JP4366238B2 - ギヤポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両用ブレーキ装置等の油圧源として好適に用いられるギヤポンプに関する。

従来、ギヤポンプとして例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報に記載のギヤポンプは、本体ケース内に、駆動ギヤを軸支する駆動軸と、従動ギヤを軸支する従動軸と、一対の側板と、シールブロックから構成されたポンプ組立体を収装している。このポンプ組立体のシールブロックと対向する位置であって、側板と本体ケースとの間にはポンプ組立体を固定する押圧ばねが設けられ、ポンプ組立体の本体ケース内に対するがたつきを防止している。
特開平１０−２５２５８９号公報（図４，５参照）。

しかしながら、上述の従来技術にあっては、ギヤポンプを正逆回転させた場合、ポンプの周り止めとしても当該ばねを用いて固定するため、ギヤポンプに作用する大きなトルクに対しても打ち勝つ大きなばね力が必要となる。このばね力によりギヤポンプの回転軸と本体ケースとの間に不用な荷重を発生させ、フリクションが増加するという課題があった。

本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、ギヤポンプを正逆回転させたとしても効率の低下することのないギヤポンプを提供することを目的としている。

上述の目的を達成するため、本発明は、ケーシング内で互いに噛み合って回転するように軸支された一対の歯車と、前記歯車の軸方向両側方に設けられた一対の側板と、前記歯車の歯先をシールするシールブロックから構成されたポンプ組立体を備え、正逆回転可能な外接型のギヤポンプにおいて、前記ポンプ組立体に常用トルクが入力されたときは前記ポンプ組立体を前記ケーシングに対し弾性力により位置決めする第１位置決め手段と、前記常用トルクが入力されたときの回転方向と同一方向に回転される場合において、前記常用トルク以上のトルクが入力されたときは前記ポンプ組立体を前記ケーシングに対し当接により位置決めする第２位置決め手段と、を設けた。

よって、比較的回転トルクの小さな常用域のみ弾性力により支持するため、大きなばね力を設定する必要が無く、不用なフリクションを低減することができる。

以下に、本発明を実施する最良の形態を実施例として図面に基づいて説明する。

まず、構成について図１〜図４を用いて説明する。図１はギヤポンプのＢ−Ｂ部分断面図である。尚、説明のためケーシング（ポンプハウジング１及びハウジングカバー２）のみ断面を取っており、ケーシング内に収装されるポンプ組立体３については側面図とする。図２はギヤポンプのＡ−Ａ断面図である。図３はポンプ組立体３を表す分解構成図である。図４はギヤポンプのＣ−Ｃ断面図である。

（ケーシングについて）
ポンプハウジング１には、ポンプ組立体３を収装する円筒状のシリンダ孔１ｂが設けられている。シリンダ孔１ｂの内周面は、位置決め用の当接面１０１ｂと内壁１０２ｂから構成されている。当接面１０１ｂは、内壁１０２ｂよりも駆動軸支持孔２ａとの関係において高い精度により形成されている。ポンプハウジング１のシリンダ孔１ｂ底面部には、後述する吸入通路１３と連通する吸入ポート１ａと、シリンダ孔１ｂ内の高油圧を吐出する吐出ポート１ｃが設けられ、シリンダ孔１ｂと外部とを連通している。

ポンプハウジング１には、シリンダ孔１ｂを覆うハウジングカバー２がボルト２２により取り付けられ、ポンプ組立体３を液密に収装している。ハウジングカバー２には、内周に軸受け２０が設けられた駆動軸支持孔２ａが設けられ、後述する駆動軸１０Ａが回転可能に支持され、更にハウジングカバー２と駆動軸１０Ａとの間にはオイルシール２１が設けられている。

（ポンプ組立体について）
ポンプ組立体３は、図３に示すように駆動軸１０Ａに設けられた駆動ギヤ１０と、従動軸１１Ａに設けられた従動ギヤ１１と、駆動軸１０Ａ及び従動軸１１Ａの軸方向両側に設けられた一対の側板７，８と、シールブロック１２から構成されている。駆動軸１０Ａには図外のモータが接続されている。

