JP5068370B2

JP5068370B2 - ギヤポンプ

Info

Publication number: JP5068370B2
Application number: JP2010522582A
Authority: JP
Inventors: 久人内藤; 晴彦塩谷
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2028-07-31
Also published as: WO2010013354A1; JPWO2010013354A1

Description

本発明は、一対のギヤが噛み合いながら回転して流体を吐出するギヤポンプに関するものである。

従来のギヤポンプとして、一対のギヤが組み込まれるボディと、ボディを挟んで配置された一対のハウジングとを備え、ギヤの回転軸が一対のハウジングに回転自在に支持されるものが知られている。
ギヤポンプのボディ内は、吐出側が高圧、吸込側が低圧となるため、ギヤポンプは、ギヤが吸込側に押し付けられた状態で運転される（特開昭５５−１１９９９０号公報及び特開平１１−２３６８８３号公報参照）。

一対のハウジングのうち流体を吸い込む低圧ポートが形成された一方のハウジングでは、吸込流路を確保するために、回転軸周りの肉厚を大きくとることができない。したがって、一方のハウジングにおける回転軸周りの剛性は、他方のハウジングの剛性と比較して小さくなる。
このため、ギヤポンプは、上記のようにギヤが吸込側に押し付けられた状態で運転されるが、高負荷運転となった場合には、ボディ内の流体圧力によって一方のハウジングにおける回転軸を支持する部位の変形量が他方のハウジングの変形量と比較して大きくなり、回転軸が傾いてしまう。高負荷運転時における回転軸の傾きは、ボディ内の流体のリーク量が増加する原因となる。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高負荷運転時におけるギヤの回転軸の傾きを防止するギヤポンプを提供することを目的とする。
本発明は、一対のギヤが噛み合いながら回転して流体を吐出するギヤポンプであって、前記一対のギヤがそれぞれ組み込まれる一対のギヤ室を有するボディと、前記ボディを挟んで配置され、前記一対のギヤの回転軸を回転自在に支持する一対のハウジングと、前記一対のハウジングを前記ボディに対して位置決めするための位置決めピンと、を備え、前記一対のハウジングの一方には、流体を吸い込み前記ギヤ室の低圧側に導く低圧ポートが形成され、前記一方のハウジングは、支持する前記ギヤの回転軸の中心と当該ギヤが組み込まれる前記ギヤ室の中心とが一致する中立位置から前記ギヤ室の高圧側にオフセットして位置決めされて配置されることを特徴とする。
本発明によれば、一方のハウジングは、中立位置からギヤ室の高圧側にオフセットして配置されるため、一方のハウジングに支持された回転軸は、初期状態として高圧側に傾いて配置される。ギヤポンプが高負荷運転となり、一方のハウジングにおける回転軸を支持する部位の変形量が他方のハウジングの変形量と比較して大きくなった場合には、一方のハウジングに支持された回転軸は低圧側に傾くため、回転軸の傾きは結果的に相殺される。したがって、高負荷運転時におけるギヤの回転軸の傾きを防止することができる。

