JPH10141246A

JPH10141246A - ギアポンプ

Info

Publication number: JPH10141246A
Application number: JP29132896A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kitamura; 和久北村; Hiroaki Takebayashi; 博明竹林; Shoji Eguchi; 正二江口
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ギアポンプにおいて、耐久性に優れ長寿命で軽
量であること。【解決手段】ギア室14を区画する一対のサイドプレート
12,12 に形成した支持孔31,41 によって、駆動ギア3 お
よび従動ギア4 の支軸30,40 を支持する。サイドプレー
ト12の表面に硬化処理膜を形成した。支持孔31,41 の内
周面の耐摩耗性を向上できると共に、ギア3,4 と摺接す
る、サイドプレート12のギア側側面の耐摩耗性を向上で
きる。硬化処理膜としては、ニッケル−リンの金属マト
リックス中に炭化ケイ素の微粒子を分散共析させた複合
ニッケルメッキ皮膜が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は互いに噛み合う一対
のギアの回転によりポンプ作用をなすギアポンプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来よ
り、ギアポンプは、簡単な構造でありながら容量を大き
くできることから、種々の産業分野に用いられている。
この種のギアポンプの構造としては、ハウジング内部の
空洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせてギア室を区
画し、このギア室の内部に互いに噛み合う一対のギアを
収容して、各ギアの支軸を各サイドプレートに形成した
支持孔によって嵌合支持すると共に、上記ギア室の内部
に両ギアの噛み合い位置を挟んで作動流体の吸込室およ
び吐出室を形成したタイプのものが一般的である。

【０００３】そして、上記のハウジングやサイドプレー
トには、加工性および軽量化のためにアルミニウム合金
が使用される一方、各歯車には耐摩耗性が要求されるの
で鋳鉄等の鉄系の材料が使用されることが一般化してい
る。しかしながら、ギアの支軸をアルミニウム合金製の
サイドプレートの支持孔によって直接支持した場合、支
持孔の摩耗が激しく耐久性が悪くなる。

【０００４】そこで、例えばフッ素樹脂でコーティング
した金属製のブッシュを上記アルミニウム製のサイドプ
レートの支持孔に嵌め入れて、ブッシュを介してギアの
支軸を支持することが考えられる。しかし、高圧で負荷
が大きい場合や低粘度の作動油を用いて潤滑条件が厳し
い場合等には不完全であった。また、互いに対向するギ
アの側面とサイドプレートとの側面との間の摺動によっ
て摩耗が発生するという問題もあり、上記のブッシュで
はこの部分の摩耗に対処できない。

【０００５】そこで、本発明の課題は、耐久性に優れた
長寿命のギアポンプを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載のギアポンプは、ハウジング内部の空
洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせてギア室を区画
し、このギア室の内部に互いに噛み合う一対のギアを収
容してギアの支軸を各サイドプレートにそれぞれ形成し
た一対の支持孔に嵌合支持すると共に、ギア室の内部に
両ギアの噛み合い位置を挟んで作動流体の吸込室および
吐出室を形成したギアポンプにおいて、上記サイドプレ
ートは、アルミニウム合金からなり、その表面に硬化処
理膜を形成していることを特徴とするものである。

【０００７】この構成では、サイドプレートをアルミニ
ウム合金製として軽量化を達成しつつ、このアルミニウ
ム合金製のサイドプレートの表面に、硬化処理膜を形成
してあるので、支軸を受ける部分の耐摩耗性、およびギ
アの側面との摺接部分における耐摩耗性を向上できる。
その結果、摩耗に起因した流体漏れによるポンプ効率の
低下を抑制できる。

【０００８】ここで、アルミニウム合金としては、例え
ば鋳造性の良いＡＣ２Ａ材やＨ−４０４０材、Ａ２０１
４材などがある。また、硬化処理膜とは、窒化処理、
ホウ化処理、浸炭処理等の拡散浸透処理、ＰＶＤ、Ｃ
ＶＤ、溶射処理のようなセラミック硬質被覆コーティン
グ処理、およびニッケルメッキ、クロムメッキ等のメ
ッキ処理の何れかの表面処理が施された膜を意味する。
硬化処理膜形成の前処理として、フッ素ガス雰囲気中で
生成したフッ化膜を除去することにより、母材としての
アルミニウム合金の表面を浄化および活性化させること
が、母材と硬化処理膜との間に強い密着性が得られる点
で好ましい。

