JP3677827B2

JP3677827B2 - 歯車ポンプまたはモータ

Info

Publication number: JP3677827B2
Application number: JP22884295A
Authority: JP
Inventors: 浩司小松
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2015-09-06
Also published as: JPH0972284A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の流体機器（油圧機器）分野等において利用可能な歯車ポンプまたはモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
主として流体機器分野で使用されるポンプまたはモータ（回転動力を与えるとポンプとして機能し高圧液を入力するとモータとして機能する流体機械であるが以下においてはポンプの例で説明する）には、ピストン形、ベーン形のものもあるが、最もシンプルで加工も容易であり経済性のある歯車形ポンプが常用されている。この歯車ポンプは、図４に示すように、両歯車Ｇ１、Ｇ２はその軸ＫＳとＪＳが軸受Ｂ２にてメガネ穴Ｍを有するケーシングＨ１とその軸方向側のケーシングＨ２に保持され、噛み合い部はそれを包囲するケーシングＨ１で密閉されたポンプ室内に収容される。Ｂ１はオイルシールである。そして歯車軸ＫＳが回転駆動されることによりケーシングＨ１に穿設された入口（図示せず）からの液（油）を出口（図示せず）に吐出するものである。液漏を防止するために噛み合う両歯車Ｇ１、Ｇ２の軸方向側面を覆う側板Ｐ１、Ｐ２を具備し、各側板Ｐ１、Ｐ２とケーシングＨ１、Ｈ２との間のシールを行うシール材Ｓ１、Ｓ２がこの側板Ｐ１、Ｐ２に保持されている。ポンプ室から漏れた液（以下油圧歯車ポンプを例とし、油とする）は、軸受Ｂ２を介して流出するが、案内路Ｒ、Ｎを経てドレンへの連絡口Ｄから流出しドレンへ導かれる。
【０００３】
さて、高圧ポンプの場合はさらに、この側板Ｐ１、Ｐ２のシール材Ｓ１、Ｓ２に高圧側の油圧が導入されて、側板Ｐ１、Ｐ２を歯車Ｇ１、Ｇ２側に付勢し圧力バランスするように構成されているのである。以下、この圧力バランス形の側板Ｐ１と側板Ｓ１について図５から図７に基づいて説明する。図５は側板Ｐ１を油圧歯車ポンプから取り出して示す図で、全体は噛み合う両歯車の軸方向側面全域をほぼ覆うメガネ形（瓢箪形）をなし、歯車軸ＫＳ、ＪＳが貫通する軸孔ＳＤが形成されている。すなわち、側板Ｐ１の外形は歯先周囲径ＧＣとして形成されていてメガネ穴Ｍに嵌挿される大きさになっている。図中斜線で示す領域はこの側板Ｐ１の反歯車側面に形成されたシール部材保持用の溝ＭＬで、８の字形をなしている。即ちこの溝ＭＬは側板Ｐ１とケーシングＨ１との間の油漏れを防止するシール部材Ｓ１を保持するものである。シール材Ｓ１は、図６、図７に示すように、瓢箪の両円部両側方に突出部ＳＭが形成され、この部分が側板Ｐ１の溝ＭＬの凸部Ｗに嵌合される。この突出部ＳＭのシール材Ｓ１で高圧油が閉じられ、低圧域と高圧域が分断される。
【０００４】
ところでこの側板Ｐ１のうち、反噛み合側中央部即ち瓢箪の両方端の中央部は、歯先周囲径ＧＣより若干径が小さい寸法の外径ＳＣで形成されている。したがって、この部分では歯先が突出することになり、歯間の高圧油がこの外径ＳＣ部を介して側板Ｐ１の外方（図５の紙面上方）に導かれる。なお図５の場合、歯車がどちらの方向に回転し或いはポンプとモータが切替わることによって高圧側と低圧側がいずれに変わっても、その機能によって発生する高圧油はこの外径ＳＣから導入されることになる。側板Ｐ１の外方に高圧油を導入するのは、溝ＭＬに保持されるシール材Ｓ１に高圧油を導き、側板Ｐ１を歯車Ｇ１、Ｇ２側に付勢するためである。即ち、溝ＭＬには図６に示すシール材Ｓ１が挿入保持されるが、図６に示されるシール材Ｓ１の面（図６の紙面上方）側が図５に示される側板Ｐ１の溝ＭＬの底側に向けられて挿入保持される。即ち図６のシール材Ｓ１の紙面上方が図５の側板Ｐ１の溝ＭＬの底（図５の紙面下方）に向けて挿入保持される。この場合、シール材Ｓ１は図７に示すように、側板Ｐ１と平行な辺ＳＨと軸方向の直辺ＳＮ、ＳＬからなる特殊な形をなしている。したがって上記側板Ｐ１の外径ＳＣ部を介して導入された高圧油は、シール材Ｓ１の平行な辺ＳＨから直辺ＳＮ、ＳＬ間ＰＥに導かれる。