JP6095392B2 - 歯車ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、歯部が相互に噛み合う一対の歯車を備えた歯車ポンプに関し、特に、両回転可能な歯車ポンプに関する。

上記歯車ポンプは、油圧シリンダなどのアクチュエータに接続することで、当該アクチュエータの駆動などに用いられる。従来、この歯車ポンプは、方向切換弁などを介してアクチュエータに接続されており、例えば、アクチュエータが油圧シリンダである場合には、歯車ポンプの作動を制御して、当該歯車ポンプを一方向に回転させるとともに、方向切換弁の作動を制御して、油圧シリンダのボア側及びロッド側の油圧室に作動油を供給し、シリンダを駆動させていた。

近年、工作機械の駆動機構に、従来用いられていたボールねじに代えて歯車ポンプによって駆動される油圧シリンダを用いた油圧装置が使用されるようになっている。しかしながら、この油圧装置においては、上述したように、歯車ポンプの作動及び方向切換弁の作動を制御する必要があるため、油圧シリンダの駆動制御が複雑なものとなっていた。また、歯車ポンプと油圧シリンダとが方向切換弁を介して接続されているため、応答性の向上を図ることが困難であるという問題もあった。更に、歯車ポンプに供給する作動油を貯留するための大きなタンクが必要であり、油圧装置全体が大きなものとなっていた。

そこで、上記課題を解決するための油圧装置として、歯車ポンプにおける双方のポートを、油圧シリンダのボア側及びロッド側の油圧室にそれぞれ配管で直接接続するとともに、油圧シリンダが片ロッド型であって、ボア側及びロッド側の油圧室の容積が異なることにより双方のポートを通過する作動油に過不足が生じるような場合には、余剰分を回収し、回収した余剰分を不足分として補充するための所謂過不足バルブを歯車ポンプに接続した油圧装置が提案されている。尚、所謂過不足バルブとしては、例えば、実開昭５４−４３６０２号公報に開示された可逆式油圧ポンプ用逆止め弁が提案されている。

この油圧装置によれば、歯車ポンプの作動のみを制御し、当該歯車ポンプを両回転させて油圧シリンダの駆動を制御することができるため、従来と比較して駆動制御が容易なものとなる。また、歯車ポンプと油圧シリンダとを配管によって直接接続したことで応答性が向上する。更に、余剰分を回収し、この余剰分を不足分として補充するようにしているため、作動油を貯留するための大きなタンクを必要とせず、油圧装置が従来よりもコンパクトなものとなる。

また、従来、歯車ポンプが内接歯車ポンプである場合には、当該内接歯車ポンプを一方向に回転させて使用する際に、内歯歯車の外周面とハウジングとの間（以下、「摺接部」という）に高圧側の作動油を供給して両者の間を潤滑することで、内歯歯車外周面の焼き付きを防止するようにしていた。

しかしながら、内接歯車ポンプを両回転させて使用すると、歯車の回転方向によって当該内接歯車ポンプの各ポートが高圧側（吐出側）にも低圧側（吸込側）にもなり得るため、従来高圧側であったポートが低圧側になることで、摺接部に作動油が供給されなくなり、内歯歯車外周面の焼き付きを防止することができなくなる。

そこで、本願出願人は、歯車を正逆両方向に回転させても、摺接部に高圧側から作動油が供給されるようにした内接歯車ポンプを提案している（特開２００４−３０８５４７号公報）。

この内接歯車ポンプは、各ポートから摺接部にかけて形成された流路と、対応するポートが吐出から吸込へと切り替わった際に、当該ポートへの作動油の逆流を防止するために各流路に設けられた逆流防止弁とからなる潤滑機構を備えている。これにより、歯車を両回転させた際に、高圧側のポートから摺接部に作動油が供給されるとともに、摺接部から低圧側のポートへの作動油の逆流が防止されて、摺接部が確実に潤滑され内歯歯車外周面の焼き付きが防止される。

実開昭５４−４３６０２号公報 特開２００４−３０８５４７号公報

上述したように、従来の歯車ポンプに所謂過不足バルブを設けることによって、作動油の過不足を補って、歯車ポンプを両回転させて油圧シリンダを駆動させることができるようになる。しかしながら、このような歯車ポンプに、過不足バルブ及び油圧シリンダを配管で接続した油圧装置には、依然として改良すべき点が残されている。

即ち、上記従来の油圧装置は、歯車ポンプ、過不足バルブ及び油圧シリンダから構成されているため、依然として油圧装置全体が大きく、その構造も複雑なものになっている。更に、部品点数が多く、また、歯車ポンプ、過不足バルブ及び油圧シリンダを配管で接続する必要があるため、配管を接続する組立工数が多くコストが高いものとなっている。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであり、油圧装置全体をより小さくでき、また、その構造を容易なものにすることができる歯車ポンプの提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、
歯部が相互に噛合する一対の歯車と、
前記一対の歯車が収納される内部空間が形成されたハウジングと、
前記ハウジングの一方端面に固設されるカバー体とを備え、
前記ハウジングには、その内部空間に第１及び第２流体圧室が形成されるとともに、一方が前記第１流体圧室を形成する内壁面に開口し、他方が該ハウジングの外壁面に開口した第１流路及び一方が第２流体圧室を形成する内壁面に開口し、他方が該ハウジングの外壁面に開口した第２流路が形成された歯車ポンプであって、
前記カバー体は、その内部空間に、
相互に対向し且つ該対向方向に沿って移動自在な状態で配設された第１及び第２弁体と、
前記２つの弁体間に、前記対向方向に沿って移動自在な状態で配設された軸体とを備え、
前記第１流体圧室と第１弁体との間には、該第１流体圧室から第１弁体に向けて作動流体を供給する第１供給流路が、前記ハウジングからカバー体にかけて形成されるとともに、前記第２流体圧室と第２弁体との間には、該第２流体圧室から第２弁体に向けて作動流体を供給する第２供給流路が、前記ハウジングからカバー体にかけて形成され、
前記２つの供給流路間には、該２つの供給流路間を連通させるように、これらの供給流路から分岐した流路であって、前記第１弁体が当接する第１当接部及び前記第２弁体が当接する第２当接部が形成された分岐流路が形成され、
前記分岐流路は、前記２つの当接部の間に過不足調整部が接続されるように構成されており、
前記各弁体は、付勢機構によって相対する弁体に向けて付勢され、
前記各弁体がそれぞれ前記軸体に当接した状態において、前記各弁体と各当接部との間には隙間が形成されており、
前記２つの弁体の内の一方の弁体に作動流体が作用して、該一方の弁体が他方の弁体に接近する方向に移動して対応する当接部に当接するとともに、前記他方の弁体が軸体を介して一方の弁体から離反する方向に移動して、該他方の弁体と対応する当接部との間の隙間が広がることで、前記２つの供給流路の内の一方の供給流路と前記過不足調整部との間が遮断された状態になるとともに、他方の供給流路と過不足調整部との間が連通した状態になる歯車ポンプに係る。

