JP2008101551A - ギヤポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】部品の実測寸法に応じたランク分け及び選択嵌合を必要とすることなく、容易にバックラッシレス状態での運転を実現したギヤポンプを提供する。
【解決手段】ギヤ室１０内に、互いに外接して噛み合う駆動ギヤ６と従動ギヤ８とが収容されている。駆動ギヤ６の回転方向に対して反対側の歯面６ｂには、駆動ギヤ６を形成するギヤ母材６ｃよりも軟らかい被磨耗層１５が設けられている。従動ギヤ８の回転方向側の歯面８ａには、従動ギヤ８を形成するギヤ母材８ｃよりも軟らかい被磨耗層１６が設けられている。ギヤポンプ１が組み立てられた時点において、駆動ギヤ６の回転方向側の歯面６ａと、従動ギヤ８の回転方向に対して反対側の歯面８ｂとが、ギヤ母材６ｃ、８ｃ同士で接触している。また、駆動ギヤ６の歯面６ｂに設けられた被磨耗層１５と、従動ギヤ８の歯面８ａに設けられた被磨耗層１６とが接触している。
【選択図】図２

Description

この発明はギヤポンプに関する。

ギヤポンプにおいて、吐出脈動を増大させる原因の１つにバックラッシの存在が挙げられる。バックラッシとは、図８に示されるように、駆動ギヤ７１のギヤ歯７２の歯面７２ａと、従動ギヤ７３のギヤ歯７４の歯面７４ａとの間に形成された隙間（バックラッシＢＲ）のことである。バックラッシＢＲが存在すると、駆動ギヤ７１側の閉塞領域７５と従動ギヤ７３側の閉塞領域７６とがバックラッシＢＲを介して連通し、１つの閉塞領域を形成する。このバックラッシＢＲを縮小して閉塞領域７５と閉塞領域７６とを分離することにより、ギヤポンプの吐出脈動の増大及び、これに起因する騒音の増大を共に抑制することが公知である。
例えば、特許文献１では、バックラッシを０または略０、すなわちバックラッシレスの状態で運転を行うために、駆動ギヤ及び従動ギヤを支持する軸受の軸受間距離を、ギヤの歯幅に応じて設定しておき、予め製造され、寸法の実測値に応じてランク分けされた複数のケース及びギヤ対の中から、設定に基づいた組み合わせを選択して組み立てることによって、バックラッシレスのギヤ噛み合いが可能な最適な軸受間距離を実現するギヤポンプが記載されている。
また、特許文献２では、一対のギヤの両方または一方の噛み合い歯面に被磨耗層を設けたギヤポンプが記載されている。

特開２００１−３２７８０号公報 特開２００１−２８９１８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたギヤポンプのように、各部品を実測寸法に応じてランク分けして選択嵌合を行うことは効率的ではなく、コストが高くなるという問題点を有していた。
また、特許文献２に記載されたギヤポンプでは、上記の問題点は解決されるが、駆動ギヤから従動ギヤに動力が伝達される側の歯面に設けられた被磨耗層には運転中常に面圧が作用するため、シャフトと軸受との隙間がなくなり、好適なバックラッシが形成された後にも被磨耗層の磨耗が進行し、バックラッシが拡大してしまう。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、製造した部品の実測寸法に応じたランク分け及び選択嵌合を必要とすることなく、容易にバックラッシレス状態での運転を実現したギヤポンプを提供することを目的とする。

この発明に係るギヤポンプは、互いに噛み合って回転する、駆動ギヤ及び従動ギヤからなるギヤ対を備え、外部から吸入された流体を昇圧して吐出するギヤポンプにおいて、駆動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面と、歯面に対向する、従動ギヤの回転方向側の歯面とのうち、少なくとも一方には、駆動ギヤ及び従動ギヤのギヤ母材よりも軟らかい減厚層が設けられ、駆動ギヤの回転方向側の歯面と、従動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面とは、減厚層の減厚が停止した時点においてギヤ母材同士が少なくとも歯面の一部で接触することを特徴とするものである。

駆動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面と、従動ギヤの回転方向側の歯面とのうち、少なくとも一方に設けられた減厚層が、ギヤポンプ内に吸入された流体の圧力差に起因する荷重によって対向するギヤに接触し、減厚層の厚さがバックラッシレス状態での運転が可能となる厚さまで減少する。減厚層の厚さは厳しい寸法精度を必要とせず、その減少量はギヤポンプを構成する各部品の寸法のばらつきに応じて自律的に調整される。したがって、部品の実測寸法に応じたランク分け及び選択嵌合を必要とすることなく、容易にバックラッシレス状態での運転を実現することが可能となる。
また、減厚層はギヤ母材よりも軟らかく、短時間で厚さが減少するため、容易にバックラッシレス状態での運転を実現できる。
さらに、駆動ギヤの回転方向側の歯面と、従動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面とは、ギヤ母材の一部同士で接触しているために短時間で磨耗することがなく、確実にバックラッシレス状態での運転を実現できる。

