JPH0730375U - 歯車モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シール部材の外方放射部分の早期劣化、破損を
確実に防止する。 【構成】シール部材６のうち、回転方向が逆転しても常
に高圧である領域に略対応する部位を外周側が開口され
た横断面Ｌ字形に成形するとともに、それ以外の領域に
略対応する部位を横断面Ｕ字形に成形し、かつＬ字形の
溝底６１とＵ字形の溝底６２とを両者の境界部分におい
て連続させた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、各種油圧機器等の主構成要素として利用される歯車モータに関する ものである。

【０００２】

【従来の技術】

歯車モータは、ケース内に互いに噛合する一対の歯車を配設し、両歯車の噛合 部分に開口する出入口の一方に圧液を供給することで、一方の出入口より流入し た液が歯車の歯溝に閉じ込められた状態で強制的に歯車を押圧しながら他方の出 入口にまで移動し、その際に歯車に回転動力を付与するものである。このような 歯車モータにおいて、容積効率を高めるためには、歯車の側面が側板によって確 実にシールされている必要があり、しかも、側板が過度に歯車側面に押し付けら れて摺動抵抗が増大することがないようにその押付力も適切なものでなければな らない。そこで従来は、反歯車側に設けたシール溝１５７内にシール部材１０６ を埋設してなる側板１０５（図１５参照）を歯車側面とケースとの間に介在させ 、側板１０５、シール部材１０６および図示しないケースによって囲繞される網 掛領域に対応した圧力補償室１０７に側板１０５の切欠き部１０５ａを介して歯 車側から圧液を導入することで、側板１０５を適切な力で歯車側面に押し返し、 歯車側面を適度に摺動シールできるようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、かかる先行技術に示されるように、シール部材１０６が単に中実の ものであると、圧液が導入されたときに、特に高低圧区画領域に配設される外方 放射状部分１０６ａの付け根に図中矢印Ｕで示すように略４５°の方向から液圧 が作用することになる。そして、図示のシール溝１５７の構造は受圧方向に対し て直角な壁を有していないため、その外方放射状部分が図中矢印Ｖで示すように ８の字状のシール溝１５７の中に引きずり込まれる現象を生じる。一方、圧力が 消失したときには、シール部材１０６の弾性復元力により再び外方放射状部分１ ０６ａが元の位置に戻ろうとする。そのため、このような外方放射部分１０６ａ の突没動作が繰り返されることにより、シール部材１０６ａの早期劣化、破損を 招き易いという問題がある。

【０００４】 これに対して、図１６に示すように、シール部材２０６を横断面Ｕ字形のもの にし、そのＵ字溝内に高圧側の圧液を導入することが有効な手段として考えられ る。このようにすると、特に外方放射状部分２０６ａの付け根に内外から均等に 液圧Ｕを作用させることができ、少なくとも外方放射状部分２０６ａに突没動作 が生じることを有効に防止することができる。

【０００５】 しかしながら、図示のように単にＵ字形の溝をシール部材２０６の全域に設け 、そのＵ字溝内に、高圧領域に対応する部位に穿設したピンホール程度の孔２０ ６ｂを介して圧液を導入するようにした場合には、回転方向を切り替えて使用す るときのように急激に高圧の圧液が供給されたときに、シール部材２０６の外周 に即座に圧液が回り込むのに対して、シール部材２０６のＵ字溝内に圧液が導入 されるのが遅れ、その間にＵ字溝の外壁が内壁側に偏倚させられてシール部材が 偏平に変形し、シール機能が損なわれ易いという問題を生じる。

