JP3968553B2

JP3968553B2 - ギアポンプ

Info

Publication number: JP3968553B2
Application number: JP2001041655A
Authority: JP
Inventors: 弘治吉浪; 隆敏阪田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2021-02-19
Also published as: JP2002242853A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はギアポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ギアポンプにおいては、一般に、キャビティ内に噛み合い状態で配置された一対のギアの回転により、キャビティに連通する吸引口から流体を吸引して、ギアの噛み合い位置を挟んで吸引口の反対側に設けられた吐出口から流体を吐出する。
【０００３】
従来のこの種のギアポンプの構成例を図３に断面図で示し、図４にはそのＡ−Ａ断面図を示す。この例は外接型のギアポンプを示している。ハウジング１はハウジング本体１ａとその両端を閉鎖するカバー１ｂ，１ｃとからなり、その内部に全体として軸直交断面が略繭形状をしたキャビティ２が形成されている。そのキャビティ２内に、ドライブギア３とドリブンギア４が噛み合い状態で収容され、これらの各ギア３，４の両側には、可動側板（サイドプレート）５，６が配置されている。各可動側板５，６には、弾性材料からなるシール７，８が装着されており、この各シール７，８は、図３における矢視Ｂにて略３の字の形状を有してキャビティ２内を吸引口９に連通する低圧エリアと、吐出口１０に連通する高圧エリアに区切ると同時に、各可動側板５，６を各ギア３，４の側面に対して弾性的に押圧することによって、高圧時に各ギア３，４の側面に過度の隙間が生じることを防止し、圧抜けによるポンプ効率の低下を図っている。
【０００４】
ここで、各ギア３，４は、その中心部に設けられた支軸３ａ，４ａを介して可動側板５，６に回転自在に支持されており、このうち、ドライブギア３の支軸３ａの一端側は一方のカバー１ｂを貫通してハウジング１外に持ち出され、例えばベルト伝導機構等を介して回転動力が伝達される。
【０００５】
各ギア３，４と支軸３ａ，４ａとは、従来、強度や耐圧性能、あるいはポンプ効率等の観点から、通常は一体形成された構造が採られている。また、特殊なものとしては、ギア３，４と支軸３ａ，４ａとを別部材として、ギア３，４の中心部にスプライン孔を形成するとともに、支軸３ａ，３ｂの外周面にはそのスプライン孔の歯に噛み合うスプライン歯を形成してスプライン機構により相互に係合させた構造も採用される場合がある。
【０００６】
また、上記とは別に内接型のギアポンプが知られており、この内接型のギアポンプにおいては、インターナルギアとその内側で噛み合うギアが用いられ、通常はインターナルギアが固定され、その内側のギアに支軸が設けられて外部からの回転動力が伝達される。この原動側のギアとその支軸との関係についても、上記したギア３，４と支軸３ａ，４ａの関係と同等である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した図３，図４で示すギアポンプの構造において、各ギア３，４とその支軸３ａ，４ａとの直角度、つまり支軸３，４の外径面と、可動側板５，６に対して摺動接触するギア３，４の側面（端面）との直角度、同じくギア３，４の側面（端面）の平面精度並びに面粗度、更にはギア３，４どうしの平行度を、それぞれに高精度にしなければ所要のポンプ性能を得ることができない。
【０００８】
従来のギアポンプのうち、各ギア３，４とその支軸３ａ，４ａとを一体形成したものにおいては、上記した精度を得るにはアンギュラ研削盤を用いた極めて緻密な加工が必要となり、その加工コストが極めて高くなるという問題がある。
【０００９】