この歯車ポンプによれば、適宜駆動モータなどを用いて一対の歯車の内の一方を正方向に回転させることによって、これに噛み合った他方の歯車にも回転力が伝達され、両歯車が回転される。これにより、第１流路を介して作動流体が第１流体圧室内に吸い込まれる。そして、当該第１流体圧室内に吸い込まれた作動流体は、各歯車の回転によって加圧された状態で第２流体圧室内に移送され、第２流路を介して外部に吐出される。

また、一方の歯車を逆方向に回転させることによって、両歯車が同方向に回転され、これにより、第２流路を介して作動流体が第２流体圧室内に吸い込まれ、各歯車の回転によって加圧された状態で当該作動流体が第１流体圧室内に移送されて、第１流路を介して外部に吐出される。

そして、この歯車ポンプによって片ロッド型の流体圧シリンダを駆動させる場合には、前記第１及び第２流路の内の一方の流路と、流体圧シリンダのボア側及びロッド側の流体圧室の内の一方の流体圧室とを接続するとともに、他方の流路と他方の流体圧室とを接続し、歯車ポンプを作動させて、ボア側及びロッド側の流体圧室の内の一方に作動流体を供給するとともに、他方の流体圧室から作動流体を排出することで、流体圧シリンダを駆動させる。

ここで、上述したように、片ロッド型の流体圧シリンダにおいて、ボア側とロッド側とにおける流体圧室の容積は、ロッド側における流体圧室の容積の方がロッド分だけ小さくなるため、当該流体圧シリンダを同じ距離進退させる際の行程容積に差が生じ、流体圧回路内で行程容積の差分に起因する作動流体量の不足又は余剰が発生する。しかし、本発明に係る歯車ポンプによれば、以下に説明するように、その過不足分を流体圧回路内に出し入れすることができる。尚、以下の説明においては、第１流路とロッド側の流体圧室とを接続し、第２流路とボア側の流体圧室とを接続したものとする。

即ち、一方の歯車を正方向に回転させた場合には、ロッド側の流体圧室から第１流路を介して作動流体が第１流体圧室内に吸い込まれ、吸い込まれた作動流体が第２流体圧室内に移送されて、この移送された作動流体が第２流路を介してボア側の流体圧室に供給される。この際、この第２流体圧室内の高圧の作動流体が第２供給流路を介して第２弁体に向け供給される。そして、この供給された高圧の作動流体が第２弁体に作用することで、当該第２弁体が第１弁体に接近する方向に移動し第２当接部に当接して、第２供給流路と過不足調整部との間が遮断されるとともに、第１弁体が軸体を介して第２弁体から離反する方向に移動し、当該第１弁体と第１当接部との間の隙間が広がる。これにより、ボア側の流体圧室から供給されるべき作動流体の不足分が、前記第１供給流路及び分岐流路を介して過不足調整部から供給される。

また、一方の歯車を逆方向に回転させた場合には、ロッド側の流体圧室から第２流路を介して作動流体が第２流体圧室内に吸い込まれ、吸い込まれた作動流体が第１流路を介してボア側の流体圧室に供給される。この際、この第１流体圧室内の高圧の作動流体が第１供給流路を介して第１弁体に向け供給され、この高圧の作動流体が第１弁体に作用することで、第１弁体が第２弁体に接近する方向に移動し第１当接部に当接して、第１供給流路と過不足調整部との間が遮断される。また、第２弁体が軸体を介して第１弁体から離反する方向に移動し、当該第２弁体と第２当接部との間の隙間が広がる。これにより、ボア側の流体圧室から吸い込まれた余剰分の作動流体は、前記第２供給流路及び分岐流路を介して過不足調整部に回収される。

斯くして、この歯車ポンプにおいては、流体圧回路内で発生した作動流体の不足分又は余剰分が、過不足調整部から供給される或いは過不足調整部に回収される。

このように、本発明に係る歯車ポンプによれば、作動流体の過不足分を流体圧回路内に出し入れするための機構をカバー体の内部空間に設け、歯車ポンプと所謂過不足バルブとを一体型にしたことで、従来よりも流体圧装置がコンパクトになり、また、その構造も単純なものになる。更に、配管を接続する組立工数が少なくて済むため、コストの低減を図ることができ、また、メンテナンス時の作業性も向上する。加えて、配管の数を少なくすることができるため、圧縮流体量を減らして応答性を従来よりも向上させることができる。

尚、本発明に係る歯車ポンプは、両ロッド型の流体圧シリンダの駆動に用いることもできる。両ロッド型の流体圧シリンダにおいては、理論的に、行程容積の差分に起因する作動流体量の不足又は余剰は生じないが、配管の継ぎ目などから徐々に作動流体が漏れるなどしてこれに起因する作動流体量の不足が生じる場合があるため、このような場合に、不足分を流体圧回路内に供給することができる。

また、前記軸体は、例えば、ガイド機構などによって前記対向方向に移動自在な状態で、各弁体間に配設された軸状の部材であっても良いし、各弁体の先端部にそれぞれ取り付けられた２つの軸状部材からなるものであっても良い。いずれの場合も、一方の弁体が他方の弁体に接近する方向に移動することで、他方の弁体が軸体を介して一方の弁体から離反する方向に移動させられる。

