JP2003097452A - ギヤポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ギヤポンプにおいて、ギヤの噛み合い部分に作
動流体が閉じ込められる閉込み領域が生じる。閉込み領
域内の作動流体の急激な圧力変動が原因で、振動や騒音
を発生する。 【解決手段】各ギヤ７，８の歯底部７ｃ，８ｃから径方
向に延びる孔からなる凹部１８を設ける。駆動ギヤ７と
従動ギヤ８の噛み合い点Ａ，Ｂ間に生ずる閉込み領域１
９は、これに連通する凹部１８の容積を含む容積にな
る。凹部１８の分だけ閉込み領域１９の容積を増大させ
ることにより、閉込み領域１９の容積の変化率を下げ
る。閉込み領域１９内の圧力変動を緩和し、振動、騒音
の発生を防止する。

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、ギヤの回転が高速になると、作
動流体が受ける慣性力が大きくなり、この慣性力に抗し
て閉込み領域と逃げ溝の間で作動流体を強制的に移動さ
せることが困難になるため、騒音発生を防止できなくな
る。そこで、上記の一対の逃げ溝間の間隔を、両逃げ溝
が閉込み領域に一瞬、同時に連通する程度まで狭め、閉
込み領域がこれらの逃げ溝に連通して開放する時間を長
くすることが考えられる。しかしながら、そうした場
合、ギヤの回転が低速で作動流体の慣性があまり大きく
ない場合に、一対の逃げ溝を介して吐出室から吸込室へ
と作動流体が流通し、流量効率が低下するおそれがあ
る。

【０００６】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現象に起因した振動や
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。

【０００７】

【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
容される一対のギヤの回転に関連して一対のギヤの噛み
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、少なくとも一方のギヤの歯底部の少なく
とも一部に開口して上記閉込み領域に開放することので
きる凹部を形成することを特徴とするものである。

【０００８】本発明では、歯底部に開口する凹部によっ
て閉込み領域の容積を実質的に増大させることができる
ので、ギヤの回転に伴って閉込み領域の容積が変化する
率を低減させることできる。その結果、閉込み領域内で
の急激な圧力変動を緩和して、騒音を低減することがで
きる。請求項２記載の発明は、請求項１において、上記
凹部は対応するギヤの歯底部に形成される第１孔と、対
応するギヤの支軸の軸線に沿って延び両端が閉塞された
状態で上記第１孔に連通する袋状の第２孔とを含むこと
を特徴とするものである。本発明では、実質的な閉込み
領域の容積をより増大させることができるので、閉込み
領域内での急激な圧力変動を一層緩和して、騒音をより
低減することができる。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は２に
おいて、上記凹部の少なくとも一部に弾性体を設けるこ
とを特徴とするものである。本発明では、弾性体が弾性
変形することにより閉込み領域の衝撃的な圧力変動を緩
和することができるので、騒音をより低減することがで
きる。請求項４記載の発明は、請求項３において、上記
弾性体は凹部内に保持される合成ゴム、及び凹部内に封
入される気体の少なくとも一つを含むことを特徴とする
ものである。本発明では、凹部内に合成ゴムや気体を配
置する簡単な構成にて、閉込みに起因する騒音発生を防
止することができる。

【００１０】

【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はギヤの断面図
である。

【００１１】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。

【００１２】図１および図５を参照して、本実施の形態
と特徴とするところは、要するに、駆動ギヤ７及び従動
ギヤ８の少なくとも一方の歯底部７ｃ，８ｃの少なくと
も一部に開口する凹部１８を形成してある点にある。こ
れにより、模式図である図６に示すように、ギヤ７，８
の歯の噛み合い点Ａ，Ｂの間にある作動流体の閉込み領
域１９の容積を凹部１８の分だけ増大させ、その結果、
ギヤ７，８の回転に伴って閉込み領域１９の容積が変化
する率を低減させることを通じて、閉込み領域１９内で
の圧縮膨張を緩和し、騒音を低減することができる。

【００１３】凹部１８としては、対応するギヤ７，８の
歯底部７ｃ，８ｃにギヤ７，８の径方向に沿って形成さ
れる孔を用いることができる。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。

【００１４】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。
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。

【００１５】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）。

【００１６】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１９（図６参
照）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１９内の高圧の作動流体を吐出室１５へ
逃がして、閉込み領域１９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１９が膨張され
て低圧になるときに、吸込室１４から閉込み領域１９へ
作動流体を供給して、閉込み領域１９が負圧になること
を防止するためのものである。

【００１７】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２０，２
１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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】以上のように、本実施の形態によれば、図
６に示すように、閉込み領域１９と、この閉込み領域１
９に開放する凹部１８を加えた容積が実質的な閉込み領
域の容積となる。したがって凹部１８の分だけ実質的な
閉込み領域の容積を増大させることができる。これによ
り、閉込み領域１９の容積の変化率を低減させることが
できるので、閉込み領域１９内での圧縮膨張を緩和する
ことができる結果、騒音を低減することができる。しか
も、これをギヤ７，８に凹部１８を設ける簡単な構成に
てコスト安価に実現することができる。

