JP3746399B2 - Gear pump - Google Patents

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JP3746399B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに噛み合う一対のギヤの回転によりポンプ作用をなすギヤポンプに関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来より、ギヤポンプは、簡単な構造を有する小型軽量のポンプとして種々の産業分野に用いられている。
この種のギヤポンプの構造としては、ハウジング内部の空洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせてギヤ室を区画し、このギヤ室の内部に互いに噛み合う一対のギヤを収容して、各ギヤの支軸を各サイドプレートに形成した支持孔によって嵌合支持すると共に、ギヤ室の内部に両ギヤの噛み合い位置を挟んで作動流体の吸込室および吐出室を形成したタイプのものが一般的である。
【0003】
ところで、ギヤポンプのギヤの噛み合い部分では、各サイドプレートおよび噛合する各ギヤ歯で形成される閉塞領域に油が閉じ込められる、いわゆる閉じ込み現象を生じて、閉じ込められた油がギヤの回転に伴って圧縮されるときに、非常な高圧が生じる結果、振動や騒音が発生するという問題がある。
この問題に対して、本願出願人は、閉塞領域と支持孔とを連通する流路を備えたギヤポンプを提案している(例えば、特開平11−13644号等)。このギヤポンプでは、図6に示すように、高圧側の吐出室90と低圧側の吸込室91とは、駆動ギヤ96と従動ギヤ97との噛み合い点92で区画されており、この噛み合い点92の両側の近傍に一対の閉塞領域93,94(図6にハッチングを施した。)が区画されている。この一対の閉塞領域93,94と連通するように、流路の閉塞領域側入口開口95が設けられ、流路は流出先となる支持孔に出口を有していた。このギヤポンプでは、閉じ込みに起因した振動や騒音を防止できるとともに、支持孔への潤滑を確保することができる。その一方で、このギヤポンプは、ギヤ室の閉塞領域から流路を通じて支持孔へ油を流出させるので、流量損失を生じる場合が懸念される。
【0004】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、ギヤポンプの閉じ込み現象に起因した振動や騒音を防止できるとともに、流量損失を抑制できるギヤポンプを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明の態様は、ハウジング内部の空洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせてギヤ室を区画し、このギヤ室の内部に互いに噛み合う一対のギヤを収容して、各ギヤの支軸を各サイドプレートを介して支持すると共に、上記ギヤ室の内部に両ギヤの噛み合い点を挟んで作動流体の吸込室および吐出室を形成したギヤポンプにおいて、上記各サイドプレートのギヤ側側面には、両サイドプレートおよび噛合する各ギヤ歯で形成される閉塞領域に臨む入口開口を有し且つ出口を持たない一対の流体溜め穴が互いに独立して形成され、一対の流体溜め穴の入口開口は、上記ギヤ側側面の所定の部分のみに形成され、上記所定の部分は、上記閉塞領域を形成しているギヤ歯の側面がギヤの回転に伴って対向する上記ギヤ側側面の部分であり、一対の流体溜め穴の入口開口は、支軸の軸方向から見たときに両ギヤの噛み合いの作用線を挟んだ両側にそれぞれ配置されていることを特徴とするギヤポンプを提供する。
【0006】
本態様によれば、ギヤの回転に伴って、閉塞領域内に閉じ込められた作動流体の一部を流体溜め穴に収容できるので、作動流体の圧縮率が抑制される結果、閉じ込み圧の上昇が抑制される。
ところで、ギヤの回転に伴い、閉塞領域と吐出室とが連通する場合がある(図6参照)。この吐出室90と連通している状態の閉塞領域93に入口開口95を設ける場合を想定すると、流出先のある流路をサイドプレートに設けた従来のギヤポンプでは、吐出室90から閉塞領域93を介して入口開口95を通り流路を経て流出先へ作動流体が流出してしまうので、流量損失の増大が懸念される。これに対して、本発明では流体溜め穴の流出先を無くしたので、流量損失を抑制することができる。
【0007】
ここで、噛み合いの作用線とは、両ギヤ同士の噛み合い点が、ギヤの回転に伴って移動する軌跡である。両ギヤの噛み合いの作用線を挟んだ両側に、上述の閉塞領域は一対が区画されている。これら一対の閉塞領域は、噛み合い点が噛み合いの作用線に沿って移動するのに伴って吸込室と吐出室とにそれぞれ連通する場合がある。このような状態で、図6に示すように、仮に上述の入口開口95が作用線Lにまたがって形成されている場合を想定すると、一対の閉塞領域93,94は入口開口95を通して互いに連通するので、吸込室91と吐出室90とが互いに連通し、その結果、流量損失が発生する虞がある。
【0008】
これに対して本態様によれば、流体溜め穴が作用線を回避しているので、両閉塞領域間の仕切りを維持でき、これにより、吸込室および吐出室の連通を防止できる結果、この連通に起因した流量損失の発生を防止できる。しかも、流体溜め穴を各閉塞領域に対応してそれぞれ配置するので、各閉塞領域での閉じ込み圧を確実に抑制できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施の形態にかかるギヤポンプの概略構成を示す正面図である。図2は、図1のII−II線に沿う断面側面図であり、ハッチングを省略してある。
【0010】
