JP2008069770A - Gear pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに噛合する第1ギヤおよび第2ギヤを歯先および両側面が摺接した状態で保持するケーシングを有してなるギヤポンプに関し、特に詳細には、第1ギヤおよび第2ギヤの噛み合い幅が変更可能に構成されたギヤポンプに関する。 The present invention relates to a gear pump having a casing that holds a first gear and a second gear meshing with each other in a state where the tooth tip and both side surfaces are in sliding contact with each other, and more particularly, the first gear and the second gear. The present invention relates to a gear pump configured so that the meshing width can be changed.
このようなギヤポンプは、歯丈や歯幅等により容量が決まり、容量やギヤの回転速度(ポンプ回転数)により吐出流量が決まる。ギヤポンプを例えば車両用エンジンに潤滑油を供給するオイルポンプとして用いる場合、このオイルポンプの容量は、駆動源となるエンジンの出力が低くポンプ回転数が小さくても潤滑に必要な量のオイルを供給することができるように設定される。このため、エンジンの出力が高くなってポンプ回転数が大きくなると、必要量に対して吐出流量が過剰になって、必要量に見合わない高い駆動力がオイルポンプにより消費され、エンジンの出力損失を招くおそれがある。 In such a gear pump, the capacity is determined by the tooth height, the tooth width, etc., and the discharge flow rate is determined by the capacity and the rotational speed of the gear (pump rotation speed). When a gear pump is used as an oil pump for supplying lubricating oil to a vehicle engine, for example, the capacity of this oil pump supplies the amount of oil necessary for lubrication even if the output of the engine that is the driving source is low and the pump speed is low. Set to be able to. For this reason, when the engine output increases and the pump speed increases, the discharge flow rate becomes excessive with respect to the required amount, and high driving force that does not meet the required amount is consumed by the oil pump, resulting in engine output loss. May be incurred.
この問題を解決するギヤポンプとして、ポンプ回転数が大きくなるにしたがって、駆動ギヤおよび従動ギヤの双方あるいは一方を軸方向に移動させて噛み合い幅を小さくして容量を小さくさせる可変容量型のギヤポンプが知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。特許文献1に開示のギヤポンプにおいては、従動ギヤを軸方向に挟む2つの側板を設け、従動ギヤの支持軸を両側板に支持させ、一方の側板の背面に付勢力を作用させ、他方の側板の背面に吐出流体圧に応じた押圧力を付勢力に抗して作用させるように構成されている。これにより、両側板に挟まれた従動ギヤは、押圧力と付勢力が釣り合う位置に軸方向に移動し、駆動ギヤとの噛み合い幅が吐出流体圧に応じて変更される。
従来では、押圧力と付勢力が釣り合って従動ギヤが停止されたときに、各側板には、そのときの押圧力や付勢力が従動ギヤと対向する方向に作用し、支持軸はこの押圧力や付勢力に応じた負荷に抗して支持される必要がある。このため、押圧力と付勢力が上昇されて側板がこの負荷に抗しきれない場合には、側板が支持軸に対して相対移動して従動ギヤの側面を直接的に押圧し、これにより、従動ギヤと側板の間で大きな摺動抵抗が発生してポンプの機械効率が低下するというおそれがある。 Conventionally, when the driven force and the urging force are balanced and the driven gear is stopped, the pressing force and the urging force at that time act on each side plate in a direction opposite to the driven gear, and the support shaft has this pressing force. It is necessary to be supported against loads depending on the biasing force. For this reason, when the pressing force and urging force are increased and the side plate cannot fully resist this load, the side plate moves relative to the support shaft and directly presses the side surface of the driven gear. There is a possibility that a large sliding resistance is generated between the driven gear and the side plate, and the mechanical efficiency of the pump is lowered.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、第1ギヤと第2ギヤの噛み合い幅を変更可能に構成されたギヤポンプにおいて、機械効率の低減を抑えることができるギヤポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a gear pump capable of suppressing reduction in mechanical efficiency in a gear pump configured to be able to change the meshing width of the first gear and the second gear. With the goal.
本発明に係るギヤポンプは、互いに平行な回転軸を中心として回転自在に設けられて噛合する第1ギヤ(例えば、実施形態における駆動ギヤ10)および第2ギヤ(例えば、実施形態における従動ギヤ20)と、第1ギヤおよび第2ギヤを歯先および両側面が摺接した状態で保持する配設空間を有したケーシングとからなり、ケーシングに、第1ギヤおよび第2ギヤの回転に応じて油が吸い込まれる吸込ポートおよび油が吐出される吐出ポートが形成されてなるギヤポンプにおいて、ケーシングが、第1ギヤを回転自在に且つ軸方向の移動を規制して保持するメインケーシングと、第2ギヤを回転自在に保持し、メインケーシング内に回転軸方向に移動自在に設けられたギヤホルダとからなり、メインケーシング内に、付勢力を作用させてギヤホルダを回転軸方向の一端側に付勢する付勢部材(例えば、実施形態における戻しバネ70)と、油圧力を受けてギヤホルダを付勢力に抗して回転軸方向の他端側に押圧するピストンとを設けている。そして、付勢部材による付勢に抗してギヤホルダがピストンからの油圧力を受け、油圧力に応じて回転軸方向に移動することにより、第1ギヤとギヤホルダに保持された第2ギヤとの噛み合い幅が変更されるように構成している。
The gear pump according to the present invention includes a first gear (for example, the
この構成において、ギヤホルダに、第2ギヤの両側面のうち一方の側面が摺接される第1側面と、第2ギヤの歯先が摺接される内周面とを設け、ピストンに、ギヤホルダに当接されるとともに第2ギヤの両側面のうち他方の側面が摺接される第2側面を設け、第2ギヤを支持する軸部材の一端部がピストンに支持され、軸部材(例えば実施形態における従動側支持軸25)の他端部をギヤホルダに支持させることが好ましい。さらに、少なくとも第1側面および第2側面のいずれか一方において、従動ギヤの側面が摺接される領域の一部に、窪み部を形成することが好ましい。 In this configuration, the gear holder is provided with a first side surface on which one side surface of the second gear is slidably contacted and an inner peripheral surface on which the tooth tip of the second gear is slidably contacted, and the piston is provided with the gear holder. A second side surface that is in sliding contact with the other side surface of the second gear, and one end portion of the shaft member that supports the second gear is supported by the piston, and the shaft member (for example, implementation) It is preferable that the other end of the driven side support shaft 25) is supported by the gear holder. Furthermore, it is preferable that at least one of the first side surface and the second side surface is formed with a recess in a part of a region where the side surface of the driven gear is slidably contacted.
