JP4381838B2 - ギアポンプ - Google Patents

Description

この発明は、吐出脈動の振幅を抑えるためにバックラッシを極めて小さくしたゼロバックラッシのギアポンプに関する。

油圧制御装置の騒音は、主に油圧ポンプの吐出脈動の振幅に原因があると一般的に考えられている。そして、ギアポンプにおいては、この吐出脈動の振幅を小さくするために、ギアの噛み合い部分のすき間であるいわゆるバックラッシを限りなくゼロに近づけたポンプが知られている。この種のギアポンプは、一般的にゼロバックラッシギアポンプと呼ばれている。

図３および図４に、従来のゼロバックラッシギアポンプを示す。図３に示すように、従来のゼロバックラッシギアポンプは、ギアケースＧのボディボアｂ１，ｂ２に、一対のギア１，２を組み込んでいる。このギア１，２は、図４に示すように、その歯１ａ，２ａの歯面３，４をインボリュート曲線に沿って形成している。また、上記歯１ａ，２ａの歯先厚さｔ_０は、歯数、工具圧力角および歯先面の直径等、ギアの設計諸元によって必然的に決まるものである。

上記のようにしたゼロバックラッシギアポンプは、慣らし運転時に、ギア１，２がギアケースＧの吐出室５側から吸い込み室６側に押し付けられることで、ギア１，２の歯１ａ，２ａが、吸い込み室６に隣接するボディボアｂ１，ｂ２の内面を薄く削って、いわゆるギアトラック７，７を形成する（図３参照）。

上記のように、ボディボアｂ１，ｂ２にギアトラック７，７を形成することで、ギア１，２の歯１ａ，２ａとボディボアｂ１，ｂ２の内面との歯先すき間が最小に保たれる。これにより、歯先からの内部漏れを最小にすることができ、上記ポンプは、作動油を効率よく吐出することができる。
ただし、上記のようにギアトラック７，７を形成する過程で、ギア１，２の歯１ａ，２ａには、その回転方向Ｒ後方に位置する歯面３，４と歯先面１０，１１とで形成される角Ｐ１，Ｐ２に、ギアケースＧの金属が凝着し、図４に示す凝着歯先８，９が形成されてしまう。

特開２００１−２８９１８０号公報

上記ゼロバックラッシギアポンプでは、上述のように、ギア１，２の歯１ａ，２ａがギアトラック７，７を形成する過程で、歯１ａ，２ａの角Ｐ１，Ｐ２に凝着歯先８，９が形成されてしまう。

歯１ａ，２ａの角Ｐ１，Ｐ２に凝着歯先８，９が形成されると、図５に示すように、ギア１の歯１ａとギア２の歯２ａとが互いに噛み合うとき、上記凝着歯先８は対向するギア２の歯２ａの歯面４に強く押し付けられて潰される。同様に、上記凝着歯先９も対向する歯１ａの歯面３に強く押し付けられて潰される。このとき、歯面３，４には上紺が形成されるが、この条痕は歯面３，４の歯面粗さや歯車精度を悪化させる。そのため、この条痕が形成されることによって、騒音が発生するという問題があった。

また、上記ゼロバックラッシギアポンプは、そのバックラッシが極めて小さいため、一対のギア１，２の間にはほとんど遊びがない。このため、凝着歯先８，９が歯面３，４間で潰されるときに、ギア１，２にはギアトラック７，７方向に移動する力が作用する。
上記のように、ギア１，２にギアトラック７，７方向の力が作用すると、ギア１，２の回転中心がわずかに移動し、歯１ａ，２ａが、その移動分だけ新たにギアケースＧを削って、そのギアトラック７，７をさらに深くしてしまう。これによって、ギア１，２とギアトラック７，７との間にすき間ができてしまう。

上記のように、ギア１，２とギアトラック７，７との間にすき間ができると、そのすき間から内部漏れが発生し、ポンプの吐出量が低下してしまう。また、ゼロバックラッシにすることで吐出脈動振幅を抑えるはずが、上記すき間からの漏れによって、かえって吐出脈動振幅を大きくして、騒音を悪化させてしまうという問題があった。
この発明の目的は、一対のギアの歯が互いに噛み合うとき、歯の角に形成された凝着歯先が、対向する歯面に強く押し付けられて潰されることがないギアポンプを提供することである。

この発明は、お互いに噛み合う面である歯面をインボリュート曲線に沿って形成するとともに、その歯の先端に、設計上の歯先厚さｔ_０を確保した一対のギアを、ゼロバックラッシを維持して噛み合わせてなるギアポンプにおいて、上記ギアの歯は、その回転方向後方に位置する歯面と歯先面とで形成される角をカットして、歯先厚さｔ_１を設計上の歯先厚さｔ_０よりも、０．０７×ｔ _０ 〜０．３５×ｔ _０ だけカットして歯先厚さｔ _１ とするとともに、歯たけ方向の高さを、ｌ＝０．０５×ｍ〜０．１５×ｍ（但し、ｍ：モジュール）だけカットしたことを特徴とする。

