JP6446961B2

JP6446961B2 - 歯車ポンプ又は歯車モータ

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Publication number: JP6446961B2
Application number: JP2014201445A
Authority: JP
Inventors: 克成都築
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: JP2016070211A

Description

本発明は、例えば、はすば歯車として構成された駆動歯車及び従動歯車を備える歯車ポンプ又は歯車モータに関する。

従来の歯車ポンプとして、はすば歯車として構成された駆動歯車および従動歯車を備えたものがあり、はすば歯車を使用することによって、騒音の問題を解消することができ、高い容積効率を得ることができる。しかし、はすば歯車を使用して高い容積効率を得るために、歯車の歯部端面に形成される面取り（エッジ部分の丸み又は斜面）を極力小さくしていることから、駆動歯車および従動歯車が噛合する際に、応力が歯部端面のエッジ部分に集中し易く、この応力によって、エッジ部分が損傷し易いという問題がある。特許文献１の歯車ポンプでは、歯車の歯部端面において、歯先と歯底との間の中間点位の面取りを、歯先と歯底の面取りより大きくすることにより、中間点位のエッジ部分が損傷するのを防止している。

特開２０１３−１１９７８０

しかし、歯先の端面のエッジ部分が損傷した場合、歯車が配置されたメガネ穴の内周面と歯先点との間のシール性が低下するとともに、歯車の噛合部（歯先と歯底との間）のシール性が低下するので、高い容積効率を得ることができなくなる。これに対し、特許文献１の歯車ポンプでは、歯先の端面のエッジ部分が損傷するのを防止できない。

そこで、本発明の目的は、歯車の歯先の端面のエッジ部分が損傷するのを防止できる歯車ポンプ又は歯車モータを提供することである。

第１の発明にかかる歯車ポンプ又は歯車モータは、はすば歯車として構成され且つ互いに噛み合う２つの歯車と、前記２つの歯車を収納するケーシングとを備え、前記２つの歯車は、それぞれ、交互に配置された歯先点と歯底点とを有しており、前記２つの歯車のうちの一方の歯車における歯底点の端面に形成された面取りは、他方の歯車における歯先点の端面に形成された面取りより大きいことを特徴とする。

この歯車ポンプ又は歯車モータでは、２つの歯車のうちの一方の歯車における歯底点の端面に形成された面取りは、他方の歯車における歯先点の端面に形成された面取りより大きいので、２つの歯車が噛み合ったとき、他方の歯車の歯先点の端面のエッジ部が、一方の歯車の歯底点の端面のエッジ部に当接しない。したがって、歯車の歯先点の端面のエッジ部分が損傷するのを防止できる。

第２の発明にかかる歯車ポンプ又は歯車モータは、第１の発明にかかる歯車ポンプ又は歯車モータにおいて、前記２つの歯車のうちの一方の歯車における歯底点の近傍部分の端面に形成された面取りの回転方向長さは、他方の歯車における歯先点の近傍部分の端面に形成された面取りの回転方向長さ以上の長さであることを特徴とする。

この歯車ポンプ又は歯車モータでは、歯底点の近傍部分の端面に形成された面取りの回転方向長さが、歯先点の近傍部分の端面に形成された面取りの回転方向長さ以上の長さであるので、２つの歯車が噛み合ったとき、他方の歯車の歯先点の端面のエッジ部が、一方の歯車の歯底点の端面のエッジ部に当接しない。したがって、歯車の歯先点の端面のエッジ部分が損傷するのを防止できる。

第３の発明にかかる歯車ポンプ又は歯車モータは、第１または第２の発明にかかる歯車ポンプ又は歯車モータにおいて、前記２つの歯車は、それぞれ、歯先点と歯底点との間に配置された中間点を有しており、中間点の端面に形成された面取りは、歯先点の端面に形成された面取りより大きく、歯底点の端面に形成された面取り以下の大きさであることを特徴とする。