本ギヤポンプは、その中央部を貫通する長円形断面の空洞10aを有する本体筒10の両側を、これの全面を覆う態様にねじ止めされた一対の蓋板11により塞いで構成されたハウジング1を備えている。このハウジング1の内部には、空洞10aの両側から嵌挿された、例えば、アルミニウム合金製の一対のサイドプレート12同士の間にギヤ室14が区画されている。このギヤ室14内には、互いに対をなす駆動ギヤ3と従動ギヤ4とが配置されている。
【0011】
ハウジング1の空洞10aは、蓋板11と本体筒10との間に介在しているOリング19により密封され、このOリング19は蓋板11の環状溝に収容されている。また、空洞10a内において、対向するサイドプレート12と蓋板11との間には、サイドプレート12の収容溝に収容されたシール13が設けられている。
【0012】
駆動ギヤ3および従動ギヤ4の支軸30,40は、長円形断面を有するギヤ室14の両側の半円部の軸心上にそれぞれ位置し、互いに平行をなして架設されている。すなわち、支軸30,40は各サイドプレート12にそれぞれ一対形成された支持孔31,41により両持ち支持されている。
支軸30は、一対の支持孔31により支持され、一方の蓋板11を貫通して外部に延長され、この延長端に伝達される図示しないモータ等の動力源からの駆動力により回転駆動される駆動軸を構成している。また、支軸30には、ギヤ室14の内部において駆動ギヤ3が一体回転可能に装着されている。支軸30が蓋板11を貫通する部分にはオイルシール17が配置されている。
【0013】
また、支軸40は、一対の支持孔41によって支持され、各サイドプレート12の支持孔41内に軸端を有する従動軸を構成している。支軸40には、ギヤ室14の内部において従動ギヤ4が装着されている。従動ギヤ4の支軸40への装着では、軸回りの回転を拘束してもよいし軸回りの回転を許容してもよい。従動ギヤ4は、両支軸30,40の軸心を含む平面近傍範囲内において駆動ギヤ3と噛み合い、支軸30により駆動される駆動ギヤ3の回転に伴って、支軸40と共に(或いは支軸40の回転を伴わずに)従動回転するようにしてある。
【0014】
図2には、駆動ギヤ3およびこれに連動する従動ギヤ4の回転方向が矢符により示してあり、両ギヤ3,4の噛み合い位置を挟んだ両側には、回転方向側に吸込室5が、反回転方向側に吐出室6が形成されている。これら吸込室5および吐出室6は、本体筒10の対応位置に開口する吸込口15および吐出口16を介して、ハウジング1外の図示しない吸込先および吐出先にそれぞれ接続されるようにしてある。
【0015】
図3において、サイドプレート12のギヤ側側面12aには、両ギヤ3,4の噛み合い位置から吸込室5側へ延びる逃げ溝63および吐出室6側へ延びる逃げ溝64が形成されている。これらの逃げ溝63,64は、両ギヤ3,4の噛み合い位置で作動流体が各サイドプレート12と各噛み合いギヤ歯とで形成される閉塞領域に閉じ込められる、いわゆる閉じ込みの発生を防止するためのものである。両逃げ溝63,64は、両ギヤ3,4の噛み合い中心位置を避けるようにして設けられ、互いの間に所定の距離が確保されている。これは両逃げ溝63,64を連通させてしまうと、吸込室5と吐出室6とが連通されて、ポンプ機能を果たせなくなるので、これを防止するためである。また、ギヤ側側面12aには、各支持孔31,41と吸込室5とをそれぞれ連通する連通溝65が形成されている。
【0016】
一方、図1を参照して、サイドプレート12の反ギヤ側側面12bでは、シール13を境界として、互いに対向するサイドプレート12と蓋板11との間の空間が、吸込室5に連通する低圧側空間と、吐出室6と連通する高圧側空間とに仕切られている。このように、サイドプレート12の背面である反ギヤ側側面12bには、シール13で仕切られた状態で、低圧の作動流体および高圧の作動流体が背圧として作用し、これが、サイドプレート12に吐出圧に応じて負荷されるので、サイドプレート12と両ギヤ3,4との間の隙間が高精度で維持される結果、高圧時のポンプ効率を高く維持できる。
【0017】
このような構成により、吸込口15を経て吸込室5に導入される作動流体は、吸込室5に臨む駆動ギヤ3および従動ギヤ4の歯間に受け入れられ、両ギヤ3,4の回転により、それぞれの歯間と本体筒10の内周面との間に封止された状態で搬送され、吐出室6に送り出される。吐出室6への送り出しを終えた駆動ギヤ3と従動ギヤ4とは、両ギヤ3,4の噛み合い位置を経て吸込室5側に向き、この吸込室5内の作動流体を再度受け入れて吐出室6側へ送り出す作用をなす。
【0018】
以上の如く行われるギヤポンプの動作中、駆動ギヤ3と従動ギヤ4との噛み合い点近傍で、一方の歯の歯底と、他方の歯の歯先との間に形成される閉塞領域に、作動流体が閉じ込められる、いわゆる閉じ込みが生じて、その結果、非常な高圧を発生し振動や騒音を発生するおそれがある。
本実施形態では、閉じ込みを防止するために、サイドプレート12のギヤ側側面12aに、閉塞領域から作動流体の一部を受け入れる流体溜め穴80を設けている。これにより、上述の逃げ溝63,64による閉じ込み防止の効果に加えて、より一層確実な閉じ込み防止を図っている。
【0019】
以下、詳細に説明する。
流体溜め穴80は、図1に示すように、複数個、例えば、一対のサイドプレート12のそれぞれに各一対で合計4個設けられている。
流体溜め穴80は、サイドプレート12のギヤ側側面12aに入口開口81を有し、そこから所定深さで支持孔31の中心軸線71と平行に形成され(支持孔41の中心軸線72と平行でもよい。)、流体溜め穴80は、入口開口81のみで開いており、その奥に出口を有していない。また、同じサイドプレート12にある流体溜め穴80同士は、互いに連通しないようにされている。なお、流体溜め穴80は、貫通孔の出口端部を栓または蓋で塞いで構成してもよい。
【0020】
図3に示すように、一つのギヤ側側面12aにある一対の入口開口81は、両ギヤ3,4の閉塞領域であって両逃げ溝63,64から隔離された領域、例えば、両逃げ溝63,64の間の略中間位置に配置されている。一対の入口開口81と両逃げ溝63,64とは、互いに連通を回避されている。
