JP2009062970A - 可変容量型ギヤポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】吸入側の流路を合流させた吸入通路をハウジング内に設けることができるほか、低容量運転が続いても特定の通路を通る流体が循環され続けることを防止することができる可変容量型ギヤポンプの提供。
【解決手段】駆動ギヤ２２、２５と従動ギヤ２３、２６が噛合する複数のギヤ機構２１、２４と、各ギヤ機構２１、２４のギヤ室１２、１３と、ギヤ室１２、１３と連通する吸入通路３５とを有する可変容量型ギヤポンプ１０であり、駆動ギヤ２２、２５は共通の駆動軸心を有する。ギヤポンプ１０は、ギヤ室１３の吐出側空間部３４に吐出された流体を吸入通路３５へ戻す戻し通路５０と、戻し通路５０を開閉する開閉弁５１と、吐出された流体の吐出側空間部３４への流入を防止する逆止弁４５とを有する。吸入通路５０は駆動軸心に沿ってボディ１１内に形成され、両通路３５、５０の合流部はギヤ室１３の吸入側空間部３３よりも上流側に設定されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は可変容量型ギヤポンプに関し、特に、駆動ギヤ及び従動ギヤを有する複数のギヤ機構を備え、ギヤ機構を収容する複数のギヤ室が独立して設けられる可変容量型ギヤポンプに関する。

ギヤポンプは、内部に駆動ギヤ及び従動ギヤからなるギヤ機構を有し、外部から導いた流体をギヤ機構により昇圧させた後に外部へ吐出するポンプである。
ギヤポンプが扱う流体を作動油とする場合、ギヤポンプは油圧回路に配置される油圧機器等を作動させることができる。ギヤポンプは、他のポンプと比較して構造が簡単であって、運転保守も容易である上、製作コストが安価である。さらに、ギヤポンプは流体中の異物の影響を受け難いという特徴を有するほか、小型化及び軽量化に適したポンプでもある。このため、ギヤポンプは、例えば、フォークリフト等の産業車両において、走行用内燃機関により駆動される作動油用ポンプとして用いられることが多い。

ギヤポンプの吐出流量は、ギヤポンプの回転数により決定するため、回転数と無関係に流量を変更することは困難である。必要以上にギヤポンプを作動させることは過剰な流量を発生させることになり、ギヤポンプとして余分な仕事を行うことになる。そこで、ギヤポンプにおいて複数のギヤ機構を設けることにより流量の変更を実現した可変容量型ギヤポンプが提案されている。この可変容量型ギヤポンプでは、複数のギヤ機構における特定のギヤ機構が昇圧した流体を外部へ吐出する場合と、流体をギヤ機構から吸入側へ戻す場合との切り換えを行い、吐出流量の変更を実現している。

例えば、特許文献１に開示された可変容量ギヤポンプは、ケーシング内に駆動ギヤ及び駆動ギヤと噛み合う２つの従動ギヤを収容し、２系統の第１ポンプ及び第２ポンプとして作動するギヤポンプ本体（二重ギヤポンプ）を形成している。第２ギヤポンプの吐出口と吸込口とをアンロード通路によって接続し、アンロード通路に電磁式開閉弁が設けられている。電磁式開閉弁を閉じた場合、第１ポンプ及び第２ポンプが並列運転となって、吐出容量が大きくなり、この状態では高容量運転となる。電磁式開閉弁を開いた場合、第２ポンプがアンロードされるので、吐出容量が小さくなり、この状態では低容量運転となる。

この種の可変容量ギヤポンプでは、第１ポンプと第２ポンプは並列に配置される。第１ポンプの吸込口及び吐出口は、駆動軸の回転方向の関係から、第２ポンプの吸込口及び吐出口と互いに逆位置、つまり、第１ポンプの吸入口と第２ポンプの吐出口が駆動軸の一側に位置し、第１ポンプの吐出口と第２ポンプの吸込口が他側に位置する。この可変容量ギヤポンプには、第１ポンプ及び第２ポンプにおける吸込側の流路や吐出側の流路をそれぞれ合流させた吸入通路や吐出通路が設けられている。
特開２００２−７０７５７号公報（第１−４頁、図１−２）

しかしながら、特許文献１に開示された可変容量ギヤポンプは、第１ポンプの吸込口及び吐出口は、第２ポンプの吸込口及び吐出口と互いに逆位置となっており、吸込側の流路や吐出側の流路をそれぞれ合流させた吸入通路や吐出通路をポンプボディ内に設けるのは、構造が複雑になり、極めて困難である。また、この種の可変容量ギヤポンプは第２ギヤポンプの吐出口から吸込口へ流体を戻すアンロード通路を持つことから、低容量運転を継続する場合、アンロード通路を通る流体が第２ギヤポンプとアンロード通路を循環し続けるという問題がある。低容量運転の継続により特定の流体がギヤポンプ内を循環し続けると、循環し続ける流体はギヤポンプの損失に伴って発生する熱を受け易く、この熱の蓄熱に伴い流体の温度は上昇しがちである。特定の通路を循環する流体が温度上昇すると、ギヤポンプのハウジングにおいて温度分布の偏りが生じるおそれがある。ハウジングにおける温度分布の偏りはハウジングの歪を招く原因となる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、吸入側の流路を合流させた吸入通路をハウジング内に設けることができるほか、低容量運転が続いても特定の通路を通る流体が循環され続けることを防止することができる可変容量型ギヤポンプの提供にある。

