CN105736360A - 齿轮泵 - Google Patents

Abstract

一种齿轮泵，具有泵齿轮，该泵齿轮不使用防止收缩产生的特别的树脂材料和注塑成型机就能实现使强度与尺寸精度相协调。齿轮泵包括：具有连通流体的吸入口与吐出口的泵室的机壳、马达以及配置在所述泵室内的由树脂制成的一对齿轮即泵齿轮，所述齿轮泵的特征在于，所述泵齿轮由通过所述马达旋转驱动的驱动齿轮和与该驱动齿轮啮合的从动齿轮构成，在各所述泵齿轮的端面处的轴孔部与齿部之间凹设有挖空部，在所述挖空部设置有与各所述泵齿轮一体成形的肋，在所述挖空部的所述齿部侧的侧面同与该侧面对置的所述肋的对置面之间设置有间隙。

Description

齿轮泵

技术领域

本发明涉及一种齿轮泵，更详细地说，涉及一种用于压送流体的齿轮部件(以下也称作“泵齿轮”)等主要部件由树脂制成的外接式齿轮泵。

背景技术

齿轮泵即使在容积型泵中也具有结构比较简化、零件数较少且机械效率较高的特点，因此适宜小型化，并且主要部件由树脂制成这一点在成本方面和生产率方面较优越。由于具有这些优点，因此由树脂制成的齿轮泵作为家庭用设备的流体的移送单元广泛应用于冰箱的自动制冰装置和温水洗净马桶座等。

在下述的专利文献1中公开了一种在泵齿轮7、8的端面设置有沿轴向贯通的连通孔7e、8e的齿轮泵。并且，在下述的专利文献2中公开了一种通过液晶聚合物构成泵齿轮1、4，抑制了注塑成型时的收缩的齿轮泵。

[专利文献1]日本特开2013-076347号公报

[专利文献2]日本特开2000-303967号公报

而移送的流体的粘度对容积效率的影响较显著，在齿轮泵以移送水等低粘度的流体为目的的情况下，为了无需起始时的起动水而能够移送空气，要求精密级的尺寸精度。

在通过注塑成型制造由树脂制成的泵齿轮的情况下，有如下情况：由于在制造时产生的收缩而发生形变，在泵齿轮的外周面和两端面与泵室的内壁面之间产生不必要的间隙，使容积效率下降。为了防止产生这样的收缩，一般在泵齿轮进行挖空。在不进行挖空而由实心成形泵齿轮的情况下，需要采取如下措施：使用不易产生收缩的树脂材料或为了防止收缩使用具有特别的控制机构的成型机等。

并且，在泵齿轮，制造时从浇口射出的树脂的熔体前沿在模具内合流处形成有焊接线。焊接线与非焊接部相比在强度方面较脆弱，尤其是通过挖空而防止泵齿轮收缩的情况下，焊接线有可能成为整个齿轮在强度上的瓶颈。

发明内容

鉴于以上问题，本发明想要解决的课题是提供一种具有不使用防止收缩产生的特别的树脂材料和注塑成型机就能实现使强度与尺寸精度相协调的泵齿轮的齿轮泵。

为了解决上述课题，本发明的要旨是：本发明的齿轮泵是外接式齿轮泵，其包括：机壳，其具有：流体的吸入口以及吐出口；以及泵室，其连通该吸入口与吐出口；马达，其容纳于所述机壳内；以及泵齿轮，其是配置在所述泵室内且压送所述流体的由树脂制成的一对齿轮，所述泵齿轮由通过所述马达直接或借助其他齿轮旋转驱动的驱动齿轮和与该驱动齿轮啮合的从动齿轮构成，在各所述泵齿轮的端面处的轴孔部与齿部之间凹设有挖空部，在所述挖空部设置有与各所述泵齿轮一体成形的肋，在所述挖空部的所述齿部侧的侧面同与该侧面对置的所述肋的对置面之间设置有间隙。

