JP6252802B2

JP6252802B2 - 歯車ポンプ又はモータ

Info

Publication number: JP6252802B2
Application number: JP2015522346A
Authority: JP
Inventors: 光平松田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2033-06-13
Also published as: JPWO2014199489A1; WO2014199489A1

Description

本発明は、産業車両等に用いられ、噛合する少なくとも一対の歯車の歯溝を利用して作動液を送り出す歯車ポンプ又はモータに関する。

従来より、噛合する少なくとも一対の歯車の歯溝を利用して作動液を送り出す外接型歯車ポンプにおいて、これら歯車の側面近傍に可動側板を配設し、作動液の側方への漏れ量を低減せしめることが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この種の歯車ポンプにおける可動側板は、歯車ａ２、ａ３の歯及び側板ａ６の摺動面ａ６ａにより区成させる空間（以下、ギア摺動部Ｓと称する）に閉じ込められた作動液の液圧により歯ａ２、ａ３車から離反する方向の力を受けるが、側板ａ６の摺動面ａ６ａと反対側の面すなわち非摺動面と図示しないケーシングの内周面との間に形成されるシール部に高圧の作動液を導き入れることで、この力と相反する力、即ち歯車ａ２、ａ３に接近する方向の力を側板ａ６に付与して圧力バランスを保つようにしている。

ここで、歯間に閉じ込められた作動液の液圧は、時間の経過に伴い、以下のように変化する。まず、図６の（ａ）及び図５の点Ａに示す状態では、前記ギア摺動部Ｓに閉じ込められた作動液の液圧すなわちギア摺動部閉じ込み圧力が吸込圧に等しくなっているのに対し、前記シール部の圧力は吐出圧に等しいので、側板が歯車に押し付けられ、大きなロストルクが発生する。次いで、図６の（ｂ）及び図５の点Ｂに示す状態と図６の（ｃ）及び図５の点Ｃに示す状態との間では、前記シール部の圧力は吐出圧に等しいのに対して、ギア摺動部閉じ込み圧力は、歯間で作動液が圧縮されることから吐出圧よりも高くなる。そのため、歯車ａ２、ａ３の側面と側板ａ６との間に隙間が発生して歯車側面からの液漏れが発生しやすくなる。

そこで、従来のこの種の歯車ポンプでは、シール部側すなわち非摺動面ａ６ｂ側から側板ａ６を歯車ａ２，ａ３に押し付ける力がギア摺動部Ｓから側板ａ６を歯車２、３から離間する方向に押す力より若干大きくなるようにしつつ摺動面ａ６ａが焼き付かない程度となるように、シール部の高圧の作動液を導き入れる部位の面積を設定している。このように設定していることにより、歯車ａ２、ａ３と側板ａ６との間の隙間から作動液が漏れることを抑制することができる。

しかしながら、前段に述べたように設定すると、非摺動面ａ６ｂ側から側板ａ６を歯車ａ２、ａ３に押し付ける力がギア摺動部Ｓから側板ａ６を歯車ａ２、ａ３から離間する方向に押す力より若干大きくなるようにしていることから、歯車ａ２、ａ３と側板ａ６との間に発生する摩擦力が大きくなり、ロストルクが大きくなるという不具合が発生する。

特開２００３−８３２６２号公報

本発明は以上の点に着目し、歯車と側板との間の隙間からの作動液漏れの抑制と、ロストルクの低減とを両立できる構成の歯車ポンプ又はモータを実現することを目的とする。

以上の課題を解決すべく、本発明に係る歯車ポンプ又はモータは、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る歯車ポンプ又はモータは、噛合する少なくとも一対の歯車と、これら歯車の側面に隣接する側板と、前記歯車を収納する歯車収納室及び前記歯車を支持する軸がそれぞれ嵌入可能な軸受孔を備えるケーシングと、前記側板又はケーシングに設けたガスケット装着溝に装着したガスケットとを具備する歯車ポンプまたはモータであって、前記側板の前記歯車が噛合する箇所に対向する箇所に該側板の厚さ方向に貫通する貫通孔を設けているとともに、前記ガスケットの前記貫通孔に臨む箇所に該ガスケットの厚さ方向に貫通するとともに前記側板、前記ケーシング及び該ガスケットにより区成される空間を形成するためのポケットを設けており、さらに前記貫通孔の前記歯車側の端部に連通させて座ぐり部を設けている。

