JP2017057723A - 歯車ポンプ又は歯車モータ - Google Patents

Abstract

【課題】歯先部先端と他方の歯車の歯底部との間のシール性が悪化する。
【解決手段】本発明の歯車ポンプ１は、互いに噛み合う駆動歯車および従動歯車と、駆動歯車および従動歯車を収納するケーシング６とを備え、駆動歯車および従動歯車は、それぞれ、その歯先に形成され、ケーシング６の内周面６ａと対向する段差部２ａ、３ａを有し、段差部２ａ、３ａが、その先端がケーシング６の内周面６ａに接触したときに、先端から離れるにつれて、接触点における法線からの回転方向距離が大きくなる立上り面２ｂ、３ｂを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、互いに噛み合う２つの歯車を備える歯車ポンプ又は歯車モータに関する。

従来の歯車ポンプとして、互いに噛み合う２つの歯車と、２つの歯車を収納するケーシングとを備えたものがあり、歯車の歯先部先端がケーシングの内周面と近接して回転している。この歯先部先端とケーシングの内周面との隙間が大きい場合、作動油が隙間から漏洩し、効率が悪化するが、隙間を小さくするためには、歯車外形やケーシングの内周面等の精度を向上させる必要がある。しかしながら、従来、工作上の精度を上げるのが難しいため、出荷前に使用圧力よりやや高い圧力での運転（慣らし運転）を行い、歯先部先端でケーシングの内周面を切削することにより適正な隙間を構成している。特許文献１では、歯車の歯先部先端の切削性を向上させるために、歯先部先端の切削部の回転方向側の端面を、ケーシングの内周面に対し直角以上の角度にすることにより、慣らし運転時の切削部の切削機能を向上させ、慣らし運転を短縮している。

特開平１１−２１０６４４

しかし、歯先部と歯底部とで噛み合うことによりシールする歯車ポンプや歯車モータでは、駆動中に歯先部先端が他方の歯車の歯底部と噛み合うときに、歯先部先端の切削部が他方の歯車の歯底部を切削してしまうことから、歯先部先端と他方の歯車の歯底部との間のシール性が悪化する問題がある。

そこで、本発明の目的は、歯先部先端と他方の歯車の歯底部との間のシール性が悪化するのを防止できる歯車ポンプ又は歯車モータを提供することである。

第１の発明にかかる歯車ポンプ又は歯車モータは、互いに噛み合う第１歯車および第２歯車と、前記第１歯車および第２歯車を収納するケーシングとを備え、前記第１歯車は、その歯先に形成され、前記ケーシングの内周面と対向する段差部を有し、前記段差部が、その先端が前記ケーシングの内周面に接触したときに、前記先端から離れるにつれて、接触点における法線からの回転方向距離が大きくなる立上り面を有することを特徴とする。

この歯車ポンプ又は歯車モータでは、慣らし運転の際に、歯車の歯先の段差部がケーシングの内周面を削るので、歯車の歯先とケーシングの内周面との間の隙間を小さくしてシール性を向上できる。また、段差部の立上り面は先端から離れるにつれて、ケーシングとの接触点における法線からの回転方向距離が大きく構成され、段差部の切削性を抑えている。従って、歯車の駆動中に、第１歯車の歯先の段差部が第２歯車の歯底を削るのを防止して、第１歯車と第２歯車との間の高いシール性を維持できる。

第２の発明にかかる歯車ポンプ又は歯車モータは、第１の発明において、前記第１歯車および第２歯車の硬度は、前記ケーシングの内周面の硬度より大きいことを特徴とする。

この歯車ポンプ又は歯車モータでは、歯車の駆動中に、第１歯車の歯先の段差部が第２歯車の歯底を削るのを防止して、第１歯車と第２歯車との間の高いシール性を維持できる。

第３の発明にかかる歯車ポンプ又は歯車モータは、第１または第２の発明において、 前記段差部が、先端に向かって細くなる突起状に形成されたことを特徴とする。

この歯車ポンプ又は歯車モータでは、ポンプまたはモータの回転方向によらず、慣らし運転において、歯先部先端でケーシングの内周面を適正に切削することができる。

第４の発明にかかる歯車ポンプ又は歯車モータは、第１−第３のいずれかの発明において、前記第２歯車の歯底に形成され、前記第１歯車の歯先と前記第２歯車の歯底とが噛合する際に前記段差部を収容する受け溝を有することを特徴とする。

