JP7205735B2

JP7205735B2 - 歯車ポンプ又は歯車モータ

Info

Publication number: JP7205735B2
Application number: JP2021511097A
Authority: JP
Inventors: 光平松田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2039-11-12
Also published as: JPWO2020202630A1; WO2020202630A1

Description

本発明は、歯車ポンプ又は歯車モータに関するものである。

従来、種々の歯車ポンプ又は歯車モータが開発および開示されている。たとえば図９に示す従来の歯車ポンプ１００は、駆動歯車１０２、従動歯車１０４、駆動歯車１０２と一体に形成された駆動軸１０６、従動歯車１０４と一体に形成された従動軸１０８、駆動歯車１０２と従動歯車１０４が収納される歯車収納室１１０を備えたケーシング１１２、駆動軸１０６と従動軸１０８が通される軸受孔１１４、各歯車１０２、１０４の側面１１６、１１８に接する側板１２０、各軸受孔１１４に配置されて各軸１０６、１０８を支持するブッシュ１２２を備える。ブッシュ１２２の端部は側板１２０における歯車１０２、１０４の反対側の位置にある（図１０）。このような構造の歯車ポンプ１００は下記特許文献１にも開示されている。なお、特許文献１ではブッシュ１２２のことをベアリングと称している。

特開２０１７－２２３１２２号公報

駆動歯車１０２と従動歯車１０４の回転によって液体（作動油）を移送する際、駆動歯車１０２と従動歯車１０４は高速で回転しながら液体に圧力をかけたりする。駆動歯車１０２、従動歯車１０４、駆動軸１０６および従動軸１０８に対して液体から圧力が生じ、それらがたわむ。駆動歯車１０２などがたわんだときの支持点Ｐ２はブッシュ１２２の端部である（図１１）。歯車１０２、１０４および軸１０６、１０８の回転時の回転軸１２４に符号１２６のようなたわみが生じる。支持点Ｐ２の間隔が広くなるほど、歯車１０２、１０４の回転時のたわみ量Ｄ２が大きくなる。たわみ量Ｄ２が大きくなると駆動歯車１０２と従動歯車１０４の噛み合いがうまくできず、液体（作動油）を送る能力が低下する。そのため、支持点Ｐ２の間隔をできる限り狭めることが好ましいが、側板１２０があるため、それ以上は支持点Ｐ２を近づけることができない。

本発明の目的は、駆動軸および従動軸のたわみを小さくした歯車ポンプ又は歯車モータを提供することにある。

以上の課題を解決すべく、本発明に係る歯車ポンプ又は歯車モータは、以下に述べるような構成を有する。

本発明の歯車ポンプ又は歯車モータは、互いに噛み合い、対をなす歯車と、前記歯車を回転可能に支持する軸と、前記歯車を収納する歯車収納室および軸が通される軸受孔を有するケーシングと、前記歯車収納室において、歯車の側面に接するように配置された側板と、前記ケーシングにおいて前記側板をはめ込む凹部を形成する凸部と、前記軸受孔において軸に接し、端部が前記凸部の側方に配置されたブッシュとを備える。

本発明によれば、凸部によってブッシュの端部が歯車の側面に近づけることができる。従来よりもブッシュの端部同士の距離が縮まり、歯車および軸が回転したときの回転軸のたわみ量が小さくなる。

本願の歯車ポンプの構成を示す図である。図１に示すＸ－Ｘ線断面図である。図１の円Ａの拡大図である。側板を示す図である。本願の駆動軸の支持点を示す図である。非対称歯車の構成を示す図である。凹部を設けた歯車の構成を示す図である。凹部を設けた歯車の構成を示す図である。従来の歯車ポンプの構成を示す図である。図９の円Ｂの拡大図である。従来の駆動軸の支持点を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

[実施形態１]
図１に示す本願の歯車ポンプ１０は歯車１２、１４、その歯車１２、１４を回転可能に支持する軸１６、１８、その歯車１２、１４および軸１６、１８が収納されるケーシング２０、歯車１２、１４の側面２２、２４に接する側板２６、軸１６、１８を回転可能に支持するブッシュ２８を備える。

歯車１２、１４は対をなす駆動歯車１２と従動歯車１４で構成される。各歯車１２、１４は円形の歯底円に複数の歯３０が等間隔に配置されている（図２）。駆動歯車１２と従動歯車１４は互いに噛み合っており、駆動歯車１２が回転することで従動歯車１４も回転する。

駆動歯車１２と一体に駆動軸１６が形成されている。駆動軸１６は駆動歯車１２の側面２２の中央から当該側面２２に対して垂直に配置されている。また、従動歯車１４と一体に従動軸１８が形成されている。従動軸１８は従動歯車１４の側面２４の中央から当該側面２４に対して垂直に配置されている。

ケーシング２０はボディー３２とカバー３４を備える。歯車収納室３６がボディー３２の内部に形成されている。歯車収納室３６に駆動歯車１２と従動歯車１４が収納される。歯車収納室３６はカバー３４でその空間を閉じられる。ボディー３２およびカバー３４に軸受孔３８が形成されており、軸受孔３８は歯車収納室３６に繋げられている。駆動軸１６および従動軸１８はブッシュ２８を介して軸受孔３８に通される。

