JP2024048670A - 歯車ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動軸が摩耗することを抑制できるようにする。【解決手段】歯車ポンプまたは歯車モータは、互いに噛み合う駆動歯車（2）および従動歯車（3）と、前記駆動歯車（2）が設けられる第１駆動軸（4a）と、駆動源の動力を伝達する伝動軸（J）が連結される第２駆動軸（4b）と、前記第１駆動軸（4a）および前記第２駆動軸（4b）に連結され、前記第２駆動軸（4b）に対して前記第１駆動軸（4a）を移動可能に支持する連結機構（4c）とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、歯車ポンプまたは歯車モータに関する。

特許文献１には、歯車ポンプまたは歯車モータが開示されている。特許文献１に記載の歯車ポンプまたは歯車モータは、互いに噛み合う駆動歯車および従動歯車と、駆動歯車が設けられる駆動軸（駆動歯車軸）と、駆動歯車の両側で駆動歯車を回転可能に支持する２つの軸受（ベアリング）とを備える。駆動軸には、電動機の動力を伝達する伝動軸が連結される。

歯車ポンプが運転され吐出圧が発生すると、駆動軸に対して吸込側へ押し付ける荷重が発生する。（特許文献２及び特許文献３参照）。

特開２０１７－２２３１２２号公報 特開昭５５－１１９９９０号公報 特開平１１－２３６８８３号公報

この場合、当該荷重により伝動軸の軸に対して駆動軸の軸が傾く可能性がある。駆動軸の軸が傾くと、２つの軸受のうちのいずれかに対して駆動軸が片当たりの状態となることで、駆動軸が摩耗する可能性がある。

本開示の目的は、駆動軸の摩耗を抑制できるようにすることである。

第１の態様は歯車ポンプまたは歯車モータを対象とする。歯車ポンプまたは歯車モータは、互いに噛み合う駆動歯車（2）および従動歯車（3）と、前記駆動歯車（2）が設けられる第１駆動軸（4a）と、駆動源の動力を伝達する伝動軸（J）が連結される第２駆動軸（4b）と、前記第１駆動軸（4a）および前記第２駆動軸（4b）に連結され、前記第２駆動軸（4b）に対して前記第１駆動軸（4a）を移動可能に支持する連結機構（4c）とを備える。

第１の態様では、第1駆動軸受(11a)または第１駆動軸（4a）が摩耗することを抑制できる。

第２の態様は、第１の態様において、前記連結機構（4c）は、前記第２駆動軸（4b）の軸（4A2）の延びる方向に対して垂直な方向に沿って、前記第２駆動軸（4b）に対して前記第１駆動軸（4a）を移動可能に支持する。

第２の態様では、第１駆動軸（4a）の軸（4A1）が第２駆動軸（4b）の軸（4A2）に対して平行となる姿勢を保持した状態で、第１駆動軸（4a）に対して第２駆動軸（4b）を移動させることができる。

第３の態様は、第１の態様または第２の態様において、前記連結機構（4c）は、オルダム継手を含む。

第３の態様では、オルダム継手により第１駆動軸（4a）を支持することができる。

第４の態様は、第１～第３の態様のいずれか１つにおいて、歯車ポンプまたは歯車モータは、前記第１駆動軸（4a）を回転可能に支持する第１駆動軸受（11a）と、前記第２駆動軸（4b）を回転可能に支持する第２駆動軸受（11b）とを備える。

第４の態様では、第１駆動軸受（11a）により第１駆動軸（4a）を支持し、第２駆動軸受（11b）により第２駆動軸（4b）を支持することができる。

第５の態様は、第４の態様において、前記第１駆動軸受（11a）は、滑り軸受を含む。

第５の態様では、滑り軸受により第１駆動軸（4a）を支持することができる。

第６の態様は、第４の態様において、前記第１駆動軸受（11a）は、第１滑り軸受（11a1）と、第２滑り軸受（11a2）とを含み、前記第１滑り軸受（11a1）と前記第２滑り軸受（11a2）との間に前記駆動歯車（2）が位置する。

第６の態様では、第１滑り軸受（11a1）と第２滑り軸受（11a2）により第１駆動軸（4a）を支持することができる。

第７の態様は、第６の態様において、前記第１滑り軸受（11a1）と前記第１駆動軸（4a）とのクリアランス（N）の寸法（N1）と、前記第２滑り軸受（11a2）と前記第１駆動軸（4a）とのクリアランス（N）の寸法（N2）とが同じである。