メインケーシング内に、吐出ポートと、ピストンに対して背面側に形成された閉塞空間とを連通する内部油路を形成し、ピストンを、内部油路を介して閉塞空間に供給された吐出油圧により油圧力を受けるように構成してもよい。 An internal oil passage is formed in the main casing to communicate the discharge port and the closed space formed on the back side with respect to the piston, and the piston is discharged by the discharge hydraulic pressure supplied to the closed space via the internal oil passage. You may comprise so that an oil pressure may be received.
ピストンを、円筒状に形成してメインケーシングに嵌合させて取り付け、外周面の中心と内周面の中心とを偏心させるとともに外周面の一部を第1ギヤの歯先に沿って湾曲させることが好ましい。ピストンを、略円板状の平板部と、この平板部から円筒状に突出する凸部とから構成してメインケーシングに嵌合させて取り付け、平板部の外周面の中心と凸部の外周面の中心とを偏心させるとともに、平板部の外周面の一部を第1ギヤの歯先に沿って湾曲させてもよい。 The piston is formed in a cylindrical shape and fitted to the main casing and attached, and the center of the outer peripheral surface and the center of the inner peripheral surface are decentered and a part of the outer peripheral surface is curved along the tooth tip of the first gear. It is preferable. The piston is composed of a substantially disc-shaped flat plate portion and a convex portion protruding in a cylindrical shape from the flat plate portion, and is fitted to the main casing to be attached. The center of the outer peripheral surface of the flat plate portion and the outer peripheral surface of the convex portion And a part of the outer peripheral surface of the flat plate portion may be curved along the tooth tip of the first gear.
本発明に係るギヤポンプによれば、ケーシングが、第1ギヤを回転自在かつ軸方向の移動を規制して保持するメインケーシングと、第2ギヤを回転自在に保持してメインケーシング内に回転軸方向に移動自在に設けられたギヤホルダとから構成されており、ギヤホルダを回転軸方向の一端側に付勢するとともに、付勢部材による付勢に抗してギヤホルダがピストンから回転軸方向の一端側への油圧力を受け、ギヤホルダがこの油圧力に応じてメインケーシング内を回転軸方向に移動するようになっている。このように、ギヤホルダに互いに逆向きの付勢力および油圧力の双方が作用する構造になっているため、ギヤホルダに保持された第2ギヤの側面が軸方向に押圧されることがなく、第2ギヤの両側面とその側面に摺接される面との間の対向間隔が変化しない。このため、摺動抵抗を低減させてギヤポンプの機械効率を向上させることができる。 According to the gear pump of the present invention, the casing has a main casing that holds the first gear rotatably and restricts movement in the axial direction, and a rotating shaft in the main casing that holds the second gear rotatably. The gear holder is configured to be movably provided at the one end, and urges the gear holder to one end side in the rotation axis direction, and the gear holder moves from the piston to one end side in the rotation axis direction against urging by the urging member. The gear holder is moved in the direction of the rotation axis in the main casing in response to the oil pressure. As described above, since both the biasing force and the oil pressure opposite to each other act on the gear holder, the side surface of the second gear held by the gear holder is not pressed in the axial direction. The facing distance between the both side surfaces of the gear and the surfaces that are in sliding contact with the side surfaces does not change. For this reason, sliding resistance can be reduced and the mechanical efficiency of a gear pump can be improved.
なお、ギヤホルダに、第2ギヤの一方の側面が摺接される第1側面と、第2ギヤの歯先が摺接される内周面とを設け、ピストンに、ギヤホルダに当接して第2ギヤの他方の側面が摺接される第2側面を設けると、軸部材に支持された第2ギヤをギヤホルダおよびピストンに対して簡単に組み付けることができるようになる。また、第1側面および第2側面のいずれか一方において、第2ギヤと摺接される領域の一部に窪み部を形成すると、窪み部が形成されている部分においては確実に摺動抵抗の発生を抑えることができ、ギヤポンプの機械効率のさらなる向上が図られる。 The gear holder is provided with a first side surface on which one side surface of the second gear is slidably contacted and an inner peripheral surface on which the tooth tip of the second gear is slidably contacted, and the piston is in contact with the gear holder to be second When the second side surface on which the other side surface of the gear is slidably contacted is provided, the second gear supported by the shaft member can be easily assembled to the gear holder and the piston. In addition, if any one of the first side surface and the second side surface is formed with a recessed portion in a part of the region that is slidably contacted with the second gear, the sliding resistance is surely reduced in the portion where the recessed portion is formed. The generation can be suppressed, and the mechanical efficiency of the gear pump can be further improved.
