JP2004308547A

JP2004308547A - 内接ギヤポンプ

Info

Publication number: JP2004308547A
Application number: JP2003102875A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Yagi; 正一八木; Tsunehiro Takeuchi; 経博竹内
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-07
Also published as: JP4263936B2

Abstract

【課題】両回転型の内接ギヤポンプにおいて、回転方向に関係なく、アウターギヤの摺接部を確実に潤滑し、この部分の焼付きを防止する。
【解決手段】両方向に駆動されるインナーギヤ３の周方向一部に噛み合うように、インナーギヤ３の外側にアウターギヤ４を偏心して配置する。両ギヤの非噛合領域における歯面間に弧状の仕切り片１１を配置する。両ギヤの回転により仕切り片１１の上流側で歯面間に吸い込んだ作動流体を下流側の歯面間で圧縮して歯面間から吐出する。作動流体の吸込及び吐出を行う１組のポート１２Ａ，１２Ｂからアウターギヤ４の摺接部にかけて１組の流路２１を形成する。対応するポートが吐出から吸込へ切り替わったときに当該ポートへの作動流体の逆流を防止する逆流防止弁２２を各流路２１にそれぞれ設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両回転型の内接ギヤポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内接ギヤポンプは、シリンダーなどの各種アクチュエータの駆動等に広く使用されている。内接ギヤポンプの基本構造を図４により説明する。このポンプは、ハウジング１内で組み合わされたインナーギヤ３及びアウターギヤ４を有している。インナーギヤ３は外歯車であり、図示されないモータにより駆動される。アウターギヤ４はハウジング内に回転自在に収容された環状の内歯車であり、インナーギヤ３の外側に偏心して配置されることにより周方向の一部でインナーギヤ３に噛み合っている。
【０００３】
噛合部とは反対側の非噛合領域においては、歯面間に弧状の空間が形成される。この空間には、クレセントと呼ばれる弧状の仕切り片１１が設けられている。仕切り片１１はハウジング１と一体化されており、その回転方向上流側では、吸込ポート１３が歯面間に側方から対向している。一方、下流側では吐出ポート１４が歯面間に側方から対向している。両ポートは、作動流体の吸込路及び吐出路等と共にハウジング１に形成されている。
【０００４】
インナーギヤ３が所定の方向に回転すると、同期してアウターギヤ４も回転する。これにより、仕切り片１１の上流側で吸込ポート１３から歯面間（回転方向に向かって間隔が広がる）に作動流体が吸い込まれる。その作動流体は仕切り片１１の内周側及び外周側を経由して下流側に搬送され、下流側の歯面間（回転方向に向かって間隔が狭まる）で圧縮されて吐出ポート１４から吐出される。
【０００５】
このような内接ギヤポンプの問題点の一つとして、アウターギヤ摺接部の焼付き、特に外周面摺接部の焼付きがある。即ち、ハウジング１内で高速回転するアウターギヤ４の外周面は、ハウジング１の内周面と摺接しており、両ギヤの歯面間から両端面を介して漏れ出た作動流体による自然潤滑により流体軸受を形成している。しかし、潤滑量が十分と言えない上に、アウターギヤ４は作動流体の吸込・吐出に関連して半径方向の力を受ける。このために、アウターギヤ外周面とハウジング内周面との間は本質的に焼付きを生じやすい箇所とされている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−４８０７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内接ギヤポンプは、通常は回転方向が固定されている。しかし、用途によっては、両回転型のものが使用される。例えばシリンダーを両方向に駆動するような場合である。両回転型内接ギヤポンプの特徴は、インナーギヤ３の回転方向が切り替わることに伴って、２つのポート１３，１４の機能が切り替わることである。即ち、インナーギヤ３の回転方向が切り替わると、吸込ポートは吐出ポートに、吐出ポートは吸込ポートにそれぞれ切り替わる。このため、アウターギヤ摺接部の焼付き対策は非常に困難となる。
