JP2003083260A - ギヤポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ギヤポンプでは、ギヤの噛み合い部分付近に作
動流体が閉じ込められる閉込み領域が生じる。閉込み領
域内が２つの狭い領域に隔絶されると、圧力変動が大き
くなり、振動や騒音が大きくなる。 【解決手段】駆動ギヤ７と従動ギヤ８の噛み合い点Ａ，
Ｂ間に閉込み領域１９が生ずる。閉込み領域Ｔ内におい
て、駆動ギヤ７の歯７ｂの回転方向Ｘの上流側の歯面２
５の膨出部２８と、これに対向する従動ギヤ８の歯８ｂ
の回転方向Ｙの下流側の歯面２６の膨出部２８との間の
隙間Ｓがギヤポンプ個体間のばらつきによっては非常に
微小になる場合にも、膨出部２８を境とする領域Ｔａと
領域Ｔｂとの間で、切除部としての溝２７を介して作動
流体の流通を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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ギヤポンプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ギヤポンプは、簡単な構造を
有する小型軽量のポンプとして種々の産業分野に用いら
れている。一般的に、この種のギヤポンプでは、ハウジ
ング内部の空洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせて
ギヤ室を区画している。このギヤ室の内部には、互いに
噛み合う一対のギヤが収容される。各ギヤの支軸の両端
部は、各サイドプレートにそれぞれ形成された支持孔に
嵌め入れられて支持される。また、上記ギヤ室の内部に
は、両ギヤの噛み合い位置を挟んで作動流体の吸込室お
よび吐出室が形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ギヤポンプ
のギヤの噛み合い部分の近傍では、各サイドプレートお
よび互いに噛合する各ギヤ歯で形成される閉込み領域に
作動流体が閉じ込められる、いわゆる閉込み(trapping)
現象を生じる。上記閉込み領域に閉じ込められた作動流
体がギヤの回転に伴って圧縮され膨張して急激に圧力変
動し、その結果、振動や騒音が発生するという問題があ
る。

【０００４】この問題に対して、ギヤの噛み合い部分の
近傍におけるサイドプレートに、閉込み領域に閉じ込め
られた作動流体を逃がすための逃げ溝を形成するギヤポ
ンプが提供されている。逃げ溝は、ギヤの噛み合い部分
の近傍から吐出室に向けて延びる高圧側逃げ溝と、ギヤ
の噛み合い部分の近傍から吸込室に向けて延びる低圧側
逃げ溝との一対で設けられる。これら一対の逃げ溝は、
ギヤの噛み合い部分の近傍で閉込み領域に連通してい
る。高圧側逃げ溝は、収縮時で高圧になっている閉込み
領域から吐出室へ作動流体を逃がし、低圧側逃げ溝は、
膨張時で低圧になっている閉込み領域へ吸込口室からの
作動流体を供給する。

【０００５】ところが、逃げ溝を設けるという対策で
は、ギヤポンプの個体によって振動や騒音を低減できた
り、できなかったりとばらつきがある。本願発明者は、
このばらつきの原因を下記のように考える。すなわち、
ギヤポンプにおいて、運転中にギヤや周辺の部品が熱変
形することを考慮して円滑なギヤの回転を確保するため
には、ある程度のバックラッシが必要である。また、ギ
ヤ形状の加工精度の問題もあり、予めある程度のバック
ラッシを設ける設計としている。

【０００６】しかしながら、ギヤポンプ個体間のばらつ
きによっては、上記のバックラッシが非常に少なくなっ
ている場合があり、その場合、ギヤの一対の噛み合い点
間に生ずる閉込み領域内において、駆動ギヤの反回転方
向側の歯面の膨出部と、これに対向する従動ギヤの回転
方向側の歯面の膨出部とが近接して両者間の隙間が微小
になることもある。このように隙間が微小になると、幾
何学的には隙間が存在しても、粘性を持つ作動流体がそ
の隙間を通過することができなくなって、流体学的には
実質的に隙間が存在しない状態となる。そうなると、閉
込み領域が近接する膨出部を挟んで両側の相独立した狭
い領域に二分されてしまい、二分された狭い領域が個別
に圧縮、膨張の圧力変動を受けるため、圧力変動が大き
くなり、その結果、振動や騒音が大きくなる。