この歯車ポンプ又は歯車モータでは、歯車の駆動中に、段差部が受け溝に収容されるので歯先と歯底とが滑らかに噛合する。これにより、歯先と歯底との連続的な噛み合いを実現し、歯車間のシール性を維持できる。

第５の発明にかかる歯車ポンプ又は歯車モータは、第１−第４のいずれかの発明において、前記歯車が、はすば歯車であることを特徴とする。

この歯車ポンプ又は歯車モータでは、平歯車と比べてより連続的に歯車どうしが噛み合うため高いシール性を要求されるはすば歯車にとって、歯車の駆動中に、歯先の段差部が他方の歯車の歯底を削るのを防止できる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、慣らし運転の際に、歯車の歯先の段差部がケーシングの内周面を削るので、歯車の歯先とケーシングの内周面との間の隙間を小さくしてシール性を向上できる。また、段差部の立上り面は先端から離れるにつれて、ケーシングとの接触点における法線からの回転方向距離が大きく構成され、段差部の切削性を抑えている。従って、歯車の駆動中に、第１歯車の歯先の段差部が第２歯車の歯底を削るのを防止して、第１歯車と第２歯車との間の高いシール性を維持できる。

第２の発明では、歯車の駆動中に、第１歯車の歯先の段差部が第２歯車の歯底を削るのを防止して、第１歯車と第２歯車との間の高いシール性を維持できる。

第３の発明では、ポンプまたはモータの回転方向によらず、慣らし運転において、歯先部先端でケーシングの内周面を適正に切削することができる。

第４の発明では、歯車の駆動中に、段差部が受け溝に収容されるので歯先と歯底とが滑らかに噛合する。これにより、歯先と歯底との連続的な噛み合いを実現し、歯車間のシール性を維持できる。

第５の発明では、平歯車と比べてより連続的に歯車どうしが噛み合うため高いシール性を要求されるはすば歯車にとって、歯車の駆動中に、歯先の段差部が他方の歯車の歯底を削るのを防止できる。

本発明の実施形態に係る歯車ポンプの全体構成を説明する図である。 駆動歯車および従動歯車の構成を説明する図である。 図１のIII-III線における断面図である。 歯車の歯先の構成を示す図である。 本発明の変形例に係る歯車ポンプの歯車の歯先の構成を示す図である。 本発明の変形例に係る歯車ポンプの歯車の歯底の構成を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る歯車ポンプの実施の形態について説明する。

［歯車ポンプの全体構成］
図１に示すように、実施形態の歯車ポンプ１は、互いに噛み合う駆動歯車２及び従動歯車３と、駆動歯車２及び従動歯車３をそれぞれ軸支する駆動軸４ａ、４ｂ及び従動軸５ａ、５ｂと、駆動歯車２、従動歯車３、駆動軸４ａ、４ｂ及び従動軸５ａ、５ｂを収納するケーシング６とを備えている。本実施形態の歯車ポンプ１は、例えば作動流体（例えば作動油）を貯留するタンクから供給される作動流体を吸い込んで昇圧した後、その作動流体を吐出して油圧機器に供給するものである。

ケーシング６は、断面形状が略８の字状をした内部空間（メガネ穴１０）を有する本体７と、本体７の一端面に螺着されたマウンティング８と、本体７の他端面に螺着されたカバー９とを有している。歯車ポンプ１において、マウンティング８及びカバー９によって、本体７の内部に形成されたメガネ穴１０が閉塞されている。