このようなものであれば、歯間で作動液が圧縮されると、前記貫通孔を経て前記ガスケットのポケット内部の空間に作動液が導かれるので、ギア摺動部の圧力を低減し、シール部側からの圧力に起因する力とバランスさせて作動液の漏れを抑制することができる。このことから、歯間に閉じ込められた作動液の液圧すなわちギア摺動部閉じ込み圧力が吸込圧に等しくなっている状態において側板を強く歯車側に押し付ける必要がなくなり、ロストルクの低減を図ることができる。

また、前記貫通孔の前記歯車側の端部に連通させて座ぐり部を設けているので、作動液圧に起因して側板に対して作用する力をバランスさせるための設計を容易に行うようにすることができる。

本発明によれば、歯車と側板との間の隙間からの作動液漏れの抑制と、ロストルクの低減とを両立できる構成の歯車ポンプ又はモータを実現できる。

本発明の一実施形態に係る歯車ポンプを示す概略図。同実施形態に係る歯車ポンプの側板を示す図。図２におけるＡ−Ａ断面図。同実施形態に係る歯車ポンプの作動説明図。同実施形態の歯車の回転角度と側板に作用する力との関係の経時変化を示す図。従来の歯車ポンプの作動説明図。

本発明の一実施形態を図１〜図５を参照しつつ以下に示す。

本実施形態に係る歯車ポンプは、主として、図１に示すように、歯車収納室１１ｘを内部に有するケーシング１と、このケーシング１の歯車収納室１１ｘ内に収納保持され互いに噛み合わせてなる外接歯車対、すなわち駆動歯車２及び従動歯車３と、各歯車２、３の両側面２ａ、３ａに添接する可動側板６、６と、前記歯車２、３を支持する軸４、５を収納するための軸受孔１２ａ、１２ｂ，１１ａ、１１ｂと前記軸４、５との間に配設されるブッシュ７と、前記側板６、６に設けたガスケット装着溝６ｘ、６ｘに装着した状態で前記側板６、６と前記ケーシング１との間に位置するガスケット８、８とを具備する。

駆動歯車２及び従動歯車３は、図１に示すように、複数の歯体を外周面に沿って所定間隔で設けた周知のものである。なお、本実施形態では、前記駆動歯車２の中心から駆動軸４を回転軸方向に一体に延伸させて設けているとともに、従動歯車３から従動軸５を回転軸方向に一体に延伸させて設けているが、駆動歯車２と駆動軸４とを別体に構成してもよく、また、従動歯車３と従動軸５とを別体に構成してもよい。

ケーシング１は、図１に示すように、前記歯車収納室１１ｘを有するボディ１１と、この歯車収納室１１ｘの開口面を閉塞するカバーたるフロントカバー１２とから構成したものである。ボディ１１には、前記歯車対すなわち駆動歯車２及び従動歯車３を噛合状態で収納する略眼鏡状の歯車収納室１１ｘと、歯車収納室１１ｘに連通し前記駆動軸４及び従動軸５がそれぞれ嵌入可能な軸受孔１１ａ、１１ｂとが形成されている。駆動歯車２を挿入すべき位置寄りの軸受孔１１ａにはブッシュ７を嵌装し、このブッシュ７に前記駆動軸４の一端部を回転可能な状態で嵌入している。一方、従動歯車３を挿入すべき位置寄りの軸受孔１１ｂにもブッシュ７を嵌装していて、このブッシュ７に前記従動軸５の一端部を回転可能な状態で嵌入している。また、ボディ１１には、図示は省略しているが、前記駆動歯車２と従動歯車３との噛合部位に臨む位置に吸込口及び吐出口をそれぞれ開口させてある。前記フロントカバー１２は、例えばボディ１１にボルト等によって着脱可能に装着されて前記歯車収納室１１ｘの前側開口面を閉塞するものであり、前記駆動軸４及び従動軸５がそれぞれ嵌入可能な軸受孔１２ａ、１２ｂが形成さている。駆動歯車２を挿入すべき位置寄りの軸受孔１２ａにはブッシュ７を嵌装し、このブッシュ７に前記駆動軸４の一端部を挿入し回転可能に軸承している。一方、従動歯車３を挿入すべき位置寄りの軸受孔１２ｂにもブッシュ７を嵌装していて、このブッシュ７に前記従動軸５の一端部を挿入し回転可能に軸承している。

