JP2930868B2 - ギアポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、互いに噛み合う２つの
歯車とその周囲を囲繞するケーシングとの間で被搬出物
を送り出すギアポンプに関する。更に詳述すると、本発
明は、空気などの圧縮性流体と水などの非圧縮性流体と
を順次吸引し吐出するのに用いて好適なギアポンプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のギアポンプは、図５に示すよう
に、互いに噛み合う一対のギア１０１，１０２とこれら
を囲繞してポンプ室を構成する小判形のケーシング１０
３及び一方のギア例えばギア１０１を駆動する駆動源
（図示省略）とから構成され、噛み合った一対のギア１
０１，１０２によってケーシング１０３内が吸入側の室
１０４と吐出側の室１０５とに分けられている。このギ
アポンプは、一対のギア１０１，１０２の回転によっ
て、吸入口１０６から流体を吸入して各ギア１０１，１
０２とケーシング１０３との間の空間１１２に閉じ込め
て圧送し、他方の室１０５に連通する吐出口１０７から
吐出する。各ギア１０１，１０２は、軸部１０８，１０
９を有し、該軸部１０８，１０９をケーシング１０３側
に設けられた軸受孔（図示省略）に嵌合させることによ
って回転自在に支持されている。そして、駆動側となる
一方のギア例えばギアの１０１の軸１０８がポンプ室の
外に突出されて図示しない駆動源と連結されている。ギ
ア１０１，１０２は、歯先面１１０とケーシング１０３
の内周壁１１１との間に圧送しようとする物体（以下、
被搬出物と呼ぶ）に応じたシール性を損なわない大きさ
の一定のギャップを形成するように、あるいはケーシン
グ内周壁１１１に摺接するように設置されている。

【０００３】そして、ギア１０１，１０２としては、通
常、プラスチック製のインボリュートギアが使用されて
いる。このギア１０１，１０２は、ワイヤ放電加工で金
型が製作される関係上任意の形状に加工できることか
ら、基礎円１１４から歯底円１１５までの間の歯底１１
３が１歯当たりの吐出量を増やすのに貢献すると思われ
る略長方形状の歯底空間を形成するように設けられてい
る。即ち、歯底円１１５と各歯の基礎円１１４との交点
ａ１，ａ２とが直線で結ばれ、すみ肉が小さくとられて
ほぼ長方形状に形成されている。

【０００４】また、場合によっては、図６に示すよう
に、ギア１０１，１０２をインボリュートギアとし、そ
の基礎円１１４を歯底円１１５よりも大きくし、基礎円
１１４と歯底円１１５の間をアンダーカットし、歯底１
１３の部分を広くしたものを使用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のギアポンプに使用されるギアの歯形形状は、空気の
ような圧縮性流体と水のような非圧縮性流体とを圧送し
ようとする場合、例えば冷蔵庫の製氷装置に給水するポ
ンプとして使用するような場合、非圧縮性流体を吸い込
んだ際のポンプ内ノイズを増大させる問題を有してい
る。即ち、両ギア１０１，１０２が噛合った箇所にでき
るほぼ密閉された空間１１６が大きくなることによっ
て、その空間１１６に閉じ込められる非圧縮性流体・被
搬出物の圧力変動に起因する歯の振動・ぶれの影響が大
きくなり、ポンプ内のノイズを増大させている。

【０００６】本発明は、水などの被搬出物を導入した際
のポンプノイズを低下させ得るギアポンプを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、ケーシング内で互いに噛合する駆動ギア
と従動ギアにより被搬出物を送り出すギアポンプにおい
て、駆動ギアと従動ギアが正常に噛合する範囲内で、頂
げきを小さく設定する一方、歯底円を基礎円よりも大き
くしかつ隣り合う歯の歯面とそれらの間の歯底円の中心
の点とを単一ないし複合曲面または近似曲面で連続させ
た歯底を有するインボリュートギアを使用するようにし
ている。