図１および図２に示すように、駆動歯車２及び従動歯車３は、それぞれ、はすば歯車として構成されており、ケーシング６の内部に形成されたメガネ穴１０に挿入される。メガネ穴１０において、駆動軸４ａ、４ｂが駆動歯車２の両端面から軸方向に沿ってそれぞれ延設され、従動軸５ａ、５ｂが従動歯車３の両端面から軸方向に沿ってそれぞれ延設される。駆動軸４ａは、マウンティング８に形成された挿通穴８ａに挿通されており、駆動軸４ａの端部には、図示しない駆動手段が接続される。歯車ポンプ１において、駆動歯車２及び従動歯車３は、相互に噛合した状態で、メガネ穴１０内に収納され、その歯先がケーシング６の内周面６ａ（メガネ穴１０の内周面）に摺接するようになっている。駆動歯車２及び従動歯車３の硬度は、ケーシング６の内周面６ａの硬度より大きい。

ケーシング６の内部に形成されたメガネ穴１０には、図１において、駆動歯車２から左方に向かって延在する駆動軸４ａを支持するベアリングケース１１と、従動歯車３から左方に向かって延在する従動軸５ａを支持するベアリングケース１１１が挿入される。ベアリングケース１１、１１１は、それぞれ、１つの支持穴を有しており、その支持穴内には、駆動軸４ａの軸受であるベアリング１１ａ、従動軸５ａの軸受であるベアリング１１１ａが設けられている。したがって、ベアリングケース１１は、駆動軸４ａがベアリング１１ａに挿通されることで駆動軸４ａを回転自在に支持するとともに、ベアリングケース１１１は、従動軸５ａがベアリング１１１ａに挿通されることで従動軸５ａを回転自在に支持する。

同様に、ケーシング６の内部に形成されたメガネ穴１０には、図１において、駆動歯車２から右方に向かって延在する駆動軸４ｂを支持するベアリングケース１２と、従動歯車３から右方に向かって延在する従動軸５ｂを支持するベアリングケース１１２が挿入される。ベアリングケース１２、１１２は、それぞれ、１つの支持穴を有しており、その支持穴内には、駆動軸４ｂの軸受であるベアリング１２ａ、従動軸５ｂの軸受であるベアリング１１２ａが設けられている。したがって、ベアリングケース１２は、駆動軸４ｂがベアリング１２ａに挿通されることで駆動軸４ｂを回転自在に支持するとともに、ベアリングケース１１２は、従動軸５ｂがベアリング１１２ａに挿通されることで従動軸５ｂを回転自在に支持する。

駆動歯車２及び従動歯車３の両側には、２つの側板１５ａ、１５ｂがそれぞれ配置される。側板１５ａは、２つの貫通穴が形成された板状の部材であり、２つの貫通穴に、駆動軸４ａ及び従動軸５ａが挿通された状態で、駆動歯車２及び従動歯車３の端面に当接する。同様に、側板１５ｂは、２つの貫通穴が形成された板状の部材であり、２つの貫通穴に、駆動軸４ｂ及び従動軸５ｂが挿通された状態で、駆動歯車２及び従動歯車３の端面に当接する。したがって、側板１５ａは、駆動歯車２及び従動歯車３と、ベアリングケース１１、１１１との間に配置されるとともに、側板１５ｂは、駆動歯車２及び従動歯車３と、ベアリングケース１２、１１２との間に配置される。

ベアリングケース１１、１１１における側板１５ａと対向する端面には、それぞれ、弾性を有するシール部材１１ｂが設けられている。シール部材１１ｂは、ベアリングケース１１、１１１と側板１５ａとの間の隙間を高圧側と低圧側とに区画するものである。ベアリングケース１１の他方の端面は、マウンティング８の端面に当接しており、これにより、ベアリングケース１１、１１１は、その軸方向への移動が制限される。同様に、ベアリングケース１２、１１２における側板１５ｂと対向する端面には、それぞれ、弾性を有するシール部材１２ｂが設けられている。シール部材１２ｂは、ベアリングケース１２、１１２と側板１５ｂとの間の隙間を高圧側と低圧側とに区画するものである。ベアリングケース１２、１１２の他方の端面は、カバー９の端面に当接しており、これにより、ベアリングケース１２、１１２は、その軸方向への移動が制限される。

