JP3030426U - 歯車ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチック製の１対の歯車を持った歯車ポ
ンプに関し、１対の歯車の仕上がり寸法精度を上げてポ
ンプ性能を向上させることを目的とする。 【解決手段】 歯車ポンプ２０の駆動歯車２４および従
動歯車２５は実質的に同じ寸法を有し、それぞれに、一
方の端面の回転中心位置に凸設された一体軸と他方の端
面の回転中心位置に凹設された穴とがプラスチック射出
成形によって一体に成形された歯車が使用される。この
ため、それぞれ同一の形状の金型による歯車を共通に使
用でき、ポンプ性能に影響する各歯車の軸線方向の長さ
の差を最小にすることができる。歯車ポンプ２０はさら
に、ハウジング２１と、駆動歯車２４の穴に嵌合された
動力伝達用のシャフト２８と、このシャフト２８を軸支
するサイド軸受２６と、駆動歯車２４および従動歯車２
５の各一体軸を軸支するサイド軸受２７と、サイドプレ
ート２２と、カバー２３とから構成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は歯車ポンプに関し、特に駆動歯車および従動歯車に共通の歯車を使用 することができるプラスチック製の歯車ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

外接式の歯車ポンプは一対の歯車が噛合された状態でハウジングの中に収容さ れ、その一方の駆動歯車がモータによって駆動力が与えられて回転されると、噛 み合っている他方の従動歯車も回転し、吸込口側の流体が歯溝とハウジングの内 壁との間に形成される空間によりその内壁に沿って吐出口側に送り出され、再び 歯車が噛み合うことによって吐出口より吐出される。

【０００３】 このような歯車ポンプにおいて、小型のものはハウジングや歯車にプラスチッ クが使用されるようになってきている。プラスチック製の歯車は成形品の仕上が り寸法精度を確保するため射出成形にて作られる。ここで、従来の歯車ポンプに て使用されている駆動歯車および従動歯車の成形について説明する。

【０００４】 図７は従来の歯車ポンプの駆動および従動歯車の製法を示す説明図である。 この図において、駆動歯車１は、複数の歯２と、モータの出力軸に結合される シャフトを嵌合するための貫通していない穴３と、一体軸４とから構成され、図 示しない金型内にて成形される。一方、従動歯車５は、複数の歯６と、両端面よ り突出された一体軸７，８とから構成され、図示しない金型内にて成形される。 この金型へのプラスチックの注入は、駆動歯車１については、その一体軸４に位 置するスプールゲート９から、従動歯車５については、その一体軸８に位置する スプールゲート１０から行われる。これらのスプールゲート９，１０はランナ１ １およびスプール１２を介してプラスチックの供給源に通じている。

【０００５】 加熱溶融されて圧送されたプラスチックがスプール１２を介して供給されると 、プラスチックはランナ１１で分配され、各スプールゲート９，１０を通じて駆 動歯車１および従動歯車５の金型に圧入される。その後、金型を冷却してプラス チックを固化し、金型より取り出すことにより、一体軸４が一体に成形された駆 動歯車１および一体軸７，８が一体に成形された従動歯車５が得られる。もちろ ん、この例では、駆動歯車１および従動歯車５を１個ずつ同時に成形することが できる例を示したが、これらを複数対または別個に成形する場合もある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、歯車ポンプの場合、両歯車の長さの差、すなわち、両歯車の端面間 の距離の差が、一対の歯車を両側から支持しているサイドプレートとの隙間とな るので、そのままポンプ性能に影響する。このため、駆動歯車および従動歯車の 仕上がり寸法の精度は同じであることが望ましい。