この発明によれば、ギアの歯のうち、その回転方向後方に位置する歯面と歯先面とで形成される角をカットして、歯先厚さｔ_１を設計上の歯先厚さｔ_０よりも薄くしたので、一対のギアの歯が互いに噛み合うとき、上記歯の角に形成された凝着歯先が、対向する歯面に強く押し付けられて潰されることがない。したがって、ポンプの吐出量低下や吐出脈動振幅の増加による騒音を抑えることができる。

図１に、この発明の第１実施形態を示すが、この発明は、ギア１，２の歯１ａ，２ａに特徴があり、その他の構成は上記従来例と同様である。したがって、以下には、従来と同じ構成については同一の符号を付す。
図１に示すように、ギア１，２の歯１ａ，２ａは、その回転方向Ｒと反対側の歯面３，４と歯先面１０，１１とから形成される角Ｐ１，Ｐ２をカットして、その歯先厚さｔ_１を、設計上の歯先厚さｔ_０よりも薄くしている。

具体的には、上記歯１ａ，２ａの角Ｐ１，Ｐ２を、歯先厚さ方向に（０．０７〜０．３５）×ｔ_０だけカットしてカット面Ｓ１，Ｓ２を形成している。つまり、上記歯先厚さｔ_１がｔ_０−（０．０７〜０．３５）×ｔ_０となる関係にしている。
また、歯たけ方向の高さｌは、ギア１，２の円滑な噛み合いに支障がない範囲内、すなわち（０．０５〜０．１５）×ｍ（ｍ：モジュール）だけカットするようにしている。

上記のように、歯１ａ，２ａの角Ｐ１，Ｐ２を歯先厚さ方向に（０．０７〜０．３５）×ｔ_０だけカットしたのは、実験から、以下のことがわかったからである。
まず、上記角Ｐ１，Ｐ２を０．３５×ｔ_０より多くカットすると、噛み合い歯面長さが減少し、噛み合い率が低下する。
反対に、上記角Ｐ１，Ｐ２を０．０７×ｔ_０より少なくカットすると、歯１ａ，２ａのカット面Ｓ１，Ｓ２に凝着歯先８，９が形成されたとき、その凝着歯先８，９が、対向する歯２ａ，１ａの歯面３，４に強く押し付けられて潰される。つまり、従来の問題を解決することができない。

上記実験結果から、上記歯１ａ，２ａの角Ｐ１，Ｐ２をカットして、上記歯先厚さｔ_１をｔ_０−（０．０７〜０．３５）×ｔ_０となる関係にすれば、歯１ａ，２ａのカット面Ｓ１，Ｓ２に凝着歯先８，９が形成されても、これら凝着歯先８，９が対向する歯面３，４に強く押し付けられて潰されることがない。

このように、歯１ａ，２ａのカット面Ｓ１，Ｓ２に凝着歯先８，９が形成されても、一対のギア１，２の歯１ａ，２ａが互いに噛み合うとき、上記凝着歯先８，９が対向する歯面３，４に強く押し付けられて潰されることがないので、歯面３，４の歯面粗さや歯車精度が悪化せず、騒音を抑えることができる。
また、一対のギア１，２とギアトラック７，７が新たに削られて、歯１ａ，２ａとボディボアｂ１，ｂ２の内面との歯先すき間が増加することもない。したがって、吐出量の低下や吐出脈動振幅の増加による騒音を抑えることができる。

なお、上記第１実施形態では、ギア１，２の歯１ａ，２ａは、その角Ｐ１，Ｐ２をカットしてカット面Ｓ１，Ｓ２を形成するようにしているが、図２に示す第２実施形態のように、上記角Ｐ１，Ｐ２と反対側の角を歯先厚さ方向に（０．０７〜０．３５）×ｔ_０だけカットしてカット面Ｔ１，Ｔ２を形成するようにしてもよい。このように、歯１ａ，２ａの両側にカット面Ｓ１，Ｓ２およびＴ１，Ｔ２を形成すれば、ギア１，２を、表裏関係なくギアケースＧに組み込むことができる。

本発明の第１実施形態におけるギアの歯を示した拡大図である。 第２実施形態におけるギアの歯を示した拡大図である。 ギアポンプの断面図である。 従来のギアの歯を示した拡大図である。 図３の部分拡大図である。

符号の説明

１，２ ギア
１ａ，２ａ ギアの歯
３，４ 歯面
１０，１１ 歯先面
Ｐ１，Ｐ２ 歯の回転方向後方の歯面と歯先面とで形成される角
ｔ_０ 設計上の歯先厚さ
ｔ_１ 本発明の歯先厚さ
Ｒ 回転方向
Ｓ１，Ｓ２ カット面
Ｔ１，Ｔ２ カット面

Claims (1)

1. お互いに噛み合う面である歯面をインボリュート曲線に沿って形成するとともに、その歯の先端に、設計上の歯先厚さｔ_０を確保した一対のギアを、ゼロバックラッシを維持して噛み合わせてなるギアポンプにおいて、上記一対のギアの歯は、その回転方向後方に位置する歯面と歯先面とで形成される角を、歯先厚さ方向に、上記設計上の歯先厚さｔ_０よりも０．０７×ｔ _０ 〜０．３５×ｔ _０ だけカットして歯先厚さｔ _１ とするとともに、歯たけ方向の高さを、ｌ＝０．０５×ｍ〜０．１５×ｍ（但し、ｍ：モジュール）だけカットしたことを特徴とするギアポンプ。

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