図１は、本発明の実施の形態のギヤポンプを示す縦断面図である。
図２は、図１の矢印Ｄ方向から見たギヤポンプの正面図である。
図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図４は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図５は、図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
図６は、一対のギヤの断面を示す断面図である。
図７は、図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態のギヤポンプ１は、一対のギヤが噛み合いながら回転して流体を吐出するものである。
図１に示すように、ギヤポンプ１は、一対のギヤとしてのドライブギヤ２及びドリブンギヤ３が組み込まれるボディ４と、ボディ４を挟んで配置された一対のハウジング５，６とを備える。
ボディ４は、ドライブギヤ２及びドリブンギヤ３がそれぞれ組み込まれる一対のギヤ室７，８を有する。
ハウジング５は、ボディ４の一方の端面４ａに接触して配置され、ギヤ室７，８の一方の開口部を閉塞する。ハウジング５は、支持部材（図示せず）に取り付けられて固定され、マウンティングフランジとして機能する。ハウジング５は、ボディ４と一体に形成するようにしてもよい。
ハウジング６は、ボディ４の他方の端面４ｂに接触して配置され、ギヤ室７，８の他方の開口部を閉塞する。ハウジング６は、ボディ４とハウジング５によって形成された空間を閉塞するカバーとして機能する。
ドライブギヤ２の両端には、回転軸１１、１２が連結される。回転軸１１、１２は、それぞれ軸受１３，１４を介してハウジング５，６に回転自在に支持される。回転軸１１は、ボディ４の外部へと延在し、動力源（図示せず）に連結される。このように、ドライブギヤ２は、外部の動力源によって、図６に矢印で示す回転方向に回転駆動される。
ドリブンギヤ３の両端には、回転軸１５，１６が連結される。回転軸１５，１６は、それぞれ軸受１７，１８を介してハウジング５，６に回転自在に支持される。ドリブンギヤ３は、ドライブギヤ２と噛み合うことによって、ドライブギヤ２に従動し、図６に矢印で示す回転方向に回転する。
図３及び図５に示すように、ボディ４の端面４ａには、ハウジング５をボディ４に対して位置決めするための位置決めピン２１ａ，２１ｂが設けられる。位置決めピン２１ａ，２１ｂは、それぞれハウジング５に形成された位置決め穴５ａ，５ｂに挿入される。
具体的には、位置決めピン２１ａ，２１ｂは、ドライブギヤ２の回転軸１１の中心と、ドライブギヤ２が組み込まれるギヤ室７の中心とが一致するように、かつドリブンギヤ３の回転軸１５の中心と、ドリブンギヤ３が組み込まれるギヤ室８の中心とが一致するように、ハウジング５をボディ４に対して位置決めするものである。
また、図４に示すように、ボディ４の端面４ｂには、ハウジング６をボディ４に対して位置決めするための位置決めピン２２ａ，２２ｂが設けられる。位置決めピン２２ａ，２２ｂは、それぞれハウジング６に形成された位置決め穴６ａ，６ｂに挿入される。位置決めピン２２ａ，２２ｂについては、後に詳しく説明する。
ここで、ハウジング５，６が支持する回転軸１１，１２，１５，１６の中心とギヤ室７，８の中心とが一致するボディ４に対するハウジング５，６の位置を中立位置と定義する。
位置決めピン２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを用いてハウジング５，６の双方をボディ４に対して中立位置に位置決めすれば、ドライブギヤ２の回転軸１１，１２は、ドライブギヤ２が組み込まれるギヤ室７の中心線に対して傾くことなく、かつドリブンギヤ３の回転軸１５，１６は、ドリブンギヤ３が組み込まれるギヤ室８の中心線に対して傾くことなく位置決めされることになる。
位置決めピンは、ボディ４とハウジング５，６との相対回転を防止するため、ボディ４の両端面４ａ，４ｂのそれぞれに少なくとも２つ設けられる。本実施の形態では、両端面４ａ，４ｂのそれぞれに２つ設けられる。
ボディ４とハウジング５，６は、位置決めピン２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂによって位置決めされた状態で、図２〜４に示すように、締結部材としての４本のボルト３１〜３４によって締結される。ボルト３１〜３４は、それぞれの軸力によって、ボディ４の両端面４ａ，４ｂにハウジング５，６を押し付ける。
図１に示すように、ドライブギヤ２及びドリブンギヤ３の両端面とハウジング５，６との間には、サイドプレート３６，３７が介装される。また、ボディ４の両端面４ａ，４ｂとハウジング５，６との間にはシール３９が介装され、シール３９によってギヤ室７，８が密封される。
図５及び図６に示すように、ボディ４におけるギヤ室７，８の低圧側には低圧室４１が形成され、ボディ４におけるギヤ室７，８の高圧側には高圧室４２が形成される。低圧室４１と高圧室４２は、ドライブギヤ２とドリブンギヤ３のギヤ噛み合い部を挟んで形成される。
図２及び図４に示すように、ハウジング６には、流体を吸い込み低圧室４１に導く低圧ポート４３と、高圧室４２の流体をギヤポンプ１の外部へと吐出する高圧ポート４４とが形成される。このように、低圧ポート４３は、流体をギヤ室７，８の低圧側に導き、高圧ポート４４は、ギヤ室７，８の高圧側の流体を吐出するものである。
ギヤ室７，８にてドライブギヤ２とドリブンギヤ３が噛み合いながら回転することによって、低圧ポート４３から吸い込まれた流体は、ギヤ室７，８のそれぞれの内周面に沿って運ばれ、高圧ポート４４を通じて吐出される。流体としては、例えば作動油が用いられる。
ギヤポンプ１の運転中、ギヤ室７，８の高圧側と低圧側との圧力差によって、ギヤ室７，８内には、図６及び図７に矢印で示すように、ドライブギヤ２及びドリブンギヤ３をギヤ室７，８の低圧側の内周面に押し付ける油圧力が作用する。このように、ギヤポンプ１は、ドライブギヤ２及びドリブンギヤ３が低圧室４１側に押し付けられた状態で運転される。
これにより、ギヤ室７，８の低圧側の内周面には、ドライブギヤ２及びドリブンギヤ３の歯先にて削られることによってギヤ痕跡が形成される。図６に示す低圧範囲が、ギヤ痕跡が形成される範囲となる。
ここで、ハウジング６では、低圧ポート４３の流路面積を確保するために、回転軸１２，１６周りの肉厚、特には、回転軸１２，１６と低圧ポート４３との間の部位５０（図７参照）の肉厚を大きくとなることができない。したがって、ハウジング６における回転軸１２，１６周りの剛性は、ハウジング５における回転軸１１，１５周りの剛性と比較して小さい。