第７の態様では、第１駆動軸（4a）が、第１滑り軸受（11a1）および第２滑り軸受（11a2）のうちのいずれか一方の軸受にのみ接触して傾くことを効果的に抑制できる。

第８の態様は、第４～第７の態様のいずれか１つにおいて、前記第２駆動軸受（11b）は、転がり軸受を含む。

第８の態様では、転がり軸受により第２駆動軸（4b）を支持することができる。

第９の態様は、第４の態様において、前記連結機構（4c）は、オルダム継手を含み、前記第１駆動軸受（11a）は、第１滑り軸受（11a1）と、第２滑り軸受（11a2）とを含み、前記第１滑り軸受（11a1）と前記第２滑り軸受（11a2）との間に前記駆動歯車（2）が位置し、前記第２駆動軸受（11b）は、転がり軸受を含む。

第９の態様では、オルダム継手と第１滑り軸受（11a1）と第２滑り軸受（11a2）とにより第１駆動軸（4a）を支持し、転がり軸受により第２駆動軸（4b）を支持することができる。

図１は、実施形態に係る歯車ポンプまたは歯車モータの概略の断面図である。 図２は、実施形態に係る歯車ポンプまたは歯車モータの概略の断面図である。 図３は、歯車の平面図である。 図４は、連結機構の分解斜視図である。 図５は、従来の歯車ポンプまたは歯車モータを示す模式図である。 図６は、従来の歯車ポンプの容積効率と、本実施形態の歯車ポンプの容積効率とを比較するために行われた試験の結果を示す図である。 図７は、従来の歯車ポンプの機械効率と、本実施形態の歯車ポンプの機械効率とを比較するために行われた試験の結果を示す図である。 図８は、従来の歯車ポンプまたは歯車モータにおいて、駆動軸に対して無負荷運転時の荷重が作用しているときの駆動軸と軸受とを示す断面図である。 図９（ａ）は、従来の歯車ポンプまたは歯車モータにおいて、駆動軸に対して高負荷条件（低速、高圧、高油温）での荷重が作用しているときの駆動軸と軸受とを示す側面図である。図９（ｂ）は、従来の歯車ポンプまたは歯車モータにおいて、駆動軸に対して高負荷条件（低速、高圧、高油温）での荷重が作用しているときの駆動軸と軸受とを示す断面図である。 図１０は、本実施形態の歯車ポンプまたは歯車モータにおいて、駆動軸に対して高負荷条件（低速、高圧、高油温）での荷重が作用しているときの駆動軸と軸受とを示す側面図である。 図１１は、第１駆動軸に対して無負荷運転時の荷重が作用しているときの第１駆動軸と第１駆動軸受とを示す概略図である。 図１２は、潤滑状態を表すストライベック曲線を示す図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示される実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。各図面は、本開示を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために必要に応じて寸法、比または数を誇張または簡略化して表す場合がある。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１および図２を参照して、本発明の実施形態に係る歯車ポンプまたは歯車モータ（1）について説明する。図１は、歯車ポンプまたは歯車モータ（1）の断面図である。図２は、歯車ポンプまたは歯車モータ（1）の一部の断面図である。図２に示す歯車ポンプまたは歯車モータ（1）は、図１に示す歯車ポンプまたは歯車モータ（1）を矢印（C2）側から見たときの断面図である。以下では、歯車ポンプまたは歯車モータ（1）について、歯車ポンプ（1）と記載する。歯車ポンプ（1）は、流体（例えば、作動油）を貯留するタンクから供給される流体を吸い込んで昇圧した後、その流体を吐出して液圧機器に供給する。

―全体構成―
図１および図２に示すように、歯車ポンプ（1）は、互いに噛み合う駆動歯車（2）および従動歯車（3）と、駆動歯車（2）および従動歯車（3）をそれぞれ軸支する駆動軸（4）および従動軸（5）と、駆動歯車（2）、従動歯車（3）、駆動軸（4）および従動軸（5）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、流体を貯留するタンクから供給される流体を吸い込んで昇圧した後、その流体を吐出して液圧機器に供給するものである。

以下では、駆動軸（4）の軸（4A1,4A2）、および従動軸（5）の軸（5A）に対して平行な方向を、第１方向（A）と記載することがある。第１方向（A）に対して垂直な方向のうち、駆動歯車（2）および従動歯車（3）の並び方向と平行な方向を、第２方向（B）と記載することがある。第１方向（A）および第２方向（B）に対して垂直な方向を、第３方向（C）と記載することがある（図２参照）。