一対の入口開口81は、支軸30の軸方向から見たときに、両ギヤ3,4の回転中心同士71,72を結ぶ線73に沿って並んで配置されており、駆動ギヤ3側の入口開口81と、従動ギヤ4側の入口開口81とで構成されている。
【0021】
また、一対の入口開口81の中心は、支軸30の軸方向から見たときに、噛み合いのピッチ点P0から、対応するギヤの回転中心71,72に向かって所定距離離れて配置されている。この所定距離は、例えば、ギヤ3,4の全歯たけの略半分にされている。これにより、駆動ギヤ側の入口開口81では、駆動ギヤ3の歯底と、これに接近する従動ギヤ4の歯先との間にできて閉塞領域になる隙間に確実に開口することができる。
【0022】
入口開口81は、例えば、円形に形成されている。この円の直径は、入口開口81の前方を通過するギヤ歯部分の歯厚よりも小さくされ、隣接する歯溝が、互いに入口開口81を介して連通することを回避している。
一対の入口開口81は、両ギヤ3,4の噛み合いの作用線Lを挟んだ両側に配置され、一対の入口開口81と作用線Lとは、支軸30(支軸40でもよい。)の軸方向からみたときに互いに重なり合うことを回避している。これによって、吸込室5と吐出室6とが互いに連通することを回避している。というのは、閉塞領域は一対で構成され、この一対の閉塞領域(図4の閉塞領域S3,S4参照)は、両ギヤ3,4の噛み合い点Kが噛み合いの作用線Lに沿って移動するのに伴って、吸込室5および吐出室6にそれぞれ連通する場合がある。このような状態で、仮に、入口開口81が一つでも作用線Lと重なり合っていると、その入口開口81と一対の閉塞領域とが互いに連通してしまい、その結果、吸込室5と吐出室6とが互いにその入口開口81を通じて連通する場合があるからである。
【0023】
次に動作を説明する。
図4は、駆動ギヤと従動ギヤの噛み合いを説明するための、サイドプレートの要部拡大側面図である。図5は、閉塞領域と流体溜め穴との連通状態を示す模式図である。
まず、閉塞領域を図4を参照して説明する。
【0024】
閉塞領域は、両ギヤ3,4の歯面同士の接触点である噛み合い点Kを挟んだ両側に一対で区画されている。この一対の閉塞領域は、駆動ギヤ3の歯底によって区画される駆動ギヤ側の閉塞領域S3と、従動ギヤ4の歯底によって区画される従動ギヤ側の閉塞領域S4とである。噛み合い点Kは、駆動ギヤ3のギヤ歯3aの進行方向側(すなわち吸込室5側)の歯面3bに位置しているから、従動ギヤ側の閉塞領域S4は、噛み合い点Kに対して吐出室6寄りにあり、駆動ギヤ側の閉塞領域S3は、噛み合い点Kに対して吸込室5寄りとなる。
【0025】
両ギヤ3,4の回転に伴って、噛み合い点Kは移動し、その軌跡が上述の作用線Lとなる。この作用線Lは、支軸30の軸方向から見たときに、ピッチ点P0を通り、このピッチ点P0でのギヤ歯の進む方向に対してギヤ歯の圧力角で傾いている。
以下、図5を参照して、各閉塞領域、吐出室、吸込室、および各流体溜め穴の相互の連通状態を、一対のギヤの回転とともに説明する。なお、図5には閉塞領域と連通している入口開口の部分にハッチングが施されている。
【0026】
まず、図5(a)を参照する。吸込室5から、駆動ギヤ側の閉塞領域S3、噛み合い点K、従動ギヤ側の閉塞領域S4、および吐出室6が順に並んでいる。この状態では、吸込室5と吐出室6との間は、噛み合い点Kだけで仕切られ、これ以外の部分は互いに連通している。
また、駆動ギヤ側の入口開口81の一部は駆動ギヤ側の閉塞領域S3に開口し、従動ギヤ側の入口開口81の一部は従動ギヤ側の閉塞領域S4に開口している。噛み合いの進行に伴い、図5(b)に示すように、駆動ギヤ側の閉塞領域S3は広がり、これとともに、駆動ギヤ側の入口開口81は、駆動ギヤ3のギヤ歯3aにより閉塞領域S3,S5に対して閉じられる。また、従動ギヤ側の閉塞領域S4は狭くなり、これとともに、従動ギヤ側の入口開口81は、従動ギヤ側の閉塞領域S4に全体で開口し、閉塞領域S4内の作動流体の一部を従動ギヤ側の流体溜め穴80に収容することができる。
【0027】
さらに噛み合いが進行すると、図5(c)に示すように、駆動ギヤ側の閉塞領域S5に対して吸込室寄りにある噛み合い点Kは、作用線L上の吸込室寄りに移動している。一方で、閉塞領域S5に対して吐出室側に新たな噛み合い点Kが生じる。これにより、吸込室5と吐出室6との間は、2つの噛み合い点Kにより、3つの部分に互いに仕切られている。2つの噛み合い点Kの間には、2つの閉塞領域S4,S5があり、この2つの閉塞領域S4,S5は互いに連通している。というのは、上述の両閉塞領域S4,S5の間となる駆動ギヤ3のギヤ歯3aの反進行方向側の歯面3cと、従動ギヤ4のギヤ歯4aの進行方向側の歯面4cとの間には、通常、隙間(バックラッシュ)が生じるためである。
【0028】
また、図5(c)〜図5(d)に示すように、従動ギヤ4の歯先が駆動ギヤ3の歯底に接近するのに伴い、駆動ギヤ側の閉塞領域S5は狭くなり、それとともに、この閉塞領域S5に駆動ギヤ側の入口開口81が開き始めて、やがて大きく全体で開口するようになり、閉塞領域S5にある作動流体の一部を、駆動ギヤ側の流体溜め穴80に収容することができる。一方、従動ギヤ側の閉塞領域S4は広がり、従動ギヤ側の入口開口81は、従動ギヤ側の閉塞領域S4に対して、ギヤ歯4aにより徐々に閉じられる。
【0029】
このように本実施の形態によれば、ギヤ3,4の回転に伴って、閉塞領域内に閉じ込められた作動流体の一部を流体溜め穴80に収容できるので、作動流体の圧縮率が抑制される結果、閉じ込み圧の上昇が抑制される。
さらに、逃げ溝63,64と、流体溜め穴80との組合せにより、閉じ込みによる高圧発生を確実に防止できる。その結果、閉じ込み圧の上昇に起因する振動や騒音を確実に防止できる。
【0030】
