JP5719451B2 - 内接歯車ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提項の構成要件を備える内接歯車ポンプに関する。

内接歯車ポンプは特許文献１から公知であり、２つの歯車を有しており、すなわち、内歯歯車とも呼ぶことができるリングギヤと、以下において明確に区別するためにピニオンと呼ぶ外歯歯車とを有している。リングギヤとピニオンを合わせて歯車と呼ぶこともある。ピニオンはリングギヤに偏心的に配置されており、それにより、これら両方の歯車は１つの円周区域で相互に噛み合っている。両方の歯車は互いの間で三日月形のポンプ室を区切っており、このポンプ室は円周方向で、内接歯車ポンプの吸込領域から圧力領域まで延びている。ポンプ室は、両方の歯車が互いに噛み合う円周区域の範囲外で延びている。このような内接歯車ポンプのポンプ室は、一部では押除室または単に中間室もしくは自由空間とも呼ばれる。リングギヤはポンプ室を外方に向かって区切り、ピニオンは内方に向かって区切っている。吸込領域は内接歯車ポンプの取込部として理解することができ、圧力領域は排出部として理解することができる。

ドイツ特許第１９６１３８３３Ｂ４号明細書

ポンプ室を側方で区切るために、公知の内接歯車ポンプは両方の歯車の各々の側に、歯車のほうを向く内面で歯車の端面に当接するとともに、歯車と反対のほうを向く外面で圧力付勢される、いわゆるアキシャルディスクを有している。アキシャルディスクの内面と外面はその端面である。アキシャルディスクは、内接歯車ポンプの歯車に対して密閉をするためのものであり、定置のアキシャルディスクは、回転する歯車との少ない摩擦を有しているのがよい。アキシャルディスクは気密に密閉をするのではなく、アキシャルディスクと歯車の間には漏れが発生する。良好な密閉作用と、アキシャルディスクと歯車との間の少ない摩擦との間で、良好な妥協を見出すことが重要である。

請求項１の構成要件を備える本発明の内接歯車ポンプは、内接歯車ポンプの歯車すなわちリングギヤとピニオンの端面に、外面で圧力付勢されるとともに内面で内接歯車ポンプの歯車の端面に対して押圧される、少なくとも１つのアキシャルディスクを有している。本発明による内接歯車ポンプは、外面での圧力付勢によって内面で内接歯車ポンプの歯車の端面に向かって押圧される２つのアキシャルディスクを有しているのが好ましく、すなわち、歯車の各々の端面に１つのアキシャルディスクを有している。本発明は、内接歯車ポンプの吸込領域から、内接歯車ポンプの１つまたは複数のアキシャルディスクと歯車との間への潤滑剤供給を意図している。内接歯車ポンプが作動すると、内接歯車ポンプの回転する歯車が、すなわちリングギヤとピニオンが、吸込領域から、すなわち内接歯車ポンプの取込部から、回転する歯車と、１つまたは複数の定置のアキシャルディスクとの間に液体を送出する。内接歯車ポンプの歯車の端面で、歯車と１つまたは複数のアキシャルディスクとの間へ膜として送出される液体は、内接歯車ポンプにより送出される液体であり、潤滑剤として利用される。このプロセスは、流体力学式のアキシャル・スライドベアリングの潤滑に比肩することができる。本発明は、外面で圧力付勢され、それによって内面で内接歯車ポンプの回転する歯車に向かって押圧される１つまたは複数の定置のアキシャルディスクと、回転する歯車との間の潤滑を改善する。歯車と、１つまたは複数のアキシャルディスクとの間の摩擦および摩耗が少なくなり、耐用寿命が長くなり、内接歯車ポンプの効率が向上する。内接歯車ポンプの作動中に、本発明は、内接歯車ポンプの回転する歯車と、外から歯車に向かって押圧される１つまたは複数の定置のアキシャルディスクとの間の混合摩擦または乾燥摩擦を回避し、もしくは、少なくとも本発明は、摩擦と摩耗を増やして効率と耐用寿命を引き下げる、そのような混合摩擦もしくは乾燥摩擦の危険を低減する。内接歯車ポンプの停止時と始動時にのみ、歯車と、１つまたは複数のアキシャルディスクとの間に混合摩擦または乾燥摩擦が生じることがあり、本発明は内接歯車ポンプの始動時に、歯車とアキシャルディスクとの間の潤滑膜生成を改善して促進する。

