CN107076140A - 齿轮泵或齿轮马达 - Google Patents
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Abstract
驱动轴的端部和从动轴的端部与活塞摩擦而导致机械效率降低和零件磨损。本发明的齿轮泵(1)包括:壳体(6);构成为斜齿轮并在壳体(6)内彼此啮合,且将壳体(6)内分隔为高压空间和低压空间的驱动齿轮(2)和从动齿轮(3);以及分别与对驱动齿轮(2)进行枢轴支承的驱动轴(4)的端部和对从动齿轮(3)进行枢轴支承的从动轴(5)的端部相向,并且能变成比低压空间的压力高的压力的驱动侧空间(16)和从动侧空间(116)。驱动轴(4b)的端部被供给至驱动侧空间(16)的工作流体向规定方向按压,并且从动轴(5b)的端部被供给至从动侧空间(116)的工作流体向规定方向按压。
Description
技术领域
本发明涉及例如包括构成为斜齿轮的驱动齿轮和从动齿轮的齿轮泵或齿轮马达。
背景技术
作为现有的齿轮泵,包括彼此啮合的驱动齿轮和从动齿轮,但在驱动齿轮和从动齿轮构成为斜齿轮的情况下,驱动齿轮和从动齿轮的端部被齿的啮合产生的推力或作用于齿面的液压力产生的推力向侧板按压。因此,存在驱动齿轮和从动齿轮的端部磨损和因摩擦导致机械效率降低的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利第6887055号说明书
发明内容
发明所要解决的技术问题
为此,专利文献1的齿轮泵构成为:配置分别与驱动轴和从动轴的端部接触的活塞,并利用上述活塞来按压驱动轴和从动轴,由此抵消推力。因此,能抵消推力,但不能充分地防止因轴端部与活塞摩擦而导致磨损和因摩擦导致机械效率降低。
因此,本发明的目的在于提供一种能防止机械效率降低的齿轮泵或齿轮马达。
解决技术问题所采用的技术方案
第一方面的齿轮泵或齿轮马达包括:壳体;驱动齿轮和从动齿轮,该驱动齿轮和该从动齿轮构成为斜齿轮,并在上述壳体内彼此啮合,且将上述壳体内分隔为高压空间和低压空间;以及驱动侧空间和从动侧空间,该驱动侧空间与对上述驱动齿轮进行枢轴支承的驱动轴的端部相向,该从动侧空间与对上述从动齿轮进行枢轴支承的从动轴的端部相向,并且该驱动侧空间和该从动侧空间的压力能变成比上述低压空间的压力高的压力,上述驱动轴的端部被流入上述驱动侧空间的工作流体向规定方向按压,并且上述从动轴的端部被流入上述从动侧空间的工作流体向上述规定方向按压。
在上述齿轮泵或齿轮马达中,配置与驱动轴和从动轴的端部相向的驱动侧空间和从动侧空间,并利用流入上述驱动侧空间和从动侧空间内的工作流体的压力来按压驱动轴和从动轴,由此能抵消推力。因此,与通过利用与轴端部接触的活塞按压轴端部来防止驱动齿轮和从动齿轮的端部与侧板摩擦相比,能防止机械效率降低和零件磨损。
第二发明的齿轮泵或齿轮马达是在第一发明的齿轮泵或齿轮马达的基础上,包括:驱动侧开闭构件,在上述驱动侧空间的压力在比高压低的驱动侧中压以下时,该驱动侧开闭构件使上述驱动侧空间不与上述低压空间连通,并且在上述驱动侧空间的压力超过驱动侧中压时,该驱动侧开闭构件使上述驱动侧空间与上述低压空间连通;以及从动侧开闭构件,在上述从动侧空间的压力在比高压低的从动侧中压以下时,该从动侧开闭构件使上述从动侧空间不与上述低压空间连通,并且在上述从动侧空间的压力超过从动侧中压时,该从动侧开闭构件使上述从动侧空间与上述低压空间连通。
在上述齿轮泵或齿轮马达中,通过将供高压的工作流体流入的驱动侧空间和从动侧空间的压力分别调整为比高压低的驱动侧中压和从动侧中压以下,能防止基于驱动侧空间和从动侧空间内的工作流体的压力的驱动轴和从动轴的按压力变得过大。
第三发明的齿轮泵或齿轮马达是在第二发明的齿轮泵或齿轮马达的基础上,上述驱动侧开闭构件和上述从动侧开闭构件分别具有:闭动作受压面,该闭动作受压面面向导入高压工作流体的高压空间;以及开动作受压面,该开动作受压面面向上述驱动侧空间或上述从动侧空间,且比上述闭动作受压面大。
在上述齿轮泵或齿轮马达中,通过使开闭构件的闭动作受压面与开动作受压面的面积差变化,能对驱动侧中压和从动侧中压相对于高压的比例进行变更,从而调整驱动侧中压和从动侧中压的压高。
第四发明的齿轮泵或齿轮马达是在第一至第三中的任一发明的齿轮泵或齿轮马达的基础上,包括配置于上述驱动轴的外周的上述驱动侧轴承构件和配置于上述从动轴的外周的上述从动侧轴承构件,上述驱动侧开闭构件配置于上述驱动侧轴承构件的内部,上述从动侧开闭构件配置于上述从动侧轴承构件的内部。
在上述齿轮泵和齿轮马达中,与例如开闭构件配置于与驱动轴和从动轴相向的部分相比,能缩短齿轮泵或齿轮马达的全长。
发明效果
如上所述,根据本发明,能获得以下效果。
在第一发明中,配置与驱动轴和从动轴的端部相向的驱动侧空间和从动侧空间,并利用流入上述驱动侧空间和从动侧空间内的工作流体的压力来按压驱动轴和从动轴,由此能抵消推力。因此,与通过利用与轴端部接触的活塞按压轴端部来防止驱动齿轮和从动齿轮的端部与侧板摩擦相比,能防止机械效率降低和零件磨损。
在第二发明中,通过将供高压工作流体流入的驱动侧空间和从动侧空间的压力分别调整为比高压低的驱动侧中压和从动侧中压以下,能防止基于驱动侧空间和从动侧空间内的工作流体的压力的驱动轴和从动轴的按压力变得过大。