駆動軸１０Ａ及び従動軸１１Ａに対し、支持孔７Ａ，７Ｂが設けられた側板７と、支持孔８Ａ，８Ｂが設けられた側板８を軸方向両側から挿入する。これにより駆動ギヤ１０と従動ギヤ１１が互いに噛み合って回転するように軸支すると共に、駆動ギヤ１０及び従動ギヤ１１と回転摺動により液密にシールしている。支持孔７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂの内周面はそれぞれ軸受けとして耐摩耗性の高い表面処理が施されている。

側板７，８には、シールブロック１２との当接面側に円弧状の切り欠き７Ｃ，８Ｃが設けられている。切り欠き７Ｃは、支持孔７Ａと７Ｂの間に、また切り欠き８Ｃは支持孔８Ａと８Ｂの間に設けられている。この切り欠き７Ｃ，８Ｃは軸方向に側板７，８の全幅にわたって形成されている。側板７とポンプハウジング１との間、及び側板８とハウジングカバー２との間には、それぞれシールリング１９が設けられている。シールリング１９は側板７，８及びシールブロック１２とポンプハウジング１及びハウジングカバー２の間を液密にシールするよう構成されている。

シールブロック１２には、側板７，８との当接面側に、駆動ギヤ１０及び従動ギヤ１１の歯先に沿って凹湾曲状に切り欠かれた凹湾曲面１２Ａ，１２Ｂが設けられている。また、凹湾曲面１２Ａ，１２Ｂの間であって、切り欠き７Ｃ，８Ｃと当接する位置には、円弧状の円弧溝１２Ｃがシールブロック１２の全幅にわたって設けられている。上述の側板７，８にシールブロック１２を金属コイルばね６により着脱可能に巻結しポンプ組立体３を構成することで、切り欠き７Ｃ，８Ｃ及び円弧溝１２Ｃにより、吸入通路１３が形成される。

尚、金属コイルばね６は、液圧が発生していない時の仮止め部材であり、液圧が発生すると、ポンプ組立体３の外周に発生する高圧と、吸入通路１３の低圧の差圧によって側板７，８とシールブロック１２は接触力が高まるよう構成されている。

シールブロック１２の径方向外側（ポンプハウジング側）であって、かつ、軸方向において側板７と側板８の間には支持点１２Ｄが設けられ、当接面１０１ｂと線接触するように鋭角に形成されている。

（位置決め手段について）
ポンプ組立体３とシリンダ孔１ｂの間であって高圧室１６内には、第１位置決め手段としてのコイルスプリング４０と、第２位置決め手段としてのピン４１が設けられている。ピン４１は軸方向において側板７，８の間、径方向においてシールブロック１２とポンプ組立体３を介して対向する位置に設けられている。コイルスプリング４０はピン４１の外周側に挿入され、駆動軸１０Ａにトルクが入力されていない状態では、コイルスプリング４０のみがシリンダ孔１ｂの内壁と弾性的に当接し、ピン４１とシリンダ孔１ｂ内壁との間には所定間隔を確保している。

（ポンプ駆動作用について）
次に、ポンプ駆動作用について説明する。図５はギヤポンプの駆動ギヤ１０及び従動ギヤ１１部における断面図である。図５中、駆動ギヤ１０の時計回り方向を正転方向、反時計回り方向を逆転方向として定義する。また、図６は図５に示すα領域の拡大図である。

〔ポンプ正転時〕
図５においてモータにより駆動軸１０Ａが正転方向に駆動されると、駆動ギヤ１０を介して従動ギヤ１１が駆動される。この作用によって吸入ポート１ａと連通する吸入通路１３から低圧（負圧）の流体が導入され、シリンダ孔１ｂとポンプ組立体３の間に設けられた高圧室１６に高圧の流体が出力される。この高圧の流体は吐出ポート１ｃから出力される。このとき、シールブロック１２の支持点１２Ｄがシリンダ孔１ｂの当接面１０１ｂと線接触し、ポンプ組立体３の位置決めを行う。