ケーシング（6）は、本体（7）と、本体（7）に固定されるカバー（9）とを有している。ケーシング（6）に対して第１方向（A）の一方向側（A1）には、カバー（9）が配置される。ケーシング（6）の内部空間（10）は、本体（7）の内部空間とカバー（9）の内部空間とに亘って形成される。

ケーシング（6）の内部空間（10）には、駆動歯車（2）と、駆動軸（4）と、従動歯車（3）と、従動軸（5）とが配置される。

図１および図２に示すように、駆動歯車（2）および従動歯車（3）はそれぞれ、平歯車として構成され、ケーシング（6）の内部に形成された内部空間（10）に配置されている。

駆動軸（4）は、第１駆動軸（4a）と、第２駆動軸（4b）と、連結機構（4c）とを有する。

第１駆動軸（4a）には、駆動歯車（2）が固定または一体化される。第１駆動軸（4a）は、第１駆動軸（4a）の軸（4A1）に沿って駆動歯車（2）の中心を貫通するように延設される。第１駆動軸（4a）は、駆動歯車（2）と共に軸（4A1）回りに回転する。

第１駆動軸（4a）は、駆動歯車（2）に対して第１方向（A）の一方向側（A1）に位置する第１部分（4a1）と、駆動歯車（2）に対して第１方向（A）の他方向側（A2）に位置する第２部分（4a2）とを有する。

第２駆動軸（4b）は、第１駆動軸（4a）に対して、第１方向（A）の他方向側（A2）に位置する。第２駆動軸（4b）には、伝動軸（J）が連結される。第２駆動軸（4b）のうちケーシング（6）の外部に突出している突出部分には、伝動軸（J）が連結される。

伝動軸（J）は、ケーシング（6）の外部に配置される。伝動軸（J）には、駆動源が接続される。駆動源は、例えば、電動機のような原動機を含む。駆動源は、伝動軸（J）を回転させる。伝動軸（J）は、駆動軸（4）（第１駆動軸（4a）、第２駆動軸（4b）、および連結機構（4c））とともに回転する。伝動軸（J）は、駆動源の動力を第２駆動軸（4b）に伝達する。伝動軸（J）は、転がり軸受のような軸受（J1）により回転可能に支持される。軸受（J1）は、ケーシング（6）の外部で伝動軸（J）を回転可能に支持する。

従動軸（5）には、従動歯車（3）が固定または一体化される。従動軸（5）は、従動軸（5）の軸（5A）に沿って従動歯車（3）の中心を貫通するように延設される。従動軸（5）の軸（5A）は、第１駆動軸（4a）の軸（4A1）と平行に配置される。従動軸（5）は、従動歯車（3）と共に軸（5A）回りに回転する。

従動軸（5）は、従動歯車（3）に対して第１方向（A）の一方向側（A1）に位置する第１従動軸（5a）と、駆動歯車（2）に対して第１方向（A）の他方向側（A2）に位置する第２従動軸（5b）とを有する。

駆動歯車（2）と従動歯車（3）とは、互いに噛み合っている。駆動歯車（2）が回転すると、駆動歯車（2）と従動歯車（3）とが噛み合う箇所において、駆動歯車（2）か従動歯車（３）に動力を伝達することで回転する。その結果、駆動歯車（2）と従動歯車（3）とが共に回転する。

歯車ポンプ（1）において、駆動歯車（2）および従動歯車（3）は、相互に噛合した状態で内部空間（10）内に収納され、その歯先が内部空間（10）の内周面に摺接するようになっている。これにより、駆動歯車（2）および従動歯車（3）は、ケーシング（6）の内部空間（10）において噛み合いながら回転する。駆動歯車（2）および従動歯車（3）は回転時に、ケーシング（6）の内部空間（10）の内周面にそれぞれ摺接して内部空間（10）を低圧領域と高圧領域とに区画する。

歯車ポンプ（1）は、第１駆動軸（4a）を回転可能に支持する第１駆動軸受（11a）と、第２駆動軸（4b）を回転可能に支持する第２駆動軸受（11b）と、従動軸（5）を回転可能に支持する従動軸受（12）とを有する。

第１駆動軸受（11a）は、第１駆動軸（4a）の第１部分（4a1）を回転可能に支持する第１部分軸受（11a1）と、第１駆動軸（4a）の第２部分（4a2）を回転可能に支持する第２部分軸受（11a2）とを有する。第１部分軸受（11a1）および第２部分軸受（11a2）の各々は、例えば、滑り軸受を含む。第２駆動軸受（11b）は、例えば、転がり軸受を含む。なお、第２駆動軸受（11b）は、滑り軸受を含んでいてもよい。