上記課題を達成するため、本発明は、駆動ギヤと従動ギヤが互いに外接して噛合する複数のギヤ機構を備え、前記ギヤ機構がハウジングに形成された複数のギヤ室に夫々収容され、前記ギヤ室の吸入側空間部と連通する吸入通路と、前記ギヤ室の吐出側空間部と連通する吐出通路と、特定の前記ギヤ室の吐出側空間部へ吐出される流体を前記吸入通路へ戻す戻し通路と、前記戻し通路を開閉する開閉弁と、特定の前記ギヤ室以外の前記ギヤ室から吐出された流体の特定の前記ギヤ室の吐出側空間部への流入を防止する逆止弁とを有する可変容量型ギヤポンプであって、各駆動ギヤが互いに共通の駆動軸心を有するとともに、各従動ギヤが互いに共通の従動軸心を有し、前記吸入通路は前記駆動軸心に沿ってハウジング内に形成され、前記戻し通路と前記吸入通路の合流部は、該吸入通路における前記吸入側空間部よりも上流側に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、高容量運転時には開閉弁が閉じて戻し通路を遮断するとともに逆止弁が開き、各ギヤ室の吐出側空間部に吐出された流体は全て吐出通路へ導出される。一方、低容量運転時には開閉弁が開いて戻し通路を開通させるとともに逆止弁が閉じ、特定のギヤ室の吐出側空間部に吐出された流体は吐出通路へ導出されず、戻し通路を通って吸入通路へ送られる。戻し通路と吸入通路の合流部が、ギヤ室の吸入側空間部よりも上流側に設定されているから、戻し通路を通り吸入通路と合流する流体は、吸入通路に導入される新規な流体と混合される。ギヤ室へ送り込まれる流体は新規な流体と戻し通路からの流体が混合された流体である。低容量運転が継続されても、戻し通路を通る流体が循環され続けることはない。また、吸入通路は駆動軸心に沿ってハウジング内に形成されているので、ハウジングの外部において吸入通路を形成する必要がない。

また、上記の可変容量型ギヤポンプにおいて、前記ハウジングは前記吸入通路に流体を導入する吸入口を有し、該吸入口は駆動軸心方向のハウジング端面において開口しているとしてもよい。この場合、駆動軸心方向のハウジング端面の開口部から吸入通路に流体を導入することにより、吸入通路に流体を直線状に導入することができる。

また、上記の可変容量型ギヤポンプにおいて、前記戻し通路は前記ハウジング内に形成されてもよい。この場合、ハウジングの外部において戻し通路を形成するための部材が不要となるほか、戻し通路の短縮化を図ることができる。

また、上記の可変容量型ギヤポンプにおいて、前記吐出通路はハウジング内に形成されてもよい。この場合、各ギヤ室の吐出側空間部に吐出された流体は、ハウジング内の吐出通路に合流されてから吐出される。ハウジングの外部に吐出された流体を合流させる吐出通路を形成する必要がない。ハウジングの外部において吐出通路を形成するための部材が不要となるほか、吐出通路の短縮化を図ることができる。

また、本発明では、上記の可変容量型ギヤポンプにおいて、前記吸入通路は円形横断面を有し、前記合流部は前記円形横断面に対して接線方向から前記戻し通路が接続されることにより形成されてもよい。この場合、戻し通路を通る流体は、吸入通路に合流される際に、円形横断面を形成する吸入通路の内周面に沿いつつ、吸入通路に導入される新規な流体と混合される。戻し通路を通る流体が吸入通路の円形横断面を形成する内周面に沿うことにより、吸入通路内において円形横断面から見た旋回流が生じ、新規な流体と戻し通路を通る流体との混合が促進される。

また、本発明では、上記の可変容量型ギヤポンプにおいて、前記合流部は、前記戻し通路が前記吸入通路の流路方向に対して傾斜して接続されることにより形成され、前記戻し通路の傾斜方向は前記戻し通路からの流体が前記吸入通路に流入されることにより該吸入通路内の流体の流速を増大させる方向としてもよい。この場合、戻し通路が吸入通路の流路方向に対して傾斜して接続されているから、戻し通路を通る流体が合流する場合、戻し通路の流体は、吸入通路内の流体の流速を増大させる方向から吸入通路に導入される。戻し通路の流体は新規な流体の流れを妨げず、新規な流体と戻し通路を通る流体は効率的に混合される。

また、本発明では、上記の可変容量型ギヤポンプにおいて、前記合流部は前記戻し通路の前記吸入通路側の端部にガイド部を設けることによって形成され、前記戻し通路からの流体が前記吸入通路に流路方向を一致させながら流入してもよい。

この場合、吸入通路を流れる流体に合流される戻し通路からの流体が、吸入通路の流路方向と一致することで、戻し通路からの流体がもつ動圧を効率よく吸入側空間部の昇圧に用いることができる。

本発明によれば、吸入側の流路を合流させた吸入通路をハウジング内に設けることができるほか、低容量運転が続いても特定の通路を通る流体が循環され続けることを防止することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態の可変容量型ギヤポンプについて図１〜図４に基づき説明する。図１は、第１の実施形態に係る可変容量ギヤポンプの構造を示す断面側面図であり、高容量運転時の状態を示す。図２は図１におけるＡ−Ａ線の矢視図であり、図３は図２におけるＢ−Ｂ線の矢視図であり、図４は低容量運転時の可変容量型ギヤポンプの断面側面図である。

図１に示すように、可変容量型ギヤポンプ１０は、内部に駆動ギヤ２２、２５及び従動ギヤ２３、２６を収納するためのボディ１１を備えている。ボディ１１は、その両側の端面から内部に向かって形成された２つの空間を有する。一方の空間は第１ギヤ室１２であり、他方の空間は第２ギヤ室１３である。第１ギヤ室１２及び第２ギヤ室１３の間には、仕切部１４が形成されている。

