JPS6343593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は歯車ポンプまたはモータに関し、特に
該ポンプまたはモータのシヤフト用軸受を低圧潤
滑するシール板構造体に関する。

従来、装置を流通する流体の一部をブリード・
オフし、それをシヤフトの軸受に流通さすことに
よつて平歯車ポンプおよびモータの軸受を適切に
潤滑する各種の試みが行なわれてきた。例えば、
歯車に隣接する摩耗板は歯車の歯がかみ合う帯域
において摩耗板のシヤフト用開口間を伸びる流量
規制みぞまたはスロツト（以下制量スロツトと記
す）を備えていた。そのような場合の潤滑剤は流
量規制スロツトを介して軸受を平行に通され、次
に捕集されて装置の低圧側に戻される。これらの
長い制量スロツトはシール板を弱くするため高強
度、高価な材料を使用しなければならないという
欠点を有する。また、該制量スロツトまたはノツ
チは潤滑剤の分配を著しく害する詰りや侵食を受
けやすい。さらに、潤滑剤に溶けた空気が制量ノ
ツチを流通する間に放出される傾向にあり、それ
が潤滑剤の泡立ちをもたらして軸受を通る流れを
悪くする。また、そのような軸受の平行潤滑は、
ポンプの出口ポートまで到達しない多量の油を必
要とし、それによつて全体の潤滑効率が下がる。

また軸受の潤滑に必要な全体の油量を少なくす
るために、潤滑剤流を最初１つの軸受次に別の軸
受と直列に案内する試みも行われてきた。例え
ば、歯車の歯がかみ合うところの帯域から高圧側
で１つの歯車シヤフトのみの方向に伸びる短い制
量スロツトを設けることが知られている。この場
合の潤滑剤は短い制量スロツトを介して１つの軸
受を経てポンプ・ハウジング内の流路を通つて別
の軸受に送られ、次に低圧側に戻される。残念な
がら、この先行技術の設計は平行流型ポンプにつ
いて前述した２，３の欠点を有する。高圧力が荷
重下で変化するため、高圧側での制量スロツトの
場所には、軸受の流量を限度内に保つために精密
な寸法のスロツトを使用する必要がある。従つ
て、軸受流は系の圧力によつて制御され、調節が
困難である。さらに、制量スロツトはその小サイ
ズのために詰りと侵食を受けやすい。歯車ポンプ
およびモータにおいては歯車の歯の間の容積（ス
ペース）が最初減少し、次に増加するため、制量
スロツトにおいては周知のように逆流が生じ、そ
れが好ましくない潤滑剤の流れパタンおよび潤滑
剤の泡立ちをもたらす。また、高圧側での短い制
量スロツトの場所には摩耗板に大きな差圧が生
じ、それが摩耗を増大さす傾向にある。

歯車ポンプまたはモータの軸受を通る潤滑剤流
を制御するもう１つの方法が米国特許第4160630
号に開示されている。この特許の装置は低圧側に
流路を配置し、その流路はかみ合つた歯車の間に
捕獲された小体積の流体に存在する高流体圧力に
さらされる。この高圧力は、隣接する軸受の１つ
に潤滑剤流を送り、ハウジングに設けた流路に沿
つて同じ考えの別の軸受へ戻すのに用いられる。

これらの小体積の流体は歯車回転の一部分に渡
つて低圧側以上の圧力を経験するが、歯車が低圧
側へ回転し続ける程小体積部が拡大するので、こ
れら小体積部の圧力は実際には一定の時間低に方
の圧力以下に低下する。この低圧力は、先行技術
によるある種のポンプでは隣接するシヤフト軸受
の１つから潤滑剤を吸出してその小体積部（スペ
ース）へ吸込させ、そのからポンプの入口側へ排
出さす手段として使用された。同時に、潤滑剤は
他のポンプ軸受へ吸込される。そのような装置
は、例えばホツジズら（Hodges etal）の米国特
許第3447472号、ジヨイナー（Joyner）の米国特
許第3490382号、およびワイゲルト（Weigert）
の西ドイツ特許第1528959号に開示されている。