【０００７】 しかし、図７に例示した駆動歯車１および従動歯車５の場合は、それぞれ形状 が異なっており、本質的に仕上がり寸法の精度は異なる。すなわち、駆動歯車１ および従動歯車５を比較してみると、駆動歯車１はシャフト挿入用の穴３がある 分だけ容積が小さく、従動歯車５は逆に一体軸７がある分だけ容積が大きいこと になる。したがって、プラスチックの注入時に、駆動歯車１の金型は充填が済ん でも従動歯車５の金型は充填が済んでいないことになり、従動歯車５の金型への 充填が済むまで駆動歯車１の金型への充填が続けられ、過充填となる。このため 、駆動歯車１の金型のプラスチックと従動歯車５の金型のプラスチックとに僅か な密度差が生じ、金型の寸法が同じでも、成形品としては充填時に密度の高かっ た駆動歯車１は充填時に密度の低かった従動歯車５よりも歯車の長さの仕上がり 寸法が大きくなってしまうという問題点があった。

【０００８】 仕上がり寸法の具体的な数値例としては、プラスチックを炭素繊維３０％入り の強化ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂とし、歯車の長さに対応する 金型の寸法を５ｍｍとした場合に、駆動歯車１の成形品の長さの仕上がり寸法は 、４．９８３ｍｍ，従動歯車５の成形品の長さの仕上がり寸法は、４．９６４ｍ ｍであった。つまり、駆動歯車１と従動歯車５との間に、０．０１９ｍｍの誤差 が生じていることになる。

【０００９】 本考案はこのような点に鑑みてなされたものであり、駆動歯車および従動歯車 の仕上がり寸法精度を上げてポンプ性能を向上させた歯車ポンプを提供すること を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案では上記課題を解決するために、駆動歯車および従動歯車が流体の吸込 口および吐出口を有するハウジングに収容された外接式の歯車ポンプにおいて、 一方の端面の回転中心位置に凸設された一体軸と他方の端面の回転中心位置に凹 設された穴とがプラスチック射出成形によって一体に成形された駆動歯車と、一 方の端面の回転中心位置に凸設された一体軸と他方の端面の回転中心位置に凹設 された穴とがプラスチック射出成形によって一体に成形され、かつ前記駆動歯車 と実質的に同じ寸法を有している従動歯車と、一端が前記駆動歯車の穴に嵌合さ れた動力伝達シャフトと、前記動力伝達シャフトを軸支するように前記ハウジン グ内に収容された第１のサイド軸受と、前記ハウジングに収容されて前記駆動歯 車の一体軸および前記従動歯車の一体軸を軸支する第２のサイド軸受と、前記動 力伝達シャフトの軸シールおよび軸受を有し前記駆動歯車の穴に前記動力伝達シ ャフトが嵌合されている側の前記ハウジングを閉じているサイドプレートと、前 記駆動歯車および前記従動歯車の一体軸がある側の前記ハウジングを閉じている カバーと、を備えていることを特徴とする歯車ポンプが提供される。

【００１１】 上記構成によれば、駆動歯車および従動歯車は同一の形状を有している。この ため、これらの駆動歯車および従動歯車には、それぞれ同一の形状の金型によっ て作られた歯車が使用され、ポンプ性能に影響する各歯車の軸線方向の長さの差 が最小となる。また、歯車の金型は駆動歯車用および従動歯車用の区別なく１種 類で済む。

【００１２】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を図面を参照して説明する。 図１は本考案の歯車ポンプの一構成例を示す縦断面図である。

【００１３】 この図において、歯車ポンプ２０は、ハウジング２１と、このハウジング２１ の両側に固定されるサイドプレート２２およびカバー２３と、駆動歯車２４と、 従動歯車２５と、サイド軸受２６，２７とから構成されている。駆動歯車２４に は動力伝達用のシャフト２８が固着されており、サイドプレート２２にはそのシ ャフト２８を軸支する軸受２９と、シャフト２８を軸封する軸シール３０とが設 けられている。シャフト２８はカップリング３１を介してモータ出力軸３２に結 合されている。また、ハウジング２１には、Ｏリング３３，３４が設けられてサ イドプレート２２およびカバー２３との合わせ面をシールしている。さらに、ハ ウジング２１には、駆動歯車２４と従動歯車２５との噛み合っている部分に開口 している吸込口（図示しない）および吐出口３５が設けられている。