在第三发明中,通过使开闭构件的闭动作受压面与开动作受压面的面积差变化,能对驱动侧中压和从动侧中压相对于高压的比例进行变更,从而调整驱动侧中压和从动侧中压的压高。
在第四发明中,与例如开闭构件配置于与驱动轴和从动轴相向的部分相比,能缩短齿轮泵或齿轮马达的全长。
附图说明
图1是说明本发明第一实施方式的齿轮泵整体结构的图。
图2是说明驱动齿轮和从动齿轮的结构的图。
图3是沿图1的III-III线的剖视图。
图4是说明驱动轴的端部被供给至驱动侧空间的工作流体向左方按压的结构的图。
图5是说明从动轴的端部被供给至从动侧空间的工作流体向左方按压的结构的图。
图6是说明本发明第二实施方式的齿轮泵整体结构的图。
图7是说明驱动轴的端部被供给至驱动侧空间的工作流体向左方按压的结构的图。
图8是说明从动轴的端部被供给至从动侧空间的工作流体向左方按压的结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的齿轮泵的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
[齿轮泵的整体结构]
如图1所示,第一实施方式的齿轮泵1包括:彼此啮合的驱动齿轮2和从动齿轮3,分别对驱动齿轮2和从动齿轮3进行枢轴支承的驱动轴4a、4b和从动轴5a、5b,以及对驱动齿轮2、从动齿轮3、驱动轴4a、4b和从动轴5a、5b进行收纳的壳体6。本实施方式的齿轮泵1在将从贮存工作流体(例如工作油)的储罐供给的工作流体吸入并升压之后,排出上述工作流体并供给至液压设备。
壳体6具有:主体7,该主体7具有截面形状呈大致8字状的内部空间(眼镜孔10);固定件8,该固定件8与主体7的一端面螺合;以及盖体9,该盖体9与主体7的另一端面螺合。在齿轮泵1中,通过固定件8和盖体9关闭形成于主体7内部的眼镜孔10。
如图1和图2所示,驱动齿轮2和从动齿轮3分别构成斜齿轮,并插入形成于壳体6内部的眼镜孔10。在眼镜孔10中,驱动轴4a、4b分别从驱动齿轮2的两端面沿着轴向延伸设置,从动轴5a、5b分别从从动齿轮3的两端面沿着轴向延伸设置。驱动轴4a插通形成于固定件8的插通孔8a,在驱动轴4a的端部连接有未图示的驱动机构。在齿轮泵1中,驱动齿轮2和从动齿轮3在相互啮合的状态下收纳于眼镜孔10内,其齿顶与眼镜孔10的内周面滑动接触。
在图1中,在形成于壳体6内部的眼镜孔10中插入有:轴承壳体11,该轴承壳体11对从驱动齿轮2朝向左方延伸的驱动轴4a进行支承;以及轴承壳体111,该轴承壳体111对从从动齿轮3朝向左方延伸的从动轴5a进行支承。轴承壳体11、111分别具有一个支承孔,在上述支承孔内设置有驱动轴4a的轴承即轴承11a、从动轴5a的轴承即轴承111a。因此,轴承壳体11通过使驱动轴4a插通轴承11a而将驱动轴4a支承为旋转自如,并且,轴承壳体111通过使从动轴5a插通轴承111a而将从动轴5a支承为旋转自如。
同样地,在图1中,在形成于壳体6内部的眼镜孔10中插入有:轴承壳体12,该轴承壳体12对从驱动齿轮2朝向右方延伸的驱动轴4b进行支承;以及轴承壳体112,该轴承壳体112对从从动齿轮3朝向右方延伸的从动轴5b进行支承。轴承壳体12、112分别具有一个支承孔,在上述支承孔内设置有驱动轴4b的轴承即轴承12a、从动轴5b的轴承即轴承112a。因此,轴承壳体12通过使驱动轴4b插通轴承12a而将驱动轴4b支承为旋转自如,并且,轴承壳体112通过使从动轴5b插通轴承112a而将从动轴5b支承为旋转自如。
在驱动齿轮2和从动齿轮3的两侧分别配置有两块侧板15a、侧板15b。侧板15a是形成有两个贯通孔的板状构件,在驱动轴4a和从动轴5a插通在两个贯通孔中的状态下,侧板15a与驱动齿轮2和从动齿轮3的端面抵接。同样地,侧板15b是形成有两个贯通孔的板状构件,在驱动轴4b和从动轴5b插通在两个贯通孔中的状态下,侧板15b与驱动齿轮2和从动齿轮3的端面抵接。因此,侧板15a配置在驱动齿轮2和从动齿轮3与轴承壳体11、111之间,侧板15b配置在驱动齿轮2和从动齿轮3与轴承壳体12、112之间。
在轴承壳体11、111的与侧板15a相向的端面设置有密封构件11b,该密封构件11b具有弹性。密封构件11b将轴承壳体11、111与侧板15a之间的间隙划分为高压侧和低压侧。轴承壳体11另一侧的端面与固定件8的端面抵接,由此,轴承壳体11、111沿其轴向的移动被限制。同样地,在轴承壳体12、112的与侧板15b相向的端面设置有密封构件12b,该密封构件12b具有弹性。密封构件12b将轴承壳体12、112与侧板15b之间的间隙划分为高压侧和低压侧。轴承壳体12、112另一侧的端面与盖体9的端面抵接,由此,轴承壳体12、112沿其轴向的移动被限制。
在齿轮泵1中,如图3所示,主体7在其一侧的侧面形成有吸入孔7a,该吸入孔7a与眼镜孔10的低压空间相通,并且,在与之相对的另一侧的侧面形成有排出孔7b,该排出孔7b与眼镜孔10的高压空间相通。而且,吸入孔7a和排出孔7b设置成各自的轴线位于驱动齿轮2和从动齿轮3的转轴间的中心。
因此,在齿轮泵1中,在壳体6的吸入孔7a处连接有来自贮存工作流体的储罐的配管,并且在排出孔7b处连接有朝向液压设备的配管,并通过未图示的驱动机构使驱动齿轮2的驱动轴4a旋转。由此,使与驱动齿轮2啮合的从动齿轮3旋转,从而使由眼镜孔10的内周面与驱动齿轮2和从动齿轮3的齿面围成的空间的工作流体通过齿轮的旋转而移送至排出孔7b一侧,以驱动齿轮2和从动齿轮3的啮合部为界,排出孔7b一侧为高压侧,吸入孔7a一侧为低压侧。
