JPH09112443A - 歯車を備えた流体機器 - Google Patents

歯車を備えた流体機器

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JPH09112443A
JPH09112443A JP7295323A JP29532395A JPH09112443A JP H09112443 A JPH09112443 A JP H09112443A JP 7295323 A JP7295323 A JP 7295323A JP 29532395 A JP29532395 A JP 29532395A JP H09112443 A JPH09112443 A JP H09112443A
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gear
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gears
fluid
shafts
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JP7295323A
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Paul Truninger
トゥルニンガー パウル
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Truninger AG
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    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
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    • F04C2/086Carter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】間隙補正を用いることなく、連動する構成部品
の間における流体漏れを間隙補正に匹敵する程度に低減
する。 【解決手段】歯末径da、トップランド幅b及び円周ピ
ッチtを有する少なくとも1つの外歯型の歯車4と、同
歯車4と噛み合う少なくとも1つの更なる歯車5と、歯
車4の端面に隣接するハウジング2の側壁1,3とを有
する。両歯車4,5は側壁1,3においてすべり軸受け
8〜11に支承された軸6,7にて支持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯末径、トップラ
ンド幅及び円周ピッチを有する少なくとも1つの外歯型
の歯車と、同外歯型の歯車と噛み合う少なくとも1つの
更なる歯車と、外歯型の歯車の端面に隣接するハウジン
グの側壁とを有する歯車ポンプ(又は歯車モータ)であ
って、歯車は側壁においてすべり軸受けに支承された軸
にて支持され、外接歯車ポンプ又は内接歯車ポンプ(又
は歯車モータ)として形成された歯車ポンプ(又は歯車
モータ)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】外接歯車ポンプ(歯車モータ)は互いに
噛み合う少なくとも2つの外歯型歯車を有する。内接歯
車ポンプ(歯車モータ)は1つの内歯型歯車及び少なく
とも1つの外歯型歯車を有する。回転式排水機の構造原
理はトルクモータにも適している。特に、歯車ポンプ及
び歯車モータは同一の構造原理に基づいて形成される。
【0003】外接歯車ポンプ及び外接歯車モータ並びに
内接歯車ポンプ及び内接歯車モータが周知である。簡略
化するため、以下の説明は歯車ポンプに限定する。勿
論、回転式排水装置の構造原理はトルクモータにも適し
ているため、歯車モータにも同様のことが当てはまる。
【0004】一般的に、エネルギーの節約という観点か
ら機械の効率性は非常に重要である。特に、容積効率は
歯車ポンプの構成方法に左右される。歯車ポンプにおい
て、流体の内漏れ及び外漏れは、連動する構成部品の間
に、例えば静止部分と回転部分との間に間隙が形成され
る箇所に生じる。流体漏れは、特に圧力室と吸引室との
間に生じる。本質的に、流体漏れは3つの領域に区分す
ることが可能である。第1は各歯車の端面における領域
であり、第2は歯末円に沿う領域であり、第3は軸のす
べり軸受けにおける領域である。
【0005】漏れ損失は圧力に比例して増大し、間隙幅
(連動する構成部品の間の距離)の3乗になり、間隙長
(流体漏れが拡大する距離)に反比例する。適正な方法
が存在しないと、操作上の安全性及び精度を理由に間隙
を任意に狭めることはできないため、歯車ポンプは10
0バールを上回る範囲の高静圧に適さない。更に、漏れ
損失は上昇圧力により生じるハウジングの変形に起因
し、特に歯車の端面に沿って増大する。
【0006】従来、漏れ損失は連動するとともに、加圧
に応じて圧力負荷部分を介し、圧力室と吸引室との間に
流体漏れを生じさせる構成部品の間(例えば歯車の端面
と隣接ハウジング領域との間)の間隙を一定に保ち、或
いは狭めることにより、間隙補正を介して低下させられ
る。これは、少なくともハウジングの変形を補正するよ
うにして行われる。
【0007】この種のポンプは、形成される微小の間隙
には緻密に濾過された流体を用いた操作が必要であると
いう問題点を有する。実際には、このような前提条件が
満たされることは稀である。従って、幾分かの不純物を
含有する標準的流体を使用する時、密封部品が早期に磨
耗する結果となる。これは問題であり、この種のポンプ
の耐用年数が制限され、元々良好な効率も稼動中に汚染
度に応じて徐々に低下する。
【0008】更に、このような間隙補正機構を有するポ
ンプは、間隙補正部分が複雑であるとともにコストが集
約的であるという問題点を有する。更なる問題点は、こ
れらの部分に付与される接触圧は摩擦力を生じさせ、機
械効率に悪影響を与える。従って、効率全体に悪影響を
与える。
【0009】間隙補正される高圧用のポンプは密封を目
的として本質的に小さいと同時に短い間隙を示す(間隙
長が短い)。対照的に、非補正歯車ポンプでは、歯車の
端面を側方から密封するための密封面が大きい(間隙長
が長い)と同時に著しく長い(密封間隙が長い)が、こ
れは補正部分の省略が原因である。益々問題となること
は、特に100バールを上回る範囲の高圧において、側
壁の湾曲に起因する上昇圧力により間隙幅が増大するこ
とである。
【0010】漏れ損失は歯車ポンプ又は歯車モータの歯
末円に沿っても顕著である。歯の幾何学形状は最適結果
を得るように、例えば所定の構造容積における押しのけ
容量が多いこと、製造簡易化のためのインボリュート歯