【００１４】 駆動歯車２４および従動歯車２５はそれぞれ一方の端面に一体に成形された一 体軸を有し、他方の端面にはシャフトを挿入するためのＤ型廻り止めのある穴を 有しており、しかも、それぞれ同じ形状・寸法を有している。したがって、この 歯車ポンプ２０を組み上げる前の段階では、駆動歯車２４であるか従動歯車２５ であるかの区別はなく、部品としては１種類である。

【００１５】 駆動歯車２４はシャフト２８が廻り止めのキー溝に合わせて挿入され固着され ており、このシャフト２８と駆動歯車２４に一体に成形された一体軸とがサイド 軸受２６，２７により軸支されている。一方、駆動歯車２４と噛合している従動 歯車２５では、これに一体成形された一体軸がサイド軸受２７によって軸支され ている。このため、サイド軸受２６には、シャフト２８用の穴しか有していない 。また、好ましくは、サイド軸受２６，２７と駆動歯車２４および従動歯車２５ との間に、たとえばセラミックス製のサイドプレートを介在させて、駆動歯車２ ４および従動歯車２５の両端面側における摺動抵抗を減らすようにしている。な お、図示の構成例では、サイド軸受２６として、従動歯車２５の側に軸受用の穴 を有していないものを使用したが、駆動歯車２４および従動歯車２５の一体軸用 の穴を有しているサイド軸受２７と同じものを共通に使用することができる。ま た、ハウジング２１とサイドプレート２２とは別体にしているが、これらを一体 に成形して構成することもできる。逆に、ハウジング２１とカバー２３とを一体 に構成してもよい。

【００１６】 図２は歯車ポンプの正面図である。 この図は図１の歯車ポンプ２０をカバー２３の側からカバー２３の一部および サイド軸受２７を除いた状態で見た図である。カバー２３はハウジング２１にＯ リング３４を介してボルト３７で固定されている。駆動歯車２４および従動歯車 ２５は互いに噛合された状態でハウジング２１に収容されており、ここで、駆動 歯車２４は矢印で示したように、反時計方向に駆動されるものとする。したがっ て、駆動歯車２４および従動歯車２５が収容されているハウジング２１の空間部 において、駆動歯車２４および従動歯車２５の噛み合わせが解かれる側に連通し ているのは吸込口３６となり、再び噛み合わされる側に連通しているのは吐出口 ３５となる。もちろん、駆動歯車２４の回転駆動方向が時計方向に駆動される場 合には、吸込口および吐出口は図示の場合と逆になる。

【００１７】 ここで、図示しないモータによって駆動歯車２４が反時計方向に回転駆動され ると、これに連れて従動歯車２５は時計方向に回転される。すると、駆動歯車２ ４および従動歯車２５の歯溝とハウジング２１の内壁との間に入った流体が内壁 に沿って吐出口３５に運ばれ、吐出口３５側で歯溝に充満した流体が歯によって 押し出される。これにより、吸込口３６は真空になって吸込力が働き、吐出口３ ５には吐出力が働くので、吸込口３６から吸い込まれた流体は吐出口３５より吐 出されることになる。

【００１８】 次に、この歯車ポンプ２０において、駆動歯車２４および従動歯車２５に共通 に使用される歯車をプラスチック射出成形機を使用して製造する方法について説 明する。

