JP3711588B2

JP3711588B2 - 歯車ポンプまたはモータ

Info

Publication number: JP3711588B2
Application number: JP19291195A
Authority: JP
Inventors: 浩司小松
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: JPH0942166A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の油圧機器分野等において好適に利用される歯車ポンプまたはモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
歯車モータは、ケース内に互いに噛合する一対の歯車を配設し、両歯車の噛合部に開口する一対の出入口の一方に圧液を供給することで、その出入口より流入した液が歯車の歯溝に閉じ込められた状態で強制的に歯車を押圧しながら他方の出入口にまで移動し、その際に歯車に回転動力を付与するものである。また、歯車ポンプは、歯車を同期逆回転駆動することによって、一方の出入口から吸い込んだ液を他方の出入口にまで導いて吐出するものである。このような歯車ポンプまたはモータにおいて、容積効率や機械効率を高めるためには、歯車の側面が側板によって確実にシールされている必要があり、しかも、側板が過度に歯車側面に押し付けられて摺動抵抗が増大することがないようにその押付力も適切なものでなければならない。
【０００３】
そこで、従来は、歯車の側面に添接する側板を図１３に示すような可動側板ａとし、その可動側板ａの反歯車側の面であって歯車側の高圧領域に対応する部位を囲繞する位置に同図及び図１４に示すようなシール溝ｂを凹設するとともに、このシール溝ｂに図１５に示す高低圧区画用の弾性体ｃを装着するようにしている。そして、弾性体ｃと可動側板ａの間に閉成される山形の液溝ｄ（図１７参照）に高圧側から圧液を導入し、これによる液圧付勢力を歯車側からの液圧付勢力に拮抗させて、可動側板ａを適度な圧力バランスの下に歯車側面に添接するようにしている。
【０００４】
なお、図に示す弾性体ｃは両回転タイプのものである。すなわち、歯車側に現われる高圧領域は、図１３における歯車の噛合位置ｅと、この噛合位置から円周方向に±１８０°以上回転した位置にある一対の高低圧仕切位置ｆとを結ぶ３の字形状をなし、出入口の高・低圧が反転すると、その３の字状の高圧領域が逆３の字状に反転して現われる。このため、前記弾性体ｃには、図１５に示すように８の字形のものであって高低圧仕切位置ｆに対応する部位４箇所に角状の突出部ｇを有したものを使用し、高圧領域が３の字状であっても逆３の字状であっても液圧バランスをとれるようにしているものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる従来の液圧バランス構造をより詳細に検討すると、圧力バランス用の圧液を導入するための液溝ｄは、図１５及び図１６に示すように弾性体ｃ側に凹設してあり、その液溝ｄの開口端側を図１８に示すようにシール溝ｂの溝底に対向させて該弾性体ｃを可動側板ａに装着している。そして、シール溝ｂの溝底と弾性体ｃの液溝ｄとの隙間に圧液を導入して、その液圧により可動側板ａを歯車側面に向かって付勢するようにしている。
【０００６】
しかして、圧液が導入されたとき、図１８の位置、すなわち、図１７におけるＨ−Ｈ線断面では弾性体ｃの両側が可動側板ａのシール溝ｂの内側壁ｈによってバックアップされており、弾性体ｃはその内側壁ｈに当接して支持されるため、それ以上の過剰な変形を惹起することはない。ところが、図１７におけるＩ−Ｉ線断面は、図１９に示すように弾性体ｃが長手方向に連続的に延出し、その方向に何らのバックアップ部材も存在しないため、弾性体ｃの液溝ｄに高圧の圧液が導入されると、その圧液により弾性体ｃが長手方向に付勢されて、その結果、高低圧仕切位置ｆを越えて図１５に示す高圧側の山形領域ｃ₁から低圧側の「く」字形領域ｃ₂に矢印Ｘで示すような圧縮力が作用する。つまり、弾性体ｃがこれによってシール溝ｂの「く」字形領域に引き摺り込まれる。