ボディ１１の一方の端面には、フロントハウジング１５が接合され、他方の端面にはリヤハウジング１６が接合されている。この実施形態では、ボディ１１、フロントハウジング１５及びリヤハウジング１６がハウジングを構成している。ボディ１１及び各ハウジング１５、１６は、図２に示す通しボルト３０により互いに接合されている。なお、図面では可変容量型ギヤポンプ１０においてフロントハウジング１５側を前方とし、リヤハウジング１６側を後方とする（図１、図３、図４を参照）。フロントハウジング１５は第１ギヤ室１２を塞ぎ、リヤハウジング１６は第２ギヤ室１３を塞いでいる。第１ギヤ室１２とフロントハウジング１５の端面との間にはサイドプレート１７が設けられ、第２ギヤ室１３とリヤハウジング１６との端面との間にもサイドプレート１８が設けられている。第１ギヤ室１２と仕切部１４との間には、さらに別のサイドプレート１９が設けられ、第２ギヤ室１３と仕切部１４との間にもサイドプレート２０が設けられている。

第１ギヤ室１２には、図２及び図３に示すように、駆動ギヤ２２と従動ギヤ２３が互いに外接して噛合する第１ギヤ機構２１が収容されている。第２ギヤ室１３には、図３に示すように、別の駆動ギヤ２５と従動ギヤ２６が互いに外接して噛合する第２ギヤ機構２４が収容されている。第１ギヤ室１２に収容されるフロント側の駆動ギヤ２２は軸心を同じとする駆動軸２７と一体的に形成されている。第２ギヤ室１３に収容されるリヤ側の駆動ギヤ２５は駆動軸２７にスプライン嵌合又はセレーション嵌合され、駆動ギヤ２５の軸心と駆動軸２７の軸心は一致している。駆動ギヤ２２、２５は互いに共通の駆動軸心を持つと言える。

駆動軸２７は、サイドプレート１７〜２０及び仕切部１４を貫通してフロントハウジング１５及びリヤハウジング１６に延出している。駆動軸２７は、軸受２９を介してボディ１１、フロントハウジング１５及びリヤハウジング１６により回転自在に支持されている。駆動軸２７の一端はフロントハウジング１５の外に延出し、図示しない外部動力源に接続され、この外部動力源は駆動軸２７に駆動力を与える。

２つの従動ギヤ２３、２６についても、フロント側の従動ギヤ２３は軸心を同じとする従動軸２８と一体的に形成されており、リヤ側の従動ギヤ２６は従動軸２８にスプライン嵌合又はセレーション嵌合され、従動ギヤ２６の軸心と従動軸２８の軸心は一致する。従動軸２８も駆動軸２７と同様に、フロントハウジング１５及びリヤハウジング１６に延出しており、従動軸２８は軸受２９を介してボディ１１、フロントハウジング１５及びリヤハウジング１６により支持されている。従動ギヤ２３、２６は互いに共通の従動軸心を持っていると言える。従動軸２８の一端は、駆動軸２７とは異なりフロントハウジング１５の外には延出していない。

第１ギヤ室１２には、図２に示すように、その内周面、駆動ギヤ２２及び従動ギヤ２３により２つの空間が形成される。一方の空間は、流体であるオイルを吸入する側に形成される吸入側空間部３１であり、他方の空間はオイルを吐出する側に形成される吐出側空間部３２である。第２ギヤ室１３についても、第１ギヤ室１２と同様に、吸入側空間部３３及び吐出側空間部３４が形成されている（図１を参照）。

ボディ１１において、各ギヤ室１２、１３にオイルを吸入するためのボディ側吸入路３６が、駆動軸２７及び従動軸２８の軸心に沿って形成されている。リヤハウジング１６にはボディ側吸入路３６と連絡するリヤ側吸入路３７が形成され、リヤ側吸入路３７は、駆動軸心方向のリヤハウジング１６端面に開口されて外部と連絡する吸入口３８を有する。ボディ側吸入路３６とリヤ側吸入路３７は円形横断面を夫々有し、両者３６、３７は直線状に繋がっている。ボディ側吸入路３６とリヤ側吸入路３７は吸入通路３５を構成する。可変容量型ギヤポンプ１０の外部からのオイルは吸入通路３５を通り、各ギヤ室１２、１３へ供給される。

ボディ１１には、２つのギヤ室１２、１３の内部において昇圧されたオイルを外部へ吐出するための吐出路４２、４３が形成されている。ギヤ室１２の吐出側空間部３２から吐出路４２が延出し、ギヤ室１３の吐出側空間部３４から吐出路４３が延出している。フロント側及びリヤ側の吐出路４２、４３はボディ１１内において１つの吐出通路４１になるように合流している。さらに、吐出通路４１は外部と連絡する吐出口４４を有しており、吐出通路４１から供給されるオイルは吐出口４４を通じてギヤポンプ１０の外部に吐出され、図示しない油圧装置等へ接続する油圧回路に供給される。リヤ側吐出路４３には、第２ギヤ室１３へのオイルの逆流を防止する逆止弁４５が設けられている。

逆止弁４５はリヤ側吐出路４３を開閉する球状の弁体４６と、弁体４６の付勢手段であるコイルばね４７と、コイルばね４７を支持する支持体４８とを有する。コイルばね４７は、リヤ側吐出路４３を閉じる方向へ弁体４６を移動させる付勢力を弁体４６に付与する。弁体４６は、リヤ側吐出路４３の圧力が所定の圧力以上になるとコイルばね４７の付勢力に抗してリヤ側吐出路４３を開く方向へ移動し、リヤ側吐出路４３の圧力が所定の圧力未満になるとコイルばね４７の付勢力とフロント側吐出路４２とリヤ側吐出路４３の吐出圧の差圧により弁体４６がリヤ側吐出路４３を閉じる。弁体４６は差圧によりシート面に押さえ付けられるため、コイルばね４７の付勢力は小さく設定されていればよい。弁体４６は球形に限らず、例えば、円錐形としてもよい。

