JP2005220872A - 歯車ポンプまたはモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 はすば歯形の歯車とすると振動とか騒音発生の問題は解消されるがスラスト力の発生は歯車の保持、とりわけ軸受機構を強固なものとなり経済的に不利となる。このような課題を解決する歯車ポンプまたはモータを提供する。
【解決手段】 歯車ポンプまたはモータＧＢの駆動歯車４Ａおよび従動歯車５Ｂを山形はすば歯車として構成したもので駆動歯車４Ｂについてみると、この駆動歯車４Ｂは２枚のはすば歯車を互いに接合させたもので、それぞれのはすば歯車の歯形の傾きは互いに逆向きであり、かつ傾斜角度は同一になっている。したがって、この２枚の互いに傾斜方向が逆向きのはすば歯車を接合させることで、山形はすば歯車が構成される。従動歯車５Ｂは駆動歯車４Ｂと同一の形すなわちはすばの傾斜角度は同一に設定され製作されたはすば歯車が適用される。
【選択図】 図１

Description

本発明は各種の建設用油圧機械、車両用油圧機器等において利用される歯車ポンプまたはモータに関する。

互いの歯車を外接させて噛合わせる形式の外接歯車ポンプまたはモータは、ケーシング内において互いに噛合う一対の駆動歯車と従動歯車を配設し、この両歯車の一体回転動作によって噛合部に臨む一対の入口から歯溝に閉じ込めた流体（油）を他方の出口まで移送するように構成したものである。ポンプとして利用する場合には、外部からの動力を駆動歯車に入力させて流体の移送を行い、モータとして利用する場合には、流体のエネルギー（たとえば圧力）を入力させて歯車軸の回転動力を得る。

このような歯車ポンプまたはモータは、歯車軸の軸芯方向に１個または２個以上隣接して配設した多連形で使用される場合が多い（特許文献１参照）。
図３はこの従来より使用される多連形歯車ポンプまたはモータの構成を概略的に示す図である。図において、多連形歯車ポンプまたはモータＧＰは、ケーシング２内とリヤカバー３内で、互いに噛合する一対の駆動歯車４Ａ、４Ｂと従動歯車５Ａ、５Ｂとを備えた２個の外接形の歯車ポンプまたはモータＧＡ、ＧＢが軸心方向に隣設されている。フロントカバー１とケーシング２にはこの双方の歯車ポンプまたはモータＧＡ、ＧＢの駆動軸４Ｓと従動軸５Ｓを支持する軸受４Ｚ、５Ｚが設けられている。他方、歯車ポンプまたはモータＧＡにおける駆動歯車４Ａと従動歯車５Ａは図示のとおりそれぞれ駆動軸４Ｓ、従動軸５Ｓと一体的に形成され、前記軸受４Ｚ、５Ｚに軸支されている。なお、軸受４Ｚ、５Ｚは、嵌め込まれたブッシュで構成されている。

歯車ポンプまたはモータＧＡ、ＧＢはほぼ同じ形状をしているが、歯車ポンプまたはモータＧＡの歯幅が大きく主ポンプまたはモータとして機能する。他方の歯車ポンプまたはモータＧＢは歯幅が小さく補助ポンプまたはモータとして機能する。すなわちこの補助的な歯車ポンプまたはモータＧＢは、他の油圧機器のブースト用ないしパイロット圧発生あるいは小量の圧液を必要とする油圧機器に圧液を提供するなどの目的で機能する。
駆動軸４Ｓは従動軸５Ｓと同一半径を有し、左方片側の軸端部はフロントカバー１を貫通して外部に延長され、反対片側の軸端部は雄スプライン部４Ｐが形成された突出部４Ｔを有する。また、従動軸５Ｓは片側の軸端部はフロントカバー１内方にあり、反対側の軸端部には円柱状の突出部５Ｔが形成されている。
歯車ポンプまたはモータＧＢは、図に示すようにリヤカバー３に配設された互いに噛合する一対の駆動歯車４Ｂと従動歯車５Ｂとからなり、駆動歯車４Ｂには突出部４Ｔに形成された雄スプラインに嵌め込まれる雌スプライン孔が形成されている。他方、従動歯車５Ｂは従動軸５Ｓの右端における突出部５Ｔに摺動可能に挿入される貫通孔が設けられている。