吐出ポートと、ピストンに対して背面側に形成された閉塞空間とを連通する内部油路を形成すると、閉塞空間に吐出ポートに吐出された油を供給することができるようになり、吐出油圧に応じたポンプの容量制御を行うことができるようになる。 By forming an internal oil passage that communicates the discharge port and the closed space formed on the back side with respect to the piston, the oil discharged to the discharge port can be supplied to the closed space, and the discharge hydraulic pressure is reduced. The pump capacity can be controlled accordingly.
メインケーシングに嵌合して取り付けられるピストンを円筒状に形成し、外周面と内周面の中心を偏心させるとともに外周面の一部を第1ギヤの歯先に沿って湾曲させると、ピストンがメインケーシングに対して回転が規制された状態で取り付けられ、ピストンが安定して作動する。同様に、メインケーシングに嵌合されて取り付けられるピストンを平板部および凸部から構成し、平板部の外周面と凸部の外周面の互いの中心を偏心させるとともに平板部の外周面の一部を第1ギヤの歯先に沿って湾曲させると、ピストンがメインケーシングに対して回転が規制された状態で取り付けられ、ピストンが安定して作動する。 When the piston fitted and attached to the main casing is formed in a cylindrical shape, the center of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface is decentered and a part of the outer peripheral surface is curved along the tooth tip of the first gear, It is attached to the main casing in a state where its rotation is restricted, and the piston operates stably. Similarly, a piston fitted and attached to the main casing is composed of a flat plate portion and a convex portion, and the center of the outer peripheral surface of the flat plate portion and the outer peripheral surface of the convex portion is decentered and a part of the outer peripheral surface of the flat plate portion Is curved along the tooth tip of the first gear, the piston is attached in a state in which the rotation is restricted with respect to the main casing, and the piston operates stably.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1〜図5に、本発明に係るギヤポンプの一例として第1構成例に係るオイルポンプ1を示している。このオイルポンプ1は、図示しない車両に備えられてエンジンを駆動源としており、車両に設けられたタンク(例えば、エンジンオイルパン)に溜められた潤滑油を吸い込んでエンジン各部に繋がる潤滑油路に吐出する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 5 show an
オイルポンプ1は、互いに平行な回転軸を中心として回転自在に設けられて外接噛合する駆動ギヤ10および従動ギヤ20と、駆動ギヤ10および従動ギヤ20を歯先と両側面を摺接させた状態で収容保持するポンプ室5を有するケーシング2とから構成された外接噛合型ギヤポンプである。
The
駆動ギヤ10は、エンジン出力軸の回転駆動力が伝動ギヤ9を介して伝達されて回転駆動される駆動側支持軸15上に支持されて駆動側支持軸15と一体回転され、従動ギヤ20は、この駆動側支持軸15に平行に延びて配設される従動側支持軸25上にブッシュ81を介して従動側支持軸25に対して相対回転自在になっている。両ギヤ10,20は、インボリュート歯形の平歯車であり、同じ断面形状になっている。
The
ケーシング2は、駆動側支持軸15を回転自在に支持して駆動ギヤ10を収容保持する駆動側ポンプ室50を有するメインケーシング30と、メインケーシング30内において駆動側ポンプ室50の下部を駆動側支持軸15の軸に平行に延びて形成される収容空間60内に軸方向に摺動自在に配設され、従動側支持軸25を支持して従動ギヤ20を収容保持する従動側ポンプ室55を有するギヤホルダ41とから構成される。これら駆動側ポンプ室50および従動側ポンプ室55が上下に連なってポンプ室5が形成される。
The
駆動側ポンプ室50は、駆動ギヤ10の歯先11を摺接させる駆動側内周面51、一側面12を摺接させる駆動側第1側面52および他側面13を摺接させる駆動側第2側面53とにより囲まれて形成される。従動側ポンプ室55は、従動ギヤ20の歯先21を摺接させる従動側内周面56、一側面22を摺接させる従動側第1側面57および他側面23を摺接させる従動側第2側面58により囲まれて形成される。なお、駆動側ポンプ室50は、収容空間60と上下に連通されて下端部が開放され、また、従動側ポンプ室55も外周方向に一部開放されている。従動ギヤ20を収容保持したギヤホルダ41がメインケーシング30内に配設されると、従動側ポンプ室55の開放部分が上方に向けられ、駆動ギヤ10および従動ギヤ20が上下に並んで外接噛合される。
The driving-
メインケーシング30内には、ポンプ室5に連なって吸込ポート3および吐出ポート4が形成されており、吸込ポート3は、タンクに繋がれた吸込口3aを介して外部に連通され、吐出ポート4は、潤滑油路に繋がれた吐出口4aを介して外部に連通されている。
A
このように構成されるオイルポンプ1においては、両ギヤ10,20が回転されると、タンクから吸込ポート3に吸い込まれたオイルが歯溝に入り込み、回転移動により吐出ポート4に送られて潤滑油路に圧送される。
In the
