JP4172877B2 - 歯車ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯車ポンプは、図４（Ａ）に示すように互いに噛合う原動歯車１及び従動歯車２と、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように両歯車１、２の両側面をシールする両側板３a,３b(一方の側板３a のみ図示）とを有する。両歯車１、２が図４（Ａ）から図５の状態を経て図６の状態となるように回転するときに、両歯車１、２の噛合部と両側板３a,３b とで囲まれる閉じ込み容積部ｕ、ｖ（図示せず）の容積が減少すると、閉じ込み容積部ｕ、ｖ内の油が昇圧して騒音又は振動等を生じる。このような騒音又は振動等を防止するために閉じ込み容積部ｕ、ｖを吐出口４に連通させている。
通常、歯車ポンプの原動歯車１及び従動歯車２はバックラッシュが無ければ三点（図４ではＡ0,Ａ3,Ａ2)で噛合うが、実際の原動歯車１及び従動歯車２にはバックラッシュが有るため、噛合開始点Ａ0 と噛合終了側の噛合点Ａ2 とで噛合い、Ａ3 は噛合うことのない無効噛合点となる。このような噛合開始点Ａ0 は図５の噛合点Ａ1 を経て図６の噛合点Ａ1 まで移動すると共に、噛合終了側の噛合点Ａ2 は図５の噛合点Ａ2 を経て図６の噛合終了点Ａ4 まで移動し、どちらも噛合線（右上がりの一点鎖線）上を移動する。また、無効噛合点Ａ3 は図５、図６に示す噛合線（右下がりの一点鎖線）上を移動する。
両側板３a,３b には、無効噛合点Ａ3 と噛合点Ａ2 との間にある閉じ込み容積部ｕ1 及び噛合開始点Ａ0 と無効噛合点Ａ3 との間にある閉じ込み容積部ｖ1 を吐出口４に連通する溝５a,５b(斜線で示す）が形成される。また、後述する図６に示す無効噛合点Ａ3 と噛合終了点Ａ4 との間にある閉じ込み容積部ｕ3 及び噛合点Ａ1 と無効噛合点Ａ3 との間にある閉じ込み容積部ｖ3 を吸入口６に連通する溝７b,７a(斜線で示す）が形成される。尚、図示を省略するが、溝５a,５b,７a,７b は深さｈに形成される。詳しくは次の通り。
【０００３】
溝５a は、図４に示すように、ピッチ点Ｐを通るピッチ円の接線Ｔよりも従動歯車２側に位置し、かつ原動歯車１の一つの歯がこの原動歯車１の回転中心Ｇ1 と従動歯車２の回転中心Ｇ2 とを結ぶ線上にあるとき無効噛合点Ａ3 と噛合点Ａ2 との間にある最小閉じ込み容積部ｕ1 に連通するように形成されている。この構成により、閉じ込み容積部は最小閉じ込み容積部ｕ1 になるまで溝５a(斜線で示す）に連通し続けるため、閉じ込み容積部の昇圧による騒音又は振動等を防止できる。溝７a(斜線で示す）は、その両歯車１、２側部分が接線Ｔよりも原動歯車１側に位置すると共に通常はピッチ点Ｐに対して溝５a と点対称に形成されている。溝５b(斜線で示す）は、図５に示すように、無効噛合点Ａ3 がピッチ点Ｐと一致するとき、接線Ｔよりも原動歯車１側に位置して噛合点Ａ1 に接するように設けられる。溝７b(斜線で示す）は、接線Ｔよりも従動歯車２側に位置し、かつ噛合点Ａ2 に接するように設けられる。この構成によって、吐出口４の高圧油が無効噛合点Ａ3 を介して吸入口６に吹抜ける、いわゆる吹抜け現象を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来の技術には次のような問題がある。
（１）図５の状態から更に回転して図６の状態になるとき、閉じ込み容積部ｖ2 は最小閉じ込み容積部ｖ3 まで減少しつつ閉じ込み容積部ｕ3 が溝７b を介して吸入口６に連通するが、無効噛合点Ａ3 のバックラッシュによる流路抵抗によってその上流部の油が昇圧して騒音又は振動等が発生する。
