JP5253287B2

JP5253287B2 - ギヤポンプ

Info

Publication number: JP5253287B2
Application number: JP2009111512A
Authority: JP
Inventors: 久人内藤; 亘今村; 健幸島村
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: JP2010261341A

Description

本発明は、容積効率を容易に確保できるギヤポンプに関する。

従来から、ボディ内に互いにかみ合った一対のギヤを内装し、これらギヤを回転させて、ボディの一方側から吸い込んだ流体を他方側に吐出するギヤポンプが知られている。
このようなギヤポンプは、回転する両ギヤのかみ合い部分においてギヤが接近する方向に回転する側の吸い込みポートから流体を吸い込み、反対側の吐出ポートから流体を吐出する仕組みになっている。

上記ギヤポンプでは、特に吐出ポート周辺の高圧部において、上記ギヤの側面とボディ側との間に隙間があると、そこから流体が漏れてしまって、ギヤが回転してもポンプ機能を発揮できないことになる。
そこで、上記高圧部において両ギヤの両側面をシールし、ギヤ側面から流体の漏れがないようにする必要がある。そのために、上記ギヤの側面とボディ内壁との間にサイドプレートを介在させ、このサイドプレートのボディ側に吐出ポートから高圧を導いてその圧力を利用し、サイドプレートをギヤの側面に密着させるようにしている（特許文献１，２参照）。

また、上記ギヤに設けたシャフトの周囲には隙間を設けて上記吸い込みポート側の低圧が導かれるようにしている。このシャフト周りの隙間はサイドプレートとギヤ側面との間に連通している。ただし、上記低圧が上記吐出ポート側に導かれないようにサイドプレートとボディとの間にはシール部材を設けて、高圧部と低圧部とを区画している。
そこで、上記ギヤポンプが作動し、負荷圧が高まってサイドプレートのボディ側が高圧となるが、サイドプレートとギヤ側面との間は、低圧側と連通しているので、サイドプレートの両側で圧力差が生じる。この圧力差によってサイドプレートがギヤ側面に押し付けられ、容積効率を確保できることになる。

このようにサイドプレートとギヤ側面とを密着させて容積効率を確保するため、例えば、図６に示すように、上記ギヤポンプに内装されるギヤ１の一方の側面１ａを、シャフト２の軸線Ｌに直交する平面Ａに仕上げるともに、サイドプレート３におけるギヤ１の対向面３ａも、これを組み付けたとき上記軸線Ｌに直交する平面となるように形成するようにしている。これにより、ギヤ１の側面１ａとサイドプレート３の対向面３ａとを面接触させることができる。
なお、ギヤ１の他方の側面１ｂと、この側面１ｂと対向する図示しないサイドプレートの対向面についても上記と同様にする必要がある。

特開昭６２−２０６８５号公報特開平３−２９４６７７号公報

一方、上記ギヤ１の側面１ａを仕上げるためには、図７に示すように、予めシャフト２が設けられているギヤ１の側面１ａを、回転する砥石ｇによって研削し、側面１ａが上記軸線Ｌに直交する平面Ａになるようにしている。
しかし、砥石ｇによって、上記シャフト２の周囲を研削する場合、側面１ａを正確に上記平面Ａに仕上げることは難しい。特に、ギヤ１の両側面１ａ，１ｂは、別々に研削するので、左右間のばらつきや、砥石交換によるロット間のばらつきなどによって、どちらの側面も軸線Ｌに直交する平面Ａに仕上げられないことがある。具体的には、ギヤ側面１ａの歯先１ｃよりも、シャフト２側である中心側１ｄの方が外側に位置したり、内側に位置したりすることがある。