なお、メインケーシング30は、ケース31の基端面31aをカバー32の先端面32aで覆った状態にしてこれらケース31とカバー32が締結されて組み立てられる。ケース31の上部には基端面31aに開口する有底円筒状の空間が形成されており、駆動側ポンプ室50は、ケース31にカバー32を取り付けてこの円筒状空間を軸方向に閉塞して形成される。すなわち、この円筒状空間の内周面が駆動側内周面51をなし、円筒状空間の底面が駆動側第1側面52をなし、カバー32の先端面32aが駆動側第2側面53をなす。
The
駆動側ポンプ室50には、駆動側支持軸15を支持するための駆動側支持孔54が同軸上に連通されており、駆動側支持軸15は、先端部16が駆動側第1側面52に開口するケース31側の駆動側支持孔54aに支持され、基端部17が駆動側第2側面53に開口するカバー32側の駆動側支持孔54bに支持される。これにより、駆動ギヤ10は駆動側ポンプ室50内に軸方向への移動が規制された状態で収容保持される。また、カバー32側の駆動側支持孔54bはカバー32を貫通して形成されており、駆動側支持軸15の基端部17はカバー32の外部に突出される。この突出部17aに伝動ギヤ9が取り付けられている。
A drive side support hole 54 for supporting the drive
ギヤホルダ41が配設される収容空間60は、ケース31側に形成されてケース31の基端面31aに開口する有底円筒状のケース側空間61と、カバー32側に形成されてカバー32の先端面32aに開口する断面視略円形リング状のカバー側空間62とが連通されて形成されている。ケース側空間61の内周面61aとカバー側空間62の外側内周面62aは、同径になっており、ケース31とカバー32の組付時に互いの中心軸が合わされる。ケース側空間61は、駆動側ポンプ室50をなす円筒状空間と平行に延びて形成されて軸長がこの円筒状空間よりも長くなっており、この円筒状空間と上下に連通して駆動側ポンプ室50の下端部を開放させている。このため、駆動側ポンプ室50を形成する駆動側第1側面52の下端部は、ケース側空間61の内周面61aに沿って上方に湾曲されている。
The
また、ケース31には、駆動側ポンプ室50およびケース側空間61に連通されるとともに駆動側ポンプ室50およびケース側空間61に対して左右に延びるオイル空間が形成されており、吸込ポート3および吐出ポート4は、ケース31にカバー32が取り付けられてこれらオイル空間が軸方向に閉塞されることにより形成される。
The
ギヤホルダ41は、従動ギヤ20の歯先21を摺接させる内周面42bを有してなる断面視半円リング状の収容部42と、収容部42の軸方向基端側に一体に連なる円筒部43とからなり、収容部42の外周面42aと円筒部43の外周面43aは同心同径で軸方向に一体の外周面41aを形成する。このように成形されるギヤホルダ41に対し、従動側支持軸25が、先端部26を円筒部43の基端面43bに開口する従動側支持孔59aに圧入させて支持され、従動ギヤ20が、一側面22を円筒部43の基端面43bに近接対向させて歯先21を収容部42の内周面42aに近接対向させた状態で組み付けられる。なお、円筒部43の基端面43bには、従動側支持孔59aの開口を取り囲う様にして部分的にU字状の窪み部43cが形成されており、この組付状態において窪み部43cには、従動ギヤ20の一側面22において歯部を除く部分が対向されている。収容部42の軸長は従動ギヤ20の軸長にほぼ等しくなっており、従動ギヤ20がギヤホルダ41に組み付けられると、歯先21が歯幅方向(軸方向)に対して全体を収容部42の内周面42bに近接対向させ、従動ギヤ20の他側面23と収容部42の基端面42cとがほぼ同一平面を形成する。このように、ギヤホルダ41は、収容部42の内側領域に従動ギヤ20を収容保持し、収容部42の内周面42bが従動側ポンプ室55の従動側内周面56をなし、円筒部43の基端面43bが従動側ポンプ室55の従動側第1側面57をなす。
The
このように従動側支持軸25の先端部26を支持して従動ギヤ20を保持したギヤホルダ41は、円筒部43の先端面43dからケース側空間61内に嵌合されて収容配設され、ケース側空間61内を軸方向に摺動自在になっている。ここで、円筒部43には、先端面43dに開口する有底円筒状のバネ室43eが形成されており、このバネ室43eに戻しバネ70が収容された状態でギヤホルダ41がケース側空間61に収容される。戻しバネ70は、一端71がバネ室43eの底面43fに当接されて他端72がケース側空間61の底面61bに当接され、ケース側空間61においてギヤホルダ41に対して軸方向先端側の空間64内に配設される。この戻しバネ70によりバネ室43eの底面43fには軸方向基端側への付勢力が作用する。
The
さらに、収容空間60内にはギヤホルダ41の基端側にピストン45が配置される。ピストン45は、有底略円筒状に成形されており、内外の底面46b,46cを形成する底壁部46と、円筒内周面47bを形成する側壁部47とを有してなる。また、底壁部46の外周面46aと側壁部47の外周面47aとは軸方向に連なって一体の外周面45aを形成しており、ピストン45は、断面視略円形リング状のカバー側空間62内に嵌合されて摺動自在に配設されている。上記の通り、カバー側空間61の内周面61aとカバー側空間62の外側内周面62bは同心同径になっており、ピストン45は、ケース側空間61内においても、外周面45aをケース側空間61の内周面61aに摺接させて軸方向にスムーズに移動される。
Further, a
なお、カバー32は、断面略円筒リング状に形成されるカバー側空間62の内側内周面62bにより囲まれた円筒部32bを有しており、ピストン45は、側壁部47がこの円筒部32bに嵌合されて取り付けられている。図5に示すように、ピストン45は、側壁部47の内周面47bの中心が、側壁部47の外周面47aの中心に対して偏心している。さらに、ピストン45の外周面45aとカバー側空間62の外側内周面62aは、上端部が駆動ギヤ10の歯先円に沿って下方に湾曲されている。このように側壁部47の外周面47aと内周面47bとが偏心されるとともに、外周面47aの上端部が下方に湾曲されているため、ピストン45は、カバー側空間62に対して周方向に位置決めされて嵌合されて取り付けられており、回転が規制されている。
The
ピストン45の底壁部46には、外底面46bに開口して従動側支持孔59bが形成されており、このピストン45側の従動側支持孔59bに従動側支持軸25の基端部27が嵌合される。このように従動側支持軸25をピストン45に支持させた状態では、ピストン45の外底面46bがギヤホルダ41の収容部42の基端面42cに当接され、従動ギヤ20の他側面23に近接対向される。このように従動側支持軸25がピストン45およびギヤホルダ41に支持されてピストン45およびギヤホルダ41が当接されることにより、従動側ポンプ室55が軸方向に閉じた空間になり、ピストン45の外底面46bが従動側ポンプ室55の従動側第2側面58をなす。
The