更に、本発明に係る歯車ポンプにおいては、各弁体がそれぞれ軸体に当接した状態において、各弁体と各当接部との間に隙間が形成されるようになっている。これにより、第１供給流路又は第２供給流路と分岐流路とを介して作動流体が過不足調整部に回収される際に、作動流体が各弁体とこれに対応する当接部との間を流通することで生じる力により弁体と当接部との間の隙間が狭まるという問題の発生を防止して、隙間の幅が一定に保たれる。尚、分岐流路と第１供給流路又は第２供給流路とを介して作動流体が過不足調整部から供給される場合において、各弁体とこれに対応する当接部との間を作動流体が流通することで生じる力が、付勢機構による付勢力よりも大きい場合には、弁体と当接部との間の隙間が広げられる。

尚、前記歯車ポンプは、外周面に歯部が形成された外歯歯車と、内周面に歯部が形成された環状の内歯歯車とが、その歯部の一部が相互に噛み合うように各歯車が相互に偏心した状態で前記内部空間に収納された内接歯車ポンプであり、前記ハウジングに、前記第１流路の開口部と前記各歯車を挟んで対向する内壁面に開口した第１凹部及び前記第２流路の開口部と前記各歯車を挟んで対向する内壁面に開口した第２凹部が形成されており、前記第１供給流路が前記ハウジングに形成された第１凹部から前記カバー体の内部空間に配設された第１弁体にかけて貫通した第１貫通穴として形成され、前記第２供給流路が前記ハウジングに形成された第２凹部から前記カバー体の内部空間に配設された第２弁体にかけて貫通した第２貫通穴として形成されている。そして、前記各供給流路から第１流体圧室側及び第２流体圧室側におけるハウジング内周面と内歯歯車との間にそれぞれ連通した２つの潤滑流路が、ハウジングからカバー体にかけて形成され、カバー体内の各潤滑流路に、ハウジング内周面と内歯歯車との間から各供給流路への作動流体の逆流を防止する逆流防止弁が設けられている。

このため、外歯歯車を正方向に回転させた場合には、上述したように、前記第２流体圧室内の高圧の作動流体が潤滑流路を介して第２流路側におけるハウジング内周面と内歯歯車との間に供給されるとともに、第１流路側におけるハウジング内周面と内歯歯車との間から第１供給流路への作動流体の逆流が防止される。

また、外歯歯車を逆方向に回転させた場合には、第１流体圧室内の高圧の作動流体が潤滑流路を介して第１流路側におけるハウジング内周面と内歯歯車との間に供給されるとともに、第２流路側におけるハウジング内周面と内歯歯車との間から第２供給流路への作動流体の逆流が防止される。

更に、本発明に係る歯車ポンプは、弾性を具備した袋状の収容部を有し、この収容部に作動流体が充満状態で収容される過不足調整器を備え、この過不足調整器は、その前記収容部が分岐流路に形成された２つの当接部の間に接続された構成とすることもできる。この場合、余剰分の作動流体が収容部内に充満状態で収容され、不足分の作動流体が収容部から供給される。このようにすれば、過不足調整部の取付姿勢が制限されることもなく、姿勢の調整などを行う必要がなくなり、更に、圧力損失を抑えてエネルギー効率を高めることができる。尚、省スペース化や余分な配管の削減を図るという観点から、前記過不足調整器はカバー体に固設されていることが好ましい。

以上のように、本発明によれば、作動流体の過不足分を流体圧回路内に出し入れするための機構を設けたことで、クローズドループな流体圧回路を形成することができる。更に、この機構をカバー体の内部空間に設けて、歯車ポンプと所謂過不足バルブとを一体化したことにより、流体圧装置を小型化することでき、その装置構造も比較的単純なものにすることができる。また、従来よりも組立工数を少なくすることができるため、コストの低減や、メンテナンス時の作業性の向上を図ることができる。更に、配管の数が少なくなるため、圧縮流体量が減り、従来よりも応答性が向上する。

本発明の一実施形態に係る内接歯車ポンプの断面図である。 図１における矢視Ａ−Ａ方向の断面図である。 図１における矢視Ｂ−Ｂ方向の断面図である。 図２における矢視Ｃ−Ｃ方向の断面図である。 本発明の一実施形態に係る内接歯車ポンプと片ロッド型の油圧シリンダとを接続した際の油圧回路を模式的に示した図であり、ピストンロッドを進出させる場合を示した図である。 本発明の一実施形態に係る内接歯車ポンプと片ロッド型の油圧シリンダとを接続した際の油圧回路を模式的に示した図であり、ピストンロッドを後退させる場合を示した図である。 本発明の一実施形態に係る内接歯車ポンプと片ロッド型の油圧シリンダとを接続した際の他の油圧回路を模式的に示した図であり、ピストンロッドを進出させる場合を示した図である。 本発明の一実施形態に係る内接歯車ポンプと片ロッド型の油圧シリンダとを接続した際の他の油圧回路を模式的に示した図であり、ピストンロッドを後退させる場合を示した図である。 本発明の他の実施形態に係る内接歯車ポンプの断面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態に係る歯車ポンプについて、作動流体に作動油を用いる内接歯車ポンプを例にとって、図面に基づき説明する。

［内接歯車ポンプの構成］
図１〜図４に示すように、本例の内接歯車ポンプ１は、内部に収納室４が形成されたハウジング２と、該ハウジングの一方端面（後端面）に液密状に固設されたカバー体２０と、収納室４内に収納された外歯歯車７０と、同様に収納室４内に収納された環状の内歯歯車８０と、前記ハウジング２の中心部を貫通する回転軸７５とを備える。

前記外歯歯車７０は、外周面に歯部が形成されるとともに、中心部にキー溝７２を有する表裏に貫通した貫通孔７１が形成されており、この貫通孔７１に前記回転軸７５が嵌挿される。