【０００８】
例えば、アウターギヤ摺接部の焼付きを防止する方法の一つとして、吐出ポートから吐出される加圧流体の一部をこの摺接部へ供給することが考えられる。しかし、吐出ポートが吸込ポートへ切り替わった場合は、摺接部を潤滑している流体が強制的に吸引され、潤滑不良から金属接触を起こすために、逆に焼付きを助長する結果になる。また、同様の理由により、特許文献１に記載されているような半径方向の力を軽減する方法も十分に機能しないことが予想される。
【０００９】
本発明の目的は、両回転型でありながら、アウターギヤの摺接部を安定的に潤滑できる内接ギヤポンプを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の内接ギヤポンプは、両方向に駆動されるインナーギヤの周方向一部に噛み合うようにインナーギヤの外側に偏心してアウターギヤを配置すると共に、両ギヤの非噛合領域における歯面間に弧状の仕切り片を配置し、両ギヤの回転により仕切り片の上流側で歯面間に吸い込んだ作動流体を下流側の歯面間で圧縮して歯面間から吐出する両回転型の内接ギヤポンプにおいて、前記作動流体の吸込及び吐出を行う１組のポートからアウターギヤの摺接部にかけて１組の流路を形成し、対応するポートが吐出から吸込へ切り替わったときに当該ポートへの作動流体の逆流を防止する逆流防止弁を各流路にそれぞれ設けたものである。
【００１１】
一組のポートのうちの一方が吸込ポート、他方が吐出ポートのときは、他方のポート（吐出ポート）から摺接部に至る流路を介して、加圧された作動流体が摺接部に供給される。このとき、摺接部から一方のポート（吸込ポート）への逆流は防止される。インナーギヤの回転方向が切り替わり、一方のポートが吐出ポート、他方のポートが吐出ポートになると、一方のポート（吐出ポート）から摺接部に至る流路を介して、加圧された作動流体が摺接部に供給される。このとき、摺接部から他方のポート（吸込ポート）への作動流体の逆流は防止される。かくして、両ギヤの回転方向に関係なく、アウターギヤの摺接部に作動流体が強制的に供給され、且つ、その摺接部が吸引されることもないので、摺接部が安定的に潤滑される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す内接ギヤポンプの縦断面図、図２は図１中のＡ−Ａ線矢示図、図３は図１中のＢ部拡大図である。
【００１３】
本実施形態の内接ギヤポンプは、図１及び図２に示すように、ハウジング１の中心部を貫通する回転軸２、並びに回転軸２の外側に位置してハウジング２内に収容されたインナーギヤ３及びアウターギヤ４を有している。
【００１４】
ハウジング１は、中心軸方向において第１ハウジング５と第２ハウジング６とに分割されており、これを複数本の軸方向のボルト７で連結した構造になっている。回転軸２は、ハウジング１内の軸受８などにより回転自在に支持されており、ハウジング１の一端側に突出する端部に連結されるモータ（図示せず）により両方向に回転駆動される。
【００１５】
インナーギヤ３は、回転軸２に嵌合する外歯車（ピニオンギヤ）であり、キー９により回転軸２と固定されている。アウターギヤ４は、インナーギヤ３の外側に偏心して配置されるリング状の内歯車（リングギヤ）であり、ハウジング２内に偏心して形成された円形のギヤ収容空間１０内に回転自在に収容されている。円形のギヤ収容空間１０は、第１ハウジング５の対向端面に形成されており、第２ハウジング６の対向端面により閉止されている。そしてギヤ収容空間１０内において、アウターギヤ４が周方向の一部でインナーギヤ３と噛み合っている。