この歯車ポンプ又は歯車モータでは、歯先点と歯底点との間に配置された中間点の端面にも面取りが形成されているので、２つの歯車が噛み合ったとき、歯車の中間点の端面のエッジ部が損傷するのを防止できる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、２つの歯車のうちの一方の歯車における歯底点の端面に形成された面取りは、他方の歯車における歯先点の端面に形成された面取りより大きいので、２つの歯車が噛み合ったとき、他方の歯車の歯先点の端面のエッジ部が、一方の歯車の歯底点の端面のエッジ部に当接しない。したがって、歯車の歯先点の端面のエッジ部分が損傷するのを防止できる。

第２の発明では、歯底点の近傍部分の端面に形成された面取りの回転方向長さが、歯先点の近傍部分の端面に形成された面取りの回転方向長さ以上の長さであるので、２つの歯車が噛み合ったとき、他方の歯車の歯先点の端面のエッジ部が、一方の歯車の歯底点の端面のエッジ部に当接しない。したがって、歯車の歯先点の端面のエッジ部分が損傷するのを防止できる。

第３の発明では、歯先点と歯底点との間に配置された中間点の端面にも面取りが形成されているので、２つの歯車が噛み合ったとき、歯車の中間点の端面のエッジ部が損傷するのを防止できる。

本発明の第１実施形態に係る歯車ポンプの全体構成を説明する図である。駆動歯車および従動歯車の構成を説明する図である。図１のIII-III線における断面図である。従動歯車の端面に形成された面取りを説明する図である。従動歯車における歯先点および歯底点を説明する図である。（ａ）は、駆動歯車と従動歯車とが噛み合った状態を示し、（ｂ）は、駆動歯車および従動歯車の歯部端面に形成された面取りの構成を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る歯車ポンプの実施の形態について説明する。

（第１実施形態）
［歯車ポンプの全体構成］
図１に示すように、第１実施形態の歯車ポンプ１は、互いに噛み合う駆動歯車２及び従動歯車３と、駆動歯車２及び従動歯車３をそれぞれ軸支する駆動軸４ａ、４ｂ及び従動軸５ａ、５ｂと、駆動歯車２、従動歯車３、駆動軸４ａ、４ｂ及び従動軸５ａ、５ｂを収納するケーシング６とを備えている。本実施形態の歯車ポンプ１は、例えば作動流体（例えば作動油）を貯留するタンクから供給される作動流体を吸い込んで昇圧した後、その作動流体を吐出して油圧機器に供給するものである。

ケーシング６は、断面形状が略８の字状をした内部空間（メガネ穴１０）を有する本体７と、本体７の一端面に螺着されたマウンティング８と、本体７の他端面に螺着されたカバー９とを有している。歯車ポンプ１において、マウンティング８及びカバー９によって、本体７の内部に形成されたメガネ穴１０が閉塞されている。

図１および図２に示すように、駆動歯車２及び従動歯車３は、それぞれ、はすば歯車として構成されており、ケーシング６の内部に形成されたメガネ穴１０に挿入される。メガネ穴１０において、駆動軸４ａ、４ｂが駆動歯車２の両端面から軸方向に沿ってそれぞれ延設され、従動軸５ａ、５ｂが従動歯車３の両端面から軸方向に沿ってそれぞれ延設される。駆動軸４ａは、マウンティング８に形成された挿通穴８ａに挿通されており、駆動軸４ａの端部には、図示しない駆動手段が接続される。歯車ポンプ１において、駆動歯車２及び従動歯車３は、相互に噛合した状態で、メガネ穴１０内に収納され、その歯先がメガネ穴１０の内周面に摺接するようになっている。