減厚層が、駆動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面と、歯面に対向する、従動ギヤの回転方向側の歯面との両方に設けられてもよい。両方のギヤに設けられた減厚層の厚さが減少し、バックラッシレス状態でギヤ対が噛み合う。

減厚層が、駆動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面と、歯面に対向する、従動ギヤの回転方向側の歯面とのいずれか一方に設けられてもよい。

減厚層が、磨耗してその厚さが減少する被磨耗層であってもよい。被磨耗層が磨耗して、その厚さが減少し、バックラッシレス状態でギヤ対が噛み合う。
減厚層が、塑性変形してその厚さが減少する被塑性変形層であってもよい。被塑性変形層が塑性変形して、その厚さが減少し、バックラッシレス状態でギヤ対が噛み合う。
減厚層が、駆動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面と、歯面に対向する、従動ギヤの回転方向側の歯面との両方またはいずれか一方にのみ設けられてもよい。駆動ギヤから従動ギヤに動力が伝達される歯面には減厚層が形成されないので、好適なバックラッシが形成された後に、さらにバックラッシが拡大されてしまうことが、より確実に防止される。

この発明によれば、実測寸法による部品のランク分け及び選択嵌合を必要とすることなく、容易にバックラッシレス状態での運転を実現することが可能となる。

以下に、この発明の実施の形態について、添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
この実施の形態１に係るギヤポンプの構造について、荷役装置用の油圧ポンプとして適用した場合を例にして説明する。
図１に示すように、ギヤポンプ１は内部に空洞部を有するボディ２と、この空洞部を塞ぐようにボディ２の両側に設けられた一対のハウジング３とを備えている。ボディ２の空洞部と、ハウジング３の端面との間にはサイドプレート４が設けられ、サイドプレート４がボディ２の空洞部を囲むことによって、ギヤポンプ１の内部にギヤ室１０が形成されている。また、ギヤ室１０内には、駆動ギヤ６と従動ギヤ８とからなるギヤ対５が収納されている。

駆動ギヤ６には駆動ギヤ回転軸７が固定されており、駆動ギヤ６と駆動ギヤ回転軸７とが一体として回転する。一方、ハウジング３の、駆動ギヤ６の両側に位置する部位には軸受穴３ａが設けられ、軸受穴３ａには両端が開口した円筒形状のプレーン軸受１１が嵌入されている。プレーン軸受１１には駆動ギヤ回転軸７が挿入され、駆動ギヤ回転軸７は回転自在に支持されている。また、駆動ギヤ回転軸７の一端は、ハウジング３の一方を貫通してギヤポンプ１の外部に露出しており、図示しない駆動源に接続される。さらに、駆動ギヤ回転軸７が外部に露出する側のハウジング３には、駆動ギヤ回転軸７に対するオイルシール１３が設けられ、ギヤポンプ１内のオイルが駆動ギヤ回転軸７に沿って外部に漏洩することを防止している。

一方、従動ギヤ８には従動ギヤ回転軸９が固定され、従動ギヤ８と従動ギヤ回転軸９とが一体として回転する。ハウジング３の、従動ギヤ８の両側に位置する部位にも軸受穴３ｂが設けられ、軸受穴３ｂには両端が開口した円筒形状のプレーン軸受１２が嵌入されている。プレーン軸受１２には従動ギヤ回転軸９が挿入され、従動ギヤ回転軸９は回転自在に支持されている。

図２に示すように、ギヤ室１０内には、駆動ギヤ６と従動ギヤ８とからなるギヤ対５が、互いに外接して噛み合った状態で収納されている。ギヤ対５の噛み合い部の図２の左側には、昇圧すべき流体であるオイルをギヤポンプ１の外部からギヤ室１０内に吸入するために図示しない吸入口が設けられており、ギヤポンプ１の外部とギヤ室１０とを連通している。また、ギヤ対５の図２の右側には、昇圧したオイルをギヤポンプ１の外部へ吐出するために図示しない吐出口が設けられており、ギヤポンプ１の外部とギヤ室１０とを連通している。ギヤ室１０内において、ギヤ対５の図２の左側には吸入口に連通する空間である吸入側空間ＩＮが形成され、ギヤ対５の図２の右側には吐出口に連通する空間である吐出側空間ＯＵＴが形成されている。また、駆動ギヤ６の歯間または従動ギヤ８の歯間、ボディ２及びサイドプレート４によって、ほぼ閉成された空間Ｓが形成されている。

