JP6464640B2 - 歯車ポンプ又はモータ - Google Patents

Description

本発明は、はすば歯車を用いた歯車ポンプ又はモータに関する。

従来の歯車ポンプとしては、断面形状が略８の字状をしたメガネ穴を有するケーシングと、ケーシングのメガネ穴に収容され、はすば歯車として構成される駆動歯車及び従動歯車と、ケーシングの外部から作動流体を吸い込む吸込通路と、メガネ穴で昇圧された作動流体をケーシングの外部に吐き出す吐出通路とを有するものが知られている。この歯車ポンプでは、歯車の歯面とメガネ穴の内周面とによって囲まれた空間に取り込まれた作動流体が、歯車の回転によって吐出通路側に移送され、ケーシングの外部に吐き出される。

実用新案登録第３１８９１３８号

上記のような歯車ポンプの一例について、以下、図９−図１１を用いて説明する。図９及び図１０は、ケーシング１０６のメガネ穴１１０と吸込通路１３２との間に形成される拡散通路１３３、及び、メガネ穴１１０と拡散通路１３３との境界に形成される開口１３４を説明するための図である。また、図１１は、歯車の歯先とメガネ穴１１０の内周面１１０ａとが当接するシール領域を説明するための図である。なお、図１０では、ケーシング１０６に収容される駆動歯車１０２及び従動歯車１０３等の部材を省略して、ケーシング１０６のみを図示している。また、図１０及び図１１において、図中の範囲ｂは、歯車の歯先がメガネ穴内周面と当接する幅を示す。

上記のような歯車ポンプでは、図９に示すように、ケーシング１０６のメガネ穴１１０と吸込通路１３２との間において、駆動歯車１０２及び従動歯車１０３の軸方向に沿って延在し、吸込通路１３２よりも流路が大きい拡散通路１３３が形成されるとともに、メガネ穴１１０と拡散通路１３３との境界に、駆動歯車１０２及び従動歯車１０３の軸方向に沿って延在する開口１３４が形成されることが考えられる。この拡散通路１３３及び開口１３４により、吸込通路１３２に吸い込まれた作動流体が、拡散通路１３３内で拡散された後、メガネ穴１１０に流入するので、歯車の歯幅全体に作動流体が行き渡りやすくなる。図１０に示すように、開口１３４は、加工が容易となるよう、開口幅が歯車の軸方向について一定とされることが考えられる。また、開口１３４は、吸込通路１３２が塞がれないように、幅方向両端部１３５、１３６が、それぞれ吸込通路１３２の外周面に接するように形成されることが考えられる。

ところで、吸込通路１３２からメガネ穴１１０に流入する作動流体は、歯車の歯面とメガネ穴１１０の内周面１１０ａによって囲まれた空間に取り込まれて、高圧の吐出通路１４２側へ送られる。その際に、当該空間に取り込まれた作動流体が低圧の吸込通路１３２側へ漏れないためには、歯車の歯先とメガネ穴１１０の内周面１１０ａとが当接（ごく狭い隙間を開けて近接している場合を含む）していなければならない。図９に示すように、歯車ポンプが高圧の作動流体を吐出している際は、駆動歯車１０２及び従動歯車１０３は、吐出通路１４２側の高圧空間１２４の高圧によって吸込通路１３２側に押圧されるので、駆動歯車１０２及び従動歯車１０３は吸込通路１３２側に寄っている。したがって、歯車の複数の歯先のうち、メガネ穴１１０の内周面１１０ａに当接するのは、吸込通路１３２側に位置する歯先であり、この歯先によって、作動流体が吸込通路１３２側に漏れるのが防止されている。

この歯車ポンプでは、駆動歯車１０２及び従動歯車１０３にはすば歯車を用いている。駆動歯車１０２及び従動歯車１０３の歯すじは、ねじれ角が同じであるが、ねじれ方向が逆向きであるので、側面から見ると、２つの歯車の歯すじが近づく側と遠のく側が存在する。駆動歯車１０２及び従動歯車１０３のねじれ量は、例えば１正面ピッチ分（換言すれば、重なり噛みあい率が１）とされている。

上記のように、１正面ピッチ分ほど歯すじがねじれた歯車では、いかなる瞬間でも、少なくとも１つの歯先全幅がメガネ穴１１０の内周面１１０ａと当接するためには、メガネ穴１１０の内周面１１０ａに、最低限、２正面ピッチ分のシール領域が必要となる。例えば、図１１（ａ）に示すように、駆動歯車１０２の歯先１５１が、シール可能な範囲で最も開口１３４側にある場合、メガネ穴１１０の内周面１１０ａに必要なシール領域は、１正面ピッチ分となる。しかし、図１１（ｂ）に示すように、歯先１５１の一部が、開口１３４に対向する部分にある場合、歯車の歯面とメガネ穴１１０の内周面１１０ａによって囲まれた空間に取り込まれた作動流体が、図１１（ｂ）中のハッチング部分から漏れてしまうので、歯先１５１を有する歯に隣接する歯の歯先１５２において、作動流体が漏れるのが防止されることとなる。そのため、シール領域がおよそ２正面ピッチ弱程度必要となる。したがって、１正面ピッチ分ほど歯すじがねじれた歯車では、図１１（ｃ）に示すように、メガネ穴１１０の内周面１１０ａに、開口１３４から少なくとも２正面ピッチ分のシール領域が必要となる。なお、これに対し、平歯車を用いた歯車ポンプでは、最低限、１ピッチ分のシール領域があれば済む。