若通过工作流体移送至排出孔7b一侧而使吸入孔7a一侧变为负压,则储罐内的工作流体经由配管和吸入孔7a被吸引至低压侧的眼镜孔10内,使由眼镜孔10的内周面与驱动齿轮2和从动齿轮3的齿面围成的空间的工作流体通过齿轮的旋转而移送至排出孔7a一侧,并被加压成高压后经由排出孔7a和配管送至液压设备。
在本实施方式的齿轮泵1中,如图1所示,在壳体6的内部设置有驱动侧空间16和从动侧空间116,该驱动侧空间16和从该动侧空间116分别与驱动轴4b的端部(图1的右端部)和从动轴5b的端部(图1的右端部)相向。驱动侧空间16和从动侧空间116分别构成于在盖体9端面形成的凹部的内部。排出压(高压)的工作流体从眼镜孔10流入驱动侧空间16和从动侧空间116,并且驱动侧空间16和从动侧空间116能维持为比低压高且比排出压低的规定中压以下的压力。由此,在图1中,在驱动齿轮2和从动齿轮3被驱动而旋转时,驱动轴4b的端部被供给至驱动侧空间16的工作流体向左方按压,并且,从动轴5b的端部被供给至从动侧空间116的工作流体向左方按压。因此,在驱动齿轮2和从动齿轮3被驱动而旋转时,齿的啮合产生的推力、作用于齿面的液压产生的推力和作用于齿的侧面的液压产生的推力作用在驱动齿轮4和从动齿轮5上,驱动齿轮2和从动齿轮3被朝向右方按压,但上述推力被驱动侧空间16内的工作流体的压力和从动侧空间116内的工作流体的压力抵消。
首先,基于图1和图4对驱动轴4b的端部被供给至驱动侧空间16的工作流体向左方按压的结构进行说明。图4是对活塞19的移动进行说明的示意图,夸张地图示了例如大径部分19a的截面积与小径部分19b的截面积的面积差。
在轴承壳体12上设置有筒孔17,该筒孔17形成为在驱动轴4b的外周侧沿着驱动轴4b的轴向。在图1中,筒孔17朝向盖体9的端面开口,并从上述开口朝向左方延伸,筒孔17的开口与驱动侧空间16连通。筒孔17具有配置于开口侧的大径孔部17a和配置于比大径孔部17a靠近内侧处的小径孔部17b。小径孔部17b的内径比大径孔部17a的内径稍小。
在轴承壳体12上设置有三条连通路径18a、18b、18c,该三条连通路径18a、18b、18c沿着与筒孔17正交的方向形成。第一连通路径18a构成为能在筒孔17的开口附近与大径孔部17a连通。第二连通路径18b与大径孔部17a连通,第三连通路径18c在筒孔17的最内侧与小径孔部17b连通。
在轴承壳体12的筒孔17的内部配置有活塞19。活塞19具有大径部分19a和小径部分19b,上述小径部分19b与大径部分19a一体构成。活塞19插入轴承壳体12的筒孔17,以使其大径部分19a配置于筒孔17的大径孔部17a,且其小径部分19b配置于筒孔17的小径孔部17b。大径部分19a具有与筒孔17的大径孔部17a的内径大致相同的外径,小径部分19b具有与筒孔17的小径孔部17b的内径大致相同的外径。
轴承壳体12的第一连通路径18a和第三连通路径18c经由未图示的通路与眼镜孔10的低压空间连通,第二连通路径18b经由未图示的通路与眼镜孔10的高压空间连通。
活塞19的大径部分19a的右端面被供给至驱动侧空间16的中压的工作流体朝向左方按压,并且大径部分19a的左端面(没有小径部分19b的部分)被供给至第二连通路径18b的排出压的工作流体朝向右方按压。另外,第三连通路径18c与眼镜孔10的低压空间连通,小径部分19b的左端面被第三连通路径18c内的工作流体按压,但可认为作用于小径部分19b的左端面的力与作用于大径部分19a的右端面的力和作用于大径部分19a的左端面的力相比,小得可以忽略。因此,活塞19的大径部分19a根据作用于其右端面的力与作用于其左端面的力的大小而在筒孔17的内部移动。作用于活塞19的大径部分19a右端面的力通过供给至驱动侧空间16的中压的工作流体的压力(P1)与大径部分19a右端面的面积(S1)相乘来计算,作用于活塞19的大径部分19a左端面的力通过供给至第二连通路径18b的排出压的工作流体的压力(P2:排出压)与大径部分19a左端面的面积(S2)相乘来计算。大径部分19a左端面的面积(S2)通过大径部分19a的截面积减去小径部分19b的截面积来计算。
图4(a)示出了驱动侧空间16与第一连通路径18a未连通的状态(驱动侧空间16为关闭的空间,因此称为闭状态)。在该状态下,活塞19的大径部分19a在筒孔17的内部与第一连通路径18a的整个区域相向,因此第一连通路径18a被大径部分19a关闭。在驱动齿轮2和从动齿轮3被驱动而旋转时,眼镜孔10的高压空间内的工作流体通过驱动轴4b与轴承12a之间的间隙后,流入驱动侧空间16。因此,驱动侧空间16内的工作流体的压力(P1)将要上升至与眼镜孔10的高压空间的压力一致,因此作用于活塞19的大径部分19a的右端面的力增加。与之相对,作用于活塞19的大径部分的左端面的力由第二连通路径18b内的排出压的工作流体的压力(P2)与大径部分19a的左端面的面积(S2)相乘而得,因此始终恒定。因此,在变为闭状态后未经过充分的时间,且驱动侧空间16的工作流体的压力(P1)在规定圧力(规定的驱动侧中压)以下的情况下,作用于活塞19的大径部分19a的右端面的力比作用于活塞19的大径部分19a的左端面的力小,因此驱动侧空间16与第一连通路径18a维持为未连通的闭状态。