このように構成されたギヤポンプ１において、駆動ギヤ回転軸７に外部より駆動力を与えると、それに伴って駆動ギヤ６が図２の矢印Ａで示される方向に回転を始める。駆動ギヤ６の回転に伴って、駆動ギヤ６と互いに噛み合う従動ギヤ８は、従動ギヤ回転軸９と共に図２の矢印Ｂで示される方向に同期回転を始める。このようにギヤ対５が噛み合いながら回転すると、オイルがギヤポンプ１の外部から吸入口を介してギヤ室１０内の吸入側空間ＩＮに吸入される。吸入側空間ＩＮに吸入されたオイルは空間Ｓに閉じ込められて吐出側空間ＯＵＴへ運ばれ、昇圧された状態で吐出口を介してギヤポンプ１の外部に吐出され、いわゆるポンプ作用を営む。

このポンプ作用によって、ギヤ室１０内には昇圧前のオイルの圧力と昇圧後のオイルの圧力との差が生じ、図２の太実線で示す高圧側空間領域ＨＰと、太破線で示す低圧側空間領域ＬＰとが形成される。高圧側空間領域ＨＰは、サイドプレート４に設けられた図示しない小さな面取り部を介して、吐出側空間ＯＵＴと連通している領域であり、昇圧後のオイルで満たされている領域である。高圧側空間領域ＨＰの範囲は吐出側空間ＯＵＴから少なくとも中央を越え、吸入側空間ＩＮ側にθ°入り込んだ範囲まで形成される。一方、吸入側空間ＩＮを中心とした残りの領域が低圧側空間領域ＬＰとなる。低圧側空間領域ＬＰは、ギヤ室１０内で昇圧される前のオイルで満たされた領域であり、低圧側空間領域ＬＰと、高圧側空間領域ＨＰとのオイルの圧力には隔たりがある。

このように、ギヤポンプ１の運転中、ギヤ室１０内のオイルには圧力差が生じるため、この圧力差に起因する荷重が駆動ギヤ６及び従動ギヤ８に作用する。したがって、駆動ギヤ回転軸７及び従動ギヤ回転軸９には、オイルの圧力差に起因する荷重Ｆが、図２に示す矢印のように高圧側空間領域ＨＰから低圧側空間領域ＬＰに向かう方向に作用している状態となる。

ここで、図３を用いて、ギヤポンプ１が組み立てられた時点における駆動ギヤ６及び従動ギヤ８の噛み合い部の構造について説明する。
図３に詳細に示すように、駆動ギヤ６は、図３の矢印Ａで示される回転方向において、回転方向側の歯面である歯面６ａと、回転方向に対して反対側の歯面である歯面６ｂとを有している。また、従動ギヤ８も、図３の矢印Ｂで示される回転方向において、回転方向側の歯面８ａと、回転方向に対して反対側の歯面８ｂとを有している。したがって、駆動ギヤ６と従動ギヤ８とが互いに噛み合うと、駆動ギヤ６の歯面６ａと従動ギヤ８の歯面８ｂとが対向し、駆動ギヤ６の歯面６ｂと従動ギヤ８の歯面８ａとが対向している状態となる。

駆動ギヤ６及び従動ギヤ８は、例えば炭素鋼等の材料からなるギヤ母材６ｃ、８ｃによって形成されており、駆動ギヤ６の回転方向側の歯面６ａと、従動ギヤ８の回転方向に対して反対側の歯面８ｂとは、共にギヤ母材６ｃ、８ｃが露出している。一方、駆動ギヤ６の回転方向に対して反対側の歯面６ｂにおいて、ギヤ母材６ｃの表面上には減厚層である被磨耗層１５が設けられている。また、従動ギヤ８の回転方向側の歯面８ａにおいても、ギヤ母材８ｃの表面上には減厚層である被磨耗層１６が設けられている。被磨耗層１５、１６は、例えば４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）や二硫化モリブデンなどのように、ギヤ母材６ｃ、８ｃよりも軟らかい材料によって形成されており、ギヤ母材６ｃ、８ｃと比較して磨耗しやすく、且つ摩擦係数が低い特性を有している。

被磨耗層１５、１６の厚さは、ギヤポンプ１が組み立てられ、駆動ギヤ６の歯面６ａと従動ギヤ８の歯面８ｂとが接触した状態において、被磨耗層１５と被磨耗層１６とが接触するような厚さにて形成されている。また、被磨耗層１５、１６の厚さによって、駆動ギヤ６及び従動ギヤ８の歯形形状は、歯厚が大きくなった状態となっている。歯厚が大きくなることによって駆動ギヤ６と従動ギヤ８との噛み合いは浅くなるため、駆動ギヤ回転軸７と従動ギヤ回転軸９との軸間距離が大きくなる。被磨耗層１５、１６の厚さは、後述するように、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１との間に隙間ｄ１が形成され、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２との間に隙間ｄ２が形成されるような厚さにて形成されている。