【０００８】

【０００９】

【作用】したがって、水のような非圧縮性の流体を圧送
する場合にも、両ギアが噛合った箇所にできるほぼ密閉
される空間が小さくなり、その空間に閉じ込められる非
圧縮性流体・被搬出物の量が減少する。そして、閉じ込
められた非圧縮性の被搬出物の圧力に因るギアの振動が
減少し、ポンプ内のノイズが減少する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１１】図１〜図４に本発明のギアポンプの一実施
例を示す。このギアポンプは、ケーシング３とこのケー
シング３内で噛合している駆動ギア１と従動ギア２及び
駆動源たるモータ４とから構成され、駆動ギア１の中心
部に駆動軸６を挿通する駆動軸挿通孔５を形成する一
方、従動ギア２の中心部に回転支持軸８を挿通する回転
支持軸挿通孔７を形成し、駆動軸６と駆動軸挿通孔５と
の間及び回転支持軸８と回転支持軸挿通孔７との間に各
々ギャップＧ１を設け、駆動ギア１及び従動ギア２を径
方向に微動可能に支持している。尚、ケーシング３内
は、噛み合う駆動ギア１と従動ギア２とによって吸入側
の室２２と吐出側の室２３とに分けられている。

【００１２】ここで、駆動ギア１及び従動ギア２とそれ
らを支持する駆動軸６及び回転支持軸８とは別体に形成
され、各ギア１，２の中心に穿孔された駆動軸挿通孔５
及び回転支持軸挿通孔７との間に各ギア１，２を径方向
に微動可能にするギャップＧ１が設けられている。ギャ
ップＧ１は、各ギア１，２の歯先面２０とケーシング内
周壁２１とが直接接触しないほぼ０の状態から水などの
非圧縮性流体を圧送する際に適した隙間、例えば３０μ
ｍ前後の隙間の間で微動するように設けられている。通
常、空気の場合、１０μｍ程度のギャップを形成するこ
とが好ましく、また水の場合には、３０μｍ程度のギャ
ップを形成することが好ましい。そこで、図１〜図４の
実施例の場合、各ギア１，２の孔５，７の孔径と各軸
６，８の直径との差は約４０μｍに設定されている。ま
た、駆動ギア１及び従動ギア２の各軸６，８との間のギ
ャップＧ１による径方向の微動量は、駆動ギア１及び従
動ギア２が、ポンプ室を構成するケーシング３の内周壁
２１側へ最も接近した際に各ギア１，２の歯先面２０が
ケーシング内周壁２１に各々当接しない量としている。
即ち、各軸６，８によって各ギア１，２のケーシング内
周壁２１への微動が規制され、ケーシング内周壁２１と
歯先面２０とが接触しないように設けられている。勿
論、ギャップＧ１の大きさはこれに限定されるものでは
なく、被搬出物の種類や使用材料などの条件によって適
宜設定されるものである。尚、駆動軸６と駆動ギア１の
駆動軸挿通孔５とはＤ形の横断面形状に形成され、回転
を伝達するように設けられている。そして、駆動軸６の
両端は円形に形成されて上ケーシング部材３ａと下ケー
シング部材３ｃの凹部から成る軸受９，９にそれぞれ回
転自在に支持されている。

【００１３】本実施例の場合、一対のギア１，２を囲繞
するケーシング３は、上ケーシング部材３ａと中ケーシ
ング部材３ｂ及び下ケーシング部材３ｃとに分割されて
形成されている。そして、上ケーシング部材３ａと中ケ
ーシング部材３ｂの間にはＯリングなどのシール部材１
０が介在されてシールされ、ポンプ室が構成されてい
る。そして、上ケーシング部材３ａには筒状の吸入口部
材１１と吐出口部材１２とが一体形成されている。ま
た、上ケーシング部材３ａの横断面形状は図１に示すよ
うなほぼ８の字形（ひょうたん形）に形成され、各ギア
１，２の歯との間で被搬出物を閉じ込める室１３を数多
く形成するようにして、被搬出物の吸入能力（自吸性）
を高めるように設けられている。