【００１９】 図３は歯車ポンプの共用歯車の製法を示す説明図である。 この図において、歯車４１，４２を成形する図示しない金型は、スプール４３ の長手方向の軸線に対して軸対称に配置されている。図示の例のような２個取り の場合には、歯車４１，４２の金型は同じ水平面上に配置され、しかも、スプー ル４３の出口位置からランナ４４を介して各スプールゲート４５，４６の出口位 置までの距離が等しくなるようにしてある。これは、スプール４３から見た各ス プールゲート４５，４６の設置高さ位置に差があると、重力の影響によって金型 へのプラスチックの充填速度に差が出ることになり、これが歯車４１，４２の仕 上がり寸法の精度を悪化する原因になるからであり、各スプールゲート４５，４ ６に辿り着くまでの距離に差があれば、同様にして精度の悪化に直結するからで ある。このように、プラスチックの射出成形は、圧縮成形や金属粉末射出成形な どの他の成形方法に比べて、精度の決定に直接影響を与える要因が多いので、金 型の配置などは慎重に決められる。したがって、成形された歯車４１，４２は、 いずれも実質的に同じ仕上げ寸法精度となる。しかも、一方の端面の回転中心位 置に凸設された一体軸と他方の端面の回転中心位置に凹設された穴とを有する歯 車４１，４２は、両端面に一体軸を有する従来の無垢の従動歯車に比べて、シャ フト用の穴によって肉抜きされているので肉厚の部分がなく、本質的に仕上げ寸 法精度は高いという形状を有している。

【００２０】 なお、上記の例は横型の成形機について説明したが、立型の成形機でも可能で ある。また、プラスチックの射出成形はプラスチック射出成形機によらず、セラ ミックスまたは金属粉末用の射出成形機によっても行うことができる。

【００２１】 図４は歯車ポンプの別の構成例を示す縦断面図である。 図示の歯車ポンプ２０ａにおいて、図１に示した要素と同じまたは同等の構成 要素については同一の符号で示し、それらの詳細な説明は省略する。この歯車ポ ンプ２０ａによれば、従動歯車２５の穴にはシャフト３８が挿入されており、こ のシャフト３８は従動歯車２５と一体に回転するように構成されている。このた め、サイドプレート２２側のサイド軸受２６はそのシャフト３８を軸支するため の穴が設けられている。つまり、このサイド軸受２６には、カバー２３側のサイ ド軸受２７と同じサイド軸受を使用することができる。

【００２２】 図５は歯車ポンプのさらに別の構成例を示す縦断面図である。 図示の歯車ポンプ２０ｂにおいて、図１に示した要素と同じまたは同等の構成 要素については同一の符号で示し、それらの詳細な説明は省略する。この歯車ポ ンプ２０ｂによれば、サイドプレート２２にシャフト３９の一部が埋設されてお り、このシャフト３９の従動歯車２５の側の自由端は従動歯車２５が回動自在な ように従動歯車２５の穴に挿入されている。したがって、このシャフト３９は従 動歯車２５の一体軸およびサイド軸受２７によって片持ちされた従動歯車２５を その回転軸線上に保持する作用をしている。

【００２３】 また、この構成例の場合も、サイド軸受２６としてカバー２３側のサイド軸受 ２７と同じサイド軸受を使用することができる。さらに、この歯車ポンプ２０ｂ の変形例として、シャフト３９をサイドプレート２２と一体に成形することもで きる。

【００２４】 次に、図１に示したように従動歯車２５と協働するシャフトのない歯車ポンプ ２０と、図４および図５に示したように従動歯車２５と協働するシャフト３８， ３９を有する歯車ポンプ２０ａ，２０ｂとの性能を測定した結果について説明す る。

【００２５】 図６は各構成例の歯車ポンプの特性を測定した例を示す図である。 従動歯車２５にシャフトがない場合とある場合とにおいて、吐出側の負荷を変 えたときの歯車ポンプを駆動するモータの電流値と、吐出量とを示している。こ こで、モータには、直流２４ボルトで定格電流が１．２アンペアのモータを使用 した。

【００２６】 この測定結果によれば、実用範囲内において、従動歯車２５にシャフトがある かないかによって顕著な差はないことが分かる。しかし、従動歯車２５にこれと 協働するシャフト３８，３９がある場合には軸心が固定されているため、吐出圧 力が増えた場合に、従動歯車２５の振れがない分、数値的にはシャフトがない場 合よりも多少良い値になっている。

