JP2014234771A

JP2014234771A - 内接歯車ポンプ

Info

Publication number: JP2014234771A
Application number: JP2013116916A
Authority: JP
Inventors: 勝則石河; Katsunori Ishikawa; 正廣判治; Masahiro Hanji
Original assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2014-12-15

Abstract

【課題】回転数がある値を越えて上昇しても吐出量をほぼ一定にすることを損なうことなく、気泡の押しつぶしにともなう騒音の発生や外歯歯車を回転駆動する回転駆動力の増大を抑制し得る内接歯車ポンプを提供する。【解決手段】吸入域空間Ｓに連通して油を吸入する吸入ポート１１を開口し、吐出域空間Ｐに連通して油を吐出する第１吐出ポート１４Ａと第２吐出ポート１４Ｂを両歯車３、４の回転方向に離間して開口する。吸入ポート１１には絞り１３を配設した吸入路１２、第２吐出ポート１４Ｂには吐出路１５、第１吐出ポート１４Ａには吐出路１５に接続する接続路１６をそれぞれ接続する。接続路１６には低回転数で開いて高回転数で閉じる第１制御弁１７を配設する。第１制御弁１７の配設箇所より第１吐出ポート１４Ａ側にはタンクＴに接続する排出路１８を分岐接続し、排出路１８には低回転数で閉じて高回転数で開く第２制御弁１９を配設する。【選択図】図１

Description

本発明は、内歯歯車の内歯と外歯歯車の外歯とを内接噛み合いするよう内歯歯車の内部に外歯歯車を偏心して収容した内接歯車ポンプに関する。

この種の内接歯車ポンプは、ポンプハウジングの収容孔に、内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、この内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、両歯車の回転に伴い両歯間の噛み合い隙間が増加する吸入域空間に連通して吸入ポートを開口すると共に、両歯間の噛み合い隙間が減少する吐出域空間に連通して第１吐出ポート（前吐出ポート）と第２吐出ポート（後吐出ポート）とを開口して形成している。そして、第２吐出ポートは吐出路に接続すると共に、第１吐出ポートは回転数の低い状態で連通し回転数の高い状態で遮断する制御弁を配設した接続路を介して吐出路に接続している。また、吸入ポートは絞りを配設した吸入路に接続すると共に、絞りを迂回して回転数の低い状態で連通し回転数の高い状態で遮断する制御弁を配設した迂回路に接続している。

このように構成して、低回転数では、制御弁により迂回路および接続路がそれぞれ連通状態とされ、吸入路の絞りと迂回路を介した液体を吸入ポートより吸入し、第１吐出ポートと第２吐出ポートから吐出された液体が吐出路より使用部に送られる。そして、回転数が上昇すると、制御弁が閉じて迂回路および接続路がそれぞれ遮断され、吸入路の絞りを介して液体が吸入ポートより吸入され、絞りで吸入性を阻害して気泡を発生し、この気泡は吐出域空間に搬送してポンプ作動室の容積減少により押しつぶし、第２吐出ポートからのみ液体を吐出して吐出路より使用部に送られる。そして、回転数が上昇しても、絞りの下流で発生するキャビテーションに伴う気泡が増加し、吸入ポートへ吸入する液体の吸入量はほとんど増加せずほぼ一定となり、第２吐出ポートから吐出する吐出量が回転数の上昇にかかわらずほぼ一定としている。

特開平５−２４０１６６号公報

ところが、かかる従来の内接歯車ポンプでは、気泡を吐出域空間に搬送してポンプ作動室の容積減少により押しつぶしているため、気泡の押しつぶしに伴い、騒音が発生したり外歯歯車を回転駆動する駆動力が増大する問題点があった。

本発明の課題は、回転数がある値を越えて上昇しても吐出量をほぼ一定にすることを損なうことなく、気泡の押しつぶしにともなう騒音の発生や外歯歯車を回転駆動する回転駆動力の増大を抑制し得る内接歯車ポンプを提供するものである。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
ポンプハウジングの収容孔に内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、外歯歯車は駆動軸で回転駆動され、両歯車間には両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が増加する領域に吸入域空間を形成し、両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が減少する領域に吐出域空間を形成し、内歯歯車の内歯と外歯歯車の外歯とによりポンプ室を区画形成し、ポンプ室は両歯車の回転により吸入域空間で容積を増加すると共に、吐出域空間で容積を減少して設け、収容孔に収容した両歯車の側面が摺接するポンプハウジングの摺接面には、吸入域空間に連通して液体を吸入する吸入ポートを開口すると共に、吐出域空間に連通して液体を吐出する回転方向前方側の第１吐出ポートと回転方向後方側の第２吐出ポートを両歯車の回転方向に離間して開口し、吸入ポートには絞りを配設した吸入路を接続し、第２吐出ポートには吐出した液体を使用部に供給する吐出路を接続し、第１吐出ポートには吐出路に接続する接続路を接続し、接続路には回転数の低い状態で開いて回転数の高い状態で閉じる第１制御弁を配設すると共に、この制御弁の配設箇所より第１吐出ポート側には低圧側に接続する排出路を分岐接続し、排出路には回転数の低い状態で閉じて回転数の高い状態で開く第２制御弁を配設したことを特徴とする内接歯車ポンプがそれである。