【００１４】中ケーシング部材３ｂの裏面側には、ケー
シング３内を貫通する駆動軸６に嵌め込まれたリップシ
ール１４を中ケーシング部材３ｂとの間で挟持する蓋板
１５がかしめなどによって固着され、駆動軸６を伝って
水などが洩れ出るのを防ぐように設けられている。リッ
プシール１４は特にその形状を限定されるものではない
が、本実施例では、駆動軸６に嵌合されるディスク状を
成し、漏れ出た流体を溜めるための溜部を周辺部に形成
するフランジを有している。

【００１５】中ケーシング部材３ｂと下ケーシング部材
３ｃの間には、駆動軸６を減速回転させるギア１６，１
７を収容する室が構成されている。一方の減速ギア１６
は駆動軸６に圧入され、他方のギア１７はモータ４の出
力軸１８に圧入されている。モータ４は下ケーシング部
材３ｃに固定されている。更に、モータ４には保護キャ
ップ１９が被せられている。尚、上ケーシング部材３ａ
と中ケーシング部材３ｂ及び下ケーシング部材３ｃは、
締め付けねじ２４等によって連結されている。

【００１６】駆動ギア１及び従動ギア２は、図４に示す
ように、正転位させて製造した転位歯車である。即ち、
歯底円３４を基礎円３３よりも大きくしてアンダーカッ
トを回避したインボリュートギアとなっている。また、
同時に両ギア１，２が正常に噛み合う範囲内で頂げきが
小さく、好ましくは最小値に設定され、かつ歯面と歯底
円の中点ａ３とを単一ないし複合曲面または近似曲面で
連続させた歯底に形成されている。このため、両ギア
１，２の噛み合うときにできる空間２７が小さくなり、
その空間２７に閉じ込められる非圧縮性流体の量が減少
する。そして、その結果、非圧縮性流体の圧力によるギ
ア１、２の振動が減少し、両ギア１，２間での衝突や、
ギア１，２とそれらの中心に入る各軸６，８との間での
衝突により生ずるポンプ内のノイズが減少する。

【００１７】

【００１８】以上のように構成されているので、次のよ
うにして被搬出物、例えば空気と水とをノイズの発生を
防ぎながら圧送することができる。

【００１９】まず、空気を吸引するときには、ギア１，
２間に作用するギア軸間距離を広げようとする力で歯先
面２０とケーシング内周壁２１との間のギャップが狭め
られる。ここで、駆動ギア１及び従動ギア２がケーシン
グ内周壁２１側へ向けて微動しても、ケーシング内周壁
２１に各ギア１，２の歯先面２０が最も接近しかつ当接
しない位置で各ギア１，２の動きは各軸６，８によって
規制され、ケーシング内周壁２１に接触することはな
い。そして、水が吸引されたときにはケーシング内周壁
２１とギア１，２の歯との間の室１３に閉じ込められる
水の圧力によってギア１，２が軸間距離を狭める方向に
押されてギャップを広くする。かくして、被搬出物に応
じてそれに適したギャップに自動調心される。このた
め、空気のような圧縮性流体を吸引するときには、ギア
間に作用するギア軸間距離を広げようとする力で歯先面
とケーシング内周壁との間のギャップが狭められて、自
吸能力が向上し、かつ非圧縮性流体が吸引されたときに
は、非圧縮性流体の力によってギアが軸間距離を狭める
方向に押されてギャップを広くしてポンプノイズの発生
を防止する。