また、従来のギアポンプのうち、各ギア３，４とその支軸３ａ，４ａをスプライン結合したものにおいては、ギア３，４の歯先輪郭と中心部に形成したスプライン孔との同軸を出すのが困難であり、支軸３ａ，４ａを結合した場合にギア３，４と支軸３ａ，４ａとの同軸が出ず、ポンプ性能が低下してしまうという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、所要のポンプ性能を低下させることなく、コストを低減させることのできる構造を有するギアポンプの提供を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のギアポンプは、ハウジングに形成されたキャビティ内に一対のギアが互いに噛み合い状態で収容されてなるギアポンプにおいて、上記各ギアのうち支軸を有するギアは、当該支軸と別部材により形成されているとともに、このギアにはその中心軸に沿った基準孔が形成されている一方、上記支軸にはその基準孔に嵌合して当該支軸とギアとの同軸を得るための基準軸部が形成され、かつ、このギアおよび支軸には、それぞれの基準孔もしくは基準軸部と同軸上に、互いに係合して相対回転を阻止するための回り止め機構部が形成されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１２】
ここで、本発明を外接型のギアポンプに適用する場合には、一対のギアのそれぞれが支軸を有し、その各ギアが、それぞれの支軸と別部材により形成され、各ギアにはそれぞれの中心軸に沿った基準孔が形成されている一方、各支軸にはその基準孔に嵌合して当該各支軸と各ギアとの同軸を得るための基準軸部が形成され、かつ、各ギアおよび各支軸には、それぞれの基準孔もしくは基準軸部と同軸上に、互いに係合して相対回転を阻止するための回り止め機構部が形成された構成（請求項２）を採用する。
【００１３】
また、本発明においては、上記各ギアを焼結体とした構成（請求項３）、および、同じく各ギアを樹脂材料とした構成（請求項４）を採用することができる。
【００１４】
本発明は、支軸を有するギアについては、ギアと支軸とを別部材とすることにより、この種のギアポンプの各ギア並びに支軸に要求される前記した諸精度を得るための加工を容易化してコストを低減するとともに、各ギアと支軸との結合構造を、これら両部材の同軸をだすための部位と、相対回転を阻止して回転動力を伝達するための部位とに分かつことにより、結合後のギアと支軸との同軸を得ることを容易化している。
【００１５】
すなわち、請求項１および請求項２に係る発明において、ギアと支軸とを別部材とすることにより、アンギュラ研削盤等を用いた特殊な加工を採用することなく、各部材単体を容易に高精度化することができる。また、ギアと支軸とを、基準孔に基準軸部を嵌合することにより同軸を出す構造の採用により、ギアにスプライン孔を形成する場合に比して、基準孔と歯先面との同軸を容易に出すことができると同時に、孔と軸間に相当の隙間を要するスプライン結合に比して、支軸との同軸を容易により高精度化することが可能となる。そして、この基準孔と基準軸部とは別に、これらと同時に形成した回り止め機構部、例えばギアには互いに対向する平行な二平面を有してなる二面孔を、また、支軸にはその二面孔に対応した二平面を備えた軸部を形成するか、ギアに円の一部が平面となったいわゆる一面孔を、支軸にはその一面孔に対応して円筒の一部が平面状に切りかかれた軸部を形成するか、あるいは基準孔並びに基準軸部とは軸方向に隣接した孔並びに軸部を形成してこれらの間にキーを介在させた構造等を採用し、その回り止め機構部で回転動力の伝達を担わせることにより、例えば基準孔に基準軸部を圧入して回り止めする場合に比して、結合部における耐久性を向上させることができると同時に、寸法管理を容易化することができる。
【００１６】
ここで、回り止め機構としてキーを有する構造を採用する場合、部品点数の増加、組立工数の増加、キー溝部の応力集中による強度低下、キー加工の困難さといった問題が生じ易いが、二面孔や一面孔を用いたキーを要しない回り止め機構を採用することにより、このような問題が生じないためにより好ましい。
【００１７】