ケーシング２０には歯車収納室３６に液体（作動油）を吸入するための吸入通路４０、液体を吐出するための吐出通路４２が形成されている。駆動軸１６が回転させられると駆動歯車１２および従動歯車１４が回転し、液体が吸入通路４０から吐出通路４２に流される。

側板２６は第１面４４および第２面４６を備えた摺動性の良い板体である（図３、図４）。図４に示すように、２つの軸孔４８が側板２６に形成されている。軸孔４８の内方に凸部５０とブッシュ２８の一部が配置され、更にその内方を駆動軸１６および従動軸１８が通る。側板２６の第１面４４が歯車１２、１４の側面側であり、歯車１２、１４は第１面４４に接しながら回転する。

吸入側逃げ溝５２と吐出側逃げ溝５４が側板２６の長手方向の中央部において第１面４４に設けられている。吸入側逃げ溝５２と吐出側逃げ溝５４は外方から内方に向かって凹んだ溝である。吸入側逃げ溝５２に開放された歯車１２、１４の歯溝５６は吸入通路４０と同じ圧力になり、吐出側逃げ溝５４に開放された歯車１２、１４の歯溝５６は吐出通路４２と同じ圧力なる。また、第１面４４の外周において吐出通路４２につながる高圧導入溝５８が形成されている。高圧導入溝５８につながった歯車１２、１４の歯溝５６は吐出通路４２と同じ圧力になる。

図１および図４に示すように、歯車収納室３６を形成する内壁から突出した凸部５０が形成されている。凸部５０は、図２に示すように、リング状になっている。凸部５０はケーシング２０と一体に形成されている。この凸部５０によって凹部６０が形成されており、その凹部６０に側板２６がはめ込まれている。凸部５０の高さは側板２６の厚みよりも低く、凸部５０の先端は歯車１２、１４に接しない。

側板２６の各軸孔４８における第２面４６との縁部６２は面取りが施されている。縁部６２は、Ｒ面取りで曲線状になっていても良いし、Ｃ面取りで直線状になっていても良い。側板２６の縁部６２の形状に合わせて凹部６０が形成されている。凸部５０の付け根６４が太くなり、凸部５０の強度が高まり、凸部５０が折れにくくなっている。

側板２６の第２面４６には凹部６６が形成されており、その凹部６６にガスケット６８が配置されている。ガスケット６８は弾性を有する部材であり、ガスケット６８がケーシング２０に圧着されている。側板２６の第２面４６側において、ガスケット６８によって吸入通路４０と吐出通路４２がつながらないようになっている。

各軸受孔３８にブッシュ２８が配置されている。ブッシュ２８は円筒形になっており、リング状になった凸部５０の内周に配置されている（図２）。ブッシュ２８の摺動性は高く、駆動軸１６と従動軸１８は、軸受孔３８の中でブッシュ２８に接しながら回転する。

ブッシュ２８の端部７０は凸部５０の側方（リング状の内側）に配置される。このため、ブッシュ２８の端部７０が側板２６の第１面４４と第２面４６の間に配置されることになり、従来よりもブッシュ２８の端部７０が歯車１２、１４に近づいている。従来技術で説明したように、駆動歯車と従動歯車で液体を移送したときに、駆動歯車１２、従動歯車１４、駆動軸１６および従動軸１８がたわむが、従来よりも駆動軸１６および従動軸１８の支持点Ｐ１が歯車１２、１４に近づいている(図５）。図５のように回転軸７２が符号７４のようにたわんでも、そのたわみ量Ｄ１が従来のたわみ量Ｄ２よりも小さくなる。従来に比べて歯車１２、１４の噛み合いが悪くなりにくく、液体の移送効率が悪くなりにくい。

支持点Ｐ１が歯車１２、１４に近づいたことで、駆動軸１６および従動軸１８の軸長を短くすることも可能である。駆動軸１６および従動軸１８が短くなることで、歯車ポンプ１０の小型化が可能になり、歯車ポンプ１０の設計範囲が広くなったり、材料費を削減したりできる。

[実施形態２]
図６に示すような非対称歯型ギヤを駆動歯車７６と従動歯車７８として使用してもよい。ケーシング２０に上記凸部５０が形成されているため、従来と同じ形状の歯車収納室３６を有するケーシング２０を使用すると、側板２６の幅が狭くなる。たとえば、図３に示す本願の側板２６の幅はＬ１であり、図１０に示す従来の側板１２０の幅はＬ２である。本願に凸部５０とブッシュ２８があるため、Ｌ１＜Ｌ２になっている。そのため、従来に比べて本願は歯たけを低くする必要があり、歯溝の容積が小さくなる。図６のような非対称歯型ギヤは、歯８０における回転方向の反対側に凹部８２が設けられている。この凹部８２があることで歯溝８４の容積が大きくなる。非対称歯型ギヤによって従来と比べても液体の移送効率を低下させないようにできる。