もしも、図８に示すように、上記ギヤ１の側面１ａが、上記平面Ａに対して傾き、歯先１ｃよりも中心側１ｄが外側に出っ張ってしまった場合には、サイドプレート３の対向面３ａを軸線Ｌに対して直角になるように仕上げたとしても、上記歯先１ｃ側で、サイドプレート３との間に大きな隙間ができてしまい、この隙間から流体が漏れて容積効率が低下してしまう。
また、無負荷状態でサイドプレート３とギヤ１の中心側１ｄとが接触するので、シャフト２とシャフト孔４との間を介しての連通が遮断され、サイドプレート３とギヤ側面１ａとの間へ低圧が導かれなくなってしまう。そのため、吐出圧が高くなってもサイドプレート３の両側の圧力差が大きくならず、サイドプレート３の押し付け力が弱く、容積効率が低下してしまう。
さらに、サイドプレート３側のばらつきによっても、ギヤ１の歯先１ｃ側に大きな隙間ができるとともに、低圧の導入が阻害されることがあり、この場合にも上記と同様に容積効率が低下してしまう。

このように、ギヤ１の側面１ａがサイドプレート３でシールされず、容積効率が低いギヤポンプは不良品となる。特に、ギヤポンプの量産時に、タイムサイクルを小さくすればするほど、加工のばらつきによって、上記ような不良品が多くなってしまうという問題があった。
この発明の目的は、加工時に、ギヤ側面やサイドプレートの対向面にばらつきがあったとしても、そのばらつきを吸収して容積効率を確保できるギヤポンプを提供することである。

第１の発明は、ボディに一対のギヤを組み込むとともに、ギヤ側面とボディの内壁面との間にサイドプレートを介在させ、このサイドプレートのボディ側には高圧を導くとともに、サイドプレーのギヤ側にはギヤのシャフト周りを介して低圧を導入可能にし、上記サイドプレートでギヤの歯溝をシールする構成にしたギヤポンプにおいて、上記ギヤ側面と上記サイドプレートとの相対的な形状を、少なくとも上記ギヤの歯先が上記サイドプレートに接触するとともにギヤ側面と上記サイドプレート間の隙間がギヤシャフトの中心に向かって徐々に大きくなる構成にした点に特徴を有する。
第２の発明は、上記サイドプレートであって上記ギヤとの対向面を、シャフト孔中心に向かって傾斜させた凹面としてなる点に特徴を有する。

第１、第２の発明によれば、ギヤの側面や、この側面に対向するサイドプレートの対向面の、角度や平面性などにばらつきがあったとしても、上記ばらつきの影響を両面間の隙間で吸収し、少なくとも歯先だけは接触しているので、負荷圧の上昇によってサイドプレートをギヤ側面に押し付けてシール性を確保できる。そのため、容積効率を確保でき、不良品の発生を抑えて生産性を上げることができる。
第２の発明では、サイドプレート側に形成した凹面によって、ギヤ側面とサイドプレートとの間の隙間をシャフト孔中心に向かって大きくするようにしている。上記サイドプレートは、プレス加工などで形成でき、ギヤの側面よりも容易に寸法精度を保つことができるため、上記凹面を再現性良く形成できる。従って、さらに生産性を上げることができる。

第１実施形態のサイドプレートの断面図である。第１実施形態を示す模式図である。第１実施形態を示す模式図である。第１実施形態を示す模式図である。第２実施形態を示す模式図である。従来のギヤポンプのギヤとサイドプレートとの関係を説明するための図である。ギヤ側面の形成方法を示した図である。不良品となるギヤポンプの例を示した模式図である。

図１〜図４に示す第１実施形態は、ギヤ１の側面にサイドプレート３を設けるタイプのギヤポンプである。
このサイドプレート３は、図１の断面図のように、ギヤ１のシャフト２を挿入するシャフト孔４と、図示しないもう一方のギヤのシャフトを挿入するシャフト孔５とを備えている。
そして、サイドプレート３であって、上記ギヤ１及び他のギヤに対向する対向面３ａには、一方のシャフト孔４の中心に向かって傾斜する凹面６と、他方のシャフト孔５の中心に向かって傾斜する凹面７とを備えている。
なお図中符号Ｌ’は、上記シャフト孔５の中心を通る軸線である。

これら凹面６，７の外周は、それぞれ対向するギヤ側に突出し、各ギヤの歯先部分に対応する位置関係を備えている。このようなサイドプレート３は、プレス加工によって形成することができる。
なお、上記凹面６，７は同様に形成され、対向するギヤとの関係も同じなので、以下には、上記ギヤ１と、このギヤ１の側面１ａに対向する凹面６とについてのみ説明する。
なお、図２〜図４において、ギヤ１は歯溝を省略し、外形のみを表わしている。