歯車ポンプ１において、本体７には、図３に示すように、その一方の側面にメガネ穴１０の低圧空間に通じる吸込み穴７ａが形成されるとともに、これと相対する他方の側面に、メガネ穴１０の高圧空間に通じる吐出し穴７ｂが形成されている。そして、吸込み穴７ａ及び吐出し穴７ｂは、それぞれの軸線が駆動歯車２及び従動歯車３の回転軸間の中心に位置するように設けられている。

したがって、歯車ポンプ１では、ケーシング６の吸込み穴７ａに、作動流体を貯留するタンクからの配管が接続されるとともに、吐出し穴７ｂに、油圧機器へ向かう配管が接続され、駆動歯車２の駆動軸４ａを図示しない駆動手段によって回転させる。これにより、駆動歯車２に噛み合った従動歯車３が回転し、ケーシング６の内周面６ａ（メガネ穴１０の内周面）と駆動歯車２及び従動歯車３の歯面によって囲まれた空間の作動流体が歯車の回転によって吐出し穴７ｂ側に移送され、駆動歯車２及び従動歯車３の噛み合い部を境として、吐出し穴７ｂ側が高圧側に、吸込み穴７ａ側が低圧側になる。

作動流体が吐出し穴７ｂ側に移送されることによって吸込み穴７ａ側が負圧になると、タンク内の作動流体が配管及び吸込み穴７ａを介して低圧側のメガネ穴１０内に吸引され、ケーシング６の内周面６ａ（メガネ穴１０の内周面）と駆動歯車２及び従動歯車３の歯面によって囲まれた空間の作動流体が歯車の回転によって吐出し穴７ａ側に移送され、高圧に加圧されて吐出し穴７ａ及び配管を介して油圧機器に送られる。

駆動歯車２及び従動歯車３は、それぞれ、その歯先の先端近傍に形成された段差部２ａ、３ａを有している。段差部２ａ、３ａは、駆動歯車２及び従動歯車３のそれぞれの全長に形成され、ケーシング６の内周面６ａと対向可能に構成される。段差部２ａ、３ａの幅（周方向長さ）は、０．１ｍｍ−１ｍｍの範囲であり、高さは、０．１ｍｍ以下である。図２及び図３では、段差部２ａ、３ａの図示を省略し、図４では、段差部２ａ、３ａを誇張して図示している。

図４は、駆動歯車２の軸方向に垂直な断面を示し、駆動歯車２の歯先に形成された段差部２ａは、ケーシング６の内周面６ａと対向している。段差部２ａは、図４に示すように、その先端がケーシング６の内周面６ａに接触したときに、先端から離れるにつれて、接触点Ａにおける法線からの回転方向距離が大きくなる立上り面２ｂを有している。本実施形態では、段差部２ａは、駆動歯車２の全ての歯先に形成されると共に、先端に向かって細くなる突起状に形成されている。

これと同様に、従動歯車３の歯先には、段差部３ａが形成されているが、駆動歯車２の段差部２ａと同一の構成であることから、説明は省略する。

＜本実施形態の歯車ポンプの特徴＞
本実施形態の歯車ポンプ１には、以下の特徴がある。

本実施形態の歯車ポンプ１では、慣らし運転の際に、駆動歯車２及び従動歯車３の歯先の段差部がケーシング６の内周面６ａを削るので、駆動歯車２及び従動歯車３の歯先とケーシング６の内周面６ａとの間の隙間を小さくしてシール性を向上できる。また、段差部２ａ、３ａの立上り面２ｂ、３ｂは先端から離れるにつれて、ケーシング６との接触点Ａにおける法線からの回転方向距離が大きく構成され、段差部の切削性を抑えている。従って、歯車の駆動中に、歯先の段差部が他方の歯車の歯底を削るのを防止して、駆動歯車２と従動歯車３との間の高いシール性を維持できる。

本実施形態の歯車ポンプ１では、段差部２ａ、３ａが、先端に向かって細くなる突起状に形成されることから、ポンプまたはモータの回転方向によらず、慣らし運転において、歯先部先端でケーシングの内周面を適正に切削することができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