[実施形態３]
図７に示すように、駆動軸１６における駆動歯車１２との境界、従動軸１８における従動歯車１４との境界に凹部８６が形成されてもよい。図３に示すように、駆動軸１６における駆動歯車１２との境界が外方に向かった曲面８８であると、ブッシュ２８の先端７０はその曲面８８の無い部分に配置する必要がある。ブッシュ２８の面積が小さくなるおそれがある。一方、上記凹部８６が設けられることで、ブッシュ２８の端部７０を凸部５０の先端にすることができる。ブッシュ２８の先端７０が歯車１２、１４に近づくため、支持点Ｐ１同士の距離が縮まり、たわみ量Ｄ１が小さくなる。ブッシュ２８の面積が大きくなり、駆動軸１６および従動軸１８の回転がスムーズになる。また、図８に示すように歯車１２、１４の側面２２、２４にいて、各軸１６、１８との交差部分に凹部９０を形成してもよい。各軸１６、１８を側面２２、２４まで真っ直ぐに形成でき、ブッシュ２８の先端７０が側面２２、２４に近づく。

[実施形態４]
上記実施形態で説明した歯車ポンプ１０は、本願の歯車モータと同様の構造である。

（第１項）歯車ポンプ又は歯車モータは、互いに噛み合い、対をなす歯車と、前記歯車を回転可能に支持する軸と、前記歯車を収納する歯車収納室および軸が通される軸受孔を有するケーシングと、前記歯車収納室において、歯車の側面に接するように配置された側板と、前記ケーシングにおいて前記側板をはめ込む凹部を形成する凸部と、前記軸受孔において軸に接し、端部が前記凸部の側方に配置されたブッシュとを備える。

第１項に記載する歯車ポンプ又は歯車モータによれば、凸部によってブッシュの端部が歯車の側面に近づけることができる。従来よりもブッシュの端部同士の距離が縮まり、歯車および軸が回転したときの回転軸のたわみ量が小さくなる。

（第２項）前記側板の縁部は面取りされている。

第２項に記載する歯車ポンプ又は歯車モータによれば、側板の縁部が面取りされることで、凸部の付け根が太くなり、凸部の強度が高くなる。

（第３項）前記歯車は非対称歯型ギヤである。

第３項に記載する歯車ポンプ又は歯車モータによれば、非対称歯型ギヤの歯車を使用することで、歯溝の容積が大きくなり、従来と比較して液体の移送効率を低下させない。

（第４項）前記軸における歯車との境界部に凹部が形成されている。

第４項に記載する歯車ポンプ又は歯車モータによれば、凹部によってブッシュを歯車に近づけることができ、支持点同士の距離を縮めることができる。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

１０：歯車ポンプ又はモータ
１２、７６：駆動歯車
１４、７８：従動歯車
１６：駆動軸
１８：従動軸
２０：ケーシング
２２：駆動歯車の側面
２４：従動歯車の側面
２６：側板
２８：ブッシュ
３０、８０：歯
３２：ボディー
３４：カバー
３６：歯車収納室
３８：軸受孔
４０：吸入通路
４２：吐出通路
４４：第１面
４６：第２面
４８：軸孔
５０：凸部
５２：吸入側逃げ溝
５４：吐出側逃げ溝
５６、８４：歯溝
５８：高圧導入溝
６０：凹部
６２：縁部
６４：凸部の付け根
６６：凹部
６８：ガスケット
７０：端部
７２：回転軸
８２：凹部
８６、９０：凹部
８８：曲面
Ｐ１：支持点
Ｄ１：たわみ量

Claims

互いに噛み合い、対をなす歯車と、
前記歯車を回転可能に支持する軸と、
前記歯車を収納する歯車収納室および軸が通される軸受孔を有するケーシングと、
前記歯車収納室において、前記歯車の側面に接するように、前記歯車と前記ケーシングとの間に配置された側板と、
前記軸受孔において軸に接し、当該軸を回転可能に支持するブッシュとを備え、
前記歯車の側面に対向する前記ケーシングの内側面において、前記軸受孔を形成する内周縁部には、前記歯車の側面に向かって突出する環状をなす凸部が形成されており、
前記側板が、前記ケーシングの内側面と前記凸部の外側周面とにより形成される凹部に嵌め込まれており、
前記ブッシュは、前記歯車側の端部が、前記凸部の内側周面と前記軸の外側周面との間に位置するように設けられている歯車ポンプ又は歯車モータ。
前記側板は、軸方向に互いに対向するように設けられた第１面及び第２面を有し、
前記ブッシュの端部が、前記軸方向において、前記側板の前記第１面と前記第２面との間に配置されている、請求項１に記載の歯車ポンプ及び歯車モータ。
前記側板の縁部が面取りされている、請求項１又は２のいずれかに記載の歯車ポンプ又は歯車モータ。
前記歯車が非対称歯型ギヤである、請求項１乃至３のいずれかに記載の歯車ポンプ又は歯車モータ。
前記軸における歯車との境界部に凹部が形成された、請求項１乃至４のいずれかに記載の歯車ポンプ又は歯車モータ。