この第１実施形態では、サイドプレート３のギヤ１に対する対向面３ａに凹面６を備えているが、この凹面６に対向するギヤ１の側面１ａは、図２に示すように、軸線Ｌに直交する平面Ａとする。厳密には、上記側面１ａを平面Ａにすることを目的として研削加工をしている。
そして、この側面１ａが、図２のように目的の通りに平面Ａに一致した場合には、ギヤポンプを組み立てたとき、上記凹面６の外周側がギヤ１の歯先１ｃに接触するが、ギヤの側面１ａとサイドプレート３の対向面３ａとの間の隙間はシャフト２に向かって徐々に大きくなる。
ただし、上記凹面６，７は、図１〜４では、説明のため極端に表しているが、実際には数（μｍ）のへこみである。

このように、ギヤ１の側面１ａとサイドプレート３の対向面３ａとは、全面的に密着するわけではないが、ギヤ１の歯先１ｃ部分にサイドプレート３の対向面３ａが接触することで、シール機能を発揮し、容積効率を確保できる。
上記のように、少なくとも歯先１ｃ部分がサイドプレート３に接触することで、容積効率が確保できる理由は以下のとおりである。

このギヤポンプが作動して、負荷圧が高くなると、吐出ポート周囲の高圧部において、上記サイドプレート３の両側の圧力は高くなる。一方、サイドプレート３のギヤ１側である凹面６内は、シャフト２とシャフト孔４との間を介して吸い込みポート側と連通しているため、歯先１ｃから中心側１ｄに向かって低圧となり、全体として、ボディ側の高圧よりも低い圧力となる。そのため、サイドプレート３がギヤ１に対して押し付けられることになる。これにより、ギヤ１の側面のシール性が高まり容積効率を確保できる。
また、特に、圧力差の大きいシャフト側で、押し付け力が大きくなるため、サイドプレート３が撓むこともある。このようにサイドプレート３が撓んで、中心側１ｄの隙間がより小さくなれば、さらに流体の漏れを小さくすることができる。
従って、仮にサイドプレート３がギヤ側面１ａに面接触していなくても、少なくとも歯先１ｃ部分が接触していれば、ギヤポンプとして不良品となるような容積効率の低下はないのである。

このように、図２に示すこの第１実施形態のサイドプレート３と、側面１ａを軸線Ｌに直交する平面Ａとしたギヤ１との組み合わせでは、歯先１ｃ部分がサイドプレート３に接触する構成によって容積効率を確保できる。
ただし、ギヤ１の側面１ａを形成する際には、上記したように研削工程でのばらつきがあり、全てのギヤ１の側面１ａを上記平面Ａと一致させることができない場合がある。しかし、上記ギヤ１の側面１ａが多少ばらついた場合でも、この第１実施形態のギヤポンプなら容積効率を確保できる。

例えば、図３に示すのは、ギヤ１の側面１ａが、歯先１ｃに対して中心側１ｄの方がへこんでいる例である。研削時にシャフト２側を削りすぎることによって、このようなへこみ傾向の側面１ａができてしまう。この場合にも、歯先１ｃはサイドプレート３の対向面３ａに接触するので、容積効率は確保できる。
この図３においても、ギヤ１の側面１ａ側のへこみを極端に表しているが、実際には数（μｍ）であり、サイドプレート３の凹面６との間の隙間は、最大となる中心側１ｄでも、１０（μｍ）以下にすることができる。

一方、図４に示すのは、図３とは反対で、ギヤ１の側面１ａの中心側１ｄがサイドプレート３側に出っ張っている場合である。このような場合にも、ギヤ側面１ａの出っ張りがサイドプレート３の凹面６内に収まるので、歯先１ｃではサイドプレート３を接触させることができる。従って、サイドプレート３による歯溝のシール性を確保し、容積効率を確保することができる。
上記のように、図１に示す第１実施形態のサイドプレート３を用いれば、ギヤ１の側面１ａが目的の平面に対して多少ばらついて形成されても、それらのばらつきを吸収して、容積効率を確保することができる。従って、不良品の発生率を下げることができる。
なお、上記では、ギヤ１の一方の側面１ａ側についてのみ説明したが、ギヤ１にかみ合う他方のギヤと上記凹面７との関係は、上記側面１ａと凹面６と同様である。また、上記側面１ａと反対側の側面１ｂ側についても上記と同様である。