【０００６】 本考案は、このような不具合を伴うことなく、シール部材の早期劣化、破損を 防止することを第１の目的としている。

【０００７】 一方、歯車モータのうち、ポンプ兼用として使用されるものは、機械効率や吸 込み効率が悪いという問題がある。例えば、フォークリフトの駆動装置に適用さ れるポンプ兼用モータは、ポンプ作動時に歯車が電動機により回転駆動されて一 方の出入口から吸い込んだ油を他方の出入口に吐出させてマストシリンダに供給 し、モータ作用時にはマストの降下によるマストシリンダからの油を前記とは逆 に他方の出入口より導入して一方の出入口より排出し、このとき回生動力等を得 る。つまり、ポンプ作用時とモータ作用時とで回転方向が逆転し、ポンプ作用時 には出口側が高圧になり、モータ作用時には入口側（つまりポンプ作用時の出口 側と同じ）が高圧になるため、高圧側が常に決まっており、シール部材には３の 字形のものが用いられている。ところで、ポンプ作用時の吸込み側とモータ作用 時の排出側とが同じ出入口（低圧側）になるこのような使用態様の下では、ポン プ作用時に入口側の開口を極力大きくとって吸込み効率を向上させたいという課 題と、モータ作用時に出口側の開口を極力小さくとって（つまり低圧領域を狭く して）歯車に作用する軸受負荷を低減しスターティングトルクを向上させたいと いう課題とが相矛盾することになり、ポンプ吸込み効率を優先すればモータの機 械効率が低下し、モータの機械効率を優先すればポンプ吸込み効率が低下すると いうジレンマを抱えている。

【０００８】 本考案は、ポンプ作動時の吸込み効率とモータ作動時の機械効率とを共に良好 なものにすることを第２の目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、かかる目的を達成するために、次のような構成を採用したものであ る。

【００１０】 先ず、第１の構成としては、ケース内に互いに噛合する一対の歯車を配設する とともに、それらの歯車側面とケースとの間に、反歯車側に設けたシール溝に８ の字形のシール部材を埋設してなる側板を介在させ、側板、シール部材およびケ ースによって囲繞される圧力補償室に側板とケースとの隙間を介して歯車側から 圧液を導入するようにした両回転形の歯車モータにおいて、前記シール部材のう ち、回転方向が逆転しても常に高圧である領域に略対応する部位を外周側が開口 された横断面Ｌ字形に成形するとともに、それ以外の領域に略対応する部位を横 断面Ｕ字形に成形し、かつＬ字形の溝底とＵ字形の溝底とを両者の境界部分にお いて連続させてなることを特徴とする。

【００１１】 また、第２の構成としては、ケース内に互いに噛合する一対の歯車を配設する とともに、それらの歯車側面とケースとの間に、反歯車側に設けたシール溝にシ ール部材を埋設してなる側板を介在させ、側板、シール部材およびケースによっ て囲繞される圧力補償室に側板とケースとの隙間を介して歯車側から圧液を導入 するようにしたポンプ兼用の歯車モータにおいて、前記シール部材を８の字形状 にし、且つ、ケース内周に開口する一対の出入口の径を互いに異ならせ、ポンプ として稼動するときもモータとして稼動するときも液が大径な出入口から流入し て小径な出入口から流出するように歯車の回転方向を定めてなることを特徴とす る。

【００１２】

【作用】

第１の構成によれば、側板とケース内周との隙間を介して側板の歯車側の面か ら反歯車側の圧力補償室に回り込んだ液は、Ｌ字形の溝を介してＵ字形の溝内に も導入される。そして、その液がＵ字形の溝に充満すると、特にシール部材の外 方放射状部分に斜め方向から作用する液圧が内側に回り込んだ圧液によって均等 にバランスされることになる。そのため、それらの外方放射部分が８の字状のシ ール溝内に引きずり込まれる現象を防止することができ、シール部材全体を安定 的にシール溝内に定着させておくことができる。しかも、この構成によれば、Ｌ 字形の溝が高圧領域に臨む部位に大きく開口しているため、モータ始動時に供給 される圧液は、シール部材の外周に回り込むのと殆ど同時に、そのＬ字形の溝か ら円滑にＵ字形の溝内にも流れ込む。したがって、シール部材の内外に経過的に 圧力差が生じて該シール部材が偏平に変形する事態を確実に防止することができ 、回転方向を頻繁に切り替えても安定して確実なシール機能を発揮し得るものと なる。