ところで、図4に示すように、ギヤ3,4の回転に伴い、閉塞領域と吐出室6とが連通する場合がある。例えば、図4に示す閉塞領域S4は吐出室6と連通している。この吐出室6と連通している状態の閉塞領域に入口開口81を設ける場合を想定すると、流出先のある流路をサイドプレートに設けた従来のギヤポンプでは、吐出室6から閉塞領域および流路を介して流出先へ作動流体が流出してしまうので、流量損失の増大が懸念される。これに対して、本発明では流体溜め穴80の流出先を無くしたので、流量損失を抑制することができる。
【0031】
また、流体溜め穴80の入口開口81が作用線Lを回避しているので、駆動ギヤ3側と従動ギヤ4側との両閉塞領域間の仕切りを維持でき、これにより、吸込室5および吐出室6の連通を防止できる結果、この連通に起因した流量損失の発生を防止できる。しかも、流体溜め穴80を各閉塞領域に対応してそれぞれ配置するので、各閉塞領域での閉じ込み圧を確実に抑制できる。
【0032】
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【0033】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、閉じ込められる作動流体の一部を流体溜め穴に収容することにより、作動流体の圧縮率が抑制されるので、閉じ込み圧の上昇が抑制される結果、閉じ込み圧の上昇に起因する騒音や振動を防止することができ、ひいては、ポンプ効率の向上を図ることができる。
【0034】
また、吐出室が閉塞領域を介して流体溜め穴に連通する場合であっても、流体溜め穴から作動流体が流出しないので、流量損失を抑制できる結果、ポンプ効率の低下を抑制することができる。
また、流体溜め穴が噛み合いの作用線を回避しているので、吸込室および吐出室の間の連通に起因する流量損失の発生を防止できる。しかも、閉じ込み圧を各閉塞領域で抑えることで全体としても閉じ込み圧を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態にかかるギヤポンプの断面正面図である。
【図2】図1のギヤポンプの断面側面図であり、図1のII─II線に沿う断面図であってハッチングを省略してある。
【図3】サイドプレートの側面図であり、図1の III─ III線に沿う図である。
【図4】駆動ギヤと従動ギヤの噛み合いを説明するための、サイドプレートの要部拡大側面図である。
【図5】閉塞領域と流体溜め穴との開口状態を示す模式図であり、流体溜め穴の開口している部分にはハッチングが施されている。
【図6】従来のギヤポンプおよび比較例のギヤポンプを説明するための、サイドプレートの要部拡大側面図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
3 駆動ギヤ
3a,4a ギヤ歯
4 従動ギヤ
5 吸込室
6 吐出室
10a 空洞
12 サイドプレート
12a ギヤ側側面
14 ギヤ室
30,40 支軸
80 流体溜め穴
81 入口開口
L 噛み合いの作用線
K 噛み合い点
S3〜S6 閉塞領域
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gear pump that performs pumping action by rotation of a pair of gears that mesh with each other.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
Conventionally, a gear pump has been used in various industrial fields as a small and light pump having a simple structure.
As a structure of this type of gear pump, a pair of side plates are fitted in a cavity inside a housing to define a gear chamber, and a pair of gears meshing with each other are accommodated inside the gear chamber, and a support shaft of each gear is accommodated. A type in which a suction chamber and a discharge chamber for the working fluid are formed inside the gear chamber with the meshing position of both gears interposed therebetween is generally supported by a support hole formed in each side plate.
[0003]
By the way, in the meshing portion of the gear of the gear pump, oil is trapped in a closed region formed by each side plate and each gear tooth to be meshed, so that a so-called confinement phenomenon occurs, and the trapped oil is accompanied by the rotation of the gear. When compressed, there is a problem that vibration and noise are generated as a result of extremely high pressure.