このようにして、スプライン結合で歯車ポンプまたはモータＧＢの駆動歯車４Ｂを回転駆動させ、従動軸５Ｓの突出部５Ｔに嵌合された従動歯車５Ｂは駆動歯車４Ｂに同調して回転する。このような構成により駆動歯車４Ｂや従動歯車５Ｂの軸受４Ｚ、５Ｚを省略し、その分、軸方向に短寸化が図かれる。
ところで、この種の多連形歯車ポンプまたはモータＧＰの場合、駆動歯車４Ａ、４Ｂと従動歯車５Ａ、５Ｂは直歯が主流で周囲の歯は軸芯に平行な歯が形成されたものである。この直歯同士が噛合う場合その噛合い点が歯幅全域で同時的に行われ、その連続波動的な噛合いとなり、振動や騒音の原因となっている。この問題を解決すべく歯車ポンプの歯をはすば歯形にする工夫も提案されている（特許文献２参照）。
特開２００１−１９３６７１号公報 特開平５−３３０３３０号公報

歯車ポンプまたはモータにおける歯車をはすば歯形の歯車とすることによって歯形同士の噛合い点はその歯幅全域において軸芯方向に順次移動し、なめらかな噛合いが行われることになる。そのため振動とか騒音発生の問題は解消される。しかしながら、両歯車の噛合い時、歯形に作用する力によって軸芯方向に分力が発生し歯車全体にスラスト方向の力が発生する。このスラスト力の発生は歯車の保持、とりわけ軸受機構を強固なものとすることを必要とし、構造を複雑にするとともに重量化、大形化が避けられない。高価となり経済的に不利となる。スラスト力で歯車側面の磨耗も生じやすく流体漏れも発生するなど問題もある。
本発明はこのような課題を解決する歯車ポンプまたはモータを提供しようとするものである。

本発明が提供する歯車ポンプまたはモータは、上記課題を解決するために、互いに噛合う一対の駆動歯車と従動歯車からなる歯車ポンプまたはモータにおいて、駆動歯車と従動歯車は互いにねじれ角が同一でねじれ方向が逆であり、かつ歯幅が同一の一対のはすば歯車からなり、この両はすば歯車を互いに接合させて構成する。
したがって、それぞれのはすば歯車は加工は容易であり、互いに接合させることで山形はすば歯車が実現される。この山形はすば歯車同士の噛合いとなるのでそれぞれのスラスト力は相殺される。

本発明が提供する歯車ポンプまたはモータは、歯車ポンプまたはモータを構成する駆動歯車と従動歯車がともに山形はすば歯車（ダブルヘリカルギア）であり、振動が少なく騒音を低減させることができる。同時に噛合い時においてスラスト力は発生せず、歯車の軸受機構、シール機構を簡略化できる。しかもこのはすば歯車は構造簡略で加工も容易であり、経済的にも有利である。

以下、本発明が提供する歯車ポンプまたはモータについて説明する。
本発明の特徴は、歯車ポンプまたはモータにおける歯車（駆動歯車と従動歯車）の歯形を山形はすば歯車（ダブルヘリカルギア）にした点にある。この山形はすば歯車としては、その歯幅内に山形の歯形を形成することも考えられるが、この歯形の加工は通常困難である。歯幅の一方の半分を一方の傾斜歯形とし、他方の半分を逆の傾斜歯形とする必要があり通常２工程の加工となり、また両傾斜歯形が中央部で正確に連接する必要がある。