上記のような歯車ポンプでは、２正面ピッチ分がシール領域となるが、シール領域のうち開口１３４から離れた部分では、歯先がメガネ穴１１０の内周面１１０ａに押圧されにくいので、歯車の歯面とメガネ穴１１０の内周面１１０ａとによって囲まれた空間の取り込まれた作動流体が吸込通路１３２側に漏れやすい。したがって、作動流体が当該空間から吸込通路１３２側に漏れるのを防止するためには、開口１３４の開口幅をできるだけ狭くして、シール領域をメガネ穴側から見て吸込通路１３２側（吸込通路の軸中心側）に寄せることが望ましい。

一方で、開口１３４の開口幅を狭くすると、通過時の作動流体の流速が速くなって、キャビテーションが発生しやすくなるため、歯車ポンプの最高回転数を高くできない問題がある。そのため、歯車ポンプの最高回転数を所定以上確保するためには、開口１３４の開口幅を広くして、開口１３４の面積を所定面積以上確保する必要がある。したがって、上記のような歯車ポンプでは、シール領域をできるだけ吸込通路１３２側に寄せることと、開口１３４の面積を所定面積以上確保することのバランスを考えて、開口１３４の開口幅を決定することが求められる。その結果、シール領域を十分に吸込通路１３２側に寄せることができず、歯車の歯面とメガネ穴１１０の内周面１１０ａとで囲まれた空間から作動流体が吸込通路１３２側へ漏れて、歯車ポンプの効率が低下するおそれがある。

また、従来の歯車モータとしては、従来の歯車ポンプと同様に構成されたものがある。この歯車モータにおいても、歯車の歯面とメガネ穴１１０の内周面１１０ａとで囲まれた空間から作動流体が吸込通路１３２側に漏れるのを防止するために、開口１３４の開口幅をできるだけ小さくして、シール領域をできるだけ吸込通路１３２側に寄せることが望ましい。しかし、一方で、開口１３４の開口幅を狭くすると、拡散通路１３３の流路抵抗が増えて、歯車モータの効率が低下する問題があるので、開口１３４の開口幅を広くして、開口１３４の面積を所定面積以上確保する必要がある。したがって、歯車モータでも、シール領域をできるだけ吸込通路１３２側に寄せることと、開口１３４の面積を所定面積以上確保することのバランスを考えて、開口１３４の開口幅を決定することが求められる。その結果、シール領域を十分に吸込通路１３２側に寄せることができず、歯車の歯面とメガネ穴１１０の内周面１１０ａとで囲まれた空間から作動流体が吸込通路１３２側へ漏れて、歯車モータの効率が低下するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、歯車ポンプ又はモータの効率が低下するのを防止できる歯車ポンプ又はモータを提供することである。

上記の歯車ポンプのように、拡散通路とメガネ穴との境界に形成される開口の開口幅が、歯車の軸方向について一定とされるものでは、歯車の歯すじが歯車の軸に対して傾いているため、歯車の歯先がシール可能な範囲で最も開口側にある場合であっても、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側において、メガネ穴の内周面に常にシールに用いられない領域（例えば、上記の歯車ポンプでは、図１１（ａ）の網掛け部分）が存在する。本発明者らは、このシールに用いられない領域を活用することを検討し、本発明を完成させた。

第１の発明にかかる歯車ポンプ又はモータは、メガネ穴を有するケーシングと、前記メガネ穴に収容されるとともに、前記メガネ穴の内周面にそれぞれ当接して前記メガネ穴を高圧空間と低圧空間とに区画する一対のはすば歯車と、前記メガネ穴の低圧空間に連通する連通路とを備え、前記連通路は、前記ケーシングの外部に開口する第１流路と、前記メガネ穴の低圧空間と前記第１流路との間において前記はすば歯車の軸方向に沿って延在し、前記第１流路よりも流路が大きい第２流路とを有しており、前記メガネ穴の低圧空間と前記第２流路との境界には、前記はすば歯車の軸方向に沿って延在する開口が形成されており、前記開口は、前記メガネ穴から前記第１流路側を見たときに、前記一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側の開口幅が、前記一対のはすば歯車の歯すじが近付く側の開口幅よりも広く、前記一対のはすば歯車の歯すじが近付く側の開口幅が、前記第１流路の幅よりも狭いことを特徴とする。

