JP2009150253A - 外接型ギヤポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】外接型ギヤポンプにおいて、ポンプの容積効率の低下を防止しつつ、高作動圧時におけるポンプの消費動力の増大を抑える。
【解決手段】外接型ギヤポンプは、サイドプレート（５）の外側表面と高圧室（１３）の間をシールするとともに、サイドプレート（５）を一対のギヤ（２、４）に対して押し付けるシール部材（１９、３３）を備え、サイドプレート（５）と一対のギヤ（２、４）を、一対のギヤ（２、４）の歯先（２２）から歯底（２３）の間において接触させるとともに、サイドプレート（５）と一対のギヤ（２、４）の接触部よりもギヤ軸心側にサイドプレート（５）と一対のギヤ（２、４）の非接触部（３０）を形成した。
【選択図】図２

Description

本発明はギヤポンプに関し、特に、一対の外歯歯車を使用する外接型ギヤポンプに関する。

外接型ギヤポンプは、噛み合った一対のギヤと、一対のギヤの両側面に接触する一対のサイドプレートとをポンプボディに形成されるキャビティ内に収装し、キャビティの開口をカバーで封止することで構成される。一対のギヤの噛合開始部分近傍には高圧室が形成され、噛合終了部分近傍には低圧室が形成され、高圧室と低圧室の間はシール部材によってシールされる。

特許文献１が開示する外接型ギヤポンプにおいては、高圧室の高圧の流体をサイドプレートの外側表面（ギヤと反対側の表面）に案内するようにシール部材を配置し、ポンプの作動圧が上昇するにつれサイドプレートのギヤの側面への押し付け力が強くなるようにしている。

この構成によれば、ポンプの作動圧の上昇に応じてサイドプレートとギヤの間のシール性が向上するので、ポンプの作動圧が上昇してもサイドプレートとギヤの間からの流体の漏れ量が増えるのが抑えられ、ポンプの容積効率の低下を防止することができる。
特開平８−２１９０２９号公報

しかしながら、上記従来技術の構成では、ポンプの容積効率の低下を防止することができるものの、ポンプの作動圧が上昇するにつれサイドプレートとギヤの間の摺動摩擦が大きくなってポンプを駆動するのに必要なトルクが大きくなり、ポンプの消費動力が大きくなるという問題があった。

本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、外接型ギヤポンプにおいて、ポンプの容積効率の低下を防止しつつ、高作動圧時におけるポンプの消費動力の増大を抑えることを目的とする。

請求項１に記載の発明は、ポンプボディと、一対のサイドプレートと、両側面を前記一対のサイドプレートの内側表面で挟まれるとともに前記ポンプボディに形成されるキャビティに収装される一対のギヤと、前記一対のギヤの噛合開始部分近傍に形成される高圧室と、前記一対のギヤの噛合終了部分近傍に形成される低圧室と、を備えた外接型ギヤポンプにおいて、前記サイドプレートの外側表面と前記高圧室の間をシールするとともに、前記サイドプレートを前記一対のギヤに対して押し付けるシール部材を備え、前記サイドプレートと前記一対のギヤを、前記一対のギヤの歯先から歯底の間において接触させるとともに、前記サイドプレートと前記一対のギヤの接触部よりもギヤ軸心側に前記サイドプレートと前記一対のギヤが接触しない非接触部を形成した、とを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の外接型ギヤポンプにおいて、前記非接触部が前記サイドプレートの内側表面あるいは前記一対のギヤの側面に形成される窪みによって形成されることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の外接型ギヤポンプにおいて、前記サイドプレートと前記一対のギヤの接触部のギヤ軸心側にラビリンス構造を形成したことを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の外接型ギヤポンプにおいて、前記ラビリンス構造が、前記一対のギヤの側面及び前記サイドプレートの内側表面の一方に形成される環状凸部を前記一対のギヤの側面及び前記サイドプレートの内側表面の他方に形成される環状凹部に嵌めることによって形成されることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一つに記載の外接型ギヤポンプにおいて、前記シール部材が、前記サイドプレートの縁部に沿って設けられる異形Ｏリングであることを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一つに記載の外接型ギヤポンプにおいて、前記シール部材が、前記サイドプレートの縁部に沿って設けられる弾性シートであることを特徴とするものである。