また、請求項３および４に係る発明は、ポンプ性能を低下させることなくギアと支軸とを別部材とする請求項１あるいは請求項２に係る発明の特徴的構成を利用し、ギア並びに支軸それぞれに用途に応じた好適な材料を用いることで、潤滑性の良好でない油種を取り扱う際の摩耗を防止し、あるいは静粛性を得ようとするものである。
【００１８】
すなわち、ギアと支軸とを一体化した従来のこの種のギアポンプにおいては、ギアと支軸の材質として、ギアおよび支軸の双方に対して有効な材料であるＳＣＭ等の構造用鋼が一般に用いられている。ここで、例えば自動車の駆動系に使用するポンプは、油圧の使用域が産業用のポンプに比べて低く、従ってこの種の用途においてはギア単体の必要強度は産業用のポンプにおけるそれに対して大幅に低くてすむ。
【００１９】
そこで、請求項３に係る発明では、ギアと支軸とを別部材とする本発明の構成を利用して、ギアの材質を焼結体とすることによって、従来のＳＣＭ材を用いる場合に比してギア自体に良好な潤滑性を持たせることができ、例えばブレーキオイル等の潤滑性の良好でない流体を対称とする場合において特に有効であり、あるいはドライ状態となっときにおいてもギアが急激に摩耗することを抑制することができる。この場合、焼結材料としては、ギアの噛み合いに耐えるべく引張強さの高い高密度材とすることが望ましい。ギアに焼結体を用いると、切削工程を省略もしくは大幅に簡素化することができ、加工コストを低減させる効果も奏することができる。
【００２０】
また、請求項４に係る発明においては、同じくギアと支軸とを別部材とする本発明の構成を利用して、ギアの材質を樹脂とすることによって、ギアの噛み合い音量を大幅に低減させることができ、ポンプとしての静粛性を向上させることができる。ここで、ギアの樹脂材料としては、潤滑性が良好で耐摩耗性に優れたものを選定することが望ましく、例えばフェノール樹脂（熱硬化性樹脂）を好適に採用することができる。また、ギアを樹脂製とすることにより軽量化を図ることができるとともに、構造用鋼製の場合のように他部材に対する攻撃性を有さないため、初期性能を確保すべく従来のようになじみ運転によりハウジングや可動側板を故意に摩耗させる必要がなくなり、ギア自体の製造コストの低減と併せてギアポンプ全体としてのコストを低減することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明を適用したギアポンプに用いられるギアとその支軸の組立状態を示す軸平行断面図であり、図２（Ａ）はそのＡ−Ａ断面図で、同図（Ｂ）は同じくＢ−Ｂ断面図である。この例は、ポンプ全体としての基本構成は図３，図４に示したものと同等であり、従ってその詳細な説明は省略する。
【００２２】
さて、図１はドライブギア３とその支軸３ａとを示しており、ギア３には、その中心軸上に、断面真円形の基準孔３１と、互いに平行な２つの平坦面３２１，３２２を有して断面略小判形をしてなる二面孔３２とが、それぞれの端面側から軸方向に略等寸法ずつ形成されている。二面孔３２の平坦面３２１，３２２間の寸法は、基準孔３１の直径よりも若干大きく設定されている。
【００２３】
支軸３ａには、ギア３の基準孔３１に対して僅かな隙間をもって嵌合する断面真円形の基準軸部３１ａと、互いに平行な２つの平坦面３２１ａ，３２２ａを有してギア３の二面孔３２に対して嵌まり込む断面小判形軸部３２ａが同軸上に形成されている。この支軸３ａは、基準軸部３１ａと断面小判形軸部３２ａの両側に設けられている軸部３３１，３３２において図３に示したものと同等の可動側板５，６によって支持され、軸部３３２はカバー１ｂを介してハウジング１外に持ち出され、ベルト伝導機構等を介して回転動力が付与される。
【００２４】
ギア３と支軸３ａは、基準孔３１に対して基準軸部３１ａが嵌合されることによって同軸が出されたうえで、二面孔３２に断面小判形軸部３２ａが嵌まり込むことにより、平坦面３２１と３２１ａ、および３２２と３２２ａとが当接して相対回転が阻止され、支軸３ａに伝達された回転動力がギア３に対して確実に伝達される。
【００２５】
以上はドライブギア３とその支軸３ａの係合関係について述べたが、ドリブンギア４とその支軸４ａについても、上記と全く同じ関係のもとに互いに係合しており、ドリブンギア４については、上記したドライブギア３と共通の部品とすることができる。