この場合、前記第１制御弁は、前記第１吐出ポート側から前記第２吐出ポート側への液体の流れを許容し、前記第２吐出ポート側から前記第１吐出ポート側への液体の流れを阻止する逆止め弁であってもよい。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、回転数の低い状態では、吸入路に配設した絞りによる抵抗が軽微で、液体が吸入ポートより吸入域空間に位置して容積が増加するポンプ室に吸入される際に、気泡を発生することがなく、ポンプ室に吸入された液体は吐出域空間に搬送され、ポンプ室の容積減少により第２吐出ポートと第１吐出ポートから吐出される。第１吐出ポートから吐出された液体は吐出路を流れて使用部に供給され、第２吐出ポートから吐出された液体は、接続路を流れ、閉状態の第２制御弁で排出路から低圧側への排出を阻止され、開状態の第１制御弁より吐出路に合流する。また、回転数の高い状態では、液体が吸入路を流れて吸入ポートより吸入域空間に位置するポンプ室に吸入される際に、絞りによる抵抗を受けて吸入性が悪くなって絞りの下流で気泡を発生し、ポンプ室に吸入された液体は気泡とともに吐出域空間に搬送され、気泡はポンプ室の容積減少により第１吐出ポートから接続路へ排出され、閉じた第１制御弁により吐出路側への流れを阻止され、開いた第２制御弁より低圧側に排出される。液体は第２吐出ポートから吐出路を流れて使用部に供給され、閉じた第１制御弁により第１吐出ポート側への流れを阻止される。そして、回転数の上昇に応じて絞りによる抵抗が増大して吸入性がさらに悪くなって気泡が増加し、回転数が上昇しても吸入ポートへ吸入される液体の流量はほとんど増加せずにほぼ一定となり、この結果、第２吐出ポートから吐出される吐出量が回転数の上昇にかかわらずほぼ一定となる。このため、気泡は第１吐出ポートより接続路、排出路、第２制御弁を介して低圧側に排出しているから、気泡を押しつぶすことなくでき、気泡の押しつぶしにともなう騒音の発生や外歯歯車を回転駆動する回転駆動力の増大を抑制することができる。

また、請求項２に記載の発明は、第１制御弁は、第１吐出ポート側から第２吐出ポート側への液体の流れを許容し、第２吐出ポート側から第１吐出ポート側への液体の流れを阻止する逆止め弁とした。このため、回転数の低い状態では、第１吐出ポートから接続路を流れる液体が第１制御弁を介して吐出路へ流れると共に、回転数の高い状態では、第２吐出ポートから吐出路を流れる液体が第１制御弁で第２吐出ポート側への流れを阻止されるから、第１制御弁の開閉状態を回転数の高低に応じて自動的に切り換えることができる。

本発明の一実施形態を示した内接歯車ポンプの一部を油圧回路図で示した断面図である。（Ａ）は図１ポンプの吐出量―回転数の特性図、（Ｂ）は図１および従来のポンプの回転駆動力―回転数の特性図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１において、１はポンプハウジングで、収容孔２を穿設している。３はリング状の内歯歯車で、１０個の内歯３Ａを有し、収容孔２へ回転自在に収容している。４は外歯歯車で、内歯３Ａと内接噛み合いして内歯３Ａより歯数が１個少ない９個の外歯４Ａを有し、内歯歯車３の内部に偏心して回転自在に収容している。そして、収装孔２の底面を両歯車３、４の側面が摺接するポンプハウジング１の摺接面としている。外歯歯車４は中心に貫通孔５を軸方向へ貫通形成し、貫通孔５の径方向へ対向する２箇所に凸部６、７を径方向内方に突出形成している。