請求項７に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一つに記載の外接型ギヤポンプにおいて、前記シール部材が、前記サイドプレートの外側表面及び前記低圧室と前記高圧室の間をシールするように配置されることを特徴とするものである。

請求項１、２、５、６に記載の発明によれば、高圧室の高圧の流体がサイドプレートの外側表面に作用しないので、ポンプの作動圧が高くなってもサイドプレートがギヤを押す力は増大せず、ポンプを駆動するのに必要な動力が増大するのを抑えることができる。また、ギヤとサイドプレートの非接触部を形成したことにより、ギヤとサイドプレートの接触面積が従来構造に比べて小さくなって単位面積当たりの押圧力が大きくなり、シール部材によるサイドプレートの押付け力のみで十分にシール性を確保することができる。

したがって、請求項１、２、５、６に記載の発明によれば、ポンプの容積効率の低下を防止しつつ、高作動圧時におけるポンプの消費動力の増大を抑えることが可能になる。さらに、非接触部を形成したことでギヤとサイドプレートの間の摺動摩擦が低減され、全作動圧にわたってポンプの消費動力を低減することもできる。

また、請求項３、４に記載の発明によれば、ギヤとサイドプレートの間のシール性がさらに向上し、ポンプの容積効率の低下をさらに抑えることができる。

また、請求項７に記載の発明によれば、高圧室の高圧の流体が低圧室に漏れるのを抑えることができ、ポンプの容積効率を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る外接型ギヤポンプの分解斜視図である。駆動軸１には駆動ギヤ２が外嵌されており、従動軸３には従動ギヤ４が外嵌されている。駆動ギヤ２と従動ギヤ４は互いに噛合っており、いずれも側面が平坦な平歯車である。

駆動ギヤ２と従動ギヤ４の両側面にはそれぞれサイドプレート５の内側表面（ギヤ側表面）が接触している。駆動軸１及び従動軸３はサイドプレート５に形成される開口に挿通され、サイドプレート５によって回転自在に支持される。図中破線矢印は駆動ギヤ２及び従動ギヤ４の回転方向を示している。

駆動ギヤ２及び従動ギヤ４は、サイドプレート５によって両側面を挟まれた状態でポンプボディ７に形成されるキャビティ８に収装される。ポンプボディ７の上面には吸入ポート１０が開口し、下面には吐出ポート１１が開口している。吸入ポート１０は駆動ギヤ２と従動ギヤ４の噛合終了部分近傍に形成される低圧室１２に連通し、吐出ポート１１は駆動ギヤ２と従動ギヤ４の噛合開始部分近傍に形成される高圧室１３に連通している。

ポンプボディ７の開放側はカバー１４によって封止される。カバー１４とポンプボディ７は、ポンプボディ７の開放側端面に形成される孔１５とカバー１４に形成される孔１６に挿通されるピン１７によって位置決めされ、図示しないボルトによって締結される。

サイドプレート５の外側表面（ギヤと反対側の表面）には、サイドプレート５の縁部に沿って溝１８が形成されており、溝１８にはひょうたん形の異形（非円形）Ｏリング１９が嵌っている。異形Ｏリング１９はゴム等の弾性材料でできており、サイドプレート５の外側表面と低圧室１２、高圧室１３との間をシールするとともに、弾性力によってサイドプレート５を駆動ギヤ２及び従動ギヤ４に対して押圧する。

また、カバー１４には、キャビティ８の開口を囲む溝２０が形成されており、溝２０にはＯリング２１が嵌っている。Ｏリング２１はキャビティ８をポンプ外部からシールする。

図２は、上記外接型ギヤポンプの駆動軸１の中心を通る断面図である。この断面図は駆動ギヤ２側の断面を示しているが、従動ギヤ４側の断面も同様である。

図２に示すように、駆動ギヤ２の側面とサイドプレート５の内側表面は、駆動ギヤ２の歯先２２と歯底２３の間において接触しており、これにより、ギヤ２、４の歯、キャビティ８の内周面及びサイドプレート５の内側表面の間に、流体を移送するチャンバ２４が画成される。