なお、ピストン45の外底面46bとギヤホルダ41の収容部42の基端面42cとは、ノックピン82を介して周方向に位置決めされて当接される。このため、ピストン45側およびギヤホルダ41側の従動側支持孔59a,59bの軸合わせが行われ、カバー側空間62に対して位置決めされたピストン45を介してギヤホルダ41がケース側空間61に対して周方向に位置決めされる。この位置決めにより、収容部42の外周面42bがケース側空間61の内周面61a下部に摺接され、従動側ポンプ室55に収容保持された従動ギヤ20の歯先21が上方に臨む。これにより、駆動側ポンプ室50に収容保持された駆動ギヤ10と、このようにしてメインケーシング30内に収容配設される従動ギヤ20とが上下に外接噛合される。
The
このようにピストン45がギヤホルダ41に当接されるため、ギヤホルダ41に作用する軸方向基端側への付勢力を受けてピストン45も軸方向基端側に付勢される。軸方向基端側に付勢されたピストン45は、底壁部46の内底面46cが円筒部32bの端面32cに当接することにより、ギヤホルダ41とともに基端側への移動が規制される。また、この状態では、ピストン45の外底面46bとカバー32の先端面32aとが同一平面を形成するようになっており、両ギヤ10,20は、互いに軸方向にずれることなく歯幅方向に全体を噛合させる。以降では、このときの駆動ギヤ10および従動ギヤ20の噛み合い幅δを最大噛み合い幅δMと称し、両ギヤ10,20が最大噛み合い幅δMで噛合している状態を初期状態と称する。
Since the
なお、カバー側空間62は基端側に底面62cを有した非貫通の空間になっており、カバー側空間62においてピストン45に対して軸方向基端側に閉塞空間65が形成される。また、カバー32は、吐出ポート4とこの閉塞空間65とを連通させる内部流路75を有している。この内部流路75は、カバー側空間62の外側内周面62aに対して外周方向に切り欠いて形成された溝の内周面75aと、カバー側空間62に嵌合されたピストン45の外周面45aとにより囲まれて形成されており、溝は、カバー側空間62の軸方向に延びて形成され、一端がカバー32の先端面32aまで達して他端がカバー側空間62の底面62cまで達している。このように形成される内部流路75は、一端がカバー32の先端面32aに開口して吐出ポート4に連通され、他端が閉塞空間65に連通される。
The
以下、図6〜図8を併せて参照してこのオイルポンプ1の作動について説明する。オイルポンプ1は、エンジンが停止されている状態においては、図3に示す初期状態になっている。この初期状態においてもギヤホルダ41およびピストン45には付勢力が作用しているのであるが、この付勢力が作用している状態においても、従動側支持孔59a,59bに嵌合されて支持されている従動側支持軸25は、付勢力に応じた負荷に抗してギヤホルダ41およびピストン45に支持された状態が維持することができ、従動側支持軸25がギヤホルダ41およびピストン45に対して軸方向に相対移動して従動ギヤ20の両側面22,23と従動側第1側面および第2側面57,58との間に設定された対向間隔が変化されるようなことはない。
Hereinafter, the operation of the
エンジンが始動されると、駆動側支持軸15が回転駆動されて両ギヤ10,20が回転駆動され、タンクに溜められたオイルが吸込ポート3に吸い込まれ、吐出ポート4に送られて潤滑油路に圧送される。なお、潤滑油路は、エンジンケースに形成され、供給油量の増加に応じて供給油圧を上昇させる構成になっている。また、図8にエンジンがアイドリング状態になっているときのポンプ回転数Niを示しているが、オイルポンプ1の作動時には、この回転数Niを下回ることはほとんどなく、このときの吐出流量Qiは潤滑に必要とされる供給油量を確保可能になっている。
When the engine is started, the drive-
吐出ポート4に吐出されたオイルの一部は、内部流路75を介して閉塞空間65に供給される。閉塞空間65に供給されたオイルの油圧がピストン45の側壁部47の基端面47cに作用する。このため、ピストン45には、閉塞空間65内の油圧に応じて軸方向先端側に向けて戻しバネ70の付勢力に抗する押圧力が発生する。
Part of the oil discharged to the
エンジンの出力が高くなってポンプ回転数Nが第1回転数NAに達すると、ピストン45に作用する押圧力が付勢力にほぼ釣り合う。このため、ポンプ回転数Nが第1回転数NAを越えると、ピストン45が付勢力に抗してギヤホルダ41とともに軸方向先端側に移動して戻しバネ70を圧縮させる。ピストン45およびギヤホルダ41は、押圧力が付勢力と釣り合う位置まで移動される。このとき、図7に示すように、ピストン45の先端部が、ケース側空間61内に位置して駆動ギヤ10と上下に重なるが、上端部が歯先円に沿って下方に湾曲されているため、駆動ギヤ10とピストン45の干渉が回避される。
When the engine output increases and the pump rotation speed N reaches the first rotation speed N A , the pressing force acting on the
このようにギヤホルダ41およびピストン45が軸方向先端側に移動されると、従動ギヤ20は、駆動ギヤ10と噛合したまま軸方向に移動され、両ギヤ10,20の噛み合い幅δが短くなってポンプ容量が低下される。本構成例のオイルポンプ1においては、図8に示すように、ポンプ回転数Nの増加と、ポンプ回転数Nが増加して噛み合い幅δが短くなって生じるポンプ容量の低下とのバランスにより、結果としてポンプ回転数Nの増減に関わらず吐出流量Qが安定される。これにより、エンジンの出力が高くなっても、オイルポンプ1から過剰なオイルが吐出されなくなる。
When the
また、ケース31には、ケース側空間61の底面61bに開口して空間64を外部に連通させる連通孔39が形成されており、空間64は、体積変化に関わらず常に大気圧に保持される。このため、ギヤホルダ41およびピストン45は付勢力および押圧力に応じてスムーズに移動される。なお、ギヤホルダ41の外周面41aは軸方向両端部を残して内周側に凹んでおり、軸方向両端部のみをケース側空間61の内周面61aに摺接させている。このようにギヤホルダ41は、ケース側空間61の内周面61aに対する接触面積が小さいため、摺動抵抗が低減されて収容空間60内をスムーズに移動されるようになっている。
The
そして、ポンプ回転数Nが第2回転数NBに達すると、図6に示すように、ギヤホルダ41の円筒部43の先端面43dがケース側空間61の底面61bに当接される。したがって、ポンプ回転数Nが第2回転数NBを越えても、ギヤホルダ41およびピストン45は軸方向先端側への移動が規制され、このときの噛み合い幅δmよりも短くなることはない。以降では、このときの噛み合い幅δmを最小噛み合い幅とも称する。
When the pump rotational speed N reaches a second rotational speed N B, as shown in FIG. 6, the
