JP3758959B2

JP3758959B2 - ギヤポンプ

Info

Publication number: JP3758959B2
Application number: JP2000285189A
Authority: JP
Inventors: 学高岡
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: JP2002089458A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動される駆動側ギヤ、及び駆動側ギヤに咬合して一緒に回転駆動される従動側ギヤを備えた外接型のギヤポンプの構造に係り、詳しくは、軽い摺動抵抗でありながら良好なシール性を発揮できるように、ギヤポンプ用パッキンを改良する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外接型ギヤポンプとしては、駆動側ギヤ及び従動側ギヤを支持するケースに、駆動側ギヤ及び従動側ギヤの咬合開始部分に臨む吐出部、及び咬合終了部分に臨む吸入部を備えて、吸入部に吸入される流体をケースの内周面に沿って吐出部に送り出すように構成されている。
【０００３】
そして、特開平１０−２８１０８１号公報に示されたように、駆動側ギヤ及び従動側ギヤの両方の側面に亘って当て付けられることにより、駆動側ギヤ及び従動側ギヤにおけるギヤ歯の間を仕切る仕切り板を備え、吐出部の高圧の流体の一部を仕切り板の背面側に案内して、仕切り板を駆動側ギヤ及び従動側ギヤの両方の側面に押圧するように構成しているものがある。これにより、駆動側ギヤ及び従動側ギヤのギヤ歯の間からの流体の漏れが少なくなり、ギヤポンプの容積効率の低下が防止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、駆動側ギヤ及び従動側ギヤの両方の側面に亘って当て付けられる仕切り板を備え、吐出部の高圧の流体の一部を仕切り板の背面側に案内するように構成すると、仕切り板の背面側において高圧の吐出部側と低圧の吸入部側とを仕切るシール部、即ちパッキンが必要になる。
【０００５】
そこで、パッキンを設定するに当たり、高圧室と低圧室とを分離するシール性能を重視するべく、パッキンの締め代を多くしたり、シール幅を大きくしたりすると、仕切り板の押付け力が大きくなって引き摺り抵抗が大きくなり、駆動ロスが大きくなってしまう。特に、無負荷時に顕著になる。反対に、駆動ロスを小さくするべく、パッキンの締め代を小さくすると、シール性に不安が出るので、良好なシール性と少ない駆動ロスを両立するのが困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、パッキンの形状工夫により、前述の外接型ギヤポンプにおいて、駆動ロス低減と良好なシール性との両立を図れるようにする点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の構成は、回転駆動される駆動側ギヤと駆動側ギヤに咬合して回転駆動される従動側ギヤとをケースに支持し、駆動側ギヤ及び従動側ギヤの咬合開始部分に臨む吐出部と、駆動側ギヤ及び従動側ギヤの咬合終了部分に臨む吸入部とをケースに備えて、吸入部に吸入される流体をケースの内周面に沿って吐出部に送り出すように構成し、
駆動側ギヤ及び従動側ギヤの一方の側面を開放する蓋部と、該蓋部側において駆動側ギヤ及び従動側ギヤの両方の側面に亘って当付けられて駆動側ギヤ及び従動側ギヤにおけるギヤ歯の間を仕切る仕切り板とを備えて、吐出部と仕切り板の背面側とを連通させる凹部を蓋部の端面に形成し、
凹部に入り込んで吐出部及び吸入部を囲む閉ループ状の第１シール部と、凹部に入り込んで第１シール部の内側において吸入部を囲み吐出部と吸入部とを仕切る閉ループ状の第２シール部とを備えたギヤポンプにおいて、
前記第２シール部における前記凹部の底部に接当する根元側面から前記ケースの端面側に近づく程幅が広くなる先広がり状となる傾斜面を備えた締め代部分を有したものに設定して、前記第１シール部と第２シール部とで囲まれた部分に作用する圧力によって、前記第２シール部を前記仕切り板に押圧付勢する受圧部が形成される状態に、前記第２シール部の断面形状を設定するとともに、前記凹部の側壁を前記第２シール部の締め代部分に備えた傾斜面と当接する傾斜面に形成してあることを特徴とする。
【０００８】
請求項１のものは、設計時に締め代を大きく取ってシール性を確保させる従来の手段とは異なり、高圧室に作用する圧力を利用してシール性を高めようとする手段である。即ち、凹部の底部側の幅よりもケースの端面側の幅を広くして、第２シール部に受圧部を形成したので、第１シール部と第２シール部とで囲まれた部分に作用する圧力が前記受圧部に作用することによって、第２シール部が仕切り板に押圧付勢されるようになる。
【０００９】