従動軸受（12）は、第１従動軸（5a）を回転可能に支持する第１従動軸受（12a）と、第２従動軸（5b）を回転可能に支持する第２従動軸受（12b）とを有する。第１従動軸受（12a）および第２従動軸受（12b）の各々は、例えば、滑り軸受を含む。

ケーシング（6）の内部空間（10）には、オイルシール（13）が設けられる。オイルシール（13）は、例えば、ゴム製の部材である。オイルシール（13）は、第２駆動軸（4b）に設けられる。オイルシール（13）は、第２駆動軸受（11b）と伝動軸（J）との間に配置される。オイルシール（13）によりケーシング（6）の内部空間（10）の油が伝動軸（J）側へ洩れることが抑えられる。その結果、簡素な構成で油を第１部分軸受（11a1）、第２部分軸受（11a2）、連結機構（4c）、および第２駆動軸受（11b）に潤滑させることができる。

歯車ポンプ（1）は、一対の側板（20）を備える。一対の側板（20）は、駆動歯車（2）および従動歯車（3）を第１方向（A）の両側から挟むようにして配置される。一対の側板（20）の各々は、駆動歯車（2）および従動歯車（3）に対向配置される。一対の側板（20）の各々は、駆動歯車（2）および従動歯車（3）と、ケーシング（6）とで挟まれるように配置される。一対の側板（20）の各々には、駆動軸（4）と従動軸（5）とが挿通される。

一対の側板（20）のうちの一方の側板（20A）は、駆動歯車（2）および従動歯車（3）に対して第１方向（A）の一方向側（A1）に配置される。一対の側板（20）のうちの他方の側板（20B）は、駆動歯車（2）および従動歯車（3）に対して第１方向（A）の他方向側（A2）に配置される。

図２および図３に示すように、歯車ポンプ（1）において、ケーシング（6）には、内部空間（10）の低圧領域に通じる吸込通路（7a）と、内部空間（10）の高圧領域に通じる吐出通路（7b）とが形成される。吸込通路（7a）と吐出通路（7b）とは、第３方向（C）に沿って互いに間隔を空けて配置される。第３方向（C）の他方向側（C2）には吸込通路（7a）が位置し、第３方向（C）の一方向側（C1）には吐出通路（7b）が位置する。吐出通路（7b）を流れる流体の圧力は、吸込通路（7a）を流れる流体の圧力よりも大きい。

歯車（2,3）は、複数の歯（G1）を含む。複数の歯（G1）は、歯車（2,3）の回転方向（R）に沿って並んでいる。複数の歯（G1）は、軸（4A1,5A）回りに回転する。隣り合う歯（G1）の間には、空所である歯溝（G2）が形成される。

歯車（2,3）の歯（G1）の回転軌跡上には、吸込通路（7a）と、吐出通路（7b）と、噛合領域（14）と、回転軌跡領域（15）とが存在する。

噛合領域（14）は、駆動歯車（2）と従動歯車（3）とが互いに噛み合う領域を示す。

回転軌跡領域（15）は、歯車（2,3）の回転時に形成される歯（G1）の軌跡のうち、吸込通路（7a）と吐出通路（7b）との間に位置する領域である。回転軌跡領域（15）では、歯車（2,3）の回転時において、歯溝（G2）内の流体の圧力を上昇させるための処理が行われる。

吸込通路（7a）と、吐出通路（7b）と、噛合領域（14）と、回転軌跡領域（15）とは、歯車（2,3）の回転方向（R）に向かって、吸込通路（7a）、回転軌跡領域（15）、吐出通路（7b）、および噛合領域（14）の順番に配置される。回転方向（R）は、歯車ポンプ（1）の稼働時に歯車（2,3）が回転する方向を示す。歯車ポンプ（1）が稼働することは、歯車（2,3）の回転により、吸込通路（7a）、回転軌跡領域（15）、および吐出通路（7b）を通じて液圧機器へ流体を送る処理が行われることを示す。

歯車（2,3）の歯（G1）が回転軌跡領域（15）内を回転する際、歯車（2,3）の先端（G3）が内部空間（10）の壁面（10a）に摺接する。その結果、歯溝（G2）が閉塞される。

歯車ポンプ（1）では、ケーシング（6）の吸込通路（7a）に対し、流体を貯留するタンクからの配管が接続される。吐出通路（7b）には液圧機器へ向かう配管が接続される。