前記内歯歯車８０は、内周面に歯部が形成された環状の歯車であり、環内部に前記外歯歯車７０が配設される。

前記回転軸７５は、その外周面にキー部７６が形成されており、このキー部７６が前記外歯歯車７０のキー溝７２に嵌合することによって、外歯歯車７０が当該回転軸７５に固定されている。また、この回転軸７５は、一方の端部（前方の端部）の先端にねじ部７７が形成されており、同部に適宜駆動モータを接続し、この駆動モータによって回転軸７５を回転させることで、外歯歯車７０が図４中の矢示方向に回転する。尚、以下の説明においては、図４紙面に向かって右回りを「正回転」、左回りを「逆回転」という。

前記ハウジング２は、第１本体３と、この第１本体３の他方端面（前端面）に液密状に固定された第２本体１５とから構成されており、前記第１本体３は、前記前端面に開口し、断面形状が円形状である空間を具備した前記収納室４が形成されている。

また、前記第１本体３は、その中心部に貫通孔５が形成され、この貫通孔５には前記回転軸７５が回転自在に挿通されており、貫通孔５の内周面と回転軸７５の外周面との間には、適宜ベアリングが介装されている。

また、前記収納室４は、その中心が前記貫通孔５に対して偏心するように形成されており、当該収納室４内には、前記内歯歯車８０が回転自在に嵌め込まれているとともに、歯部の一部が相互に噛み合った状態で、上述したように、内歯歯車８０の環内部に外歯歯車７０が配設され、外歯歯車７０と内歯歯車８０とは相互に偏心した状態で収納室４内に収納されている。

更に、前記収納室４を形成する内壁面４ａには、前記各歯車７０，８０における歯部の一部が相互に噛み合っている部分と回転軸７５を挟んだ反対側の対応する部分に、クレセントと称される三日月状の仕切片６が第１本体３と一体的に形成され、この仕切片６によって、前記各歯車７０，８０の噛み合っていない歯部間が仕切られており、仕切片６よりも外歯歯車７０の正回転方向上流側（以下、「上流側」という）が第１油圧室（第１流体圧室）に相当し、正回転方向下流側（以下、「下流側」という）が第２油圧室（第２流体圧室）に相当する。

また、第１本体３には、前記上流側に、前記内壁面４ａに開口した弧状の第１凹部７が形成されるとともに、前記下流側に、同様に内壁面４ａに開口した弧状の第２凹部８が形成されている。この第１凹部７及び第２凹部８は、外歯歯車７０における歯底の経路及び内歯歯車８０における歯底の経路に沿って開口している、即ち、第１凹部７の開口部は、上流側から下流側に向けて徐々に幅広になっており、第２凹部の開口部は、下流側から上流側に向けて徐々に幅広になっている。

更に、前記第１本体３には、第１凹部７から当該第１本体３の後端面に向けて貫通した第１貫通孔９と、同様に第２凹部８から第１本体３の後端面に向けて貫通した第２貫通孔１０とが形成されている。また、第１本体３は、前記収納室４の内周面と内歯歯車８０との間（以下、「摺接部」という）に開口した断面が弧状の第１油溜まり１１が第１凹部の前記上流側近傍に形成されるとともに、同じく、前記摺接部に開口した弧状の第２油溜まり１２が第２凹部の前記下流側近傍に形成され、更に、当該各油溜まり１１，１２から第１本体３の後端面に向けて貫通した第１貫通孔１３及び第２貫通孔１４とが形成されている。

前記第２本体１５は、その中心部に、一方端側（前端側）の方が第１本体３の前端面と対向する側（後端側）よりも大径であって、回転軸７５が回転自在に挿通される貫通孔１６が形成されており、貫通孔１６の後端側の内周面と回転軸７５の外周面との間には、適宜ベアリングが介装され、貫通孔１６の前端側の内周面と回転軸７５の外周面との間にも、適宜ベアリングが介装され、更に、両面間はオイルシールによってシールされている。

また、前記第２本体１５には、一方が当該第２本体１５の一方側面に開口し、他方が第２本体１５の後端面１５ａに開口した第１流路１７と、一方が第２本体１５の他方の側面に開口し、他方が後端面１５ａに開口した第２流路１８とが形成されている。また、前記第１流路１７及び第２流路１８における他方の開口部は、各歯車７０，８０を挟んで、第１凹部７及び第２凹部８とそれぞれ対向しており、第１流路１７の他方の開口部は、上流側から下流側に向けて徐々に幅広になっており、第２流路１８の他方の開口部は、下流側から上流側に向けて徐々に幅広になっている。

前記カバー体２０は、一方の側面から他方の側面に向けて貫通し、中間部分に径方向に縮径した縮径部２１ａを有する断面形状が円形状の弁組立体収納室２１が形成されている。また、前記第１本体３に形成された第１貫通孔９と連通し、前記第１本体３の後端面と対向する面（前端面）から前記弁組立体収納室２１の内周面に貫通した第１貫通孔２２及び前記第１本体３に形成された第２貫通孔１０と連通し、前端面から弁組立体収納室２１の内周面に貫通した第２貫通孔２３が形成されている。更に、カバー体２０には、当該カバー体２０の後端面から前記弁組立体収納室２１の内周面に貫通した貫通孔２４が形成されている。そして、前記貫通孔２４には、過不足調整部としての小型のタンク２５が接続されている。

前記弁組立体収納室２１内には、前記一方側面側に第１弁組立体３０が収納され、前記他方側面側に第２弁組立体４５が収納され、これら２つの弁組立体３０、４５は、前記縮径部２１ａを挟んで相互に対向して配設されている。尚、弁組立体収納室２１における各側面の開口部には、前記各弁組立体３０，４５が収納された状態でプラグ２９ａ、２９ｂが液密状に嵌め込まれている。

次に、前記第１弁組立体３０及び第２弁組立体４５の構成について説明するが、第１弁組立体３０及び第２弁組立体４５は、実質的に同一の構成要素からなるため、第１弁組立体３０について詳細に説明し、第２弁組立体４５についてはその詳しい説明は省略する。尚、第２弁組立体４５の構成要素については、括弧書きでその符号を付記する。