图4(b)示出了驱动侧空间16与第一连通路径18a连通的状态(驱动侧空间16为未关闭的空间,因此称为开状态)。在该状态下,活塞19的大径部分19a朝向筒孔17的内侧移动至左方,由此在筒孔17的内部不与第一连通路径18a的整个区域相向,因此第一连通路径18a不被大径部分19a关闭。即,在驱动齿轮2和从动齿轮3被驱动而旋转时,眼镜孔10的高压空间内的工作流体通过驱动轴4b与轴承12a之间的间隙后流入驱动侧空间16,驱动侧空间16内的工作流体的压力(P1)上升,作用于活塞19的大径部分19a的右端面的力变得比作用于活塞19的大径部分19a的左端面的力大,活塞19的大径部分19a向左方移动,从而变化为驱动侧空间16与第一连通路径18a连通的开状态。然后,驱动侧空间16内的工作流体从第一连通路径18a流出至眼镜孔10的低压空间,由此,驱动侧空间16内的工作流体的压力(P1)降低至与低压大致相同的压力,作用于活塞19的大径部分19a的右端面的力变得比作用于活塞19的大径部分19a的左端面的力小,活塞19的大径部分19a向右方移动,从而变化为图4(a)的闭状态。
如此,活塞19作为如下的驱动侧开闭构件起作用:在驱动侧空间16的压力在比排出压低的规定的驱动侧中压以下时,使驱动侧空间16不与使工作流体向吸入压(低压)回流的第一连通路径18a(低压空间)连通,并且在驱动侧空间16的压力超过规定的驱动侧中压时,使驱动侧空间16与第一连通路径18a(低压空间)连通。活塞19具有:大径部分19a的左端面(闭动作受压面),该左端面面向导入排出压的工作流体的第二连通路径18b(高压空间);以及大径部分19的右端面(开动作受压面),该右端面面向驱动侧空间16且比闭动作受压面大。活塞19配置于轴承壳体12的筒孔17内部,上述轴承壳体12配置于驱动轴4b的外周。
接下来,基于图1和图5对从动轴5b的端部被供给至从动侧空间116的工作流体向左方按压的结构进行说明。图5是对活塞119的移动进行说明的示意图,夸张地图示了例如大径部分119a的截面积与小径部分119b的截面积的面积差。
在轴承壳体112上设置有筒孔117,该筒孔117形成为在从动轴5b的外周侧沿着从动轴5b的轴向。在图1中,筒孔117朝向盖体9的端面开口,并从上述开口朝向左方延伸,筒孔117的开口与从动侧空间116连通。筒孔117具有配置于开口侧的大径孔部117a和配置于比大径孔部117a靠近内侧处的小径孔部117b。小径孔部117b的内径比大径孔部117a的内径稍小。
在轴承壳体112上设置有三条连通路径118a、118b、118c,该三条连通路径118a、118b、118c沿着与筒孔117正交的方向形成。第一连通路径118a构成为能在筒孔117的开口附近与大径孔部117a连通。第二连通路径118b与大径孔部117a连通,第三连通路径118c在筒孔117的最内侧与小径孔部117b连通。
在轴承壳体112的筒孔117的内部配置有活塞119。活塞119具有大径部分119a和小径部分119b,上述小径部分119b与大径部分119a一体构成。活塞119插入轴承壳体112的筒孔117,以使其大径部分119a配置于筒孔117的大径孔部117a,且其小径部分119b配置于筒孔117的小径孔部117b。大径部分119a具有与筒孔117的大径孔部117a的内径大致相同的外径,小径部分119b具有与筒孔117的小径孔部117b的内径大致相同的外径。
轴承壳体112的第一连通路径118a和第三连通路径118c经由未图示的通路与眼镜孔10的低压空间连通,第二连通路径118b经由未图示的通路与眼镜孔10的高压空间连通。
活塞119的大径部分19a的右端面被供给至从动侧空间116的中压的工作流体朝向左方按压,并且大径部分119a的左端面(没有小径部分119b的部分)被供给至第二连通路径118b的排出压的工作流体朝向右方按压。另外,第三连通路径118c与眼镜孔10的低压空间连通,小径部分119b的左端面被第三连通路径118c内的工作流体按压,但可认为作用于小径部分119b的左端面的力与作用于大径部分119a的右端面的力和作用于大径部分119a的左端面的力相比,小得可以忽略。因此,活塞119的大径部分119a根据作用于其右端面的力与作用于其左端面的力的大小而在筒孔117的内部移动。作用于活塞119的大径部分119a右端面的力通过供给至从动侧空间116的中压的工作流体的压力(P11)与大径部分119a右端面的面积(S11)相乘来计算,作用于活塞119的大径部分119a左端面的力通过供给至第二连通路径118b的排出压的工作流体的压力(P2:排出压)与大径部分119a左端面的面积(S12)相乘来计算。大径部分119a左端面的面积(S12)通过大径部分119a的截面积减去小径部分119b的截面积来计算。
图5(a)示出了从动侧空间116与第一连通路径118a未连通的状态(驱动侧空间116为关闭的空间,因此称为闭状态)。与图4(a)同样地,在变为关闭状态后未经过充分的时间,且从动侧空间116的工作流体的压力(P11)在规定圧力(规定的从动侧中压)以下的情况下,作用于活塞119的大径部分119a的右端面的力比作用于活塞119的大径部分119a的左端面的力小,因此从动侧空间116与第一连通路径118a维持为未连通的闭状态。