ケーシング６の内部に形成されたメガネ穴１０には、図１において、駆動歯車２から左方に向かって延在する駆動軸４ａを支持するベアリングケース１１と、従動歯車３から左方に向かって延在する従動軸５ａを支持するベアリングケース１１１が挿入される。ベアリングケース１１、１１１は、それぞれ、１つの支持穴を有しており、その支持穴内には、駆動軸４ａの軸受であるベアリング１１ａ、従動軸５ａの軸受であるベアリング１１１ａが設けられている。したがって、ベアリングケース１１は、駆動軸４ａがベアリング１１ａに挿通されることで駆動軸４ａを回転自在に支持するとともに、ベアリングケース１１１は、従動軸５ａがベアリング１１１ａに挿通されることで従動軸５ａを回転自在に支持する。

同様に、ケーシング６の内部に形成されたメガネ穴１０には、図１において、駆動歯車２から右方に向かって延在する駆動軸４ｂを支持するベアリングケース１２と、従動歯車３から右方に向かって延在する従動軸５ｂを支持するベアリングケース１１２が挿入される。ベアリングケース１２、１１２は、それぞれ、１つの支持穴を有しており、その支持穴内には、駆動軸４ｂの軸受であるベアリング１２ａ、従動軸５ｂの軸受であるベアリング１１２ａが設けられている。したがって、ベアリングケース１２は、駆動軸４ｂがベアリング１２ａに挿通されることで駆動軸４ｂを回転自在に支持するとともに、ベアリングケース１１２は、従動軸５ｂがベアリング１１２ａに挿通されることで従動軸５ｂを回転自在に支持する。

駆動歯車２及び従動歯車３の両側には、２つの側板１５ａ、１５ｂがそれぞれ配置される。側板１５ａは、２つの貫通穴が形成された板状の部材であり、２つの貫通穴に、駆動軸４ａ及び従動軸５ａが挿通された状態で、駆動歯車２及び従動歯車３の端面に当接する。同様に、側板１５ｂは、２つの貫通穴が形成された板状の部材であり、２つの貫通穴に、駆動軸４ｂ及び従動軸５ｂが挿通された状態で、駆動歯車２及び従動歯車３の端面に当接する。したがって、側板１５ａは、駆動歯車２及び従動歯車３と、ベアリングケース１１、１１１との間に配置されるとともに、側板１５ｂは、駆動歯車２及び従動歯車３と、ベアリングケース１２、１１２との間に配置される。

ベアリングケース１１、１１１における側板１５ａと対向する端面には、それぞれ、弾性を有するシール部材１１ｂが設けられている。シール部材１１ｂは、ベアリングケース１１、１１１と側板１５ａとの間の隙間を高圧側と低圧側とに区画するものである。ベアリングケース１１の他方の端面は、マウンティング８の端面に当接しており、これにより、ベアリングケース１１、１１１は、その軸方向への移動が制限される。同様に、ベアリングケース１２、１１２における側板１５ｂと対向する端面には、それぞれ、弾性を有するシール部材１２ｂが設けられている。シール部材１２ｂは、ベアリングケース１２、１１２と側板１５ｂとの間の隙間を高圧側と低圧側とに区画するものである。ベアリングケース１２、１１２の他方の端面は、カバー９の端面に当接しており、これにより、ベアリングケース１２、１１２は、その軸方向への移動が制限される。

歯車ポンプ１において、本体７には、図３に示すように、その一方の側面にメガネ穴１０の低圧空間に通じる吸込み穴７ａが形成されるとともに、これと相対する他方の側面に、メガネ穴１０の高圧空間に通じる吐出し穴７ｂが形成されている。そして、吸込み穴７ａ及び吐出し穴７ｂは、それぞれの軸線が駆動歯車２及び従動歯車３の回転軸間の中心に位置するように設けられている。