In response to this problem, the applicant of the present application has proposed a gear pump provided with a flow path that connects the closed region and the support hole (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-13644). In this gear pump, as shown in FIG. 6, the discharge chamber 90 on the high pressure side and the suction chamber 91 on the low pressure side are partitioned by an engagement point 92 between the drive gear 96 and the driven gear 97. A pair of closed regions 93 and 94 (hatched in FIG. 6) are defined in the vicinity of both sides. A flow path closed area side inlet opening 95 is provided so as to communicate with the pair of closed areas 93 and 94, and the flow path has an outlet in a support hole serving as an outflow destination. In this gear pump, vibration and noise due to the confinement can be prevented, and lubrication to the support hole can be ensured. On the other hand, since this gear pump causes oil to flow out from the closed region of the gear chamber to the support hole through the flow path, there is a concern that a flow loss may occur.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above technical problem and provide a gear pump that can prevent vibration and noise due to the confinement phenomenon of the gear pump and suppress flow loss.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a pair of side plates are fitted into a cavity inside a housing to define a gear chamber, and a pair of gears meshing with each other are accommodated in the gear chamber to support each gear. In the gear pump in which the shaft is supported via each side plate and the suction chamber and the discharge chamber for the working fluid are formed inside the gear chamber with the meshing point of both gears interposed therebetween, A pair of fluid reservoir holes having an inlet opening facing a closed region formed by both side plates and meshing gear teeth and having no outlet are formed independently of each other, and the inlet openings of the pair of fluid reservoir holes are Formed on only a predetermined portion of the gear side surface, and the predetermined portion is a portion of the gear side surface on which the side surfaces of the gear teeth forming the closed region face each other as the gear rotates. Ri, the inlet opening of the pair of fluid reservoir holes, to provide a gear pump, characterized in that are arranged on both sides of the line of action of the meshing of gears when viewed from the axial direction of the support shaft.
[0006]
According to this aspect, as the gear rotates, a part of the working fluid confined in the closed region can be accommodated in the fluid reservoir hole. As a result, the compressibility of the working fluid is suppressed, resulting in an increase in the confining pressure. Is suppressed.
By the way, with the rotation of the gear, the closed area and the discharge chamber may communicate (see FIG. 6). Assuming the case where the inlet opening 95 is provided in the closed region 93 that is in communication with the discharge chamber 90, in the conventional gear pump in which the flow path with the outflow destination is provided in the side plate, the closed region 93 is removed from the discharge chamber 90. Since the working fluid flows out to the outflow destination through the inlet opening 95 and the flow path, there is a concern about an increase in flow rate loss. On the other hand, since the outflow destination of the fluid reservoir hole is eliminated in the present invention, the flow loss can be suppressed.
[0007]
Here, the action line of meshing is a trajectory in which the meshing point between the two gears moves as the gear rotates. A pair of the above-described closed regions are defined on both sides of the line of action of meshing between both gears. The pair of closed regions may communicate with the suction chamber and the discharge chamber, respectively, as the meshing point moves along the meshing action line. In this state, as shown in FIG. 6, assuming that the above-described inlet opening 95 is formed across the action line L, the pair of closed regions 93 and 94 communicate with each other through the inlet opening 95. Therefore, the suction chamber 91 and the discharge chamber 90 communicate with each other, and as a result, there is a possibility that a flow rate loss may occur.
[0008]
On the other hand, according to this aspect, since the fluid reservoir hole avoids the line of action, the partition between the two closed regions can be maintained, thereby preventing communication between the suction chamber and the discharge chamber. It is possible to prevent the occurrence of flow loss caused by In addition, since the fluid reservoir holes are arranged corresponding to the respective closed regions, the confining pressure in each closed region can be reliably suppressed.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a gear pump according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional side view taken along the line II-II in FIG. 1, and hatching is omitted.
[0010]
In this gear pump, a housing 1 constituted by closing both sides of a main body cylinder 10 having an oval cross-sectional cavity 10a penetrating through a central portion thereof with a pair of cover plates 11 screwed in a manner covering the entire surface thereof. I have. Inside the housing 1, a gear chamber 14 is defined between a pair of side plates 12 made of, for example, aluminum alloy that are fitted from both sides of the cavity 10 a. A drive gear 3 and a driven gear 4 that are paired with each other are disposed in the gear chamber 14.
[0011]
The cavity 10 a of the housing 1 is sealed by an O-ring 19 interposed between the lid plate 11 and the main body cylinder 10, and the O-ring 19 is accommodated in an annular groove of the lid plate 11. In the cavity 10 a, a seal 13 accommodated in the accommodation groove of the side plate 12 is provided between the side plate 12 and the cover plate 11 that face each other.
[0012]
The support shafts 30 and 40 of the drive gear 3 and the driven gear 4 are respectively positioned on the axial centers of the semicircular portions on both sides of the gear chamber 14 having an oval cross section, and are laid in parallel to each other. That is, the support shafts 30 and 40 are supported at both ends by the support holes 31 and 41 formed in a pair on each side plate 12.
The support shaft 30 is supported by a pair of support holes 31, extends through the one cover plate 11, and is driven to rotate by a driving force from a power source such as a motor (not shown) transmitted to the extended end. The drive shaft is configured. Further, the drive gear 3 is mounted on the support shaft 30 so as to be integrally rotatable inside the gear chamber 14. An oil seal 17 is disposed at a portion where the support shaft 30 penetrates the cover plate 11.