また、上記第１実施形態では、サイドプレート３の対向面３ａに凹面６を形成し、ギヤ１側では、軸線Ｌに直行する平面Ａを目的の側面とする加工を行なう例を説明したが、ギヤ１の側面１ａとサイドプレート３の対向面３ａとは、歯先１ｃで互いに接触し、シャフトに向かって徐々に隙間が大きくなる構成なら上記第１実施形態の形状に限らない。他の形状の例を、第２実施形態として以下に説明する。

図５に示す第２実施形態は、サイドプレート３は、ギヤ１との対向面３ａを軸孔４の中心に向かって傾斜する凸面８としたものである。図５においても、ギヤ１は歯溝を省略し、外形のみを表わしている。
この第２実施形態の場合には、ギヤ１の側面１ａを、上記凸面８を収容可能な凹面となるように加工する必要がある。そのため、ギヤ１の加工時には歯先１ｃに対して中心側１ｄが内側にへこんだ面を目的の側面１ａとしている。

この第２実施形態でも、ギヤ１の側面１ａは、目的の側面に対してばらつきが発生するので、このばらつきを想定して上記ギヤ１やサイドプレート３を設計する必要がある。そして、上記側面１ａの中心側１ｄがサイドプレート３側に振れたときにも、上記凸面８の外周と歯先１ｃとの距離ｄ１よりも、シャフト孔４側とギヤ１の中心側１ｄとの距離ｄ２の方が大きくなるように設計すれば、歯先１ｃが対向面３ａに接触してシール性を確保でき、不良品の発生率を下げることができる。
なお、この第２実施形態においても、上記ギヤ１にかみ合う他方のギヤや、他方の側面についても、上記と同様の構成が必要である。

いずれにしても、ギヤの側面において、サイドプレートの対向面と歯先とを接触させるとともに、シャフト側には上記ギヤ側面と対向面との隙間を積極的に設けることによって、ギヤ側あるいはサイドプレートの対向面側のばらつきを吸収するようにしている。なお、上記隙間によって吸収できるのは、平面の傾きだけでなく、平面の凹凸なども含まれる。

また、この発明のギヤポンプは、ギヤ側面とサイドプレートとの間の隙間を形成するために、ギヤ側、あるいはサイドプレート側のいずれに凹面を形成してもよい。ただし、サイドプレートは、プレス加工で形成できるので、研削加工で仕上げるギヤ側面よりも寸法精度が出しやすい。そのため、サイドプレート３の対向面３ａには、上記ギヤ側のばらつきを吸収可能な上記凹面６，７を再現性良く形成することができる。従って、ギヤ側面１ａよりもサイドプレート３の寸法管理を正確に行なって、ばらつきを吸収するための隙間を管理する方が、コスト的に有利な場合が多い。

１ギヤ
１ａ側面
１ｂ側面
１ｃ歯先
２シャフト
３サイドプレート
３ａ対向面
４シャフト孔
５シャフト孔
６凹面
７凹面

Claims

ボディに一対のギヤを組み込むとともに、ギヤ側面とボディの内壁面との間にサイドプレートを介在させ、このサイドプレートのボディ側には高圧を導くとともに、サイドプレーのギヤ側にはギヤのシャフト周りを介して低圧を導入可能にし、上記サイドプレートでギヤの歯溝をシールする構成にしたギヤポンプにおいて、上記ギヤ側面と上記サイドプレートとの相対的な形状を、少なくとも上記ギヤの歯先が上記サイドプレートに接触するとともにギヤ側面と上記サイドプレート間の隙間がギヤシャフトの中心に向かって徐々に大きくなる構成にしたギヤポンプ。
上記サイドプレートであって上記ギヤとの対向面を、シャフト孔中心に向かって傾斜させた凹面としてなる請求項１に記載のギヤポンプ。