これらの先行技術によるポンプの設計はそれぞ
れある程度の成果を得ているが、シール板の形状
が複雑であり、シール板はしばしば歯車の両側で
異なる形状を有していた。それゆえ、シール板の
形状を単純にして流路の精密な位置決めを行う必
要がない、或いは歯車の両側でそれぞれ逆方向に
まわすシール板の使用を必要としない歯車ポンプ
またはモータの要求が続いていた。

本発明により、低圧室と高圧室を有するハウジ
ングと；該ハウジング内にあつてハウジングによ
つて支持された軸受に回転自在に装着される一対
のシヤフトと；該シヤフトの各々に装着された歯
車であつて、前記低圧室と前記高圧室との間の帯
域で互にかみ合う歯を有し、該歯が前記帯域でか
み合う際に歯の間に最初は減少し後で拡大される
容積部を順次画定する一対の歯車と；該歯車のそ
れぞれの側に装着され、該歯車の片側の前記互に
隣接する軸受の第１の軸受から流体を受けて該流
体を前記低圧室に導入し、該流体を該低圧室から
前記歯車と同一側で前記第１の軸受に隣接する第
２の軸受へ導く手段と；前記第２の軸受からの流
体を受けて該流体を前記第１の軸受へ導く手段か
ら成る回転歯車装置が提供される。

本発明の望ましい一実施例における回転歯車ポ
ンプまたはモータは低圧室と高圧室を有するハウ
ジングと、ハウジング内で該ハウジングに支持さ
れた軸受に回転自在に装着される一対のシヤフト
から成る。各シヤフトには一対の歯車が取り付け
られる、それらの歯車は低圧室と高圧室の間の帯
域に互にかみ合う歯を有するので、この帯域で歯
車がかみ合うに伴い歯が最初は減少し次に拡大さ
れる容積部をそれらの間に順次画定する。歯車の
それぞれの側には、歯車の片側で互に隣接するシ
ヤフトの軸受の第１の軸受から流体を受けてその
流体を低圧室へ導入し、その流体を低圧室から歯
車と同一側で第１の軸受に隣接する第２の軸受へ
導く手段が設けられる。ハウジングには１つの軸
受から流体を受けてそれを別の軸受へ導く流路が
設けられる。

望ましい実施態様において、前述の流体を受け
てそれを導く手段は一対のシール板から成り、そ
の少なくとも１つのシール板は歯車の各側でシヤ
フトの軸受と歯車の間に取り付けられる、その場
合シヤフトはシール板を貫通する。シール板には
第１の流路が設けられている、その流路は前記歯
車のかみ合う帯域の所定の場所に隣接して始ま
る、この第１の流路は開口していて前記第１のシ
ヤフト軸受から流体を受けてこの流体を歯の間の
拡大する容積部に導入する。シール板には第２の
流路も設けられ、この第２の流路は流体を低圧室
に始まつて第１の軸受と同一側で隣接するシヤフ
ト軸受の第２の軸受へ導く。第１の流路はシール
板の側で歯車に面したスロツト（みぞ穴）から成
り、前述の位置から半径方向内側の第１の軸受方
向へ伸びることが望ましい。同様に、第２の流路
はシール板の側で軸受に面したスロツトから成
り、入口室から半径方向内側の第２の軸受の中心
方向へ伸びることが望ましい。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は本発明による歯車ポンプの正面図を示
す。もちろん、発明の原理は当業者には周知のよ
うに歯車モータにも応用できる。ハウジング１０
及び囲い（又はアダプタ）１２は一対の平行シヤ
フトなるドライブシヤフト１４とドリブンシヤフ
ト１６をシヤフトのころがり軸受１８，２０，２
２および２４を介して支持される。ドライブシヤ
フト１４と共に回転するように装着されたドライ
ブギヤ２６はドリブンシヤフト１６と共に回転す
るように装着されたドリブンギヤ２８と噛み合
う。歯車２６，２８とハウジング１０の間には、
通常の方法でハウジング１０内の出つ張りへ載る
ケーシング・ライナまたは摩耗板３０が設けられ
ている。ケーシング・ライナ３０と形状的には同
一であるが逆向きに取り付けられるケーシング・
ライナ３２または摩耗板が歯車２６，２８と囲い
１２の間に設けられる。周知設計のＷ形シール３
４と３６がポンプ入口室を出口室からシールする
ためにケーシング・ライナ３０，３２のグループ
（みぞ）に設けられる（第３図参照）。

