JPWO2016125263A1 - 液圧装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

油圧ポンプ１は、回転軸をそれぞれ有し、且つ歯部が相互に噛み合う一対のはすば歯車２０，２５と、歯車２０，２５が噛み合った状態で収納される液圧室４を有するアルミ合金製の本体３と、各歯車２０，２５の回転軸２１，２２，２６，２７を回転自在に支持する軸受部材３０，３５と、本体３を液密状に封止するカバー体７，８とを備える。歯車２０，２５の歯部は、炭素鋼から構成され、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、噛み合い部で歯幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続した接触線が形成される。油圧ポンプ１は、本体３、歯車２０，２５、軸受部材３０，３５及びカバー体７，８を組み立てた後、慣らし運転によって、本体３の液圧室４の内周面３ａが、歯車２０，２５により除去加工され、この慣らし運転時には、歯先の表面粗さＲｚが５〜２０μｍの範囲内となるように表面改質された歯車２０，２５によって、除去加工が行われる。

Description

本発明は、歯面が相互に噛み合う一対の歯車を備えた液圧装置、より具体的には、前記一対の歯車として、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、噛み合い部で歯幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続した接触線が形成されるはすば歯車を用いた液圧装置の製造方法、並びにこの製造方法によって製造される液圧装置に関する。

良く知られているように、前記液圧装置には、一対の歯車を適宜駆動モータによって回転させ、この歯車の回転動作により作動液体を加圧して吐出する液圧ポンプや、予め加圧した作動液体を導入して前記歯車を回転させ、その回転軸の回転力を動力として使用する液圧モータなどがある。

そして、従来の一般的な液圧装置としては、ａ）両端面からそれぞれ外方に延出するように設けられた回転軸をそれぞれ有し、歯部が相互に噛み合う一対の歯車、ｂ）両端部が開口し、且つ内部に前記一対の歯車が噛み合った状態で収納される液圧室を有する本体、ｃ）本体の液圧室内において、前記各歯車の両側にそれぞれ配設され、前記各歯車の回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材、ｄ）本体の両端面にそれぞれに液密状に固設されて前記液圧室を封止する一対のカバー体などから構成されるものが知られている。

ところで、このような構成の液圧装置には、前記歯車の回転軸とこれを支持する前記軸受部材との間に、適度なクリアランスが存在し、同様に前記軸受部材と、この軸受部材が収納される前記液圧室との間にも適度なクリアランスが存在している。したがって、液圧装置の通常の使用状態において、前記歯車に高圧の作動液体が作用すると、歯車が前記クリアランス分だけ低圧側に移動し、これにより、低圧側の液圧室内周面が、当該歯車によって削り取られることになる。また、歯車に高圧の作動液体が作用すると、前記回転軸を含む歯車、前記本体、前記軸受部材及び前記カバー体が全体的に弾性変形して、歯車が低圧側の液圧室内周面に押し付けられ、このような弾性変形によっても、低圧側の液圧室内周面が削り取られる。

この場合に、削り取られた後の液圧室内周面が適正な表面粗さ、即ち、許容範囲内の表面粗さであれば問題はないが、許容範囲を超える表面粗さとなる場合には、騒音の発生の他、リークによって機械効率及び容積効率が低下するという問題を生じる。

そこで、かかる液圧装置の分野では、従来、慣用的に、組み立て後に慣らし運転が行われており、この慣らし運転によって、上記のような問題が生じるのを防止している。慣らし運転の手法には、種々のものが考えられるが、その基本的な手法として、図７に示すような方法があり、この方法では、同図７に示すように、液圧装置の高圧側の作動液体の圧力を高圧Ｐ_Ｈと低圧Ｐ_Ｌとの間で鋸刃状に増減させながら、歯車に作用する軸トルクを監視するという態様が採られる。

図７を用いて、この慣らし運転方法をより詳しく説明すると、まず、液圧装置の高圧側の作動液体の圧力を高圧のＰ_Ｈ１と低圧のＰ_Ｌとの間で鋸刃状に増減させる。圧力が最初にＰ_Ｈ１に達すると、歯車が液圧室の内周面に押し付けられる力が最も大きくなり、これに応じて軸トルクも上昇するが、このとき、歯車の歯先によって液圧室の内周面が除去加工される。したがって、作動液体の圧力が次にＰ_Ｈ１に達するときには、歯車が液圧室の内周面に押し付けられる力が、最初の除去加工に応じて低下するとともに、当該歯車に作用する軸トルクも低下し、このように低下した力によって液圧室の内周面が除去加工される。このように、作動液体の圧力を鋸刃状に増減させることで、徐々に液圧室の内周面が除去加工される。