通过在泵齿轮的端面设置挖空部，能够防止泵齿轮在注塑成型时产生的收缩。而由于若只设置挖空部，则泵齿轮的强度不充分，由于泵齿轮的弯曲而使容积效率下降、产生噪声、部件寿命缩短。通过在挖空部设置肋保持整个泵齿轮的强度，并且，通过在挖空部的齿部侧的侧面同与该侧面对置的肋的对置面之间设置间隙避免肋产生的收缩对齿部产生影响，能够实现使泵齿轮的强度与尺寸精度相协调。

并且，也可以是如下结构：所述肋从各所述泵齿轮的所述轴孔部向径向外侧呈直线状延伸。此时，为了抑制旋转时的振动，优选所述挖空部呈同心圆状地设置于所述端面，所述肋在各所述泵齿轮的所述端面沿周向等间隔地设置。

并且，优选如下结构：所述挖空部以及所述肋设置于各所述泵齿轮的两端面。

通过使泵齿轮的两端面的形状相同，能够使泵齿轮的旋转稳定，且能够抑制由于旋转时的振动而产生的噪声。

并且优选各所述泵齿轮在任一侧的端面，在沿周向等间隔且距中心的径向距离相等的位置具有浇口痕，使各所述泵齿轮的焊接线与所述肋在各所述泵齿轮上的周向位置相同。

通过沿泵齿轮的形成有焊接线的位置形成有直线状的肋，增大焊接面的紧贴面积。由此，能够提高焊接线处的拉伸强度，且能够降低整个泵齿轮的强度方面的脆弱性。

在本发明中，优选所述肋在各所述泵齿轮的所述端面沿周向等间隔地设置有三个。

在本发明中，优选各所述泵齿轮具有沿径向呈直线状延伸的焊接线，使所述肋与所述焊接线在各所述泵齿轮上的周向位置相同。通过这样的结构，能够降低整个泵齿轮的强度方面的脆弱性。

根据本发明所涉及的齿轮泵，能够提供一种具有不使用防止收缩产生的特别的树脂材料和注塑成型机就能实现使强度与尺寸精度相协调的泵齿轮的齿轮泵。

附图说明

图1是齿轮泵1的分解立体图。

图2是组装后的齿轮泵1的主视剖视图。

图3是示出齿轮泵1的流体的移送原理的说明图。

图4(a)、图4(b)是泵齿轮20的俯视图以及仰视图。

图5(a)、图5(b)、图5(c)是驱动齿轮21的俯视图、立体图以及局部放大图。

图6(a)、图6(b)是贯穿插入有支轴51的驱动齿轮21的立体图以及剖视图。

符号说明

1齿轮泵；

10机壳；

111吸入口；

112吐出口；

20泵齿轮；

21驱动齿轮；

211轴孔部；

211aD形切口部；

211b圆筒部；

212齿部；

213挖空部；

214肋；

215间隙；

22从动齿轮；

50泵室；

51支轴；

511D形切口部；

512圆柱部；

52支轴。

具体实施方式

以下参照附图对本发明所涉及的齿轮泵的实施方式进行详细的说明。本实施方式所涉及的齿轮泵1是构成装设于冰箱的自动制冰装置的设备，是将水从蓄水槽移送至制冰盘的泵。另外，本实施方式的所谓的“上”以及“下”是图1所示的上下，所谓的“水平方向”是与该上下方向正交的方向。所谓的“主视”是将图1中设置有吸入口111的一侧作为前，且是从正面观察齿轮泵1时的视线方向，所谓的“俯视”是图1中从上方观察齿轮泵1时的视线方向。

(整体结构)

图1是齿轮泵1的分解立体图，图2是组装后的齿轮泵1的主视剖视图(图1的A-A位置的剖视图)。如图1以及图2所示，本实施方式的齿轮泵1主要由机壳10、容纳于机壳10内的马达40、由减速并传递马达40的驱动力的大小一对的斜齿轮构成的减速齿轮系30以及压送齿轮泵1的移送流体即水的一对正齿轮即泵齿轮20构成。