即ち、受圧部にはポンプ吐出側の高圧室の圧力が作用するので、高圧室の圧が高くなればなる程、第２シール部と仕切り板との接触圧が高くなり、高圧室の圧が低くなればなる程、第２シール部と仕切り板との接触圧が低くなるから、パッキンの締め代による接触圧を、従来のものに比べて、高圧室の圧力による接触圧の増加分は小さくすることができる。故に、パッキンの組付け時の圧縮量を、設定最高圧力に耐えるシール性を確保するための大きなものにする必要がなくなり、軽減することができるので、低回転時や無負荷回転時における回転抵抗を少なくすることが可能になる。
【００１０】
そして、パッキンの締め代部分は、凹部の底部に接当する根元側を頂点とした三角形状又はそれに近い形状に形成されることになるので、その頂点側、即ち、剛性の小さい部分が圧縮されることになり、製品誤差等によるパッキン締め代の変化に対して、押付け力の変化が少ないようになる。つまり、締め代の変化に対する押付け力の変化が少ないので、製品ばらつきを厳しく管理しなくても、回転トルクの等の性能ばらつきを小さくすることができる。又、凹部側が細くなる三角形状であることにより、蓋部の凹部を形成するための金型の抜き勾配を大きくすることができ、型寿命を延ばすことが可能になる。
【００１１】
又、受圧部から凹部の底部側に向けて立ち上がる締め代部における第２シール部の側面を、傾斜面に形成してあるとともに、蓋部における対応する凹部の側壁を第２シール部の前記傾斜面と当接する傾斜面に形成してあることにより、凹部に作用する圧力により、第２シール部が仕切り板と凹部の前記傾斜面との双方に押付けられる分力が発生し、効率良くシール性を確保できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図３〜図５に示すように、ギヤポンプはケース１及び蓋部２により外形が形成されている。エンジン（図示せず）等の動力源によって回転駆動される駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４が備えられ、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４の一方の軸部３ａ，４ａが、ブッシュ５を介してケース１に回転自在に支持されて、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４が咬合している。
【００１３】
図３〜図６に示すように、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４の咬合開始部分に臨む吐出部６、及び吐出部６と直交する吐出ポート７がケース１に形成されており、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４の咬合終了部分に臨む吸入部８がケース１に形成されている。図４及び図６に示すように、軸部３ａ，４ａ付近に漏れる流体を回収する横長状の一対の溝部１ａがケース１に形成されており、一対の溝部１ａと吸入部８とを接続する凹部１ｂがケース１に形成されている。
【００１４】
図３、図５、図６に示すように、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４の一方の側面を開放する蓋部２に、ケース１の吐出部６に対向する凹部２ａを形成してあるとともに、吸入ポート９を蓋部２に形成してある。図４〜図６に示すように、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４の他方の軸部３ｂ，４ｂを、ブッシュ５を介して蓋部２に回転自在に支持してある。
【００１５】
図５及び図６に示すように、蓋部２のケース１側の端面において、凹部２ａ（吐出部６）及び吸入ポート９（吸入部８）の外側を囲む閉ループ状の第１溝部２ｂ、第１溝部２ｂの内側で吸入ポート９（吸入部８）及び軸部３ｂ，４ｂを囲み凹部２ａ（吐出部６）に連通する閉ループ状の第２溝部２ｃを形成してあり、吸入ポート９（吸入部８）側で第１及び第２溝部２ｂ，２ｃが接続されている。第２溝部２ｃの内側において軸部３ｂ，４ｂの凹部及び吸入ポート９（吸入部８）を連通させる第３溝部２ｄを形成してある。
【００１６】
第１溝部２ｂと凹部２ａ（吐出部６）との間に位置する第１凸部２ｅ、第１及び第２溝部２ｂ，２ｃの間に位置する一対の第２凸部２ｆ、第２溝部２ｃと凹部２ａ（吐出部６）との間に位置する第３凸部２ｇ、第２溝部２ｃと吸入ポート９（吸入部８）との間に位置する第４凸部２ｈ、第２及び第３溝部２ｃ，２ｄの間に位置する第５凸部２ｉを形成してある。
【００１７】