ギヤポンプ１は、ドライブギヤ２及びドリブンギヤ３が低圧室４１側に押し付けられた状態で運転され、ギヤポンプ１の高負荷運転時には、ドライブギヤ２及びドリブンギヤ３を押し付ける力は大きくなる。そのため、ギヤポンプ１の高負荷運転時には、ハウジング５とハウジング６の回転軸周りの剛性の違いによって、ハウジング６における回転軸１２，１６を支持する部位５０の変形量が、ハウジング５の変形量と比較して大きくなる。これにより、ハウジング６に支持された回転軸１２，１６が低圧側に傾き、これに伴いギヤ室７，８の低圧側の内周面に形成されるギヤ痕跡もハウジング６側が深く形成される。結果的に、ドライブギヤ２及びドリブンギヤ３自体が傾いてしまう。
ドライブギヤ２及びドリブンギヤ３が傾いてしまうと、ギヤ噛み合い部におけるシール性が損なわれ、ギヤ室７，８の低圧側と高圧側との間で流体が漏れてしまう。
以下では、高負荷運転時における回転軸１２，１６の傾きを防止するためのギヤポンプ１の構成について説明する。
ハウジング５をボディ４に対して位置決めする位置決めピン２１ａ，２１ｂは、ハウジング５をボディ４に対して中立位置に位置決めする正規位置に設けられる。
これに対して、低圧ポート４３が形成されたハウジング６をボディ４に対して位置決めする位置決めピン２２ａ，２２ｂは、ハウジング５をボディ４に対して中立位置に位置決めする正規位置からギヤ室７，８の高圧側にオフセットして設けられる。
これにより、ハウジング５は中立位置に配置されるのに対して、ハウジング６は、ギヤポンプ１の組立段階で、中立位置からギヤ室７，８の高圧側にオフセットして位置決めされて配置されることになる。このため、ハウジング６に支持された回転軸１２，１６は、初期状態として高圧側に傾いて配置される。
ギヤポンプ１の高負荷運転時には、上述ように回転軸１２，１６は低圧側に傾いてしまうが、回転軸１２，１６は初期状態として高圧側に傾いて配置されているため、回転軸１２，１６の傾きは相殺される。したがって、ギヤポンプ１の高負荷運転時において、回転軸１２，１６の傾きの発生が防止され、ドライブギヤ２及びドリブンギヤ３の傾きが防止される。
ギヤポンプ１の高負荷運転時では、ギヤ室７，８の高圧側と低圧側との圧力差が大きくなるため、ギヤ室７，８の低圧側と高圧側との間で流体が漏れ易くなる。しかし、高負荷運転時における回転軸１２，１６の傾きの発生が防止されるため、ドライブギヤ２とドリブンギヤ３のギヤ噛み合い部のシール性が確保され、流体の漏れが防止される。
初期状態での回転軸１２，１６の傾きは、ギヤポンプ１の低負荷運転時に、ギヤ室７，８の低圧側と高圧側との間で流体の漏れが生じない程度の傾きに調整される。
位置決めピン２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの位置について詳しく説明する。
図５に示すように、ボディ４の端面４ａに設けられる位置決めピン２１ａと２１ｂは、ギヤ噛み合い部を中心として対象位置に配置される。位置決めピン２１ａは、ギヤ室７とギヤ室８の中心を通る中心線Ｃを境にして高圧側に配置され、位置決めピン２１ｂは、中心線Ｃを境にして低圧側に配置される。具体的には、位置決めピン２１ａは、中心線Ｃから寸法Ｗ_１の正規位置に配置され、位置決めピン２１ｂは、中心線Ｃから寸法Ｗ_２の正規位置に配置される。
図４に示すように、ボディ４の端面４ｂに設けられる位置決めピン２２ａと２２ｂは、ギヤ噛み合い部を中心として対象位置に配置される。位置決めピン２２ａは、中心線Ｃを境にして高圧側に配置され、位置決めピン２２ｂは、中心線Ｃを境にして低圧側に配置される。位置決めピン２２ａ，２２ｂの正規位置、つまり、ハウジング６をボディ４に対して中立位置に位置決めする正規位置は、ボディ４を挟んで位置決めピン２１ａ，２１ｂの正規位置と対称である。しかし、位置決めピン２２ａと２２ｂが実際に配置される位置は、ハウジング６を中立位置から高圧側にオフセットして位置決めするべく、それぞれ中心線Ｃから寸法Ｗ_１＋αの位置、中心線Ｃから寸法Ｗ_２−αの位置である。つまり、位置決めピン２２ａと２２ｂは、正規位置から高圧側にαだけオフセットして配置される。αは、例えば０．０２ｍｍ程度に設定される。
このように、位置決めピン２２ａと２２ｂを正規位置から高圧側にαだけオフセットして配置することによって、ハウジング６も中立位置から高圧側にαだけオフセットして配置されることになる。
以下に、本実施の形態の他の形態について説明する。
以上では、ボディ４の端面４ｂに設けられる位置決めピン２２ａ，２２ｂを正規位置から高圧側にオフセットして配置すると説明した。しかし、位置決めピン２２ａ，２２ｂは正規位置に配置し、位置決めピン２２ａ，２２ｂが挿入されるハウジング６の位置決め穴６ａ，６ｂを正規位置から低圧側にオフセットして設けるようにしてもよい。具体的には、位置決めピン２２ａが挿入される位置決め穴６ａを中心線Ｃから寸法Ｗ_１−αの位置に配置し、位置決めピン２２ｂが挿入される位置決め穴６ｂを中心線Ｃから寸法Ｗ_２＋αの位置に配置する。このように、位置決めピン２２ａ，２２ｂは正規位置に配置すると共に、位置決め穴６ａ，６ｂを正規位置から低圧側にオフセットして配置しても、ハウジング６を中立位置から高圧側にオフセットして配置させることができる。
また、以上では、位置決めピン２１ａ，２１ｂの正規位置と位置決めピン２２ａ，２２ｂの正規位置とがボディ４を挟んで対称であると説明した。しかし、両者の正規位置は、ボディ４を挟んで非対称であってもよい。
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
低圧ポート４３が形成されたハウジング６は、中立位置からギヤ室７，８の高圧側にオフセットして配置されるため、ハウジング６に支持された回転軸１２，１６は、初期状態として高圧側に傾いて配置される。ギヤポンプ１が高負荷運転となり、ハウジング６における回転軸１２，１６を支持する部位５０の変形量が、ハウジング５の変形量と比較して大きくなった場合には、ハウジング６に支持された回転軸１２，１６は低圧側に傾くため、回転軸１２，１６の傾きは結果的に相殺される。これにより、高負荷運転時における回転軸１２，１６の傾きの発生を防止することができ、ドライブギヤ２とドリブンギヤ３のギヤ噛み合い部のシール性が確保され、流体の漏れが防止される。したがって、ギヤポンプ１の高負荷時においても、安定した運転が可能となる。