（２）溝５a と溝５b とが接線Ｔに対して非対称であり、また溝７a と溝７b とが接線Ｔに対して非対称であるため、両歯車１、２の両側面に二種類の側板３a,３b が必要となる。従って二種類の側板３a,３b の位置を間違えて組立てる、いわゆる誤組立てとなる可能性があり、組立作業能率が低下する。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みて、騒音及び振動等を確実に低減できる歯車ポンプの提供を目的とし、さらに誤組立てを防止できる歯車ポンプの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明に係る歯車ポンプは、互いに噛合う原動歯車及び従動歯車と、両歯車の両側面を各々シールすると共に、両歯車の閉じ込み容積部を吐出口に連通する第１溝、及び両歯車の閉じ込み容積部を吸入口に連通する第２溝を有する側板とを備えて成る歯車ポンプにおいて、従動歯車の一つの歯が、原動歯車の回転中心と従動歯車の回転中心とを結ぶ線上にあるとき、最小閉じ込み容積部に連通するように第１溝を形成したことを特徴とする。
【０００７】
上記構成の歯車ポンプによれば、従動歯車の一つの歯が、原動歯車の回転中心と従動歯車の回転中心とを結ぶ線上にあるとき、最小閉じ込み容積部に連通するように第１溝を形成したことで、閉じ込み容積が減少するときに圧縮される閉じ込み容積内 ( 最小閉じ込み容積部 ) の油は第１溝を介して吐出口に排出され、このため閉じ込み容積内の油が昇圧することによる騒音又は振動等が防止される。 すなわち、上記構成の歯車ポンプによれば、最小閉じ込み容積部と該最小閉じ込み容積部に隣り合う閉じ込み容積内とは、原動歯車と従動歯車とのバックラッシュを介して互いに連通しているものの、上記バックラッシュによる隙間が極めて小さいことと併せ、特に原動歯車と従動歯車とが高速回転している場合、上記バックラッシュを介して油が流通することは困難であるため、事実上、最小閉じ込み容積部は隣り合う閉じ込み容積内と独立することとなり、吐出口と吸入口とが連通して生ずる“吹抜け現象”を無視でき、もって最小閉じ込み容積部に連通するように第１溝を形成したことで、閉じ込み容積内の油が昇圧することによる騒音又は振動等を防止することが可能となる。
【０００８】
また、上記の目的を達成するために、請求項２の発明に係る歯車ポンプは、側板における第１溝及び第２溝を、原動歯車と従動歯車とのピッチ点を通るピッチ円の接線に対して線対称に形成したことを特徴とする。
【０００９】
上記構成の歯車ポンプによれば、両歯車の回転中心間を結ぶ線に近接する第１溝及び第２溝の形状を、ピッチ点を通るピッチ円の接線に対して線対称に形成したことで、各側板の上下を逆にすることによって、両歯車の両側面に同じ側板を使用することが可能となる。
この結果、両歯車の両側面をシールする両側板を別々に用意する必要がなく、また左右の両側板を取違えて組立てる、いわゆる誤組立てを防止でき、もって組立作業能率が向上することとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を図１〜図３を参照し説明する。尚、図４〜図６の従来技術で示した同一要素には同一符号を付して重複説明を省略する。図１に示すように、歯車ポンプは互いに噛合う原動歯車１及び従動歯車２を備えている。両歯車１、２は、図３に示すようにインボリュート曲線で形成の歯面と、トロコイド曲線で成形の歯底とを有する外歯歯車である。