JP2020051331A - 内接歯車ポンプ - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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)
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)
- 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。
- 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。
- 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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---|---|---|---|
JP2018181514A JP2020051331A (ja) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 内接歯車ポンプ |
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---|---|
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Country Status (1)
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2018
- 2018-09-27 JP JP2018181514A patent/JP2020051331A/ja active Pending
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