本発明はこの点を考慮して２枚で所定の歯幅を形成する歯車を互いに接合させて山形はすば歯車を形成させるものである。この山形はすば歯車は歯車ポンプまたはモータの主体側に適用することもできるし、補助ポンプまたはモータの側に適用することもでき、さらに両方に適用することもできる。２個のはすば歯車の接合の仕方には種々の方式が挙げられる。単に互いの対応面を接着させる方式の外、両歯車の歯形が合うように凹凸の合わせ治具を互いの接合面間に設ける方式さらには両歯車の中央部に雄ねじと雌ねじを設けてねじ結合させる方式などが挙げられる。

以下図１に示す実施例にしたがって本発明による多連形歯車ポンプまたはモータＧＰの構成を説明する。
図において、多連形歯車ポンプまたはモータＧＰは、ケーシング２内で、互いに噛合する一対の駆動歯車４Ａ、４Ｂと従動歯車５Ａ、５Ｂとを備えた２個の外接形の歯車ポンプまたはモータＧＡ、ＧＢが軸心方向に隣設されている。フロントカバー１とケーシング２にはこの隣接する双方の歯車ポンプまたはモータＧＡ、ＧＢの駆動軸４Ｓと従動軸５Ｓとを支持する軸受４Ｚ、５Ｚが設けられている。他方、歯車ポンプまたはモータＧＡにおける駆動歯車４Ａと従動歯車５Ａは図示のとおりそれぞれ駆動軸４Ｓ、従動軸５Ｓと一体的に形成され、前記軸受４Ｚ、５Ｚに軸支されている。なお、軸受４Ｚ、５Ｚは、嵌め込まれたブッシュで構成されている。

歯車ポンプまたはモータＧＡ、ＧＢはほぼ同じ形状をしているが、歯車ポンプまたはモータＧＡの歯幅が大きく主ポンプまたはモータとして機能する。そして、他方の歯車ポンプまたはモータＧＢは歯幅が小さく補助ポンプまたはモータとして機能する。すなわちこの補助的な歯車ポンプまたはモータＧＢは、他の油圧機器のブースト用ないしパイロット圧発生あるいは小量の圧液を必要とする油圧機器に圧液を提供するなどの目的で利用される。この歯車ポンプまたはモータＧＢはリヤカバー３に配設されている。
駆動軸４Ｓは従動軸５Ｓと同一半径で、左方片側の軸端部はフロントカバー１を貫通して外部に延長され、反対側の軸端部は雄スプライン部４Ｐが形成された突出部４Ｔを有する。また、従動軸５Ｓは片側の軸端部はフロントカバー１内方にあり、反対側の軸端部には円柱状の突出部５Ｔが形成されている。このようにして、スプライン結合で歯車ポンプまたはモータＧＢの駆動歯車４Ｂは回転駆動され、従動軸５Ｓの突出部５Ｔに嵌合された従動歯車５Ｂは駆動歯車４Ｂに同調して回転する。

本発明は以上の構成において補助ポンプまたはモータとしての歯車ポンプまたはモータＧＢの駆動歯車４Ｂおよび従動歯車５Ｂを山形はすば歯車として構成したものである。
この歯車ポンプまたはモータＧＢの歯車すなわち駆動歯車４Ｂと従動歯車５Ｂは、図２に示す。図２の（Ａ）は一対の駆動歯車４Ｂと従動歯車５Ｂとを示し、図２の（Ｂ）は各駆動歯車４Ｂと従動歯車５Ｂを分解した状態を示す。なお、駆動歯車４Ｂには図１に示す突出部４Ｔに形成された雄スプラインに嵌め込まれる雌スプライン孔ＳＨが形成され、他方、従動歯車５Ｂは従動軸５Ｓの右端における突出部５Ｔに嵌合するための貫通孔が設けられている。以下、図２にしたがって説明する。
まず駆動歯車４Ｂについてみると、この駆動歯車４Ｂは２枚のはすば歯車Ｇ１、Ｇ２を互いに接合させたもので、それぞれのはすば歯車Ｇ１、Ｇ２の歯形の傾きは図から明らかなように互いに逆向きであり、かつ傾斜角度は同一になっている。したがって、この２枚の互いに傾斜方向が逆向きのはすば歯車Ｇ１、Ｇ２を接合させることで、図２の（Ａ）に示すような山形はすば歯車が構成される。従動歯車５Ｂは駆動歯車４Ｂと同一の形すなわちはすばの傾斜角度は同一に設定され製作されたはすば歯車Ｇ３、Ｇ４が適用される。なお、図示例では補助的な図１に示す歯車ポンプまたはモータＧＢへのはすば歯車Ｇ１、Ｇ２などの実施であり、小型軽量であり経済的でもある。