リヤハウジング１６は、リヤ側吐出路４３と連通するとともに、リヤ側吸入路３７と連通する戻し通路５０を有する。すなわち、戻し通路５０は吸入通路３５と第２ギヤ室１３の吐出側空間部３４とを連通している。戻し通路５０には、この戻し通路５０を開閉する開閉弁５１が設けられている。開閉弁５１はピストン構造を有し、中空の有底円筒状のシリンダ５２及びシリンダ５２内に収容される円筒状のピストン５３により構成されている。ピストン５３はシリンダ５２内で摺動する。

開閉弁５１は、シリンダ５２内のピストン５３の摺動により、戻し通路５０の開閉を行う。ピストン５３の摺動は、ピストン５３の両端面にかかる圧力差により行われる。すなわち、ピストン５３の摺動は、シリンダ５２内においてピストン５３を挟み、戻し通路５０側の空間の圧力と、その反対側のシリンダ５２内における空間の圧力との差により、行われる。

この実施形態では、リヤハウジング１６に設けた電磁弁５５の作動により、ピストン５３の両端面にかかる圧力差を制御する。電磁弁５５は、リヤハウジング１６に形成したスプール孔５６において摺動するスプール５７と、スプール５７をフロント側へ向けて前進させるコイル部５８と、スプール５７に対する付勢手段であるコイルばね５９とを有する。スプール孔５６は、戻し通路５０において、開閉弁５１とリヤ側吐出路４３の間を「戻し通路の上流側」、開閉弁５１とリヤ側吸入路３７の間を「戻し通路の下流側」、と定義すると、戻し通路５０の下流側と連通する。スプール５７は、戻し通路５０とシリンダ５２を連通させ、シリンダ５２内へ吸入圧のオイルを導く吸入圧用連通路６０を有する。コイル部５８が励磁されてスプール５７がフロント側に前進した位置にある状態から、コイル部５８の励磁が解除されると、コイルばね５９はスプール５７をリヤ側へ後退させる。

一方、ボディ１１及びリヤハウジング１６は、リヤ側吐出路４３からスプール孔５６へ吐出圧のオイルを供給する吐出圧用連通路６１を有する。吐出圧用連通路６１は、通路６２、６３により構成されている。スプール５７の外周面には吐出圧用連通路６１の一部を構成する溝６４が形成されている。この吐出圧用連通路６１は、コイル部５８の励磁が解除されてスプール５７がリヤ側に後退した位置にあるときに、リヤ側吐出路４３における吐出圧をシリンダ５２へ導く。シリンダ５２内が吸入圧になるとき、ピストン５３は戻し通路５０を開き、吐出圧にあるとき、ピストン５３は戻し通路５０を閉じる。

次に、第１の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプ１０の運転について説明する。図１に示すように、可変容量型ギヤポンプ１０におけるフロント側の第１ギヤ機構２１、第１ギヤ室１２を含むギヤポンプ部をフロント側ギヤポンプ部Ｐ１とし、リヤ側の第２ギヤ機構２４、第２ギヤ室１３を含むギヤポンプ部をリヤ側ギヤポンプ部Ｐ２とする。可変容量型ギヤポンプ１０の全吐出容量に対し、フロント側ギヤポンプ部Ｐ１とリヤ側ギヤポンプ部Ｐ２はそれぞれ５０％の吐出容量を有する。

ここで、フロント側ギヤポンプ部Ｐ１における駆動ギヤ２２及び従動ギヤ２３の動作について説明する。駆動軸２７に外部から駆動力が与えられると、図２に示すように、駆動ギヤ２２は一方向に回転する。それに伴い、駆動ギヤ２２と噛み合う従動ギヤ２３は、従動軸２８とともに、駆動ギヤ２２の回転方向と相対する方向に回転する。駆動ギヤ２２及び従動ギヤ２３が噛み合いつつ回転すると、吸入通路３５から吸入側空間部３１にオイルが吸入される。

吸入側空間部３１にオイルが吸入されると、駆動ギヤ２２の歯間と第１ギヤ室１２の内周面とにより形成される空間、及び従動ギヤ２３の歯間と第１ギヤ室１２の内周面とにより形成される空間にはオイルが閉じ込められる。空間に閉じこめられたオイルは、第１ギヤ室１２の内周面に沿って、駆動ギヤ２２の回転方向、従動ギヤ２３の回転方向にそれぞれ運ばれる。これらの空間に封入されたオイルは、吐出側空間部３２に吐出される。吐出側空間部３２内のオイルは、フロント側吐出路４２から吐出通路４１、吐出口４４を経て可変容量型ギヤポンプ１０の外部に吐出され、図示しない油圧装置等に送られ、これを作動させる。油圧装置の負荷に応じて吐出圧力は昇圧する。

フロント側ギヤポンプ部Ｐ１において、駆動軸２７に外部から駆動力が与えられると、第１ギヤ室１２内の駆動ギヤ２２及び従動ギヤ２３が駆動し、吐出側空間部３２にオイルが吐出される。吐出されたオイルはフロント側吐出路４２に供給される。なお、リヤ側ギヤポンプ部Ｐ２についても、駆動軸２７に外部から駆動力が与えられると、第２ギヤ室１３内の駆動ギヤ２５及び従動ギヤ２６が駆動し、吐出側空間部３４にオイルが吐出される。

ここで、電磁弁５５のコイル部５８が励磁されていない場合、コイルばね５９の付勢力を受けてスプール５７は後方に位置する。スプール５７が後方に位置するとき、吐出圧用連通路６１と開閉弁５１のシリンダ５２が連通する。因みに、吸入圧用連通路６０とシリンダ５２は遮断状態となる。従って、シリンダ５２内はリヤ側吐出路４３から吐出圧用連通路６１を通じて導入された吐出圧のオイルが満たされる。ピストン５３が戻し通路５０を閉じていない状態では、吸入通路３５と連通する戻し通路５０の圧力はシリンダ５２内より低圧であり、ピストン５３は戻し通路５０を閉じる方向に移動する。