したがって、歯車ポンプ１では、ケーシング６の吸込み穴７ａに、作動流体を貯留するタンクからの配管が接続されるとともに、吐出し穴７ｂに、油圧機器へ向かう配管が接続され、駆動歯車２の駆動軸４ａを図示しない駆動手段によって回転させる。これにより、駆動歯車２に噛み合った従動歯車３が回転し、メガネ穴１０の内周面と駆動歯車２及び従動歯車３の歯面によって囲まれた空間の作動流体が歯車の回転によって吐出し穴７ｂ側に移送され、駆動歯車２及び従動歯車３の噛み合い部を境として、吐出し穴７ｂ側が高圧側に、吸込み穴７ａ側が低圧側になる。

作動流体が吐出し穴７ｂ側に移送されることによって吸込み穴７ａ側が負圧になると、タンク内の作動流体が配管及び吸込み穴７ａを介して低圧側のメガネ穴１０内に吸引され、メガネ穴１０の内周面と駆動歯車２及び従動歯車３の歯面によって囲まれた空間の作動流体が歯車の回転によって吐出し穴７ａ側に移送され、高圧に加圧されて吐出し穴７ａ及び配管を介して油圧機器に送られる。

駆動歯車２および従動歯車３の端面のエッジ部には、面取りＲが形成されている。本実施形態では、駆動歯車２の端面に形成された面取りＲの構成と、従動歯車３の端面に形成された面取りＲの構成とは同一であるので、図４に基づいて、従動歯車３の面取りＲの構成について詳細に説明して、駆動歯車２の面取りＲの構成についての説明は省略する。

本発明の歯車ポンプ（または歯車モータ）に使用されるはすば歯車の歯形では、通常のインボリュート歯形のように、歯先、歯面、歯底を明確に区別できないので、それらを定義する。図５は、歯車の端面の構成を説明するために歯車を周方向に展開した模式図である。本発明において、歯先点Ａは、図５に示すように、歯の最先端部であって、歯底点Ｂは、歯溝の最底部である。歯先点Ａと歯底点Ｂとの間の中央部には、中間点Ｃが配置される。したがって、本実施形態において、歯丈をｈとすると、歯先点Ａは、高さｈに対応した部分であり、歯底点Ｂは、高さ０に対応した部分であり、中間点Ｃは、高さ０．５ｈに対応した部分である。また、本発明において、歯先点Ａの近傍部分は、高さ０．９ｈ−ｈに対応した部分であり、歯底点Ｂの近傍部分は、高さ０−０．１ｈに対応した部分であり、中間点Ｃの近傍部分は、高さ０．１ｈ−０．９ｈに対応した部分である。

図４に示すように、従動歯車３において、歯底点Ｂの端面に形成された面取りＲは、歯先点Ａの端面に形成された面取りＲより大きい。また、中間点Ｃの端面に形成された面取りＲは、歯先点Ａの端面に形成された面取りＲより大きく、歯底点Ｂの端面に形成された面取りＲと略同一の大きさである。このように、従動歯車３では、歯車の端面の全領域（歯先点Ａの近傍部分の全領域、歯底点Ｂの近傍部分の全領域、および、中間点Ｃの近傍部分の全領域）に、面取りＲが形成されている。

歯車ポンプ１では、図６（ａ）に示すように、駆動歯車２および従動歯車３が噛み合うとき、従動歯車３の歯先点Ａが駆動歯車２の歯底点Ｂに当接する状態と、駆動歯車２の歯先点Ａが従動歯車３の歯底点Ｂに当接する状態を取り得る。図６（ｂ）は、従動歯車３の歯先点Ａが駆動歯車２の歯底点Ｂに当接する状態における歯車の端面を示しているが、駆動歯車２の歯底点Ｂの端面に形成された面取りＲが、従動歯車３の歯先点Ａの端面に形成された面取りＲより大きい。したがって、駆動歯車２および従動歯車３が噛み合ったとき、従動歯車３の歯先点Ａの端面のエッジ部が、駆動歯車２の歯底点Ｂの端面のエッジ部に当接しない。これは、駆動歯車２の歯先点Ａが従動歯車３の歯底点Ｂに当接する場合も同様である。

