JP2007023774A - ギヤポンプ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数を削減しつつシール性の向上を達成可能なギヤポンプを提供すること。
【解決手段】 駆動軸により軸支される駆動側歯車と、従動軸により軸支される従動側歯車と、前記駆動軸及び従動軸の軸方向両側方に設けられた一対の側板と、前記歯車の歯先をシールすると共に前記側板との衝合により第１油室を形成するシールブロックとから構成されたポンプ組立体と、前記ポンプ組立体を収装し、第２油室を形成するケーシングと、を備えたギヤポンプにおいて、前記側板又はシールブロックの少なくとも一方の部材に設けられ、両者を互いに押圧し、塑性変形することにより、前記第１油室と第２油室とを仕切るリブを設け、前記リブは前記側板又はシールブロックのリブに対向する部分よりも低い硬度を有することとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば車両用ブレーキ装置等の油圧源として好適に用いられるギヤポンプ及びその製造方法に関する。

従来、ギヤポンプとして例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報に記載のギヤポンプは、本体ケース内に、駆動ギヤを軸支する駆動軸と、従動ギヤを軸支する従動軸と、一対の側板と、シールブロックから構成されたポンプ組立体を収装している。この側板とシールブロックとの衝合面には、軟質のシール部材を配置し、シール性を確保している。
特開２００１−２１４８７０号公報。

しかしながら、上述の従来技術にあっては、シール性を高めるために別途シール部材を設けるため、部品点数が増加し部品管理が煩雑になり、コストアップとなる問題があった。

本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、部品点数を削減しつつシール性の向上を達成可能なギヤポンプを提供することを目的としている。

上述の目的を達成するため、本発明は、駆動軸により軸支される駆動側歯車と、従動軸により軸支される従動側歯車と、前記駆動軸及び従動軸の軸方向両側方に設けられた一対の側板と、前記歯車の歯先をシールすると共に前記側板との衝合により第１油室を形成するシールブロックとから構成されたポンプ組立体と、前記ポンプ組立体を収装し、第２油室を形成するケーシングと、を備えたギヤポンプにおいて、前記側板又はシールブロックの少なくとも一方の部材に設けられ、両者を互いに押圧し、塑性変形することにより、前記第１油室と第２油室とを仕切るリブを設け、前記リブは前記側板又はシールブロックの対向する部分よりも低い硬度を有することを特徴とする。

よって、別途シール部材等を設けることなく塑性変形によってシール性を確保することが可能となり、部品点数を削減することができる。

以下に、本発明を実施する最良の形態を実施例として図面に基づいて説明する。

まず、構成について図１〜図３を用いて説明する。図１はギヤポンプのＡ−Ａ部分断面図である。尚、説明のためケーシング（ポンプハウジング１及びハウジングカバー２）のみ断面を取っており、ケーシング内に収装されるポンプ組立体３については側面図とする。図２はギヤポンプのＢ−Ｂ断面図である。図３はポンプ組立体３を表す分解構成図である。

（ケーシングについて）
ポンプハウジング１には、ポンプ組立体３を収装する円筒状のシリンダ孔１ｂが設けられている。このシリンダ孔１ｂの底面部には駆動軸支持孔１ａが設けられている。駆動軸支持孔１ａの内周には軸受け２０が設けられ、駆動軸支持孔１ａには後述する駆動軸１０Ａが回転可能に支持される。

シリンダ孔１ｂの内周面は、位置決め用の当接面１０１ｂと内壁１０２ｂから構成されている。当接面１０１ｂは、内壁１０２ｂよりも駆動軸支持孔１ａとの関係において高い精度により形成されている。ポンプハウジング１の径方向には、吐出ポート１ｃが設けられ、シリンダ孔１ｂと外部とを連通している。

駆動軸支持孔１ａと軸方向に対向する側には、ハウジングカバー２がボルト２２により取り付けられ、シリンダ孔１ｂ及びハウジングカバー２によりポンプ組立体３を液密に収装している。ハウジングカバー２の軸方向には、後述する吸入通路１３と連通する吸入ポート２ａが設けられている。

（ポンプ組立体について）
ポンプ組立体３は、図３に示すように駆動軸１０Ａに設けられた駆動ギヤ１０と、従動軸１１Ａに設けられた従動ギヤ１１と、駆動軸１０Ａ及び従動軸１１Ａの軸方向両側に設けられた一対の側板７，８と、シールブロック１２から構成されている。駆動軸１０Ａには図外のモータが接続されている。