前記第１弁組立体３０は、スリーブと称される円筒形状の第１弁収容体３１（４６）と、当該第１弁収容体３１（４６）の内部に配設される第１弁体３５（５０）と、一方端が第１弁体３５（５０）に接続される圧縮コイルばね４０（５５）とから構成されており、前記第１弁収容体３１（４６）は、当該第１弁収容体３１（４６）の軸線が前記弁組立体収納室２１の軸線と沿った状態で、前記弁組立体収納室２１に嵌挿されている。

また、前記第１弁収容体３１（４６）の内周面には当接部としてのシート面３２（４７）が形成されるとともに、前記カバー体２０に形成された第１貫通孔２２（第２貫通孔２３）と対向する外周面には周方向に沿って凹部３３（４８）が形成されており、更に、当該第１弁収容体３１（４６）には、前記凹部３３（４８）底面の一部から内周面に貫通した貫通孔３４（４９）が周方向に沿って複数形成されている。

前記第１弁体３５（５０）は、先端部にテーパ部を有した円柱形状の部材であり、テーパ面３６（５１）が前記第１弁収容体３１（４６）のシート面３２（４７）と対向し、且つ前記第１弁収容体３１（４６）の内周面に沿って進退自在な状態で、前記第１弁収容体３１（４６）内に挿通されている。更に、当該第１弁体３５（５０）は、その先端部に第１軸体３７（５２）が当該第１弁体３５（５０）の軸線に沿って固設され、後端部側には後端面に開口した断面形状が円形状の受け部３８（５３）が形成されており、また、当該第１弁体３５（５０）には、当該第１弁体３５（５０）の外周面から内周面に貫通した第１貫通孔３９（５４）が、周方向に沿って複数形成されている。

そして、前記圧縮コイルばね４０の一方端が前記第１弁体３５の受け部３８内に挿入されるとともに、前記第１弁体３５が第１弁収容体３１内に挿通されることで、第１弁収容体３１、第１弁体３５及び圧縮コイルばね４０が、１つの組立体として組み付けられ、圧縮コイルばね４０の他方端が、前記プラグ２９ａに形成された受け部に挿入された状態で、前記弁組立体収納室２１内に収納される。これにより、圧縮コイルばね４０が付勢機構として機能する。

同様に、前記第２弁組立体４５は、第２弁収容体４６、第２弁体５０及び圧縮コイルばね５５から構成されており、前記圧縮コイルばね５５の一方端が第２弁体５０の受け部５３内に挿入されるとともに、第２弁体５０が第２弁収容体４６内に挿通されることで、これらが１つの組立体として組み付けられ、圧縮コイルばね５５の他方端が、プラグ２９ｂの受け部に挿入された状態で、弁組立体収納室２１内に収納されている。

そして、各弁組立体３０、４５における弁体３５，５０は、前記圧縮コイルばね４０，５５によって、それぞれ相対する弁体３５，５０に向けて付勢され、前記各軸体３７，５２の先端同士が当接し、釣り合った状態（以下、「中立状態」という）となっており、前記各軸体３７，５２の長さは、この中立状態において、前記各弁収容体３１，４６のシート面３２，４７と前記各弁体３５，５０のテーパ面３６，５１とが隙間を空けて対向する長さに設定されている。

尚、この内接歯車ポンプ１においては、前記第１本体３に形成された第１貫通孔９、カバー体２０に形成された第１貫通孔２２、第１弁収容体３１に形成された第１貫通孔３４及び第１弁体３５に形成された第１貫通孔３９が第１供給流路として機能し、第１本体３に形成された第２貫通孔１０、カバー体２０に形成された第２貫通孔２３、第２弁収容体４６に形成された第２貫通孔４９及び第２弁体５０に形成された第２貫通孔５４が第２供給流路として機能する。また、第１弁収容体３１のシート面３２と第１弁体３５のテーパ面３６との間、弁組立体収納室２１における縮径部２１ａ及び第２弁収容体４６のシート面４７と第２弁体５０のテーパ面５１との間が分岐流路として機能している。

そして、この弁組立体３０，４５によれば、例えば、第１流路１７から作動油を吐出している場合、即ち、第１流路１７側に高圧の作動油が流れている場合には、前記第１供給流路を介して第１弁体３５の背面に高圧の作動油が作用する。これにより、第１弁体３５は、前記圧縮コイルばね４０による付勢力及び高圧の作動油から受ける圧力によって、第２弁体５０に向けて進出して第１弁体３５のテーパ面３６と第１弁収容体３１のシート面３２とが当接する。斯くして、前記第１供給流路と、第２供給流路及びタンク２５との間が遮断される。また、第２弁体５０は、前記第１弁体３５が当該第２弁体５０に向けて進出することで、第１弁体３５の軸体３７によって軸体５２が押されて後退する。これにより、第２弁体５０のテーパ面５１と第２弁収容体４６のシート面４７との間の隙間が広げられる。

尚、第２流路１８から作動油を吐出している場合、即ち、第２流路１８側に高圧の作動油が流れている場合については、各弁体３５，５０が逆に動作することで、第２供給流路と、第１供給流路及びタンク２５との間が遮断されるとともに、第１弁体３５のテーパ面３６と第１弁収容体３１のシート面３２との間の隙間が広げられる。

また、前記カバー体２０には、前記第１本体３に形成された第１貫通孔１３と連通し、前記弁組立体収納室２１における、第１弁収容体３１に形成された凹部３３と対向する内周面からカバー体２０の前端面に貫通した第１貫通孔２６と、同様に、第１本体３に形成された第２貫通孔１４と連通し、弁組立体収納室２１における、第２弁収容体４６に形成された凹部４８と対向する内周面からカバー体２０の前端面に貫通した第２貫通孔２７とが更に形成されており、第１貫通孔１３及び第１貫通孔２６が第１流路１７側の摺接部に作動油を供給する潤滑流路として機能し、同様に、第２貫通孔１４及び第２貫通孔２７が第２流路１８側の摺接部に作動油を供給する潤滑流路として機能する。また、当該各貫通孔２６，２７には、それぞれ逆流防止弁６０，６５が設けられている。尚、この各貫通孔２６，２７は、カバー体２０前端面側に形成され、前記第１貫通孔１３及び第２貫通孔１４よりも大径である大径部２６ａ，２７ａと、当該大径部２６ａ，２７ａよりもカバー体２０後端面側に形成され、大径部２６ａ，２７ａよりも小径である小径部２６ｂ，２７ｂとからなり、大径部２６ａ，２７ａと小径部２６ｂ，２７ｂとの間には、後述する逆流防止弁６０，６５の鋼球６２，６７が当接する当接部２６ｃ，２７ｃが形成されている。