【００２０】また、水のような非圧縮性流体が吸引され
たときには、ギア１，２の回転によって吐出される一方
で両ギア１，２の歯が噛合ってできる空間２７にも水が
閉じ込められる。しかし、この空間２７は従前よりもは
るかに小さく、閉じ込められる水の量もはるかに減少し
ているので、水の圧力によるギア１，２の振動が減少
し、両ギア１，２間での衝突や、ギア１，２と各軸６，
８との間での衝突により生ずるポンプ内のノイズが減少
する。

【００２１】

【００２２】尚、上述の各実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるが、これらに限定されるものではなく本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能
である。例えば、各軸６，８と駆動ギア１及び従動ギア
２との間にはギャップＧ１を設けず、インサート成型な
どによって一体化するように設けても良い。ただし、こ
の場合は、自動調心によるポンプノイズ発生防止効果、
即ち、空気のような圧縮性流体を吸引するときには、ギ
ア間に作用するギア軸間距離を広げようとする力で歯先
面とケーシング内周壁との間のギャップが狭められて、
自吸能力が向上し、かつ非圧縮性流体が吸引されたとき
には、非圧縮性流体の力によってギアが軸間距離を狭め
る方向に押されてギャップを広くしてポンプノイズの発
生を防止するという効果はなくなる。

【００２３】また、ギア１，２を支持する軸６，８とケ
ーシング３の軸受９との間にギャップを設け駆動ギア１
及び従動ギア２が径方向に微動するようにしても良い。
また、ギア１，２とそれを支持する軸６，８との間及び
軸６，８とこれを支持するケーシング３の軸受９との双
方にギャップを同時に形成しても良い。

【００２４】また、本実施例では、駆動ギア１は駆動軸
６によって駆動されているが、これに特に限定されず、
図示していないが駆動ギア１の内部に内歯歯車を設け、
この内歯歯車によって駆動ギア１を回転させるようにし
ても良い。

【００２５】更に、本実施例では空気を吐出してから水
を吸い上げる自吸型のギアポンプについて主に説明した
が、ケーシング内にあらかじめ水などを満たしてから駆
動するタイプのギアポンプに適用することも可能であ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１の発明のギアポンプは、駆動ギアと従動ギアが正常に
噛合する範囲内で、頂げきを小さく設定する一方、歯底
円を基礎円よりも大きくし、かつ隣合う歯の歯面とそれ
らの間の歯底円の中心の点とを単一ないし複合曲面また
は近似曲面で連続させた歯底を有するインボリュートギ
アを使用しているので、両ギアが噛み合ってできる空間
が小さくなり、その空間に閉じ込められる非圧縮性流体
の量が減少する。そのため、水のような非圧縮性流体を
圧送する場合には、閉じ込められた非圧縮性流体の圧力
によるギアの振動が減少し、結果としてポンプ内のノイ
ズが減少する。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のギアポンプの一実施例をケーシングだ
けを断面して示す概略構成図である。

【図２】図１のギアポンプにおいてギャップが最小値に
調整された状態を示す説明図である。

【図３】本発明のギアポンプの一実施例を示す中央縦断
面図である。

【図４】本発明のギアポンプに使用されるギアを示す平
面図である。

【図５】従来のギアポンプをケーシングだけ断面して示
す概略構成図である。

【図６】従来のギアポンプに使用されるギアの他の例を
示す平面図である。

【符号の説明】１ 駆動ギア２ 従動ギア ３ ケーシング３３ 基礎円３４ 歯底円 ａ３ 歯底の中点２７ 両ギアの噛合い場所にできる空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02C 2/18 311

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内で互いに噛合する駆動ギア
   と従動ギアにより被搬出物を送り出すギアポンプにおい
   て、上記駆動ギアと従動ギアが正常に噛合する範囲内
   で、頂げきを小さく設定する一方、歯底円を基礎円より
   も大きくしかつ隣り合う歯の歯面とそれらの間の歯底円
   の中心の点とを単一ないし複合曲面または近似曲面で連
   続させた歯底を有するインボリュートギアを使用したこ
   とを特徴とするギアポンプ。