图5(b)示出了从动侧空间116与第一连通路径118a连通的状态(从动侧空间116为未关闭的空间,因此称为开状态)。与图4(b)同样地,在工作流体流入从动侧空间116后,且从动侧空间116的工作流体的压力(P11)超过规定圧力(规定的从动侧中压)的情况下,作用于活塞119的大径部分119a的右端面的力比作用于活塞119的大径部分119a的左端面的力大,因此从动侧空间116与第一连通路径118a变化为连通的开状态。然后,从动侧空间116内的工作流体从第一连通路径118a流出至眼镜孔10低压侧的空间,由此,从动侧空间116内的工作流体的压力(P11)降低至与低压大致相同的压力,作用于活塞119的大径部分119a的右端面的力变得比作用于活塞119的大径部分119a的左端面的力小,活塞119的大径部分119a向右方移动,从而变化为图5(a)的闭状态。
如此,活塞119作为如下的从动侧开闭构件起作用:在从动侧空间116的压力在比排出压低的规定的从动侧中压以下时,使从动侧空间116不与使工作流体向吸入压(低压)回流的第一连通路径18a(低压空间)连通,并且在从动侧空间116的压力超过规定的从动侧中压时,使从动侧空间116与第一连通路径118a(低压空间)连通。活塞119具有:大径部分119a的左端面(闭动作受压面),该左端面面向导入排出压的工作流体的第二连通路径118b(高压空间);大径部分119的右端面(开动作受压面),该右端面面向从动侧空间116且比闭动作受压面大。活塞119配置于轴承壳体112的筒孔117内部,上述轴承壳体112配置于从动轴5b的外周。
在驱动齿轮2和从动齿轮3被驱动而旋转时,齿的啮合产生的推力、作用于齿面的液压产生的推力和作用于齿的侧面的液压产生的推力作用在驱动齿轮4和从动齿轮5上,但作用于驱动齿轮4(驱动轴4b)的合计推力比作用于从动齿轮5(从动轴5b)的合计推力大。因此,本实施方式的齿轮泵1构成为:在驱动齿轮2和从动齿轮3被驱动而旋转时,驱动轴4b被驱动侧空间16内的工作流体的压力向左方按压的力比从动轴5b被驱动侧空间16内的工作流体的压力向左方按压的力大。即,例如在活塞19、119中,作用于大径部分19a、119a的左端面(闭动作受压面)的压力分别在排出压保持恒定,因此,通过使大径部分19a、119a的左端面(闭动作受压面)与大径部分19a、119a的右端面(开动作受压面)的各面积差变化,能分别对规定的驱动侧中压和规定的从动侧中压进行调整。在本实施方式中,活塞19的大径部分19a的右端面(开动作受压面)与活塞119的大径部分119a的右端面(开动作受压面)具有相同的面积,活塞19的大径部分19a的左端面(闭动作受压面)的面积比活塞119的大径部分119a的左端面(闭动作受压面)的面积大。因此,本实施方式构成为:例如在驱动侧空间16与第一连通路径18a未连通的闭状态下,驱动侧空间16内的中压变为排出压的约50%左右的压力时,通过使活塞19向左方移动而变化为驱动侧空间16与第一连通路径18a连通的开状态,并且在从动侧空间116与第一连通路径118a未连通的闭状态下,从动侧空间116内的中压变为排出压的约20%左右的压力时,通过使活塞119向左方移动而变化为从动侧空间116与第一连通路径118a连通的开状态。
<本实施方式的齿轮泵的特征>
本实施方式的齿轮泵1具有以下特征。
在本实施方式的齿轮泵1中,
配置与驱动轴4和从动轴5的端部4b、5b相向的驱动侧空间16和从动侧空间116,并利用流入上述驱动侧空间16和从动侧空间116内的工作流体的压力对驱动轴4的端部4b和从动轴5的端部5b进行按压,由此能抵消推力。因此,与利用与轴端部4b、5b接触的活塞来防止驱动齿轮2和从动齿轮3的端部与侧板15摩擦相比,能防止机械效率降低和零件磨损。
在本实施方式的齿轮泵1中,通过将供高压工作流体流入的驱动侧空间16和从动侧空间116的压力分别调整为比高压低的驱动侧中压和从动侧中压以下,能防止基于驱动侧空间16和从动侧空间116内的工作流体的压力的朝向驱动轴4的端部4b和从动轴5的端部5b的按压力变得过大。
在本实施方式的齿轮泵1中,通过使活塞19、119的闭动作受压面与开动作受压面的面积差变化,能对驱动侧中压和从动侧中压相对于排出压的比例进行变更,从而调整驱动侧中压和从动侧中压的压高。
在本实施方式的齿轮泵1中,与像第二实施方式的齿轮泵201那样将活塞219、319配置于与驱动轴4和从动轴5相向的部分相比,能缩短齿轮泵1的全长。
(第二实施方式)
以下,对本发明第二实施方式的齿轮泵201进行说明。第二实施方式的齿轮泵201与第一实施方式的齿轮泵1较大不同的点是开闭驱动侧空间和从动侧空间的活塞的结构。第二实施方式的齿轮泵201的其他结构与第一实施方式的齿轮泵1相同,因此标注相同符号并省略详细说明。
在本实施方式的齿轮泵201中,如图6所示,在壳体6的内部设置有驱动侧空间216和从动侧空间316,该驱动侧空间216和该从动侧空间316分别与驱动轴4b的端部(图6的右端部)和从动轴5b的端部(图6的右端部)相向。驱动侧空间216和从动侧空间316构成为被从眼镜孔10供给排出压(高压)的工作流体,并且能维持为比低压高且比排出压低的规定中间压以下的压力。由此,在图6中,在驱动齿轮2和从动齿轮3被驱动而旋转时,驱动轴4b的端部被供给至驱动侧空间216的工作流体向左方按压,并且,从动轴5b的端部被供给至从动侧空间316的工作流体向左方按压。因此,在驱动齿轮2和从动齿轮3被驱动而旋转时,齿的啮合产生的推力、作用于齿面的液压产生的推力和作用于齿的侧面的液压产生的推力作用在驱动齿轮4和从动齿轮5上,驱动齿轮2和从动齿轮3的端部被朝向右方按压,但上述推力被驱动侧空间216内的工作流体的压力和从动侧空间316内的工作流体的压力抵消。