机壳10在上下方向上被分割为四个部件，按照顺序从上具有第一机壳体11、第二机壳体12、第三机壳体13以及第四机壳体14。在俯视观察这些机壳体的四个角的相同位置的上下方向上设置有螺钉孔，通过将螺钉101螺旋插入这些螺钉孔中，第一至第四机壳体作为机壳10而一体化。

第一机壳体11具有移送流体即水的吸入口111以及吐出口112。吸入口111将水从未图示的蓄水槽通过管吸入至后述的泵室50内，吐出口112将吸入泵室50内的水通过管供给至未图示的制冰盘。

如图2所示，第一机壳体11的内壁面与第二机壳体12的上表面划分配置有泵齿轮20的泵室50。在第一机壳体11与第二机壳体12的抵接部安装有O型圈53，防止水从泵室50向机壳10外漏出。O型圈53被第一机壳体11下端部的内壁面和与该内壁面对置的第二机壳体12的侧面在水平方向上压缩。通过O型圈53被在水平方向上压缩，即使在螺钉101的螺合松动的情况下，也能够防止第一机壳体11由于O型圈53的反作用力而被向上方抬起，能够保持泵室50的密闭性。

在泵室50竖立设置有支承泵齿轮20的支轴51以及52，支轴51沿上下方向贯通第二机壳体12。在第二机壳体12的设置了支轴51的贯通孔的位置的下表面配设有防止从该贯通孔漏出的水的行进的圆盘状的弹性部件即密封部件54。

泵齿轮20由固定于支轴51且与支轴51一同旋转的驱动齿轮21和能够被支轴52支承为旋转且通过与驱动齿轮21啮合而与驱动齿轮21的旋转联动地旋转的从动齿轮22构成。驱动齿轮21以及从动齿轮22都是通过注塑成型而制造的由树脂制成的齿轮。

第二机壳体12的下表面与第三机壳体13的内壁面划分配置有减速齿轮系30的齿轮室60。在齿轮室60内，从第二机壳体12侧贯穿插入有支轴51，从第三壳体13的底部贯穿插入有马达40的旋转轴41。在支轴51固定有构成减速齿轮系30的大径的斜齿轮即第一斜齿轮31，支轴51与斜齿轮31的旋转一同旋转。小径的斜齿轮即第二斜齿轮32作为小齿轮固定于旋转轴41，且通过马达40的驱动力与旋转轴41一同旋转。

第四机壳体14具有上端开口的沿上下方向延伸的圆筒状的空间部，在该空间部容纳有马达40。马达40是已知的无刷直流马达。省略马达40的内部机构的详细情况。

(泵室的结构)

图3是示出齿轮泵1的流体的移送原理的说明图。若配置于泵室50的泵齿轮20旋转，泵齿轮20的啮合部的齿部分离，则在泵室50的吸入口111侧产生负压，通过该负压，流体从吸入口111被向泵室50内吸入。被吸入的流体封入被泵室50的内壁面与泵齿轮20的齿部划分的空间，且向泵室50的吐出口112侧传送。传送至吐出口112侧的流体通过泵齿轮20的齿轮啮合而产生的正压从吐出口112向泵室50外压送。

另外，本实施方式的齿轮泵1以低粘度的流体即水作为移送对象，并且，也能够不需要起始时的起动水而移送压缩性流体即空气。因此，泵齿轮20的外周面以及两端面的位置和泵室50的内壁面的位置要求较高的尺寸精度。

(泵齿轮的形状)

