JP3904827B2

JP3904827B2 - ギヤポンプおよびこれに用いるハウジング加工方法

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Publication number: JP3904827B2
Application number: JP2000371669A
Authority: JP
Inventors: 浩司永野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: JP2002174183A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングに形成された凹部内で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と、上述のハウジングの加工方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
例えば、簡素な構造のギヤポンプとして、そのハウジングに凹部を形成し、凹部に上述の一対のギヤを収容し、蓋部材により凹部を密封したものがある。
凹部は、一対のギヤに対応する２つの円がつながった長円形に形成されている。２つの円に対応して、各ギヤの側面に対向する一対の対向部分が設けられている。各対向部分の中央部には、各ギヤを支持するための支持孔がそれぞれ形成されている。
【０００３】
ところで、ギヤポンプでは、各ギヤの外周面と、これに対向する凹部の内周壁との隙間量を規制することにより、その隙間を封止して、ポンプ効率を高く維持するようにしている。上述の隙間量を規制するためには、各支持孔とこれに対応する凹部の内周壁とが高い同芯度を必要とすると考えられ、これを実現するために、通常、凹部と支持孔とは、座ぐり加工により図６に示すようにして形成されている。
【０００４】
座ぐり工具９１は、通常、上記の各ギヤ側面に対向する各対向部分９６，９７に対応する円とほぼ同径の座ぐり加工部９２と、座ぐり加工部９２の先端から突出する同芯で小径の支持孔加工部９３とを一体に有している。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、一方の支持孔９４とこの周囲の対向部分９６とを加工した座ぐり工具９１は、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように、上記一方の支持孔９４から支持孔加工部９３を抜かなければ、他方の支持孔９５とこれの周囲の対向部分９７の加工に移ることができない。すなわち、凹部９０の加工において、一対の対向部分９６，９７の加工は、必然的に互いに別工程となる。
【０００５】
このように互いに別工程で加工される一の対向部分９６から他の対向部分９７へ工具９１を移動させる際に、座ぐり工具９１の座ぐり加工部９２は加工面から一旦離れてしまう（図６（ｃ）参照）。その結果、通常工作機械に存在するバックラッシ等の影響により、工具９１が離れる前後で加工された加工面同士の間、すなわち、一対の対向部分９６，９７の間に段差９８が生じる。従って、例えば、一対のギヤが互いに噛み合う部分に対応した位置で、一方の対向部分９６に対応する一方のギヤ（このギヤは、段差の高い側となる一方の対向部分９６にある支持孔に支持されている。）の側面と、他方の対向部分９７（段差の低い側となる。）との間に、段差分の隙間が生じ、作動流体の漏れが多くなって、ポンプ性能が低下してしまうことがある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、凹部加工時に段差の生成を防止できるギヤポンプおよびこれに用いるハウジングの加工方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、ハウジングに形成された凹部が、一対のギヤにそれぞれ対向する一対の対向部分を含み、上記ハウジングは、上記凹部と対向する方向から見たときに、互いに平行な一対の第１の外側面と互いに平行な一対の第２の外側面とを有して略矩形をなすギヤポンプであって、上記凹部の上記一対の対向部分は、一工程で加工された互いに一続きの平坦面であって、上記凹部と対向する方向から見たときに、ハウジングの上記一対の第１の外側面間の略中央部に配置されるとともに、その輪郭形状が、上記一対の第１の外側面に平行な一対の直線状部分と、これら一対の直線状部分の両端を結ぶ一対の半円状部分とを有する長円形形状をなす平坦面を含むことを特徴とするギヤポンプを提供する。