また、サイドプレート５の内側表面には、駆動ギヤ２の歯底２３よりもギヤ軸心側（径方向内側）に環状凹部２５が形成され、駆動ギヤ２の側面には、歯底２３よりもギヤ軸心側であって環状凹部２５に対向する位置に環状凸部２６が形成されている。そして、駆動ギヤ２の環状凸部２６はサイドプレート５の環状凹部２５に嵌り、駆動ギヤ２とサイドプレート５の接触部のギヤ軸心側にラビリンス構造２７が形成される。

さらに、サイドプレート５の環状凹部２５よりもギヤ軸心側にざぐり部２８（窪み）が形成され、これによって、駆動ギヤ２とサイドプレート５のギヤ軸心側に駆動ギヤ２とサイドプレート５が接触しない非接触部３０が形成される。

続いて、上記構成の外接型ギヤポンプの動作について説明する。

外部からの動力により駆動軸１が回転駆動されると、駆動ギヤ２及びこれに噛み合っている従動ギヤ４が図１の破線矢印で示す方向に回転する。

吸入ポート１０から低圧室１２に導入される流体は、ギヤ２、４の歯とキャビティ８の内周面とサイドプレート５によって画成されるチャンバ２４に入り、ギヤ２、４が回転することでキャビティ８の内周面に沿って吐出側へと送られる。高圧室１３まで送られた流体は、吐出ポート１１からポンプ外へと吐出される。

上記構成においては、サイドプレート５の縁部に沿って異形Ｏリング１９が設けられており、高圧室１３の高圧の流体がサイドプレート５の外側表面に作用しないので、ポンプの作動圧が高くなってもサイドプレート５がギヤ２、４の側面を押す力は増大せず、ポンプを駆動するのに必要な動力が増大するのを抑えることができる。

さらに、従来構成にあっては高圧室１３の高圧の流体がサイドプレート５の外側表面に作用しないとギヤ２、４とサイドプレート５の間のシール性が低下するが、上記構成のポンプにあっては、ギヤ２、４とサイドプレート５のギヤ軸心側に非接触部３０が形成されるので、ギヤ２、４とサイドプレート５の接触面積が従来構造に比べて小さくなって単位面積当たりの押圧力が大きくなり、異形Ｏリング１９によるサイドプレート５の押付け力のみで十分なシール性を確保することができる。

加えて、ギヤ２、４とサイドプレート５の接触部のギヤ軸心側にラビリンス構造２７を形成したことで、ギヤ２、４とサイドプレート５の間のシール性がさらに向上し、ポンプの容積効率の低下をさらに抑えることができる。ラビリンス構造２７は、ギヤ２、４の側面に環状凸部２６を形成し、サイドプレート５の内側表面に環状凹部２５を形成する構成の他、環状凹部２５をギヤ２、４の側面に形成し、環状凸部２６をサイドプレート５の内側表面に形成するようにしてもよい。

なお、異形Ｏリング１９の押付け力のみで十分なシール性が確保できる場合は、図３に示すようにラビリンス構造２７をなくしても良い。これにより、サイドプレート５、ギヤ２、４の加工が容易になり、ポンプの製造コストを下げることができる。逆に、より高いシール性が必要とされるときは、環状凸部２６と環状凹部２５の組み合わせを二つ以上に増やす等によりラビリンス構造２７を複雑化してもよい。

さらに、ギヤ２、４とサイドプレート５のギヤ軸心側に非接触部３０を形成し、ギヤ２、４とサイドプレート５の接触面積を従来構造に比べて小さくしたので、ギヤ２、４とサイドプレート５の間の摺動摩擦が低減され、全作動圧にわたってポンプを駆動するのに必要なトルクを大幅に低減することができる。

なお、非接触部３０は、上記実施形態のように、サイドプレート５にざぐり部２８を形成することで形成しても良いし、ギヤ２、４の側面にざぐり部を形成することで形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、サイドプレート５の縁部に沿って設けられた異形Ｏリング１９によって高圧室１３の高圧の流体がサイドプレート５の外側表面に作用しないようにしているが、サイドプレート５の外側表面と高圧室１３の間をシールする構成はこれに限らない。