この歯車ポンプ又はモータでは、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側の開口幅を、一対のはすば歯車の歯すじが近付く側の開口幅よりも広くして、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側のシールに用いられない領域を活用することで、一対のはすば歯車の歯すじが近づく側のシール領域をできるだけメガネ穴側から見て第１流路（吸込通路）側に寄せつつ、かつ開口の面積を大きくした。その結果、例えば歯車ポンプとして用いられる場合に、はすば歯車の歯面とメガネ穴の内周面とで囲まれた空間から作動流体が第１流路（吸込通路）側に漏れるのを防止しつつ、かつキャビテーションが発生するのを防止できる。また、歯車モータとして用いられる場合に、はすば歯車の歯面とメガネ穴の内周面とで囲まれた空間から作動流体が第１流路（吸込通路）側に漏れるのを防止しつつ、かつ第２流路（拡散通路）における圧力損失が増大するのを防止できる。したがって、歯車ポンプ又はモータの効率が低下するのを防止できる。

この歯車ポンプ又はモータでは、一対のはすば歯車の歯すじが近付く側の開口幅が、第１流路（吸込通路）の幅よりも狭いので、歯車の歯先とメガネ穴の内周面とが当接するシール領域をより第１流路（吸込通路）側に寄せることができる。

第２の発明にかかる歯車ポンプ又はモータは、第１または第２の発明にかかる歯車ポンプ又はモータにおいて、前記開口は、前記はすば歯車の歯先円筒における歯すじ（歯先円筒ねじれ角）に沿うように開口幅が変化することを特徴とする。

この歯車ポンプ又はモータでは、開口の開口幅が、はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように変化するので、開口の面積を効率よく大きくできる。

第３の発明にかかる歯車モータ又はポンプは、第３の発明にかかる歯車ポンプ又はモータにおいて、前記開口の幅方向端部が、前記はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように傾斜していることを特徴とする。

この歯車ポンプ又はモータでは、開口の幅方向端部が、はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように傾斜しているので、開口の面積をより効率よく大きくできる。

第４の発明にかかる歯車モータ又はポンプは、第１−第４のいずれかの発明にかかる歯車ポンプ又はモータにおいて、前記第２流路は、前記一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側における前記開口からの深さが、前記一対のはすば歯車の歯すじが近づく側における前記開口からの深さよりも深いことを特徴とする。

この歯車ポンプ又はモータでは、開口幅が大きい一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側において、第２流路（拡散通路）の流路容積を大きくできるので、作動流体の圧力損失を小さくできる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側の開口幅を、一対のはすば歯車の歯すじが近付く側の開口幅よりも広くして、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側のシールに用いられない領域を活用することで、一対のはすば歯車の歯すじが近づく側のシール領域をできるだけ第１流路（吸込通路）側に寄せつつ、かつ開口の面積を大きくした。その結果、例えば歯車ポンプとして用いられる場合に、はすば歯車の歯面とメガネ穴の内周面とで囲まれた空間から作動流体が第１流路（吸込通路）側に漏れるのを防止しつつ、かつキャビテーションが発生するのを防止できる。また、歯車モータとして用いられる場合に、はすば歯車の歯面とメガネ穴の内周面とで囲まれた空間から作動流体が第１流路（吸込通路）側に漏れるのを防止しつつ、かつ第２流路（拡散通路）における圧力損失が増大するのを防止できる。したがって、歯車ポンプ又はモータの効率が低下するのを防止できる。

第１の発明では、一対のはすば歯車の歯すじが近付く側の開口幅が、第１流路（吸込通路）の幅よりも狭いので、歯車の歯先とメガネ穴の内周面とが当接するシール領域をより第１流路（吸込通路）側に寄せることができる。

第２の発明では、開口の開口幅が、はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように変化するので、開口の面積を効率よく大きくできる。

第３の発明では、開口の幅方向端部が、はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように傾斜しているので、開口の面積をより効率よく大きくできる。

第４の発明では、開口幅が大きい一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側において、第２流路（拡散通路）の流路容積を大きくできるので、作動流体の圧力損失を小さくできる。

本発明の第１実施形態に係る歯車ポンプの全体構成を説明する図である。 駆動歯車および従動歯車の構成を説明する図である。 図１に示すIII-III線における断面図（歯車ポンプの水平断面図）である。 図３に示すIV-IV線における断面図である。 図４の一部拡大図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る歯車ポンプの開口を示し、（ｂ）は、第１の比較例に係る歯車ポンプの開口を示し、（ｃ）は、第２の比較例に係る歯車ポンプの開口を示す。 図３に示すVII-VII線における断面図である。 本発明の第２実施形態に係る歯車ポンプの図５相当図である。 比較例に係る歯車ポンプの水平断面図である。 図９に示すX-X線断面図である。 シール領域を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る歯車ポンプの実施の形態について説明する。

［第１実施形態］
［歯車ポンプの全体構成］
まず、図１−図４を参照して、第１実施形態に係る歯車ポンプの全体構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態の歯車ポンプ１の全体構成を説明する図である。図２は、はすば歯車として構成される駆動歯車２および従動歯車３の構成を説明する図である。図３及び図４は、本体７（ケーシング６）のメガネ穴１０と拡散通路３３（第２流路）との間に形成される開口３４の形状を説明するための図である。なお、図４では、本体７（ケーシング６）に収容される駆動歯車２および従動歯車３等の部材を省略して、本体７（ケーシング６）のみを図示している。また、図４において、図中の範囲ｂは、歯車の歯先がメガネ穴内周面と当接する幅を示す。