【００２６】
以上の実施の形態によると、各ギア３，４は、別部材により形成された支軸３ａ，４ａに対して各ギア３，４とそれらの支軸３ａ，４ａを別部材としているので、ギア３，４並びに支軸３ａ，４ａをそれぞれに単独で加工することができ、各ギア３，４の各々の両端面の平面精度や面粗度、両端面どうしの平行度を容易に高精度化することができるとともに、基準孔３１は断面真円形の通常の孔であるため、ギア３ないしはギア４の歯先形状との同軸を容易に得ることができる。従って、それぞれの支軸３ａないしは４ａに対して係合した状態においては、支軸３ａ，４ａとギア３，４の歯先形状との同軸を容易に得ることができるとともに、支軸３ａ，４ａとギア３，４の側面との直角度を容易に高精度化することができる。更に、ギア３，４がポンプに組み込まれた状態において、ギア３，４どうしの平行度が得易くなる。よってポンプを構成するギアの両方が支軸を有する外接型のギアポンプでは、特に効果が大きい。
【００２７】
ここで、各ギア３，４の材質については、その用途等に応じて適宜に選択することができる。また、支軸３ａ，４ａの材質についても、特に限定されるものではないが、従来のこの種のギアポンプと同様にＳＣＭ材をはじめとする構造用鋼を好適に用いることができる。
【００２８】
なお、以上の実施の形態においては、ギア３とその支軸３ａとの相対回転を阻止するための機構として、二面孔３２と断面小判形軸部３２ａとの組み合わせを採用したが、本発明はこれに限定されることなく、一面孔と、それに対応する一つの平面が円筒の外周面の一部を切り欠くように形成された軸部との組み合わせや、通常の孔と軸のそれぞれにキー溝を形成してキーを介在させる機構を採用してもよい。また、その他にも、ギア３と支軸３ａとの相対回転を阻止するための種々の公知の機構があるが、これらの機構のうち、ギアポンプの性能を害しない限りにおいてどのような機構も採用することができる。
【００２９】
さて、ギア３，４の材質は、油圧（流体圧）の使用域が高い場合には、従来と同様のＳＣＭ材を選択することが好ましく、自動車の駆動系に用いられるように比較的油圧の使用域が低い場合には、ギア３，４自体の強度は高くする必要がないことから、焼結体や樹脂を採用することができる。
【００３０】
焼結体を用いる場合には、価格の安い一般焼結鋼を採用し、ギアの噛み合いに耐え得る引張強さの最も高い高密度材を採用し、かつ、潤滑性能の良好なものを選定することが好ましい。ギア３，４としてこのような焼結体を採用することによって、加工コストの低減を達成すると同時に、対象流体としてブレーキオイル等の潤滑性が良好でないオイルを扱っても摩耗しにくく、また、ドライ状態となった場合にも急激な摩耗を生じることがなく、これによって耐久性の良好なギアポンプが得られる。また、ＳＣＭ材を用いる場合に比して軽量化も達成可能であり、噛み合い時の衝撃エネルギが小さくなる分、噛み合い音も小さくなるという利点もある。
【００３１】
また、ギア３，４を樹脂製とする場合には、例えばフェノール樹脂など、潤滑性能並びに耐摩耗性に優れた熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。ギア３，４の材質としてこのような樹脂を用いることにより、軽量化と噛み合い時の静粛性を達成することができるとともに、ギア自体の製造コストの低減と、他部品に対する攻撃性を有さないことから、なじみ運転の省略が可能であるなど、ポンプ全体としてのコストを大幅に低減することができる。
【００３２】