【００１６】
噛合部とは反対側の非噛合領域においては、両ギヤの歯面間に弧状の空間が形成されている。この空間には、クレセントと呼ばれる弧状の仕切り片１１が設けられている。仕切り片１１は、ハウジング１の一部により形成されている。仕切り片１１には内周側からインナーギヤ３が摺接し、外周側からはアウターギヤ４が摺接する。
【００１７】
ギヤ収容空間１０を軸方向両端から挟むハウジング端面の一方（ここでは第２ハウジング６の対向端面）には、第１ポート１２Ａ及び第２ポート１２Ｂが設けられている。第１ポート１２Ａ及び第２ポート１２Ｂは仕切り片１１のギヤ回転方向両端側に位置しており、その両端側の歯面間に形成される空間の形状に対応して、仕切り片１１から離れるに連れて狭くなっている。第１ポート１２Ａ及び第２ポート１２Ｂは、第２ハウジング６に設けた第１流路１５Ａ及び第２流路１５Ｂを介して、ハウジング１の外と連通している。
【００１８】
ハウジング１（ここでは第１ハウジング５）には、アウターギヤ４の摺接部の焼付きを防止するために、１組の潤滑機構２０Ａ，２０Ｂがアウターギヤ４の外周側に位置して設けられている。１組の潤滑機構２０Ａ，２０Ｂは、円形のギヤ収容空間１０を挟む対称位置にあり、第１ポート１２Ａ及び第２ポート１２Ｂにそれぞれ対応している。潤滑機構２０Ａ，２０Ｂの各構造は実質的に同一であるので、第１ポート１２Ａに対応する潤滑機構２０Ａについて構造を詳しく説明する。
【００１９】
潤滑機構２０Ａは、図３に示すように、アウターギヤ４の外周面の摺接部と第１ポート１２Ａとを繋ぐ分流用の細い流路２１と、流路２１内に設けられた逆流防止弁２２とを有している。流路２１は、ギヤ収容空間１０の外周側に設けられた軸方向の第１直線部２１ａと、第１直線部２１ａからギヤ収容空間１０に向けて斜めに伸びる傾斜部２１ｂと、第１直線部２１ａに直角に交差する半径方向の第２直線部２１ｃと、第２直線部２１ｃからギヤ収容空間１０に向けて伸びる軸方向の第３直線部２１ｄとからなり（図１参照）、流路２１の一端はアウターギヤ４の外周面に対向するギヤ収容空間１０の周面に開口している。また、流路２１の他端は、ギヤ収容空間１０を挟む他方のハウジング端面の、第１ポート１２に対向する位置に開口している。なお、図３中の２３は第１直線部２１ａの一端を閉塞するプラグである。
【００２０】
逆流防止弁２２は、ここでは第１直線部２１ａ内に配置されたチェック弁であり、スプリング２２ａによりボール２２ｂを僅かな圧力でポート側へ押圧してシート部へ押し付ける構成になっている。この構成により、第１ポート１２Ａが正圧のとき（厳密にはチェック弁２２の作動圧以上のとき）、即ち吐出状態のときは、チェック弁２２が開き、流路２１内を第１ポート１２Ａの側からアウターギヤ４の外周面の側へ作動流体が流れる。第１ポート１２Ａが負圧のとき（厳密にはチェック弁２２の作動圧未満のとき）、即ち吸込状態のときは、チェック弁２２が閉じ、流路２１内をアウターギヤ４の外周面の側から第１ポート１２Ａの側への作動流体の逆流が阻止される。
【００２１】
潤滑機構２０Ｂも、分流用の細い流路２１と、流路２１内に逆流防止弁として設けられたチェック弁２２とを有しており、流路２１がアウターギヤ４の外周面の摺接部と第２ポート１２Ｂとを繋いでいる点を除き、潤滑機構２０Ａと同一である。
【００２２】
次に、本実施形態の内接ギヤポンプの機能について説明する。
【００２３】
回転軸２は両方向に回転し、その回転方向によって第１ポート１２Ａは吸込ポート又は吐出ポートのいずれかとなり、第２ポート１２Ｂは吐出ポート又は吸込ポートのいずれかとなる。今、第１ポート１２Ａが吸込ポートになり、第２ポート１２Ｂが吐出ポートとなる方向に回転軸２が回転すると（このときの回転方向を図２に矢示する）、作動流体は第１ポート１２Ａからインナーギヤ３とアウターギヤ４の歯面間、詳しくは仕切り片１１のギヤ回転方向上流側に位置する歯面間の空間に流入し、仕切り片１１の内周側及び外周側を経て、仕切り片１１のギヤ回転方向下流側に位置する歯面間の空間に至り、第２ポート１２Ｂから流出する。