本発明による内接歯車ポンプは、クレセントすなわち通常三日月形の部材をリングギヤとピニオンの間のポンプ室に備え、その内面に沿ってピニオンの歯の歯先が摺動するとともにその外面に沿ってリングギヤの歯の歯先が摺動する、いわゆるクレセントポンプであってよく、および、そのようなクレセントのないいわゆる内接歯車リングポンプであってもよい。１つまたは複数のアキシャルディスクの外面は、従来技術から知られているとおり、１つまたは複数のアキシャルディスクを内接歯車ポンプの歯車に対して押圧するために、圧力領域すなわち内接歯車ポンプの排出部からの液体で付勢される。

従属請求項は、請求項１に記載の発明の好ましい実施形態および発展例を対象としている。

本発明の１つの実施形態は、内接歯車ポンプの吸込領域と連通し、１つまたは複数のアキシャルディスクの内面でリングギヤおよび／またはピニオンの端面に連通する、１つまたは複数のアキシャルディスクにある潤滑剤供給部としての潤滑剤通路を意図している。潤滑剤通路は両方の歯車へ分かれていてよく、または、２つ（もしくはそれ以上）の潤滑剤通路が設けられていてよい。

本発明のこの実施形態の発展例は、潤滑剤通路が１つまたは複数のアキシャルディスクを外面から内面へ貫通しており、たとえば１つまたは複数の穴が、１つまたは複数のアキシャルディスクを通る１つまたは複数の潤滑剤通路を形成することを意図している。

請求項４は、吸込領域を起点として歯車の回転方向で、およびこれに伴って内接歯車ポンプの送出方向で先細になる、１つまたは複数のアキシャルディスクと、内接歯車ポンプの歯車の一方または両方との間の一種の楔形間隙の構成を意図している。楔形間隙を形成するために、１つまたは複数のアキシャルディスクは、内接歯車ポンプの吸込領域で、内接歯車ポンプの歯車から間隔を有する斜面を有しており、この間隔は、歯車の回転方向およびこれに伴って内接歯車ポンプの送出方向で狭まっていく。この斜面は平坦な面であってよいが、必ずしもそうでなくてもよい。楔形間隙はその幅広の領域で内接歯車ポンプの吸込領域と連通し、それにより内接歯車ポンプの歯車は、内接歯車ポンプの作動時に回転したときに、推進作用に基づいて液体を吸込領域から狭まっていく楔形間隙へ、およびこれに伴って回転する歯車の端面と１つまたは複数のアキシャルディスクの内面との間へ送出する。１つまたは複数のアキシャルディスクの斜面と、内接歯車ポンプの歯車との間の楔形間隙は潤滑剤供給部を形成し、単独で、または１つもしくは複数の潤滑剤通路との共同で、１つまたは複数のアキシャルディスクに具体化されていてよい。

次に、図面に示されている実施形態を参照しながら、本発明について詳しく説明する。図面は次のものを示している：

本発明による内接歯車ポンプを示す端面から見た図である。 図１の内接歯車ポンプのアキシャルディスクの内面を示す図である。 図１の内接歯車ポンプのリングギヤとアキシャルディスクを示す断面図である。

図１に示す本発明の内接歯車ポンプ１は、リングギヤ２すなわち内歯歯車と、ここではピニオン３と呼ぶ外歯歯車とを有している。ピニオン３は、シャフト４に回転不能に配置されている。リングギヤ２は、図示しないポンプハウジングに押し込まれた軸受リング５で回転可能に滑り支承されている。ピニオン３とリングギヤ２は等しい幅と平行な軸を有しており、ピニオン３とリングギヤ２が１つの円周区域で互いに噛み合うように、互いに偏心的に配置されている。シャフト４を回転駆動することでピニオン３が回転駆動され、さらにこれがリングギヤ２を回転駆動し、回転方向は矢印６で図示されている。ピニオン３とリングギヤ２は、いわば内接歯車ポンプ１の歯車２，３とも呼ぶことができる。