【０００７】そこで、バックラッシを実質的に零と想定
して逃げ溝間の間隔を極端に狭める対策や、逆にバック
ラッシを大きくする対策が考えられる。しかしながら、
前者の対策では、ギヤの寸法精度のばらつきによって、
一対の逃げ溝を介して吐出室から吸込室へ作動流体を漏
れるおそれがある。後者の対策では、ギヤの歯先幅寸法
が小さくなることから、ギヤ外周側からの作動流体の漏
れの増大して流量効率が低下するという問題や、がたが
大きくなることによるトルクむらの発生等により騒音が
増大するという問題がある。したがって、これらの対策
を講じるわけにはいかない。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、ギヤポンプの閉込み領域が二分されること
に起因する振動や騒音を確実に防止できるギヤポンプを
提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するため、請求項１記載の発明は、ギヤ室内に収
容される駆動ギヤ及び従動ギヤの回転に関連してこれら
のギヤの噛み合い部分付近に作動流体の閉込み領域を発
生するギヤポンプにおいて、上記駆動ギヤの回転方向上
流側の歯面、及び従動ギヤの回転方向下流側の歯面の少
なくとも一方に、歯幅方向の一部において切除された切
除部が形成され、切除部は歯面の歯たけ方向の中間部で
最も膨出する部分に少なくとも対応して設けられること
を特徴とするものである。

【００１０】本発明では、ギヤの一対の噛み合い点間に
生ずる閉込み領域内において、駆動ギヤの回転方向上流
側の歯面の膨出部と、これに対向する従動ギヤの回転方
向下流側の歯面の膨出部とが近接して両者間の隙間が、
個体毎のばらつきによって微小になる場合があったとし
ても、これら膨出部を境として両側にある領域間で、切
除部を介して作動流体の流通が確保される。これによ
り、閉込み領域は、一対の狭い領域に隔絶されてしまう
ことのない広い領域のままで、圧縮、膨張を受けること
になり、その結果、閉込み領域内の圧力変動を緩和で
き、振動や騒音を低減することができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、上記切除部は歯先近傍から歯底近傍に向けて延びる
溝からなることを特徴とするものである。本発明では、
膨出部の両側の領域間の流通を確実に得ることができる
ので、振動や騒音を確実に低減することができる。請求
項３記載の発明は、請求項１又は２において、上記駆動
ギヤ及び従動ギヤの双方に切除部が形成されることを特
徴とするものである。本発明では、膨出部の両側の領域
間の流通を確実に得ることができるので、振動や騒音を
確実に低減することができる。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項３におい
て、上記駆動ギヤ及び従動ギヤの切除部は歯幅方向に関
して相等しい位置に設けられることを特徴とするもので
ある。本発明では、両切除部が互いに向き合うことにな
り、膨出部の両側の領域間の流通路を広く確保できるの
で、領域間の流通をより確実に得て、振動や騒音を確実
に低減することができる。

【００１３】

【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５及び図６は各ギ
ヤの歯の概略斜視図である。

【００１４】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５０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。

【００１５】本実施の形態と特徴とするところは、要す
るに、図５に示すような駆動ギヤ７の回転方向Ｘの上流
側（回転方向Ｘの右側）の歯面２５、及び図６に示すよ
うな従動ギヤ８の回転方向Ｙの下流側の歯面２６の何れ
か一方又は双方に、切除部としての溝２７を形成した点
にある。溝２７は、対応する歯面２５，２６の歯幅方向
Ｗの一部、例えば中央部に形成される。また、溝２７
は、対応する歯面２５，２６の歯たけ方向Ｈの中間部で
最も膨出する膨出部２８に少なくとも対応して形成され
る。溝２７は、図５及び図６に示すように、歯先２９近
傍から歯底３０近傍まで延びていても良い。

【００１６】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１１，１
２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。

【００１７】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。

【００１８】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。図２において、
白抜き矢符により、作動流体の流れを示してある（図３
及び図４においても同様）。

【００１９】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の噛み合い位置の近傍から
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。逃げ溝２１は、両
ギヤ７，８の噛み合い部分の近傍で各サイドプレート５
と各噛合ギヤ歯とで形成される閉込み領域が、ギヤ７，
８の回転に伴って収縮されるときに、上記閉込み領域内
の高圧の作動流体を吐出室１５へ逃がして、閉込み領域
内での高圧発生を防止する。一方、逃げ溝２０は、上記
の閉込み領域が膨張されて低圧になるときに、吸込室１
４から閉込み領域へ作動流体を供給して、閉込み領域が
負圧になることを防止するためのものである。

【００２０】両逃げ溝２０，２１の間には所定の距離が
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、これらの逃げ溝２０，２１を介して吸込室
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１
４側とをそれぞれ連通する連通溝２２が形成されてい
る。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の字形形状の収容溝５０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１
５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。