【００２４】
このとき、第１ポート１２Ａに組み合わされる潤滑機構２０Ａでは、第１ポート１２Ａが吸込ポートで負圧のために、流路２１内のチェック弁２２が閉じ、アウターギヤ４の外周面の側から第１ポート１２Ａの側への作動流体の逆流が阻止される。一方、第２ポート１２Ｂに組み合わされる潤滑機構２０Ｂでは、第２ポート１２Ａが吐出ポートで正圧のために、流路２１内のチェック弁２２が開き、流路２１内を第２ポート１２Ｂの側からアウターギヤ４の外周面の側へ作動流体が流れる。その結果、アウターギヤ４の外周面摺接部、即ちアウターギヤ４の外周面とこれに対向するハウジング１の内周面との間が、作動流体により強制潤滑される。
【００２５】
回転軸２が逆方向に回転すると、第１ポート１２Ａが吐出ポートになり、第２ポート１２Ｂが吸込ポートとなる。作動流体は第２ポート１２Ｂからインナーギヤ３とアウターギヤ４の歯面間、詳しくは仕切り片１１のギヤ回転方向上流側に位置する歯面間の空間に流入し、仕切り片１１の内周側及び外周側を経て、仕切り片１１のギヤ回転方向下流側に位置する歯面間の空間に至り、第１ポート１２Ａから流出する。
【００２６】
このとき、第１ポート１２Ａに組み合わされる潤滑機構２０Ａでは、第１ポート１２Ａが吐出ポートで正圧のために、流路２１内のチェック弁２２が開き、流路２１内を第１ポート１２Ａの側からアウターギヤ４の外周面の側へ作動流体が流れる。一方、第２ポート１２Ｂに組み合わされる潤滑機構２０Ｂでは、第２ポート１２Ｂが吸込ポートで負圧のために、流路２１内のチェック弁２２が閉じ、アウターギヤ４の外周面の側から第２ポート１２Ｂの側への作動流体の逆流が阻止される。
【００２７】
かくして、回転軸２が何れの方向に回転するときも、アウターギヤ４の外周面摺接部、即ちアウターギヤ４の外周面とこれに対向するハウジング１の内周面との間に作動流体が強制的に供給され、しかも、この間が吸引されることもない。したがって、この部分の焼付きが安定的に防止される。
【００２８】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明の内接ギヤポンプは、作動流体の吸込及び吐出を行う１組のポートからアウターギヤの摺接部にかけて１組の流路を形成し、対応するポートが吐出から吸込へ切り替わったときに当該ポートへの作動流体の逆流を防止する逆流防止弁を各流路にそれぞれ設けたことにより、両回転型でありながら、アウターギヤの摺接部を安定的に潤滑でき、その摺接部における焼付きを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す内接ギヤポンプの縦断面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線矢示図である。
【図３】図１中のＢ部拡大図である。
【図４】内接ギヤポンプの基本構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ハウジング
２回転軸
３インナーギヤ
４アウターギヤ
１０ギヤ収容空間
１１仕切り片
１２Ａ，１２Ｂポート
２０Ａ，２０Ｂ潤滑機構
２１流路
２２チェック弁（逆流防止弁）

Claims

両方向に駆動されるインナーギヤの周方向一部に噛み合うようにインナーギヤの外側に偏心してアウターギヤを配置すると共に、両ギヤの非噛合領域における歯面間に弧状の仕切り片を配置し、両ギヤの回転により仕切り片の上流側で歯面間に吸い込んだ作動流体を下流側の歯面間で圧縮して歯面間から吐出する両回転型の内接ギヤポンプにおいて、
前記作動流体の吸込及び吐出を行う１組のポートからアウターギヤの摺接部にかけて１組の流路を形成し、対応するポートが吐出から吸込へ切り替わったときに当該ポートへの作動流体の逆流を防止する逆流防止弁を各流路にそれぞれ設けたことを特徴とする内接ギヤポンプ。