前記第１及び第２逆流防止弁６０，６５は、実質的に同一の構成要素からなるため、第１逆流防止弁６０について詳細に説明し、第２逆流防止弁６５についてはその詳しい説明を省略する。尚、第２逆流防止弁６５の構成要素については、括弧書きでその符号を付記する。この第１逆流防止弁６０は、チェック弁として機能するものであり、一方端が前記第１本体３の後端面に当接した圧縮コイルばね６１（６６）と、当該圧縮コイルばね６１（６６）の他方端に取り付けられた鋼球６２（６７）とからなり、圧縮コイルばね６１（６６）によって、鋼球６２（６７）が前記各貫通孔２６（２７）の当接部２６ｃ（２７ｃ）に僅かな圧力で押し付けられている。

斯くして、当該第１逆流防止弁６０によれば、第１流路１７側から作動油を吐出している場合には、前記第１弁収容体３１に形成された凹部３３から貫通孔２６内に高圧の作動油が流れ込み、鋼球６２が高圧の作動油から受ける圧力によって逆流防止弁６０が開くことで、第１本体３に形成された第１貫通孔１３を介して第１油溜まり１１に作動油が供給される。尚、この際、第２流路１８側には低圧の作動油が流れているため、第２逆流防止弁６５が閉じた状態、即ち、鋼球６７が当接部２７ｃに押し付けられた状態となっており、第２油溜まり１２からの作動油の逆流が防止されている。

尚、第２流路１８から作動油を吐出している場合には、各逆流防止弁６０，６５が逆に動作することで、第２油溜まり１２に作動油が供給されるとともに、第１油溜まり１１からの作動油の逆流が防止される。

［内接歯車ポンプを用いた片ロッド型シリンダの駆動］
次に、以上の構成を備えた本例の内接歯車ポンプ１によって、シリンダ本体９１とピストンロッド９２とを備えた片ロッド型シリンダ９０を駆動させる方法を、図５及び図６を参照して説明する。

尚、図５及び図６は、片ロッド型シリンダ９０のロッド側油圧室９３と第１流路１７とを適宜配管を介して接続し、同様に、ボア側油圧室９４と第２流路１８とを適宜配管を介して接続した際の油圧回路を模式的に示した図であり、図５には、ロッド側油圧室９３からボア側油圧室９４に作動油を供給し、ピストンロッド９２を進出させる場合を示し、図６には、ボア側油圧室９４からロッド側油圧室９３に作動油を供給し、ピストンロッド９２を後退させる場合を示した。尚、各図中の実線矢印は、高圧側の作動油の流れを示し、点線矢印は、低圧側の作動油の流れを示している。

ピストンロッド９２を進出させる場合には、まず、回転軸７５に接続した駆動モータ（図示せず）を作動させて、外歯歯車７０を正回転させる。これにより、外歯歯車７０と歯部の一部が噛み合った内歯歯車８０に回転が伝達され、両歯車７０，８０が偏心した状態で回転し、第１流路１７が形成されている側、即ち、仕切片６よりも前記上流側では、外歯歯車７０の歯部と内歯歯車８０の歯部とが漸次離反し、この歯部間の空間が広がることによって吸引作用が生じる。そして、この吸引作用が第１流路１７の開口部に作用し、ロッド側油圧室９３から配管を介して、前記各歯車７０，８０の歯部間に作動油が吸引される。

そして、このようにして吸い込まれた作動油は、仕切片６の内周側と外周側とに別れて、第２流路１８が形成されている側、即ち、仕切片６よりも下流側へと移送され、仕切片６よりも下流側においては、各歯車７０，８０の歯部が漸次接近して歯部間が狭まるため、上流側から移送された作動油が加圧されて、第２流路１８及びこれに接続された配管を介してボア側油圧室９４に送られる。これにより、ピストンロッド９２が進出する。

また、加圧された作動油は、上述したように、第２弁体５０の背面に作用するため、第２弁体５０が第１弁体３５に向けて進出して、テーパ面５１とシート面４７とが当接し、これと同時に、第１弁体３５は、第２弁体５０から離反する方向に後退する。これにより、第２供給流路と第１供給流路及びタンク２５との間が遮断されるとともに、第１弁体３５のテーパ面３６と第１弁収容体３１のシート面３２との間の隙間が広げられる。

したがって、ピストンロッド９２を所定量だけ進出させる際に、油圧シリンダ９０のロッド側油圧室９３とボア側油圧室９４とにおける行程容積の差分に起因する作動油量の不足が発生しても、前記テーパ面３６とシート面３２との間の隙間を通してタンク２５内から第１供給流路を介して不足分の作動油が供給される。

更に、第２弁収容体４６に形成された凹部４８から貫通孔２７内に高圧の作動油が流れ込むため、鋼球６７が作動油からの圧力を受けて逆流防止弁６５が開き、第２油溜まり１２に作動油が供給され、前記摺接部が潤滑される。

次に、ピストンロッド９２を後退させる場合について説明する。ピストンロッド９２を後退させる場合には、まず、前記駆動モータ（図示せず）を作動させて、外歯歯車７０を逆方向に回転させる。これにより、上記と同様に、両歯車７０，８０が偏心した状態で回転し、第２流路１８が形成されている側では、外歯歯車７０の歯部と内歯歯車８０の歯部との間の空間が広がることで吸引作用が生じて、ボア側油圧室９４から前記歯部間に作動油が吸引される。

そして、吸い込まれた作動油は、第１流路１７が形成されている側へと移送され、当該第１流路１７が形成されている側おいて、歯部間の空間が狭まることで作動油が加圧されて、この加圧された作動油がロッド側油圧室９３に送られる。これにより、ピストンロッド９２が後退する。