そして、歯車に作用する軸トルクが基準値を下回ると、次に、高圧の圧力Ｐ_Ｈを圧力Ｐ_Ｈ１から所定圧だけ高い圧力Ｐ_Ｈ２に設定して、同様に鋸刃状に増減させながら、歯車に作用する軸トルクを監視する。圧力をＰ_Ｈ１からＰ_Ｈ２に高めると、これに応じて、歯車が液圧室の内周面に押し付けられる力が上昇し、軸トルクも上昇するが、この力の上昇分によって、液圧室の内周面の除去加工が増進され、以後、圧力を鋸刃状に増減させることで、上記と同様にして、液圧室の内周面の除去加工が徐々に進んで、軸トルクが徐々に低下し、基準値を下回る状態になる。

以後同様にして、高圧の圧力Ｐ_Ｈを所定圧だけ高い圧力に設定して、鋸刃状に増減させながら、歯車に作用する軸トルクを監視する工程（サイクル）を繰り返し、軸トルクが基準値を上回らない状態となったとき、除去加工を完了したものと見做して、慣らし運転を終了する。

斯くして、このような慣らし運転を行うことにより、本体の液圧室内周面を滑らかな表面とすることができるとともに、歯車の歯先外面と液圧室内周面との間のクリアランスを極限的に小さくして、これらを密接させ、このように密接させることにより、同部からの液漏れ（リーク）を防止することができ、この結果、上述した騒音の問題や、機械効率及び容積効率が低下するという問題が生じるのを防止することができる。

尚、このような慣らし運転は、従来、液圧装置の特徴に合わせて色々な工夫がなされており、その一例として、下記特許文献１及び２に開示されるような液圧装置等が提案されている。

特開２００３−１６１２７０号公報 特開２０１０−１９０９９号公報

ところで、従来、前記一対の歯車には各種形状のものが使用されており、その中の１つに、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、噛み合い部で歯幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続した接触線が形成される形状のはすば歯車がある。そして、このような歯形を有するはすば歯車を用いた液圧装置においても、当然のことながら、上述した慣らし運転を行う必要がある。尚、このような形状のはすば歯車を用いた液圧装置は、前記本体がアルミ合金から構成され、前記はすば歯車の少なくとも歯部を構成する部分は炭素鋼から構成されている。

ところが、このはすば歯車は、歯面全体が滑らかな曲面を有するとともに、リークの問題や騒音の問題を回避するために研削加工によってその表面粗さＲｚが３μｍ以下の平滑面に仕上げられており、このため、当該歯先による除去加工性が悪く、上述した慣らし運転を行う場合に、前記液圧室の内周面の表面粗さを規定内に収めるのが困難で、騒音の問題や、機械効率及び容積効率が低下するという問題を改善できないという問題があった。

即ち、歯先の除去加工性が悪い、言い換えると、歯先と液圧室内周面との接触抵抗が大きいと、液圧室内周面にむしれ現象が生じ、このため表面粗さが悪化するものと考えられる。また、歯先と液圧室内周面との接触抵抗が大きい場合には、同接触部において液切れが生じていると考えられ、このことも相俟って、表面粗さが悪化するものと考えられる。

このような問題を少しでも改善するには、慣らし運転における高圧Ｐ_Ｈの設定圧を徐々に高めることによって、接触抵抗を低減することが考えられるが、このようにしても、表面粗さについての抜本的な解決にはならないばかりか、逆に、図７に示した、鋸刃状に圧力を増減させるサイクルをより多く繰り返す必要があることから、慣らし運転に長時間を要するという別の問題を生じる。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、慣らし運転後の液圧室内周面の表面粗さが良好で、慣らし運転を従来に比べて短時間で行うことができる液圧装置の製造方法、並びに液圧装置の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、両端面からそれぞれ外方に延出するように設けられた回転軸をそれぞれ有し、且つ歯部が相互に噛み合う一対のはすば歯車であって、該歯部は、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、噛み合い部で歯幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続した接触線が形成される一対のはすば歯車と、
両端部が開口し、且つ内部に前記一対の歯車が噛み合った状態で収納される液圧室を有し、該液圧室は前記各歯車の歯先外面が摺接する円弧状の内周面を有する本体と、
前記本体の液圧室内において、前記各歯車の両側にそれぞれ配設され、前記各歯車の回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材と、
前記本体の両端面にそれぞれに液密状に固設されて前記液圧室を封止する一対のカバー体とを備えるとともに、
前記はすば歯車は、少なくとも前記歯部が炭素鋼から構成され、前記本体はアルミ合金から構成され液圧装置を製造する方法であって、
前記本体、はすば歯車、軸受部材及びカバー体を組み立てた後、慣らし運転によって、前記本体の液圧室内周面を、前記一対のはすば歯車により除去加工するようにした製造方法において、
前記慣らし運転時に、前記歯先の表面粗さＲｚが５〜２０μｍの範囲内となるように表面改質した前記はすば歯車によって、前記除去加工を行うようにした液圧装置の製造方法、並びにこの製造方法によって製造された液圧装置に係る。