〔ポンプ逆転時〕
図５においてモータにより駆動軸１０Ａが逆転方向に駆動されると、駆動ギヤ１０を介して従動ギヤ１１が駆動される。この作用によって高圧室１６の流体が吸入ポート１ａと連通する吸入通路１３側に導入される。このとき、吸入通路１３における油圧が高圧室１６における油圧よりも大きくなる。

（入力トルクが小さいとき）
駆動軸１０Ａが逆転方向に駆動され、かつ、入力される回転方向トルク（駆動軸中心）として小さいトルク（常用トルク）T1Sが入力されたときは、図６（ａ）に示すように、その回転方向トルクT1Sのシリンダ孔中心に対する径方向成分T2Sがコイルスプリング４０に作用する。コイルスプリング４０のセット荷重をTFとすると、常用トルク域ではTF>T2Sの関係が成立し、ポンプ組立体３はコイルスプリング４０による弾性的な位置決めが行われる。

（入力トルクが大きいとき）
駆動軸１０Ａが逆転方向に駆動され、かつ、入力される回転方向トルク（駆動軸中心）として大きいトルク（常用トルク以上）T1Bが入力されたときは、図６（ｂ）に示すように、その回転方向トルクT1Bのシリンダ孔中心に対する径方向成分T2Bがコイルスプリング４０に作用する。このとき、コイルスプリング４０のセット荷重をTFとすると、TF<T2Bの関係となるため、ピン４１がシリンダ孔内壁に当接し、ピン４１による反力T（＝T2B−TF）の反作用力を得る。よって、ポンプ組立体３はピン４１による非弾性的な位置決めが行われる。

〔ブレーキユニットへの適用例〕
図７は本発明の実施例１におけるギヤポンプをブレーキユニットに適用した際の構成を表す図である。ホイルシリンダW/Cとリザーバタンク５０の間には、フィルタF及びギヤポンプGPが設けられている。リザーバタンク５０とギヤポンプGPの間を第１油路Ａ１とし、ギヤポンプGPとホイルシリンダW/Cの間を第２油路Ｂ１とする。第１油路Ａ１には吸入油路１３と接続された吸入ポート１ａが接続され、第２油路Ｂ１にはホイルシリンダW/Cと接続された吐出ポート１ｃが接続されている。尚、第１油路Ａ１の油圧をPa1，第２油路Ｂ１の油圧をPb1とする。

図８は運転者のブレーキペダル操作に応じたホイルシリンダ液圧制御作用を表すタイムチャートである。
時刻ｔ１において、運転者がブレーキペダルを操作すると、運転者の意図に応じたホイルシリンダ圧に昇圧すべくモータにより正転方向の駆動トルクを与え、ホイルシリンダW/Cにブレーキ液圧を供給する。このとき、第１油路Ａ１の油圧は負圧となり、Pa1とPb1の差圧ΔPは徐々に増大する。また、駆動軸１０Ａにかかる軸トルクは差圧ΔPによる負荷に加えて、各摺動部におけるフリクション分のトルクが作用する。

時刻ｔ２において、保持状態とされると、ギヤポンプのリーク分を補償する程度の低回転でモータが駆動される。このとき、駆動軸１０Ａにかかる軸トルクは差圧ΔPによる負荷に加えて、各摺動部におけるフリクション分のトルクが作用するが、低回転であるためフリクション分は若干低めとなる。

時刻ｔ３において、減圧状態とされると、モータにより逆転方向の駆動トルクを与え、第２油路Ｂ１から第１油路Ａ１側にブレーキ液を供給する。このとき、第１油路Ａ１の油圧は正圧となり、Pa1とPb1の差圧ΔPは徐々に減少する。

時刻ｔ４において、Pa1>Pb1となりホイルシリンダW/Cの素早い減圧を達成し、ホイルシリンダ圧が０となった段階でポンプ駆動を停止する。

上述したように、時刻ｔ１〜ｔ３まではモータにより正転方向の駆動トルクを与えているため、ポンプ組立体３とケーシング１との位置決めは、シールブロック１２に設けられた支持点１２Ｄによって行われる。時刻ｔ３〜ｔ４においては、モータにより逆転方向の駆動トルクを与えているため、ポンプ組立体３とケーシング１との位置決めは、コイルスプリング４０及びピン４１によって行われる。