图4(a)、图4(b)是泵齿轮20的俯视图以及仰视图。以下，以驱动齿轮21为例对泵齿轮20的形状进行说明。本实施方式的驱动齿轮21是通过注塑成型制造的由树脂制成的齿轮，为了防止由于注塑成型时产生的收缩而使尺寸精度下降，在驱动齿轮21的两端面的轴孔部211与齿部212之间呈同心圆状凹设有挖空部213。另外，这里所谓的轴孔部211不仅指贯穿插入有支轴51的轴孔，也包括与划分该轴孔的轴孔附近的周向连接的筒状体部分。

若只设置挖空部213，则有如下担心：驱动齿轮21的强度不充分，由于驱动齿轮21的弯曲而使容积效率下降、产生噪声、部件寿命缩短。因此，需要保持驱动齿轮21的强度，在挖空部213设置有与驱动齿轮21一体成形的肋214。肋214从轴孔部211向径向外侧呈直线状延伸，且沿周向等间隔地设置有三个。通过该肋214保持驱动齿轮21的强度。另外，这里所谓的挖空部213指的是包括形成有肋214的周向范围的驱动齿轮21的整周的轴孔部211与齿部212之间的部分。

并且，在本实施方式中，由于挖空部123以及肋214设置在驱动齿轮21的两端面，驱动齿轮21的两端面成为相同的形状。由此，使驱动齿轮21的旋转稳定，抑制旋转时的晃动。

如上所述，驱动齿轮21是通过注塑成型而制造的由树脂制成的齿轮。图4(a)所示的点B是在制造驱动齿轮21时向模具内射出树脂的浇口痕。驱动齿轮21通过从三处浇口射出树脂而制造，该三处浇口配置在沿周向等间隔且距中心的径向距离相等的位置。图4(a)所示的虚线C是从浇口射出的树脂的熔体前沿在模具内合流的焊接线。一般地，焊接线与非焊接部相比，在强度方面较脆弱。

本实施方式的驱动齿轮21在沿形成有该焊接线的位置设置有直线状的肋214。通过焊接线与肋214的周向位置重叠，能够比其他挖空部213较宽地确保焊接面的紧贴面积，提高了焊接线处的拉伸强度。由此，减轻了整个驱动齿轮21的强度方面的脆弱性。

为了减轻由于焊接线而引起的强度上的脆弱性，优选沿所有焊接线的形成位置设置肋214。为了从三处的浇口射出树脂来制造本实施方式的驱动齿轮21，成形品存在三个焊接线。根据该结构在驱动齿轮21设置三个肋214。但是，上述只是优选的结构，肋214没有必要一定与焊接线的数量相同，或一定沿焊接线的形成位置而设置。肋214的数量和位置能够相应于形成于驱动齿轮21的焊接线的数量和驱动齿轮21所要求的强度适当地调整。

图5(a)是驱动齿轮21的俯视图，图5(b)是驱动齿轮21的立体图，图5(c)是图5(a)的被虚线包围的部分的放大图。如图5(a)、图5(b)、图5(c)所示，在驱动齿轮21的挖空部213的齿部212侧的侧面同与该侧面对置的肋214的对置面之间设置有间隙215。即，驱动齿轮21的挖空部213的齿部212侧的侧面同与该侧面对置的肋214的对置面不相连而分离。另外，肋214的该对置面设置成倾斜面只是为了设置注塑成型时的拔模斜度。

驱动齿轮21要求较高的尺寸精度，而肋214也需要具有保持驱动齿轮21的强度的程度的厚度和宽度，有如下担心：由于肋214产生收缩而对尺寸精度产生影响。在本实施方式的驱动齿轮21中，通过在挖空部213的齿部212侧的侧面与肋214之间设置有间隙215，即使在制造驱动齿轮21时肋214产生了收缩的情况下，也不会影响到齿部212。由此，能够使驱动齿轮21的强度与尺寸精度相协调。

另外，考虑材料效率，本实施方式的驱动齿轮21需要通过具有充足的宽度的直线状的肋214来确保强度，但肋214不必一定呈直线状。例如，即使是在整周形成了肋214的结构，只要设置间隙215，就能够使强度与尺寸精度相协调。

