JP4061847B2

JP4061847B2 - ギヤポンプ

Info

Publication number: JP4061847B2
Application number: JP2001038987A
Authority: JP
Inventors: 浩司永野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: JP2002242854A

Description

【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外接式のギヤポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来より、ギヤポンプは、簡単な構造でありながら容量を大きくできることから、種々の産業分野に用いられている。
この種のギヤポンプの構造としては、ハウジング内部の空洞（キャビティ）に一対のサイドプレートを嵌め合わせてギヤ室を区画し、このギヤ室の内部に互いに噛み合う一対のギヤを収容して、各ギヤの支軸を各サイドプレートに形成した支持孔によって支持すると共に、上記ギヤ室の内部に両ギヤ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を形成したタイプのものが一般的である。
【０００３】
ギヤポンプの内部において吐出圧と吸込圧との完全な区分けが必要であるので、ギヤ外周とこれに対向するキャビティに相当する本体筒の内周面（以下、便宜上、キャビティ内周面ともいう）との接触部と、ギヤ側面とこれに対向するサイドプレートの側面との摺動部において、それぞれ圧力を区分けしている。
具体的には、サイドプレートを軸方向にフローティングさせる構造とし、サイドプレートの背面の一部（略３の字状のゴム製シールにより仕切られる領域に相当）にギヤ室内の圧力を導くようにしている。そして、ギヤ室内に高圧が発生しているときには、サイドプレートの両側面での受圧面積の差によってサイドプレートがギヤ側面に押し付けられるようにしている。また、低圧発生時には、サイドプレートの背面を押す略３の字状をなすゴム製シールの弾性反発力によってサイドプレートがギヤ側に押し付けられるようにしている。
【０００４】
まず、模式図である図７（ａ）を参照して、各ギアがそれぞれ正規の回転方向に回転する（すなわち正回転する）場合について説明する。図中、白抜き矢符は油の流れを示し、黒べた矢符は内圧により各ギヤ７３，７４が受ける力の方向を示している。また、一点鎖線は使用前のキャビティ内周面７６を示している。
正回転時には、吐出口７１側の圧力が吸込口７２側の圧力よりも高くなるが、各ギヤ７３，７４がハウジング７５の双胴状をなすキャビティの内周面７６に対して緩み嵌めとされているので、内圧を受けた各ギヤ７３，７４がそれぞれの支軸７３ａ，７４ａを支持する軸受７７の内部隙間Ｓ分だけ吸込口７２側に偏倚することにより、各ギヤ７３，７４の外周がキャビティ内周面７６における吸込口７２の周辺の領域に接触するようになっている。
【０００５】
すなわち、ハウジング７５は各ギヤ７３，７４との干渉域７８（図において、ハッチッグを施してある領域である）を生じてギヤ７３，７４により削り取られるが、削り取られた痕跡７９をギヤトラックと呼んでいる。干渉域７８に相当する各ギヤ７３，７４とハウジング７５との接触部を介して吐出口７１側の高圧と吸込口７２側の低圧とが仕切られることになる。
一方、図示していないが、駆動側のギヤを駆動するための駆動軸用のシールとしてはオイルシール相当のシール性に優れたものが用いられ、このシールの内圧として、吸込口側と連通する油路を通して吸込口の圧力が担保されることによって、シールが過度な差圧を受けることを防止している。
【０００６】
このようなギヤポンプにおいて、ギヤ７３，７４が図７（ａ）に示すように正規の方向に回転している場合は何ら問題ない。しかしながら、例えば組込み時にモータの極性が間違えて取り付けられる等、何かの手違いによりギヤが逆回転される場合がある。この場合、図７（ｂ）に示すように、各ギヤ７３，７４は低圧となる吐出口７１側へ偏倚し、キャビティ内周面７６に対して干渉域８０を持ちギヤトラック８１を形成することになる。そして、干渉域８０に相当する接触部を介して吐出口７１側の低圧と吸込口７２の高圧とが仕切られ、上記の駆動軸のシール内には、吸込口７２の高圧が負荷されて高圧になるので、シールが損傷を受けるおそれがある。
【０００７】