図９はモータにより逆転方向の駆動トルクを与えたときの差圧ΔPと駆動軸トルクの関係を表す図である。通常のブレーキ制御の減圧時に使用される常用域では、基本的にコイルスプリング４０のセット荷重以下での位置決めが行われる。ただし、油温が低いときは粘性が高く、それに伴い駆動軸トルクも高くなる。このとき、コイルスプリング４０のセット荷重を越えると、ピン４１による位置決めが行われる。

ここで、コイルスプリング４０のセット荷重について説明する。全ての駆動トルク領域においてコイルスプリング４０のような弾性体によって位置決めを行った場合、常用域においても常に高負荷の荷重が軸受け等に作用する。これにより、フリクションが増加し機械効率の低下を招く虞があり、また摩耗に対する耐久性の低下が懸念される。例えば、セット荷重を小さくし、弾性的にコイル組立体３が移動する距離を確保することも考えられるが、コイル組立体３の移動は、ゴム等によって形成されたシールリング１９の摺動を招き、やはり摩耗に対する耐久性の低下を招く虞がある。

これに対し、本実施例１の構成にあっては、コイルスプリング４０のセット荷重を、常用域において入力される駆動トルクに対応する最低限のセット荷重としたため、軸受け等に対する負荷を軽減することが可能となり、機械効率の向上及び耐摩耗性の向上を図ることができる。また、常用域以上のトルクが入力されたときは、ピン４１によって位置決めされる。このとき、ピン４１とシリンダ孔１ｂとの所定間隔を極力小さく設定しているため、ポンプ組立体３の最大移動量を規制することが可能となり、シールリング１９の摺動を防止することで、耐摩耗性の向上を図ることができる。

次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図１０はポンプ組立体３とポンプハウジング１の関係を表す部分断面斜視図である。ポンプハウジング１には、シリンダ孔１ｂの底面部軸方向に吸入孔１ａが設けられ、シリンダ孔１ｂの径方向には吐出孔１ｃが設けられている。吸入孔１ａと吸入油路１３の間には、吸入用の油路として機能すると共にポンプ組立体３の位置決めとして機能する位置決め手段４２が設けられている。

図１１は位置決め手段４２の拡大斜視図である。位置決め手段４２は、外周側に設けられ少なくとも径方向に弾性力を有する筒状弾性体４２ａと、この筒状弾性体４２ａと同軸に設けられた筒状剛体４２ｂから構成されている。筒状剛体４２ｂ内は吸入孔１ａと吸入油路１３とを接続する油路として機能する。

（ポンプ駆動作用について）
次に、ポンプ駆動作用について説明する。尚、ポンプ正転時には実施例１と同様にシールブロック１２の支持点１２Ｄの当接によって位置決めを行うため、説明を省略する。
〔ポンプ逆転時〕
モータにより駆動軸１０Ａが逆転方向に駆動されると、駆動ギヤ１０を介して従動ギヤ１１が駆動される。この作用によって高圧室１６の流体が吸入ポート１ａと連通する吸入通路１３側に導入される。このとき、吸入通路１３における油圧が高圧室１６における油圧よりも大きくなる。

（入力トルクが小さいとき）
駆動軸１０Ａが逆転方向に駆動され、かつ、入力される回転方向トルク（駆動軸中心）として小さいトルク（常用トルク）が入力されたときは、筒状弾性体４２ａの径方向弾性変形領域内で位置決めが行われる。

（入力トルクが大きいとき）
駆動軸１０Ａが逆転方向に駆動され、かつ、入力される回転方向トルク（駆動軸中心）として大きいトルク（常用トルク以上）が入力されたときは、筒状弾性体４２ａの弾性変形量最大値を超えるため、筒状剛体４２ｂによって位置決めが行われる。

このように、第１位置決め手段として筒状弾性体４２ａを適用し、第２位置決め手段として筒状剛体４２ｂを適用したことで、実施例１と同様の作用効果を達成できる。また、位置決め手段４２をポンプハウジング１に組み付け後、容易にポンプ組立体３を収装することが可能となり、組み付け容易性を確保することができる。