【００１３】 また、第２の構成によれば、ポンプとして作用するときは入口が大径であるた めに吸込み性能が向上し、モータとして作用するときは出口が小径であって軸受 負荷が小さくなるためにスターティングトルクが増大することになる。この場合 、入口と出口の径は互いに独立して自在に設定が可能である。そのため、ポンプ 兼用モータとして使用したときのポンプ性能およびモータ性能を従来のポンプ兼 用モータに比べて確実に向上させ得るものとなる。なお、シール部材を左右対称 な８の字形状としたのは、ポンプ作用時には出口側が高圧になり、モータ作用時 には入口側が高圧になるためである。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案の実施例を、図面を参照して説明する。

【００１５】 ＜第１実施例＞ 図１は歯車ポンプの縦断面図であり、図２は図１におけるII-II 線断面図であ り、図３は同III-III 線断面図であり、図４は側板５の歯車側の面５ａを示す図 であり、図５は歯車３、４に接触する部位に斜線を付した図４に対応する図であ り、図６は側板５の反歯車側の面５ｂを示す図であり、図７はシール部材６を示 す図であり、図８は図７におけるVIII-VIII 線拡大断面図であり、図９は同IX-I X 線拡大断面図である。

【００１６】 先ず、図１〜図３に示すように、この歯車モータは、フロントケース１と、ボ ディ一体型のリヤケース２との間に一対の歯車３、４を噛合状態で収容している 。リヤケース２は接合端面２ａに隣接する部位に眼鏡状の穴２１を開口させてな るもので、その穴２１の内方端面２１ａに軸受孔２２、２３を穿設し、それらの 軸受孔２２、２３にブッシュ２４、２５を嵌入させている。フロントケース１も 、前記軸受孔２２、２３に対応する部位に軸受孔１２、１３を穿設し、それらの 軸受孔１２、１３に同様にブッシュ１４、１５を嵌入させている。そして、ブッ シュ１４、２４に、駆動歯車３を軸着した駆動軸３１を軸承させ、ブッシュ１５ 、２５に、従動軸４を軸着した従動軸４１を軸承させている。