図１に示すように、本実施形態の歯車ポンプ１は、互いに噛み合う一対の駆動歯車２及び従動歯車３と、駆動歯車２及び従動歯車３をそれぞれ軸支する駆動軸４ａ、４ｂ及び従動軸５ａ、５ｂと、駆動歯車２、従動歯車３、駆動軸４ａ、４ｂ及び従動軸５ａ、５ｂを収納するケーシング６とを備えている。本実施形態の歯車ポンプ１は、例えば作動流体（例えば作動油）を貯留するタンクから供給される作動流体を吸い込んで昇圧した後、その作動流体を吐出して液圧機器（例えば油圧機器）に供給するものである。

ケーシング６は、断面形状が略８の字状をした内部空間（メガネ穴１０）を有する本体７と、本体７の一端面に螺着されたマウンティング８と、本体７の他端面に螺着されたカバー９とを有している。歯車ポンプ１において、マウンティング８及びカバー９によって、本体７の内部に形成されたメガネ穴１０が閉塞されている。

図１−図３に示すように、駆動歯車２及び従動歯車３は、それぞれ、はすば歯車として構成されており、ケーシング６の内部に形成されたメガネ穴１０に収容される。メガネ穴１０において、駆動軸４ａ、４ｂが駆動歯車２の両端面から軸方向に沿ってそれぞれ延設され、従動軸５ａ、５ｂが従動歯車３の両端面から軸方向に沿ってそれぞれ延設される。駆動軸４ａは、マウンティング８に形成された挿通穴８ａに挿通されており、駆動軸４ａの端部には、図示しない駆動手段が接続される。歯車ポンプ１において、駆動歯車２及び従動歯車３は、相互に噛合した状態で、メガネ穴１０内に収容され、その歯先がメガネ穴１０の内周面１０ａに当接（ごく狭い隙間を開けて近接している場合を含む）するようになっている。その結果、メガネ穴１０は、駆動歯車２及び従動歯車３の噛み合い部、駆動歯車２の歯先とメガネ穴１０の内周面１０ａとの当接部、従動歯車３の歯先とメガネ穴１０の内周面１０ａとの当接部等を境に、高圧空間２４と低圧空間２５とに二分される。

駆動歯車２は、図示しない駆動手段によって、図３中の矢印Ｒの方向に回転する。一方、駆動歯車２に噛合する従動歯車３は、駆動歯車２の回転によって駆動歯車２の回転方向と反対方向、すなわち、図３中の矢印Ｒ’の方向に回転する。駆動歯車２及び従動歯車３の歯すじは、それぞれ駆動歯車２及び従動歯車３の軸に対して傾いている。駆動歯車２及び従動歯車３の歯すじは、ねじれ角が同じであるが、ねじれ方向が逆向きであるので、側面から見ると、一対の歯車の歯すじが近づく側と遠のく側が存在する。なお、駆動歯車２及び従動歯車３のねじれ量は、例えば歯車の１正面ピッチ分（換言すれば、重なり噛みあい率が１）とされている。ただし、ねじれ量は１正面ピッチ分より大きくてもよいし、小さくてもよい。

ケーシング６の内部に形成されたメガネ穴１０には、図１において、駆動歯車２から左方に向かって延在する駆動軸４ａを支持するベアリングケース１１と、従動歯車３から左方に向かって延在する従動軸５ａを支持するベアリングケース１１１が挿入される。ベアリングケース１１、１１１は、それぞれ、１つの支持穴を有しており、その支持穴内には、駆動軸４ａの軸受であるベアリング１１ａ、従動軸５ａの軸受であるベアリング１１１ａが設けられている。したがって、ベアリングケース１１は、駆動軸４ａがベアリング１１ａに挿通されることで駆動軸４ａを回転自在に支持するとともに、ベアリングケース１１１は、従動軸５ａがベアリング１１１ａに挿通されることで従動軸５ａを回転自在に支持する。

同様に、ケーシング６の内部に形成されたメガネ穴１０には、図１において、駆動歯車２から右方に向かって延在する駆動軸４ｂを支持するベアリングケース１２と、従動歯車３から右方に向かって延在する従動軸５ｂを支持するベアリングケース１１２が挿入される。ベアリングケース１２、１１２は、それぞれ、１つの支持穴を有しており、その支持穴内には、駆動軸４ｂの軸受であるベアリング１２ａ、従動軸５ｂの軸受であるベアリング１１２ａが設けられている。したがって、ベアリングケース１２は、駆動軸４ｂがベアリング１２ａに挿通されることで駆動軸４ｂを回転自在に支持するとともに、ベアリングケース１１２は、従動軸５ｂがベアリング１１２ａに挿通されることで従動軸５ｂを回転自在に支持する。