ピストン５３が戻し通路５０を閉じると、リヤ側ギヤポンプ部Ｐ２によりオイルが吐出される吐出側空間部３４の圧力は高くなり、逆止弁４５の弁体４６がリヤ側吐出路４３を開く。このため、リヤ側ギヤポンプ部Ｐ２より吐出されるオイルはリヤ側吐出路４３及び戻し通路５０に供給されるが、図１に示すように、オイルはリヤ側吐出路４３から吐出通路４１へ至るだけであり、オイルが戻し通路５０を通じて吸入通路３５へ送られることはない。この状態では、フロント側ギヤポンプ部Ｐ１及びリヤ側ギヤポンプ部Ｐ２により吐出されるオイルは合流され、吐出通路４１を通じて可変容量型ギヤポンプ１０の外部に供給される。従って、この場合、可変容量型ギヤポンプ１０の吐出流量は１００％であり、この運転状態は高容量運転状態である。フォークリフトにこの可変容量型ギヤポンプ１０を採用した場合、フォーク等を備える荷役装置により物品を上昇させるときを、吐出流量１００％の高容量運転とするように設定すればよい。開閉弁５１はシリンダ５２側（リヤ側）の方の径が大きく、左右の圧力が同じであったとしても確実にフロント側へ押され、戻し通路５０を遮断する。

次に、電磁弁５５のコイル部５８が励磁されると、スプール５７はコイルばね５９の付勢力を凌駕する力を受け、後方から前方へ移動する。スプール５７が前方に位置すると、吐出圧用連通路６１とシリンダ５２との連通は遮断されるとともに、スプール孔５６、吸入圧用連通路６０とシリンダ５２が連通される。このため、開閉弁５１のシリンダ５２は吐出圧から吸入圧に低下する。戻し通路５０の上流側は吐出圧であることから、シリンダ５２内の圧力が吸入圧になると、ピストン５３が差圧を受けてシリンダ５２内に後退する。ピストン５３の後退により戻し通路５０が開かれた状態となる。

さらに、戻し通路５０の上流側における圧力は低下するから、逆止弁４５のコイルばね４７の付勢力とフロント側ギヤポンプ部Ｐ１側からの圧力で弁体４６がリヤ側吐出路４３を閉じる。図４に示すように、逆止弁４５がリヤ側吐出路４３を閉じ、開閉弁５１が戻し通路５０を開く状態では、フロント側ギヤポンプ部Ｐ１が吐出するオイルのみが吐出通路４１を通じて外部へ吐出される。リヤ側ギヤポンプ部Ｐ２により吐出されるオイルは戻し通路５０へ供給され、戻し通路５０から吸入通路３５の上流側において合流する。従って、この場合、可変容量型ギヤポンプ１０における吐出流量は５０％であり、この運転状態は低容量運転状態である。なお、この実施形態では、電磁弁５５を励磁した状態を５０％の吐出流量としたが、スプール５７の溝配置を変更し、電磁弁５５を励磁した状態を１００％の吐出流量とし、励磁が解除された状態を５０％の吐出流量としてもよい。

ところで、可変容量型ギヤポンプ１０が低容量運転されるとき、戻し通路５０からのオイルは吸入通路３５の上流側において合流される。吸入通路３５はフロント側ギヤポンプ部Ｐ１やリヤ側ギヤポンプ部Ｐ２にオイルを供給するが、吸入通路３５におけるオイルは、吸入口３８からの新規なオイルと、戻し通路５０からの戻されるオイルとが混合された状態にある。つまり、低容量運転が継続されても、戻し通路５０を通るオイルがリヤ側ギヤポンプ部Ｐ２と戻し通路５０内を循環され続けることはない。吸入通路３５は駆動軸２７及び従動軸２８の軸心に沿ってボディ１１内に形成されているので、ボディ１１の外部において吸入通路３５を形成する必要がない。

この実施形態に係る可変容量型ギヤポンプは以下の効果を奏する。
（１）可変容量型ギヤポンプ１０が低容量運転を継続しても、吸入通路３５の上流側において新規なオイルと戻し通路５０からのオイルが混合されるから、戻し通路５０を通るオイルがリヤ側ギヤポンプ部Ｐ２や戻し通路５０を通って循環され続けることはない。このため、ボディ１１や各ハウジング１５、１６の温度分布の偏りを防止または抑制することができる。
（２）吸入通路３５は駆動軸２７及び従動軸２８の軸心に沿ってハウジング内に形成されているので、ハウジングの外部において吸入通路を設ける必要がない。このため、可変容量型ギヤポンプ１０の外部に吸入通路を設けるための配管部材を別に用意する必要がない。また、外部にオイル配管を設ける必要がなく、吸入通路３５は駆動軸２７及び従動軸２８の軸心に沿う直線状の通路であるから吸入通路３５におけるオイルの圧損は生じ難い。

（３）戻し通路５０はボディ１１及びリヤハウジング１６に形成されているため、可変容量型ギヤポンプ１０の外部に戻し通路を設ける必要がない。このため、外部に戻し通路を設けるための配管部材を別に用意する必要がない。また、フロント側吐出路４２とリヤ側吐出路４３が合流される吐出通路４１についてもボディ１１内において形成されているから、同様に、可変容量型ギヤポンプ１０の外部に合流後の吐出通路を設ける必要がない。
（４）電磁弁５５の操作により戻し通路５０が開閉弁５１により開閉され、開閉弁５１の開閉に伴って逆止弁４５がリヤ側吐出路４３を開閉することにより、可変容量型ギヤポンプ１０の吐出流量を変更させることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプについて図５に基づき説明する。図５は第２の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプ７１の要部を示す断面側面図である。この実施形態に係る可変容量型ギヤポンプ７１は、戻し通路７２が第１の実施形態と異なる他は、第１の実施形態の可変容量型ギヤポンプ１０と同一である。従って、第２の実施形態において第１の実施形態と共通する要素については、説明の便宜上、符号を共通して用い、第１の実施形態における説明を援用する。