駆動軸１０Ａ及び従動軸１１Ａに対し、支持孔７Ａ，７Ｂが設けられた側板７と、支持孔８Ａ，８Ｂが設けられた側板８を軸方向両側から挿入する。これにより駆動ギヤ１０と従動ギヤ１１が互いに噛み合って回転するように軸支すると共に、駆動ギヤ１０及び従動ギヤ１１と回転摺動により液密にシールしている。この側板７，８は硬度がHRF90前後の焼結材から構成されている。

側板７，８には、シールブロック１２との当接面側に円弧状の切り欠き７Ｃ，８Ｃが設けられている。切り欠き７Ｃは、支持孔７Ａと７Ｂの間に、また切り欠き８Ｃは支持孔８Ａと８Ｂの間に設けられている。この切り欠き７Ｃ，８Ｃは軸方向に側板７，８の全幅にわたって形成されている。側板７とポンプハウジング１との間、及び側板８とハウジングカバー２との間には、それぞれシールリング１９が設けられている。シールリング１９は側板７，８及びシールブロック１２とポンプハウジング１及びハウジングカバー２の間を液密にシールするよう構成されている。

シールブロック１２には、側板７，８との当接面側に、駆動ギヤ１０及び従動ギヤ１１の歯先に沿って凹湾曲状に切り欠かれた凹湾曲面１２Ａ，１２Ｂが設けられている。また、凹湾曲面１２Ａ，１２Ｂの間であって、切り欠き７Ｃ，８Ｃと対向する位置には、円弧状の円弧溝１２Ｃがシールブロック１２の全幅にわたって設けられている。上述の側板７，８にシールブロック１２を金属コイルばね６により着脱可能に巻結しポンプ組立体３を構成することで、切り欠き７Ｃ，８Ｃ及び円弧溝１２Ｃにより、吸入通路１３（特許請求の範囲に記載の第１油室に相当）が形成される。シールブロック１２は、側板７，８の硬度と同程度の硬度HRF90前後の焼結材から構成されている。

金属コイルばね６は、液圧が発生していない時の仮止め部材であり、液圧が発生すると、ポンプ組立体３の外周に発生する高圧と、吸入通路１３の負圧の差圧によって側板７，８とシールブロック１２は接触力が高まるよう構成されている。

シールブロック１２の径方向外側（ポンプハウジング側）であって、かつ、軸方向において駆動軸支持孔１ａ側に設けられた側板７，８と軸方向に重なる位置には、支持点１２Ｄが設けられている。この支持点１２Ｄは、当接面１０１ｂと線接触するように鈍角に形成されている。

（ポンプ駆動作用について）
次に、ポンプ駆動作用について説明する。モータにより駆動軸１０Ａが駆動されると、駆動ギヤ１０を介して従動ギヤ１１が駆動される。この作用によって吸入ポート２ａと連通する吸入通路１３から低圧の流体が導入され、シリンダ孔１ｂとポンプ組立体３の間に設けられた高圧室１６（特許請求の範囲に記載の第２油室に相当）に高圧の流体が出力される。この高圧の流体は吐出ポート１ｃから図外の油圧機器等に出力される。

（リブの構成）
次に、リブの構成について説明する。図４はシールブロック１２の底面図と側面図を表し、側板７，８の側面図と上面図を表す。

側板７，８の上面側であってシールブロック１２の凹湾曲面１２Ａ，１２Ｂと対向する凸湾曲面７１，８１には、それぞれ図中軸方向のリブ７１ａ，８１ａと図中周方向のリブ７１ｂ，８１ｂが設けられている。このリブ７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂは、凸湾曲面７１，８１上に厚さ約0.2ｍｍ程度の略Ｔ字形状に設けられ、高圧室１６と吸入油路１３との境界面をシールする。本実施例では、側板７，８にのみリブを設けた構成を示すが、シールブロック１２の凹湾曲面１２Ａ，１２Ｂのみにリブを設けても良く、また、シールブロックと側板の双方にリブを設けて、リブと交差して当接する部分を設けても良く、特に限定しない。また、上述のＴ字形状に限らず、吸入通路１３と高圧室１６とをシール可能であればよく特に限定しない。