この発明によれば、一対の対向部分の加工は、一工程でなされ、このとき、工具は加工面から離れることなく連続して加工動作するので、一対の対向部分を互いに一続きの平坦面にすることができる。これにより、ギヤ側面と凹部との間を通して、高圧側から低圧側へ作動流体が漏れることを抑制することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、ハウジングに形成された凹部が、一対のギヤにそれぞれ対向する一対の対向部分を含み、上記ハウジングは、上記凹部と対向する方向から見たときに、互いに平行な一対の第１の外側面と互いに平行な一対の第２の外側面とを有して略矩形をなすギヤポンプにおいて上記ハウジングを加工する方法であって、上記凹部の上記一対の対向部分を、一工程にて加工することにより、一対の対向部分を互いに一続きの平坦面であって、上記凹部と対向する方向から見たときに、ハウジングの上記一対の第１の外側面間の略中央部に配置されるとともに、その輪郭形状が、上記一対の第１の外側面に平行な一対の直線状部分と、これら一対の直線状部分の両端を結ぶ一対の半円状部分とを有する長円形形状をなす平坦面として構成することを特徴とするギヤポンプのハウジング加工方法を提供する。
この発明の加工方法によれば、請求項１のギヤポンプのハウジングを得ることができる。従って、このハウジングを用いたギヤポンプにより、上述の請求項１についての作用効果を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のギヤポンプを説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示すギヤポンプの一部断面正面図である。図２は、図１に示すギヤポンプの一部断面平面図であり、図１のＡ−Ａ断面を図示している。
本ギヤポンプ１は、作動流体の流路となるギヤ室１４を区画するケーシング２と、流路に設けられてケーシング２内で噛み合う一対のギヤ３，４とを有している。一対のギヤ３，４を互いに噛み合わせつつ回転させることにより、作動流体を流路の吸込側から吐出側に押し出すことができる。
【００１０】
ケーシング２は、凹部１５を形成されたハウジング１０と、このハウジング１０の凹部１５と対向して配置される蓋板１１とにより構成されている。蓋板１１は、ハウジング１０の凹部１５の開放された側を、これの全面を覆う態様にねじ止めされており、ハウジング１０と蓋板１１とは、予め定める位置に互いに位置決めされている。
ハウジング１０は、上記凹部１５と対向する方向から見たときに、図２の紙面上下方向に対向する互いに平行な一対の第１の外側面と、図２の紙面左右方向に対向する互いに平行な一対の第２の外側面とを有し、略矩形をなす。
ハウジング１０の凹部１５は、ハウジング１０の中央部に所定深さで形成され、長円形形状の平坦面をなしている。この平坦面は、上記凹部１５と対向する方向から見たときに、ハウジング１０の上記一対の第１の外側面間の略中央部に配置されるとともに、その輪郭形状が、上記一対の第１の外側面に平行な一対の直線状部分と、これら一対の直線状部分の両端を結ぶ一対の半円状部分とを有する長円形形状をなす。凹部１５の周縁部からは、周壁部１６が立設されている。周壁部１６と凹部１５とが、窪み部１７を構成している。この窪み部１７は、蓋板１１により塞がれている。窪み部１７は、蓋板１１とハウジング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はハウジング１０の環状溝に収容されている。
【００１１】
窪み部１７内、すなわち、凹部１５と、これに対向する蓋板１１の平坦面からなる内面部との間にギヤ室１４が区画されている。ギヤ室１４内には、上述した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。
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を支持する一対の支持孔３１，４１がハウジング１０に形成され、支軸３０，４０を支持する一対の支持孔３２，４２が蓋板１１に形成されている。各支持孔３１，３２，４１，４２は、それぞれ対応する支軸３０，４０を直接に支持し、滑り軸受として機能する。
【００１２】
支軸３０は、一対の支持孔３１，３２により両持ち支持され、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２０が配置されている。