至此叙述的关于驱动齿轮21的形状的特征也与从动齿轮22相同。但是，驱动齿轮21与从动齿轮22在其轴孔部211、221的轴孔形状这一点上不同。

如上所述，驱动齿轮21与支轴51一同旋转，从动齿轮22能够被支轴52支承为旋转且与驱动齿轮21的旋转联动地旋转。图6(a)是贯穿插入了支轴51的驱动齿轮21的立体图，图6(b)是图6(a)的D-D剖视图。如图6(a)、图6(b)所示，在支轴51的上部形成有外周面的一部分被呈平面状切除的D形切口部511，在贯通插入有支轴51的驱动齿轮21的轴孔部211上部形成有呈与D形切口部511互补的形状的D形切口部211a。通过支轴51的D形切口部511与驱动齿轮21的D形切口部211a卡合，驱动齿轮21在支轴51上的周向位置被定位，防止驱动齿轮21空转。

支轴51的比D形切口部511靠下的部分成为径向截面为圆形的圆柱部512，驱动齿轮21的轴孔部211的与圆柱部512对应的部分也成为径向截面为圆形的圆筒部211b。通过圆筒部211b被插入圆柱部512，定位驱动齿轮21的径向位置。

在传递驱动齿轮21的动力时，应力从支轴51集中于设置于D形切口部211a的平面状的D形切口面211c的周向端部(以下也简称为“D形切口部211a的角部”)。如图4(a)所示，驱动齿轮21的焊接线沿周向等间隔地形成有三个，其中一个从D形切口面211c相对于D形切口面211c沿垂直方向延伸。由此，以D形切口部211a的径向中心为起始点,通过D形切口部211a的角部的直线D和三个焊接线在驱动齿轮21的周向上设置在最远的位置。通过使D形切口部211a的角部与焊接线的位置避开，能够避免驱动齿轮21的拉伸强度较低的部分与旋转时应力集中的部分重叠，避免强度上的脆弱处集中于D形切口部211a的角部。以本实施方式的D形切口部211a的径向中心为起始点，该起始点与支轴51的轴中心一致。

而从动齿轮22的轴孔部221以及支轴52没有与D形切口部相当的结构，轴孔部221和支轴52在上下方向的全长上的径向截面呈圆形。

并且，如图4(a)、图4(b)所示，在本实施方式中，挖空部213以及肋214设置在驱动齿轮21的两端面。在驱动齿轮21中需要加强强度的主要是具有D形切口部211a的一侧的端面，通过在圆筒部211b侧也设置比D形切口部211a侧小型的肋214，实现使驱动齿轮21的成本与旋转的稳定性相协调。具体地说，通过将设置于驱动齿轮21的圆筒部211b侧的端面的肋214的周向宽度设置为比设置于D形切口部211a侧的端面的肋214的周向宽度窄，能够实现使驱动齿轮21的成本与旋转的稳定性相协调。

(齿轮泵的动作)

以下使用图2对本实施方式所涉及的齿轮泵1的动作进行说明。

若对马达40的端子42供给直流电，旋转轴41旋转，则固定于旋转轴41的上部的第二斜齿轮32与旋转轴41一同旋转。第二斜齿轮32与比第二斜齿轮32大径的第一斜齿轮31啮合，第二斜齿轮32的旋转通过第一斜齿轮31被减速且向支轴51传递。

通过在将马达40的驱动力传递到泵齿轮20的减速齿轮系30中使用斜齿轮，缓和减速齿轮系30的啮合部的齿部的碰撞声，降低运转齿轮泵1时的噪声。并且，由于在支轴51也产生推力方向的推力，因此通过支轴51被按压向轴向的任一方，期待能够抑制晃动，且使固定于支轴51的驱动齿轮21的旋转稳定。

