JP5922478B2

JP5922478B2 - 内接歯車ポンプ

Info

Publication number: JP5922478B2
Application number: JP2012098410A
Authority: JP
Inventors: 秀信山口
Original assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2032-04-24
Also published as: JP2013227871A

Description

本発明は、内歯歯車の内歯と外歯歯車の外歯とを内接噛み合いするよう内歯歯車の内部に外歯歯車を偏心して収容し、内歯の歯数が外歯の歯数より１個多い内接歯車ポンプに関する。

この種の内接歯車ポンプは、ポンプハウジングの収容孔に、内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、この内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、両歯車の回転に伴い両歯間の噛み合い隙間が増加する吸入域空間に連通して吸入ポートを開口すると共に、両歯間の噛み合い隙間が減少する吐出域空間に連通して吐出ポートを開口して形成し、吸入域空間と吐出域空間との間に両歯間の噛み合い隙間が最大となる最大容積域空間を形成し、最大容積域空間と径方向に対向して両歯が噛み合う最深噛み合い域空間を形成している。そして、外歯歯車の回転駆動により内歯が外歯と噛み合う内歯歯車が回転され、吸入ポートから吸入域空間に吸入した液体を最大容積域空間より吐出域空間に搬送して吐出ポートから吐出する。そして、外歯と内歯とは、最大容積域空間を形成する両歯の各歯先面の頂上部で互いに摺接して吸入域空間と最大容積域空間との間および最大容積域空間と吐出域空間との間の密封性を保持し、吸入域空間および吐出域空間では両歯が接触しないよう内歯歯先面を形成する円弧の創成曲線で外歯歯先面を形成し、脈動および両歯の接触により生ずる騒音の低減を図っている。

特公昭６２−５７８３５号公報

ところが、かかる従来の内接歯車ポンプでは、外歯歯底面と内歯歯先面とが干渉しないよう外歯歯底面を内歯歯先面との間に隙間を設ける円弧に形成すると共に、内歯歯側面と内歯歯先面との接続部を丸めた円弧と、外歯歯側面と外歯歯底面との接続部を丸めた円弧とが干渉しないよう、外歯歯側面と外歯歯底面との接続部を丸めた円弧を、内歯歯側面と内歯歯先面との接続部を丸めた円弧との間に隙間を設ける形状に形成しているため、両歯車の回転により両歯の噛み合い点が変位する噛み合い領域が、両歯が１ピッチ回転するなかで相互の歯側面のみで歯全体に対する噛み合い割合が少なく、両歯の接触により生ずる騒音の低減がいまだ十分ではなかった。

本発明の課題は、吸入域空間と吐出域空間で外歯と内歯とが接触しないことによる脈動および騒音の低減を維持しつつ、両歯の噛み合い割合を増加し、両歯の接触により生ずる騒音をより一層低減し得る内接歯車ポンプを提供するものである。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
ポンプハウジングの収容孔に内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、両歯車間には両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が増加する領域に吸入域空間を形成し、両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が減少する領域に吐出域空間を形成し、吸入域空間に連通して液体を吸入する吸入ポートを開口すると共に、吐出域空間に連通して液体を吐出する吐出ポートを開口した内接歯車ポンプにおいて、内歯歯車の内歯は、内歯歯側面を第１円弧で形成すると共に、内歯歯先面を第１円弧より小径の第２円弧で形成し、外歯歯車の外歯は、内歯歯側面と対向する外歯歯側面を第１円弧により創成される第１曲線で形成すると共に、内歯歯先面と対向する外歯歯底面および内歯歯底面と対向する外歯歯先面を第２円弧により創成される第２曲線で形成したことを特徴とする内接歯車ポンプがそれである。