【００１７】 また、前記歯車３、４の一方の側面３ａ、４ａとリヤケース２との間、および 、他方の側面３ｂ、４ｂとフロントケース１との間に、それぞれ側板５を配設し ている。この側板５は、歯車３、４の両側面３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに添設して 容積空間をシールするためのもので、具体的には次のような寸法形状に加工され ている。先ず、図２〜図４に示すように、全体の輪郭は互いに噛み合う歯車対３ 、４を軸方向から投影した形状とし、２つの軸穴５１、５２を打ち抜いている。 また、各軸穴５１、５２の中心点Ｐ１、Ｐ２を通るＹ軸に対称でそれらの中心点 Ｐ１、Ｐ２を中心として外方端部Ｑ１、Ｑ２からそれぞれ作動油の出入口５５、 ５６側に５０〜６０°回転した部位をＪ１、Ｋ１、Ｊ２、Ｋ２とした場合に、Ｊ １からＫ１までの領域、および、Ｊ２からＫ２までの領域に、歯車外径の１０％ 以下の距離ｄの切り欠き部５３、５４を形成している。また、図５に示すように 、側板５の外周と出入口５５、５６との交点をＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２とする一 方で、歯車中心点Ｐ１、Ｐ２の間の中点Ｏを中心に歯車仕様から決定される閉じ 込み逃げ溝幅Ｗの誤差１０％の円に接するＹ軸およびＸ軸に平行な４辺で囲まれ る矩形の角をＧ１、Ｇ２、Ｈ１、Ｈ２とした場合に、歯車側の面５ａに、Ａ１、 Ｇ１、Ｇ２、Ａ２またはＢ１、Ｈ１、Ｈ２、Ｂ２で囲まれる作動油の出入口用切 欠き５５ａ、５６ａを形成している。さらに、前記各点Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２ から側板５の外周上、反出入口５５、５６側に歯車の１〜２ピッチ分だけずらせ た位置をＣ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２とし、これらの点と軸穴中心Ｐ１、Ｐ２とを結 ぶ直線を規定し、さらにその直線と軸穴中心Ｐ１、Ｐ２を中心とする歯底径ｒ１ との交点をＥ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２とした場合に、Ｃ１、Ｊ１、Ｋ１、Ｄ１、Ｅ ２、Ｅ１で囲まれる部分、及び、Ｃ２、Ｊ２、Ｋ２、Ｄ２、Ｆ２、Ｆ１で囲まれ る部分に肉ぬすみ部５３ａ、５４ａを形成している。つまり、点Ａ１、Ｃ１、Ｅ １、Ｅ２、Ｄ１、Ｂ１、Ｈ１、Ｈ２、Ｂ２、Ｄ２、Ｆ２、Ｆ１、Ｃ２、Ａ２、Ｇ ２、Ｇ１で囲まれる図中斜線部分をそれ以外の部分（白抜き部）よりも嵩高い面 に形成し、その面５ａを歯車３、４の側面３ａ、４ａ（３ｂ、４ｂ）に添接させ るようにしている。なお、閉じ込み逃げ幅Ｗ（平歯車の場合）は、モジュールを ｍ、工具圧力角をα_n 、かみ合圧力角をαとして、バックラッシュがない場合に は、 Ｗ＝πｍ・cos α_n ・cos α で表され、バックラッシュがある場合には、 Ｗ´＝Ｗ／２ で表されることが知られている（出典；「歯車ポンプ」 日刊工業新聞社 市川 常雄 著）。さらに、側板５の反歯車側の面５ｂに、図６に斜線で示すように、 軸穴中心Ｐ１、Ｐ２を中心にした８の字形のシール溝５７を形成し、そのシール 溝５７の２つの軸穴側内径Ｒは、（歯底半径ｒ１−軸穴半径ｒ２）×（１／２〜 ３／４）＋軸穴半径ｒ２とし（ｒ１、ｒ２は図５参照）、また、そのシール溝５ ７に連通する各３か所（それ以上であってもよい）に外方放射状溝ａ１、ａ２、 ｂ１、ｂ２、ｈ１、ｈ２を設け、そのうち作動油出入口５５、５６に最も近い溝 ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２の出入口側溝壁ａ１´、ａ２´、ｂ１´、ｂ２´を位置 決めしている。つまり、弧Ａ１、Ｃ１、弧Ａ２、Ｃ２、弧Ｂ１、Ｄ１、弧Ｂ２、 Ｄ２の略中央に点Ｌ１、Ｌ２、Ｍ１、Ｍ２をとり、そこに上記溝壁ａ１´、ａ２ ´、ｂ１´、ｂ２´が位置するようにしている。

【００１８】 そして、以上のように構成される側板５のシール溝５７に、図７に示す８の字 形のシール部材６を埋設している。このシール部材６は、回転方向が逆転しても 常に高圧である領域（点Ｌ１からＭ１までの領域、及び、点Ｌ２からＭ２までの 領域）よりも若干狭小な領域に対応する部位を外周側が溝底６１となるように横 断面Ｌ字形に成形するとともに、それ以外の領域対応する部位を横断面Ｕ字形に 成形し、かつＬ字形の溝底６１とＵ字形の溝底６２とを両者の境界部分において 連続させたものである。つまり、図示例のものは、Ｕ字形の溝底６２が外方放射 部分６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２において高圧側に開口しており、 その部位においてＬ字形の溝底６１に連続している。そして、このシール部材６ を、図６に示したシール溝５７に表裏反転させて嵌入している。つまり、嵌入状 態で、点Ｌ１からＬ２およびＭ１からＭ２の部分では図８に示すように断面がＵ 字状でシール溝５７の溝底と反対側にＵ字の溝底６２が来る向きに設置され、外 方放射溝ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２にはシール部材６の外方放射状部分６３ａ１、 ６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２が配置され、それ以外の領域では断面が図９に示 すようにシール溝５７の溝底と反対側にＬ字の溝底６１が向くように設置されて なる。そして、側板５、シール部材６およびケース１（２）によって図１５に示 したような領域の圧力補償室７を囲繞し、この圧力補償室７に、切欠部５３、５ ４とケース内周２１との隙間を介して歯車側から高圧の圧液を導入するようにし ている。