そこで、シールの内圧が高圧となったときに、この高圧を、低圧側となっている吐出口へ連通する、弁（チェックバルブ又はリリーフバルブ）付きの油路を介して開放することも考えられる。しかしながら、弁構造の追加により、大型となり、また、製造コストが高くなってしまう。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、小型で安価でありながら、逆回転時の不具合を防止することができるギヤポンプを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ハウジングのキャビティ内に収容される互いに噛み合う一対のギヤを備える外接式ギヤポンプにおいて、各ギヤの歯先軌道円に対向し、キャビティに相当する本体筒の内周面の少なくとも吐出口側部分に、逆回転時の各ギヤの歯先軌道円との干渉を回避するための肉盗み部を設けてあり、この肉盗み部が設けられることにより、各ギヤが逆回転したときに、各ギヤの歯先軌道円と本体筒の内周面との間に、吐出側の低圧と吸込口側の高圧とが互いに仕切られないようにする隙間が形成されるとともに各ギヤの歯先軌道円と本体筒の内周面との間に接触域が形成されないようにしてあることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、万一、ギヤが逆回転されて、ギヤが低圧となっている吐出口側へ押されても、ギヤと本体筒の内周面との接触域が形成されないので、昇圧を防止することができる。単に、肉盗みを設けるのみで良いので、大型化を招くこともなく、またコストが増大することもない。
さらに、ギヤの支軸の軸受隙間を大きくすることにより、肉盗み部による漏れ量を増大させることができ、逆回転時の昇圧を確実に防止することができる。
【００１０】
また、上記一対のギヤは駆動ギヤおよび従動ギヤを含み、駆動ギヤの支軸とハウジングの支軸挿通孔との間を封止するシールが設けられている場合には、各ギヤが逆回転したときに、肉盗み部の働きで、各ギヤの歯先軌道円と本体筒の内周面との間に接触域が形成されないので、上記シールに損傷を与えるような昇圧を防止することができる。
【００１１】
【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。
【００１２】
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１１，１２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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
後に詳述するが、本実施の形態の特徴とするところは、図６（ｂ）に示すように、各ギヤ７，８の歯先軌道円７ｂ，８ｂに対向するキャビティ１の内周面１８の少なくとも吐出口側部分に、逆回転時の各ギヤ７，８の歯先軌道円７ｂ，８ｂとの干渉を回避するための肉盗み部１９を設けた点にある。
図３において、サイドプレート５のギヤ側側面５ａには、両ギヤ７，８の噛み合い位置から吸込室１４側へ延びる逃げ溝２０および吐出室１５側へ延びる逃げ溝２１が形成されている。これらの逃げ溝２０，２１は、両ギヤ７，８の噛み合い位置で流体が各サイドプレート５と各噛合ギヤ歯とで形成される閉塞領域に閉じ込められる、いわゆる閉じ込みの発生を防止するためのものである。両逃げ溝２０，２１は両ギヤ７，８の噛み合い中心位置を避けるようにして設けられ、互いの間に所定の距離が確保されている。これは両逃げ溝２０，２１を連通させてしまうと、吸込室１４側と吐出室１５側が連通されて、ポンプ機能を果たせなくなるので、これを防止するためである。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。
【００１６】
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の字形形状のシール溝に上記のシール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。
【００１７】
このような構成により、吸込口２０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１５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。
【００１８】