駆動歯車２及び従動歯車３の両側には、２つの側板１５ａ、１５ｂがそれぞれ配置される。側板１５ａは、２つの貫通穴が形成された板状の部材であり、２つの貫通穴に、駆動軸４ａ及び従動軸５ａが挿通された状態で、駆動歯車２及び従動歯車３の端面に当接する。同様に、側板１５ｂは、２つの貫通穴が形成された板状の部材であり、２つの貫通穴に、駆動軸４ｂ及び従動軸５ｂが挿通された状態で、駆動歯車２及び従動歯車３の端面に当接する。したがって、側板１５ａは、駆動歯車２及び従動歯車３と、ベアリングケース１１、１１１との間に配置されるとともに、側板１５ｂは、駆動歯車２及び従動歯車３と、ベアリングケース１２、１１２との間に配置される。

ベアリングケース１１、１１１における側板１５ａと対向する端面には、弾性を有するシール部材１１ｂが設けられている。シール部材１１ｂは、ベアリングケース１１、１１１と側板１５ａとの間の隙間を高圧側と低圧側とに区画するものである。ベアリングケース１１の他方の端面は、マウンティング８の端面に当接しており、これにより、ベアリングケース１１、１１１は、その軸方向への移動が制限される。同様に、ベアリングケース１２、１１２における側板１５ｂと対向する端面には、弾性を有するシール部材１２ｂが設けられている。シール部材１２ｂは、ベアリングケース１２、１１２と側板１５ｂとの間の隙間を高圧側と低圧側とに区画するものである。ベアリングケース１２、１１２の他方の端面は、カバー９の端面に当接しており、これにより、ベアリングケース１２、１１２は、その軸方向への移動が制限される。

歯車ポンプ１において、本体７には、図３に示すように、その一方の側面にメガネ穴１０の低圧空間２５に連通する吸込側連通路３１（連通路）が形成されるとともに、これと相対する他方の側面に、メガネ穴１０の高圧空間２４に連通する吐出側連通路４１が形成されている。吸込側連通路３１は、本体７（ケーシング６）の外部に連通する吸込通路３２（第１流路）と、吸込通路３２よりも流路が大きい拡散通路３３（第２流路）とを有しており、吐出側連通路４１は、本体７（ケーシング６）の外部に連通する吐出通路４２と、吐出通路４２よりも流路が大きい集合通路４３とを有している。吸込通路３２及び吐出通路４２は、それぞれの軸線が駆動歯車２及び従動歯車３の回転軸間の中心に位置するように設けられた円形の孔である。また、吸込通路３２及び吐出通路４２は、駆動歯車２及び従動歯車３の軸方向中央に位置するように設けられている。

拡散通路３３は、メガネ穴１０の低圧空間２５と吸込通路３２との間において、駆動歯車２及び従動歯車３の軸方向に沿って延在しており、メガネ穴１０の低圧空間２５と拡散通路３３との境界には、駆動歯車２及び従動歯車３の軸方向に沿って延在する開口３４が形成されている。この拡散通路３３及び開口３４により、吸込通路３２に吸い込まれた作動流体が、拡散通路３３内で駆動歯車２及び従動歯車３の軸方向に拡散された後、メガネ穴１０に流入するので、駆動歯車２及び従動歯車３の歯幅全体に作動流体が行き渡りやすくなる。図３に示すように、拡散通路３３は、水平断面視において通路の形状が略半円柱状となるように、本体７を駆動歯車２及び従動歯車３の軸方向にくり抜くことによって形成される。また、開口３４は、駆動歯車２及び従動歯車３の軸方向全域に開口している。

集合通路４３は、メガネ穴１０の高圧空間２４と吐出通路４２との間において駆動歯車２及び従動歯車３の軸方向に沿って延在しており、メガネ穴１０の高圧空間２４と集合通路４３との境界には、駆動歯車２及び従動歯車３の軸方向に沿って延在する開口（図示省略）が形成されている。図３に示すように、この集合通路４３は、水平断面視において通路の形状が略半円柱状となるように、本体７を駆動歯車２及び従動歯車３の軸方向にくり抜くことによって形成される。この開口は、駆動歯車２及び従動歯車３の軸方向全域に開口している。

この歯車ポンプ１では、ケーシング６の吸込通路３２に、作動流体を貯留するタンクからの配管が接続されるとともに、吐出通路４２に、液圧機器へ向かう配管が接続され、駆動歯車２の駆動軸４ａを図示しない駆動手段によって回転させる。これにより、駆動歯車２に噛み合った従動歯車３が回転し、駆動歯車２及び従動歯車３の歯面とメガネ穴１０の内周面１０ａとによって囲まれた空間の作動流体が歯車の回転によって吐出通路４２側に移送され、吐出通路４２側が高圧側に、吸込通路３２側が低圧側になる。