次に、図４を用いて、ギヤポンプ１が組み立てられた時点における駆動ギヤ回転軸７及び従動ギヤ回転軸９の支持構造について説明する。
図４に示すように、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１との間、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２との間には、それぞれ隙間が形成されている。ギヤポンプ１の運転中、駆動ギヤ回転軸７にはオイルの圧力差に起因する荷重Ｆが図４の矢印の方向に作用するため、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１とが、図４の左側で接触する。また、従動ギヤ回転軸９にも荷重Ｆが図４の矢印の方向に作用するため、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２とが、図４の左側で接触する。ここで、駆動ギヤ回転軸７の中心から見て、荷重Ｆが作用する方向と一致する点を点Ｐ１とし、従動ギヤ回転軸９の中心から見て、荷重Ｆが作用する方向と一致する点を点Ｐ３とする。

駆動ギヤ６の歯面６ｂと従動ギヤ８の歯面８ａとには、それぞれ被磨耗層１５、１６が設けられており、被磨耗層１５、１６の厚さによって駆動ギヤ６と従動ギヤ８との歯厚が大きくなった状態となっている。駆動ギヤ６と従動ギヤ８との歯厚が大きくなることによって駆動ギヤ６と従動ギヤ８との噛み合いは浅くなり、噛み合いが浅くなった分、駆動ギヤ回転軸７と従動ギヤ回転軸９との軸間距離が大きくなる。したがって、ギヤポンプ１が組み立てられた時点において、被磨耗層１５、１６の厚さに応じて、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１との接触点の位置、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２との接触点の位置が変わってくる。被磨耗層１５、１６は、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１とが、点Ｐ１よりも図４の上方側である点Ｐ２で接触するような厚さにて形成されている。また、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２とが、点Ｐ３よりも図４の下方側である点Ｐ４で接触するような厚さにて形成されている。ここで、駆動ギヤ回転軸７の中心から見て荷重Ｆが作用する方向において、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１との間には隙間ｄ１が形成される。また、従動ギヤ回転軸９の中心から見て荷重Ｆが作用する方向において、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２との間には隙間ｄ２が形成される。

以上のように、ギヤポンプ１が組み立てられた時点において、駆動ギヤ６の歯面６ａと従動ギヤ８の歯面８ｂとがギヤ母材６ｃ、８ｃ同士で接触し、駆動ギヤ６の被磨耗層１５と従動ギヤ８の被磨耗層１６とが接触している状態となる。さらに、被磨耗層１５、１６を設けることによって、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１とが点Ｐ２で接触し、オイルの圧力差に起因する荷重Ｆが作用する方向において、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１との間には隙間ｄ１が形成される。また、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２とが点Ｐ４で接触し、オイルの圧力差に起因する荷重Ｆが作用する方向において、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２との間には隙間ｄ２が形成される。

次に、この実施の形態１に係るギヤポンプ１の動作について説明する。
一般に、ギヤポンプ１が組み立てられた後には慣らし運転が行われ、例えば１〜２分程度、通常使用と同様の回転数にて運転を行う。以下の説明は、この慣らし運転中のギヤポンプ１の動作を、図２、４に基づいて説明したものである。

図２に示すように、駆動ギヤ回転軸７に外部より駆動力を与えると、それに伴って駆動ギヤ６が図２の矢印Ａで示される方向に回転する。駆動ギヤ６と噛み合う従動ギヤ８は、従動ギヤ回転軸９と共に図２の矢印Ｂで示される方向に回転する。駆動ギヤ６及び従動ギヤ８が噛み合いながら回転を始めると、吸入口から吸入されたオイルは吸入側空間ＩＮから空間Ｓに閉じ込められて吐出側空間ＯＵＴに運ばれ、昇圧された状態で吐出口から吐出される。同時に、ギヤ室１０内には昇圧前のオイルの圧力と昇圧後のオイルの圧力との差が生じる。このオイルの圧力差に起因する荷重Ｆが、それぞれ図２に示す矢印のように高圧側空間領域ＨＰから低圧側空間領域ＬＰに向かう方向で、駆動ギヤ回転軸７及び従動ギヤ回転軸９に作用する。

