JP3915223B2

JP3915223B2 - 歯車ポンプまたはモータ

Info

Publication number: JP3915223B2
Application number: JP01401098A
Authority: JP
Inventors: 浩司小松
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: CN1082144C; JPH11210643A; CN1224806A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに噛合する一対の歯車を備える液圧式の歯車ポンプまたはモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一対の歯車を備える歯車ポンプまたはモータにおいて、ほとんどの場合噛合率は１を超えた設定であるため、歯車同士が噛合う噛合部では、歯車同士の歯と歯が２点において接触し、この接触点間に油の閉じ込みを生じる。しかして、この閉じ込み空間の容積は歯車の回転に応じて変化するため、この閉じ込み空間内に閉じ込められた油は圧縮あるいは膨張され、その圧力が上下動する。この圧力変化が振動や騒音発生の大きな要因となるため、従来、歯車側面に接する側板等の部品の所要位置に、この閉じ込み空間を高圧部もしくは低圧部に連通する逃げ溝を設け、その逃げ溝を通じて閉じ込み空間の油を高圧部もしくは低圧部に逃がしたり吸い込んだりすることで、閉じ込み空間内の油の圧力変化を低減している。また、噛合率１に設定された場合、理論的には油の圧縮膨張は生じないが、実際には歯と歯のわずかな隙間を通じて油の流出入を行っているため、どうしてもその部分で圧力損失が生じ、油の圧縮・膨張が起きてしまう。したがって噛合率１を超える場合と同様に側板等に逃げ溝を設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにしてもなお、歯車の幅が厚かったり、回転数が増大したりして、閉じ込み空間の容積変化量が、油の流出入経路である逃げ溝の断面積に比して大きいと、この逃げ溝での圧力損失の影響等で閉じ込み空間内の油に圧力変動が生じ、振動、騒音を発生する場合があった。しかして、逃げ溝の断面積を大きくするには、逃げ溝の深さ寸法を増大させる必要があるが、逃げ溝を設けている部品の厚み寸法を増大させることは、歯車ポンプまたはモータ自体の大きさを増大させることになるため、一定以上に逃げ溝の断面積を大きくすることができなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明は、互いに噛合する一対の歯車を備える歯車ポンプまたはモータにおいて、隣接する歯と歯の中間部分であって歯車同士の噛合に寄与しない部分に凹部を設け、前記噛合により形成される閉じ込み空間の容積を通常の歯型曲線を有する歯車で得られるものよりも拡大したことを特徴とするものである。
【０００５】
このようなものであれば、歯車ポンプまたはモータ自体の大きさを増大させることがないうえ、閉じ込み空間の容積を大きくして、閉じ込み空間の圧縮膨張による容積変化率を相対的に減少させることになり、閉じ込み空間内に閉じ込められた油の圧力変動幅を小さくして、騒音、振動を低減できる。なお、ここでいう容積変化率とは、閉じ込み空間の基本容積（例えば最大となる容積）に対する閉じ込み空間の容積変化量の割合のことである。
【０００６】
【実施例】
以下本発明の一実施例を、図１〜図５を参照して説明する。
本実施例の歯車ポンプまたはモータは、例えば一対の歯車１を内蔵する外接型のものである。図１は、本実施例の歯車ポンプまたはモータに適用される歯車１の外観形状を示す正面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【０００７】
歯車１は、軸４と軸４上に一体に周設した複数の歯２とを有するものであり、この歯２の歯形は互いに噛合う部分の歯形曲線が例えばインボリュート曲線である一般的に知られたものである。また、噛合率は１を上回って設定されており、歯車１同士の回転に伴って、図３に示すように歯車１同士が噛合う領域である噛合部６においては、歯車１同士の歯２と歯２とが２点Ｐ１、Ｐ２において接触し、この接触点間に油の閉じ込みを生じる。
【０００８】
しかして、本実施例では、図１，２に示すように、それぞれの歯車１において、隣接する歯２と歯２との間の歯底２１にあたる部位に追加工を施し、歯車１の一側端近傍から他側端近傍に亘って凹部である空間拡大溝３を設けている。この空間拡大溝３は、軸心に向かって穿設したもので、その底面３１の形状を断面半円状の滑らかなものに設定し、圧力油による応力集中を避け得る構造にしている。
【０００９】
このような歯車１を有する歯車ポンプまたはモータの作動について、空間拡大溝３を設けていない従来の歯車ポンプまたはモータと比較しながら図３〜８に基づいて以下に説明する。なお、図３〜８は歯車１の噛合部６を拡大して示した作動説明図である。これら図中、破線は基礎円ＢＬ、一点鎖線はピッチ円ＰＬを示しており、二点鎖線ＫＬはかみ合い線を示している。さらに、説明の便宜上、同図中および、以降の作動説明においては、歯２を歯２（１）〜歯２（４）として区別して表記している。また、従来のものと本実施例のものとで同様の部材には同一の符号を付している。
【００１０】
図３は、本実施例の歯車１同士により閉じ込み空間ＡＲが形成される時点、すなわち閉じ込み始めの状態を示し、図４は閉じ込み空間ＡＲが開放される時点、すなわち閉じ込み終りの状態を示す。また、図５は図３と図４の中間点の状態を示す。一方図６は、空間拡大溝３を設けていない従来の歯車ポンプまたはモータにおける閉じ込み始めの状態を示し、図３に対応する状態である。図７は閉じ込み終りの状態を示し、図４に対応する状態である。また、図８は図６と図７の中間点の状態を示し、図５に対応する状態である。