図２および図３に示すように、側板（20）は、対向面（21）と、開口（21b）とを有する。対向面（21）は、側板（20）の外面のうち、歯車（2,3）と対向する側の面である。開口（21b）は、対向面（21）の外周部（21a）に設けられ、回転軌跡領域（15）と対向する。開口（21b）は、吐出通路（7b）と接続され、吐出通路（7b）から対向面（21）の外周部（21a）に沿って吸込通路（7a）側へ延びる。開口（21b）には、吐出通路（7b）から高圧の流体が送られる。

―歯車ポンプの動作―
図２および図３に示すように、駆動源の動力が伝動軸（J）から駆動軸（4）へ伝達されることで、駆動軸（4）が回転する。駆動軸（4）が回転すると、駆動歯車（2）に噛み合った従動歯車（3）が駆動歯車（2）と共に回転方向（R）に回転する。これにより、内部空間（10）の内周面と歯溝（G2）とによって囲まれた空間の流体が歯車（2,3）の回転によって回転方向（R）に沿って吐出通路（7b）側へ移送され、その結果、噛合領域（14）を境として、吐出通路（7b）側が高圧側に、吸込通路（7a）側が低圧側になる。

流体が吐出通路（7b）側に移送されることによって吸込通路（7a）側が負圧になると、タンク内の流体が配管および吸込通路（7a）を介して低圧側の内部空間（10）内に吸引される。そして、内部空間（10）の内周面と歯溝（G2）とによって囲まれた空間の流体が、歯車（2,3）の回転によって吸込通路（7a）から回転方向（R）に移送され、回転軌跡領域（15）を通る際に開口（21b）から供給される高圧の流体により加圧されて、吐出通路（7b）へ供給される。吐出通路（7b）へ供給された流体は、配管を介して液圧機器に供給される。

―連結機構―
連結機構（4c）は、第２駆動軸（4b）に対して第１駆動軸（4a）を、第２駆動軸（4b）の軸（4A2）の延びる方向に対して垂直な方向に沿って移動可能に支持する。

図１、および図４に示すように、連結機構（4c）は、第１凸部（4c1）と、第２凸部（4c2）と、継手部（4c3）とを含む。第１凸部（4c1）は、第１駆動軸（4a）の第２部分（4a2）に設けられる。第１凸部（4c1）は、第２部分（4a2）のうち第１方向（A）の他方向側（A2）の端部から他方向側（A2）へ突出する形状を有する。第２凸部（4c2）は、第２駆動軸（4b）に設けられる。第２凸部（4c2）は、第２駆動軸（4b）のうち第１方向（A）の一方向側（A1）の端部から一方向側（A1）へ突出する形状を有する。継手部（4c3）には、第１凹部（4c31）と、第２凹部（4c32）とが設けられる。第１凹部（4c31）は、継手部（4c3）のうち第１方向（A）の一方向側（A1）の端部に形成される溝である。第２凹部（4c32）は、継手部（4c3）のうち第１方向（A）の他方向側（A2）の端部に形成される溝である。

継手部（4c3）の第１凹部（4c31）は第１垂直方向（D1）に沿って延びる形状を有し、第２凹部（4c32）は第２垂直方向（D2）に沿って延びる形状を有する。第１垂直方向（D1）および第２垂直方向（D2）は、第１方向（A）に対して垂直な方向である。第１垂直方向（D1）および第２垂直方向（D2）は、互いに垂直な方向である。

第１凸部（4c1）および第１凹部（4c31）は、第１垂直方向（D1）に沿って延びる形状を有する。第２凸部（4c2）および第２凹部（4c32）は、第２垂直方向（D2）に沿って延びる形状を有する。第１垂直方向（D1）および第２垂直方向（D2）は、軸（4A2）の延びる方向に対して垂直な方向である。第１垂直方向（D1）および第２垂直方向（D2）は、互いに垂直な方向である。軸（4A2）は、詳細には、第２駆動軸（4b）の軸（4A2）を示す。

第１凸部（4c1）が第１凹部（4c31）に挿入され、第２凸部（4c2）が第２凹部（4c32）に挿入される。これにより、第１駆動軸（4a）は、第２駆動軸（4b）に対して第１垂直方向（D1）および第２垂直方向（D2）に沿って移動（スライド）可能に支持される。その結果、第１駆動軸（4a）が第２駆動軸（4b）に対して移動する際、第１駆動軸（4a）の軸（4A1）が第２駆動軸（4b）の軸（4A2）および伝動軸（J）の軸（J2）に対して平行になる状態が保持される。