【０００９】また、請求項２のように、硬化処理膜が、
硬質微粒子を複合共析させた複合ニッケルメッキ皮膜を
含む場合には、高い硬度を達成して優れた耐摩耗性を得
ることができる。ここで、複合ニッケルメッキ皮膜とし
ては、ニッケル−ホウ素あるいはニッケル−リンの金属
マトリックス中に、不溶性の硬質微粒子を複合共析させ
たものがある。不溶性の硬質微粒子としては、炭化ケイ
素の他、二酸化ケイ素、二酸化アルミニウム、二酸化セ
リウム、炭化タングステン、炭化チタン、窒化ホウ素、
窒化ケイ素があり、これらを１種または２種以上用いる
ことができる。さらに、固体潤滑性微粒子として、ＰＴ
ＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、黒鉛、フッ化黒
鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステンまたは窒化
ホウ素を１種又は２種以上複合共析させても良い。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態を添付
図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一実施形態
に係るギアポンプの断面図であり、図２は図１のII−II
線に沿う断面図であってハッチングを省略してある。ま
た、図３は図１のIII −III 線に沿う断面図であり、図
４はIV−IV線に沿う断面図である。

【００１１】図１を参照して、本ギアポンプは、その中
央部を貫通する長円形断面の空洞を有する本体筒１０の
両側を、これの全面を覆う態様にねじ止めされた一対の
蓋板１１により塞いで構成されたハウジング１を備えて
いる。このハウジング１の内部には、前記空洞部の両側
から嵌挿されたアルミニウム合金製の一対のサイドプレ
ート１２同士の間にギア室１４が区画されており、この
ギア室１４内には、互いに対をなす駆動ギア３と従動ギ
ア４が配置されている。１９は、蓋板１１の環状溝に収
容され、蓋板１１とサイドプレート１２との間に介在し
てギア室１４を密封するためのＯリングである。１３は
サイドプレート１２の収容溝に収容され、ギア室１４内
において対向するサイドプレート１２と蓋板１１との間
の空間を低圧側と高圧側とに仕切るシールである。

【００１２】駆動ギア３および従動ギアの支軸３０，４
０は、長円形断面を有するギア室１４の両側の半円部の
軸心上にそれぞれ位置し、互いに平行をなして架設され
ている。すなわち、支軸３０，４０は各サイドプレート
１２にそれぞれ一対形成された支持孔３１，４１にによ
り両持ち支持されている。一対の支持孔３１によって支
持された一方の支軸３０は、一方の蓋板１１を貫通して
外部に延長され、この延長端に伝達される図示しないモ
ータからの駆動力により回転駆動される駆動軸を構成し
ている。また、支軸３０には、ギア室１４の内部におい
て駆動ギア３が一体回転可能に装着されている。支軸３
０が蓋板１１を貫通する部分にはオイルシール１７が配
置されている。

【００１３】また、一対の支持孔４１によって支持され
た他方の支軸４０は、各サイドプレート１２の支持孔４
１内に軸端を有する従動軸を構成している。支軸４０に
は、ギア室１４の内部において従動ギア４が装着されて
いる。従動ギア４の支軸４０への装着では、軸回りの回
転を拘束しても良いし軸回りの回転を許容しても良い。
従動ギア４は両支軸３０，４０の軸心を含む平面内にお
いて駆動ギア３と噛み合い、支軸３０により駆動される
駆動ギア３の回転に伴って、支軸４０と共に（或いは支
軸４０の回転を伴わずに）従動回転するようにしてあ
る。

【００１４】図２には、駆動ギア３およびこれに連動す
る従動ギア４の回転方向が矢符により示してあり、両ギ
ア３，４の噛み合い位置を挟んだ両側には、前記回転方
向側に吸込口室５が、反回転方向側に吐出室６が形成さ
れている。これら吸込室５および吐出室６は、本体筒１
０の対応位置に開口する吸込口１５および吐出口１６を
介して、ハウジング１外の図示しない吸込先および吐出
先にそれぞれ接続されるようにしてある。

【００１５】図３において、サイドプレート１２のギア
側側面１２ａには、両ギア３，４の噛み合い位置から吸
込室５側へ延びる逃げ溝６３および吐出室６側へ延びる
逃げ溝６４が形成されている。これらの逃げ溝６３，６
４は、両ギア３，４の噛み合い位置で流体が各サイドプ
レート１２と各噛合ギア歯とで形成される閉塞領域に閉
じ込められる、いわゆる閉じ込みの発生を防止するため
のものである。両逃げ溝６３，６４は両ギア３，４の噛
み合い中心位置を避けるようにして設けられ、互いの間
に所定の距離が確保されている。これは両逃げ溝６３，
６４を連通させてしまうと、吸込室５側と吐出室６側が
連通されて、ポンプ機能を果たせなくなるので、これを
防止するためである。また、上記ギア側側面１２ａに
は、各支持孔３１，４１と吸込室５側とをそれぞれ連通
する連通溝６５が形成されている。