一方、ギヤポンプの要部の一部破断分解斜視図である図５を参照して、支持孔１１，１２と各支軸７ａ，８ａとの摺動面には、低圧側の吸込室１４からの作動流体が循環されるようになっている。すなわち、支持孔１１，１２の内周面１１ａ，１２ａには、螺旋状溝１１ｂ，１２ｂが形成されていることから、支軸７ａ，８ａが回転することによって、サイドプレート５の一方の側面５ａ（又は５ｂ）に形成された連通溝２２（又は２３）を通して、吸込室１４側の作動流体が支持孔１１，１２内に導入され、サイドプレート５の他方の側面５ｂ（又は５ａ）に形成された連通溝２３（又は２２）を通して、吸込室１４に還流されるようになっている。なお、各支持孔１１，１２の螺旋状溝１１ｂ，１２ｂは全て同方向に形成してあり、両ギヤ７，８が互いに逆回転することから、図１および図５において、右上および左下の支持孔１１，１２内へは、サイドプレート５の反ギヤ側側面５ｂから作動流体が導入され（図５において白抜き矢符で示す）、右下および左上の支持孔１１，１２内へはサイドプレート５のギヤ側側面５ａから作動流体が導入される（図５において黒べた矢符で示す）ようになっている。
【００１９】
次いで、模式図である図６（ａ）を参照して、ギヤ７，８が正回転するときのキャビティ１の内周面１８とギヤ７，８の歯先軌道円７ｂ，８ｂとの関係について説明する。ギヤの正回転時には、内圧を受けた各ギヤ７，８がそれぞれの支軸７ａ，８ａを支持する軸受１１，１２の内部隙間Ｓ分だけ吸込口１６側に偏倚することにより、各ギヤ７，８の歯先軌道円７ｂ，８ｂがキャビティ１の内周面１８における吸込口１６の周辺に接触域２４を形成し、接触域２４を介して吐出口１７側の高圧と吸込口１６側の低圧とが仕切られることになる。この状態は従来と同様である。
【００２０】
そして、万一、ギヤ７，８が逆回転される場合、図６（ｂ）に示すように、ギヤ７，８が低圧となっている吐出口１７側へ押されても（図中、黒べた矢符号で示す）、肉盗み部１９を設けてあるため、ギヤ７，８の歯先軌道円７ｂ，８ｂとキャビティ１の内周面１８との間に接触域が形成されない。したがって、シール１３に損傷を与えるような昇圧を防止することができる。しかも、単に、肉盗み部１９を設けるのみで良いので、大型化を招くこともなく、またコストが増大することもない。
【００２１】
肉盗み部１９としては、図６（ｂ）を参照して、逆回転時に対応する歯先軌道円７ｂ，８ｂとの間に隙間量Ｂとして、０．１ｍｍ以上設けることが漏れ量を確保して昇圧を抑えるうえで好ましい。例えば１〜２ｍｍ程度であっても良い。
なお、ギヤ７，８の支軸７ａ，８ａの軸受隙間Ｓを大きくすることにより、肉盗み部１９による漏れ量を増大させることができ、逆回転時の昇圧を確実に防止することができる。
【００２２】
また、図６（ａ）に示すように、肉盗み部１９は吐出口１７と本体筒２の内周面１８との交点より始まるように形成されている。肉盗み部１９が形成される領域に相当するギヤの中心角Ａは、正回転時のギヤ７，８の歯先軌道円７ｂ，８ｂと本体筒２の内周面１８との間で接触域２４を確保するためには、少なくともギヤ７，８の回転角で１ピッチ分に相当する角度（例えば３０°程度）を必要とする。
【００２３】
肉盗み部１９は本体筒２を鋳造する際に同時に成形しても良いし、また、成形後に、フライス加工しても良い。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明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】ギヤポンプの要部の一部破断分解斜視図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）はそれぞれギヤの正回転時および逆回転時において、ギヤの歯先軌道円とキャビティの内周との関係を示す模式図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来のギヤポンプのギヤの正回転時および逆回転時において、ギヤの歯先軌道円とキャビティの内周との関係を示す模式図である。
【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
６ギヤ室
７駆動ギヤ
８従動ギヤ
７ａ，８ａ支軸
７ｂ，８ｂ歯先軌道円
１０シール
１１，１２支持孔
１１ａ，１２ａ内周面（軸受）
１６吸込口
１７吐出口
１８内周面
１９肉盗み部
Ａ中心角

Claims

ハウジングのキャビティ内に収容される互いに噛み合う一対のギヤを備える外接式ギヤポンプにおいて、
各ギヤの歯先軌道円に対向し、キャビティに相当する本体筒の内周面の少なくとも吐出口側部分に、逆回転時の各ギヤの歯先軌道円との干渉を回避するための肉盗み部を設けてあり、
この肉盗み部が設けられることにより、各ギヤが逆回転したときに、各ギヤの歯先軌道円と本体筒の内周面との間に、吐出側の低圧と吸込口側の高圧とが互いに仕切られないようにする隙間が形成されるとともに各ギヤの歯先軌道円と本体筒の内周面との間に接触域が形成されないようにしてあることを特徴とするギヤポンプ。
請求項１において、上記一対のギヤは駆動ギヤおよび従動ギヤを含み、
駆動ギヤの支軸とハウジングの支軸挿通孔との間を封止するシールが設けられていることを特徴とするギヤポンプ。