連結機構（4c）は、例えば、オルダム継手を含む。なお、連結機構（4c）は、オルダム継手に限定されず、第２駆動軸（4b）の軸（4A2）の延びる方向に対して垂直な方向に沿って、第２駆動軸（4b）に対して第１駆動軸（4a）を移動可能に支持する構造を有する継手であればよい。

―第１試験結果―
本願発明者は、本実施形態の歯車ポンプ（1）の性能と従来の歯車ポンプ（100）の性能とを比較するための試験を行った。

―従来の歯車ポンプ―
図５は、従来の歯車ポンプ（歯車ポンプまたは歯車モータ）（100）を示す概略図である。図５に示すように、従来の歯車ポンプ（100）は、駆動軸（110）と、駆動歯車（120）と、駆動歯車（120）と噛み合う従動歯車（不図示）と、滑り軸受（130）とを備える。駆動軸（110）には、原動機の動力を伝達する伝達軸（140）が連結される。駆動歯車（120）は、駆動軸（110）に設けられ、駆動軸（110）と一体で回転する。滑り軸受（130）は、駆動軸（110）を回転可能に支持する。滑り軸受（130）は、駆動歯車（120）に対して駆動軸（110）の軸方向の一方向側に位置する滑り軸受（130a）と、当該軸方向の他方向側に位置する滑り軸受（130b）とを含む。

従来の歯車ポンプ（100）は、本実施形態の歯車ポンプ（1）のような駆動軸（4）を第１駆動軸（4a）と第２駆動軸（4b）とに分離させた構造（図１参照）を有しておらず、駆動軸（110）が一つの部材で構成される。

―第１試験結果―
図６は、従来の歯車ポンプ（100）の容積効率と、本実施形態の歯車ポンプ（1）の容積効率とを比較するために行われた高負荷条件（低速、高圧、高油温）での試験結果を示す。図６において、グラフ（F1）は従来の歯車ポンプ（100）の試験結果を示し、グラフ（F2）は本実施形態の歯車ポンプ（1）の試験結果を示す。グラフ（F1）およびグラフ（F2）に示すように、２００回転数～２０００回転数の全てにおいて、本実施形態の歯車ポンプ（1）の方が従来の歯車ポンプ（100）よりも容積効率が向上したことが確認できた。

―第２試験結果―
図７は、従来の歯車ポンプ（100）の機械効率と、本実施形態の歯車ポンプ（1）の機械効率とを比較するために行われた高負荷条件（低速、高圧、高油温）での試験結果を示す。図７において、グラフ（F3）は従来の歯車ポンプ（100）の試験結果を示し、グラフ（F4）は本実施形態の歯車ポンプ（1）の試験結果を示す。グラフ（F3）およびグラフ（F4）に示すように、２００回転数～２０００回転数の全てにおいて、本実施形態の歯車ポンプ（1）の方が従来の歯車ポンプ（100）よりも機械効率が向上したことが確認できた。

―本実施形態の歯車ポンプと従来の歯車ポンプとで試験結果に差が生じる理由―
図８は、駆動軸（4a,110）に対して無負荷運転時の荷重（H）（図９（ａ）参照）が作用しているときの駆動軸（4a,110）と軸受（11a,130）とを示す断面図である。荷重（H）の説明は後述する。図８に示すように、本実施形態の歯車ポンプ（1）および従来の歯車ポンプ（100）において、駆動軸（4a,110）と軸受（11a,130）との間には、油の巻き込みが必要であるため、クリアランス（N）が形成される。クリアランス（N）が油で満たされて、クリアランス（N）に十分な油膜が形成されることで、駆動軸（4a,110）と軸受（11a,130）とが良好な潤滑状態となっている。

図１、図９（ａ）および図１０に示すように、例えば、歯車ポンプが運転されて吐出圧が発生すると、駆動軸（4a,110）に対して吸込側へ押し付ける荷重（H）が発生する。

―従来の歯車ポンプに対する荷重の影響―
図５に示すように、従来の歯車ポンプ（100）では、駆動軸（110）に対して荷重（H）（図９（ａ）参照）が発生しても軸受の潤滑状態（流体潤滑）が良好で、十分な油膜が形成されていれば、駆動軸（110）の軸（110A）が伝達軸（140）の軸（140A）の同軸となる場所に位置する。