図４に示すように、ギヤポンプ１が運転を開始すると、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１とは、駆動ギヤ回転軸７の中心から見て荷重Ｆの作用する方向と一致する点である点Ｐ１よりも、図４の上方側である点Ｐ２で接触する。一方、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２とは、従動ギヤ回転軸９の中心から見て荷重Ｆの作用する方向と一致する点である点Ｐ３よりも、図４の下方側である点Ｐ４で接触する。また、駆動ギヤ６と従動ギヤ８とが接離する方向を垂直方向とすると、この荷重Ｆの垂直方向成分Ｆｖが、図４の矢印に示すように、駆動ギヤ回転軸７と従動ギヤ回転軸９とが互いに接近する方向へ作用している状態となる。

この荷重Ｆの垂直方向成分Ｆｖは、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１とが点Ｐ２で接触し、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２とが点Ｐ４で接触しているため、主に駆動ギヤ６と従動ギヤ８との噛み合い部によって支持される。駆動ギヤ６と従動ギヤ８との噛み合い部は、駆動ギヤ６の歯面６ａと従動ギヤ８の歯面８ｂとが接触し、被磨耗層１５と被磨耗層１６とが接触している状態となっている。したがって、歯面６ａと歯面８ｂとの間、被磨耗層１５と被磨耗層１６との間には、それぞれ荷重Ｆの垂直方向成分Ｆｖに起因する面圧が発生する。このように、駆動ギヤ６と従動ギヤ８とは、歯面６ａと歯面８ｂとが接触し、被磨耗層１５と被磨耗層１６とが接触し、且つ歯面６ａと歯面８ｂとの間、被磨耗層１５と被磨耗層１６との間に面圧が生じている、いわゆるマイナスバックラッシ状態で噛み合いながら回転している。

ここで、被磨耗層１５、１６は、駆動ギヤ６及び従動ギヤ８を形成するギヤ母材６ｃ、８ｃよりも軟らかく、磨耗しやすい材料によって形成されている。したがって、被磨耗層１５、１６は、ギヤポンプ１の運転開始直後から荷重Ｆの垂直方向成分Ｆｖの作用によって磨耗し始め、運転時間が経過するにつれて、その厚さが減少する。ギヤポンプ１の運転中、荷重Ｆは作用し続けるため、被磨耗層１５、１６が磨耗するのに伴い、駆動ギヤ回転軸７と従動ギヤ回転軸９とが、荷重Ｆの垂直方向成分Ｆｖによって互いに近づく。駆動ギヤ回転軸７と従動ギヤ回転軸９とが互いに近づくことによって、駆動ギヤ６と従動ギヤ８とのマイナスバックラッシ状態での噛み合いは維持され、被磨耗層１５と被磨耗層１６とが、常に接触しながら磨耗が進行する状態となる。

被磨耗層１５、１６の磨耗が進行し、駆動ギヤ回転軸７と従動ギヤ回転軸９とが互いに近づくにつれて、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１との接触点である点Ｐ２の位置は徐々に点Ｐ１に近づき、隙間ｄ１が徐々に小さくなる。また、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２との接触点である点Ｐ４の位置も徐々に点Ｐ３に近づき、隙間ｄ２が徐々に小さくなる。

駆動ギヤ回転軸７側において、隙間ｄ１が０、すなわち点Ｐ１と点Ｐ２とが一致すると、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１との接触点である点Ｐ１における荷重Ｆの方向と、その反力の方向とが一致する。荷重Ｆの方向と、その反力の方向とが一致すると、荷重Ｆは全て点Ｐ１によって支持され、駆動ギヤ６と従動ギヤ８との噛み合い部には作用しなくなる。したがって、荷重Ｆの垂直方向成分Ｆｖによって、駆動ギヤ回転軸７が従動ギヤ回転軸９に向かって移動しなくなり、以後、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１とが点Ｐ１で接触した状態で安定する。また、従動ギヤ回転軸９側においても、隙間ｄ２が０、すなわち点Ｐ３と点Ｐ４とが一致すると、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２との接触点である点Ｐ３における荷重Ｆの方向と、その反力の方向とが一致する。したがって、従動ギヤ回転軸９に作用する荷重Ｆは、全て点Ｐ３によって支持されるため、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２とが点Ｐ３で接触した状態で安定する。

また、荷重Ｆが全て点Ｐ１、Ｐ３によって支持されて駆動ギヤ回転軸７及び従動ギヤ回転軸９の移動が止まると、駆動ギヤ６と従動ギヤ８との噛み合い部には、荷重Ｆの垂直方向成分Ｆｖが作用しなくなる。したがって、歯面６ａと歯面８ｂとの間、被磨耗層１５と被磨耗層１６との間には、荷重Ｆの垂直方向成分Ｆｖに起因する面圧が発生しなくなり、被磨耗層１５、１６の磨耗が止まり、バックラッシレス状態の噛み合いを保ったまま、その厚さが維持される。また、駆動ギヤ回転軸７に外部より与えられる駆動力は、駆動ギヤ６の回転方向側の歯面６ａと、従動ギヤ８の回転方向に対して反対側の歯面８ｂとには作用するが、被磨耗層１５、１６には作用しない。したがって、駆動ギヤ回転軸７及び従動ギヤ回転軸９の位置が安定した後は被磨耗層１５、１６が磨耗することはなく、以後の運転中においてバックラッシレス状態での噛み合いが維持される。