第２図に示すように、ケーシング・ライナ３０
の歯車側は一般に８の字の形状を有していること
がわかる。ケーシング・ライナ３０はアルミニウ
ムまたは他の適当な材料製であつて、シヤフト１
４と１６がそれぞれ貫通するスペースド穴３８と
４０を含む。歯車に面するケーシング・ライナ３
０の表面は摩耗を少なくするために硬化すること
が望ましい。ケーシング・ライナ３０の入口室側
は入口ポート（門口）用逃げ部４２がカツトさ
れ、出口室側は出口ポート用逃げ４４がカツトさ
れている。歯車がかみ合い始めるときにかみ合う
歯車の歯の間にトラツプされた流体と出口室の流
体とを等圧にさせる位置におけるケーシング・ラ
イナ３０の表面に圧力リリーフ・スロツト（み
ぞ）４６が機械加工されている。これが、周知の
方法で入口室と出口室の間に配置されたかみ合い
歯の帯域における歯車の歯の間のスペース（容積
部）に過剰な高圧が発生するのを防ぐ。

穴３８と４０の中心を通る線４７の入口室側
に、ケーシング・ライナ３０の面にカツトされた
くぼみ部またはスロツト５０を含む潤滑剤流路４
８が設けられている。スロツト５０は半径方向内
側の穴４０およびシヤフト１６と軸受２４の軸中
心方向へ伸びている。スロツト５０は、ころがり
軸受２４およびそのケーシング部から穴４０を流
通する潤滑剤を受けてこの潤滑剤を入口室へ向け
るように配置される。スロツト５０の特殊な位置
は第４図に関して説明される。前述のように、摩
耗板３２は摩耗板３０と同一であるが、第２図に
示す位置の逆向きの位置に取り付けられる、そし
てスロツト５０は穴４０とシヤフト１４の間のす
きまに通じる。第３図は、ポンプの入口室に通じ
るため穴３８から半径方向外側へ伸びるスロツト
５２を含む摩耗板３０の軸受側を示す。

Ｗ型シール３４、３６の構造が、歯車の歯の間
のかみ合い帯域を経て入口から出口へ運ばれる少
量の流体を除く入口室と出口室を隔離させる。操
作において、歯車の歯がそれらのかみ合い帯域を
移動するに伴い、歯の間の小容積部（小スペー
ス）がポンプ入口方向へ開口し始めるので各小ス
ペースの圧力は実際に入口圧力より若干低下す
る。第２図〜第４図を参照して、この圧力低下は
潤滑剤を軸受２４から穴４０を経てスロツト５０
内へそして最後に歯の間の小スペース内へ吸入さ
せる。そこから潤滑剤はポンプ入口へ放出され
る。この潤滑流はさらに潤滑流を入口からスロツ
ト５２、穴３８そして軸受２０へ、そこからハウ
ジング１０に設けられた流路５４を経て軸受２４
へ戻らせる。しかしながら、歯車の反対側では、
図示のように潤滑剤は軸受１８から出て、穴４０
を経てスロツト５０に入りそして入口室へ排出さ
れる。同時に、潤滑剤はスロツト５２、穴３８を
経て軸受２２内へそしてアダプタ１２内の流路５
６を経て回路を一巡させられる。