図１、図２、図５、図６に示すように、蓋部２側において駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４の両方の側面に亘り当て付けられて、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４におけるギヤ歯の間を仕切る仕切り板１０を備えてある。駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４の軸部３ｂ，４ｂの一対の孔部１０ａ、ケース１の吐出部６（吐出ポート７）を閉じないようにする第１凹部１０ｃ、ケース１の吸入部８（吸入ポート９）を閉じないようにする第２凹部１０ｄ、ケース１の吸入部８（吸入ポート９）に寄った位置に形成される一対の切欠き部１０ｅ、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４の咬合終了部分に位置する開孔１０ｇを、仕切り板１０に形成してある。
【００１８】
図１、図２、図５、図６に示すように、蓋部２の端面の第１及び第２溝部２ｂ，２ｃに入るパッキン（シール部材）１１を設けてある。パッキン１１は、閉ループ状の第１シール部１２、閉ループ状の第２シール部１３、吸入ポート９（吸入部８）側において第１及び第２シール部１２，１３を接続する接続部１４、第１及び第２シール部１２，１３と接続部１４により形成される溝部１５を備えて形成されている。
【００１９】
図５〜図７に示すように、第２シール部１３の断面形状を、第２シール部１３における凹部である第２溝部２ｃの底部側の幅ｄ１よりもケース１の端面側の幅ｄ２を広くして、第２シール部１３で囲まれた内側部分に作用する圧力によって、第２シール部１２を仕切り板１０側に押圧付勢する受圧部１６と、第２シール部１３における第２溝部２ｃの底面に接当する根元側面からケース１の端面側に近づく程幅が広くなる先広がり状となる締め代部分１７とを有したものに設定してある。
【００２０】
受圧部１６は、軸方向（ギヤの軸方向）幅の薄い偏平断面として、第２溝部２ｃに入り込む圧、即ち、第１シール部１２と第２シール部１３との間の部分である高圧室の圧により、仕切り板１０に押付けられるようにしてある。そして、受圧部１６から第２溝部２ｃの底部側に向けて立ち上がる締め代部１７における第１シール部１２存在側と反対側の側面を、傾斜面１８に形成してあるとともに、蓋部２における対応する面も同じ角度の傾斜面１９に構成してある。この傾斜角度により、第２溝部２ｃに作用する高圧室の圧力により、第２シール部１３が仕切り板１０と傾斜面１９との双方に押付けられる分力が発生し、効率良くシール性を確保できている。
【００２１】
図７に示すように、第１シール部１２の断面形状を、第１シール部１２における凹部である第１溝部２ｂの底部側の幅ｄ３よりもケース１の端面側の幅ｄ４を広くして、第１溝部２ｂの底面に接当する根元側面が頂面となる略直角三角形状に形成してある。この第１シール部１２における第２シール部１３側側面が傾斜面２０に形成されているので、この第１溝部２ｂに作用する圧によって、第１シール部１２は、ケース１の端面と第１溝部２ｂの外側面の双方に押付けられ、良好なシール性が発揮されるようになる。
【００２２】
図１、図３〜図６に示すように、パッキン１１において第１シール部１２を第１溝部２ｂに入り込ませて、第１シール部１２により凹部２ａ（吐出部６）及び吸入ポート９（吸入部８）の外側を囲む。第２シール部１３を第２溝部２ｃに入り込ませて、吸入ポート９（吸入部８）及び軸部３ｂ，４ｂを囲み、第１及び第２シール部１２，１３により、凹部２ａ（吐出部６）と吸入ポート９（吸入部８）及び軸部３ｂ，４ｂとを仕切る。
【００２３】
この場合、図８及び図３に示すように接続部１４が、蓋部２の第１及び第２溝部２ｂ，２ｃの開放側（ケース１側）に位置し、図７及び図８に示すように、第１及び第２シール部１２，１３の傾斜面２０，１９，２２が、ケース１側（仕切り板１０側）とは反対側に向いて位置するように蓋部２に嵌め込む。これにより、溝部１５によって凹部２ａ（吐出部６）の一方側及び他方側が接続される。
【００２４】
以上の構造によりギヤポンプは、図６において駆動側ギヤ３が紙面時計方向に回転駆動され、これに伴って従動側ギヤ４が紙面反時計方向に回転駆動される。これにより図３〜図６に示すように、蓋部２の吸入ポート９からケース１の吸入部８に入り込んだ流体は、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４のギヤ歯によりケース１の内周面に沿って運ばれて、図６の紙面左右両側からケース１の吐出部６に送り出され、高圧の流体となって吐出ポート７から吐出される。
【００２５】
これに伴い、図１、図２、図５、図６に示すように吐出部６の高圧の流体の一部が、シール部材１１の第２シール部１３と蓋部２の第１凸部２ｅとの間に入り込んで、シール部材１１の第１及び第２シール部１２，１３の間から、蓋部２の両方の第２凸部２ｆに達する。前述のようにして高圧の流体の一部が吐出部６から蓋部２の両方の第２凸部２ｆに達する際、その途中で圧力が降下していく。この場合、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４のギヤ歯により、吸入部８からケース１の内周面に沿って送られる高圧の流体の一部が、仕切り板１０の両側の切欠き部１０ｅから蓋部２側に入り込み、前述のようにして吐出部６から蓋部２の両方の第２凸部２ｆに達する高圧の流体に合流する。