このように、駆動ギヤ６の回転方向に対して反対側の歯面６ｂと、従動ギヤ８の回転方向側の歯面８ａとに、それぞれ被磨耗層１５、１６を設けたので、オイルの圧力差に起因する荷重Ｆの作用によって、バックラッシレス状態での運転が可能となる最適な厚さまで被磨耗層１５、１６が磨耗する。ギヤポンプ１を構成する各部品の寸法には所定の公差範囲内のばらつきがあるが、被磨耗層１５、１６が磨耗する量は、そのばらつきに応じて自律的に調整される。また、被磨耗層１５、１６の厚さは厳しい寸法精度を必要としない。したがって、実測寸法による部品のランク分けや選択嵌合を必要とすることなく、容易にバックラッシレス状態での運転を実現することが可能となる。

また、被磨耗層１５、１６を形成する材料は駆動ギヤ６及び従動ギヤ８を形成するギヤ母材６ｃ、８ｃよりも軟らかく磨耗しやすいため、慣らし運転等、短い運転時間内で容易にバックラッシレス状態での運転を実現することが可能となる。
さらに、駆動ギヤ回転軸７に外部より与えられる駆動力は、駆動ギヤ６の歯面６ａと従動ギヤ８の歯面８ｂとの間には作用し続けるが、被磨耗層１５と被磨耗層１６との間には作用しない。歯面６ａと歯面８ｂとはギヤ母材６ｃ、８ｃ同士で接触し、短時間内で磨耗することがないため、被磨耗層１５、１６の厚さが最適となった後に、駆動ギヤ回転軸７に外部より与えられる駆動力によってバックラッシが拡大することがない。したがって、確実にバックラッシレス状態での運転を実現することが可能となる。

実施の形態２
実施の形態２に係るギヤポンプにおけるギヤ対の噛み合い部を図５に示す。
この実施の形態２に係るギヤポンプは、実施の形態１における駆動ギヤ６、従動ギヤ８の代わりに駆動ギヤ２１、従動ギヤ２２を用いるように構成し、従動ギヤ２２のみに減厚層を設けたものである。尚、以下の実施の形態において、図１〜４の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、駆動ギヤ２１は、図５の矢印Ａで示される回転方向において、回転方向側の歯面２１ａと、回転方向に対して反対側の歯面２１ｂとを有している。駆動ギヤ２１の歯面２１ａ、２１ｂは、それぞれ駆動ギヤ２１を形成するギヤ母材２１ｃが露出した状態となっている。一方、従動ギヤ２２も、図５の矢印Ｂで示される回転方向において、回転方向側の歯面２２ａと、回転方向に対して反対側の歯面２２ｂとを有している。従動ギヤ２２の、回転方向側の歯面２２ａには、減厚層である被磨耗層２３が設けられている。被磨耗層２３は、実施の形態１における被磨耗層１５、１６と同様の材料によって形成されている。また、従動ギヤ２２の、回転方向に対して反対側の歯面２２ｂは、従動ギヤ２２を形成するギヤ母材２２ｃが露出した状態となっている。駆動ギヤ２１及び従動ギヤ２２を形成するギヤ母材２１ｃ、２２ｃは、実施の形態１におけるギヤ母材６ｃ、８ｃと同様の材料となっている。その他の構成については実施の形態１と同様である。

このように、被磨耗層２３を従動ギヤ２２の回転方向側の歯面２２ａのみに設けても、被磨耗層２３が、バックラッシレス状態での運転が可能となる最適な厚さまで磨耗し、実施の形態１と同様の効果を得ることが可能となる。
さらに、被磨耗層２３はギヤ母材２１ｃが露出した駆動ギヤ２１の歯面２１ｂと接触することになるので、実施の形態１に比べて、被磨耗層２３の磨耗によるバックラッシの調整が、より早期に達成される。

実施の形態３
実施の形態３に係るギヤポンプにおけるギヤ対の噛み合い部を図６に示す。この実施の形態３に係るギヤポンプは、実施の形態１における駆動ギヤ６、従動ギヤ８の代わりに駆動ギヤ３１、従動ギヤ３２を用いるように構成し、減厚層として、塑性変形することによって、その厚さが減少する被塑性変形層を設けたものである。