（リブを備えた側板及びシールブロックの製造工程について）
次に、上記リブを備えた側板及びシールブロックの製造工程について説明する。上述したように、シールブロックを備えたギヤポンプにあっては、シールブロックと側板との間のシール性がポンプ性能に与える影響が大きい。しかしながら、別途シール材等を設けた場合には、製造コストの増大を招き好ましくない。よって、リブの塑性変形によりシール性を向上する技術により十分なシール性を確保することとした。ここで、リブを備えたシールブロック及び側板の製造方法について具体的に示す。

（第１製造工程について：圧粉成型→焼結）
図５は側板の第１製造工程を表す概略図である。説明のため、側板を仮に丸い円筒形部材として説明する。尚、図５（ａ）に示すように、最終的に仕上がった側板７，８に至るまでの過程では、側板母材700，800なる番号を付して説明する。

図５（ｂ）に示すように、第１製造工程では、底部となる下パンチA1と、側部となるダイスA2と、上面となる上パンチA3の三つの金型を使用する。下パンチA1は、円柱部A10の中心に上記駆動軸１０Ａ，従動軸１１Ａの外径よりも若干大径のコアA11を有する。ダイスA2は、内周側に下パンチA1の円柱部A10の外径よりも大きな中空孔A21を有する円筒形状とされている。上パンチA3は、内周側に下パンチA1のコアA11の外径よりも大きな中空孔A31を有し、外径がダイスA2の中空孔A21の内径よりも小さな円筒形状とされている。尚、ダイスA2の中空孔A21の直径は、側板700，800の直径となるため、この直径はリブを含む外径R1と略同一とされている。

次に、作用について説明する。まず、主として鉄-銅-炭素の混合粉からなる金属粉を混合する。次に、下パンチA1にダイスA2を外径側上方から覆うように被せ、その状態で下パンチA1とダイスA2により形成された凹部内に配合粉体を設置する。次に、上パンチA3を上から被せ、下パンチA1と上パンチA3の間に押圧力を作用させ、側板母材700，800を成形する。この成形された側板母材700，800を金型から取り出して、金属の溶融温度（1000〜1200℃）以下の温度で焼結し、所定の機械強度を確保する。尚、このときの圧粉密度は5.8〜6.0程度の低密度であり、硬度はHRF60前後に作成される。

（第２製造工程について：再圧工程）
図６は第１製造工程で成形された側板母材700，800の再圧行程である第２製造工程を表す概略図である。尚、図６（ａ）は第２製造工程で製造された側板７，８のリブ側方斜め上方から見た斜視図、図６（ｂ）は第２製造工程で製造された側板７，８のリブ正面斜め上方から見た斜視図である。また、図７は後述するダイスB2を表す図であり、図７（ａ）はダイスB2の斜め上方から見た斜視図、図７（ｂ）はダイスB2のI-I断面図、図７（ｃ）はダイスB2のII-II断面図である。

図６（ｃ）に示すように、第２製造工程では、底部となる下パンチB1と、側部となるダイスB2と、上面となる上パンチB3の三つの金型を使用する。第１製造工程の各金型は粉体成形用の金型であったのに対し、第２製造工程の金型は再圧用の金型である点が異なる。下パンチB1は、円柱部B10の中心に上記駆動軸１０Ａ，従動軸１１Ａの外径よりも大径のコアB11を有する。また、円柱部B10の外径r1は、下パンチA1の外径R1よりもリブの高さ分小径とされている。

ダイスB2は、内周側に下パンチB1の円柱部B10の外径よりも大きく、ダイスA2の中空孔A21の直径R1よりも小さな直径r1の中空孔B21を有する円筒形状とされている。また、図７に示すように、ダイスB2の内周には、内周から外周に向けて（R1-r1）となる深さを有し、周方向リブ７１ｂ，８１ｂを形成する横溝B22と、軸方向リブ７１ａ，８１ａを形成する縦溝B23が形成されている。

上パンチB3は、内周側に下パンチB1のコアB11の外径よりも大きな中空孔B31を有し、外径がダイスB2の中空孔B21の内径よりも小さな円筒形状とされている。尚、ダイスB2の中空孔B21の直径は、再圧加工された側板７，８の直径となるため、この直径はリブを含まない外径と略同一とされている。