作動流体が吐出通路４２側に移送されることによって吸込通路３２側が負圧になると、タンク内の作動流体が配管及び吸込通路３２を通ったあと、拡散通路３３に流入して拡散し、低圧側のメガネ穴１０内に吸い込まれる。そして、駆動歯車２及び従動歯車３の歯面とメガネ穴１０の内周面１０ａとによって囲まれた空間の作動流体が歯車の回転によって吐出通路４２側に移送され、液圧機器に送られる。

ところで、作動流体が、歯車の歯面とメガネ穴１０の内周面１０ａによって囲まれた空間に取り込まれて、高圧の吐出通路４２側へ送られる際に、当該空間に取り込まれた作動流体が低圧の吸込通路３２側へ漏れないためには、歯車の歯先とメガネ穴１０の内周面１０ａとが当接（ごく狭い隙間を開けて近接している場合を含む）していなければならない。図３に示すように、歯車ポンプ１が高圧の作動流体を吐出している際は、駆動歯車２及び従動歯車３は、吐出通路４２側の高圧空間２４によって吸込通路３２側に押圧されるので、駆動歯車２及び従動歯車３は吸込通路３２側に寄っている。したがって、駆動歯車２及び従動歯車３の複数の歯先のうち、メガネ穴１０の内周面１０ａに当接するのは、それぞれ最も吸込通路３２側に位置する歯先であり、この歯先によって、作動流体が吸込通路３２側に漏れるのが防止されている。

［開口の詳細］
次に、図５−図７を参照して、メガネ穴１０と拡散通路３３との境界に形成された開口３４の詳細について説明する。ここで、図５は、開口３４の形状を説明するための図であって、メガネ穴１０の内部から吸込通路３２を見たときの歯先が当接する部分の拡大図である。図６は、本発明の実施形態にかかる歯車ポンプの開口３４と、比較例に係る歯車ポンプの開口とを比較するための図である。図７は、駆動歯車２及び従動歯車３の軸方向における拡散通路３３の深さの変化を説明するための図である。ここで、図５−図７において、図中の範囲ｂは、歯車の歯先がメガネ穴内周面と当接する幅を示す。また、図５及び図６は、歯車の軸方向においてメガネ穴のうち歯車の歯幅分のみを図示している。

図５に示すように、開口３４は、メガネ穴１０の内部から吸込通路３２（第１流路）側を見たときに、一対のはすば歯車のそれぞれ最も吸込通路３２側に位置する歯の歯すじ（駆動歯車２及び従動歯車３の歯先円筒における歯すじ５１、６１）が遠のく側（駆動歯車２及び従動歯車３の右側）の開口幅Ｗ２が、当該歯すじが近づく側（駆動歯車２及び従動歯車３の左側）の開口幅Ｗ１よりも広くされている。ここで、「一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側の開口幅が、一対のはすば歯車の歯すじが近づく側の開口幅よりも広い」とは、歯すじが最も近づく部分（駆動歯車２及び従動歯車３の左端）の開口幅が最も狭く、かつ、歯すじが近づく側から遠のく側に向かう方向において、歯すじが最も近づく部分の開口幅よりも開口幅が広い部分があることを意味する。

この開口３４は、幅方向両端部３５、３６が、それぞれ１つの段差部３５Ａ、３６Ａを有することにより、歯すじが遠のく側の開口幅Ｗ２が、歯すじが近づく側の開口幅Ｗ１よりも広くされている。図５に示すように、この段差部３５Ａ、３６Ａは、歯車の軸方向について、例えば同一位置に配置されている。また、この段差部３５Ａ、３６Ａは、歯車の軸方向について、吸込通路３２の軸中心よりも歯すじが近づく側に配置されている。したがって、吸込通路３２の開口面積ができるだけ大きくされている。また、開口幅Ｗ１及び開口幅Ｗ２は、吸込通路３２の幅Ｄ（直径）よりも狭くされている。図７に示すように、一対のはすば歯車のはすじが遠のく側における開口３４からの深さＷ４は、歯すじが近づく側における開口３４からの深さＷ５よりも深くされている。

ここで、歯すじ５１は、シール可能な範囲で最も開口３４側にあるときの駆動歯車２の歯先円筒における歯すじを示し、歯すじ６１は、シール可能な範囲で最も開口３４側にあるときの従動歯車３の歯先円筒における歯すじを示す。図５に示すように、歯すじ５１、６１の左端が、それぞれ開口３４の幅方向両端部３５、３６の左端に略一致するときに、開口３４の全域が歯すじ５１と歯すじ６１の内側に収まるように開口３４が形成されている。したがって、歯すじ５１、６１の左端が、それぞれ開口３４の幅方向両端部３５、３６の左端に略一致するときに、開口３４によって、歯車の歯面とメガネ穴１０の内周面１０ａによって囲まれた空間から作動流体が漏れることがないようにされているとともに、できるだけシール領域が吸込通路３２側（吸込通路３２の軸中心側）に寄るようにされている。