８は外歯歯車４の貫通孔５に挿入する駆動軸で、径方向の対向する２箇所に凹部９、１０を窪み形成し、凹部９、１０に外歯歯車４の凸部６、７を係合して外歯歯車４を回転駆動する。Ｓは吸入域空間、Ｐは吐出域空間、Ｍは最大容積空間、Ｎは最小容積空間でそれぞれ両歯車３、４間に備えている。吸入域空間Ｓは両歯車３、４の回転により両歯３Ａ、４Ａ間の噛み合い隙間が増加する領域に形成している。吐出域空間Ｐは両歯車３、４の回転により両歯３Ａ、４Ａ間の噛み合い隙間が減少する領域に形成している。最大容積空間Ｍは吸入域空間Ｓと吐出域空間Ｐとの間で両歯車３、４の回転により両歯３Ａ、４Ａ間の噛み合い隙間が最大となる領域に形成している。最小容積空間Ｎは最大容積空間Ｍと径方向に対向して両歯３Ａ、４Ａが最深に噛み合う領域に形成している。Ｖはポンプ室で、内歯歯車３の内歯３Ａと外歯歯車４の外歯４Ａとにより区画形成し、両歯車３、４の回転により吸入域空間Ｓで容積を増加し、最大容積空間Ｍで容積を最大にし、吐出域空間Ｐで容積を減少し、最小容積空間Ｎで容積を最小にする。

１１は吸入域空間Ｓに連通する吸入ポートで、ポンプハウジング１の収容孔２の底面に窪み形成して開口し、低圧側としてのタンクＴに接続した吸入路１２を接続し、タンクＴの液体としての油を吸入する。１３は吸入路１２に配設した絞りで、絞り開度を調整自在にし、タンクＴから吸入する油に絞り抵抗を付与する。１４Ａ、１４Ｂは吐出域空間Ｐに連通する第１吐出ポート、第２吐出ポートで、それぞれポンプハウジング１の収容孔２の底面に、両歯車３、４の回転方向Ａに離間して窪み形成して開口する。そして、第１吐出ポート１４Ａと第２吐出ポート１４Ｂとの間の離間寸法は、回転により移動するポンプ室Ｖが第１吐出ポート１４Ａの後端側と第２吐出ポート１４Ｂの前端側とに同時にかかってポンプ室Ｖを介し両吐出ポート１４Ａ、１４Ｂ間の連通が生じることがないように、設定している。

１５は第２吐出ポート１４Ｂに接続した吐出路で、吐出した液体を図示しない使用部に供給する。１６は第１吐出ポート１４Ａに接続した接続路で、吐出路１５に接続している。１７は接続路１６に配設した第１制御弁としての逆止め弁で、第１吐出ポート１４Ａ側から第２吐出ポート１４Ｂ側への油の流れを許容し、第２吐出ポート１４Ｂ側から第１吐出ポート１４Ａ側への油の流れを阻止する向きに設けている。そして、逆止め弁１７は回転数の低い状態で開いて接続路１６を流れる油を吐出路１５に合流し、回転数の高い状態で閉じて吐出路１５を流れる油が接続路１６側に流れることを阻止する。１８はタンクＴに接続する排出路で、接続路１６における逆止め弁１７の配設箇所より第１ポート１４Ａ側に分岐設続している。１９は排出路１８に配設した第２制御弁としての２ポート２位置の電磁弁で、回転数の低い状態では非通電で閉作動し、回転数の高い状態では通電により開作動する。

次に、かかる構成の作動を説明する。
駆動軸８により外歯歯車４を回転方向Ａに回転駆動すると、外歯歯車４と内接噛み合いする内歯歯車３が回転駆動され、タンクＴの油が吸入ポート１１より吸入域空間Ｓで容積を増大するポンプ室Ｖに吸入されて最大容積空間Ｍを経て吐出域空間Ｐに搬送され、吐出域空間Ｐでポンプ室Ｖが容積を減少することで第１吐出ポート１４Ａ、第２吐出ポート１４Ｂから吐出する。

いま、外歯歯車４の回転数が、図２（Ａ）（Ｂ）に示す設定値Ｂ（２０００ｒｐｍ）に達するまでは回転数の低い状態であり、第２制御弁１９は非通電で閉状態にある。そして、タンクＴより吸入路１２を流れて吸入ポート１１に吸入される油は、絞り１３による抵抗が軽微であるため、吸入される際に気泡を発生することがない。そして、第１吐出ポート１４Ａから吐出する油は、接続路１６を流れて逆止め弁１７を押し開き、吐出路１５を流れる油と合流する。第２吐出ポート１４Ｂから吐出する油は、吐出路１５を流れて、第２吐出ポートから吐出する油を合流して使用部に供給される。そして、図２（Ａ）（Ｂ）に示す如き、回転数の上昇に伴い、吐出量Ｃ１および回転駆動力Ｔ１が増加する。