【００１９】 このようなものであれば、側板５とケース内周２１との隙間を介して側板５の 歯車側の面５ａから反歯車側の面５ｂに回り込んだ液は、図７に矢印で示すよう にＬ字形の溝６１からＵ字形の溝６２に導入される。そして、Ｕ字形の溝６２に 充満した液によって、特にシール部材６の外方放射状部分６３ａ１、６３ａ２、 ６３ｂ１、６３ｂ２に斜め方向から作用する液圧がシール部材６の内外から液圧 バランスされることになる。その作用は既に図１６で説明したところである。そ のため、それらの外方放射部分６３ａ１、６３ａ２、６３ｂ１、６３ｂ２がシー ル溝５７の８の字部分に引きずり込まれる現象を防止することができ、シール部 材６全体を安定的にシール溝５７内に定着させておくことができる。しかも、図 １９に示すものに比べて、Ｌ字形の溝６１が高圧領域に臨む部位に大きく開口し ているため、モータ始動時に供給される圧液は、シール部材６の外周に回り込む のと殆ど同時に、そのＬ字形の溝６１から一斉にＵ字形の溝６２内にも流れ込む ことになる。したがって、シール部材６が内外圧力差により偏平に変形すること を防止することができ、回転方向を頻繁に切り替えても安定して確実なシール機 能を発揮し得るものとなる。

【００２０】 なお、上記実施例のシール部材６は、構造上、閉じ込み部６ｃ（図７参照）が 低圧になるが、図１１及び図１２に示すように、閉じ込み部６ｃが高圧になるも のを用いてもよい。この場合には、シール溝５７は図１０のような形状にしてお けばよい。

【００２１】 ＜第２実施例＞ この歯車モータは、ポンプを兼用するもので、基本的な構成は前記実施例と概 ね同様である。相違点は、図１３および図１４に示すように、ケースの出入口５ ５、５６およびそれに対応する側板５の切欠き部５５ａ、５６ａの大きさが左右 で異ならせてある点と、ポンプとして稼動するときもモータとして稼動するとき も液がそのうちの大径な出入口５６から流入して小径な出入口５５から流出する ように回転方向が定められている点である。

【００２２】 これを、従来のポンプ兼用モータと比較すると、従来のモータでは、ポンプ作 用時とモータ作用時とで回転方向が逆転し、また、ポンプ作用時に出口側が高圧 になりモータ作用時に入口側（つまりポンプ作用時の出口側に相当する）が高圧 になるため、高圧側の出入口が同じであり、シール部材には３の字形のものが用 いられていたのに対して、本実施例のものは、ポンプ作用時とモータ作用時とで 歯車３、４の回転方向が同一であり、また、ポンプ作用時とモータ作用時とで高 圧となる出入口５５、５６が反転するため、シール部材６に左右対称な８の字形 状のものを採用している点に特徴を有する。

【００２３】 このようなポンプ兼用モータであると、ポンプとして作用するときは入口５６ が大径であるために吸込み性能が向上し、モータとして作用するときは出口５５ が小径であって軸受負荷が小さくなるためにスターティングトルクが増大するこ とになる。この場合、入口５６と出口５５の因果関係がないため、それらの径を 互いに独立して自在に設定が可能である。そのため、ポンプ兼用モータとして使 用したときのポンプ性能およびモータ性能を従来のポンプ兼用モータに比べて確 実に向上させ得るものとなる。なお、シール部材の形状等は図示例のものに限定 されるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【００２４】