首先,基于图6和图7对驱动轴4b的端部被供给至驱动侧空间216的工作流体向左方按压的结构进行说明。
在盖体9设置有第一连通路径218a和第二连通路径218b。第一连通路径218a经由未图示的通路与眼镜孔10的低压空间连通,第二连通路径218b经由未图示的通路与眼镜孔10的高压空间连通。在图6中,第二连通路径218b具有与驱动轴4b和从动轴5b的右方对应的部分。
在盖体9的端面设置有凹部209,该凹部209与驱动轴4b相向。在凹部209中嵌入有圆筒状的外周构件210。外周构件210具有贯通孔即大径孔部217a。凹部209的底面和第一连通路径218b经由小径孔部217b连通,上述小径孔部217b是以沿着驱动轴4b的轴向的方式形成的贯通孔。大径孔部217a和小径孔部217b配置在同轴上而构成筒孔217。因此,筒孔217具有:大径孔部217a,该大径孔部217a配置于驱动轴4b一侧;以及小径孔部217b,该小径孔部217b配置于比大径孔部217a靠近第二连通路径218b一侧处。小径孔部217b的内径比大径孔部217a的内径小。
在筒孔217的内部配置有活塞219。活塞219具有大径部分219a和小径部分219b,上述小径部分219b与大径部分219a一体构成。活塞219的大径部分219a配置于筒孔217的大径孔部217a,且其小径部分219b配置于筒孔217的小径孔部217b。大径部分219a具有比筒孔217的大径孔部217a的内径大的外径,小径部分219b具有与筒孔217的小径孔部217b的内径大致相同的外径。
外周构件210具有台阶部211,该台阶部211与盖体9的凹部209的底面相向。台阶部211在外周构件210的内周侧配置于整周。配置于大径孔部217a内侧的活塞219的大径部分219a具有与台阶部211相向的圆锥状的密封部212。因此,活塞219能获得其密封部212与台阶部211抵接(被按压于台阶部211)的闭状态和其密封部212从台阶部211离开的开状态中的任意状态。
形成于盖体9的第一连通路径218a与盖体9的凹部219的底面连通。因此,在活塞219为闭状态时,驱动侧空间216不与使工作流体向眼镜孔10的低压空间回流的第一连通路径218a连通,与之相对,在活塞219为开状态时,驱动侧空间216与使工作流体向眼镜孔10的低压空间回流的第一连通路径218a连通。
活塞219的大径部分219a的左端面(在大径部分219a的左端面配置有延伸部分219c,但包括具有上述延伸部分219c的部分)被供给至驱动侧空间216的中压的工作流体朝向右方按压,并且小径部分219a的右端面被供给至第二连通路径218b的排出压的工作流体朝向左方按压。因此,活塞219根据作用于其大径部分219a左端面的力与作用于其小径部分219a右端面的力的大小而在筒孔217的内部移动。作用于活塞19的大径部分19a左端面的力通过供给至驱动侧空间216的中压的工作流体的压力(P101)与大径部分219a左端面的面积(S101)相乘来计算,作用于活塞219的小径部分219a右端面的力通过供给至第二连通路径218b的排出压的工作流体的压力(P2:排出压)与小径部分219a右端面的面积(S102)相乘来计算。大径部分219a左端面的面积(S101)是大径部分219a左端面处的外周构件的台阶部的内周侧部分的面积。
图7(a)示出了驱动侧空间216与第一连通路径218a未连通的状态(驱动侧空间216为关闭的空间,因此称为闭状态)。在该状态下,活塞219的大径部分219a的左侧面与外周构件210的台阶部211抵接。在驱动齿轮2和从动齿轮3被驱动而旋转时,眼镜孔10的高压空间内的工作流体通过驱动轴4b与轴承12a之间的间隙后,流入驱动侧空间216。因此,驱动侧空间216内的工作流体的压力(P101)将要上升至与眼镜孔10的高压空间的压力一致,因此作用于活塞219的大径部分219a的左端面的力增加。与之相对,作用于活塞219的小径部分19b的右端面的力由第二连通路径218b内的排出压的工作流体的压力(P2:排出压)与小径部分219b的右端面的面积(S102)相乘而得,因此始终恒定。因此,在变为闭状态后未经过充分的时间,且驱动侧空间216的工作流体的压力(P101)在规定圧力(规定的驱动侧中压)以下的情况下,作用于活塞219的大径部分219a的左端面的力比作用于活塞219的小径部分219b的右端面的力小,因此驱动侧空间216与第二连通路径218b维持为未连通的闭状态。