図９（ａ）に示すように、高負荷条件（低速、高圧、高油温）で駆動軸（110）に対して荷重（H）が作用することで、伝達軸（140）の軸（140A）に対して駆動軸（110）の軸（110A）が鋭角に傾き、駆動軸（110）が傾いた状態で回転する。これは、図12のストライベック曲線に示すように高負荷条件（低速、高圧、高油温）では軸受特性数が減少し、油膜厚さが極めて小さくなるためである。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、滑り軸受（130a）が混合潤滑状態または境界潤滑状態となり、駆動軸（110）と滑り軸受（130a）との間に十分に油膜を形成することが困難となる。駆動軸（110）が傾いて回転すると、駆動軸（110）の一部（111）が滑り軸受（130a）と点接触して、駆動軸（110）が片当たりの状態（滑り軸受（130a,130b）のうち滑り軸受（130a）のみに当たる状態）となりやすく、摩擦損失が大きくなる。駆動軸（110）が片当たりの状態となるとき、滑り軸受（130a,130b）のうち滑り軸受（130a）のみで荷重（H）が受けられるので、駆動軸（110）と軸受(130a)に摩耗が生じる可能性がある。

―本実施形態の歯車ポンプに対する荷重の影響―
図１に示すように、本実施形態の歯車ポンプ（1）では、第１駆動軸（4a）に対して荷重（H）が発生しても軸受の潤滑状態が良好（流体潤滑）で、十分な油膜が形成されていれば、第１駆動軸（4a）の軸（4A1）が第２駆動軸（4b）の軸（4A2）の同軸となる（重なる）場所に位置する。

図１０に示すように、高負荷条件（低速、高圧、高油温）で第１駆動軸（4a）に対して荷重（H）が作用することで、連結機構（4c）が第２駆動軸（4b）に対して第１駆動軸（4a）を移動させる。連結機構（4c）は、第２駆動軸（4b）の軸（4A2）の延びる方向に対して垂直な方向（第３方向（C）の他方向側（C2））へ第１駆動軸（4a）を移動させる。その結果、第２駆動軸（4b）の軸（4A2）に対して第１駆動軸（4a）の軸（4A1）が平行な状態を確保しつつ偏心した状態で、第１駆動軸（4a）と第２駆動軸（4b）とが回転する。

第２駆動軸（4b）の軸（4A2）に対して第１駆動軸（4a）の軸（4A1）が偏心した状態で、第１駆動軸（4a）と第２駆動軸（4b）とが回転する際、第１駆動軸（4a）の軸（4A1）と第２駆動軸（4b）の軸（4A2）とが互いに平行な状態が保持される。これにより、第１部分軸受（11a1）および第２部分軸受（11a2）の両方で駆動軸（110）が支持されて、荷重（H）が第１部分軸受（11a1）と第２部分軸受（11a2）とに分散される。その結果、従来の歯車ポンプ（100）と比べて摩擦損失および第１部分軸受（11a1）と第１駆動軸（4a）の摩耗を抑制できる。

第２駆動軸（4b）は、連結機構（4c）を介して第１駆動軸（4a）へ伝動軸（J）からの回転駆動力を伝達する。第２駆動軸（4b）については、荷重（H）が作用せず、第2駆動軸（4b）と電動軸(J)の摩耗（フレッチング摩耗）を抑制できる。

以上のように、本実施形態の歯車ポンプ（1）は、連結機構（4c）により第２駆動軸（4b）に対して第１駆動軸（4a）を移動可能に支持することで、第１駆動軸（4a）が傾くことを抑制できる。これにより、第１駆動軸（4a）が片当たりの状態（第１部分軸受（11a1）および第２部分軸受（11a2）のうち第１部分軸受（11a1）のみに当たる状態）となることを防止できる。その結果、片当たりの状態となる従来の歯車ポンプ（100）と比べると、第１駆動軸受（11a）と第１駆動軸（4a）の摩擦、および駆動歯車(2)と従動歯車(3)の噛合いシール部からの油の洩れ、前記駆動歯車(2)と側板(20)間の油の洩れを低減できるので、図６に示す容積効率に関する試験結果および図７に示す機械効率に関する試験結果において、従来の歯車ポンプ（100）よりも良好な結果となった。

―効果―
連結機構（4c）は、第１駆動軸（4a）および第２駆動軸（4b）に連結され、第２駆動軸（4b）に対して第１駆動軸（4a）を移動可能に支持する。これにより、第１駆動軸（4a）に対して荷重（H）が作用しても、連結機構（4c）により第１駆動軸（4a）を移動させることで、第１駆動軸（4a）が傾くことを抑制できる。その結果、第１駆動軸（4a）が第１部分軸受（11a1）に片当たりの状態になることを抑制できるので、第１部分軸受（11a1）と第１駆動軸（4a）が摩耗することを抑制できる。