また、支軸４０は、一対の支持孔４１，４２によって両持ち支持され、一対の支持孔４１，４２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。
【００１３】
一対のギヤ３，４の外周面が、ギヤ室１４の内周面となるハウジング１０の周壁部１６に接近した状態で対向している。また、各ギヤ３，４の一方の側面は、これに対応するギヤ室１４の一方のギヤ側側面となるハウジング１０の凹部１５に接近した状態で対向している。また、各ギヤ３，４の他方の側面は、これに対応するギヤ室１４の他方のギヤ側側面となる蓋板１１の内面部に接近した状態で対向している。各ギヤ３，４の各面とギヤ室１４の各面とは、互いに摺接可能とされている。
【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、ハウジング１０の対応位置に形成された吸込連通溝２１および吐出連通溝２２と、蓋板１１に形成された吸込口および吐出口（図示せず）とを介して、ケーシング２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】
このような構成により、吸込連通溝２１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、それぞれの歯間とハウジング１０の周壁部１６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。
【００１６】
ところで、両ギヤ３，４の噛み合い位置の近傍となる凹部１５に、従来、段差が形成されていることがあった。このような段差があると、作動流体が吐出室６側から吸込室５側へ漏れるので、ポンプ性能が低下する。本発明では、以下のように、上述の段差の形成を防止することができる。
本発明の実施形態のギヤポンプ１では、ハウジング１０に形成された凹部１５は、一対のギヤ３，４の側面にそれぞれ対向する一対の対向部分２３，２４を含み、凹部１５の一対の対向部分２３，２４は、一工程で加工された互いに一続きの平坦面２６を含むようにされている。これにより、上述の段差の生成を未然に防止することができる。
【００１７】
凹部１５では、長円形形状の長手方向に沿って一対の対向部分２３，２４が並んでいる。凹部１５の長円形は、ギヤ室１４の断面形状と等しく、両端にある一対の半円部と、一対の半円部をその直径と等しい幅でつなぐ矩形の中間部とを有している。凹部１５は、平坦面２６からなり、両半円部および中間部を一続きで面一に形成されている。
各対向部分２３，２４は、各ギヤ３，４の外径とほぼ等しい直径の円形をなしている。各対向部分２３，２４の円形は、互いに等しくされ、凹部１５の半円部を形成している。各対向部分２３，２４の中心近傍、例えば、円形の中心位置に各支持孔３１，４１が形成されている。一対の対向部分２３，２４は、凹部１５の中央部で互いに重なり合って配置されている。なお、一対の対向部分２３，２４は、平坦面２６に対して窪んだ油溝等を有していてもよい。要は、一対の対向部分２３，２４の、対応するギヤ３，４の側面と摺接する部分が、平坦面２６からなっていればよい。
【００１８】
平坦面２６は、一対の対向部分２３，２４を互いに一続きとしている。平坦面２６は、一対の対向部分２３，２４の少なくとも一方に含まれる部分と、何れの対向部分２３，２４にも含まれずに吐出室６や吸込室５を形成している部分とを有している。
ハウジング１０の凹部１５は、以下のように加工できる。図３の模式図を参照する。
【００１９】
第１の工程では、ワーク５０の荒加工をする。これにより、凹部１５の概ねの基本形状を有する荒加工部５３および各支持孔３１，４１の下孔５４を得る。荒加工の具体的な方法としては、公知の方法を利用できる。
第２の工程では、荒加工部５３を仕上げ加工し、凹部１５および周壁部１６を得る。この工程では、凹部１５の一対の対向部分２３，２４を、この一工程にて加工することにより、一対の対向部分２３，２４を互いに一続きの平坦面２６として構成する。例えば、工具５１（一点鎖線で図示した）により一方の対向部分２４を加工し、このときの工具５１の高さ位置（凹部１５の深さ方向に沿う位置）を維持して、工具５１により加工を続けながら、他方の対向部分２３へ工具５１（この状態の工具５１を二点鎖線で図示した）を移動させ、他方の対向部分２３を加工する。この間、加工の途中で上述の工具５１を加工面５５から離すことなく、連続して加工動作させ、一対の対向部分２３，２４となる平坦面２６を得る。この平坦面２６は、ギヤ室１４に対応する所定深さで形成されている。