いま、外歯歯車４の回転数が、図２（Ａ）（Ｂ）に示す設定値Ｂ（２０００ｒｐｍ）を超えると、回転数の高い状態となり、第２制御弁１９は回転数が高い状態になったことで通電されて開作動する。そして、吸入路１２を流れて吸入ポート１１に吸入される油は、絞り１３による抵抗を受けて吸入性が悪くなり、絞り１３の下流で気泡を発生する。気泡は油とともに吐出域空間Ｐに搬送され、ポンプ室Ｖの容積減少により第１吐出ポート１４Ａから接続路１６へ吐出され、逆止め弁１７により吐出路１５側への流れを阻止され、開いた第２制御弁１９よりタンクＴに排出される。油は第２吐出ポート１４Ｂから吐出路１５を流れて使用部に供給され、逆止め弁１７弁により第１吐出ポート１４Ａ側への流れを阻止される。そして、回転数の上昇に応じて絞り１３による抵抗が増大して吸入性がさらに悪くなって気泡が増加し、回転数が上昇しても吸入ポート１１へ吸入される油の流量はほとんど増加せずにほぼ一定となり、この結果、図２（Ａ）に示す如く、第２吐出ポート１４Ｂから吐出される吐出量Ｃ２が回転数の上昇にかかわらずほぼ一定となる。

かかる作動で、回転数の高い状態で、絞り１３により発生した気泡は、第１吐出ポート１４Ａより接続路１６、排出路１８、第２制御弁１９を介してタンクＴに排出する。このため、図２（Ｂ）に示す如く、気泡を押しつぶすことで外歯歯車を回転駆動する回転駆動力Ｔ２が増大する従来ポンプに比し、気泡を押しつぶすことなくできるから、気泡の押しつぶしにともなう騒音の発生や外歯歯車４を回転駆動する回転駆動力の増大を、図２（Ｂ）にＴ３で示す如く、抑制することができる。

また、第１制御弁１７は、第１吐出ポート１４Ａ側から第２吐出ポート１４Ｂ側への油の流れを許容し、第２吐出ポート１４Ｂ側から第１吐出ポート１４Ａ側への油の流れを阻止する逆止め弁１７とした。このため、回転数の低い状態では、第１吐出ポート１４Ａから接続路１６を流れる液体が逆止め弁１７を介して吐出路１５へ流れると共に、回転数の高い状態では、第２吐出ポート１４Ｂから吐出路１５を流れる油が逆止め弁１７で第２吐出ポート１４Ａ側への流れを阻止されるから、第１制御弁１７の開閉状態を回転数の高低に応じて自動的に切り換えることができる。

なお、一実施形態では、第１制御弁１７を逆止め弁としたが、これに限定されるものではなく、回転数の低い状態で開いて回転数の高い状態で閉じる開閉弁としても良いことは勿論である。

１：ポンプハウジング
２：収容孔
３：内歯歯車
３Ａ：内歯
４：外歯歯車
４Ａ：外歯
１１：吸入ポート
１２：吸入路
１３：絞り
１４Ａ、１４Ｂ：吐出ポート
１５：吐出路
１６：接続路
１７：逆止め弁（第１制御弁）
１８：排出路
１９：電磁弁（第２制御弁）
Ｓ：吸入域空間
Ｐ：吐出域空間
Ｖ：ポンプ室

Claims

ポンプハウジングの収容孔に内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、外歯歯車は駆動軸で回転駆動され、両歯車間には両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が増加する領域に吸入域空間を形成し、両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が減少する領域に吐出域空間を形成し、内歯歯車の内歯と外歯歯車の外歯とによりポンプ室を区画形成し、ポンプ室は両歯車の回転により吸入域空間で容積を増加すると共に、吐出域空間で容積を減少して設け、収容孔に収容した両歯車の側面が摺接するポンプハウジングの摺接面には、吸入域空間に連通して液体を吸入する吸入ポートを開口すると共に、吐出域空間に連通して液体を吐出する回転方向前方側の第１吐出ポートと回転方向後方側の第２吐出ポートを両歯車の回転方向に離間して開口し、吸入ポートには絞りを配設した吸入路を接続し、第２吐出ポートには吐出した液体を使用部に供給する吐出路を接続し、第１吐出ポートには吐出路に接続する接続路を接続し、接続路には回転数の低い状態で開いて回転数の高い状態で閉じる第１制御弁を配設すると共に、この制御弁の配設箇所より第１吐出ポート側には低圧側に接続する排出路を分岐接続し、排出路には回転数の低い状態で閉じて回転数の高い状態で開く第２制御弁を配設したことを特徴とする内接歯車ポンプ。
前記第１制御弁は、前記第１吐出ポート側から前記第２吐出ポート側への液体の流れを許容し、前記第２吐出ポート側から前記第１吐出ポート側への液体の流れを阻止する逆止め弁としたことを特徴とする請求項１に記載の内接歯車ポンプ。