また、高低圧が反転すると、反対側にある高低圧仕切位置ｆの近傍が圧縮される結果、前記「く」字形領域ｃ₂には−Ｘ方向の引っ張り力が作用する。このように、高低圧が反転して繰り返し荷重が掛かったときに、弾性体の「く」字形領域ｃ₂が図中矢印Ｘ、−Ｘ方向に沿って頻繁に圧縮、引っ張り力を受け、その力を軟質素材からなる弾性体ｃ自身の強度で支持しなければならないため、弾性体ｃの塑性変形が進行し易く、早期破損の原因になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、８の字形の弾性体を始めとして、３の字形の弾性体にも適用できて、可動側板を適正な圧力バランスの下に歯車側面に添接させておくことができ、しかも、弾性体の耐久性を確実に向上させることができるようにした歯車ポンプ又はモータを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構成を採用したものである。
【０００９】
すなわち、本発明の歯車ポンプまたはモータは、ケース内に互いに噛合状態で収容される一対の歯車と、それらの歯車の側面を摺動シールする可動側板と、その可動側板の反歯車側の面であって歯車側の高圧領域に対応する部位を囲繞する高低圧区画用の弾性体とを具備してなり、弾性体と可動側板の間に高圧側から圧力バランス用の圧液を導入するようにしたものにおいて、圧力バランス用の圧液を導入するための液溝を、可動側板の反歯車側の面に形成するにあたり、常に高圧である領域に形成される溝部の溝底を凹設し、その溝底に液溝を形成したことを特徴とする。
【００１０】
このような構成のものであれば、可動側板に添接する側の弾性体の面を面一にしておくことができる。このため、液溝に圧液が導入されたとき、弾性体の厚み方向と直交する平面方向に圧縮や引っ張り力が生じることを有効に防止することができ、高低圧仕切位置の近傍における弾性体の早期疲労や破損を防いで、弾性体の信頼性や耐久性を確実に向上させることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１２を参照して説明する。
【００１２】
図１は歯車ポンプの縦断面図であり、図２は図１におけるII-II 線断面図であり、図３は図１におけるIII-III 線断面図である。
【００１３】
この歯車ポンプは、フロントケース１と、ボディ一体形のリヤケース２との間に一対の歯車３、４を噛合状態で収容している。リヤケース２は接合端面２ａに隣接する部位に眼鏡状の穴２１を開口させてなるもので、その穴２１の内方端面２１ａに軸受孔２２、２３を穿設し、それらの軸受孔２２、２３にブッシュ２４、２５を嵌入させている。フロントケース１も、前記軸受孔２２、２３に対応する部位に軸受孔１２、１３を穿設し、それらの軸受孔１２、１３に同様にブッシュ１４、１５を嵌入させている。そして、ブッシュ１４、２４に、駆動歯車３を軸着した駆動軸３１を軸承させ、ブッシュ１５、２５に、従動歯車４を軸着した従動軸４１を軸承させている。リヤカバー２は、図２に示すように、両歯車３、４の噛合部Ｏに臨む位置に一対の出入口６、７をそれぞれ開口させている。
【００１４】
また、前記歯車３、４の一方の側面３ａ、４ａとリヤケース２との間、および、他方の側面３ｂ、４ｂとフロントケース１との間に、それぞれ可動側板５を配設している。この可動側板５は、歯車３、４の両側面３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに添接して容積空間をシールするためのもので、図５に示すように、全体の輪郭は互いに噛み合う歯車対３、４を軸方向から投影した形状をなし、２つの軸孔５１、５２を打ち抜いている。
【００１５】
そして、図２において、一方の出入口６又は７から流入した液を他方の出入口７又は６に流出させて、ポンプ又はモータとしての作用を営み得るようになっている。つまり、このポンプ／モータがモータ作用を営むときは、出入口６、７のうち一方に供給した圧液を歯溝に閉じ込めた状態で強制的に歯車３、４を押圧させつつ他方の出入口７、６にまで移動させ、その間に歯車３、４に回転動力を付与する。また、ポンプ作用を営むときは、外部動力源で歯車３、４を同期逆回転駆動することにより、出入口６、７の一方から吸入した液を他方にまで導いて吐出する。
【００１６】