次に、作用について説明する。まず、下パンチB1にダイスB2を外径側から覆うように被せ、その状態で下パンチB1とダイスB2により形成された凹部の開口に第１製造工程で成形した側板母材700，800を設置する。次に、側板母材700，800の上方から上パンチB3を被せ、下パンチB1と上パンチB3の間に押圧力を作用させ、側板母材700，800を前記凹部に押し込む。尚、押し込み易くするために、凹部の開口にテーパー等を形成してもよく、特に限定しない。

この押圧過程において、側板母材700，800の外径R1よりもダイスB2の中空孔B21の内径が小さい（r1）ため、側板母材700，800の表面は圧縮され組織の密度が増大しながら押し込められる。このとき、少なくとも表面の密度は6.0〜6.2程度に上昇するように、また、硬度もHRF90前後となるように圧縮する。また、横溝B22及び縦溝B23に該当する部位では、直径R1が確保されているため、押圧による再圧がなされず、密度・硬度共に側板母材700，800の状態を維持又はそれに近い状態を維持する。上述の第１製造工程及び第２製造工程を経て形成された側板７，８は最終的に各種表面加工（面取り等）が成される。

本実施例１の場合、リブが形成されるのは側板７，８側のみであるため、シールブロック１２を同様に焼結により形成する場合には、金型に横溝B22や縦溝B23を形成する必要はなく、圧粉→成形→焼結→再圧の各工程を経て製造される。

（組み付け工程について）
次に、組み付け工程について説明する。図８は駆動ギヤ１０，従動ギヤ１１を備えた駆動軸１０Ａ，従動軸１１Ａと側板７，８とが組み付いた状態（サブアッセンブリ状態と定義する）にシールブロック１２を組み付ける際の斜視図である。図９はサブアッセンブリ状態にシールブロック１２が組み付いた状態（アッセンブリ状態と定義する）の斜視図である。図１０は圧痕前と圧痕後のシールブロック１２と側板７，８との関係を表す概略説明図である。
（第１組み付け工程）
まず、図８に示すサブアッセンブリ状態からシールブロック１２を組み付け、図９に示すアッセンブリ状態とする（圧痕前）。
（第２組み付け工程）
図９に示すアッセンブリ状態において、シールブロック１２とサブアッセンブリとを押しつける（圧痕する）。このとき、図１０のIII-III断面図に示すように、側板７，８に設けられたリブ７１ａ，８１ａがシールブロック１２の凹湾曲面１２Ａ，１２Ｂと当接すると、リブ７１ａ，８１ａ，７１ｂ，８１ｂはシールブロック１２よりも硬度が低く設定されているため、潰れた状態に塑性変形させる。

以上の工程により、サブアッセンブリ状態においてリブ７１ａ，８１ａを塑性変形させることで、側板７，８や駆動軸１０Ａ，従動軸１１Ａの精度ばらつきがあったとしても、最適なシール面を確保することが可能となり、部品点数を削減しつつ高いポンプ能力を達成することができる。

上述したように、第２製造工程において部分再圧によりリブを形成することで、部分的に硬度の違う構成を容易に得ることが可能となり、産業上非常に有利である。基本的に側板やシールブロックは、駆動ギヤや従動ギヤとの摺動部が多く、また、駆動軸や従動軸を軸支しているため軸受としての要求性能を満たす必要がある。焼結材は多孔質材料であり、油を多孔質内に取り込んで潤滑性能を向上できるため、本実施例１のギヤポンプには非常に適した材質である。この焼結材は、表面強度や耐摩耗性を向上すると共にサイジングのために再圧が成される。尚、再圧により密度が向上するのは表面近傍のみであり、全体的には密度を低くすることで、多孔質材料の潤滑性能を確保している。

本実施例１では、この再圧工程時に部分的に再圧しない領域（非再圧領域）を設定することで、同時にリブを形成するものである。そもそも、リブには、組み付け工程で説明したように、圧痕による塑性変形（若干弾性変形領域が残っていても良い）により製造上の各バラツキを吸収する役割を要求する。このとき、非再圧領域であるリブは、他の領域に比べて硬度及び密度が低いため、再圧領域に比べて容易に変形可能であり、十分なシール性を確保することができる。
尚、リブとリブに当接する部材との硬度差の与え方は本実施例に限定されない。例えば、前記側板かシールブロックのいずれか一方のみにリブを設けた場合、前記リブに当接する側の母材を焼き入れすることにより、リブに対する硬度を高める方法も本発明に含まれる。また、母材の材質の変更によりリブとリブに当接する部材との硬度差を与えることも可能である。

