JP5078969B2 - ギアポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ギアポンプに関し、特に、キャビテーションを減少させるようにギア歯に形成されたスロットを有するギアポンプに関する。

周知のギアポンプは、通常、ハウジング内に設けられた平行の軸に沿って回転する一対のギアを有する。一方のギアは、駆動源により駆動されて回転する。駆動ギアのギア歯は、被駆動ギアのギア歯と係合する。駆動ギアが回転すると、被駆動ギアと接触して被駆動ギアが回転する。流体は、駆動ギアおよび被駆動ギアの外周に位置するポケット内に受容され、入口から出口へと移動する。２つのギアのギア歯は、中央位置で係合する。

中央位置における歯間捕捉容積部（ｉｎｔｅｒ−ｔｏｏｔｈ ｔｒａｐｐｅｄ ｖｏｌｕｍｅｓ）により、ギアポンプの設計に関する課題が生じる。特に、この位置にはキャビテーションの問題が生じる。

このキャビテーションの問題に対処する種々の方法が行われてきた。このような対処法には、特に、ギアの一方を通して加圧した流体の流れを歯間捕捉容積部へとタッピングすることが含まれる。しかし、今までの対処法は複雑であった。

ギアポンプは、半径方向外側位置に複数のギア歯を有し、かつ第１の軸を中心に回転するように取付けられた駆動ギアを有する。被駆動ギアは、半径方向外側位置に複数のギア歯を有し、かつ第２の軸を中心に回転するように取付けられる。駆動ギアのギア歯は、接触面において被駆動ギアのギア歯と係合して、被駆動ギアを回転させる。駆動ギアのギア歯および被駆動ギアのギア歯の一方の接触面にスロットが形成される。

本発明の上記および他の特徴は、以下の記載および添付の図面から理解することができる。図面について以下に簡単に説明する。

ギアポンプの概略図。 本発明を組み込んだギアポンプの上面図。 本発明を組み込んだギアポンプの断面図。

図１に示すギアポンプ２０は、ハウジング２２を有する。ギア歯２５を備える駆動ギア２４は、ハウジング２２内に設けられる。周知のように、概略的に示す駆動源１９により、駆動ギア２４は軸を中心に回転する。

駆動ギア２４のギア歯２５は、被駆動ギア２６のギア歯２７と係合して、被駆動ギア２６が回転させられる。これにより、流体が、外周部において隣接するギア歯２５，２７の間に画定されたポケット容積部（ｐｏｃｋｅｔ ｖｏｌｕｍｅｓ）に流入して入口３０から出口３２へと移動する。同時に、流体は、駆動ギア２４と被駆動ギア２６の間に位置する実質的に中央に位置する一連の歯間捕捉容積部３４に受容される。これらの歯間捕捉容積部３４にはキャビテーションの問題がある。

被駆動ギア２６におけるギア歯２７の半径方向位置における接触面に複数のスロット５０が設けられている。スロット５０は、ギア歯の幅の中心部分、あるいはこの中心部分の近傍に位置する。スロット５０は、被駆動ギアのギア歯２７に形成されているが、本発明では、駆動ギア２４のギア歯２５にスロット５０を形成してもよい。スロット５０は、キャビテーションを減少させるように、歯間捕捉容積部に送られる出口からの流体を受ける。

図２に示すように、スロット５０は、ギア歯２７の先端部５１により広い幅ｄ１を有する。この幅ｄ１は、半径方向の最も内側に位置する端部（半径方向最内側端部）５２における幅よりも広い。半径方向外側部分における幅ｄ１は、半径方向内側部分における幅ｄ２の２倍以上である。一実施例では、幅ｄ１は、幅ｄ２の４倍である。理解されるように、スロット５０の側面５４は、被駆動ギア２６の回転軸に対し、互いに向かって延び、この平面上においてスロット５０は実質的にくさび形をなしている。

図３は、被駆動ギア２６の断面図であり、他の平面に沿ったスロット５０を図示している。図から分かるように、スロット５０は、この平面においても実質的にくさび状をなしている。スロット５０の半径方向の最も外側の位置（半径方向最外側位置）５１における深さ５６は、半径方向最内側端部５２における深さ５８よりも浅い。スロット５０の半径方向最内側端部５２の位置は、ギアのピッチ円直径の円周上、つまりピッチ円上に位置する。スロット５０は、長さｄ３に沿って延びている。この長さｄ３は、幅ｄ１より大きく、幅ｄ１の１．５倍以上としてもよい。一実施例では、長さｄ３は、幅ｄ１の約２倍である。長さｄ３は、歯先円の半径とピッチ円の半径の差である。以下に式を示す。

ｄ３＝（歯先円直径−ピッチ円直径）／２
半径方向最内側端部５２における深さｄ４は、幅ｄ２よりも小さく、長さｄ３よりもさらに小さい。例えば、深さｄ４は、長さｄ３の約５〜１０％である。一実施例では、幅ｄ１は、ギアの幅の５〜１０％程度であり、幅ｄ２は、幅ｄ１の半分に等しい。

スロット５０を備えることにより、被駆動ギア２６が回転すると、出口３２からの流体が、スロット５０を通って歯間捕捉容積部３４へと移動する。スロット５０のくさび形状は、オリフィスと同様に機能して、流体を歯間捕捉容積部３４へと導くとともに、加圧する。このようにして、キャビテーションが減少する。

本発明の実施例を開示したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく修正が加えられることを理解されるであろう。したがって、本発明の内容および範囲を決定するように以下の特許請求の範囲を検討されたい。

Claims (3)

1. 半径方向外側位置に複数のギア歯を有し、かつ第１の軸を中心に回転するように取付けられた駆動ギアと、
   半径方向外側位置に複数のギア歯を有し、かつ第２の軸を中心に回転するように取付けられた被駆動ギアと、
   を備え、
   駆動ギアのギア歯は、接触面において被駆動ギアのギア歯と係合して、被駆動ギアを回転させ、
   駆動ギアのギア歯および被駆動ギアのギア歯の一方の接触面にスロットが形成され、
   前記ギア歯の一方が被駆動ギアのギア歯であり、
   スロットは、前記第２の軸に対して、半径方向外側位置から半径方向最内側端部に延び、
   スロットは、被駆動ギアのギア歯の先端部から半径方向内側に延び、
   スロットの幅は、第２の軸に沿って画定され、該スロットの幅は、半径方向外側位置から半径方向最内側端部に向かうにつれて減少し、
   スロットの深さは、被駆動ギアのギア歯の接触面へと延びる寸法として画定され、かつ半径方向外側位置から半径方向最内側端部に向かうにつれて増加し、
   スロットの長さは、半径方向外側位置と半径方向最内側端部との間の距離として画定され、かつ半径方向外側位置における幅よりも大きいことを特徴とするギアポンプ。
2. 半径方向外側位置における幅は、半径方向最内側端部における幅の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のギアポンプ。
3. 前記長さと前記半径方向外側位置における幅との比は、１．５より大きいことを特徴とする請求項１に記載のギアポンプ。

Images