尚、前記表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１，２０１３（ＩＳＯ ４２８７，Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ１（２００９））に規定される「最大高さ粗さ」のことである。

本発明者らは、上述した課題に鑑み、はすば歯車の歯先、即ち、慣らし運転時に除去加工が発現される作用部の表面粗さＲｚを５〜２０μｍの範囲内となるように改質することで、適度な除去加工性が得られることを見出した。一方、上述したように、上記形状のはすば歯車を用いた液圧装置の場合、従来、リークの問題や騒音の問題を回避するために、研削加工によって、はすば歯車の歯面全体を表面粗さＲｚが３μｍ以下の平滑面に仕上げている。しかしながら、本発明者らの鋭意研究により得られた知見によれば、除去作用を成す歯先の表面粗さＲｚを５μｍ以上に改質することで、良好な除去加工性が得られ、当該歯先の表面粗さＲｚが２０μｍ以下であれば、リークや騒音の問題が生じないことが判明した。

斯くして、本発明によれば、慣らし運転時の、はすば歯車歯先の除去加工性を向上させることができるので、当該慣らし運転後の液圧室内周面の表面粗さが良好で、慣らし運転によって、騒音や、機械効率及び容積効率が低下するという問題が生じるのを回避することができ、また、慣らし運転に必要な時間を短縮することができる。

尚、前記歯先は、その表面粗さＲｚが５〜１５μｍの範囲内となるように表面改質されているのがより好ましい。

また、前記はすば歯車は、少なくとも、その軸線を中心として、その歯先稜線を挟んだ−１．２５度〜１．２５度の角度範囲の歯先領域が表面改質されているのが好ましい。この歯先領域が除去加工作用を成す部分であり、したがって、少なくともこの歯先領域が改質されているのが好ましい。当然のことながら、その他の領域が改質されていても良いが、騒音が大きくなる傾向があるので、必要に応じて適切な領域を改質するのが好ましい。

尚、改質とは、除去加工性を改善するために、表面粗さを元の状態から変化させていることを意味し、改質方法は何ら限定されるものではないが、表面に無数の条痕を付与することによって改質されているのが好ましい。このような条痕を付与する方法の一例としては、金属ブラシを用いて歯先表面を擦過する方法を挙げることができる。条痕を付与することで、除去加工性の良好な改善を図ることができる。

また、前記条痕は、その主たる形成方向が歯先稜線と交差する方向となっているか、又は、指向性の無いランダムな方向に形成されているのが好ましい。このようにすることで、当該条痕が液だまりとなる作用を成し、歯車の歯先と液圧室内周面との接触部における液切れが防止され、より良好な除去加工性が得られる。

以上説明したように、本発明によれば、慣らし運転時の、はすば歯車歯先の除去加工性を向上させることができるので、当該慣らし運転後の液圧室内周面の表面粗さが良好で、慣らし運転によって、騒音や、機械効率及び容積効率が低下するという問題が生じるのを回避することができ、また、慣らし運転に必要な時間を従来に比べて短縮することができる。

本発明の一実施形態に係る油圧ポンプ及び慣らし運転装置を示した断面図である。 図１における矢視Ａ−Ａ方向の断面図である。 図２における矢視Ｂ−Ｂ方向の断面図である。 本実施形態において、歯先の表面を改質する領域を説明するための説明図である。 本発明の効果を説明するための説明図である。 本発明の効果を説明するためのグラフである。 基本的な慣らし運転方法を説明するための説明図である。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る油圧ポンプ及び慣らし運転装置を示しており、油圧ポンプについては断面で図示している。また、図２は、図１に示した油圧ポンプの矢視Ａ−Ａ方向の断面図であり、図３は、同じく図２に示した油圧ポンプの矢視Ｂ−Ｂ方向の断面図である。