【００２７】

【考案の効果】

以上説明したように本考案では、歯車ポンプの駆動歯車および従動歯車として 、一方の端面の回転中心位置に凸設された一体軸と他方の端面の回転中心位置に 凹設された穴とがプラスチック射出成形によって一体に成形された歯車を共用す る構成とした。この共用の歯車はシャフト用の穴によって肉抜きされているので 肉厚の部分がなく、本質的に仕上げ寸法精度を高くすることができるという形状 を有している。これにより、駆動歯車と従動歯車とで同じ仕上げ寸法精度が要求 される歯車ポンプにおいて、駆動歯車および従動歯車に同一形状の歯車を使用す ることができるので、各歯車の軸線方向の長さが揃い、ポンプの性能を向上させ ることができる。しかも、歯車の金型は１種類で良いというメリットもある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の歯車ポンプの一構成例を示す縦断面図
である。

【図２】歯車ポンプの正面図である。

【図３】歯車ポンプの共用歯車の製法を示す説明図であ
る。

【図４】歯車ポンプの別の構成例を示す縦断面図であ
る。

【図５】歯車ポンプのさらに別の構成例を示す縦断面図
である。

【図６】各構成例の歯車ポンプの特性を測定した例を示
す図である。

【図７】従来の歯車ポンプの駆動および従動歯車の製法
を示す説明図である。

【符号の説明】

２０ 歯車ポンプ ２１ ハウジング ２２ サイドプレート ２３ カバー ２４ 駆動歯車 ２５ 従動歯車 ２６，２７ サイド軸受 ２８ 動力伝達用のシャフト ２９ 軸受 ３０ 軸シール ３１ カップリング ３２ モータ出力軸 ３３，３４ Ｏリング ３５ 吐出口 ３６ 吸込口 ３７ ボルト ３８，３９ シャフト

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年５月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動歯車および従動歯車が流体の吸込口
   および吐出口を有するハウジングに収容された外接式の
   歯車ポンプにおいて、 一方の端面の回転中心位置に凸設された一体軸と他方の
   端面の回転中心位置に凹設された穴とがプラスチック射
   出成形によって一体に成形された駆動歯車と、 一方の端面の回転中心位置に凸設された一体軸と他方の
   端面の回転中心位置に凹設された穴とがプラスチック射
   出成形によって一体に成形され、かつ前記駆動歯車と実
   質的に同じ寸法を有している従動歯車と、 一端が前記駆動歯車の穴に嵌合された動力伝達シャフト
   と、 前記動力伝達シャフトを軸支するように前記ハウジング
   内に収容された第１のサイド軸受と、 前記ハウジングに収容されて前記駆動歯車の一体軸およ
   び前記従動歯車の一体軸を軸支する第２のサイド軸受
   と、 前記動力伝達シャフトの軸シールおよび軸受を有し前記
   駆動歯車の穴に前記動力伝達シャフトが嵌合されている
   側の前記ハウジングを閉じているサイドプレートと、 前記駆動歯車および前記従動歯車の一体軸がある側の前
   記ハウジングを閉じているカバーと、 を備えていることを特徴とする歯車ポンプ。
2. 【請求項２】 一端が前記従動歯車の穴に嵌合されて従
   動歯車と一体に回動する第１のシャフトをさらに備え、
   前記第１のサイド軸受は前記第１のシャフトの他端が軸
   支される穴を有していることを特徴とする請求項１記載
   の歯車ポンプ。
3. 【請求項３】 前記従動歯車の回転軸線上の前記サイド
   プレートに一端が埋設され、他端が前記第１のサイド軸
   受を介して前記従動歯車が回動自在なようにして前記従
   動歯車の穴に挿入された第２のシャフトをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の歯車ポンプ。
4. 【請求項４】 前記第２のシャフトは、前記サイドプレ
   ートと一体に成形されていることを特徴とする請求項３
   記載の歯車ポンプ。