尚、筒状弾性体４２ａとしてはゴムや樹脂等でもよいし、図１２に示すように径方向内径側もしくは外径側全周に弾力性を有する波形４２ａ'を有し、径方向に対し弾性支持可能なトレランスリングを適用しても良い。

更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項１に記載のギヤポンプにおいて、
前記第１位置決め手段は、前記ケーシングの吸入穴内と前記ポンプ組立体の吸入通路内を接続し吸入ポートの一部を成すよう配置された管状弾性体とし、第２位置決め手段は、前記第１位置決め手段としての管状弾性体内に配置される管状部材としたことを特徴とするギヤポンプ。

ポンプ組立体をケーシング内に収装した際、第１及び第２位置決め手段を簡単に取り付けることができる。また、吸入穴の穴径を大きくすることで、十分な吸入量を確保することができる。

（ロ） 請求項１に記載のギヤポンプにおいて、
前記第２位置決め手段を、一端が前記側板または前記ケーシングの少なくとも一方に固定され、他端が他方に対し所定のクリアランスを確保するよう配置されたピンとし、
前記第１位置決め手段を、前記ピンに外装された筒状弾性体とし、
前記第１及び第２位置決め手段を、前記ケーシング内の高圧室内に配置したことを特徴とするギヤポンプ。

吸入通路とは異なる位置に、各位置決め手段を配置することで、吸入穴を大きくする必要が無く、ポンプの大型化を防止することができる。

実施例１のギヤポンプを表すＢ−Ｂ部分断面図である。 実施例１のギヤポンプを表すＡ−Ａ断面図である。 実施例１のポンプ組立体を表す分解構成図である。 実施例１のギヤポンプを表すＣ−Ｃ断面図である。 ギヤポンプの回転方向の関係を軸方向から見た図である。 実施例１のギヤポンプにおける位置決め手段の拡大図である。 実施例１のギヤポンプをブレーキユニットに適用した場合のシステム図である。 実施例１のギヤポンプを適用したブレーキユニットの作動を表すタイムチャートである。 実施例１のギヤポンプの負荷と駆動軸トルクの関係を表す図である。 実施例２のギヤポンプとポンプハウジングの関係を表す斜視図である。 実施例２の位置決め手段を表す斜視図である。 トレランスリングの概要を表す図である。

符号の説明

１ ポンプハウジング
１ａ 吸入ポート
１ｂ シリンダ孔
１ｃ 吐出ポート
１０１ｂ 当接面
１０２ｂ 内壁
２ ハウジングカバー
２ａ 駆動軸支持孔
３ ポンプ組立体
６ 金属コイルばね
７，８ 側板
７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ 支持孔
７Ｃ，８Ｃ 切り欠き
１０ 駆動ギヤ
１０Ａ 駆動軸
１１ 従動ギヤ
１１Ａ 従動軸
１２ シールブロック
１２Ａ，１２Ｂ 凹湾曲面
１２Ｃ 円弧溝
１２Ｄ 支持点
１３ 吸入通路
１６ 高圧室
１９ シールリング
２０，３０ 軸受け
４０ コイルスプリング
４１ ピン
４２ 位置決め手段
４２ａ 筒状弾性体
４２ｂ 筒状剛体
５０ リザーバタンク

Claims (1)

1. ケーシング内で互いに噛み合って回転するように軸支された一対の歯車と、前記歯車の軸方向両側方に設けられた一対の側板と、前記歯車の歯先をシールするシールブロックから構成されたポンプ組立体を備え、正逆回転可能な外接型のギヤポンプにおいて、
   前記ポンプ組立体に常用トルクが入力されたときは前記ポンプ組立体を前記ケーシングに対し弾性力により位置決めする第１位置決め手段と、
   前記常用トルクが入力されたときの回転方向と同一方向に回転される場合において、前記常用トルク以上のトルクが入力されたときは前記ポンプ組立体を前記ケーシングに対し当接により位置決めする第２位置決め手段と、
   を設けたことを特徴とするギヤポンプ。

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