尚、この場合も、上述したように、加圧された作動油が第１弁体３５の背面に作用して、第１弁体３５が第２弁体５０に向けて進出し、テーパ面３６とシート面３２とが当接するとともに、第２弁体５０が第１弁体３５から離反する方向に後退する。したがって、第１供給流路と第２供給流路及びタンク２５との間が遮断されるとともに、第２弁体５０のテーパ面５１と第２弁収容体４６のシート面４７との間の隙間が広げられる。

したがって、ピストンロッド９２を所定量だけ後退させる際に、油圧シリンダ９０のロッド側油圧室９３とボア側油圧室９４とにおける行程容積の差分に起因する作動油量の余剰が発生しても、前記テーパ面５１とシート面４６との間の隙間を通して第２供給流路からタンク２５内に余剰分の作動油が回収される。尚、本例の内接歯車ポンプ１は、各シート面３２，４７とテーパ面３６，５１とが前記中立状態おいて隙間を空けて対向するようになっているため、テーパ面５１とシート面４６との間の隙間を作動油が流通する際の力によってこの隙間が狭まるのが防止され、隙間の幅が一定に保たれる。

また、この場合も、第１弁収容体３１に形成された凹部３３から貫通孔２６内に高圧の作動油が流れ込むことによって、逆流防止弁６０が開き、第１油溜まり１１に作動油が供給されるため、前記摺接部が潤滑される。

以上のように、本例の内接歯車ポンプ１によれば、作動油の過不足分を回収・供給する機構を設けたことで、クローズドループな油圧回路を構成することができ、更に、この機構をカバー体２０内に設けたことにより、油圧装置自体を小型化することができ、その構造を従来よりも単純な構造にすることができる。また、油圧シリンダ９０の駆動に本例の内接歯車ポンプ１を用いることで、従来よりも配管で接続する箇所が少なくなるため、組立コストが低減し、また、メンテナンス時の作業性も向上する。更に、配管の数が従来よりも少なくなることで、圧縮油量が減少し、従来よりも応答性が向上している。

また、摺接部に作動油を供給する潤滑流路を形成し、この潤滑流路内に摺接部からの作動油の逆流を防止する逆流防止弁６０，６５を設けたことにより、歯車７０，８０の回転方向を変えても、常に高圧側の流路から前記摺接部に高圧の作動油を供給することができ、同時に、低圧側の流路からの作動油の逆流を防止することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は何らこれに限定されるものではない。

上例においては、ロッド側油圧室９３とボア側油圧室９４とに交互に作動油を供給するようにして、油圧室に作動油が供給されることにより、ピストンロッド９２が進退する態様を示したが、これに限られるものではない。例えば、ピストンロッドに対して、当該ピストンロッドを引っ張る方向或いは押し込める方向に力が作用した状態で、反力を与えながら徐々にピストンロッドを進退させる態様を例示することができる。これについて、図７及び図８を参照して説明する。

図７及び図８は、図６及び図７と同様に、片ロッド型シリンダ９０の各油圧室９３，９４と内接歯車ポンプ１の各流路１７，１８とを適宜配管で接続した際の油圧回路を模式的に示した図であり、ピストンロッド９０に対して、このピストンロッド９０が引っ張られる方向及び押し込められる方向に力が作用した状態を理解し易くするために、２つの油圧室９６，９７が形成された両ロッド型シリンダ９５を、ピストンロッド９０の先に接続した状態を図示した。尚、図７は、ピストンロッド９２を徐々に進出させる場合を示した図であり、図８は、ピストンロッド９２を徐々に後退させる場合を示した図であり、各図中の実線矢印は、高圧側の作動油の流れを示し、点線矢印は、低圧側の作動油の流れを示している。

まず、両ロッド型シリンダ９５の油圧室９６に高圧の作動油が供給され、ピストンロッド９２に対して、このピストンロッド９２を引っ張る方向に力が作用した状態において、ピストンロッド９２を徐々に進出させる場合について説明する。この場合、駆動モータのトルクの向きを歯車７０，８０が逆回転する向きにすることで、第１流路１７側が高圧側となった状態で、歯車７０，８０が正回転して、第２流路１８側に作動油が移送され、ボア側油圧室９４に作動油が供給される。

また、第１流路１７側が高圧側となることで、上述したように、第１供給流路と第２供給流路及びタンク２５との間が遮断されるとともに、第２弁体５０のテーパ面５１と第２弁収容体４６のシート面４７との間の隙間が広げられる。したがって、作動油量の不足が生じても、タンク２５内から第２供給流路を介してボア側油圧室９４に不足分の作動油が供給される。

次に、両ロッド型シリンダ９５の油圧室９７に高圧の作動油が供給され、ピストンロッド９２に対して、このピストンロッド９２を押し込める方向に力が作用した状態において、ピストンロッド９２を徐々に後退させる場合について説明する。この場合、駆動モータのトルクの向きを歯車７０，８０が正回転する向きにすることで、第２流路１８側が高圧側となった状態で、歯車７０，８０が逆回転して、第１流路１７側に作動油が移送されて、ロッド側油圧室９３に作動油が供給される。

この場合も、第２流路１８側が高圧側となることで、上述したように、第２供給流路と第１供給流路及びタンク２５との間が遮断されるとともに、第１弁体３５のテーパ面３６と第１弁収容対３１のシート面３２との間の隙間が広がる。これにより、作動油量の余剰が発生しても、第１供給流路を介してタンク２５内に余剰分の作動油が回収される。

また、上例においては、過不足調整部としてタンク２５を採用したが、図９に示す内接歯車ポンプ１’のように、タンク２５に代えて、過不足調整器１００を採用しても良い。適宜継手を介して貫通孔２４に過不足調整器１００を接続するようにしても良い。この過不足調整器１００は、伸縮自在な弾性体からなる袋状の収容部１０１を有し、当該収容部１０１と前記貫通孔２４とが適宜継手を介して接続されており、前記貫通孔２４を介して第２貫通孔１０から収容部１０１内に余剰分の作動油を充満状態で収容し、貫通孔２４を介して第１貫通孔９に不足分の作動油を供給するようになっている。尚、前記収容部１０１内の容積は、回収される余剰分の作動油の量を基に、当該収容部１０１内に極力空気が含まれることのないような容積となるようにする。このように、過不足調整部として過不足調整器１００を採用しても、上記と同様に、相応の効果を奏する。また、過不足調整器１００を採用することによって、取付姿勢が制限されることもなく、姿勢の調整などを行う必要がなく、更に、油圧回路への作動油の出し入れを行う際の圧力損失を抑えて、エネルギー効率を高めることができる。