上記のように、本構成例のオイルポンプ1は、駆動ギヤ10および従動ギヤ20を収容保持するケーシング2が,駆動ギヤ10を回転自在かつ軸方向の移動を規制して保持するメインケーシング30と、従動ギヤ20を回転自在に保持しメインケーシング30内に回転軸方向に移動自在に設けられたギヤホルダ41とから構成されており、また、このギヤホルダ41に軸方向基端側への付勢力を作用させており、この付勢によってギヤホルダ41に常に当接された状態を維持するピストン45に付勢力に抗する押圧力を作用させている。このように、従動ギヤ20を収容保持するギヤホルダ41には、付勢力および押圧力の双方が作用する構造になっている。
As described above, in the
このため、ポンプ回転数Nが第1回転数NAおよび第2回転数NBの間にあるときには、移動が規制されることなく、収容空間60内において押圧力および付勢力の釣り合いによってギヤホルダ41およびピストン45が所定位置に停止するが、このとき、この付勢力および押圧力はギヤホルダ41とピストン45の当接によって打ち消し合うため、従動側支持軸25には付勢力や押圧力に応じた負荷が作用せず、従動ギヤ20が従動側ポンプ室55内を軸方向に移動するようなことがない。
Therefore, the gear holder when the pump rotational speed N is between the first rotational speed N A and the second rotational speed N B, without movement is regulated by balance between the pressing force and the biasing force in the
なお、エンジンが停止している状態において、ギヤホルダ41およびピストン45には付勢力が作用しているが、この付勢力は、噛み合い幅δを最大噛み合い幅δMから短くさせるのを開始させるときの押圧力に抗するものであり、圧入により支持された従動側支持軸25には大きな負荷が作用せず、従動側支持軸25がギヤホルダ41およびピストン45に対して軸方向に相対移動することはない。また、押圧力の増減によってギヤホルダ41およびピストン45が軸方向に移動されるが、従動側支持軸25は、この移動開始および停止前の加減速によって生じる慣性力に抗して支持されており、ギヤホルダ41およびピストン45に対して軸方向に相対移動することはない。さらに、第2回転数NBを超えて両ギヤ10,20の噛み合い幅δが最小噛み合い幅δmになると、ギヤホルダ41およびピストン45はケース側空間61の底面61bにより支持され、軸方向に対しては押圧力と付勢力の差分に相当する底面61bからの垂直抗力が作用するが、この垂直抗力に応じて作用する負荷も大きいものではなく、上記と同様にして従動側支持軸25がギヤホルダ41およびピストン45に対して軸方向に相対移動することはない。
Incidentally, in a state where the engine is stopped, although the biasing force on the
したがって、従動ギヤ20と、従動ギヤ20の両側面22,23と従動側ポンプ室55の従動側第1側面および第2側面57,58との対向間隔が変化することはないため、従来の形態に比べて摺動抵抗を低減させることができ、オイルポンプ1の機械効率を向上させることができる。
Accordingly, the opposed distance between the driven
また、ギヤホルダ41に従動ギヤ20を両側面22,23が摺接された状態でかつ回転自在に収容保持させるにあたっては、ピストン45に従動ギヤ20の側面が近接対向される面(従動側第2側面58)を形成することにより、従動側支持軸25の組み付けが簡単になって従動ギヤ20を簡単に従動側ポンプ室55に収容保持させることができる。また、従動ギヤ20の一側面22が近接対向される従動側第1側面57の一部に窪み部43cを形成することにより、この窪み部43cが形成された部分は、従動ギヤ20の一側面22との接触を確実に回避させることができるようになる。このため、摺動抵抗が低減して機械効率のよいオイルポンプ1を提供することができる。
Further, when the driven
また、本構成例では、吐出油圧をピストン45の基端面47cに受圧させて戻しバネ70の付勢力に抗した押圧力を作用させて従動ギヤ20を軸方向に移動可能に構成しており、これにより、吐出油圧を用いたポンプ容量の可変制御が行われ、ポンプ回転数Nの増減に関わらず吐出流量Qを安定させる制御を簡単に行うことができるようになる。なお、この可変制御を行わせるために、メインケーシング30の内部に吐出ポート4とピストン45に対して軸方向基端側の閉塞空間65とを連通する内部流路75が形成されている。ここで、吐出ポート4が形成されるメインケーシング30は、ケース31の基端面31aを覆ってカバー32が取り付けられることにより構成されており、また、ケース31の基端面31aに開口するオイル空間がカバー32で覆われて吐出ポート4が形成されている。このため、内部流路75はカバー32の内部にのみ形成すればよくなるため、内部流路75の形成を簡単に行うことができ、複数部材間に跨って形成されるときに必要となるシール構造の省略も図られる。
Further, in this configuration example, the driven
次に、図9,図10を参照して第2構成例のオイルポンプ101について説明する。このオイルポンプ101は、第1構成例に対してピストン145の形状が変更されたものであり、第1構成例と同様の構成部材については同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, the oil pump 101 of the second configuration example will be described with reference to FIGS. In the oil pump 101, the shape of the
ピストン145は、外周面146aが第1構成例のピストン45の底壁部46の外周面46aと軸方向に見て同形状の壁部146と、壁部146の基端面146cの中心部から軸方向基端側に突出する円筒状の凸部147とを一体に有してなる。カバー132の内部には、ピストン145を嵌合させるカバー側空間162が形成され、このカバー側空間162は、カバー132の先端面132aに開口する円筒状の大径空間166と、大径空間166の底面166bの中心部に開口する円筒状の小径空間167とからなる。ピストン145は、小径空間167に凸部147を嵌合させるとともに、大径空間166に壁部146を嵌合させてカバー側空間162内に配設される。また、壁部146の外周面146aは、凸部147の中心軸に対して偏心されているとともに、上端部が下方に湾曲されている。このため、ピストン145はカバー側収容空間162に対して周方向に位置決めされて嵌合されて取り付けられており、回転が規制されている。
The