この高圧油の導入によって、側板Ｐ１が歯車側に付勢され圧力バランスが保障されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような圧力バランス方式の側板においては、導入される高圧油によって、シール材Ｓ１が損壊しシール機能が破壊される場合がある。即ち、図８は図４のＡ部分の拡大図であるが、高圧油は歯車Ｇ１から導入されて図５の外径ＳＣ部を経て行われ、特にシール材Ｓ１に対しては侵入部Ｌから侵入し、図８に示すように矢印ａ、ｂの方向に流入する。そしてｂの方向に流入する高圧油がシール材Ｓ１とケーシング壁面ｈ１との隙間に入り込み、シール材Ｓ１の辺ＳＨを２点鎖線で示すようにケーシング壁面ｈ１から離れる方向に押圧・変形させる。変形が進むとシール材Ｓ１の円周方向に張力が作用しそれに高圧油が半径方向に作用しこれら多方向からの力の合力によって、最終的にシール材Ｓ１が分断され損壊されることになる。また、損壊に至らなくても、高圧油がシール材Ｓ１とケーシング壁面ｈ１との隙間に侵入し、その後、低圧側に漏れることによって性能、特に容積効率の低下に繋がる不具合が生じる。以上の不具合は、もう一方のシール材Ｓ２においても全く同様である。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決する歯車ポンプまたはモータを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供する歯車ポンプまたはモータは、互いに噛み合う一対の歯車と、これら両歯車の軸方向側面に添接されて歯先周囲内全域を覆う側板とをケーシングに設けたメガネ穴に収容し、側板とポンプまたはモータのケーシング壁面との間にシール部材を介設してなる歯車形のポンプまたはモータであって、前記側板には反噛み合側中央部若しくはその近傍に歯車側と反歯車側とを連通させる切欠部を形成するとともに、反歯車側の面に前記切欠部を含み歯車軸を囲む溝を形成して構成され、前記シール部材はこの溝全体に、特に切欠部においてその先端がケーシングのメガネ穴内周に接するように配置され、このシール部材に前記切欠部を経た歯車側からの液圧が作用するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明が提供する歯車ポンプまたはモータによれば、歯車側からの高圧液がメガネ穴内周に沿って切欠部を通過し、側板の反歯車側に導入されても、その切欠部周辺においてはシール部材の端面がメガネ穴の内周に接しているので、高圧液はその接触部分のシール効果によってそこから更にシール部材とケーシング壁面との隙間に回り込むことが阻止される。したがって、本発明においては、シール部材をケーシング壁面から離反させようとする力は発生せず、シール部材とケーシング壁面との隙間を通じて大量の液が低圧側に漏れる事態も確実に防止される。
【０００９】
このように、本発明の歯車ポンプまたはモータは、簡単に構成できるにも拘らず、シール部材の早期損壊がないために信頼性や耐久性に優れ、大量の内部漏れが発生しないために容積効率などの性能が向上したものになる。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、本発明を図１〜図３に示す実施形態にしたがって説明する。なお、本発明の特徴部分以外については図４〜図８に示した構成に準ずるものである。
【００１１】
本実施形態が提供する歯車ポンプまたはモータの特徴的な構成は、図１〜図３に示すとおりである。図１は本実施形態が提供する歯車ポンプに適用される側板１を両面と側方から見た図である。即ち、図１の（Ａ）は本実施形態の側板の歯車に接する面を示した図であり、（Ｂ）は図（Ａ）の中央を縦断面にして示す図であり、（Ｃ）は本実施形態の側板をケーシング側から見た図である。また、図２の（Ａ）は本実施形態のシール部材を側板側から見た図であり、（Ｂ）は（Ａ）の中央を縦断面にして示す図である。さらに、図３は図４のＡ部に対応した拡大図である。
【００１２】
これらの図より明らかなように、側板１は従来（図５）に示すと同様に瓢箪形をなしているが、従来と異なる点は瓢箪形の両方円形が歯車噛み合い側端部を除いて真円状に形成されている点である。即ち図５に示すように切欠状の外径部ＳＣを形成することなく、噛み合う両歯車の軸方向側面で歯先周囲内全域を覆う側板１となっている。そして、この側板１の反噛み合側端部中央に歯車側と反歯車側とを連通させる切欠部１Ａを切除して設けている。この切欠部１Ａの具体的な形は略矩形状をなしている。この切欠部１Ａの場合は、例えば側板１に三日月状の通孔を穿設する場合に比べて、加工が簡略であり、歯車側からの油圧を円滑に導入できる点も確保される。