【００１６】一方、図４において、サイドプレート１２
の反ギア側側面１２ｂには、略Ｗ字形形状のシール溝に
上記のシール１３を収容しており、このシール１３を境
界として、互いに対向するサイドプレート１２と蓋板１
１との間の空間が、吸込室５側に連通する低圧側空間と
吐出室６側に連通する高圧側空間とに仕切られている。
このように、サイドプレート１２の背面である反ギア側
側面１２ｂには、シール１３で仕切られた状態で、低圧
の作動流体および高圧の作動流体が背圧として作用し、
これが、サイドプレート１２に吐出圧に応じて負荷され
るので、サイドプレート１２と両ギア３，４との間の隙
間が高精度で維持される結果、高圧時のポンプ効率を高
く維持できる。また、上記反ギア側側面１２ｂには、上
記低圧側空間において各支持孔３１，４１と吸込室５側
とをそれぞれ連通する各一対の連通溝６５が形成されて
いる。

【００１７】このような構成により、吸込口１５を経て
吸込室５に導入される作動流体は、該吸込室５に臨む駆
動ギア３および従動ギア４の歯間に受け入れられ、両ギ
ア３，４の回転により、それぞれの歯間の本体筒１０の
内周面との間に封止された状態で搬送され、吐出室６に
送り出される。吐出室６への送り出しを終えた駆動ギア
３と従動ギア４とは、両ギア３，４の噛み合い位置を経
て吸込室５側に向き、該吸込室５内の作動流体を再度受
け入れて吐出室６側へ送り出す作用をなす。

【００１８】一方、ギアポンプの要部の一部破断分解斜
視図である図５を参照して、支持孔３１，４１と各支軸
３０，４０との摺動面には、低圧側の吸込室５からの作
動流体が循環されるようになっている。すなわち、支持
孔３１，４１の内周面３１ａ，４１ａには、螺旋状溝３
１ｃ，４１ｃが形成されていることから、支軸３０，４
０が回転することによって、サイドプレート１２の一方
の側面１２ａ又は１２ｂに形成された連通溝６５を通し
て、吸込室５側の作動流体が支持孔３１，４１内に導入
され、サイドプレート１２の他方の側面１２ｂ又は１２
ａに形成された連通溝６５を通して、吸込室５に還流さ
れるようになっている。なお、各支持孔３１，４１の螺
旋状溝３１ｃ，４１ｃは全て同方向に形成してあり、両
ギア３，４が互いに逆回転することから、図１および図
５において、左上および右下の支持孔１，３１内へは、
サイドプレート１２の反ギア側側面１２ｂから作動流体
が導入され（図５において黒抜き矢符で示す）、右下お
よび左上の支持孔３１，４１内へはサイドプレート１２
のギア側側面１２ａから作動流体が導入される（図５に
おいて白抜き矢符で示す）ようになっている。

【００１９】サイドプレート１２を構成するアルミニウ
ム合金としては、例えば鋳造性の良いＡＣ２Ａ材やＨ−
４０４０材、Ａ２０１４材などがあり、サイドプレート
１２の表面のうち、図６に示すように、少なくとも支持
孔３１，４１の内周面３１ａ，４１ａおよびギア側側面
１２ａには、硬化処理膜Ｆが形成されている。この硬化
処理膜Ｆとしては、素材の表面にフッ化膜を形成した
後、これを除去することで、表面を浄化および活性化さ
せる前処理を行い、その後、拡散浸透処理、セラミック
硬質被覆コーティング処理およびメッキ処理の何れかの
表面硬化処理を行う。

【００２０】拡散浸透処理としては、窒化処理、ホウ化
処理、浸炭処理等があり、セラミック硬質被覆コーティ
ング処理としては、ＰＶＤ、ＣＶＤ、溶射処理等があ
り、メッキ処理としては、ニッケルメッキ、クロムメッ
キ等がある。上記の前処理によって、母材としてのアル
ミニウム合金の表面を浄化および活性化させることがで
き、その結果、母材と硬化処理膜との間に強い密着性を
得ることができる。

【００２１】特に好ましい硬化処理膜Ｆとしては、硬質
微粒子を複合共析させた複合ニッケルメッキ皮膜があ
る。この場合、高い硬度を達成して優れた耐摩耗性を得
ることができるので、ポンプの耐久性を格段に向上でき
る。ここで、複合ニッケルメッキ皮膜としては、ニッケ
ル−ホウ素あるいはニッケル−リンの金属マトリックス
中に、不溶性の硬質微粒子を複合共析させたものがあ
る。不溶性の硬質微粒子としては、炭化ケイ素の他、二
酸化ケイ素、二酸化アルミニウム、二酸化セリウム、炭
化タングステン、炭化チタン、窒化ホウ素、窒化ケイ素
があり、これらを１種または２種以上用いることができ
る。さらに、固体潤滑性微粒子として、ＰＴＦＥ、黒
鉛、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステ
ンまたは窒化ホウ素を１種又は２種以上複合共析させて
も良い。また、複合ニッケルメッキ皮膜の厚みとしては
１０〜５０μｍの範囲が好ましく、その中でも２０〜３
０μｍの範囲がより好ましい。複合ニッケルメッキ皮膜
の表面硬度としては、Ｈｖ７５０〜１１００（ビッカー
ス硬度）の範囲が好ましい。