また、以上は外接型のギアポンプに本発明を適用した例を示したが、本発明は内接型のギアポンプにも適用することができ、この場合、支軸を有するギアとその支軸との関係について、上記に例示したギア３，４と支軸３ａ，４ａとの関係を採用すればよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ハウジングのキャビティ内に互いに噛み合った状態で収容される一対のギアを、それぞれの支軸と別部材によって形成するとともに、各ギアと各支軸との係合関係を、ギアの中心に基準孔を設ける一方、支軸にはその基準孔に嵌合する基準軸部を形成して同軸を出すとともに、ギアと支軸との相対回転は、基準孔並びに基準軸部とは別にこれらと同時上に設けた二面孔と断面小判形軸部、あるいはキーによる結合機構などの回転阻止機構によって阻止するように構成しているので、ギア並びに支軸をそれぞれ単体で加工することができ、ギアと支軸とを一体化した従来のものに比して、それぞれの単体精度を容易に高精度化することができるとともに、ギアと支軸とを別部材としてスプライン結合した従来のものに比して、基準孔と基準軸部との隙間を小さくできる分、および孔の加工のたやすさに起因して、ギアと支軸との同軸を容易に高精度化することができ、更にはギアと支軸とを別部材として圧入により固定する場合に比しても、結合部における耐久性および寸法管理の容易化を図ることができ、これらの結果として、ポンプ性能を低下させることなく、安価なギアポンプが得られる。
【００３４】
また、ギアと支軸とを別部材とすることを利用して、ギアを焼結体とする請求項２に係る発明によると、ギアの加工コストの低減を達成できるとともに、材質の選択によって自己潤滑性を持たせることが容易であることから、ドライ状態となった場合等においても急激な摩耗が生じず、耐久性を向上させることができ、また、構造用鋼を用いる場合に比して軽量化できるため、噛み合い時における衝撃エネルギが小さくなって噛み合い音も小さくすることができる。
【００３５】
更に、同じくギアと支軸を別部材とすることを利用して、ギアを樹脂製とする請求項３に係る発明によると、大幅な軽量化と静粛化を達成することができ、従来のギアポンプにおいて特に問題となる高回転時における高周波音の発生を防止することができるとともに、加工コストの低減並びになじみ運転の不要化等によってポンプ全体のコストを大幅に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したギアポンプに用いられるギア３と支軸３ａの組立状態における軸平行断面図である。
【図２】（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図で、（Ｂ）は同じくＢ−Ｂ断面図である。
【図３】公知の外接型のギアポンプの構成例を示す断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１ハウジング
３ドライブギア
３１基準孔
３２二面孔
３２１，３２２平坦面
３ａ支軸
３１ａ基準軸部
３２ａ断面小判形軸部
３２１ａ，３２２ａ平坦面
４ドリブンギア
４ａ支軸
５，６可動側板

Claims

ハウジングに形成されたキャビティ内に一対のギアが互いに噛み合い状態で収容されてなるギアポンプにおいて、
上記各ギアのうち支軸を有するギアは、当該支軸と別部材により形成されているとともに、このギアにはその中心軸に沿った基準孔が形成されている一方、上記支軸にはその基準孔に嵌合して当該支軸とギアとの同軸を得るための基準軸部が形成され、かつ、このギアおよび支軸には、それぞれの基準孔もしくは基準軸部と同軸上に、互いに係合して相対回転を阻止するための回り止め機構部が形成されていることを特徴とするギアポンプ。
当該ギアポンプが外接型のギアポンプであって、一対のギアのそれぞれが支軸を有し、その各ギアが、それぞれの支軸と別部材により形成され、各ギアにはそれぞれの中心軸に沿った基準孔が形成されている一方、各支軸にはその基準孔に嵌合して当該各支軸と各ギアとの同軸を得るための基準軸部が形成され、かつ、各ギアおよび各支軸には、それぞれの基準孔もしくは基準軸部と同軸上に、互いに係合して相対回転を阻止するための回り止め機構部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のギアポンプ。
上記各ギアが焼結体からなることを特徴とする請求項１または２に記載のギアポンプ。
上記各ギアが樹脂材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載のギアポンプ。