この切欠部１Ａが穿設されている部位周辺の歯車側面１Ｇには、歯間の高圧油が切欠部１Ａにより円滑に導かれるように凹所１Ｋが形成されている。他方反歯車面即ちケーシングＨ１に接合する面１Ｈには、上記切欠部１Ａを含んで歯車軸ＫＳ、ＪＳを囲む溝ＭＬが形成されている。具体的には、この溝ＭＬは、高低圧が反転しても常に高圧である山形領域に対応する溝部ＭＬ１と、それ以外の「く」字形領域に対応する溝部ＭＬ２と、高低圧仕切位置に対応する溝部ＭＬ３と、反噛合い側端部に対応する溝部ＭＬ４とからなる。溝部ＭＬ３、ＭＬ４は、先端を半径方向に延出させて側板１の外周縁に開放している。そして、この溝ＭＬに、図２に示すシール部材２を嵌合している。このシール部材２は、前記側板２の溝ＭＬのうち、山形領域に対応する溝部ＭＬ１に嵌装される横断面Ｕ字形のシール部２１と、「く」字形領域に対応する溝部ＭＬ２に嵌装される横断面矩形状のシール部２２と、高低圧仕切位置に対応する溝部ＭＬ３に嵌装される幅広な横断面矩形状のシール部２３と、反噛合い側端部に対応する溝部ＭＬ４に嵌装される横断面Ｌ字形のシール部２４とからなる。特に、シール部２４は、図３に示すようにそのＬ字の底壁先端２４ａが反噛合い側端部方向に向かってメガネ穴Ｍの内周ｍに接する位置すなわち歯車の歯先面に一致する位置にまで延出させてあり、その先端２４ａと内周ｍとの間において所要のシール効果が発揮されるようにしている。
【００１３】
このような構成からなる歯車ポンプまたはモータであれば、歯車側からの高圧油が図３に矢印で示すようにメガネ穴内周ｍに沿って側板１の歯車側から切欠部１Ａを通過して反歯車側に導入されても、その切欠部１Ａの周辺においてはシール部材２のシール部２４の底壁先端２４ａがメガネ穴内周ｍに接しており、従来（図８参照）のように底壁先端が浮き上がっていないため、高圧油はその接触部分のシール効果によってそこから更にシール部２４とケーシング壁面ｈ１との隙間に回り込むことが阻止される。したがって、本実施形態においては、シール部２４をケーシング壁面ｈから離反させるような力は発生せず、シール部２４とケーシング壁面ｈ１との隙間を通じて大量の液が低圧側に漏れる事態も確実に防止される。以上のような作用はケーシングＨ２側においても全く同様である。
【００１４】
このため、この歯車ポンプまたはモータは、簡単に構成できるにも拘らず、シール部材２の早期損壊を有効に防止して信頼性や耐久性に優れたものとすることができ、同時に、大量の内部漏れが生じることもないため容積効率などの性能も確実に向上させることが可能となる。
【００１５】
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではない。例えば、上記においては、流体機器として油圧機器を例にあげたが、利用する流体としては油以外に特殊な水を使用する場合があり、油に限定されるものではない。また、ポンプのみならず圧液を供給することにより回転力を得るモータとしても適用できるものであることは明らかである。また、切欠部の形状も上記のものに限定されず、また切欠部の形成場所は高低圧が反転しても常に高圧である領域ならば特に限定されず、形成箇所も複数箇所に及んでもよい。その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を構成する側板を示す図。
【図２】同実施形態を構成するシール部材を示す図。
【図３】同実施形態の要部を示す拡大断面図。
【図４】従来の歯車ポンプまたはモータを示す断面図。
【図５】同従来例を構成する側板を示す図。
【図６】同従来例を構成するシール部材を示す図。
【図７】同シール部材を示す斜視図。
【図８】図４におけるＡ部を拡大して示す図。
【符号の説明】
１…側板
２…シール部材
２４ａ…先端
Ａ１…切欠部
Ｇ１、Ｇ２…歯車
Ｈ１、Ｈ２…ケーシング
ｈ１…ケーシング壁面
Ｍ…メガネ穴
ｍ…メガネ穴内周
ＭＬ…溝

Claims

互いに噛み合う一対の歯車と、これら両歯車の軸方向側面に添接されて歯先周囲内全域を覆う側板とをケーシングに設けたメガネ穴に収容し、側板とポンプまたはモータのケーシング壁面との間にシール部材を介設してなる歯車形のポンプまたはモータであって、前記側板には反噛み合側端部中央若しくはその近傍に歯車側と反歯車側とを連通させる切欠部を形成するとともに、反歯車側の面に前記切欠部を含み歯車軸を囲む溝を形成して構成され、前記シール部材はこの溝全体に、特に切欠部においてその先端がケーシングのメガネ穴内周に接するように配置され、このシール部材に前記切欠部を経た歯車側からの液圧が作用するように構成したことを特徴とする歯車ポンプまたはモータ。