第４図は本発明によるポンプの部分図、特に歯
車２６，２８および入口ポート・リリーフ部４２
に対するスロツト５０の位置を示す。歯車２６と
２８がかみ合い始めると、少量の流体がスペース
６２内の歯５８と６０の間にトラツプされる。最
初、スペース６２の大きさは歯車の回転と共に減
少し、それによつて少量の流体を圧縮してスペー
ス６２内の圧力を上げる。前述のように、リリー
フ・スロツト４６は最初、歯車がかみ合い始めた
ときこの圧力が過剰のレベルになるのを防ぐ。歯
車のかみ合いが続くにつれ、スペース６２の大き
さは最終的に中心線４７を越えるので増加し始め
る。歯車の回転に伴うスペース（容積）６２の変
化のため、その容積が最小のときその圧力は急速
にピーク値に上昇し、次に容積が拡大するに伴い
急速に低下し最終的には入口圧力の少し下まで低
下する。本発明によりスロツト５０は線４７の入
口側に配置されるので、スロツト５０は容積が増
加するときのみならず該容積（スペース）内の圧
力が入口圧以下であるときも連続的な容積（スペ
ース）６２にさらされる。もちろん、このときの
スペース６２は入口室に完全に開口されていな
い。スロツト５０の正確な位置は歯の形状によつ
て多小変わるが、それは容易に決まる。従つて、
流体を軸受から穴４０を介してスロツト５０へ送
るのに必要な圧力差が提供される。歯車の別個で
は、別のスペース６２を用いて潤滑剤を軸受１
８，２２を介して出させる。

スロツト５０を線４７の入口側に配置すること
は本発明の操作に重要である。もしもスロツト５
０がポンプの出口側に配置されると、それはかな
り高い圧力を受けることになる。これらの高圧下
で軸受を通る流量を適正な限度内に保つには、ス
ロツト５０を小さく作つて流れを提供しなければ
ならない。前述のように、そのような配置は詰
り、侵食および空気混入を受け易い。一方、もし
スロツト５０がスペース６２の変位に伴い急速に
減少するスペース（容積）６２にさらされるよう
に配置されると、スロツト５０は一連の短い圧力
変化（またはスパイクス）を受けることになる。
そのような変化は軸受を介しての流量を上下に変
動させて潤滑剤の逆流および空気混入をもたらす
と考えられる。

しかし、スロツト５０が本発明におけるように
線４７の低圧側に位置するときは、種々の利点が
得られる。スペース６２，６２′内の圧力はこの
位置では比較的低いから、スロツト５０は流れを
提供するのに小さくする必要がなく、それによつ
て摩耗板は侵食および詰りを受けにくくなる。従
つて、連続的な容積（スペース）６２，６２′は
流れを軸受に提供する唯一の効果的手段となる。
また、スロツト５０の入口での圧力が低いことは
摩耗板間の差圧が低いこと、従つて、摩耗を少な
くすることを意味する。

以上記載した本発明の実施態様は次の有効な特
徴を有する： (イ) 優れた摩耗板が潤滑剤流を歯車の同一側のシ
ヤフト軸受に連続して流通させる； (ロ) 摩耗板は、低圧側のかみ合い歯の帯域から伸
びる潤滑剤用流路を有する； (ハ) 摩耗板の潤滑剤流路が歯車シヤフトの開口間
の摩耗板の中心部からオフセツトの位置にある
ため、摩耗板の強度が高い； (ニ) 摩耗板の潤滑剤流路が広いため、流れる潤滑
剤の空気混入を少なくする； (ホ) 摩耗板を横断する潤滑剤流による圧力降下が
少ないため摩耗板の寿命が長くなる。