[0013]
The support shaft 40 is supported by a pair of support holes 41 and constitutes a driven shaft having a shaft end in the support hole 41 of each side plate 12. The driven gear 4 is mounted on the support shaft 40 inside the gear chamber 14. When the driven gear 4 is mounted on the support shaft 40, the rotation around the axis may be restricted or the rotation around the axis may be allowed. The driven gear 4 meshes with the drive gear 3 within a range in the vicinity of the plane including the shaft centers of both the support shafts 30, 40, and (or with the support shaft 40) as the drive gear 3 driven by the support shaft 30 rotates. The rotation is driven (without rotation of the shaft 40).
[0014]
In FIG. 2, the rotation direction of the drive gear 3 and the driven gear 4 interlocked therewith is indicated by an arrow, and suction chambers 5 are provided on the rotation direction side on both sides of the meshing positions of the two gears 3 and 4. A discharge chamber 6 is formed on the side opposite to the rotation direction. The suction chamber 5 and the discharge chamber 6 are respectively connected to a suction destination and a discharge destination (not shown) outside the housing 1 via a suction port 15 and a discharge port 16 that open to corresponding positions of the main body cylinder 10. .
[0015]
In FIG. 3, a clearance groove 63 extending toward the suction chamber 5 and a clearance groove 64 extending toward the discharge chamber 6 from the meshing position of the gears 3 and 4 are formed on the gear side surface 12 a of the side plate 12. These escape grooves 63 and 64 prevent the so-called confinement in which the working fluid is confined in the closed region formed by the side plates 12 and the meshing gear teeth at the meshing position of the gears 3 and 4. belongs to. Both escape grooves 63, 64 are provided so as to avoid the meshing center position of both gears 3, 4, and a predetermined distance is secured between them. This is to prevent the relief chambers 63 and 64 from communicating with each other because the suction chamber 5 and the discharge chamber 6 are communicated with each other and cannot perform the pump function. The gear side surface 12a is formed with a communication groove 65 for communicating the support holes 31 and 41 with the suction chamber 5 respectively.
[0016]
On the other hand, referring to FIG. 1, on the non-gear side surface 12 b of the side plate 12, the space between the side plate 12 and the cover plate 11 facing each other with the seal 13 as a boundary is a low pressure communicating with the suction chamber 5. It is partitioned into a side space and a high-pressure side space communicating with the discharge chamber 6. As described above, the low-pressure working fluid and the high-pressure working fluid act as back pressure in the state partitioned by the seal 13 on the non-gear side surface 12b which is the back surface of the side plate 12, and this acts on the side plate 12. Since the load is applied according to the discharge pressure, the gap between the side plate 12 and both the gears 3 and 4 is maintained with high accuracy, so that the pump efficiency at high pressure can be maintained high.
[0017]
With such a configuration, the working fluid introduced into the suction chamber 5 through the suction port 15 is received between the teeth of the drive gear 3 and the driven gear 4 facing the suction chamber 5, and by rotation of both gears 3, 4, It is conveyed in a sealed state between each tooth and the inner peripheral surface of the main body cylinder 10 and sent out to the discharge chamber 6. The drive gear 3 and the driven gear 4 that have finished sending out to the discharge chamber 6 are directed toward the suction chamber 5 through the meshing positions of the two gears 3 and 4, and receive the working fluid in the suction chamber 5 again to discharge the discharge chamber. Acts to send to 6 side.
[0018]
During the operation of the gear pump performed as described above, in the vicinity of the meshing point of the drive gear 3 and the driven gear 4, an operation is performed in a closed region formed between the tooth bottom of one tooth and the tooth tip of the other tooth. There is a so-called confinement in which the fluid is trapped, and as a result, a very high pressure may be generated, causing vibration and noise.
In the present embodiment, a fluid reservoir hole 80 for receiving a part of the working fluid from the closed region is provided in the gear side surface 12a of the side plate 12 in order to prevent the closing. Thereby, in addition to the effect of preventing the closing by the above-described escape grooves 63 and 64, the prevention of the closing is further ensured.
[0019]
Details will be described below.
As shown in FIG. 1, a plurality of fluid reservoir holes 80 are provided, for example, a total of four fluid reservoir holes 80 in each pair of side plates 12.
The fluid reservoir hole 80 has an inlet opening 81 on the gear side surface 12a of the side plate 12, and is formed in parallel to the central axis 71 of the support hole 31 from there at a predetermined depth (parallel to the central axis 72 of the support hole 41). However, the fluid reservoir hole 80 is opened only by the inlet opening 81 and does not have an outlet at the back thereof. Further, the fluid reservoir holes 80 in the same side plate 12 do not communicate with each other. The fluid reservoir hole 80 may be configured by closing the outlet end of the through hole with a stopper or a lid.
[0020]
As shown in FIG. 3, a pair of inlet openings 81 on one gear side surface 12a is a closed region of both gears 3 and 4 and is an area isolated from both escape grooves 63 and 64, for example, both escape grooves. It is arranged at a substantially intermediate position between 63 and 64. The pair of inlet openings 81 and the escape grooves 63 and 64 are prevented from communicating with each other.
The pair of inlet openings 81 are arranged side by side along a line 73 connecting the rotation centers 71 and 72 of the two gears 3 and 4 when viewed from the axial direction of the support shaft 30, and are arranged on the drive gear 3 side. An inlet opening 81 and an inlet opening 81 on the driven gear 4 side are configured.