【００１１】
閉じ込みについて補足的に説明すると、図３〜図８においては、一方の歯車の歯２（１）と他方の歯車の歯２（２）とが接触点Ｐ２において接触し、歯２（１）に隣接する歯２（３）と歯２（２）に隣接する歯２（４）とが接触点Ｐ１において接触することにより、これら歯２（１）〜（４）に囲まれて図中斜線で示される閉じ込み空間ＡＲ、ＡＲＰが形成されている。そして、周知のとおり接触点Ｐ２、Ｐ１は、閉じ込み開始から閉じ込み終りに至る間、互いの基礎円ＢＬの接線であるかみ合い線ＫＬ上を移動する。
【００１２】
しかして、従来のものにおいては、図７に示す閉じ込み始めに形成される閉じ込み空間ＡＲＰの容積はＶ１であり、図８に示す中間点において最も減少し、その容積はＶ２となる。その後の回転に伴ってその容積は増大し、図９に示す閉じ込み終りには容積は再びＶ１になる。したがって従来のものの容積変化率ε１は、次式（１）で表される。
【００１３】
ε１＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ１・・・（１）
これに対し、本実施例の場合、図３に示す閉じ込み始めに形成される閉じ込み空間ＡＲの容積は、空間拡大溝３が閉じ込み空間ＡＲ内に２つ存在することになるため、空間拡大溝３の容積Ｖの２倍分だけ増大し、その値はＶ１＋２・Ｖとなる。一方、閉じ込み空間ＡＲの閉じ込み始めから閉じ込み終りに至る間の容積変化量は、従来のものと等しく、その値はＶ１−Ｖ２である。したがって、本実施例による閉じ込み空間ＡＲの容積変化率εは次式（２）で表される。
【００１４】
ε＝｛（Ｖ１＋２・Ｖ）−（Ｖ２−２・Ｖ）｝／（Ｖ１＋２・Ｖ）
＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｖ１＋２・Ｖ）・・・（２）
式（１）と（２）とを比較して明らかなように、従来の容積変化率ε１に比べ、本実施例の容積変化率εは分母の値が２・Ｖだけ増加しており、本実施例の容積変化率εが従来の容積変化率ε１に比べ小さくなることがわかる。
【００１５】
すなわち、本実施例によれば、閉じ込み空間ＡＲの容積変化率εを小さくできるので、閉じ込み空間ＡＲに閉じ込められた油の圧力変動幅を小さくでき、この圧力変動を起因とする騒音や振動の発生を低減できる。しかも、歯車ポンプまたはモータ自体の大きさを変えることはなく、コンパクト性を損なわない。
なお、本発明は以上示した実施例のみに限定されるものではない。例えば、上述中の歯車ポンプまたはモータにおいて、逃げ溝を有しない前提で説明を行ったが、実際の歯車ポンプまたはモータにおいては、閉じ込み空間を高圧部もしくは低圧部に連通する図示しない逃げ溝を設けている。しかして、このようなものであっても、この逃げ溝での圧力損失等の影響で、少なからず閉じ込み空間の容積変化に起因する圧力変動が生じている。したがって、逃げ溝を有する歯車ポンプまたはモータにおいて、本発明を適用しても同様に騒音、振動の低減効果を得ることができる。その他にも種々の騒音や振動低減対策を施した歯車ポンプまたはモータに適用して、効果を重畳させることも可能である。
【００１６】
また、噛合率１に設定された歯車ポンプまたはモータでも、実際には歯と歯のわずかな隙間を通じて油の流出入を行っているため、どうしてもその部分で圧力損失が生じ、油の圧縮・膨張が起きてしまう。したがってこのように噛合率１に設定された歯車ポンプまたはモータにも本発明を適用して同様の作用効果を得られるものである。
【００１７】
さらに、凹部は、実施例のごとき溝状のものでなく、穴を多数形成したものなど、閉じ込み空間を増大させ得るものであればよいし、その形成位置も、歯底に限らず、歯の基端部にまで及んでも構わない。また、一方の歯車にのみこの凹部を設けてもよい。また、本発明は、歯形によって限定されるものではなく、さらにいえば外接型のみならず、内接型の歯車ポンプまたはモータに適用しても同様の効果を奏するものである。
【００１８】
その他、各部の構成は図示例に限られず、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。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、隣接する歯と歯の中間部分であって噛合に寄与しない部分に凹部を設け、噛合により形成される閉じ込み空間の容積を拡大しているので、従来の通常の歯型曲線を有した歯車を有したものと比較して、コンパクト性を損なうことなく、閉じ込み空間の圧縮膨張による容積変化率を減少させ、この綴じ込み空間に閉じ込められた油の圧力変動幅を小さくして、騒音、振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示し歯車ポンプまたはモータの歯車を示す正面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】同実施例の作動を説明する作動説明図。
【図４】同実施例の作動を説明する作動説明図。
【図５】同実施例の作動を説明する作動説明図。
【図６】従来例の作動を説明する作動説明図。
【図７】従来例の作動を説明する作動説明図。
【図８】従来例の作動を説明する作動説明図。
【符号の説明】
１…歯車
２…歯
３…凹部（空間拡大溝）
ＡＲ…閉じ込み空間

Claims

互いに噛合する一対の歯車を備える歯車ポンプまたはモータにおいて、隣接する歯と歯の中間部分であって歯車同士の噛合に寄与しない部分に凹部を設け、前記噛合により形成される閉じ込み空間の容積を拡大したことを特徴とする歯車ポンプまたはモータ。