ピニオン３とリングギヤ２は、噛み合っていない円周区域で三日月形のポンプ室７を相互の間で区切っており、リングギヤ２はポンプ室７を外側で区切り、ピニオン３はポンプ室７を内側で区切っている。ポンプ室７は吸込領域８から圧力領域９まで延びている。吸込領域８には、取込部１０としての穴が連通している。ポンプ室７には、吸込領域８を圧力領域９から隔てる、ここではクレセント１１と呼ぶ三日月形の部材が配置されている。クレセント１１はピニオン３およびリングギヤ２と同じ幅であり、その円筒状の外面に沿ってリングギヤ２の歯先が摺動するとともに、その中空円筒状の内面に沿ってピニオン３の歯先が摺動する。クレセント１１は、リングギヤ２とピニオン３の歯の中間スペースで液体容積を取り囲み、この液体容積が、内接歯車ポンプ１の作動時に回転するピニオン３および回転するリングギヤ２によって、吸込側８から圧力側９へと送出される。本発明の図示した実施例では、クレセント１１は２部分からなる部材であり、その両方の部分が互いに枢着結合されるとともに、内部に位置するクレセントばね１２により、外方に向かってはリングギヤ２の歯先に対して押圧され、内方に向かってはピニオン３の歯先に対して押圧される。さらに、クレセント１１の内側部分と外側部分の間の中間スペース１３が圧力領域９と連通しており、それにより、クレセント１１の両方の部分は外方に向かってリングギヤ２の歯先に対して押圧されるとともに、内方に向かってピニオン３の歯先に対して押圧される。圧力側９からの圧力付勢に抗して円周方向でストッパボルト１５に支持されるピン１４が、クレセント１１を保持している。

ピニオン３およびリングギヤ２の両側にアキシャルディスク１６が配置されており、そのうちの一方が図２に示されている。アキシャルディスク１６は図示しないポンプハウジングに定置に配置されており、ピニオン３およびリングギヤ２とともに回転はしない。アキシャルディスク１６は、その内面で、ピニオン３およびリングギヤ２の端面に当接する。アキシャルディスク１６はポンプ室７を側方で区切る。アキシャルディスク１６の内面と外面は、アキシャルディスク１６の端面である。

本発明の図示した実施例では、アキシャルディスク１６は略円切片形であり、すなわち円弧と弦で区切られており、アキシャルディスク１６は半円よりも大きい。アキシャルディスク１６の弦の方向に延びる縁部１７は、斜め段部の形態の切込み１８で終わっている。アキシャルディスク１６のこの形状は、本発明にとって絶対的なものではない。アキシャルディスク１６は、内接歯車ポンプ１のシャフト４のための貫通孔１９と、クレセント１１のストッパボルト１５のための穴２０とを有している。

アキシャルディスク１６をピニオン３およびリングギヤ２に対して密閉するために、その外面が圧力付勢される（図２は、一方のアキシャルディスク１６の内面を示している。圧力付勢をするために、アキシャルディスク１６の外面は、図２には破線で図示され、図３の断面図に見ることができる、いわゆる圧力区画２１を有している。圧力区画２１は、たとえば三日月形をした、アキシャルディスク１６の外面にある凹部である。圧力区画２１は、図示しないポンプハウジングに構成されていてもよい。本実施例では圧力区画２１は、アキシャルディスク１６を横向きに貫通する略四分円のスリット２２により、ポンプ室７の圧力領域９と連通している。

弦の方向に延びるアキシャルディスク１６の縁部１７に沿って、本発明による内接歯車ポンプ１のアキシャルディスク１６は、アキシャルディスク１６の内面に斜面２３を有している。斜面２３は、アキシャルディスク１６の縁部１７と平行な帯状部に延びている。ピニオン３およびリングギヤ２に当接するアキシャルディスク１６の内面にある斜面２３は、ピニオン３およびリングギヤ２の端面と自らの間で楔形間隙２４を区切っている。楔形間隙２４は、リングギヤ２の断面と、これと平行に外方に向かってリングギヤ２の歯の高さにオフセットされたアキシャルディスク１６の断面とを示す図３に見ることができる。その他の部分はすべて明瞭な図解のために図３では省略している。アキシャルディスク１６とリングギヤ２との間の楔形間隙２４は、アキシャルディスク１６とピニオン３との間にも同様に存在している。楔形間隙２４は、リングギヤ２およびピニオン３の回転方向６で狭まっていく。図３には破線で図示する吸込領域８に向かって、楔形間隙２４は開いている。図３には、内接歯車ポンプ１の取込部１０を形成する、ポンプ室７の吸込領域８に連通する穴も破線で図示されている。

内接歯車ポンプ１が作動したとき、楔形間隙２４は、アキシャルディスク１６とピニオン３およびリングギヤ２との間に流体力学式の潤滑を惹起し、もしくはこれを改善する。すなわちピニオン３とリングギヤ２はその回転により、それぞれの端面に付着している液体を吸込領域８から潤滑膜として、自身とアキシャルディスク１６との間に送出する。このとき、アキシャルディスク１６の斜面２３を自身とピニオン３およびリングギヤ２との間で形成する楔形間隙２４は、潤滑膜の形成を改善する。圧力付勢により外からピニオン３およびリングギヤ２に対して押圧されるそれぞれのアキシャルディスク１６の間の潤滑膜の生成は、流体力学式のアキシャルスライドベアリングの潤滑膜の生成に比肩することができる。潤滑膜は、摩擦と摩耗を低減させる。