なお、本発明において、歯底点Ｂの面取りＲが歯先点Ａの面取りＲより大きいとは、図６（ｂ）に示すように、歯底点Ｂにおいて歯車の端面から歯底が存在する部分までの長さ（図６（ｂ）における長さｂ）が、歯先点Ａにおいて歯車の端面から歯先が存在する部分までの長さ（図６（ｂ）における長さａ）より長いことを意味する。このように構成されることによって、駆動歯車２および従動歯車３が噛み合ったとき、従動歯車３の歯先点Ａの端面のエッジ部が駆動歯車２の歯底点Ｂの端面のエッジ部に当接しないとともに、駆動歯車２の歯先点Ａの端面のエッジ部が従動歯車３の歯底点Ｂの端面のエッジ部に当接しない。

本発明において、歯底点Ｂの近傍部分の端面に形成された面取りＲの回転方向長さが、歯先点Ａ近傍の端面に形成された面取りＲの回転方向長さ以上の長さであるとは、歯底点Ｂの近傍部分の端面に形成された面取りＲであり、且つ、歯先点Ａ近傍の端面に形成された面取りＲより大きい部分の回転方向長さが、歯先点Ａ近傍の端面に形成された面取りＲの回転方向長さ以上の長さであることを意味する。本実施形態では、歯底点Ｂの近傍部分の端面に形成された面取りＲの回転方向長さは、歯先点Ａの近傍部分の端面に形成された面取りＲの回転方向長さ以上に構成される。

＜本実施形態の歯車ポンプの特徴＞
本実施形態の歯車ポンプ１には、以下の特徴がある。

本実施形態の歯車ポンプ１では、駆動歯車２における歯底点Ｂの端面に形成された面取りＲが、従動歯車３における歯先点Ａの端面に形成された面取りＲより大きいとともに、従動歯車３における歯底点Ｂの端面に形成された面取りＲが、駆動歯車２における歯先点Ａの端面に形成された面取りＲより大きいので、駆動歯車２と従動歯車３とが噛み合ったとき、それぞれ、歯車の歯先点Ａの端面のエッジ部が、他方の歯車の歯底点Ｂの端面のエッジ部に当接しない。したがって、駆動歯車２および従動歯車３の歯先点Ａの端面のエッジ部分が損傷するのを防止できる。

本実施形態の歯車ポンプ１では、歯底点Ｂの近傍部分の端面に形成された面取りＲの回転方向長さが、歯先点Ａの近傍部分の端面に形成された面取りＲの回転方向長さ以上の長さであるので、駆動歯車２と従動歯車３とが噛み合ったとき、それぞれ、歯車の歯先点Ａの端面のエッジ部が、他方の歯車の歯底点Ｂの端面に当接しない。したがって、駆動歯車２および従動歯車３の歯先点Ａの端面のエッジ部分が損傷するのを防止できる。

本実施形態の歯車ポンプ１では、歯先点Ａと歯底点Ｂとの間に配置された中間点Ｃの端面にも面取りＲが形成されているので、駆動歯車２と従動歯車３とが噛み合ったとき、駆動歯車２および従動歯車３の中間点Ｃの端面のエッジ部が損傷するのを防止できる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

上述の実施形態では、面取りＲの形状が斜めの平面により形成される場合について説明したが、面取りＲの形状は曲率（アール）を有する曲面により形成されたものであってよい。

上述の実施形態では、駆動歯車２の歯底点Ｂの面取りＲが従動歯車３の歯先点Ａの面取りＲより大きいとともに、従動歯車３の歯底点Ｂの面取りＲが駆動歯車２の歯先点Ａの面取りＲより大きい場合について説明したが、駆動歯車２の歯底点Ｂの面取りＲが従動歯車３の歯先点Ａの面取りＲより大きいだけであってよいし、従動歯車３の歯底点Ｂの面取りＲが駆動歯車２の歯先点Ａの面取りＲより大きいだけであってよい。