図６に示すように、駆動ギヤ３１は、図６の矢印Ａで示される回転方向において、回転方向側の歯面３１ａと、回転方向に対して反対側の歯面３１ｂとを有している。従動ギヤ３２も、図６の矢印Ｂで示される回転方向において、回転方向側の歯面３２ａと、回転方向に対して反対側の歯面３２ｂとを有している。駆動ギヤ３１の回転方向に対して反対側の歯面３１ｂと、従動ギヤ３２の回転方向側の歯面３２ａとには、それぞれ減厚層である被塑性変形層３３、３４が設けられている。被塑性変形層３３、３４は、例えば銅溶射やアルミ蒸着などによって形成されており、駆動ギヤ３１及び従動ギヤ３２を形成するギヤ母材３１ｃ、３２ｃよりも軟らかく、且つ摩擦係数が低い特性を有している。また、駆動ギヤ３１の回転方向側の歯面３１ａと、従動ギヤ３２の回転方向に対して反対側の歯面３２ｂとは、ギヤ母材３１ｃ、３２ｃが露出した状態となっている。ギヤ母材３１ｃ、３２ｃは、実施の形態１のギヤ母材６ｃ、８ｃと同様となっている。その他の構成については実施の形態１と同様である。

このように、駆動ギヤ３１の回転方向に対して反対側の歯面３１ｂと、従動ギヤ３２の回転方向側の歯面３２ａとに設けられる減厚層を被塑性変形層３３、３４としても、オイルの圧力差に起因する荷重Ｆの垂直方向成分Ｆｖによって、被塑性変形層３３、３４が、バックラッシレス状態での運転が可能となる最適な厚さに塑性変形する。したがって、実施の形態１と同様の効果を得ることが可能となる。

実施の形態４
実施の形態４に係るギヤポンプにおけるギヤ対の噛み合い部を図７に示す。
実施の形態１において、被磨耗層１５、１６は駆動ギヤ６の回転方向に対して反対側の歯面６ｂと、従動ギヤ８の回転方向側の歯面８ａとに設けられたが、これに限定されるものではなく、この実施の形態４で説明するように、歯面の両側に被磨耗層を設けることも可能である。この実施の形態４に係るギヤポンプは、実施の形態１における駆動ギヤ６、従動ギヤ８の代わりに駆動ギヤ４１、従動ギヤ４２を用いるように構成したものである。

図７に示すように、ギヤ母材４１ｃによって形成されている駆動ギヤ４１は、図７の矢印Ａで示される回転方向において回転方向側の歯面４１ａと、回転方向に対して反対側の歯面４１ｂとを有している。一方、ギヤ母材４２ｃによって形成されている従動ギヤ４２は、図６の矢印Ｂで示される回転方向において回転方向側の歯面４２ａと、回転方向に対して反対側の歯面４２ｂとを有している。駆動ギヤ４１の回転方向に対して反対側の歯面４１ｂと、従動ギヤ４２の回転方向側の歯面４２ａとには、それぞれ被磨耗層４３、４４が設けられている。被磨耗層４３、４４は、実施の形態１における被磨耗層１５、１６と同様に形成されている。一方、駆動ギヤ４１の回転方向側の歯面４１ａと、従動ギヤ４２の回転方向に対して反対側の歯面４２ｂとには、それぞれ被磨耗層４５、４６が設けられている。被磨耗層４５、４６は、被磨耗層４３、４４と同様の材料であるが、その厚さＷ１は被磨耗層４３、４４の厚さＷ２よりも薄く形成されている。また、被磨耗層４５、４６の厚さＷ１は、駆動ギヤ回転軸７とプレーン軸受１１との隙間ｄ１、従動ギヤ回転軸９とプレーン軸受１２との隙間ｄ２が無くなるまでには完全に磨耗し、ギヤ母材４１ｃ、４２ｃ同士の接触が起こるような厚さに設定されている。ギヤ母材４１ｃ、４２ｃは実施の形態１におけるギヤ母材６ｃ、８ｃと同様となっている。その他の構成については実施の形態１と同様である。