【００２２】本実施形態では、サイドプレート１２に、
表面に硬化処理膜Ｆを形成したアルミニウム合金を用い
たので、軽量化を達成しつつサイドプレート１２の耐摩
耗性を向上できる。特に、支軸３０，４０を受ける支持
孔３１，４１の内周面３１ａ，４１ａや、ギア３，４の
側面と摺接するサイドプレート１２のギア側側面１２ａ
での耐摩耗性の向上により、耐久性を格段に向上でき
る。

【００２３】なお、本発明は上記各実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲で種々の変更を施すこと
ができる。

【００２４】

【実施例】アルミニウム合金材としてＡＣ２Ａ材を用
い、その表面に下記の硬化処理膜を生成した実施例１〜
４を作成し、表面硬度（ビッカース硬度）を測定すると
共に、プレッシャーショックの摩耗試験を実施したとこ
ろ、表１に示す結果を得た。なお、各実施例の硬化処理
の前処理として、アルミニウム合金材の表面にフッ化膜
を生成した後、これを除去する処理を行った。

【００２５】実施例１ニッケル−リンの金属マトリックス中に硬質微粒子とし
て炭化ケイ素を複合共析させた無電解複合ニッケルメッ
キ皮膜を、アルミニウム合金材の表面に２０μｍの厚み
で形成した。実施例２ニッケル−ホウ素の金属マトリックス中に硬質微粒子と
して炭化ケイ素を複合共析させた無電解複合ニッケルメ
ッキ皮膜を、アルミニウム合金材の表面に２０μｍの厚
みで形成した。

【００２６】実施例３アルミニウム合金材の表面に、ガス窒化処理膜からなる
硬化処理膜を２０μｍの厚みで形成した。実施例４アルミニウム合金材の表面に、ＰＶＤ法を用いて窒化ケ
イ素コーティング皮膜からなる硬化処理膜を１０μｍの
厚みで形成した。

【００２７】実施例５ニッケル−リンの金属マトリックス中に固体潤滑性微粒
子としてＰＴＦＥを分散させた無電解ニッケルメッキ皮
膜をアルミニウム合金材の表面に２０μｍの厚みで形成
した。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示すように、各実施例とも高い硬度
と優れた耐久性を実現できた。

【００３０】

【発明の効果】本発明では、サイドプレートをアルミニ
ウム合金製として軽量化を達成しつつ、このアルミニウ
ム合金製のサイドプレートの表面に、硬化処理膜を形成
してあるので、支軸を受ける部分の耐摩耗性、およびギ
アの側面との摺接部分における耐摩耗性を向上できる。
その結果、耐久性を向上できるとともに摩耗に起因した
流体漏れによるポンプ効率の低下を抑制できる。

【００３１】また、上記硬化処理膜が、硬質微粒子を複
合共析させた複合ニッケルメッキ皮膜を含む場合には、
より高い耐摩耗性を達成でき、耐久性を格段に向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のギアポンプの断面図であ
る。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図であり、ハッチン
グを省略してある。

【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。

【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。

【図５】ギアポンプの要部の一部破断分解斜視図であ
る。

【図６】サイドプレートの断面図である。

【符号の説明】

１ハウジング３駆動ギア４従動ギア５吸込室６吐出室１２サイドプレート１２ａギア側側面１４ギア室３０，４０支軸３１，４１支持孔３１ａ，４１ａ内周面Ｆ硬化処理膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング内部の空洞に一対のサイドプレ
ートを嵌め合わせてギア室を区画し、このギア室の内部
に互いに噛み合う一対のギアを収容してギアの支軸を各
サイドプレートにそれぞれ形成した一対の支持孔に嵌合
支持すると共に、ギア室の内部に両ギアの噛み合い位置
を挟んで作動流体の吸込室および吐出室を形成したギア
ポンプにおいて、上記サイドプレートは、アルミニウム合金からなり、そ
の表面に硬化処理膜を形成していることを特徴とするギ
アポンプ。
【請求項２】上記硬化処理膜は、硬質微粒子を複合共析
させた複合ニッケルメッキ皮膜を含むことを特徴とする
請求項１記載のギアポンプ。