この場合、前記第２円弧は、前記内歯歯車の回転中心と、前記内歯歯先面の周方向中心とを通る線上に中心を有してもよい。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、内歯歯車の内歯は、内歯歯側面を第１円弧で形成すると共に、内歯歯先面を第１円弧より小径の第２円弧で形成し、外歯歯車の外歯は、内歯歯側面と対向する外歯歯側面を第１円弧により創成される第１曲線で形成すると共に、内歯歯先面と対向する外歯歯底面および内歯歯底面と対向する外歯歯先面を第２円弧により創成される第２曲線で形成した。このため、外歯歯先面を内歯歯先面を形成する第２円弧により創成される第２曲線で形成して、吸入域空間と吐出域空間で外歯と内歯とが接触しないことによる脈動および騒音の低減を維持しつつ、両歯車の回転により両歯の噛み合い点が変位する噛み合い領域を、内歯歯側面と外歯歯側面との噛み合いに加え、内歯歯先面と外歯歯底面との噛み合いとすることができ、両歯の噛み合い部分が相互の歯側面である従来のポンプに比し、両歯が１ピッチ回転するなかでの両歯の噛み合い割合を増加でき、両歯の接触により生ずる騒音をより一層低減することができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、第２円弧は内歯歯車の回転中心と内歯歯先面の周方向中心とを通る線上に中心を有する。このため、内歯歯先面を一つの円弧で内歯歯先面の周方向中心から対称形状に形成できるから、内歯歯先面を異なる二つ以上の円弧で形成する場合と比し、異なる円弧の接続個所を丸めることを不要にでき、高精度に製作することができる。

本発明の一実施形態を示した内接歯車ポンプの断面図である。図１の要部拡大図である。他の実施形態を示した断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１および図２において、１はポンプハウジングで、収容孔２を穿設している。３はリング状の内歯歯車で、１１個の内歯３Ａを有し、収容孔２へ回転中心Ｃを中心として回転自在に収容している。４は外歯歯車で、内歯３Ａと内接噛み合いする１０個の外歯４Ａを有し、内歯歯車３の内部に回転中心Ｃと偏心した回転中心Ｃ１を中心として回転自在に収容している。外歯歯車４は中心に貫通孔５を軸方向へ貫通形成し、貫通孔５の径方向へ対向する２箇所に凸部６、７を径方向内方に突出形成している。

８は外歯歯車４の貫通孔５に挿入する駆動軸で、径方向の対向する２箇所に凹部９、１０を窪み形成し、凹部９、１０に外歯歯車４の凸部６、７を係合して外歯歯車４を回転駆動する。Ｓは吸入域空間、Ｐは吐出域空間、Ｍは最大容積空間、Ｎは最小容積空間でそれぞれ両歯車３、４間に備え、吸入域空間Ｓは両歯車３、４の回転により両歯３Ａ、４Ａ間の噛み合い隙間が増加する領域に形成している。また、吐出域空間Ｐは両歯車３、４の回転により両歯３Ａ、４Ａ間の噛み合い隙間が減少する領域に形成している。また、最大容積空間Ｍは吸入域空間Ｓと吐出域空間Ｐとの間で両歯車３、４の回転により両歯３Ａ、４Ａ間の噛み合い隙間が最大となる領域に形成している。また、最小容積空間Ｎは最大容積空間Ｍと径方向に対向して両歯３Ａ、４Ａが最深に噛み合う領域に形成している。１１は吸入域空間Ｓに連通する吸入ポートで、ポンプハウジング１の収容孔２の底面に窪み形成して開口し、両歯車３、４の回転方向Ａの前方側の端部を二股状に形成している。１２はポンプハウジング１に形成の吸入流路で、吸入ポート１１に接続し、図示しないタンクから吸入する油を流通する。１３は吐出域空間Ｐに連通する吐出ポートで、ポンプハウジング１の収容孔２の底面に、吸入ポート１１の開口位置と径方向に対向する位置に窪み形成して開口している。１４はポンプハウジング１に形成の吐出流路で、吐出ポート１３に接続し、図示しないアクチュエータ側へ吐出する油を流通する。Ｖはポンプ室で、内歯歯車３の内歯３Ａと外歯歯車４の外歯４Ａとにより区画形成し、両歯車３、４の回転により吸入域空間Ｓで容積を増加し、最大容積空間Ｍで容積を最大にし、吐出域空間Ｐで容積を減少し、最小容積空間Ｎで容積を最小にする。