このような歯車ポンプまたはモータにおいて、容積効率や機械効率を高めるためには、歯車３、４の側面３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂを可動側板５によって確実にシールしておく必要があり、しかも、可動側板５を過度に歯車側面３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに押し付けて摺動抵抗が増大することがないように、その押付力も適切なものにしておく必要がある。つまり、歯車ポンプまたはモータが作動すると、例えば図４に示すように、歯車３、４の噛合位置Ｏと、この噛合位置Ｏから円周方向に±１８０°以上回転した位置にある一対の高低圧仕切位置Ｐ、Ｑとの間の３の字形の領域が図中網掛けで示すように高圧になる。また、これが逆回転すると、その高圧領域が、駆動軸３１及び従動軸４１の軸心を結ぶ直線に対して線対称となるように、つまり逆３の字形となるように反転する。このときの高低圧仕切位置はＲ、Ｓとなる。そして、いずれの場合にもこの高圧領域において可動側板５が歯車側面３ａ、４ａ、３ｂ、４ｂから離れようとするため、それを押し返すための圧力バランスが必要になる。
【００１７】
そこで、前記可動側板５の反歯車側の面に、図５に示すようなシール溝５３を設け、このシール溝５３に、図６に示す弾性体８を装着している。
【００１８】
詳述すると、前記シール溝５３は、高低圧が反転しても常に高圧である領域、すなわち、一対の高低圧仕切位置Ｐ−Ｒ間、及び、Ｑ−Ｓ間の山形領域に形成される第１の溝部５３ａと、それ以外の領域、すなわち、高低圧仕切位置Ｐ−Ｑ間、及び、Ｒ−Ｓ間の「く」字形の領域に形成され溝幅が前記第１の溝部５３ａの溝幅に対して略１／２程度に設定され溝深さが前記第１の溝部５３ａの溝深さに対して略同一に設定された第２の溝部５３ｂと、前記各高低圧仕切位置Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓにおいて放射方向に凹欠されリヤケース穴２１の位置にまで延出する第３の溝部５３ｃとを具備してなる。また、可動側板５の長手方向端部に切欠き５４を設け、この切欠き５４を介して可動側板５の歯車側の面に存在する圧液を可動側板５の肉厚方向に沿って反歯車側の面に導入するようにしており、第１の溝部５３ａの中央部には、その切欠き５４よりも幅広であって放射方向に伸びる圧力導入溝部５３ａ₁が設けてある。
【００１９】
このようなシール溝構造に加えて、本実施形態は、そのシール溝５３のうち常に高圧である山形領域に対応した第１の溝部５３ａの溝底を該第１の溝部５３ａよりも若干狭小な幅で図７に示すように一層深く凹設し、その溝底に、歯車側より圧液を導入するための液溝５５を形成している。
【００２０】
一方、図６に示す弾性体８は、ゴム等の軟質素材からなるもので、前記シール溝５３の第１の溝部５３ａに嵌着される第１のシール部８１と、第２の溝部５３ｂに嵌着される第２のシール部８２と、第３の溝部５３ｃに嵌着される第３のシール部８３と、圧力導入溝部５３ａ₁に装着される圧力導入用シール部８４とを一体成形した８の字形のものである。しかして、この弾性体８の第１のシール部８１における断面は、図８に示すように、一定の肉厚からなる平坦なものであり、この第１のシール部８１以外の各シール部８２、８３、８４における断面も全て一定の肉厚からなる平坦な板状のものに成形している。このため、この弾性体８を可動側板５のシール溝５３に装着したとき、第１の溝部５３ａの溝底にある液溝５５が図１０に示すように弾性体８によって蓋封され、この閉塞空間が、図９に示すように可動側板５の長手方向端部に設けた切欠５４を介して可動側板５の歯車側空間に連通されることになる。
【００２１】
このような構成のものであれば、歯車ポンプまたはモータの作動によって可動側板５の歯車側の面に例えば図４に網掛けで示したような高圧領域が発生したとき、図９に矢印で示すように切欠５４を介して可動側板５の液溝５５と弾性体８との隙間に圧液が流入し、その圧液が山形をなす第１の溝部５３ａに沿って液溝５５内に分布するとともに、出入口６、７のうち高圧側の圧液がそのまま「く」字形をなす第２の溝部５３ｂに回り込む結果、反歯車側の面には図１２に網掛けで示すような高圧域が発生する。そして、この高圧領域を、図４に網掛けで示した可動側板５の歯車側の高圧領域に拮抗させることにより、可動側板５を適度な力で歯車３、４の側面３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに添接させ、容積効率と機械効率を有効に向上させ得るものとなる。