可動側板６は、図１〜図３に示すように、前記駆動歯車２及び従動歯車３の両側面２ａ、３ａに添接させるべく２箇所に配され、駆動歯車２及び従動歯車３の各側面２ａ、３ａをそれぞれシールするためのものである。ここで、可動側板６の摺動面６ａ側のうち、高圧側の領域に吐出口から高圧の作動液が導入され、ケーシング１に前記駆動歯車２、従動歯車３及びこの可動側板６、６を収納した状態で、この可動側板６の非摺動面６ｂとケーシング１との間に高圧流体を導き入れることが可能なシール部６ｂ１が形成される。さらに、この側板６には、前記駆動軸４又は従動軸５を通過させるための軸孔６ｃを設けている。そして、この側板６の摺動面６ａのうち吸込口及び吐出口にそれぞれ臨む部位には、厚さ寸法を減じて切込み６ｄ、６ｅがそれぞれ設けてある。加えて、前記摺動面６ａにおける前記切込み６ｄ、６ｅ間の部位の中央部と、前記一対の歯車２、３とにより区画される空間を非摺動面側に開放すべく、厚さ方向に貫通する貫通孔６ｘをこの側板６に設けている。その上、貫通孔６ｘの摺動面６ａ側すなわち前記歯車２、３側の端部には座ぐり部６ｙを設けており、この座ぐり部６ｙが前記貫通孔６ｘに連通している。

前記ブッシュ７は、上述したように、また図１及び図２に示すように、前記駆動軸４と前記ボディ１１及び前記フロントカバー１２の軸受孔１１ａ、１２ａとの間、及び前記従動軸５と前記ボディ１１及び前記フロントカバー１２の軸受孔１１ｂ、１２ｂとの間との間に配設されている。

前記ガスケット８は、弾性を有する材料により形成されている。また、このガスケット８は、上述したように、また、図１〜図３に示すように、前記側板６の非摺動面６ｂに設けたガスケット装着突起６ｇに添接した状態で装着されて前記非摺動面６ｂ及びケーシング１と圧着しており、前記シール部を低圧側Ｙすなわち吸込口側と高圧側Ｘすなわち吐出口側とに区画する。このガスケット８の前記側板６の貫通孔に臨む箇所には、該ガスケット８の厚さ方向に貫通するとともに前記側板６、前記ケーシング１及び該ガスケット８により区成される空間を形成するためのポケット８ｘを設けている。ここで、このガスケット８を前記駆動軸４及び従動軸５が伸びる方向から見た際の前記ポケット８ｘの面積は、後述するように、このポケット８ｘ内に導入された作動液の圧力に起因して前記側板６が受ける力と、前記歯車２、３及び前記側板６の摺動面６ａにより区画される領域及び前記座ぐり部６ｙ（以下、前記領域及び座ぐり部６ｙを併せてギア摺動部Ｓと称する）に閉じ込められた作動液の圧力に起因して前記側板６が受ける力とが略バランスするように設定している。そして、前記ポケットの直径ｄ２は、前記側板６の摺動面６ａに設けた座ぐり部６ｙの長径ｄ１よりも大きく設定している。

ここで、本実施形態に係る歯車ポンプＰを運転した場合の歯車が噛合する箇所に対向する箇所の圧力及びシール部の圧力の経時変化について、図４及び図５を参照しつつ以下に述べる。

図４の（ｂ）及び図５の点ｂに示す状態、並びに図４の（ｃ）及び図５の点ｃに示す状態では、ギア摺動部Ｓ内の作動液は圧縮されるが、該ギア摺動部Ｓから作動液が前記ポケット８ｘに排出される。このとき、ギア摺動部Ｓ内の作動液の圧力に起因する押し付け力と、前記シール部６ｂ１に導入された吐出圧及び前記ポケット８ｘ内の作動液の圧力に起因する押し付け力とが打ち消し合い、側板６は歯車２、３に軽く接した状態に維持される。一方、図４の（ａ）及び図５の点ａに示す状態では、前記ギア摺動部Ｓは吸込口側に開放されており、その内部の圧力は吸込圧と等しくなっているが、前記貫通孔６ｘを介して前記ポケット８ｘも吸込口側に開放されており、その結果、この状態においても前記シール６ｂ１部に導入された吐出圧及び前記ポケット８ｘ内の作動液の圧力に起因する押し付け力とギア摺動部Ｓ内の作動液の圧力に起因する押し付け力とが打ち消し合い、側板６は歯車２、３に軽く接した状態に維持される。