なお、収容空間60内では、ギヤホルダ41の収容部42の基端面42cと、ピストン145の壁部146の先端面142bとがノックピン82を介して当接され、ギヤホルダ41のカバー側空間に対する周方向に対する位置決めが行われる。初期状態においては、壁部146の基端面146cが大径空間166の底面166bに当接され、ギヤホルダ41およびピストン145の軸方向基端側への移動が規制される。また、このとき、小径空間167において凸部147に対して基端側に閉塞空間165が形成される。カバー132の内部に形成される内部油路175は、閉塞空間165と吐出ポート4とを連通させ、吐出されたオイルをこの閉塞空間165に導く。
In the
このオイルポンプ101が作動されてポンプ回転数Nが第1回転数NAを超えてピストン145が軸方向先端側に摺動されても、ピストン145は、壁部146の外周面146aの上端部が下方に湾曲されているため、駆動ギヤ10との干渉が回避される。したがって、壁部146の軸長は、ギヤホルダ41およびピストン145の摺動可能距離(すなわち、最大噛み合い幅δMおよび最小噛み合い幅δmの差)よりも長く設定されている。また、軸方向先端側に移動してピストン145とカバー側空間162の嵌め合いが外れないように、凸部147の軸長も摺動可能距離よりも長く設定されている。
Even when the oil pump 101 is operated and the pump rotation speed N exceeds the first rotation speed N A and the
また、従動ギヤ20の他側面23が近接対向されるピストン145の先端面146bには、上記構成例においてギヤホルダ41の円筒部43の基端面43bと同様に、窪み部146dが形成されている。なお、図13に示すように、この窪み部146dは、従動ギヤ20の他側面23において歯部を除いた部分と対向する位置に形成されている。
Further, a
本構成例においても、第1構成例と同様に作用し、従動ギヤ20の両側面22,23と従動側ポンプ室55の従動側第1および第2側面57,58との対向間隔が変化せず、機械効率の向上が図られたオイルポンプ101を提供することができる。また、従動側第2側面58を有するピストン145側にも窪み部146dが形成されており、より摺動抵抗の低減が図られている。
In this configuration example, the same operation as in the first configuration example is performed, and the facing distance between the side surfaces 22 and 23 of the driven
なお、本構成例のピストン145は、駆動ギヤ10との干渉を避けるため、また、軸方向先端側への移動に伴ってピストン145とカバー側空間162との嵌め合いが外れないようにするため、壁部146および凸部147の両方の軸長を摺動可能距離よりも長く設定する必要がある。一方、第1構成例のピストン45においては、底壁部46および側壁部47の外周面46a,47aが一体に連なっているため、少なくとも側壁部47の軸長が摺動可能距離よりも長く設定されていればよく、底壁部46の軸長は摺動可能距離に関わらず設定される。したがって、第1構成例のピストン45は、第2構成例に対してオイルポンプをピストンの摺動方向に対して小型化したり、逆に軸方向に対して同じサイズのままで摺動可能距離を大きく確保してポンプ容量の可変幅が大きいオイルポンプを構成したりすることができる。
The
以上のように、本発明に係るギヤポンプの実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限られない。例えば、外接2連型のギヤポンプに限らず、駆動ギヤに2つの従動ギヤを外接噛合させる外接3連型(タンデム型)のギヤポンプにも本発明を適用することができ、2つの従動ギヤのうち双方あるいは一方をギヤホルダに収容保持させることにより、同様の効果を得ることができる。なお、駆動ギヤを軸方向に移動させる形態でもよく、伝動機構は、ギヤ列に限らずチェーン機構やベルト機構等でもよい。また、車両に備えられて潤滑油を供給するために用いられるオイルポンプに限らず、油圧アクチュエータに作動油を供給するオイルポンプ等、他の装置において他の用途に利用されてもよく、また、空気ポンプや水ポンプ等の他の流体ポンプに適用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of the gear pump which concerns on this invention was described, this invention is not restricted to the said structure. For example, the present invention can be applied not only to the externally connected dual gear pump but also to an externally connected triple (tandem) gear pump in which two driven gears are externally meshed with the drive gear. The same effect can be obtained by accommodating and holding both or one in the gear holder. The drive gear may be moved in the axial direction, and the transmission mechanism is not limited to a gear train, and may be a chain mechanism or a belt mechanism. Further, the oil pump is not limited to an oil pump that is provided in a vehicle and used to supply lubricating oil, and may be used for other applications in other devices such as an oil pump that supplies hydraulic oil to a hydraulic actuator. The present invention can also be applied to other fluid pumps such as an air pump and a water pump.
1,101 オイルポンプ
2 ケーシング
4 吐出ポート
5 ポンプ室(配設空間)
10 駆動ギヤ(第1ギヤ)
20 従動ギヤ(第2ギヤ)
25 従動側支持軸(軸部材)
30 メインケーシング
41 ギヤホルダ
42 収容部
43 円筒部
43c,146d 窪み部
45 ピストン
50 駆動側ポンプ室
55 従動側ポンプ室
56 従動側内周面