例えば、図４に示すように、サイドプレート５の外側表面に縁部に沿って他の部位よりも窪んだ段部３２を形成し、段部３２に段部３２の深さよりも厚いゴムシート３３を装着することで、サイドプレート５の外側表面と高圧室１３の間をシールするようにしてもよい。ゴムシート３３の厚さを段部３２の深さよりも厚くするのは、ゴムシート３３によってサイドプレート５の外側表面と高圧室１３の間をシールするとともに、その弾性力によってサイドプレート５をギヤ２、４に押し付け、両者の間のシール性を確保するためである。

あるいは、図５に示すように、サイドプレート５だけでなく低圧室１２も異形Ｏリング１９で囲う構成とし、サイドプレート５及び低圧室１２と、高圧室１３との間をシールするようにしてもよい。この場合、異形Ｏリング１９を収装する溝１８は、サイドプレート５の高圧室１３側の縁部を通り、かつ、低圧室１２の外側を通るように形成される。この構成によれば、上記作用効果に加え、高圧室１３の高圧の流体が低圧室１２に漏れるのを抑えることができ、ポンプの容積効率を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したものであり、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明に係る外接型ギヤポンプの分解斜視図である。 本発明に係る外接型ギヤポンプの駆動軸の中心を通る断面図である。 駆動ギヤ及び従動ギヤとサイドプレートの接触部構造の変形例を示す図である。 シール構造の変形例を示す図である。 シール構造の変形例を示す図である。

符号の説明

２ 駆動ギヤ
４ 従動ギヤ
５ サイドプレート
１０ 吸入ポート
１１ 吐出ポート
１２ 低圧室
１３ 高圧室
１９ 異形Ｏリング
２５ 環状凹部
２６ 環状凸部
２７ ラビリンス構造
２８ ざぐり部
３０ 非接触部

Claims (7)

1. ポンプボディ（７）と、一対のサイドプレート（５）と、両側面を前記一対のサイドプレート（５）の内側表面で挟まれるとともに前記ポンプボディ（７）に形成されるキャビティ（８）に収装される一対のギヤ（２、４）と、前記一対のギヤ（２、４）の噛合開始部分近傍に形成される高圧室（１３）と、前記一対のギヤ（２、４）の噛合終了部分近傍に形成される低圧室（１２）と、を備えた外接型ギヤポンプにおいて、
   前記サイドプレート（５）の外側表面と前記高圧室（１３）の間をシールするとともに、前記サイドプレート（５）を前記一対のギヤ（２、４）に対して押し付けるシール部材（１９、３３）を備え、
   前記サイドプレート（５）と前記一対のギヤ（２、４）を、前記一対のギヤ（２、４）の歯先（２２）から歯底（２３）の間において接触させるとともに、前記サイドプレート（５）と前記一対のギヤ（２、４）の接触部よりもギヤ軸心側に前記サイドプレート（５）と前記一対のギヤ（２、４）が接触しない非接触部（３０）を形成した、
   ことを特徴とする外接型ギヤポンプ。
2. 前記非接触部（３０）が前記サイドプレート（５）の内側表面あるいは前記一対のギヤ（２、４）の側面に形成される窪み（２８）によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の外接型ギヤポンプ。
3. 前記サイドプレート（５）と前記一対のギヤ（２、４）の接触部のギヤ軸心側にラビリンス構造（２７）を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の外接型ギヤポンプ。
4. 前記ラビリンス構造（２７）が、前記一対のギヤ（２、４）の側面及び前記サイドプレート（５）の内側表面の一方に形成される環状凸部（２６）を前記一対のギヤ（２、４）の側面及び前記サイドプレート（５）の内側表面の他方に形成される環状凹部（２５）に嵌めることによって形成されることを特徴とする請求項３に記載の外接型ギヤポンプ。
5. 前記シール部材（１９、３３）が、前記サイドプレート（５）の縁部に沿って設けられる異形Ｏリング（１９）であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の外接型ギヤポンプ。
6. 前記シール部材（１９、３３）が、前記サイドプレート（５）の縁部に沿って設けられる弾性シート（３３）であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の外接型ギヤポンプ。
7. 前記シール部材（１９、３３）が、前記サイドプレート（５）の外側表面及び前記低圧室（１２）と前記高圧室（１３）の間をシールするように配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の外接型ギヤポンプ。

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