上述の実施形態では、歯底点Ｂの近傍部分の面取りＲの回転方向長さが、歯先点Ａの近傍部分の面取りＲの回転方向長さ以上の長さである場合について説明したが、歯底点Ｂの面取りＲが歯先点Ａの面取りＲより大きい場合、歯底点Ｂの近傍部分の面取りＲの回転方向長さが、歯先点Ａの近傍部分の面取りＲの回転方向長さより短い長さであっても、本発明の効果が得られる。

上述の実施形態では、歯先点Ａ（及びその近傍部分）と歯底点Ｂ（及びその近傍部分）との間に配置された中間点Ｃ（及びその近傍部分）の端面に面取りＲが形成されている場合について説明したが、中間点Ｃ（及びその近傍部分）の端面に面取りＲが形成されてなく、歯先点Ａ（及びその近傍部分）および歯底点Ｂ（及びその近傍部分）の端面だけに面取りＲが形成されているときでも、本発明の効果が得られる。したがって、例えば、歯車の端面において歯先点Ａの近傍部分と歯底点Ｂの近傍部分とに面取りＲが形成され、中間点Ｃの近傍部分（歯先点Ａの近傍部分と歯底点Ｂの近傍部分との間の部分）に面取りＲが形成されてなくてよい。よって、本発明の効果は、歯底点Ｂの端面に形成された面取りが、歯先点Ａの端面に形成された面取りより大きいときに得られる。

上述の実施形態では、歯先点Ａの近傍部分の全領域、および、歯底点Ｂの近傍部分の全領域に面取りＲが形成されており、歯底点Ｂの近傍部分の面取りＲは、場所にかかわらず、歯先点Ａの近傍部分の面取りＲより大きい場合について説明したが、歯底点Ｂの面取りが、歯先点Ａの面取りより大きい場合、本発明の効果が得られる。本発明において、歯先点Ａおよび歯底点Ｂのいずれにも面取りが形成され、歯底点Ｂの面取りが歯先点Ａの面取りより大きいときに本発明の効果が得られるだけでなく、例えば、歯先点Ａに面取りが形成されてなく、歯底点Ｂにだけ面取りが形成されているとき、歯底点Ｂの面取りが歯先点Ａの面取りより大きい場合に含まれるので、本発明の効果が得られる。

上述の実施形態では、本発明が歯車ポンプに適用される場合について説明したが、本発明は、歯車ポンプと同様に構成された歯車モータに適用されてよい。

本発明を利用すれば、歯車の歯先点の端面のエッジ部分が損傷するのを防止できる。

１歯車ポンプ
２駆動歯車（歯車）
３従動歯車（歯車）
４駆動軸
５従動軸
６ケーシング
Ａ歯先点
Ｂ歯底点
Ｃ中間点
Ｒ面取り

Claims

はすば歯車として構成され且つ互いに噛み合う２つの歯車と、
前記２つの歯車を収納するケーシングとを備え、
前記２つの歯車のうちの一方の歯車における歯底点の端面に形成された面取りは、他方の歯車における歯先点の端面に形成された面取りより大きいことを特徴とする歯車ポンプ又は歯車モータ。
前記２つの歯車のうちの一方の歯車における歯底点の近傍部分の端面に形成された面取りの回転方向長さは、他方の歯車における歯先点の近傍部分の端面に形成された面取りの回転方向長さ以上の長さであることを特徴とする請求項１に記載の歯車ポンプ又は歯車モータ。
前記２つの歯車は、それぞれ、歯先点と歯底点との間に配置された中間点を有しており、
中間点の端面に形成された面取りは、歯先点の端面に形成された面取りより大きく、歯底点の端面に形成された面取り以下の大きさであることを特徴とする請求項１または２に記載の歯車ポンプ又は歯車モータ。