図５に示すように、この実施形態の可変容量型ギヤポンプ７１の戻し通路７２は、リヤ側吐出路４３とリヤ側吸入路３７と繋ぐ通路である。戻し通路７２の下流側はリヤハウジング１６において半径方向へ向けてほぼ直線状に形成されている。戻し通路７２は吸入通路３５の上流側において合流するように接続されているが、戻し通路７２と吸入通路３５との合流部は、戻し通路７２の端部付近が吸入通路３５の流路方向に対して傾斜して接続されることにより形成されている。リヤハウジング１６における戻し通路７２の合流端付近には、前方へ向けて戻し通路７２を傾斜させるガイド部７３が形成されている。ガイド部７３による戻し通路７２の合流端付近の傾斜は、戻し通路７２からのオイルが吸入通路３５に流入されることにより吸入通路３５内の新規なオイルの流速を増大させる方向の傾斜となっている。

この実施形態に係る可変容量型ギヤポンプ７１によれば、低容量運転のときにリヤ側ギヤポンプ部Ｐ２から吐出されたオイルが戻し通路７２を通る。戻し通路７２を通るオイルは吸入通路３５を通る新規なオイルと合流する。このとき、戻し通路７２のオイルは、吸入通路３５におけるオイルの流れと直角方向へ流れるが、ガイド部７３により案内されて前方へ向かう。ガイド部７３に案内されたオイルはオイルの流速を増大させる方向となるように吸入通路３５内のオイルと合流する。この実施形態の可変容量型ギヤポンプ７１では、低容量運転の際、吸入通路３５内のオイルの流速を増大させる方向とするように、ガイド部７３が戻し通路７２のオイルを吸入通路３５に流入させるから、戻し通路７２を通るオイルを吸入通路３５に導入される新規なオイルと効率良く混合させることができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプについて図６に基づき説明する。図６は第３の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプ８１の要部を示す断面正面図であり、リヤハウジング１６における戻し通路８２に沿って破断した図である。この実施形態に係る可変容量型ギヤポンプ８１では、戻し通路８２が第１の実施形態と異なる他は、第１の実施形態の可変容量型ギヤポンプ１０と同一である。従って、第３の実施形態において、第１の実施形態と共通する要素については、説明の便宜上、符号を共通して用い、第１の実施形態における説明を援用する。

図６に示すように、可変容量型ギヤポンプ８１における吸入通路３５は円形横断面を有しており、具体的には、リヤハウジング１６におけるリヤ側吸入路３７が円形横断面を有する。リヤ側吐出路４３と吸入通路３５を連通する戻し通路８２は、吸入通路３５の上流側にて接続されている。戻し通路８２の合流部は、図６に示すように、円形横断面に対して接線方向から戻し通路８２が接続されることにより形成されている。リヤ側吸入路３７における円形横断面に対して接線方向から戻し通路８２が接続されることにより、戻し通路８２を通るオイルが吸入通路３５を通るオイルの旋回流の発生を促す。

この実施形態の可変容量型ギヤポンプ８１によれば、戻し通路８２が吸入通路３５の円形横断面に対して接線方向から接続されているから、低容量運転時において戻し通路８２を通るオイルは吸入通路３５の内周面に沿って吸入通路３５に導入される。吸入通路３５の内周面に沿って合流されるオイルは、吸入通路３５において旋回流の発生を促し、吸入通路３５における旋回流は、吸入通路３５における新規なオイルと戻し通路８２からのオイルとの混合を行い易くする。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプについて図７及び図８に基づき説明する。図７は第４の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプ９１を示す断面側面図であり、低容量運転時の状態を示す。この実施形態に係る可変容量型ギヤポンプ９１では、戻し通路９２の構成が第１の実施形態と異なる他は、第１の実施形態の可変容量型ギヤポンプ１０と同一である。従って、第４の実施形態において、第１の実施形態と共通する要素については、説明の便宜上、符号を共通して用い、第１の実施形態における説明を援用する。

図７に示すように、この実施形態の可変容量型ギヤポンプ９１の戻し通路９２は、リヤ側吐出路４３とリヤ側吸入路３７と繋ぐ通路である。戻し通路９２は吸入通路３５の上流側において合流するように接続されているが、戻し通路９２と吸入通路３５との合流部には、前方へ向けて戻し通路９２からのオイルの流れを吸入通路に平行に沿わせるガイド部としての平行ガイド部９４が形成されている。戻し通路７２からのオイルは吸入通路３５を流れるオイルと平行に合流する。

この実施形態の可変容量型ギヤポンプ９１の運転について説明すると、電磁弁５５のコイル部５８が励磁されていない場合、ピストン５３は戻し通路９２を閉じる方向に移動する。ピストン５３が戻し通路９２を閉じると、吐出側空間部３４の圧力は高くなり、逆止弁４５の弁体４６がリヤ側吐出路４３を開く。このため、リヤ側ギヤポンプ部Ｐ２より吐出されるオイルはリヤ側吐出路４３及び戻し通路９２に供給されるが、オイルはリヤ側吐出路４３から吐出通路４１へ至り、フロント側ギヤポンプ部Ｐ１及びリヤ側ギヤポンプ部Ｐ２により吐出されるオイルは合流される。この場合、可変容量型ギヤポンプ９１の吐出流量は１００％であり、この運転状態は高容量運転状態である。