【考案の効果】

本考案の第１の構成によると、シール部材のうちＬ字形の部位を高圧領域に広 く開口させているため、モータ始動時に供給する圧液が速やかにＵ字形の溝内に 充填される。このため、外方放射状部分をシール部材の溝の内外で液圧バランス させ、突没動作による劣化や破損を防止するとともに、モータ始動時のＵ字溝内 への圧液の導入遅れに起因してシール部材が外側から内側に向かって偏平に潰さ れシール機能が破損する不具合も好適に解消し得るものとなる。

【００２５】 また、本考案の第２の構成によると、ポンプ作用時に適切な吸込み効率が得ら れるように入口の径を規定し、モータ作用時に適切な機械効率が得られるように 出口の径を規定することができるため、従来のポンプ兼用モータのように吸込み 効率と機械効率とのある適当な接点で共通の出入口の径を規定しなければならな いというジレンマがなく、ポンプとしての機能とモータとしての機能を同時に向 上させ得るものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す全体縦断面図。

【図２】図１におけるII-II 線断面図。

【図３】図１におけるIII-III 線断面図。

【図４】側板の歯車側の面を示す図。

【図５】歯車に接触する部位に斜線を付して示す図４に
対応した図。

【図６】側板の反歯車側の面を示す図。

【図７】シール部材を示す図。

【図８】図７におけるVIII-VIII 線拡大断面図。

【図９】図７におけるIX-IX 線拡大断面図。

【図１０】本考案の他の実施例を示す図６に対応した
図。

【図１１】同実施例を示す図７に対応した図。

【図１２】図１１におけるXII-XII 線拡大断面図。

【図１３】本考案の更に他の実施例を示す図２に対応し
た断面図。

【図１４】同実施例を示す図３に対応した断面図。

【図１５】従来例を示す図６に対応した図。

【図１６】他の従来例を示す図１５に対応した図。

【符号の説明】

１…フロントケース ２…リヤケース ３…駆動歯車 ４…従動歯車 ３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ…歯車側面 ５…側板 ５ｂ…反歯車側の面 ７…圧力補償室 ５７…シール溝

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ケース内に互いに噛合する一対の歯車を配
   設するとともに、それらの歯車側面とケースとの間に、
   反歯車側に設けたシール溝に８の字形のシール部材を埋
   設してなる側板を介在させ、側板、シール部材およびケ
   ースによって囲繞される圧力補償室に側板とケースとの
   隙間を介して歯車側から圧液を導入するようにした両回
   転形の歯車モータにおいて、 前記シール部材のうち、回転方向が逆転しても常に高圧
   である領域に略対応する部位を外周側が開口された横断
   面Ｌ字形に成形するとともに、それ以外の領域に略対応
   する部位を横断面Ｕ字形に成形し、かつＬ字形の溝底と
   Ｕ字形の溝底とを両者の境界部分において連続させてな
   ることを特徴とする歯車モータ。
2. 【請求項２】ケース内に互いに噛合する一対の歯車を配
   設するとともに、それらの歯車側面とケースとの間に、
   反歯車側に設けたシール溝にシール部材を埋設してなる
   側板を介在させ、側板、シール部材およびケースによっ
   て囲繞される圧力補償室に側板とケースとの隙間を介し
   て歯車側から圧液を導入するようにしたポンプ兼用の歯
   車モータにおいて、 前記シール部材を８の字形にし、且つ、ケース内周に開
   口する一対の出入口の径を互いに異ならせ、ポンプとし
   て稼動するときもモータとして稼動するときも液が大径
   な出入口から流入して小径な出入口から流出するように
   歯車の回転方向を定めてなることを特徴とする歯車モー
   タ。