[0021]
The centers of the pair of inlet openings 81 are arranged at a predetermined distance from the meshing pitch point P0 toward the rotation centers 71 and 72 of the corresponding gears when viewed from the axial direction of the support shaft 30. . The predetermined distance is, for example, substantially half of the total tooth depth of the gears 3 and 4. As a result, the opening 81 on the drive gear side can be surely opened in a gap formed between the tooth bottom of the drive gear 3 and the tooth tip of the driven gear 4 approaching the drive gear 3 and forming a closed region.
[0022]
The inlet opening 81 is formed in a circular shape, for example. The diameter of this circle is made smaller than the tooth thickness of the gear tooth portion passing in front of the entrance opening 81, thereby preventing adjacent tooth spaces from communicating with each other via the entrance opening 81.
The pair of inlet openings 81 are disposed on both sides across the line of action L of meshing between the gears 3 and 4, and the pair of inlet openings 81 and the line of action L of the support shaft 30 (the support shaft 40 may be used). It avoids overlapping each other when viewed from the axial direction. As a result, the suction chamber 5 and the discharge chamber 6 are prevented from communicating with each other. This is because the closed region is composed of a pair, and in this pair of closed regions (see closed regions S3 and S4 in FIG. 4), the meshing point K of both gears 3 and 4 moves along the meshing action line L. Accordingly, the suction chamber 5 and the discharge chamber 6 may be communicated with each other. In this state, if even one inlet opening 81 overlaps the action line L, the inlet opening 81 and the pair of closed regions communicate with each other. As a result, the suction chamber 5 and the discharge chamber 6 may communicate with each other through the inlet opening 81.
[0023]
Next, the operation will be described.
FIG. 4 is an enlarged side view of the main part of the side plate for explaining the meshing of the drive gear and the driven gear. FIG. 5 is a schematic diagram showing a communication state between the closed region and the fluid reservoir hole.
First, the closed area will be described with reference to FIG.
[0024]
The closed region is partitioned as a pair on both sides of the meshing point K that is the contact point between the tooth surfaces of the gears 3 and 4. The pair of closed regions are a drive gear side closed region S3 defined by the tooth bottom of the drive gear 3 and a driven gear side closed region S4 defined by the tooth bottom of the driven gear 4. Since the meshing point K is located on the tooth surface 3b of the drive gear 3 on the traveling direction side of the gear teeth 3a (that is, the suction chamber 5 side), the closed region S4 on the driven gear side discharges from the meshing point K. The closed region S3 on the drive gear side near the chamber 6 is close to the suction chamber 5 with respect to the meshing point K.
[0025]
As the both gears 3 and 4 rotate, the meshing point K moves, and the locus thereof becomes the action line L described above. When viewed from the axial direction of the support shaft 30, the action line L passes through the pitch point P0 and is inclined at the gear tooth pressure angle with respect to the direction in which the gear tooth advances at the pitch point P0.
Hereinafter, with reference to FIG. 5, the mutual communication state of each closed region, the discharge chamber, the suction chamber, and each fluid reservoir hole will be described together with the rotation of the pair of gears. In FIG. 5, hatching is applied to a portion of the inlet opening that communicates with the closed region.
[0026]
First, reference is made to FIG. From the suction chamber 5, a closed region S3 on the drive gear side, an engagement point K, a closed region S4 on the driven gear side, and the discharge chamber 6 are arranged in this order. In this state, the suction chamber 5 and the discharge chamber 6 are partitioned only by the meshing point K, and the other portions communicate with each other.
Further, a part of the drive gear side inlet opening 81 opens in the drive gear side closing area S3, and a part of the driven gear side inlet opening 81 opens in the driven gear side closing area S4. As the meshing progresses, as shown in FIG. 5B, the closed area S3 on the drive gear side widens, and at the same time, the inlet opening 81 on the drive gear side is closed by the gear teeth 3a of the drive gear 3. Closed for S5. Further, the closed area S4 on the driven gear side is narrowed, and the inlet opening 81 on the driven gear side opens to the closed area S4 on the driven gear side as a whole, and a part of the working fluid in the closed area S4 is driven. It can be accommodated in the fluid reservoir hole 80 on the gear side.
[0027]
When the meshing further proceeds, the meshing point K closer to the suction chamber with respect to the closed region S5 on the drive gear side has moved closer to the suction chamber on the action line L as shown in FIG. On the other hand, a new meshing point K is generated on the discharge chamber side with respect to the closed region S5. Thereby, the suction chamber 5 and the discharge chamber 6 are partitioned into three parts by the two meshing points K. Between the two meshing points K, there are two closed areas S4 and S5, and the two closed areas S4 and S5 communicate with each other. This is because the tooth surface 3c on the side opposite to the traveling direction of the gear teeth 3a of the drive gear 3 and the tooth surface 4c on the traveling direction side of the gear teeth 4a of the driven gear 4 between the above-described closed regions S4 and S5. This is because a gap (backlash) usually occurs between the two.
[0028]
Further, as shown in FIGS. 5 (c) to 5 (d), as the tooth tip of the driven gear 4 approaches the tooth bottom of the drive gear 3, the closed region S5 on the drive gear side becomes narrower. At the same time, the inlet opening 81 on the drive gear side starts to open in the closed region S5 and eventually opens largely as a whole, and a part of the working fluid in the closed region S5 is accommodated in the fluid reservoir hole 80 on the drive gear side. can do. On the other hand, the closed area S4 on the driven gear side widens, and the inlet opening 81 on the driven gear side is gradually closed by the gear teeth 4a with respect to the closed area S4 on the driven gear side.