次に、電磁弁５５のコイル部５８が励磁されると、ピストン５３がシリンダ５２内に後退し、戻し通路９２が完全に開かれた状態となる。さらに、戻し通路９２の上流側における圧力は低下するから、逆止弁４５のコイルばね４７の付勢力とフロント側ギヤポンプ部Ｐ１側からの圧力で弁体４６がリヤ側吐出路４３を閉じる。逆止弁４５がリヤ側吐出路４３を閉じ、開閉弁５１が戻し通路９２を開く状態では、フロント側ギヤポンプ部Ｐ１が吐出するオイルのみが吐出通路４１を通じて外部へ吐出される。
リヤ側ギヤポンプ部Ｐ２により吐出されるオイルは戻し通路９２へ供給され、戻し通路９２から吸入通路３５の上流側において合流する。
従って、この場合、可変容量型ギヤポンプ９１における吐出流量は５０％であり、この運転状態は低容量運転状態である。

ところで、可変容量型ギヤポンプ９１が低容量運転されるとき、戻し通路９２からのオイルは吸入通路３５の上流側において合流される。
戻し通路９２からのオイルの流れは、吸入通路３５におけるオイルの流れと平行である。
戻し通路９２からのオイルの流れが、吸入通路３５を横断する方向の速度成分を持たないことで、戻し通路９２からのオイルがもつ動圧を効率よく吸入側空間部３１の昇圧に用いることができる。

吸入側空間部３１が最大限に昇圧されることにより、フロント側の吐出側空間部３２と吸入側空間部３１との差圧は、平行ガイド部９４がない場合と比較して小さくなる。
両者３１、３２の差圧が小さくなることにより、フロント側ギヤポンプ部Ｐ１の負荷が軽減される。

通常、フロント側の駆動ギヤ２２及び従動ギヤ２３が互いに噛合することにより、両ギヤ２２、２３の噛み合い部分における閉じ込み部にオイルが封じ込められる。
低容量運転時において、フロント側の吐出側空間部３２と吸入側空間部３１との差圧が、合流によるエネルギー損失がある場合と比較して小さくなることにより、閉じ込み部のオイルの吸入通路３５側への漏れは、両者３１、３２の差圧が大きい場合と比べて少なくなる。また、同様に、フロント側の駆動ギヤ２２及び従動ギヤ２３と第１ギヤ室１２とのクリアランスから吸入通路３５側へのオイルの漏れは、両者３１、３２の差圧が大きい場合と比べて少なくなる。これらの漏れ低減によって、容積効率の向上の効果がある。
さらに、両者３１、３２の差圧によって、駆動軸２７および従動軸２８から軸受２９が受ける荷重は低減される。このことにより、駆動軸２７および従動軸２８と軸受２９間の摺動摩擦が低減されて機械効率の向上効果がある。

ところで、従来では、通常、ギヤポンプが運転されると、貯油タンクにおいて大気圧状態のオイルがギヤポンプの吸入通路に取り込まれるが、吸入通路に取り込まれる時点のオイルは途中の配管による圧力損失の影響を受け、大気圧よりも低圧状態になる。
特に貯油タンクからギヤポンプまでの吸入用の配管の距離が長い場合には、この配管による圧力損失が顕著となる。
オイルが大気圧よりも低圧状態になると、オイル中に気泡（キャビテーション）が発生するおそれがあり、発生した気泡はギヤポンプによる昇圧時において潰れるが、その際に、衝撃を生じ、騒音や振動、及び各ポンプ部品への壊食（エロージョン）を発生させるという問題がある。
この実施形態のギヤポンプ９１では、低容量運転時において、戻し通路９２からのオイルが、同じ流路方向で、吸入通路３５のオイルと合流されるから、合流後の吸入通路３５におけるオイルが昇圧される。
吸入通路３５におけるオイルの昇圧により吸入通路３５においてオイル中の気泡の発生を未然に防ぐことができる。

第４の実施形態のギヤポンプ９１では、以下の作用・効果を奏する。
（１）このギヤポンプ９１は、合流部付近における流路方向が一致することから、戻し通路９２を通る流体の合流によるフロント側の吸入側空間部３１における最大限の昇圧を行うことができる。これにより、合流部付近における流路方向が一致しない場合と比較して、フロント側の吐出側空間部３２と吸入側空間部３１との差圧が小さくなる。両者３１、３２の差圧が小さくなることにより、フロント側ギヤポンプ部Ｐ１の仕事量が軽減される。
（２）このギヤポンプ９１では、フロント側の吐出側空間部３２と吸入側空間部３１との差圧が、合流部付近における流路方向が一致しない場合と比較して小さくなることにより、フロント側の第１駆動ギヤ２２及び第１従動ギヤ２３が互いに噛合する閉じ込み部や第１ギア室１２からのオイルの漏れは、両者３１、３２の差圧が大きい場合と比べて少なくなり、ギヤポンプとしての容積効率を向上させることができる。また、駆動軸２７および従動軸２８から軸受２９が受ける荷重が低減され、駆動軸２７および従動軸２８と軸受２９間の摺動摩擦が低減されて機械効率の向上効果がある。
（３）低容量運転時において、戻し通路９２からのオイルが吸入通路３５のオイルと平行に合流されるから、合流後の吸入通路３５におけるオイルの動圧が効率良く上昇され、吸入通路３５においてオイル中の気泡の発生を未然に防ぐことができる。これにより、ギヤポンプ９１における騒音や振動、及び各ポンプ部品への壊食（エロージョン）の発生を抑制することができる。

なお、上記の第１〜第４の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプは、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。