更に、上例では、内接歯車ポンプ１を用いて片ロッド型油圧シリンダを駆動させる態様について説明したが、これに限られるものではなく、内接歯車ポンプ１は、両ロッド型油圧シリンダの駆動にも用いることができる。尚、両ロッド型油圧シリンダは、行程容積の差分に起因する作動油量の不足又は余剰が理論的には発生しないが、作動油が何らかの要因で油圧回路内から漏れ出し、作動油量の不足が生じる場合がある。このような場合、前記内接歯車ポンプ１を用いて両ロッド型油圧シリンダを駆動させるようにすることで、不足分（漏れ分）を油圧回路内に供給することができる。また、内接歯車ポンプ１は油圧シリンダの駆動にのみ用いられるものではなく、他の油圧機器の駆動にも用いることができる。

また、上例では、付勢機構として圧縮コイルばね４０を用いたが、例えば、実開昭５４−４３６０２のように、ポンプの吸入負圧及び吐出圧力のパイロット圧力を付勢機構として利用するようにしても良い。

１ 内接歯車ポンプ
２ ハウジング
３ 第１本体
４ 収納室
６ 仕切片
７ 第１凹部
８ 第２凹部
９ 第１貫通孔
１０ 第２貫通孔
１１ 第１油溜まり
１２ 第２油溜まり
１３ 第１貫通孔
１４ 第２貫通孔
１５ 第２本体
１７ 第１流路
１８ 第２流路
２０ カバー体
２２ 第１貫通孔
２３ 第２貫通孔
３０ 第１弁組立体
３１ 第１弁収容体
３５ 第１弁体
４５ 第２弁組立体
４６ 第２弁収容体
５０ 第２弁体
６０，６５ 逆流防止弁
７０ 外歯歯車
８０ 内歯歯車
１００ 過不足調整器
１０１ 収容部

Claims (3)

1. 歯部が相互に噛合する一対の歯車と、
   前記一対の歯車が収納される内部空間が形成されたハウジングと、
   前記ハウジングの一方端面に固設されるカバー体とを備え、
   前記一対の歯車は、外周面に歯部が形成された外歯歯車と内周面に歯部が形成された内歯歯車とで構成され、該外歯歯車と内歯歯車とは、その歯部の一部が相互に噛み合うように各歯車が相互に偏心した状態で前記内部空間に収納されており、
   前記ハウジングには、その内部空間に第１及び第２流体圧室が形成されるとともに、一方が前記第１流体圧室を形成する内壁面に開口し、他方が該ハウジングの外壁面に開口した第１流路及び一方が第２流体圧室を形成する内壁面に開口し、他方が該ハウジングの外壁面に開口した第２流路が形成され、更に、前記第１流路の開口部と前記各歯車を挟んで対向する内壁面に開口した第１凹部及び前記第２流路の開口部と前記各歯車を挟んで対向する内壁面に開口した第２凹部が形成された歯車ポンプであって、
   前記カバー体は、その内部空間に、
   相互に対向し且つ該対向方向に沿って移動自在な状態で配設された第１及び第２弁体と、
   前記２つの弁体間に、前記対向方向に沿って移動自在な状態で配設された軸体とを備え、
   前記第１流体圧室と第１弁体との間には、該第１流体圧室から第１弁体に向けて作動流体を供給する第１供給流路が、前記ハウジングに形成された第１凹部から前記カバー体の内部空間に配設された第１弁体にかけて貫通した第１貫通穴として形成されるとともに、前記第２流体圧室と第２弁体との間には、該第２流体圧室から第２弁体に向けて作動流体を供給する第２供給流路が、前記ハウジングに形成された第２凹部から前記カバー体の内部空間に配設された第２弁体にかけて貫通した第２貫通穴として形成され、
   前記２つの供給流路間には、該２つの供給流路間を連通させるように、これらの供給流路から分岐した流路であって、前記第１弁体が当接する第１当接部及び前記第２弁体が当接する第２当接部が形成された分岐流路が形成され、
   前記分岐流路は、前記２つの当接部の間に過不足調整部が接続されるように構成されており、
   前記各弁体は、付勢機構によって相対する弁体に向けて付勢され、
   前記各弁体がそれぞれ前記軸体に当接した状態において、前記各弁体と各当接部との間には隙間が形成されており、
   前記２つの弁体の内の一方の弁体に作動流体が作用して、該一方の弁体が他方の弁体に接近する方向に移動して対応する当接部に当接するとともに、前記他方の弁体が軸体を介して一方の弁体から離反する方向に移動して、該他方の弁体と対応する当接部との間の隙間が広がることで、前記２つの供給流路の内の一方の供給流路と前記過不足調整部との間が遮断された状態になるとともに、他方の供給流路と過不足調整部との間が連通した状態になり、
   前記各供給流路から前記第１流体圧室側及び第２流体圧室側におけるハウジング内周面と内歯歯車との間にそれぞれ連通した２つの潤滑流路が、前記ハウジングから前記カバー体にかけて形成され、
   前記カバー体内の各潤滑流路には、前記ハウジング内周面と内歯歯車との間から前記各供給流路への作動流体の逆流を防止する逆流防止弁が設けられていることを特徴とする歯車ポンプ。
2. 弾性を具備した袋状の収容部を有し、該収容部に作動流体が充満状態で収容される過不足調整器を備え、該過不足調整器は、その前記収容部内が前記分岐流路における２つの当接部の間に接続されていることを特徴とする請求項１記載の歯車ポンプ。
3. 前記過不足調整器は、前記カバー体に固設されていることを特徴とする請求項２記載の歯車ポンプ。

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