図２に、内歯歯車３の内歯３Ａと外歯歯車４の外歯４Ａの歯形形状の詳細を示す。
内歯３Ａは、図示左側の第１の内歯歯側面３Ｂと内歯歯先面３Ｃと図示右側の第２の内歯歯側面３Ｄと内歯接続面３Ｅと内歯歯底面３Ｆとを連設して一歯（１ピッチ）の歯形形状を構成している。第１の内歯歯側面３Ｂは、内歯歯車３の回転中心Ｃと、回転中心Ｃを通る垂線Ｌから反回転方向側に第１番目に位置する内歯歯底面３Ｆの周方向中心とを通る線Ｌ１上に中心３ＢＢを有する半径Ｒ１の第１円弧１５Ｂで形成し、点ａｂ間を結ぶ。内歯歯先面３Ｃは、回転中心Ｃを通る垂線Ｌ（内歯歯先面３Ｃの周方向中心）上に中心３ＣＣを有する半径Ｒ２の第２円弧１５Ｃで形成し、点ｂｃ間を結ぶ。第２の内歯歯側面３Ｄは、回転中心Ｃと、垂線Ｌから回転方向Ａ側に第１番目に位置する内歯歯底面３Ｇの周方向中心とを通る線Ｌ２上に中心３ＤＤを有する半径Ｒ１の第１円弧１５Ｂで形成し、点ｃｄ間を結ぶ。ここで、第１円弧１５Ｂの半径Ｒ１＞第２円弧１５Ｃの半径Ｒ２の関係となる。内歯接続面３Ｅは、第２の内歯歯側面３Ｄと内歯歯底面３Ｆとの接続個所に応力集中が生じないよう第２の内歯歯側面３Ｄと内歯歯底面３Ｆとの間を丸めて接続するもので、第３円弧１５Ｅで形成し、点ｄｅ間を結ぶ。内歯歯底面３Ｆは、線Ｌ１上に中心３ＦＦを有する半径Ｒ４の第４円弧１５Ｆで形成し、点ｅｆ間を結ぶ。

そして、第１の内歯歯側面３Ｂと第２の内歯歯側面３Ｄとは垂線Ｌすなわち内歯歯先面３Ｃの周方向中心を介して対称形状としている。第１の内歯歯側面３Ｂを形成する第１の円弧１５Ｂは、回転中心Ｃと、垂線Ｌから反回転方向側に第１番目に位置する内歯歯底面３Ｆの周方向中心とを通る線Ｌ１上に中心３ＢＢを有しているため、垂線Ｌ上に位置する内歯３Ａから反回転方向側に１個後ろに位置する内歯３Ａの図示右側の第２の内歯歯側面３Ｄも形成する。また、第２の内歯歯側面３Ｄを形成する第１の円弧１５Ｂは、回転中心Ｃと、垂線Ｌから回転方向Ａ側に第１番目に位置する内歯歯底面３Ｇの周方向中心とを通る線Ｌ２上に中心３ＤＤを有しているため、垂線Ｌ上に位置する内歯３Ａから回転方向Ａ側に１個前に位置する内歯３Ａの図示左側の第１の内歯歯側面３Ｂも形成する。

外歯４Ａは、図示左側の第１の外歯歯側面４Ｂと外歯歯底面４Ｃと図示右側の第２の外歯歯側面４Ｄと外歯接続面４Ｅと外歯歯先面４Ｆとを連設して一歯（１ピッチ）の歯形形状を構成している。第１の外歯歯側面４Ｂは、第１の内歯歯側面３Ｂを形成する半径Ｒ１の第１円弧１５Ｂにより創成される第１曲線１６Ｂで形成し、点ｇｈ間を結ぶ。外歯歯底面４Ｃは、内歯歯先面３Ｃを形成する半径Ｒ２の第２円弧１５Ｃにより創成される第２曲線１６Ｃで形成し、点ｈｉ間を結ぶ。第２の外歯歯側面４Ｄは、第１の内歯歯側面３Ｂを形成する半径Ｒ１の第１円弧１５Ｂにより創成される第１曲線１６Ｂで形成し、点ｉｊ間を結ぶ。外歯接続面４Ｅは、第２の外歯歯側面４Ｄと外歯歯先面４Ｆとの間を丸めて接続するもので、第５円弧１６Ｅで形成し、点ｊｋ間を結ぶ。外歯歯先面４Ｆは、内歯歯先面３Ｃを形成する半径Ｒ２の第２円弧１５Ｃにより創成される第２曲線１６Ｂで形成し、点ｋｎ間を結ぶ。なお、内歯歯底面３Ｆは外歯歯先面４Ｆとの間に隙間を形成するよう第４円弧１５Ｆの半径Ｒ４の寸法を設定している。