両歯車１、２の側面にはシール用の側板３が両側面にそれぞれ設置される。側板３には吐出口４に連通する第１溝５（斜線で示す）と、吸入口６に連通する第２溝７（斜線で示す）とが形成される。第１、第２溝５、７の深さはｈに形成してある。尚、図１は噛合開始状態を示し、噛合開始点Ａ0 からピッチ点Ｐまでの距離Ｌ1(始点側噛合線の長さＬ1)は、近寄り噛合率ε1 が略０．６になるように設定されている。一方、図２は噛合終了状態を示し、ピッチ点Ｐから噛合終了点Ａ4 までの距離Ｌ2(終点側噛合線の長さＬ2)は遠のき噛合率ε2 （遠のき弧／円ピッチ）が略０．７５になるように設定されている。第１溝５は、図１、図２に示す通り両歯車１、２側で両歯車１、２の回転中心Ｇ1,Ｇ2 を結ぶ線に平行の、かつ図２の状態での最小閉じ込み容積部ｖ5 に接する縁を有して形成されると共に、吐出口４に連通する。第２溝７は、図１、図２に示す通り両歯車１、２側で両歯車１、２の回転中心Ｇ1,Ｇ2 を結ぶ線に平行の、かつ図２の状態で噛合終了点Ａ4 に接する縁を有して形成されると共に、吸入口６に連通する。また第１、第２溝５、７の形状は、ピッチ点Ｐを通るピッチ円の接線Ｔに線対称に形成されている。
【００１５】
上記実施例によれば、次のような作用効果を奏する。第１溝５は、図２に示す通り、最小閉じ込み容積部ｖ5 に接するように形成してあるため、図１の噛合開始状態から両歯車１、２が矢印のように回転して閉じ込み容積がｖ4 からｖ5 まで減少する間では、閉じ込み容積部ｖ4 内の油が第１溝５を介して吐出口４に排出される。従って閉じ込み容積部ｖ4 内の油が圧縮されて局部的に昇圧することがなく、このため騒音又は振動等が防止される。次いで、図１の噛合開始状態から図２の噛合終了状態に移行すると、閉じ込み容積ｕ4 はｕ5 へと増加するが、両歯車１、２間のバックラッシュによって閉じ込み容積ｖ5 と閉じ込み容積ｕ5 とが連通するため、実質的閉じ込み容積（ｖ5 ＋ｕ5 ）の増加率が小さく、このためキャビテーション等は殆ど問題とならない。また図２に示す通り、最小閉じ込み容積部ｖ5 が噛合点Ａ1 で第１溝５に接ししている状態では、第２溝７が噛合終了点Ａ4 に接する。従って、たとえ両歯車１、２間のバックラッシュが大きくても、無効噛合点Ａ3 を介して吐出口４と吸入口６とが連通することはない。このため、吐出口４の高圧油が吸入口６に洩れる「吹抜け現象」もなく、容積効率の低下を防止できる。
【００１６】
尚、図３に示すように、従動歯車２の歯先部を削除すると、原動歯車１に噛合う位相が遅れる。このため、始点側噛合線の長さＬ1 が減少し、これにより近寄り噛合率ε1 （近寄り弧／円ピッチ）を上記０．６に設定できる。また、原動歯車１の歯先部を削除すると、従動歯車２に噛合う位相が遅れる。このため、終点側噛合線の長さＬ2 が増加、これにより遠のき噛合率ε2 を上記０．７５に設定できる。このように、両歯車１、２の両歯先部を削除するだけで近寄り噛合率ε1 及び遠のき噛合率ε2 を修正でき、転位等の必要がなく、このため製造コストを低減できる。
【００１７】
尚、第１、第２溝５、７の形状は、前記の通り、接線Ｔに対して線対称に形成したため、両側板３、３の上下を逆とすれば、両歯車１、２の両側面に同じ側板３を使用できる。従って、両歯車１、２の両側面で両側板３、３を別々に用意する必要がなく、また左右の両側板３、３を取違えて組立てるとのいわゆる「誤組立」を防止でき、組立作業能率が向上する。
【００１８】