更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ） 請求項１に記載のギヤポンプにおいて、
前記側板と前記シールブロックのそれぞれに前記リブを設け、各部材における前記リブの方向を一方向としたことを特徴とするギヤポンプ。

リブの方向が一方向であるため、簡単な型による成型が可能となり、更にコストの低減を図ることができる。

（ロ） 請求項３に記載のギヤポンプの製造方法であって、
前記側板と、前記駆動側歯車及び前記従動側歯車と、前記シールブロックをポンプ組立体としてアッセンブリ化する第１行程と、
前記側板と前記シールブロックの間に荷重をかけ、前記リブを塑性変形させる第２工程と、
から製造することを特徴とするギヤポンプの製造方法。

ポンプ組立体を組み立てたアッセンブリ状態で荷重をかけるため、部品単体で行う場合に比べ、組み付いた後の最終的な状態で塑性変形させることで、精度のばらつきを吸収することが可能となり、シール性を向上することができる。

実施例１のギヤポンプを表すＡ−Ａ部分断面図である。 実施例１のギヤポンプを表すＢ−Ｂ断面図である。 実施例１のポンプ組立体を表す分解構成図である。 実施例１のシールブロック及び側板を表す図である。 実施例１の第１製造工程を表す概略図である。 実施例１の第２製造工程を表す概略図である。 実施例１の第２製造工程に使用する上パンチを表す概略図である。 実施例１のサブアッセンブリ状態にシールブロックを組み付ける状態を表す斜視図である。 実施例１のアッセンブリ状態を表す斜視図である。 実施例１の第２工程におけるI-I断面図である。

符号の説明

１ ポンプハウジング
１ａ 駆動軸支持孔
１ｂ シリンダ孔
１ｃ 吐出ポート
１０１ｂ 当接面
１０２ｂ 内壁
２ ハウジングカバー
２ａ 吸入ポート
３ ポンプ組立体
６ 金属コイルばね
７，８ 側板
７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ 支持孔
７Ｃ，８Ｃ 切り欠き
１０ 駆動ギヤ
１０Ａ 駆動軸
１１ 従動ギヤ
１１Ａ 従動軸
１２ シールブロック
１２Ａ，１２Ｂ 凹湾曲面
１２Ｃ 円弧溝
１２Ｄ 支持点
１２Ｅ 凹部
１３ 吸入通路
１６ 高圧室
１９ シールリング
２０ 軸受け

Claims (3)

1. 駆動軸により軸支される駆動側歯車と、従動軸により軸支される従動側歯車と、前記駆動軸及び従動軸の軸方向両側方に設けられた一対の側板と、前記歯車の歯先をシールすると共に前記側板との衝合により第１油室を形成するシールブロックとから構成されたポンプ組立体と、
   前記ポンプ組立体を収装し、第２油室を形成するケーシングと、
   を備えたギヤポンプにおいて、
   前記側板又はシールブロックの少なくとも一方の部材に設けられ、両者を互いに押圧し、塑性変形することにより、前記第１油室と第２油室とを仕切るリブを設け、
   前記リブは前記側板又はシールブロックのリブに対向する部分よりも低い硬度を有することを特徴とするギヤポンプ。
2. 請求項１に記載のギヤポンプにおいて、
   前記側板又はシールブロックは、圧粉成型を経て、焼結により母材成形後、この成形された母材の前記リブを除く表面の部分再圧により、前記リブの密度よりも前記部分再圧された表面の密度を高くすることを特徴とするギヤポンプ。
3. 駆動軸により軸支される駆動側歯車と、従動軸により軸支される従動側歯車と、前記駆動軸及び従動軸の軸方向両側方に設けられた一対の側板と、前記歯車の歯先をシールすると共に前記側板との衝合により第１油室を形成するシールブロックとから構成されたポンプ組立体と、
   前記ポンプ組立体を収装し、第２油室を形成するケーシングと、
   を備えたギヤポンプの製造方法において、
   前記側板又はシールブロックの母材を圧粉成形の後、焼結する第１製造工程と、
   前記第１製造工程により成形された母材の表面を部分再圧し、非再圧領域をリブとして形成する第２製造工程と、
   により製造することを特徴とするギヤポンプの製造方法。
   

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