本発明が提供する多連形歯車ポンプまたはモータＧＰは以上詳述したとおりであるが、上記ならびに図示例は一例で、その他多くの実施例を包含するものである。たとえば、はすば歯車Ｇ１、Ｇ２について図示例でははすば歯車であるものの歯形は直線状に形成されているが、この歯形を曲線状にすることもできる。ねじ歯車もこの部類に含まれる。また、この２枚のはすば歯車Ｇ１、Ｇ２を接合させる場合、単なる接合の場合以外両者を互いに引き寄せる状態で接合させることもできる。たとえば、両方のはすば歯車Ｇ１、Ｇ２を磁性材料で構成し互いに吸引させるようにすることもできる。はすば歯車Ｇ１、Ｇ２の一部に吸引用の磁石片を埋設させることもできる。

さらには互いのはすば歯車Ｇ１、Ｇ２の互いの接合面に凹凸部を形成して、これら凹凸を係合させるようにすることもできる。さらに他の変形例として、補助としての図１に示す歯車ポンプまたはモータＧＢにおける駆動歯車４Ｂを駆動軸４Ｓに結合させる方式としては、図示例のようなスプライン結合方式に限定されず、一般的なキー結合方式を採用することもでき、図示例に限定されるものではない。なお、本発明は多連形のみでなく単一の歯車ポンプまたはモータにも適用できることは当然である。
本発明は、このように歯車ポンプまたはモータについてその特徴を生かす種々の変形例を挙げることができ、これらすべての変形実施例を包含する。

本発明による歯車ポンプまたはモータの構成を示す図である。 本発明の要部を説明するための図である。 従来の歯車ポンプまたはモータの構成を示す図である。

符号の説明

１ フロントカバー
２ ケーシング
３ リヤカバー
４Ａ、４Ｂ 駆動歯車
４Ｐ 雄スプライン部
４Ｓ 駆動軸
４Ｔ、５Ｔ 突出部
４Ｚ、５Ｚ 軸受
５Ａ、５Ｂ 従動歯車
５Ｓ 従動軸
ＧＡ、ＧＢ 歯車ポンプまたはモータ
ＧＰ 多連形歯車ポンプまたはモータ
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４ はすば歯車
ＳＨ 雌スプライン孔

Claims (2)

1. 互いに噛合う一対の駆動歯車と従動歯車からなる歯車ポンプまたはモータにおいて、駆動歯車と従動歯車は互いにねじれ角が同一でねじれ方向が逆であり、かつ歯幅が同一の一対のはすば歯車からなり、この両はすば歯車を互いに接合させて構成したことを特徴とする歯車ポンプまたはモータ。
2. ケーシング内に、互いに噛合う一対の駆動歯車と従動歯車からなる歯車ポンプまたはモータを歯車の軸芯方向に複数個配設した多連形の歯車ポンプまたはモータにおいて、少なくとも１個の歯車ポンプまたはモータにおける駆動歯車と従動歯車は、互いにねじれ角が同一でねじれ方向が逆であり、かつ歯幅が同一の一対のはすば歯車からなり、この両はすば歯車を互いに接合させて構成したことを特徴とする歯車ポンプまたはモータ。

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