次に、かかる構成の作動を説明する。
駆動軸８により外歯歯車４を回転方向Ａに回転駆動すると、外歯歯車４と内接噛み合いする内歯歯車３が回転駆動され、吸入流路１２の油が吸入ポート１１より吸入域空間Ｓで容積を増大するポンプ室Ｖに吸入されて最大容積空間Ｍを経て吐出域空間Ｐに搬送され、吐出域空間Ｐでポンプ室Ｖが容積を減少することで吐出ポート１３より吐出流路１６に吐出される。

かかる作動で、内歯歯車３の内歯３Ａは、内歯歯側面３Ｂ、３Ｄを第１円弧１５Ｂで形成すると共に、内歯歯先面３Ｃを第１円弧１５Ｂより小径の第２円弧１５Ｃで形成し、外歯歯車４の外歯４Ａは、内歯歯側面３Ｂ、３Ｄと対向する外歯歯側面４Ｂ、４Ｄを第１円弧１５Ｂにより創成される第１曲線１６Ｂで形成すると共に、内歯歯先面３Ｃと対向する外歯歯底面４Ｃおよび内歯歯底面３Ｆと対向する外歯歯先面４Ｆを第２円弧１５Ｃにより創成される第２曲線１６Ｃで形成した。このため、外歯歯先面４Ｆを内歯歯先面３Ｃを形成する第２円弧１５Ｃにより創成される第２曲線１６Ｃで形成して、吸入域空間Ｓと吐出域空間Ｐで外歯４Ａと内歯３Ａとが接触しないことによる脈動および騒音の低減を維持しつつ、回転方向Ａへの回転駆動では、両歯車３、４の回転により両歯３Ａ、４Ａの噛み合い点が変位する噛み合い領域を、第２の内歯歯側面３Ｄと第２の外歯歯側面４Ｄとの噛み合いに加え、垂線Ｌより図示右側部分の内歯歯先面３Ｃと外歯歯底面４Ｃとの噛み合いとすることができ、両歯の噛み合い部分が相互の歯側面である従来のポンプに比し、両歯３Ａ、４Ａが１ピッチ回転するなかでの両歯３Ａ、４Ａの噛み合い割合を増加でき、両歯３Ａ、４Ａの接触により生ずる騒音をより一層低減することができる。

また、第２円弧１５Ｃは内歯歯車３の回転中心Ｃと内歯歯先面３Ｃの周方向中心とを通る線としての垂線Ｌ上に中心を有するため、内歯歯先面３Ｃを一つの円弧で内歯歯先面３Ｃの周方向中心から対称形状に形成できるから、内歯歯先面を異なる二つ以上の円弧で形成する場合と比し、異なる円弧の接続個所を丸めることを不要にでき、高精度に製作することができる。

図３は本発明の他の実施形態を示し、一実施形態と同一個所には同符号を付して説明を省略し、異なる個所についてのみ説明する。
内歯歯車１７は８個の内歯１７Ａを有すると共に、外歯歯車１８は内歯１７Ａと内接噛み合いする７個の外歯１８Ａを有している。外歯歯車１８の中心に貫通形成する貫通孔１９は、断面をＤ字状に形成している。貫通孔１９に挿入する駆動軸２０は、断面をＤ字状に形成して外歯歯車１８を係合して外歯歯車１８を回転駆動する。図示状態は、吸入域空間Ｓと吐出域空間Ｐとの間に、図１の一実施形態で示した最大容積空間Ｍが存在していない状態を示している。