【００２２】
その際、図３におけるＤ−Ｄ線断面では、圧液は図１０に示すように弾性体８を装着している可動側板５の第１の溝部５３ａよりも更に深い位置に凹設した液溝５５内に導入されていて、弾性体８に厚み方向に液圧を作用させるほかは、液溝５５の内側面に液圧を作用するだけである。つまり、弾性体８の厚み方向への液圧付勢力はカバー１、２の内方端部によってバックアップされるため、過度の弾性変形を惹起することが防止されるし、液溝５５の内側面に対する液圧付勢力は、この液溝５５が形成されている可動側板５が一般に焼結等の硬化処理によって高い強度を付与されたものであるため何ら強度的に問題となることはない。一方、図３におけるＥ−Ｅ線断面を見ても、圧液は図１１に示すように弾性体８を装着している第１の溝部５３ａよりも更に深い位置に凹設した液溝５５内に導入されて、弾性体８に厚み方向への液圧付勢力を及ぼすほかは、該弾性体８に従来のような長手方向に沿う付勢力を及ぼすことがない。つまり、弾性体８の下面、すなわち可動側板５に添接する側の面が面一であり、弾性体８の長手方向に液圧を作用させるような受圧端面が存在しないため、弾性体８がそれ自身の強度によって受圧力を支持する必要がなくなる。このため、高低圧が頻繁に反転しても、弾性体８に圧縮、引っ張り力が繰り返し作用することを有効に防止することができ、弾性体８の早期劣化や破損を確実に解消して、弾性体８の耐久性を確実に向上させることが可能となる。
【００２３】
なお、液溝の断面形状を始めとして、各部の具体的な構成は、上述した実施例のみに限定されるものではなく、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。また、上記実施形態では本発明を両回転形のポンプ／モータに適用した場合について説明したが、片回転形のポンプ／モータに適用しても上記に準じた作用効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す全体縦断面図。
【図２】図１におけるII-II 線断面図。
【図３】図１におけるIII-III 線断面図。
【図４】同実施形態において可動側板の歯車側の面に高圧領域が発生する様子を示す図２に対応した説明図。
【図５】同実施形態で用いた可動側板の正面図。
【図６】同実施形態で用いた弾性体の正面図。
【図７】図５におけるＡ−Ａ線拡大断面図。
【図８】図６におけるＢ−Ｂ線拡大断面図。
【図９】図３におけるＣ−Ｃ線拡大断面図。
【図１０】図３におけるＤ−Ｄ線拡大断面図。
【図１１】図３におけるＥ−Ｅ線拡大断面図。
【図１２】同実施形態において可動側板の反歯車側の面に高圧領域が形成される様子を示す図３に対応した説明図。
【図１３】従来の可動側板を示す正面図。
【図１４】図１３におけるＦ−Ｆ線拡大断面図。
【図１５】従来の弾性体を示す正面図。
【図１６】図１５におけるＧ−Ｇ線拡大断面図。
【図１７】可動側板に弾性体を装着した状態を示す正面図。
【図１８】図１７におけるＨ−Ｈ線拡大断面図。
【図１９】図１７におけるＩ−Ｉ線拡大断面図。
【符号の説明】
１、２…ケース
３、４…歯車
３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ…側面
５…可動側板
５５…液溝
８…弾性体

Claims

ケース内に互いに噛合状態で収容される一対の歯車と、それらの歯車の側面を摺動シールする可動側板と、その可動側板の反歯車側の面であって歯車側の高圧領域に対応する部位を囲繞する高低圧区画用の弾性体とを具備してなり、弾性体と可動側板の間に高圧側から圧力バランス用の圧液を導入するようにしたものにおいて、
圧力バランス用の圧液を導入するための液溝を、可動側板の反歯車側の面に形成するにあたり、常に高圧である領域に形成される溝部の溝底を凹設し、その溝底に液溝を形成したことを特徴とする歯車ポンプまたはモータ。