このように、被磨耗層４５、４６が被磨耗層４３、４４よりも薄い厚さＷ１に形成されているので、被磨耗層４３、４４がバックラッシレス状態での運転が可能となる厚さになるまで磨耗する前に、図７の領域Ｃで示されるような被磨耗層４５と被磨耗層４６との接触部分が摩滅する。また、被磨耗層４５と被磨耗層４６との間には、オイルの圧力差に起因する荷重Ｆの他に、駆動ギヤ回転軸７に与えられる駆動力に起因する荷重も作用しており、被磨耗層４３と被磨耗層４４との間に生じる面圧よりも高い面圧が発生し、摩滅するまでの時間がさらに短縮される。したがって、駆動ギヤ４１の回転方向側の歯面４１ａと、従動ギヤ４２の回転方向に対して反対側の歯面４２ｂとがギヤ母材４１ｃ、４２ｃ同士で接触するようになり、以後、実施の形態１と同様に動作する。よって、ギヤの片側の歯面のみに被磨耗層を設けることが困難な場合においても実施の形態１と同様の効果を得ることが可能となる。なお、本実施形態においては、被磨耗層４５、４６を被磨耗層４３、４４よりも薄い厚さＷ１に形成しているが、被磨耗層４５、４６に加わる面圧は被磨耗層４３，４４よりも大きいので、両被磨耗層の厚さをほぼ同等としたとしても、被磨耗層４５、４６が先に磨耗し、本実施形態と同様の効果を得ることができる。ただし、この場合の被磨耗層の厚さは、少なくともバックラッシレス状態での運転が可能になる時期までには、駆動力を伝達する側の被磨耗層４５、４６の少なくとも一部が完全に磨耗し、ギヤ母材同士での接触が可能になるような厚さとする必要がある。

実施の形態１〜４において、この発明に係るギヤポンプを荷役装置用の油圧ポンプを例として説明したが、これに限定されるものではない。エンジンのオイル潤滑に用いる油圧ポンプや、燃料供給に用いるギヤポンプなど、他の用途に用いるギヤポンプにも適用できる。

この発明の実施の形態１に係るギヤポンプの構造を示す断面側面図である。 実施の形態１に係るギヤポンプの構造を示す断面正面図である。 実施の形態１に係るギヤポンプの駆動ギヤ及び従動ギヤの噛み合いを説明するための部分断面正面図である。 実施の形態１に係るギヤポンプの動作を説明するための部分断面正面図である。 この発明の実施の形態２に係るギヤポンプの駆動ギヤ及び従動ギヤの噛み合いを説明するための部分断面正面図である。 この発明の実施の形態３に係るギヤポンプの駆動ギヤ及び従動ギヤの噛み合いを説明するための部分断面正面図である。 この発明の実施の形態４に係るギヤポンプの駆動ギヤ及び従動ギヤの噛み合いを説明するための部分断面正面図である。 従来のギヤポンプの駆動ギヤ及び従動ギヤの噛み合いを説明するための断面正面図である。

符号の説明

１ ギヤポンプ、５ ギヤ対、６，２１，３１，４１ 駆動ギヤ、
６ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ 駆動ギヤの回転方向側の歯面、
６ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ 駆動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面、
６ｃ，２１ｃ，３１ｃ，４１ｃ 駆動ギヤのギヤ母材、
８，２２，３２，４２ 従動ギヤ、
８ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ 従動ギヤの回転方向側の歯面、
８ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ 従動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面、
８ｃ，２２ｃ，３２ｃ，４２ｃ 従動ギヤのギヤ母材
１５，１６，２３，４３，４４，４５，４６ 被磨耗層（減厚層）、
３３，３４ 被塑性変形層（減厚層）。

Claims (6)

1. 互いに噛み合って回転する、駆動ギヤ及び従動ギヤからなるギヤ対を備え、外部から吸入された流体を昇圧して吐出するギヤポンプにおいて、
   前記駆動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面と、
   前記歯面に対向する、前記従動ギヤの回転方向側の歯面と
   のうち、少なくとも一方には、前記駆動ギヤ及び前記従動ギヤのギヤ母材よりも軟らかい減厚層が設けられ、
   前記駆動ギヤの回転方向側の歯面と、前記従動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面とは、前記減厚層の減厚が停止した時点においてギヤ母材同士が少なくとも前記歯面の一部で接触することを特徴とするギヤポンプ。
2. 前記減厚層が、
   前記駆動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面と、
   前記歯面に対向する、前記従動ギヤの回転方向側の歯面と
   の両方に設けられる請求項１に記載のギヤポンプ。
3. 前記減厚層が、
   前記駆動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面と、
   前記歯面に対向する、前記従動ギヤの回転方向側の歯面と
   のいずれか一方に設けられる請求項１に記載のギヤポンプ。
4. 前記減厚層が、磨耗してその厚さが減少する被磨耗層である請求項１〜３のいずれか一項に記載のギヤポンプ。
5. 前記減厚層が、塑性変形してその厚さが減少する被塑性変形層である請求項１〜３のいずれか一項に記載のギヤポンプ。
6. 前記減厚層が、前記駆動ギヤの回転方向に対して反対側の歯面と、
   前記歯面に対向する、前記従動ギヤの回転方向側の歯面と
   の両方またはいずれか一方にのみ設けられる請求項１〜５のいずれか一項に記載のギヤポンプ。

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