图7(b)示出了驱动侧空间216与第一连通路径218a连通的状态(驱动侧空间216为未关闭的空间,因此称为开状态)。在该状态下,活塞219的大径部分219a在筒孔217中向右方移动,由此,活塞219的大径部分219a的左侧面从外周构件210的台阶部211离开。即,在驱动齿轮2和从动齿轮3被驱动而旋转时,眼镜孔10的高压空间内的工作流体通过驱动轴4b与轴承12a之间的间隙后流入驱动侧空间216,驱动侧空间216内的工作流体的压力(P101)上升,作用于活塞219的大径部分219a的左端面的力变得比作用于活塞19的小径部分219a的右端面的力大,活塞219的大径部分219a向右方移动,从而变化为驱动侧空间216与第一连通路径218a连通的开状态。然后,驱动侧空间216内的工作流体从第一连通路径218a流出至眼镜孔10的低压空间,由此,驱动侧空间216内的工作流体的压力(P101)降低至与低压大致相同的压力,作用于活塞219的大径部分219a的左端面的力变得比作用于活塞19的小径部分219b的右端面的力小,活塞219的大径部分219a向左方移动,从而变化为图7(a)的闭状态。
如此,活塞219作为如下的驱动侧开闭构件起作用:在驱动侧空间216的压力在比排出压低的规定的驱动侧中压以下时,使驱动侧空间216不与使工作流体向吸入压(低压)回流的第一连通路径218a(低压空间)连通,并且在驱动侧空间216的压力超过规定的驱动侧中压时,使驱动侧空间216与第一连通路径218a(低压空间)连通。活塞219具有:小径部分219b的右端面(闭动作受压面),该右端面面向导入排出压(高压)的工作流体的第二连通路径218b(高压空间);以及大径部分219的左端面(开动作受压面),该左端面面向驱动侧空间216且比闭动作受压面大。
接下来,基于图6和图8对从动轴5b的端部被供给至从动侧空间316的工作流体向左方按压的结构进行说明。
在盖体9设置有第一连通路径318a和第二连通路径218b。第三连通路径318a经由未图示的通路与眼镜孔10的低压空间连通,第二连通路径218b经由未图示的通路与眼镜孔10的高压空间连通。
在盖体9的端面设置有凹部309,该凹部309与从动轴5b相向。在凹部309中嵌入有圆筒状的外周构件310。外周构件310具有贯通孔即大径孔部317a。凹部309的底面和第二连通路径218b经由小径孔部317b连通,上述小径孔部317b是以沿着从动轴5b的轴向的方式形成的贯通孔。大径孔部317a和小径孔部317b配置在同轴上而构成筒孔317。因此,筒孔317具有:大径孔部317a,该大径孔部317a配置于从动轴5b一侧;以及小径孔部317b,该小径孔部317b配置于比大径孔部317a靠近第二连通路径218b一侧处。小径孔部317b的内径比大径孔部317a的内径小。
在筒孔317的内部配置有活塞319。活塞319具有大径部分319a和小径部分319b,上述小径部分319b与大径部分319a一体构成。活塞319的大径部分319a配置于筒孔317的大径孔部317a,且其小径部分317b配置于筒孔317的小径孔部317b。大径部分319a具有比筒孔317的大径孔部317a的内径大的外径,小径部分319b具有与筒孔317的小径孔部317b的内径大致相同的外径。
外周构件310具有台阶部311,该台阶部311与盖体9的凹部309的底面相向。台阶部311在外周构件310的内周侧配置于整周。配置于大径孔部317a内侧的活塞319的大径部分319a具有与台阶部311相向的圆锥状的密封部312。因此,活塞319能获得其密封部312与台阶部311抵接(被按压于台阶部311)的闭状态和其密封部312从台阶部311离开的开状态中的任意状态。
形成于盖体9的第一连通路径218a与盖体9的凹部309的底面连通。因此,在活塞319为闭状态时,从动侧空间316不与使工作流体向眼镜孔10的低压空间回流的第一连通路径318a连通,与之相对,在活塞319为开状态时,从动侧空间316与使工作流体向眼镜孔10的低压空间回流的第一连通路径318a连通。
活塞319的大径部分319a的左端面(在大径部分319a的左端面配置有延伸部分319c,但包括具有上述延伸部分319c的部分)被供给至从动侧空间316的中压的工作流体朝向右方按压,并且小径部分319a的右端面被供给至第二连通路径218b的排出压的工作流体朝向左方按压。因此,活塞319根据作用于其大径部分319a左端面的力与作用于其小径部分319a右端面的力的大小而在筒孔317的内部移动。作用于活塞319的大径部分319a左端面的力通过供给至从动侧空间316的中压的工作流体的压力(P111)与大径部分319a左端面的面积(S111)相乘来计算,作用于活塞319的小径部分319a右端面的力通过供给至第二连通路径218b的排出压的工作流体的压力(P2:排出压)与小径部分319a右端面的面积(S112)相乘来计算。大径部分319a左端面的面积(S111)是大径部分319a左端面处的外周构件的台阶部的内周侧部分的面积。
图8(a)示出了从动侧空间316与第一连通路径318a未连通的状态(从动侧空间316为关闭的空间,因此称为闭状态)。
与图7(a)同样地,在变为关闭状态后未经过充分的时间,且从动侧空间316的工作流体的压力(P111)在规定圧力(规定的从动侧中压)以下的情况下,作用于活塞319的大径部分319a的左端面的力比作用于活塞319的小径部分319b的右端面的力小,因此从动侧空间316与第一连通路径318a维持为未连通的闭状态。