半径方向で見てピニオン３およびリングギヤ２の歯の高さに、および円周方向で見てストッパボルト１５のための穴２０の高さに、本発明による内接歯車ポンプ１のアキシャルディスク１６は、本発明による内接歯車ポンプ１のアキシャルディスク１６を横向きに貫通する穴２５，２６を有している。換言すると穴２５，２６は、ピニオン３とリングギヤ２が回転駆動されたときにそれぞれのアキシャルディスク１６の間に入るように動く、アキシャルディスク１６の縁部１７の近傍に配置されている。図３に破線で図示するように、アキシャルディスク１６の穴２５，２６は、内接歯車ポンプ１の側壁にある通路２７によって、ポンプ室７の吸込領域８ないし内接歯車ポンプ１の取込部１０と連通する。液体は穴２５，２６を通って、内接歯車ポンプ１の取込部１０ないし吸込領域８からピニオン３およびリングギヤ２の端面へと達し、ピニオン３およびリングギヤ２が回転駆動されたときに、外側で当接するアキシャルディスク１６と、ピニオン３およびリングギヤ２との間へ送出される。このように穴２５，２６により、ピニオン３およびリングギヤ２の流体力学式の潤滑が、それぞれのアキシャルディスク１６の間で同じく行われる。穴２５，２６は斜面２３に追加して、またはその代替として設けられていてよい。潤滑膜としての液体を、アキシャルディスク１６とピニオン３およびリングギヤ２との間の別の個所で供給するために、穴２５，２６または追加の穴をアキシャルディスク１６の別の個所に設けることが考えられる（図示せず）。

楔形間隙２４は、穴２５，２６と同様に、アキシャルディスク１６と、ピニオン３およびリングギヤ２との間への潤滑剤供給部を形成し、アキシャルディスク１６の穴２５，２６は、より一般的には、潤滑剤通路として理解することもできる。

２ リングギヤ
３ ピニオン
７ ポンプ室
８ 吸込領域
１０ 取込部
１６ アキシャルディスク
１７ 縁部
２１ 圧力区画
２４ 楔形間隙
２５ 穴
２７ 通路

Claims (2)

1. リングギヤ（２）と、リングギヤ（２）に偏心的に配置され、１つの円周区域でリングギヤ（２）と噛み合うピニオン（３）とを有しており、リングギヤ（２）とピニオン（３）は相互の間で外方および内方に向かってポンプ室（７）を区切っており、該ポンプ室はリングギヤ（２）とピニオン（３）が噛み合う円周区域の外部で円周方向に吸込領域（８）から圧力領域（９）まで延びており、および、リングギヤ（２）とピニオン（３）の端面に配置され、リングギヤ（２）とピニオン（３）の端面に当接し、リングギヤ（２）およびピニオン（３）と反対を向いている外面で圧力付勢され、ポンプ室（７）を一方の側で区切る少なくとも１つのアキシャルディスク（１６）を有している内接歯車ポンプにおいて、
   前記内接歯車ポンプ（１）は吸込領域から少なくとも１つのアキシャルディスク（１６）とリングギヤ（２）および／またはピニオン（３）との間への潤滑剤供給部を有しており、
   少なくとも１つのアキシャルディスク（１６）はリングギヤ（２）およびピニオン（３）のほうを向く内面に斜面（２３）を有しており、該斜面は前記内接歯車ポンプ（１）の吸込領域（８）でリングギヤ（２）および／またはピニオン（３）から間隔を有しており、前記内接歯車ポンプ（１）の送出方向でリングギヤ（２）および／またはピニオン（３）に近づいていき、送出方向で狭くなっていく楔形間隙（２４）を少なくとも１つのアキシャルディスク（１６）とリングギヤ（２）および／またはピニオン（３）との間で区切っており、該楔形間隙は吸込領域（８）と連通するとともに、潤滑剤供給部を形成することを特徴とする、内接歯車ポンプ。
2. 潤滑剤供給部は、前記内接歯車ポンプ（１）の吸込領域（８）と連通し、少なくとも１つのアキシャルディスク（１６）の内面でリングギヤ（２）および／またはピニオン（３）の端面に連通する、少なくとも１つのアキシャルディスク（１６）にある潤滑剤通路（２５，２６）を有しており、
   前記潤滑剤通路（２５，２６）は少なくとも１つのアキシャルディスク（１６）を外面から内面へ貫通していることを特徴とする、請求項１に記載の内接歯車ポンプ。

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