(ヘ) 摩耗板の潤滑剤流路がかみ合う歯車の歯の帯
域に配置されるので、流路内における逆流が回
避される；および (ト) 歯車の両側に同一のシール板が使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による歯車ポンプの正面図。第
２図は第１図の線２―２についての断面図であつ
てシール板の歯車側の詳細を示す。第３図は第１
図の線３―３についての断面図であつてシール板
の軸受側の詳細を示す。第４図は第１図の線４―
４についての部分断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低圧室と高圧室を備えたハウジング１０と； 該ハウジング内で該ハウジングに支持された軸
   受１８，２０，２２，２４に装着される一対のシ
   ヤフト１４，１６と； 該シヤフトの各々に装着され、前記低圧室と前
   記高圧室との間の帯域で互にかみ合う歯５８，６
   ０を有し、該歯が前記帯域でかみ合う際に歯の間
   に最初は減少し次で拡大される容積部６２，６
   ２′を順次画定する一対の歯車２６，２８と； 該歯車のそれぞれの側にあつて、該歯車の片側
   で前記互に隣接する前記軸受の第１の軸受２４，
   １８から前記拡大する容積部６２，６２′の１つ
   を経て、前記歯車と同一側で前記第１の軸受に隣
   接する第２の軸受２０，２２に至る第１の流路手
   段と； 前記第２の軸受２０，２２から前記第１の軸受
   ２４，１８に至る第２の流路手段から構成される
   ことを特徴とする低圧の軸受潤滑をする回転歯車
   装置。 ２ 前記第１及び第２の流路手段の各々が、シヤ
   フトによつて貫通され、前記歯車のそれぞれの側
   で前記歯車と前記軸受との間に装着されるシール
   板３０，３２から成り、該シール板の各々が幾何
   学的には同一であるが前記歯車およびシヤフトに
   関して逆向きになつていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の回転歯車装置。 ３ 前記シール板３０，３２が８の字の形状を有
   し、シール手段３４，３６が前記低圧室と高圧室
   とを分離するために前記軸受に面したシール板の
   側に設けられていることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の回転歯車装置。 ４ 前記第１および第２の流路手段の各々が前記
   帯域に隣接した所定の場所から始まる第１の導管
   手段５０を含み、該導管手段が前記第１の隣接軸
   受から流体を受けて該流体を前記拡大容積部６２
   の方に導入さすべく開口していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項
   に記載の回転歯車装置。 ５ 前記第１の導管手段が前記歯車に面する前記
   シール板の側のスロツト５０から成り、該スロツ
   トが前記場所から内側の前記第１の隣接軸受の中
   心方向へ延在することを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載の回転歯車装置。 ６ 前記第１および第２の流路手段の各々が前記
   低圧室から始まり、流体を前記第２の隣接軸受へ
   導く第２の導管手段５２を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に
   記載の回転歯車装置。 ７ 前記第２の導管手段が前記軸受に面するシー
   ル板の側のスロツト５２から成り、該スロツトが
   前記低圧室から内側の前記第２の隣接軸受の中心
   方向へ伸びることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項記載の装置。 ８ 前記第１および第２の流路手段が、前記ハウ
   ジング内にあつて前記第２の隣接軸受の軸方向最
   外端から前記第１の隣接軸受の軸方向最外端へ伸
   びる流路５４から成ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項〜第７項のいずれか１項に記載の回
   転歯車装置。 ９ 低圧室と高圧室を有するハウジング１０と； 前記ハウジング内にあつて該ハウジングに支持
   された軸受１８，２０，２２，２４に回転自在に
   装着される一対のシヤフト１４，１６と； 前記シヤフトの各々に装着され、前記低圧室と
   前記高圧室との間の帯域で互にかみ合う歯を有
   し、該歯が前記帯域でかみ合う際に歯の間に最初
   減少し次に拡大する容積部６２を順次画定する一
   対の歯車２６，２８と； 前記シヤフトによつて貫通され、少なくとも１
   つが前記歯車のそれぞれの側で前記軸受と前記歯
   車との間に装着される少なくとも一対のシール板
   ３０，３２と； 前記シール板内にあつて、前記帯域に隣接する
   所定の場所から始まり、流体を前記歯車の片側で
   前記軸受の第１の隣接軸受２４から受けて前記流
   体を前記拡大する容積部６２へ導入する第１の流
   路手段４８，５０と； 前記シール板内にあつて、前記低圧室から始ま
   つて流体を前記歯車と同一側の第２の隣接軸受２
   ０へ導く第２の流路手段５２と； 流体を前記第２の軸受２０から受けて該流体を
   前記第１の軸受２４へ導入する流路手段５４から
   構成されることを特徴とする回転歯車装置。