本発明のギヤポンプは、油圧装置や水圧装置等に設けられるポンプに適用することができる。

Claims

一対のギヤが噛み合いながら回転して流体を吐出するギヤポンプであって、
前記一対のギヤがそれぞれ組み込まれる一対のギヤ室を有するボディと、
前記ボディを挟んで配置され、前記一対のギヤの回転軸を回転自在に支持する一対のハウジングと、
前記一対のハウジングを前記ボディに対して位置決めするための位置決めピンと、を備え、
前記一対のハウジングの一方には、流体を吸い込み前記ギヤ室の低圧側に導く低圧ポートが形成され、
前記一方のハウジングは、支持する前記ギヤの回転軸の中心と当該ギヤが組み込まれる前記ギヤ室の中心とが一致する中立位置から前記ギヤ室の高圧側にオフセットして位置決めされて配置されることを特徴とするギヤポンプ。
前記位置決めピンは、前記一対のハウジングが接触する前記ボディの両端面のそれぞれに少なくとも２つ設けられ、
他方のハウジングを前記ボディに対して位置決めする位置決めピンは、当該他方のハウジングを前記中立位置に位置決めする正規位置に設けられ、
前記一方のハウジングを前記ボディに対して位置決めする位置決めピンは、当該一方のハウジングを前記中立位置に位置決めする正規位置から前記ギヤ室の高圧側にオフセットして設けられることを特徴とする請求項１に記載のギヤポンプ。
前記他方のハウジングを前記ボディに対して位置決めする位置決めピンの前記正規位置と、前記一方のハウジングを前記ボディに対して位置決めする位置決めピンの前記正規位置とが前記ボディを挟んで対称であることを特徴とする請求項２に記載のギヤポンプ。