを阻止する。このため、電磁弁１３の開状態と閉状態との切換操作に連動して逆止め弁１６を閉状態と開状態とに自動的に切換えできるから、逆止め弁１６の格別な切換操作を不要にできる。

なお、前述の一実施形態では、吸入流路８に設けた絞り手段は、開度を一定にした固定の絞り９としたが、開度を可変にした可変の絞りとしてもよい。また、第１吐出流路１２に配設した第１開閉手段は、通電非通電により切換操作する電磁弁１３としたが、両歯車３、４の回転数変動に応じて変動する吐出圧力により切換操作する切換弁としてもよい。また、接続流路１５に配設した第２開閉手段は、第１吐出流路１２側から第２吐出流路１４側への油の流れを自由流れとすると共に、第２吐出流路１４側から第１吐出流路１２側への油の流れを阻止する逆止め弁１６としたが、第１吐出流路１２に配設した電磁弁１３の開閉に連動して接続流路１５を開閉する電磁弁や、第１吐出流路１２と第２吐出流路１４との圧力差に応じて接続流路１５を開閉する切換弁としてもよいことは勿論である。

１： ポンプハウジング
２：収容孔
３：内歯歯車
３Ａ：内歯
４：外歯歯車
４Ａ：外歯
５：摺接面
６：駆動軸
７：吸入ポート
８：吸入流路
９：絞り（絞り手段）
１０、１１：吐出ポート
１２：第１吐出流路
１３：電磁弁（第１開閉手段）
１４：第２吐出流路
１５：接続流路
１６：逆止め弁（第２開閉手段）
Ｓ：吸入域空間
Ｐ：吐出域空間
Ｔ：タンク（低圧側）

Claims (3)

1. ポンプハウジングの収容孔に内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、外歯歯車を駆動軸で回転駆動し、両歯車間には両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が増加する領域に吸入域空間を形成すると共に、両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が減少する領域に吐出域空間を形成し、収容孔に収容した両歯車の側面が摺接するポンプハウジングの摺接面には、吸入域空間に連通して吸入ポートを開口すると共に、吐出域空間に連通して両歯車の回転方向に離間する二つの吐出ポートを開口し、吸入ポートに接続する吸入流路には液体を絞り制御する絞り手段を設け、絞り手段は両歯車の所定の回転数以上で吸入する液体の吸入量を制限し、両歯車の回転方向で後方側に位置する一方の吐出ポートは、第１吐出流路を介して低圧側に接続し、第１吐出流路には開閉自在に第１開閉手段を配設し、第１開閉手段は絞り手段による吸入量の制限でキャビテーションが発生する両歯車の所定の回転数以上で第１吐出流路を開く開状態と、キャビテーションが発生する両歯車の所定の回転数に達するまでは第１吐出流路を閉じる閉状態とを有し、両歯車の回転方向で前方側に位置する他方の吐出ポートは、第２吐出流路を介して吐出液体を供給する負荷側に接続し、第２吐出流路は接続流路を介して第１吐出流路における第１開閉手段の配設個所より上流側である一方の吐出ポート側に接続し、接続流路には開閉自在に第２開閉手段を配設し、第２開閉手段は第１開閉手段の開状態で接続流路を閉じる閉状態と、第１開閉手段の閉状態で接続流路を開く開状態とを有することを特徴とする内接歯車ポンプ。
2. 前記第１開閉手段は、通電非通電により開状態と閉状態とを切換操作自在にする電磁弁としたことを特徴とする請求項１に記載の内接歯車ポンプ。
3. 前記第２開閉手段は、第１吐出流路側から第２吐出流路側への液体の流れを自由流れとすると共に、第２吐出流路側から第１吐出流路側への液体の流れを阻止する逆止め弁としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内接歯車ポンプ。

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