【００２１】このような構成により、吸込口１６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１
５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。

【００２２】本実施の形態によれば下記の作用効果を奏
する。すなわち、図７を参照して、ギヤ７，８の回転に
伴って、両ギヤ７，８の一対の噛み合い点Ａ，Ｂ間に閉
込み領域Ｔが生ずる。この閉込み領域Ｔ内において、駆
動ギヤ７の歯７ｂの回転方向Ｘ上流側の歯面２５の膨出
部２８と、これに対向する従動ギヤ８の歯８ｂの回転方
向Ｙ下流側の歯面２６の膨出部２８が互いに近接し、両
膨出部２８間の隙間Ｓがギヤポンプ個体間のばらつきに
よっては非常に微小になる場合がある。

【００２３】しかしながら、本実施の形態では、膨出部
２８，２８を境として噛み合い点Ａ側にある領域Ｔａと
噛み合い点Ｂ側にある領域Ｔｂとの間で、切除部として
の溝２７を介する作動流体の流通が確保される。したが
って、閉込み領域Ｔは、狭い領域Ｔａ及びＴｂに隔絶さ
れてしまうことのない広い領域のままで、圧縮、膨張を
受けることになり、その結果、閉込み領域Ｔ内の圧力変
動を緩和でき、振動や騒音を低減することができる。

【００２４】特に、切除部として歯先２９近傍から歯底
３０近傍に向けて延びる溝２７を用いているので、領域
Ｔａ及びＴｂ間の流通を確実に得ることができるので、
振動や騒音を確実に低減することができる。また、駆動
ギヤ７及び従動ギヤ８の双方に例えば溝２７からなる切
除部を形成することで、振動や騒音をより確実に低減す
ることができる。しかも、切除部としての溝２７を歯幅
方向Ｗに関して相等しい位置に配置して互いに向き合わ
せることで、領域Ｔａ及びＴｂ間の流通路を広く確保で
きるので、領域Ｔａ及びＴｂ間の流通をより確実に得
て、振動や騒音を確実に低減することができる。

【００２５】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば溝２７からなる切除部を一方の
ギヤ７，８のみに設けても良い。また、切除部としての
溝２７を対応する歯面２５，２６に複数条設けるように
しても良い。両ギヤ７，８の歯面２５，２６に設けた溝
２７を相対向させずに互いに歯幅方向にずらして配置す
ることもできる。その他、本発明の特許請求の範囲で種
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線に沿う模式的断面図であり、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】駆動ギヤの歯の概略斜視図である。

【図６】従動ギヤの歯の概略斜視図である。

【図７】閉込み領域を説明するためのギヤの噛み合いの
模式図である。

【符号の説明】

６ ギヤ室 ７ 駆動ギヤ ８ 従動ギヤ ７ｂ，８ｂ 歯 １４ 吸込室 １５ 吐出室 ２０，２１ 逃げ溝 Ａ，Ｂ 噛み合い点（噛み合い部分） ２５，２６ 歯面 ２７ 溝（切除部） ２８ 膨出部 ２９ 歯先 ３０ 歯底 Ｘ，Ｙ 回転方向 Ｗ 歯幅方向 Ｈ 歯たけ方向 Ｔ 閉込み領域 Ｔａ，Ｔｂ 領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H041 AA01 AA02 BB01 BB02 CC12 CC13 CC15 DD05 DD06 3H044 AA01 AA02 BB01 BB02 CC12 DD05 DD13 DD28

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ギヤ室内に収容される駆動ギヤ及び従動ギ
   ヤの回転に関連してこれらのギヤの噛み合い部分付近に
   作動流体の閉込み領域を発生するギヤポンプにおいて、 上記駆動ギヤの回転方向上流側の歯面、及び従動ギヤの
   回転方向下流側の歯面の少なくとも一方に、歯幅方向の
   一部において切除された切除部が形成され、 切除部は歯面の歯たけ方向の中間部で最も膨出する部分
   に少なくとも対応して設けられることを特徴とするギヤ
   ポンプ。
2. 【請求項２】請求項１において、上記切除部は歯先近傍
   から歯底近傍に向けて延びる溝からなることを特徴とす
   るギヤポンプ。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、上記駆動ギヤ及
   び従動ギヤの双方に切除部が形成されることを特徴とす
   るギヤポンプ。
4. 【請求項４】請求項３において、上記駆動ギヤ及び従動
   ギヤの切除部は歯幅方向に関して相等しい位置に設けら
   れることを特徴とするギヤポンプ。