バックラッシュからの吹抜けを防止するためには、従動歯車２の一つの歯が両歯車１、２の回転中心Ｇ1,Ｇ2 を結ぶ線上に位置して生ずる最小閉じ込み容積部ｖ5 が第１溝５に接するときに、遠のき噛合率ε2 での噛合終了点Ａ4 が第２溝７に接する必要がある。このときの遠のき噛合率ε2 は略０．７５である。近寄り噛合率ε1 と遠のき噛合率ε2 とが等しい一般の歯車ポンプでは、遠のき噛合率ε2 が増加すると、近寄り噛合率ε1 も増加するが、近寄り噛合率ε1 が増加すると、閉じ込み容積部ｖ4 が生じる範囲が増加して騒音又は振動等の原因となるため、近寄り噛合率ε1 は遠のき噛合率ε2 より小さく設定する。また、遠のき噛合率ε2 が増加すると、原動歯車１の歯の曲げ応力が増加したり、従動歯車２の歯のピッチングが発生するため、噛合終了点Ａ4 となる前から噛合開始点Ａ0 が存在する必要がある。即ち、噛合終了点Ａ4 付近では２組の歯が噛合う必要があるため近寄り噛合率ε1 は０．５より大きく設定する。
【００１９】
以上のように、本発明によれば次のような効果を奏する。
（１）近寄り噛合率を小さく設定して吐出口に連通する第１溝を最小閉じ込み容積部に接するように有するため、閉じ込み容積が減少するときに圧縮される油は第１溝を介して吐出口に排出される。このため、閉じ込み容積の油が昇圧することによる騒音又は振動等を防止できる。
（２）遠のき噛合率を大きく設定して吸入口に連通する第２溝を噛合終了点に接するように有するため、吐出口と吸入口とが連通する吹抜け現象がなくなり、容積効率の低下が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歯車ポンプの噛合開始状態を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】本発明に係る歯車ポンプの噛合終了状態を示す図である。
【図３】噛合率の修正方法を示す図である。
【図４】従来技術に係る歯車ポンプの噛合開始状態を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図５】図４の噛合状態に続く噛合状態を示す図である。
【図６】従来技術に係る歯車ポンプの噛合終了状態を示す図である。
【符号の説明】
１；原動歯車、２；従動歯車、３；側板、４；吐出口、５；第１溝、６；吸入口、７；第２溝、Ａ0 ；噛合開始点、Ａ1 、Ａ2 ；噛合点、Ａ3 ；無効噛合点、Ａ4 ；噛合終了点、Ｇ1 ；原動歯車の回転中心、Ｇ2 ；従動歯車の回転中心、Ｌ1 ；始点側噛合線の長さ、Ｌ2 ；終点側噛合線の長さ、ｖ5 ；最小閉じ込み容積部

Claims (2)

1. 互いに噛合う原動歯車(１)及び従動歯車(２)と、
   前記両歯車 ( １，２ ) の両側面を各々シールすると共に、前記両歯車(１，２)の閉じ込み容積部(ｕ，ｖ)を吐出口(４)に連通する第１溝(５)、及び前記両歯車 ( １，２ ) の閉じ込み容積部 ( ｕ，ｖ ) を吸入口 ( ６ ) に連通する第２溝 ( ７ ) を有する側板 ( ３ )とを備えて成る歯車ポンプにおいて、
   前記従動歯車 ( ２ ) の一つの歯が、前記原動歯車 ( １ ) の回転中心 ( Ｇ 1) と前記従動歯車 ( ２ ) の回転中心 ( Ｇ２ ) とを結ぶ線上にあるとき、最小閉じ込み容積部 ( ｖ５ ) に連通するように前記第１溝 ( ５ ) を形成したことを特徴とする歯車ポンプ。
2. 前記側板 ( ３ ) における前記第１溝 ( ５ ) 及び前記第２溝 ( ７ ) を、前記原動歯車 ( １ ) と前記従動歯車 ( ２ ) とのピッチ点 ( Ｐ ) を通るピッチ円の接線 ( Ｔ ) に対して線対称に形成したことを特徴とする請求項１記載の歯車ポンプ。

Images