形、確実動作のかみ合い率を有するかみ合い長さ、ノイ
ズを理由とする歯数の減少等の幾つかの必要条件を満た
さねばならない。従って、歯車の幾何学形状においては
歯が比較的尖鋭であり、トップランド幅は円周ピッチの
僅かに約5%以内である。従って、回転する歯車の先端
と静止ハウジング部分との間に形成される間隙の長さは
非常に短く、歯末に沿って漏れ損失が顕著になる。
【0011】更に、従来のポンプは軸のすべり軸受けに
おいて流体の外漏れを示す。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものであって、その目的は、間
隙を補正することなく間隙補正機構に匹敵する容積効率
及び全体的な効率が可能な歯車ポンプ又は歯車モータの
構造を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の歯車ポンプ(歯車モータ)では、側壁は歯
末径の少なくとも75%の厚さを有するとともに、少な
くとも140GPaの弾性率を示す材料からなり、歯車
のトップランド幅は歯車ピッチの少なくとも15%であ
り、すべり軸受けは連動すべり軸受けに支持された軸の
直径の少なくとも1.3倍の長さを有する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した外接歯
車ポンプの一実施形態を図1及び図2に従って説明す
る。勿論、本発明に基づく特徴は他の回転式排水機又は
トルクモータにも適用可能である。
【0015】図1は本発明に基づく外接歯車ポンプの断
面図を示す。この外接歯車ポンプはプレート状の側壁
1,3を有するハウジング2を備えている。ハウジング
2は2本の互いに平行に延びる軸6,7を支持し、これ
らに少なくとも2つの外歯型の歯車4,5がそれぞれ装
着され、互いに噛み合っている。歯車ポンプ又は歯車モ
ータは少なくとも1つの内歯型の歯車を有するようにし
てもよい。軸6は軸7が空転する時に駆動され、互いに
噛み合う歯車4,5を介して駆動される。軸6,7は側
壁1,3においてそれぞれ2つのすべり軸受け8,9又
は10,11に支持されている。
【0016】流体漏れは連動する構成部品の間に間隙が
形成される箇所に生じる。この漏洩箇所として、主に、
符号A,B,Cにて示す3つの領域が考えられる。図1
に示す第1の流体漏れ領域Aは歯車の端面と側壁1,3
との間における接触域に形成されている。側壁1,3の
厚さwは歯末径daの約80%(少なくとも75%)で
あるため、側壁1,3は100バールを上回る高静圧に
耐えるとともに過度のたわみを防止するのに必要な剛性
を示す。壁の強度が高いことによって生ずる効果は材料
の選択により更に増大することが可能である。これらの
構成方法により側壁1,3のたわみは間隙幅と比較すれ
ば微少な量に制限される。
【0017】第2の流体漏れ領域Bは歯末に沿った領域
に形成されている。図2を参照して以下に更に詳細に説
明する。第3の流体漏れ領域Cは軸6,7のすべり軸受
け8〜11に沿って形成されている。漏れ損失はすべり
軸受け8〜11の長さlに反比例する。軸径dに対する
すべり軸受けの長さlの比率は約1.5(少なくとも
1.3)である。この値は周知の値(0.8)より遥か
に大きく、従って、流体漏れ損失は顕著に低下してい
る。本発明に基づき、側壁1,3が従来の形状と比較し
て幅広であるため、軸6,7の延長によりすべり軸受け
8〜11の長さlが延び、漏れ損失に関連する間隙長が
延びている。複雑な構成は必要としない。
【0018】図2は歯車4,5の互いに噛み合う歯の側
面図を示し、トップランド幅b及び円周ピッチtを示
す。図示する歯面の構成により、トップランド幅bは円
周ピッチtの約20%(少なくとも15%)になってい
る。従来、トップランド幅bは円周ピッチの約5〜8%
である。トップランド幅bは領域Bにおける漏れ損失の
原因となる間隙長に相当する。繰り返すと、漏れ損失は
間隙長に反比例するため、トップランド幅b(間隙長)
が実質的に長くなったことにより、歯末に沿って漏れ損
失が大幅に低減している。
【0019】本発明の特徴により、側壁1,3のたわみ
は間隙幅と比較して僅かなレベルに低減されている。側
壁1,3の厚さwは歯末径daの約80%であって、側
壁1,3用の材料は150〜230GPa(少なくとも
140GPa)の弾性率を有することが好ましい。
【0020】本発明に基づく側壁1,3の構成により、
側壁1,3と歯車4,5の端面との間の間隙を介しての
流体漏れが制限される。側壁1,3用の材料として、例
えば鋼又は球顆状の含黒鉛鉄を選択する。通常、アルミ
ニウムの弾性率(約70GPa)は低すぎる。
【0021】本発明の別の利点に基づき、歯車4,5は
極力広いトップランド幅bを有する歯面を示す。トップ
ランド幅bは円周ピッチtの20%に達することが好ま
しい。従来のトップランド幅がピッチの僅か5〜8%で
あることと比較し、間隙長が実質的に長くなり、従っ
て、密封作用が大幅に向上している。
【0022】更に、本発明に基づき、軸6,7のすべり
軸受け8〜11における流体漏れは、好ましくは軸径d
の約1.4〜1.8倍の長さlの延長型軸受けブッシュ
を組み込むことにより低減可能である。これにより、従
来の構成と比較し、間隙長が大幅に延びている(従来、
軸受けブッシュは軸径の約0.8倍の長さのものが使用
される。)。すべり軸受け8〜11は側壁1,3に形成
されているため、軸6,7の延長によりすべり軸受け8
〜11を容易に延長可能である。複雑な構成方法を必要
としない。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
間隙を補正する必要なしに間隙補正機構に匹敵する容積
効率及び全体的な効率を達成できるという優れた効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に基づく外接歯車ポンプであって、側
壁強度と歯末径との関係及びすべり軸受け長と軸径との
関係を詳細に示す断面図。
【図2】 トップランド幅と歯車ピッチとの関係を示す
図1のI−I線に沿った部分断面図。
【符号の説明】
1,3…側壁、2…ハウジング、4,5…歯車、6,7
…軸、8〜11…すべり軸受け、b…トップランド幅、
a…歯末径、l…すべり軸受けの長さ、t…円周ピッ
チ、w…壁の厚さ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F04C 2/10 341 F04C 2/10 341Z (71)出願人 595160488 Industriestrasse 9 CH−4513 Langendorf/So lothurn Switzerland