この歯車ポンプ１では、歯すじが遠のく側の開口幅Ｗ２を、歯すじが近づく側の開口幅Ｗ１よりも広くして、歯すじが遠のく側のシールに用いられない領域を活用する（開口にする）ことで、一対のはすば歯車の歯すじが近づく側のシール領域をできるだけ吸込通路３２側に寄せつつ、かつ開口３４の面積を大きくしている。図６に示すように、例えば、開口幅が軸方向について一定とされる場合において、比較例１のように開口の面積（Ｓ１）を、本実施形態の開口３４の面積（Ｓ１）と同じにする場合、比較例１での開口の開口幅Ｗ３は、本実施形態での開口３４の左端の開口幅Ｗ１よりも大きくなる。したがって、その分、シール領域が、吸込通路３２から離れてしまい、歯車の歯面とメガネ穴１０の内周面１０ａとで囲まれた空間から作動流体が吸込通路３２側へ漏れやすい。また、同じく開口の幅方向両端部が軸方向について一定とされる場合において、比較例２のように開口の開口幅を、本実施形態の開口３４の左端の開口幅Ｗ１と同じにする場合には、比較例２での開口の面積Ｓ２が、本実施形態での開口３４の面積Ｓ１よりも小さくなってしまい、歯車の最大回転数を所定以上確保できないおそれがある。それに対し、本実施形態では、開口３４の左端の開口幅Ｗ１が狭いので、シール領域をできるだけ吸込通路３２側に寄せつつ、かつ、開口３４の面積（Ｓ１）を、比較例１の場合と同じにすることができる。

＜本実施形態にかかる歯車ポンプの特徴＞
本実施形態にかかる歯車ポンプ１には、以下の特徴がある。

本実施形態にかかる歯車ポンプ１では、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側の開口幅Ｗ２を、一対のはすば歯車の歯すじが近付く側の開口幅Ｗ１よりも広くして、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側のシールに用いられない領域を活用することで、一対のはすば歯車の歯すじが近づく側のシール領域をできるだけメガネ穴１０側から見て第１流路（吸込通路３２）側に寄せつつ、かつ開口３４の面積を大きくした。その結果、はすば歯車の歯面とメガネ穴１０の内周面１０ａとで囲まれた空間から作動流体が第１流路（吸込通路３２）側に漏れるのを防止しつつ、かつキャビテーションが発生するのを防止できる。したがって、歯車ポンプの効率が低下するのを防止できる。また、本実施形態にかかる歯車ポンプ１では、拡散通路３３（第２流路）は、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側において、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側における開口３４からの深さＷ４が、一対のはすば歯車の歯すじが近づく側における開口３４からの深さＷ５よりも深いので、開口幅が大きい一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側において、第２流路（拡散通路３３）の流路容積を大きくできる。したがって、作動流体の圧力損失を小さくでき、キャビテーションが発生をより防止できる。

また、本実施形態にかかる歯車ポンプ１では、一対のはすば歯車の歯すじが近付く側の開口幅Ｗ１が、第１流路（吸込通路３２）の幅Ｄ（径）よりも狭いので、歯車の歯すじとメガネ穴１０の内周面１０ａとが当接するシール領域をより第１流路（吸込通路３２）側に寄せることができる。

［第２実施形態］
次に、図８を参照して、第２実施形態にかかる歯車ポンプについて説明する。図８において、図中の範囲ｂは、歯車の歯先がメガネ穴内周面と当接する幅を示す。

図８に示すように、本実施形態の歯車ポンプの開口４４は、上記第１実施形態と同様に、一対のはすば歯車のそれぞれ最も吸込通路３２側に位置する歯の歯すじ（駆動歯車２及び従動歯車３の歯先円筒における歯すじ５１、６１）が遠のく側の開口幅Ｗ１２が、当該歯すじが近づく側の開口幅Ｗ１１よりも広くされている。また、開口４４の開口幅が、一対のはすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように変化する。より詳しくは、この開口４４の幅方向両端部４５、４６は、一対のはすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように傾斜する傾斜部４５Ａ、４６Ａを有する。また、傾斜部４５Ａ、４６Ａよりも、歯すじが遠のく側には、歯車の軸方向について開口幅が一定とされる直線部４５Ｂ、４６Ｂが形成されている。その結果、歯すじが遠のく側で、開口幅が広くなりすぎて、本体７（ケーシング６）の強度が低下してしまうことが防止されている。また、開口幅Ｗ１１は、吸込通路３２の幅（直径）よりも狭くされている。また、図示は省略しているが、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側における開口４４からの深さは、歯すじが近づく側における開口４４からの深さよりも深くされている。

＜本実施形態にかかる歯車ポンプの特徴＞
本実施形態にかかる歯車ポンプには、以下の特徴がある。

本実施形態にかかる歯車ポンプでは、開口４４の開口幅が、はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように変化するので、開口４４の面積を効率よく大きくできる。

また、本実施形態にかかる歯車ポンプでは、開口４４の幅方向両端部４５、４６が、はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように傾斜しているので、開口４４の面積をより効率よく大きくできる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