○ 第１〜第４の実施形態では、可変容量型ギヤポンプの最大流量を１００％としたとき、フロント側ギヤポンプ部とリヤ側ギヤポンプ部をそれぞれ５０％としたが、両ギヤポンプ部の能力をそれぞれ５０％の限定する主旨ではなく、例えば、７０％と３０％のように両ギヤポンプ部の能力については条件に応じて適宜に設定すればよい。
○ 第１〜第４の実施形態では、ギヤポンプ部については、フロント側ギヤポンプ部とリヤ側ギヤポンプ部の２個としたが、３個以上のギヤポンプ部を設けてもよい。この場合、低容量運転時において戻し通路に通すオイルは少なくとも１個のギヤポンプ部から吐出されるオイルであればよい。

○ 第１〜４の実施形態では、吸入通路は長手方向に亘って円形横断面を有しているが、第１、第２、第４の実施形態では必ずしも円形横断面を有する吸入通路とする必要はない。吸入通路の横断面は、例えば、多角形状や楕円・長円状の吸入通路であってもよい。また、第３の実施形態の場合でも、戻し通路との合流部付近にのみ円形横断面が吸入通路に存在するとしてもよい。さらに言うと、この合流部から下流側に円形横断面を備えると、吸入通路においてオイルの旋回流の発生を促進する点でより好ましい。
○ 第１〜第４の実施形態では、各ギヤ室の吐出側空間部及び吐出通路と連通する吐出路が備えられているが、吐出路を設けずに各ギヤ室の吐出側空間部が吐出通路と直接連通するようにしてもよい。この場合、ギヤ室とギヤ室との間を結ぶ吐出通路を遮断するように逆止弁を設置する必要がある。

○ 第１〜第４の実施形態では、戻し通路が駆動軸及び従動軸の後瑞よりも後方を通るように形成されていたが、戻し通路については上記の各実施形態に示した位置に限定されない。例えば、戻し通路を駆動軸及び従動軸の少なくとも一方の軸外周側に通すようにしてもよく、この場合、戻し通路と吸入通路との合流部を吸入通路の上流側に設けるためには、最もリヤ側のギヤ室と駆動軸及び従動軸の後端との間に戻し通路を設けることが好ましい。

第１の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプの構造を示す断面側面図である。 図１におけるＡ−Ａ線の矢視図である。 図２におけるＢ−Ｂ線の矢視図である。 低容量運転時の状態を示す可変容量型ギヤポンプの断面側面図である。 第２の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプの要部を示す断面側面図である。 第３の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプの要部を示す断面正面図である。 第４の実施形態に係る可変容量型ギヤポンプの構造を示す断面側面図である。

符号の説明

１０、７１、８１、９１ 可変容量型ギヤポンプ
１１ ボディ
１２ 第１ギヤ室
１３ 第２ギヤ室
１４ 仕切部
１５ フロントハウジング
１６ リヤハウジング
２１ 第１ギヤ機構
２２ 駆動ギヤ（第１ギヤ機構）
２３ 従動ギヤ（第１ギヤ機構）
２４ 第２ギヤ機構
２５ 駆動ギヤ（第２ギヤ機構）
２６ 従動ギヤ（第２ギヤ機構）
２７ 駆動軸
２８ 従動軸
３５ 吸入通路
３６ ボディ側吸入路
３７ リヤ側吸入路
４１ 吐出通路
４２ フロント側吐出路
４３ リヤ側吐出路
４５ 逆止弁
５０、７２、８２、９２ 戻し通路
５１ 開閉弁
５５ 電磁弁
６０ 吸入圧用連通路
６１ 吐出圧用連通路
７３ ガイド部
９４ 平行ガイド部
Ｐ１ フロント側ギヤポンプ部
Ｐ２ リヤ側ギヤポンプ部

Claims (7)

1. 駆動ギヤと従動ギヤが互いに外接して噛合する複数のギヤ機構を備え、前記ギヤ機構がハウジングに形成された複数のギヤ室に夫々収容され、前記ギヤ室の吸入側空間部と連通する吸入通路と、前記ギヤ室の吐出側空間部と連通する吐出通路と、特定の前記ギヤ室の吐出側空間部へ吐出される流体を前記吸入通路へ戻す戻し通路と、前記戻し通路を開閉する開閉弁と、特定の前記ギヤ室以外の前記ギヤ室から吐出された流体の特定の前記ギヤ室の吐出側空間部への流入を防止する逆止弁とを有する可変容量型ギヤポンプであって、
   各駆動ギヤが互いに共通の駆動軸心を有するとともに、各従動ギヤが互いに共通の従動軸心を有し、
   前記吸入通路は前記駆動軸心に沿ってハウジング内に形成され、
   前記戻し通路と前記吸入通路の合流部は、該吸入通路における前記吸入側空間部よりも上流側に設定されていることを特徴とする可変容量型ギヤポンプ。
2. 前記ハウジングは前記吸入通路に流体を導入する吸入口を有し、該吸入口は駆動軸心方向のハウジング端面において開口していることを特徴とする請求項１記載の可変容量型ギヤポンプ。
3. 前記戻し通路は前記ハウジング内に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の可変容量型ギヤポンプ。
4. 前記吐出通路はハウジング内に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の可変容量型ギヤポンプ。
5. 前記吸入通路は円形横断面を有し、前記合流部は前記円形横断面に対して接線方向から前記戻し通路が接続されることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の可変容量型ギヤポンプ。
6. 前記合流部は、前記戻し通路が前記吸入通路の流路方向に対して傾斜して接続されることにより形成され、前記戻し通路の傾斜方向は前記戻し通路からの流体が前記吸入通路に流入されることにより該吸入通路内の流体の流速を増大させる方向とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の可変容量型ギヤポンプ。
7. 前記合流部は、前記戻し通路の前記吸入通路側の端部にガイド部を設けることによって形成され、前記戻し通路からの流体が前記吸入通路に流路方向を一致させながら流入することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の可変容量型ギヤポンプ。

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