图8(b)示出了从动侧空间316与第一连通路径318a连通的状态(从动侧空间316为未关闭的空间,因此称为开状态)。与图7(b)同样地,在工作流体流入从动侧空间316后,且从动侧空间316的工作流体的压力(P111)超过规定圧力(规定的从动侧中压)的情况下,作用于活塞319的大径部分319a的左端面的力比作用于活塞319的小径部分319b的右端面的力大,活塞319的大径部分319a向右方移动,从动侧空间316与第一连通路径318a变化为连通的开状态。然后,驱动侧空间316内的工作流体从第一连通路径318a流出至眼镜孔10的低压空间,由此,从动侧空间316内的工作流体的压力(P111)降低至与低压大致相同的压力,作用于活塞319的大径部分319a的左端面的力变得比作用于活塞319的小径部分319b的右端面的力小,活塞319的大径部分319a向左方移动,从而变化为图8(a)的闭状态。
如此,活塞319作为如下的从动侧开闭构件起作用:在从动侧空间316的压力在比排出压低的规定的从动侧中压以下时,使从动侧空间316不与使工作流体向吸入压(低压)回流的第一连通路径318a(低压空间)连通,并且在从动侧空间316的压力超过规定的从动侧中压时,使从动侧空间316与第一连通路径318a(低压空间)连通。活塞319具有:小径部分319b的右端面(闭动作受压面),该右端面面向导入排出压(高压)的工作流体的第二连通路径218b(高压空间);以及大径部分319的左端面(开动作受压面),该左端面面向从动侧空间316且比闭动作受压面大。
在本实施方式中,与第一实施方式同样,在活塞219、319中,分别通过使小径部分219b、319b的右端面(闭动作受压面)与大径部分219a、319a的左端面(开动作受压面)的各面积差变化,能分别对规定的驱动侧中压和规定的从动侧中压进行调整。
<本实施方式的齿轮泵的特征>
本实施方式的齿轮泵201具有以下特征。
在本实施方式的齿轮泵201中,与第一实施方式的齿轮泵1同样,配置与驱动轴4和从动轴5的端部4b、5b相向的驱动侧空间216和从动侧空间316,并利用流入上述驱动侧空间216和从动侧空间316内的工作流体的压力对驱动轴4的端部4b和从动轴5的端部5b进行按压,由此能抵消推力。因此,与利用与轴端部4b、5b接触的活塞来按压轴端部4b、5b相比,能防止机械效率降低和零件磨损。此外,能获得第一实施方式的齿轮泵1相同的效果。
以上,基于附图对本发明的实施方式进行了说明,但应该认为,具体的结构并不限定于上述实施方式。本发明的范围并非由上述实施方式的说明来限定,而应由权利要求书来限定,此外,还包含了与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更。
在上述实施方式中,对活塞具有面向导入排出压的工作流体的高压空间的闭动作受压面和面向驱动侧空间或从动侧空间且比闭动作受压面大的开动作受压面的情况进行了说明,但活塞的结构也可变更。
在上述实施方式中,对使用工作油作为工作流体的情况进行了说明,但也可使用其他流体(例如水)作为工作流体。
在上述实施方式中,对本发明应用于齿轮泵的情况进行了说明,但本发明也可应用于与齿轮泵同样构成的齿轮马达。
工业上的可利用性
利用本发明能防止机械效率降低和零件磨损。
(符号说明)
1、201 齿轮泵
2 驱动齿轮
3 从动齿轮
4 驱动轴
5 从动轴
6 壳体
16 驱动侧空间
116 从动侧空间
18a、18c、118a、118c、218a、318a 低压空间
19、219 活塞(驱动侧密封构件)
119、319 活塞(从动侧密封构件)
18b、118b、218b 高压空间
11、111、211、311 轴承壳体(驱动侧轴承构件)
12、112、212、312 轴承壳体(从动侧轴承构件)。
Claims (4)
1.一种齿轮泵或齿轮马达,其特征在于,包括:
壳体;
驱动齿轮和从动齿轮,该驱动齿轮和该从动齿轮构成为斜齿轮,并在所述壳体内彼此啮合,且将所述壳体内分隔为高压空间和低压空间;以及
驱动侧空间和从动侧空间,该驱动侧空间与对所述驱动齿轮进行枢轴支承的驱动轴的端部相向,该从动侧空间与对所述从动齿轮进行枢轴支承的从动轴的端部相向,并且该驱动侧空间和该从动侧空间的压力能变成比所述低压空间的压力高的压力,
所述驱动轴的端部被供给至所述驱动侧空间的工作流体向规定方向按压,并且所述从动轴的端部被供给至所述从动侧空间的工作流体向所述规定方向按压。
2.如权利要求1所述的齿轮泵或齿轮马达,其特征在于,包括:
驱动侧开闭构件,在所述驱动侧空间的压力在比高压低的驱动侧中压以下时,该驱动侧开闭构件使所述驱动侧空间不与所述低压空间连通,并且在所述驱动侧空间的压力超过驱动侧中压时,该驱动侧开闭构件使所述驱动侧空间与所述低压空间连通;以及
从动侧开闭构件,在所述从动侧空间的压力在比高压低的从动侧中压以下时,该从动侧开闭构件使所述从动侧空间不与所述低压空间连通,并且在所述从动侧空间的压力超过从动侧中压时,该从动侧开闭构件使所述从动侧空间与所述低压空间连通。
3.如权利要求2所述的齿轮泵或齿轮马达,其特征在于,所述驱动侧开闭构件和所述从动侧开闭构件分别具有:
闭动作受压面,该闭动作受压面面向导入高压工作流体的高压空间;以及
开动作受压面,该开动作受压面面向所述驱动侧空间或所述从动侧空间,且比所述闭动作受压面大。
4.如权利要求1至3中任一项所述的齿轮泵或齿轮马达,其特征在于,
包括配置于所述驱动轴的外周的所述驱动侧轴承构件和配置于所述从动轴的外周的所述从动侧轴承构件,
所述驱动侧开闭构件配置于所述驱动侧轴承构件的内部,所述从动侧开闭构件配置于所述从动侧轴承构件的内部。
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