上述の第１及び第２実施形態では、一対のはすば歯車の歯すじが近づく側から遠のく側に向かう方向において、開口幅が狭くなる部分がない場合について説明したが、歯すじが近づく側の端部の開口幅が最も狭く、かつ、歯すじが近づく側から遠のく側に向かう方向において、当該端部の開口幅よりも開口幅が広い部分があれば、歯すじが近づく側から遠のく側に向かう方向において、開口幅が狭くなる部分があってもよい。

また、上述の第１及び第２実施形態では、開口がはすば歯車の歯幅全域にある場合について説明したが、開口が必ずしも歯幅全域にある必要はない。

また、上述の第１実施形態では、開口の幅方向両端部が、それぞれ段差を有する場合について説明し、上述の第２実施形態では、開口の幅方向両端部が、それぞれ歯車の歯すじに沿うように傾斜している場合について説明したが、段差または傾斜が、開口の幅方向一端部にのみ形成され、開口の幅方向他端部がはすば歯車の軸方向に延びた１本の直線であってもよい。

また、上述の第１及び第２実施形態では、一対のはすば歯車の歯すじが近づく側の開口幅が、吸込通路（第１流路）の幅（直径）よりも狭い場合について説明したが、吸込通路（第１流路）の幅（直径）と同じまたは広くてもよい。また、歯すじが近づく側の開口幅は０であってもよい。

また、上述の第１実施形態では、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側の開口幅も、吸込通路（第１流路）の幅（直径）よりも狭い場合について説明したが、吸込通路（第１流路）の幅（直径）と同じまたは広くてもよい。

また、上述の第２実施形態では、はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように開口幅が変化する一例として、開口の幅方向端部が、はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように傾斜している場合について説明したが、本発明において、「はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように開口幅が変化する」とは、開口の幅方向端部が、はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように傾斜している場合に限られず、開口の幅方向端部が、はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように階段状（少なくとも段差が２段以上）に形成されてもよい。

また、上述の第１及び第２実施形態では、拡散通路（第２流路）が、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側における開口からの深さが、歯すじが近づく側における開口からの深さよりも深い場合について説明したが、開口からの深さは同じであってもよいし、一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側における開口からの深さが、歯すじが近づく側における開口からの深さよりも浅くてもよい。

また、上述の第２実施形態では、開口４４の幅方向両端部が、直線部（直線部４５Ｂ、４６Ｂ）を有するが、開口の幅方向両端部の全域が、歯すじに沿って傾斜していてもよい。

また、上述の第１及び第２実施形態では、作動流体として作動油を使用する場合について説明したが、作動流体として、その他の流体（例えば、水）を使用するものであってよい。

また、上述の第１及び第２実施形態では、本発明が歯車ポンプに適用される場合について説明したが、本発明は、歯車ポンプと同様に構成された歯車モータに適用されてもよい。これにより、はすば歯車の歯面とメガネ穴の内周面とで囲まれた空間から作動流体が第１流路（吸込通路）側に漏れるのを防止しつつ、かつ第２流路（拡散通路）における圧力損失が増大するのを防止できる。

本発明を利用すれば、歯車モータ又はモータの効率が低下するのを防止できる。

１ 歯車ポンプ
２ 駆動歯車
３ 従動歯車
６ ケーシング
１０ メガネ穴
２４ 高圧空間
２５ 低圧空間
３１ 吸込側連通路（連通路）
３２ 吸込通路（第１流路）
３３ 拡散通路（第２流路）
３４、４４ 開口
３５、３６、４５、４６ 幅方向端部

Claims (4)

1. メガネ穴を有するケーシングと、
   前記メガネ穴に収容されるとともに、前記メガネ穴の内周面にそれぞれ当接して前記メガネ穴を高圧空間と低圧空間とに区画する一対のはすば歯車と、
   前記メガネ穴の低圧空間に連通する連通路とを備え、
   前記連通路は、
   前記ケーシングの外部に開口する第１流路と、
   前記メガネ穴の低圧空間と前記第１流路との間において前記はすば歯車の軸方向に沿って延在し、前記第１流路よりも流路が大きい第２流路とを有しており、
   前記メガネ穴の低圧空間と前記第２流路との境界には、前記はすば歯車の軸方向に沿って延在する開口が形成されており、
   前記開口は、前記メガネ穴から前記第１流路側を見たときに、
   前記一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側の開口幅が、前記一対のはすば歯車の歯すじが近付く側の開口幅よりも広く、
   前記一対のはすば歯車の歯すじが近付く側の開口幅が、前記第１流路の幅よりも狭いことを特徴とする歯車ポンプ又はモータ。
2. 前記開口は、
   前記はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように開口幅が変化することを特徴とする請求項１に記載の歯車ポンプ又はモータ。
3. 前記開口の幅方向端部が、
   前記はすば歯車の歯先円筒における歯すじに沿うように傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の歯車ポンプ又はモータ。
4. 前記第２流路は、
   前記一対のはすば歯車の歯すじが遠のく側における前記開口からの深さが、前記一対のはすば歯車の歯すじが近づく側における前記開口からの深さよりも深いことを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の歯車ポンプ又はモータ。

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