連結機構（4c）は、第２駆動軸（4b）の軸（4A2）の延びる方向に対して垂直な方向に沿って、第２駆動軸（4b）に対して第１駆動軸（4a）を移動可能に支持する。これにより、第１駆動軸（4a）に対して荷重（H）が作用することで第１駆動軸（4a）が移動しても、第１駆動軸（4a）の軸（4A1）と第２駆動軸（4b）の軸（4A2）とが互いに平行な状態を確保できる。その結果、第２駆動軸（4b）の軸（4A2）に対して第１駆動軸（4a）の軸（4A1）が傾いた状態となることを効果的に抑制できる。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう（例えば、下記（１））。また、以上の実施形態、変形例、その他の実施形態は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

（１）図１１は、第１駆動軸（4a）に対して無負荷運転時の荷重（H）が作用しているときの、第１駆動軸（4a）と第１駆動軸受（11a）とを示す概略図である。図１１に示すように、第１滑り軸受（11a1）と第１駆動軸（4a）とのクリアランス（N）の寸法（N1）と、第２滑り軸受（11a2）と第１駆動軸（4a）とのクリアランス（N）の寸法（N2）とが同じであることが好ましい（N1=N2）。これにより、第１駆動軸（4a）に対して第１駆動軸受（11a）が片当たりの状態になることを効果的に抑制できる。

以上に説明したように、本開示は、歯車ポンプまたは歯車モータについて有用である。

１ 歯車ポンプまたは歯車モータ
２ 駆動歯車
３ 従動歯車
４ａ 第１駆動軸
４ｂ 第２駆動軸
４ｃ 連結機構
２０ 側板
Ｊ 伝動軸

本開示は、歯車ポンプに関する。

Claims (9)

1. 互いに噛み合う駆動歯車（2）および従動歯車（3）と、
   前記駆動歯車（2）が設けられる第１駆動軸（4a）と、
   駆動源の動力を伝達する伝動軸（J）が連結される第２駆動軸（4b）と、
   前記第１駆動軸（4a）および前記第２駆動軸（4b）に連結され、前記第２駆動軸（4b）に対して前記第１駆動軸（4a）を移動可能に支持する連結機構（4c）と
   を備える、歯車ポンプまたは歯車モータ。
2. 前記連結機構（4c）は、前記第２駆動軸（4b）の軸（4A2）の延びる方向に対して垂直な方向に沿って、前記第２駆動軸（4b）に対して前記第１駆動軸（4a）を移動可能に支持する、請求項１に記載の歯車ポンプまたは歯車モータ。
3. 前記連結機構（4c）は、オルダム継手を含む、請求項１または請求項２に記載の歯車ポンプまたは歯車モータ。
4. 前記第１駆動軸（4a）を回転可能に支持する第１駆動軸受（11a）と、
   前記第２駆動軸（4b）を回転可能に支持する第２駆動軸受（11b）と
   を備える、請求項１または請求項２に記載の歯車ポンプまたは歯車モータ。
5. 前記第１駆動軸受（11a）は、滑り軸受を含む、請求項４に記載の歯車ポンプまたは歯車モータ。
6. 前記第１駆動軸受（11a）は、第１滑り軸受（11a1）と、第２滑り軸受（11a2）とを含み、
   前記第１滑り軸受（11a1）と前記第２滑り軸受（11a2）との間に前記駆動歯車（2）が位置する、請求項４に記載の歯車ポンプまたは歯車モータ。
7. 前記第１滑り軸受（11a1）と前記第１駆動軸（4a）とのクリアランス（N）の寸法（N1）と、前記第２滑り軸受（11a2）と前記第１駆動軸（4a）とのクリアランス（N）の寸法（N2）とが同じである、請求項６に記載の歯車ポンプまたは歯車モータ。
8. 前記第２駆動軸受（11b）は、転がり軸受を含む、請求項４に記載の歯車ポンプまたは歯車モータ。
9. 前記連結機構（4c）は、オルダム継手を含み、
   前記第１駆動軸受（11a）は、第１滑り軸受（11a1）と、第２滑り軸受（11a2）とを含み、
   前記第１滑り軸受（11a1）と前記第２滑り軸受（11a2）との間に前記駆動歯車（2）が位置し、
   前記第２駆動軸受（11b）は、転がり軸受を含む、請求項４に記載の歯車ポンプまたは歯車モータ。