[0029]
As described above, according to the present embodiment, a part of the working fluid confined in the closed region can be accommodated in the fluid reservoir hole 80 as the gears 3 and 4 rotate, so that the compressibility of the working fluid is suppressed. As a result, an increase in the confining pressure is suppressed.
Further, the combination of the relief grooves 63 and 64 and the fluid reservoir hole 80 can reliably prevent generation of a high pressure due to confinement. As a result, it is possible to reliably prevent vibration and noise caused by the increase in the confining pressure.
[0030]
Incidentally, as shown in FIG. 4, the closed region and the discharge chamber 6 may communicate with each other as the gears 3 and 4 rotate. For example, the closed region S <b> 4 shown in FIG. 4 communicates with the discharge chamber 6. Assuming the case where the inlet opening 81 is provided in the closed region in communication with the discharge chamber 6, in the conventional gear pump in which the flow path with the outflow destination is provided in the side plate, the closed region and the flow channel are provided from the discharge chamber 6. Therefore, the working fluid flows out to the outflow destination, and there is a concern about an increase in flow rate loss. On the other hand, since the outflow destination of the fluid reservoir hole 80 is eliminated in the present invention, the flow loss can be suppressed.
[0031]
Further, since the inlet opening 81 of the fluid reservoir hole 80 avoids the action line L, it is possible to maintain a partition between the closed regions of the drive gear 3 side and the driven gear 4 side, and thereby the suction chamber 5 and the discharge chamber. As a result of preventing the communication of the chamber 6, it is possible to prevent the occurrence of a flow loss due to this communication. In addition, since the fluid reservoir holes 80 are arranged corresponding to the respective closed regions, the confining pressure in each closed region can be reliably suppressed.
[0032]
In addition, various design changes can be made without changing the gist of the present invention.
[0033]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the compressibility of the working fluid is suppressed by accommodating a part of the confined working fluid in the fluid reservoir hole, the increase in the confining pressure is suppressed, Noise and vibration resulting from the increase in the confining pressure can be prevented, and as a result, the pump efficiency can be improved.
[0034]
Further, even when the discharge chamber communicates with the fluid reservoir hole through the closed region, the working fluid does not flow out of the fluid reservoir hole, so that the flow rate loss can be suppressed, and the pump efficiency can be prevented from being lowered. .
Further, since the fluid reservoir hole avoids the meshing line of action, it is possible to prevent the occurrence of flow loss due to the communication between the suction chamber and the discharge chamber. In addition, the confining pressure can be reliably suppressed as a whole by suppressing the confining pressure in each closed region.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional front view of a gear pump according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional side view of the gear pump of FIG. 1, and is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, with hatching omitted.
3 is a side view of the side plate, taken along the line III-III in FIG.
FIG. 4 is an enlarged side view of a main part of a side plate for explaining meshing of a drive gear and a driven gear.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an open state of a closed region and a fluid reservoir hole, and hatching is applied to a portion where the fluid reservoir hole is open.
FIG. 6 is an enlarged side view of a main part of a side plate for explaining a conventional gear pump and a gear pump of a comparative example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 3 Drive gear 3a, 4a Gear tooth 4 Driven gear 5 Suction chamber 6 Discharge chamber 10a Cavity 12 Side plate 12a Gear side surface 14 Gear chamber 30, 40 Support shaft 80 Fluid reservoir hole 81 Inlet opening L Meshing action line K Meshing Points S3 to S6 Blocked area

Claims (1)

ハウジング内部の空洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせてギヤ室を区画し、このギヤ室の内部に互いに噛み合う一対のギヤを収容して、各ギヤの支軸を各サイドプレートを介して支持すると共に、上記ギヤ室の内部に両ギヤの噛み合い点を挟んで作動流体の吸込室および吐出室を形成したギヤポンプにおいて、
上記各サイドプレートのギヤ側側面には、両サイドプレートおよび噛合する各ギヤ歯で形成される閉塞領域に臨む入口開口を有し且つ出口を持たない一対の流体溜め穴が互いに独立して形成され、
一対の流体溜め穴の入口開口は、上記ギヤ側側面の所定の部分のみに形成され、上記所定の部分は、上記閉塞領域を形成しているギヤ歯の側面がギヤの回転に伴って対向する上記ギヤ側側面の部分であり、
一対の流体溜め穴の入口開口は、支軸の軸方向から見たときに両ギヤの噛み合いの作用線を挟んだ両側にそれぞれ配置されていることを特徴とするギヤポンプ。
A pair of side plates are fitted into a cavity inside the housing to define a gear chamber, and a pair of gears that mesh with each other are accommodated in the gear chamber, and the support shafts of the gears are supported via the side plates. In the gear pump in which the suction chamber and the discharge chamber for the working fluid are formed inside the gear chamber with the meshing point of both gears interposed therebetween,
A pair of fluid reservoir holes having an inlet opening facing a closed region formed by both side plates and meshing gear teeth and having no outlet are formed on the side surface of each side plate on the gear side independently of each other. ,
The inlet openings of the pair of fluid reservoir holes are formed only in a predetermined portion of the side surface of the gear, and the predetermined portion faces the side surface of the gear tooth forming the closed region as the gear rotates. A part of the gear side surface,
A gear pump characterized in that the inlet openings of the pair of fluid reservoir holes are respectively arranged on both sides of the action line of meshing of both gears when viewed from the axial direction of the support shaft.
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