上述の実施形態では、駆動歯車２および従動歯車３の段差部２ａ，３ａが、先端に向かって細くなる突起状に形成される場合を説明したが、図５に示すように、段差部２ａ、３ａの回転方向側の面が、その先端がケーシング６の内周面６ａに接触したときに、先端から離れるにつれて、接触点Ａにおける法線からの回転方向距離が大きくなる立上り面２ｂ、３ｂを有するものであれば、段差部の形状は変更してよい。また、段差部は、駆動歯車２および従動歯車３の少なくとも１つの歯先に形成されたものであってよい。

上述の実施形態では、駆動歯車２および従動歯車３は、歯先に形成された段差部２ａ、３ａを有し、段差部２ａ、３ａを収容する受け溝が歯底に形成されない場合を説明したが、駆動歯車２および従動歯車３の少なくとも一方が、その歯底に形成され、他方の歯車と噛合する際に段差部２ａ、３ａを収容する受け溝が形成されたものであってよい。図６は、従動歯車３の歯先と駆動歯車２の歯底とが噛合した状態であり、駆動歯車２の歯底には、従動歯車３の歯先の段差部３ａを収容する受け溝２ｃが全ての歯底に形成されている。図６では、受け溝２ｃは段差部３ａと略同一形状であり、段差部３ａの略全体が受け溝２ｃに収容される場合を図示したが、受け溝２ｃは段差部３ａより大きく形成され、段差部３ａを収容するものであってよい。この場合、歯車の駆動中に、段差部３ａが受け溝２ｃに収容されるので歯先と歯底とが滑らかに噛合する。これにより、歯先と歯底との連続的な噛み合いを実現し、歯車間のシール性を維持できる。図示は省略するが、駆動歯車２の歯先と従動歯車３の歯底とが噛合した状態において、従動歯車３の歯底に、駆動歯車２の歯先の段差部２ａを収容する受け溝３ｃが形成されている場合も同様の効果が得られる。

上述の実施形態では、段差部２ａ、３ａが駆動歯車２および従動歯車３の全ての歯先に形成される場合を説明したが、段差部２ａ、３ａが駆動歯車２および従動歯車３の少なくとも１つの歯先に形成されたものであってよい。

上述の実施形態では、駆動歯車および従動歯車がはすば歯車である場合を説明したが、駆動歯車および従動歯車は、平歯歯車であってよい。

上述の実施形態では、本発明が歯車ポンプに適用される場合について説明したが、本発明は、歯車ポンプと同様に構成された歯車モータに適用されてよい。

本発明を利用すれば、歯先部先端と他方の歯車の歯底部との間のシール性が悪化するのを防止できる。

１ 歯車ポンプ
２ 駆動歯車
２ａ 段差部
２ｂ 立上り面
２ｃ 受け溝
３ 従動歯車
３ａ 段差部
３ｂ 立上り面
３ｃ 受け溝
４ 駆動軸
５ 従動軸
６ ケーシング

Claims (5)

1. 互いに噛み合う第１歯車および第２歯車と、
   前記第１歯車および第２歯車を収納するケーシングとを備え、
   前記第１歯車は、その歯先に形成され、前記ケーシングの内周面と対向する段差部を有し、
   前記段差部が、その先端が前記ケーシングの内周面に接触したときに、前記先端から離れるにつれて、接触点における法線からの回転方向距離が大きくなる立上り面を有することを特徴とする歯車ポンプ又は歯車モータ。
2. 前記第１歯車および第２歯車の硬度は、前記ケーシングの内周面の硬度より大きいことを特徴とする請求項１に記載の歯車ポンプ又は歯車モータ。
3. 前記段差部が、先端に向かって細くなる突起状に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の歯車ポンプ又は歯車モータ。
4. 前記第２歯車の歯底に形成され、前記第１歯車の歯先と前記第２歯車の歯底とが噛合する際に前記段差部を収容する受け溝を有することを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の歯車ポンプ又は歯車モータ。
5. 前記歯車が、はすば歯車であることを特徴とする請求項１−４のいずれかに記載の歯車ポンプ又は歯車モータ。

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