通过马达40的驱动力传递到支轴51，固定于贯通插入到泵室50内的支轴51的驱动齿轮21向图3所示的方向旋转。通过驱动齿轮21的D形切口部211a与支轴51的D形切口部511卡合，防止支轴51空转，且通过将驱动齿轮21的圆筒部211b插入到支轴51的圆柱部512，确保驱动齿轮21的径向位置的定位精度。另外，在本实施方式中，马达40的驱动力通过减速齿轮系30传递至驱动齿轮21，但这不是必不可少的结构，也可以考虑将驱动齿轮21直接固定于马达40的旋转轴41。

如图4(a)、图4(b)所示，驱动齿轮21的焊接线形成于从应力集中的D形切口部211a的角部分离的位置。并且，在各焊接线上设置有肋214，确保较宽的焊接面的紧贴面积。通过该结构，能够降低由于焊接线而引起的驱动齿轮21的强度上的脆弱性。

如图3所示，通过驱动齿轮21旋转，与驱动齿轮21啮合的从动齿轮22也联动地旋转。若驱动齿轮21与从动齿轮22旋转，且啮合部的齿部分离，则在泵室50的吸入口111侧产生负压。通过在吸入口111侧产生负压，水从吸入口111被吸入到泵室50内。被吸入的水封入被泵室50的内壁面与泵齿轮20的齿部划分的空间，且通过泵齿轮20旋转而被传送到吐出口112侧。被传送到吐出口112侧的水通过泵齿轮20的齿部啮合而产生的正压，从吐出口112向泵室50外压送。

泵齿轮20使用一般的树脂材料和射出成型机来制造，但是如图4(a)、图4(b)所示，通过在沿泵齿轮20的焊接线形成的肋214、224与齿部212、222之间设置有间隙215、225，能够实现使强度与尺寸精度相协调。由此，在本实施方式的齿轮泵1中，能够以较高的容积效率移送移送对象即水以及泵1启动时的管内的空气。

以上对本发明的实施方式详细地进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内能够进行各种变形。

Claims (7)

1.一种齿轮泵，是外接式齿轮泵，其包括：

机壳，其具有：流体的吸入口以及吐出口；以及泵室，其连通该吸入口与吐出口；

马达，其容纳于所述机壳内；以及

泵齿轮，其是配置在所述泵室内且压送所述流体的由树脂制成的一对齿轮，

所述齿轮泵的特征在于，

所述泵齿轮由通过所述马达直接或借助其他齿轮旋转驱动的驱动齿轮和与该驱动齿轮啮合的从动齿轮构成，

在各所述泵齿轮的端面处的轴孔部与齿部之间凹设有挖空部，

在所述挖空部设置有与各所述泵齿轮一体成形的肋，

在所述挖空部的所述齿部侧的侧面同与该侧面对置的所述肋的对置面之间设置有间隙。

2.根据权利要求1所述的齿轮泵，其特征在于，

所述肋从各所述泵齿轮的所述轴孔部向径向外侧呈直线状延伸。

3.根据权利要求2所述的齿轮泵，其特征在于，

所述挖空部呈同心圆状地设置于所述端面，

所述肋在各所述泵齿轮的所述端面沿周向等间隔地设置。

4.根据权利要求3所述的齿轮泵，其特征在于，

所述挖空部以及所述肋设置于各所述泵齿轮的两端面。

5.根据权利要求3或4所述的齿轮泵，其特征在于，

各所述泵齿轮在任一侧的端面，在沿周向等间隔且距中心的径向距离相等的位置具有浇口痕，

使各所述泵齿轮的焊接线与所述肋在各所述泵齿轮上的周向位置相同。

6.根据权利要求3所述的齿轮泵，其特征在于，

所述肋在各所述泵齿轮的所述端面沿周向等间隔地设置有三个。

7.根据权利要求1所述的齿轮泵，其特征在于，

各所述泵齿轮具有沿径向呈直线状延伸的焊接线，

使所述肋与所述焊接线在各所述泵齿轮上的周向位置相同。