57 従動側第1側面
58 従動側第2側面
60 収容空間
65 閉塞空間
70 戻しバネ(付勢部材)
75 内部油路
1,101
10 Drive gear (first gear)
20 Driven gear (second gear)
25 Driven support shaft (shaft member)
30
75 Internal oil passage
Claims (6)
前記ケーシングが、前記第1ギヤを回転自在に且つ軸方向の移動を規制して保持するメインケーシングと、前記第2ギヤを回転自在に保持し、前記メインケーシング内に前記回転軸方向に移動自在に設けられたギヤホルダとからなり、
前記メインケーシング内に、付勢力を作用させて前記ギヤホルダを前記回転軸方向の一端側に付勢する付勢部材と、油圧力を受けて前記ギヤホルダを前記付勢力に抗して前記回転軸方向の他端側に押圧するピストンとが設けられており、
前記付勢部材による付勢に抗して前記ギヤホルダが、前記ピストンからの前記油圧力を受け、前記油圧力に応じて前記回転軸方向に移動することにより、前記第1ギヤと前記ギヤホルダに保持された第2ギヤとの噛み合い幅が変更されるように構成されていることを特徴とするギヤポンプ。 A first gear and a second gear, which are rotatably provided around rotation axes parallel to each other and mesh with each other, and an arrangement for holding the first gear and the second gear in a state where the tooth tips and both side surfaces are in sliding contact with each other. In a gear pump comprising a casing having a space, wherein a suction port into which oil is sucked and a discharge port from which oil is discharged is formed in the casing according to the rotation of the first gear and the second gear.
The casing holds the first gear rotatably and restricts movement in the axial direction, and holds the second gear rotatably, and can move in the main casing in the rotational axis direction. And a gear holder provided in
A biasing member that biases the gear holder toward one end in the direction of the rotation axis by applying a biasing force in the main casing, and a direction of the rotation axis against the biasing force by receiving oil pressure. And a piston that presses to the other end side of the
The gear holder is held by the first gear and the gear holder by receiving the oil pressure from the piston against the urging force of the urging member and moving in the direction of the rotation axis according to the oil pressure. A gear pump characterized in that the meshing width with the second gear is changed.
前記ピストンは、前記ギヤホルダに当接されるとともに前記第2ギヤの前記両側面のうち他方の側面が摺接される第2側面を有してなり、
前記第2ギヤを支持する軸部材の一端部が前記ピストンに支持され、前記軸部材の他端部が前記ギヤホルダに支持されることを特徴とする請求項1に記載のギヤポンプ。 The gear holder has a first side surface on which one side surface of the second gear is slidably contacted, and an inner peripheral surface on which a tooth tip of the second gear is slidably contacted,
The piston has a second side surface that is in contact with the gear holder and in which the other side surface of the second gear is in sliding contact.
2. The gear pump according to claim 1, wherein one end portion of a shaft member that supports the second gear is supported by the piston, and the other end portion of the shaft member is supported by the gear holder.
前記ピストンは、前記内部油路を介して前記閉塞空間に供給された吐出油圧により前記油圧力を受けるように構成されることを特徴とする請求項1に記載のギヤポンプ。 An internal oil passage is formed in the main casing to communicate the discharge port and a closed space formed on the back side with respect to the piston.
The gear pump according to claim 1, wherein the piston is configured to receive the oil pressure by a discharge hydraulic pressure supplied to the closed space via the internal oil passage.
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