【００２６】
これにより圧力が回復されるのであり、この圧力の回復された高圧の流体が凸部２１によりある程度絞られながら、シール部材１１の溝部１５（シール部材１１の第１及び第２シール部１２，１３、接続部１４、ケース１で囲まれた細長い空間）を通って互いに連通する。しかして、シール部材１１の第２シール部１３と蓋部２の第１凸部２ｅとの間から蓋部２の両方の第２凸部２ｆに達する高圧の流体が、図１において仕切り板１０の背面側の外周部（吸入部８の第２凹部１０ｄ付近の外周部を除く）に掛かり、仕切り板１０が駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４の側面に押圧される。
【００２７】
駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４の咬合するギヤ歯が吸入部８側に達すると、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４のギヤ歯が開いて、この開いた部分に負圧が発生する。この場合、図１及び図２に示すように、吸入部８側において駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４のギヤ歯が開き始めると、吸入部８の流体が仕切り板１０の開孔１０ｇから前述のギヤ歯の開き始めた部分に入り込んで、負圧の発生が抑えられる。図４及び図６に示すように、駆動側ギヤ３及び従動側ギヤ４のケース１側の軸部３ａ，４ａ付近に漏れた流体が、ケース１の一対の溝部１ａ及び凹部１ｂを介して、吸入部８に送り込まれる。
【００２８】
［別実施形態］
図９に示すように、吐出ポート７を蓋部２に形成した構造のギヤポンプに本発明を適用しても良い。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載のギヤポンプでは、第２シール部における仕切り板側のシール幅を広くして、高圧室の圧力をシール接触圧に利用する工夫により、必要なシール機能を確保しながら、パッキンとしての締め代を従来よりも小さくして回転抵抗を軽減することができ、より作動効率に優れたものにできた。
【００３０】
又、第２シール部に略三角形状の締め代部分を備えることにより、製品誤差や寸法誤差に拘わらずに良好なシール性能が発揮できるようになるとともに、蓋部を型成形するための金型の耐久性が向上する利点もある。
【００３１】
更に、第１シール部における締め代部の側面を傾斜面に形成してあるとともに、蓋部における対応する凹部の側壁を第１シール部の前記傾斜面と当接する傾斜面に形成してあることにより、凹部に作用する圧力により、第２シール部が仕切り板と凹部の前記傾斜面との双方に押付けられる分力が発生し、効率良くシール性を確保できるに至った。
【図面の簡単な説明】
【図１】仕切り板とパッキンが装備された状態のケース端面の正面図
【図２】図１に示すケース端面付近の斜視図
【図３】ギヤポンプの縦断側面図
【図４】ギヤポンプの横断平面図
【図５】ギヤポンプの全体の分解斜視図
【図６】ギヤポンプの全体の分解正面図
【図７】図２におけるイ−イ方向から見た断面図
【図８】図２におけるロ−ロ方向から見た断面図
【図９】別構造のギヤポンプを示す縦断側面図

Claims

回転駆動される駆動側ギヤと前記駆動側ギヤに咬合して回転駆動される従動側ギヤとをケースに支持し、前記駆動側ギヤ及び従動側ギヤの咬合開始部分に臨む吐出部と、前記駆動側ギヤ及び従動側ギヤの咬合終了部分に臨む吸入部とを前記ケースに備えて、前記吸入部に吸入される流体を前記ケースの内周面に沿って前記吐出部に送り出すように構成し、
前記駆動側ギヤ及び従動側ギヤの一方の側面を開放する蓋部と、該蓋部側において前記駆動側ギヤ及び従動側ギヤの両方の側面に亘って当付けられて前記駆動側ギヤ及び従動側ギヤにおけるギヤ歯の間を仕切る仕切り板とを備えて、前記吐出部と前記仕切り板の背面側とを連通させる凹部を前記蓋部の端面に形成し、
前記凹部に入り込んで前記吐出部及び吸入部を囲む閉ループ状の第１シール部と、前記凹部に入り込んで前記第１シール部の内側において前記吸入部を囲み前記吐出部と吸入部とを仕切る閉ループ状の第２シール部とを備えたギヤポンプであって、
前記第２シール部における前記凹部の底部に接当する根元側面から前記ケースの端面側に近づく程幅が広くなる先広がり状となる傾斜面を備えた締め代部分を有したものに設定して、前記第１シール部と第２シール部とで囲まれた部分に作用する圧力によって、前記第２シール部を前記仕切り板に押圧付勢する受圧部が形成される状態に、前記第２シール部の断面形状を設定するとともに、前記凹部の側壁を前記第２シール部の締め代部分に備えた傾斜面と当接する傾斜面に形成してあるギヤポンプ。