なお、この歯車ポンプＰは、前記吐出口より高圧の作動液を導入し、これにより前記駆動軸から回転トルクを取り出して外部負荷を駆動するとともに、低圧となった作動液を前記吸込口から吐出するというモータ作用を営む歯車モータとして機能させることもできるものであることはいうまでもない。

以上に述べたように、本実施形態では、前記ギア摺動部Ｓを非摺動面６ｂ側に開放すべく側板６に厚さ方向に貫通する貫通孔６ｘを設けているとともに、前記ガスケット８の前記貫通孔６ｘに臨む箇所に該ガスケット８の厚さ方向に貫通するとともに前記側板６、前記ケーシング１及び該ガスケット８により区成される空間を形成するためのポケット８ｘを設けているので、ギア摺動部Ｓ内の作動液が圧縮された場合であっても、前記貫通孔６ｘを経て前記ガスケット８のポケット８ｘ内部の空間に作動液が導かれる。従って、シール部６ｂ１側からの液圧に起因する力とバランスさせて側板６が歯車２、３に軽く接した状態を維持することにより、作動液の漏れを抑制することができる。このことから、ギア摺動部Ｓ内の液圧が吸込圧に等しくなっている状態において側板６を強く歯車２、３側に押し付ける必要がなくなり、ロストルクの低減を図ることができる。

また、前記貫通孔６ｘの前記歯車２、３側の端部に連通させて座ぐり部６ｙを設けているので、この座ぐり部６ｙ及び前記ポケット８ｘの寸法を調節することにより、側板６にギア摺動部Ｓ側すなわち摺動面６ａ側とシール部６ｂ１側すなわち非摺動面６ｂ側とからそれぞれ作用する作動液圧に起因する力をバランスさせるための設計を容易に行うことができる。

加えて、ガスケット８を弾性を有する材料により形成し、このガスケット８により前記ポケット８ｘを形成しているので、このポケット８ｘに閉じ込められる作動液の液圧に変動が生じた際に、ガスケット８が弾性変形して作動液の液圧の変化を吸収する緩衝作用を得ることができる。

なお、本実施形態は上述した実施形態に限らない。

例えば、上述した実施形態では、側板の貫通孔の前記歯車側の端部に連通させて座ぐり部を設けているが、例えば、貫通孔の径を歯車から遠ざかるにつれ小さくなる形状のものとする等、他の手段により歯車の歯と側板の摺動面との間の空間に閉じ込められた作動液を逃がすための空間を形成してもよく、このような空間を省略してもよい。

また、上述した実施形態のように、ケーシング内に歯車を一対のみ設けたものに限らず、ケーシング内に歯車を二対以上設けた歯車ポンプ又はモータに本発明を適用してもよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

噛合する一対の歯車と、これら歯車の側面に隣接する側板と、前記歯車を収納する歯車収納室及び前記歯車を支持する軸がそれぞれ嵌入可能な軸受孔を備えるケーシングと、前記側板又はケーシングに設けたガスケット装着溝に装着したガスケットとを具備する歯車ポンプまたはモータにおいて、歯車と側板との間の隙間からの作動液漏れの抑制と、ロストルクの低減とを両立できる構成の歯車ポンプ又はモータを実現できる。

Ｐ…歯車ポンプ
１…ケーシング
２、３…歯車
６…側板
６ｘ…貫通孔
８…ガスケット
８ｘ…ポケット

Claims

噛合する少なくとも一対の歯車と、これら歯車の側面に隣接する側板と、前記歯車を収納する歯車収納室及び前記歯車を支持する軸がそれぞれ嵌入可能な軸受孔を備えるケーシングと、前記側板又はケーシングに設けたガスケット装着溝に装着したガスケットとを具備する歯車ポンプまたはモータであって、
前記側板の前記歯車が噛合する箇所に対向する箇所に該側板の厚さ方向に貫通する貫通孔を設けているとともに、
前記ガスケットの前記貫通孔に臨む箇所に該ガスケットの厚さ方向に貫通し前記貫通孔に連通するとともに前記側板、前記ケーシング及び該ガスケットにより区成され、前記貫通孔を経て導かれた作動液を閉じ込めるための空間を形成するポケットを設けており、
さらに前記貫通孔の前記歯車側の端部に連通させて座ぐり部を設けており、
前記座ぐり部及び前記ポケットの寸法は、前記側板の、歯車に隣接する摺動面側と、反対側の非摺動面側とからそれぞれ作用する作動液圧に起因する力をバランスさせるようにされていることを特徴とする歯車ポンプ又はモータ。