作動は、一実施形態と同様に、吸入流路１２の油が吸入ポート１１より吸入域空間Ｓで容積を増大するポンプ室Ｖに吸入され、吐出域空間Ｐでポンプ室Ｖが容積を減少することで吐出ポート１３より吐出流路１６に吐出される。
かかる作動で、一実施形態と同様に、吸入域空間Ｓと吐出域空間Ｐで外歯１８Ａと内歯１７Ａとが接触しないことによる脈動および騒音の低減を維持しつつ、回転方向Ａへの回転駆動では、両歯車１７、１８の回転により両歯１７Ａ、１８Ａの噛み合い点が変位する噛み合い領域を、第２の内歯歯側面１７Ｄと第２の外歯歯側面１８Ｄとの噛み合いに加え、垂線Ｌより図示右側部分の内歯歯先面１７Ｃと外歯歯底面１８Ｃとの噛み合いとすることができ、両歯の噛み合い部分が相互の歯側面である従来のポンプに比し、両歯１７Ａ、１８Ａが１ピッチ回転するなかでの両歯１７Ａ、１８Ａの噛み合い割合を増加でき、両歯１７Ａ、１８Ａの接触により生ずる騒音をより一層低減することができる。
また、第２円弧１５Ｃは内歯歯車１７の回転中心Ｃと内歯歯先面１７Ｃの周方向中心とを通る線としての垂線Ｌ上に中心を有するため、内歯歯先面１７Ｃを一つの円弧で内歯歯先面１７Ｃの周方向中心から対称形状に形成できるから、内歯歯先面を異なる二つ以上の円弧で形成する場合と比し、異なる円弧の接続個所を丸めることを不要にでき、高精度に製作することができる。

なお、一実施形態では、内歯歯先面３Ｃを形成する第２円弧１５Ｃの回転中心３ＣＣを、内歯歯車３の回転中心Ｃと内歯歯先面３Ｃの周方向中心とを通る垂線Ｌ上に位置したが、これに限定されるものではなく、内歯歯先面３Ｃを形成する第２円弧１５Ｃの回転中心が内歯歯車３の回転中心Ｃと内歯歯先面３Ｃの周方向中心とを通る垂線Ｌ上に位置しなくても良い。また、垂線Ｌ上に位置する内歯３Ａの図示左側の第１の内歯歯側面３Ｂと、垂線Ｌ上に位置する内歯３Ａから反回転方向側に１個後ろに位置する内歯３Ａの図示右側の第２の内歯歯側面３Ｄとを、回転中心Ｃと垂線Ｌから反回転方向側に第１番目に位置する内歯歯底面３Ｆの周方向中心とを通る線Ｌ１上に中心３ＢＢを有する同一の第１の円弧１５Ｂで形成したが、これに限定されるものではなく、垂線Ｌ上に位置する内歯３Ａの図示左側の第１の内歯歯側面３Ｂと、垂線Ｌ上に位置する内歯３Ａから反回転方向側に１個後ろに位置する内歯３Ａの図示右側の第２の内歯歯側面３Ｄとを、異なる円弧で形成しても良いことは勿論である。

１：ポンプハウジング
２：収容孔
３：内歯歯車
３Ａ：内歯
３Ｂ、３Ｄ、１７Ｄ：内歯歯側面
３Ｃ、１７Ｃ：内歯歯先面
３Ｆ、３Ｇ：内歯歯底面
４Ａ：外歯
４Ｂ、４Ｄ、１８Ｄ：外歯歯側面
４Ｃ、１８Ｃ：外歯歯底面
４Ｆ：外歯歯先面
１１：吸入ポート
１３：吐出ポート
１５Ｂ：第１円弧
１５Ｃ：第２円弧
１６Ｂ：第１曲線
１６Ｃ：第２曲線
Ｓ：吸入域空間
Ｐ：吐出域空間

Claims

ポンプハウジングの収容孔に内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、両歯車間には両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が増加する領域に吸入域空間を形成し、両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が減少する領域に吐出域空間を形成し、吸入域空間に連通して液体を吸入する吸入ポートを開口すると共に、吐出域空間に連通して液体を吐出する吐出ポートを開口した内接歯車ポンプにおいて、内歯歯車の内歯は、内歯歯側面を第１円弧で形成すると共に、内歯歯先面を第１円弧より小径の第２円弧で形成し、外歯歯車の外歯は、内歯歯側面と対向する外歯歯側面を第１円弧により創成される第１曲線で形成すると共に、内歯歯先面と対向する外歯歯底面および内歯歯底面と対向する外歯歯先面を第２円弧により創成される第２曲線で形成したことを特徴とする内接歯車ポンプ
前記第２円弧は、前記内歯歯車の回転中心と、前記内歯歯先面の周方向中心とを通る線上に中心を有したことを特徴とする請求項１に記載の内接歯車ポンプ。