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 歯末径(da)、トップランド幅(b)
    及び円周ピッチ(t)を有する少なくとも1つの外歯型
    の歯車(4)と、同歯車(4)と噛み合う少なくとも1
    つの更なる歯車(5)と、歯車(4)の端面に隣接する
    ハウジング(2)の側壁(1,3)とを有し、両歯車
    (4,5)は側壁(1,3)においてすべり軸受け(8
    〜11)に支承された軸(6,7)にて支持された歯車
    ポンプ及び歯車モータのいずれか1方において、 前記側壁(1,3)は歯末径(da)の少なくとも75
    %の厚さ(w)を有し、側壁(1,3)の材料は少なく
    とも140GPa(ギガパスカル)の弾性率を有し、ト
    ップランド幅(b)は円周ピッチ(t)の少なくとも1
    5%であり、すべり軸受け(8〜11)は連動するすべ
    り軸受け(8〜11)にて支持された軸(6,7)の直
    径(d)の少なくとも1.3倍の長さを有することを特
    徴とする歯車を備えた流体機器。
  2. 【請求項2】 前記側壁(1,3)は歯末径(da)の
    約80%以内の厚さ(w)を有することを特徴とする請
    求項1に記載の歯車を備えた流体機器。
  3. 【請求項3】 前記側壁(1,3)の材料は150〜2
    30GPaの範囲内の弾性率を有することを特徴とする
    請求項1及び請求項2のいずれか1項に記載の歯車を備
    えた流体機器。
  4. 【請求項4】 前記側壁(1,3)の材料は鋼及び球顆
    状の含黒鉛鉄のいずれかであることを特徴とする請求項
    1乃至請求項3のいずれか1項に記載の歯車を備えた流
    体機器。
  5. 【請求項5】 前記トップランド幅(b)は円周ピッチ
    (t)の20%以内であることを特徴とする請求項1乃
    至請求項4のいずれか1項に記載の歯車を備えた流体機
    器。
  6. 【請求項6】 前記すべり軸受け(8〜11)はすべり
    軸受け(8〜11)において支持された軸(6,7)の
    直径(d)の1.4〜1.8倍の範囲の長さ(l)を有
    することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか
    1項に記載の歯車を備えた流体機器。
  7. 【請求項7】 前記歯車ポンプ及び歯車モータのいずれ
    かは少なくとも2つの外歯型の歯車(4,5)を有する
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項
    に記載の歯車を備えた流体機器。
  8. 【請求項8】 前記歯車ポンプ及び歯車モータのいずれ
    かは少なくとも1つの内歯型の歯車を有することを特徴
    とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の歯
    車を備えた流体機器。
  9. 【請求項9】 前記一方の軸(6)は駆動され、他方の
    軸(7)は空転することを特徴とする請求項1乃至請求
    項8のいずれか1項に記載の歯車を備えた流体機器。
JP7295323A 1995-10-24 1995-11-14 歯車を備えた流体機器 Pending JPH09112443A (ja)

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DE29516780U DE29516780U1 (de) 1995-10-24 1995-10-24 Zahnradpumpe oder -motor
DE29516780-7 1995-10-24

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KR (1) KR970024449A (ja)
DE (1) DE29516780U1 (ja)
TW (1) TW323754U (ja)

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DE29516780U1 (de) 1995-12-07
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