【００２０】
また、第２の工程では、工具５１により凹部１５とともに周壁部１６も一括して加工される。これにより、凹部１５と周壁部１６とを高い加工精度、例えば、直角度、位置精度で得ることができる。
加工方法としては、切削加工等の公知の除去加工方法を利用できる。また、加工工具５１としては、汎用のエンドミル等の切削工具を利用することができ、例えば、対向部分２３，２４の円形の直径と等しい直径の工具を利用する場合には、短時間で加工することができ、さらに、工具の高い形状精度で、凹部１５の一対の対向部分２３，２４および周壁部１６を得ることができる。
【００２１】
第３の工程では、支持孔３１，４１を加工する。すなわち、第１の工程で予め形成された上述の下孔５４に仕上げ加工を施し、対応する支持孔３１，４１を得る。例えば、支持孔３１，４１は、それぞれ対応する工具５２により同時に加工される。なお、下孔５４は、第３の工程で形成されても構わない。
なお、第１の工程と第２の工程とをまとめて一括して行ってもよい。すなわち、工具を連続して加工動作させることにより、凹部１５の荒加工および仕上げ加工を連続して行っても構わない。また、支持孔３１，４１を凹部１５よりも先に形成し、支持孔３１，４１に合わせて凹部１５および周壁部１６を形成することも考えられる。
【００２２】
このように本発明の実施形態によれば、上述のように凹部１５の加工時に、一対の対向部分２３，２４の加工は、第２の工程からなる一工程でなされ、このとき、工具は加工面から離れることなく連続して加工動作するので、一対の対向部分２３，２４を互いに一続きの平坦面２６にすることができる。
従って、例えば、一続きの平坦面２６により、従来のハウジングの加工方法による上述の段差の生成を防止できるので、この段差に起因して一方のギヤの側面と他方のギヤに対応する対向部分との間の隙間が生じることも抑制できる。従って、平坦面２６と、これと対向する両ギヤ３，４の側面とが互いに摺接できて、作動流体の漏れが抑制され、ポンプ性能を高く維持することができる。
【００２３】
ここで、一工程で加工するとは、切削、研削等の除去加工を行うことにより仕上げ面を得るときに、除去加工のための工具を、ワークの加工面から離さずに、凹部１５の深さ方向についての工具の位置を維持しながら、工具に連続して加工のための動作をさせることである。
また、凹部１５と周壁部１６とを、同一の工具で同時に一括して加工することにより、凹部１５と周壁部１６との位置精度、例えば、直角度を高くすることができる。
【００２４】
特に、凹部１５は、中間部が半円部の円弧の直径と等しい幅で長手方向に延びる略０字形形状の長円形形状とされている。これにより、凹部１５を加工する際の工具を、凹部１５の半円部の円弧の直径と同径のものを利用できるので、通常高い工具の精度により、凹部１５と周壁部１６の円形を高い形状精度で容易に実現することができる。
また、支持孔３１，４１に設けられる滑り軸受の軸受隙間は、通常の程度の隙間量が設けられることが、好ましい。というのは、軸受隙間は少なくとも通常量であれば、支持孔３１，４１と、これに対応する各対向部分２３，２４との間の加工精度の誤差や、支持孔３１，４１と周壁部１６との間の加工精度の誤差を吸収できるからである。その一方で、軸受隙間は小さいほど、軸受剛性を大きくできる。
【００２５】
また、支持孔３１，４１を、周壁部１６と別工程、例えば、周壁部１６の加工工程よりも後の工程で加工している。これにより、支持孔３１，４１を周壁部１６に対して所望の位置、例えば、軸受機能にとって適切な位置に形成することもできる。これにより、運転時に支軸３０，４０と支持孔３１，４１との間の軸受隙間を適切量にしたり、支軸３０，４０と支持孔３１，４１とが互いに摺接し合う部位をハウジングに対して適宜設定することもできる。
【００２６】
また、凹部１５を形成したハウジング１０を利用しているので、通常、ケーシングを構成するための部品点数を少なくでき、しかも、部材間の封止構造を簡素化できる。特に、ギヤ室１４を凹部１５とこれに対向して固定された蓋板１１とにより区画する場合には、構造をより一層簡素化できる。
なお、図４および図５にそれぞれ示す２つのギヤポンプ１のように、ギヤ室１４の一方のギヤ側側面を凹部１５により形成し、他方のギヤ側側面をサイドプレート１２により区画しても構わない。なお、図４および図５に示す各ギヤポンプ１は、図１に示すギヤポンプ１と以下の点で異なり、それ以外の点については、同様に構成されているものであり、同じ符号を付して説明を省略する。