【００２１】特に、ギヤ７，８が高速回転して作動流体
の慣性力が高まり、逃げ溝２０，２１と閉込み領域１９
との作動流体の流通が潤沢に行えなくなるような場合に
も、閉込み領域１９内での圧力変動を抑えることができ
る点で効果的である。次いで、図７（ａ）及び（ｂ）は
本発明の別の実施の形態を示している。これらの図を参
照して、本実施の形態では、閉込み領域１９の容積を増
大させるための凹部２４として、図５の実施の形態の凹
部１８と同様にギヤ７（８）の歯底部７ｃ（８ｃ）に形
成される径方向孔からなる第１孔２５と、各第１孔２５
に連なるように支軸７ａ（８ａ）に形成される径方向孔
からなる第２孔２６とを含んでいる。第２孔２６同士
は、高圧側から低圧側への圧抜けを防止するため互いに
連通することがないようにされている。

【００２２】本実施の形態によれば、第２孔２６を設け
ることによって実質的な閉込み領域の容積をより増大さ
せることができるので、閉込み領域内での急激な圧力変
動を一層緩和して、騒音をより低減することができる。
次いで、図８（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明のさら
に別の実施の形態を示している。図８（ａ）の実施の形
態は、図７（ａ）の実施の形態の凹部２４の少なくとも
一部に例えば合成ゴムからなる弾性体３０を充填してな
る。

【００２３】また、図８（ｂ）の実施の形態では、図７
（ａ）及び（ｂ）の実施の形態において、支軸７ａ（８
ａ）の軸線２７に沿って形成される軸方向孔からなる第
３孔２８を設け、各第２孔２６が第３孔２８に連なるよ
うにした。凹部２４は、径方向孔からなる第１孔２５及
び第２孔２６と、軸方向孔からなる第３孔２８により構
成され、この凹部２４のうち少なくとも第３孔２８に合
成ゴムからなる弾性体３１を充填してある。

【００２４】図８（ａ）及び（ｂ）の実施の形態におい
て、弾性体３０，３１は溶かした合成ゴム材料を凹部２
４に流し込んで固化させれば良い。図８（ａ）の実施の
形態によれば、弾性体３０が弾性変形することにより閉
込み領域の衝撃的な圧力変動を緩和するダンパとして機
能するので、騒音をより低減することができる。図８
（ｂ）の実施の形態では、より大きな弾性体３１を用い
てより大きな弾性変形量を得ることができるので、騒音
を一層低減することができる。

【００２５】図８（ａ）及び（ｂ）の弾性体３０，３１
に代えて、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、独立発
泡の気泡３２を含む弾性体３０Ａ，３１Ａを用いること
もでき、この場合、気泡３２内の気体も弾性体として機
能するので、ダンパとしての機能をより高めて、騒音を
一層低減することができる。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、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】ギヤの断面図である。

【図６】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。

【図７】（ａ）は本発明の別の実施の形態のギヤ及び支
軸の側面断面図であり、（ｂ）は正面断面図である。

【図８】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明のさらに別
の実施の形態のギヤ及び支軸の正面断面図である。

【図９】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明のさらに別
の実施の形態のギヤ及び支軸の正面断面図である。

【符号の説明】

６ ギヤ室 ７ 駆動ギヤ ８ 従動ギヤ ７ａ，８ａ 支軸 ７ｃ，８ｃ 歯底部 １４ 吸込室 １５ 吐出室 １８，２４ 凹部 Ａ，Ｂ 噛み合い点（噛み合い部分） ２５ 第１孔 ２６ 第２孔 ２７ 軸線 ２８ 第３孔 ３０，３１，３０Ａ，３１Ａ 弾性体 ３２ 気泡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H041 AA02 BB02 CC12 DD02 DD04 DD05 DD07 DD12 DD13 DD17 DD18 DD24 DD26 DD33 3H044 AA02 BB02 CC11 DD02 DD04 DD05 DD06 DD12 DD13 DD15 DD23

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ギヤ室内に収容される一対のギヤの回転に
   関連して一対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、少なくとも一
   方のギヤの歯底部の少なくとも一部に開口して上記閉込
   み領域に開放することのできる凹部を形成することを特
   徴とするギヤポンプ。
2. 【請求項２】請求項１において、上記凹部は対応するギ
   ヤの歯底部に形成される第１孔と、対応するギヤの支軸
   の軸線に沿って延び両端が閉塞された状態で上記第１孔
   に連通する袋状の第２孔とを含む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、上記凹部の少な
   くとも一部に弾性体を設け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、上記弾性体は凹部内に
   保持される合成ゴム、及び凹部内に封入される気体の少
   なくとも一つを含むことを特徴とするギヤポンプ。