【００２７】
例えば、図４および図５に示す各ギヤポンプ１では、ケーシング２は、ギヤ室１４の一方のギヤ側側面を凹部１５で区画する上述のハウジング１０と、ハウジング１０の窪み部１７内にフローティング状態で支持されてギヤ室１４の他方のギヤ側側面を区画するサイドプレート１２と、サイドプレート１２を窪み部１７内に収容した状態で窪み部１７を塞ぐ上述の蓋板１１とを有している。サイドプレート１２の反ギヤ側側面と蓋板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。サイドプレート１２の反ギヤ側側面では、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、および凹部１５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。
【００２８】
なお、図４および図５には、支軸３０，４０のサイドプレート側部分の支持方法が異なる２つのギヤポンプ１をそれぞれ示している。図４のギヤポンプ１では、サイドプレート１２に形成された挿通孔２７を貫通した支軸３０，４０の端部が、蓋板１１の支持孔３２，４２により支持されている。また、図５のギヤポンプ１では、蓋板１１の支持孔３２，４２に代えて、支軸３０，４０を支持する支持孔３３，４３をサイドプレート１２に形成している。
【００２９】
また、上述の実施形態では、ギヤポンプ１を説明したが、本発明は、ギヤポンプのハウジング１０の加工方法としても実施することができる。すなわち、本発明の加工方法では、凹部１５の一対の対向部分２３，２４を、一工程にて加工することにより、一対の対向部分２３，２４を互いに一続きの平坦面２６として構成している。この加工方法により、凹部１５の一対の対向部分２３，２４が一続きの平坦面２６を含むハウジング１０を得ることができる。従って、上述のギヤポンプ１による作用効果を得ることができる。
【００３０】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すギヤポンプの一部断面正面図である。
【図２】図１に示すギヤポンプの一部断面平面図であり、図１のＡ−Ａ断面を図示している。
【図３】ギヤポンプのハウジングの加工手順の主要部を示す模式図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すギヤポンプの一部断面正面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態を示すギヤポンプの一部断面正面図である。
【図６】従来のギヤポンプのハウジングの加工手順を説明する模式図であり、ハウジングと工具とを加工手順にしたがって（ａ）〜（ｄ）に図示し、（ｅ）は（ｄ）の一部拡大図である。
【符号の説明】
１ギヤポンプ
３駆動ギヤ
４従動ギヤ
１０ハウジング
１５凹部
２３，２４一対の対向部分
２６平坦面

Claims

ハウジングに形成された凹部が、一対のギヤにそれぞれ対向する一対の対向部分を含み、上記ハウジングは、上記凹部と対向する方向から見たときに、互いに平行な一対の第１の外側面と互いに平行な一対の第２の外側面とを有して略矩形をなすギヤポンプであって、
上記凹部の上記一対の対向部分は、一工程で加工された互いに一続きの平坦面であって、上記凹部と対向する方向から見たときに、ハウジングの上記一対の第１の外側面間の略中央部に配置されるとともに、その輪郭形状が、上記一対の第１の外側面に平行な一対の直線状部分と、これら一対の直線状部分の両端を結ぶ一対の半円状部分とを有する長円形形状をなす平坦面を含むことを特徴とするギヤポンプ。
ハウジングに形成された凹部が、一対のギヤにそれぞれ対向する一対の対向部分を含み、上記ハウジングは、上記凹部と対向する方向から見たときに、互いに平行な一対の第１の外側面と互いに平行な一対の第２の外側面とを有して略矩形をなすギヤポンプにおいて上記ハウジングを加工する方法であって、
上記凹部の上記一対の対向部分を、一工程にて加工することにより、一対の対向部分を互いに一続きの平坦面であって、上記凹部と対向する方向から見たときに、ハウジングの上記一対の第１の外側面間の略中央部に配置されるとともに、その輪郭形状が、上記一対の第１の外側面に平行な一対の直線状部分と、これら一対の直線状部分の両端を結ぶ一対の半円状部分とを有する長円形形状をなす平坦面として構成することを特徴とするギヤポンプのハウジング加工方法。