［油圧ポンプの基本的な構成］
まず、本例の油圧ポンプ１の基本的な構成について説明する。図１〜図３に示すように、この油圧ポンプ１は、内部に液圧室４が形成されたハウジング２、前記液圧室４内にそれぞれ配設される一対の歯車２０，２５、一対の軸受部材３０，３５、及び一対の側板４０，４５などから構成される。

前記ハウジング２は、一方の端面から他方の端面に向けて、断面形状が略８の字状をした空間を有する前記液圧室４が形成されたアルミ合金からなる本体３と、この本体３の前記一方端面（前端面）にシール１０を介して液密状に固定されたフロントカバー７と、本体３の他方端面（後端面）にシール１１を介して液密状に固定されたエンドカバー８とから構成され、前記フロントカバー７及びエンドカバー８によって前記液圧室４が閉塞される。尚、前記液圧室４は、例えば、ボーリング加工によって加工され、一般的に、その表面粗さＲｚは、６〜１２μｍである。また、フロントカバー７及びエンドカバー８の材質は、本体と同じアルミ合金でも良いが、他の材料であっても良い。

前記歯車２０は、その両端面からそれぞれ外方に延出するように設けられた回転軸２１，２２を有し、同様に、前記歯車２５は、その両端面からそれぞれ外方に延出するように設けられた回転軸２６，２７を有する。これら歯車２０，２５は、歯部が相互に噛み合うはすば歯車であって、当該歯部は、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有するとともに、噛み合い部で歯幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続した接触線が形成される歯形を有し、相互に噛み合った状態で前記液圧室４内に挿入され、液圧室４は、この歯車２０，２５の噛み合い部を境に、高圧側と低圧側とに二分される。尚、本例の歯車２０の歯部は右ねじれとなっており、歯車２５の歯部は左ねじれとなっている。

また、歯車２０の回転軸２１の端部はテーパ状に形成され、更にその先端にはねじ部２１ａが形成されており、同部は、前記フロントカバー７に形成された貫通穴７ａを通じて外方に延出し、同回転軸２１の外周面と貫通穴７ａの内周面との間がオイルシール９によってシールされている。尚、この回転軸２１は、適宜駆動モータが連結されて、当該駆動モータから動力が伝達されようになっており、これにより、歯車２０が駆動歯車として機能し、歯車２５が従動歯車として機能する。これら歯車２０，２５は、炭素鋼から構成され、その歯部は、焼き入れ加工後に研削加工され、歯面の表面粗さＲｚは０．８〜３μｍに仕上げられている。

前記側板４０は、２つの貫通穴４１，４２を備えた、断面形状が略８の字状をした板状の部材からなり、この貫通穴４１，４２に前記歯車２０，２５の回転軸２１，２６がそれぞれ挿通された状態で当該歯車２０，２５の前側に配設されている。同様に、前記側板４５は、２つの貫通穴４６，４７を備えた、断面形状が略８の字状をした板状の部材からなり、この貫通穴４６，４７に前記歯車２０，２５の回転軸２２，２７がそれぞれ挿通された状態で当該歯車２０，２５の後側に配設されている。斯くして、側板４０，４５は、それぞれ歯車２０，２５の歯部を含む端面全面に当接した状態となっている。この側板４０，４５は黄銅から構成され、その両面は、研削加工によって、表面粗さＲｚが０．８〜３μｍに仕上げられている。

前記軸受部材３０は、２つの支持穴３１，３２を備えた、断面形状が略８の字状をした部材からなるメタル軸受で、支持穴３１，３２にそれぞれ歯車２０，２５の回転軸２１，２６が挿通された状態で、前記側板４０の前側に配設され、当該回転軸２１，２６を回転自在に支持する。同様に、前記軸受部材３５は、２つの支持穴３６，３７を備えた、断面形状が略８の字状をした部材からなるメタル軸受で、支持穴３６，３７にそれぞれ歯車２０，２５の回転軸２２，２７が挿通された状態で、前記側板４５の後側に配設され、当該回転軸２２，２７を回転自在に支持する。軸受部材３０，３５全体の材質は、特に限定されるものではないが、支持穴３１，３２，３６，３７は、少なくとも内周面に軸受材が被覆されているか、又は管状の軸受材が圧入されている必要がある。

また、軸受部材３０と側板４０との間に、側面から視た形状がアラビア数字の「３」を模した形状の弾性を有する区画シール５０が配設され、同様に、軸受部材３５と側板４５との間に、同じく側面から視た形状がアラビア数字の「３」を模した形状の弾性を有する区画シール５１が配設されている。この区画シール５０は、軸受部材３０と側板４０との間の隙間を高圧側と低圧側に区画し、区画シール５１は、軸受部材３５と側板４５との間の隙間を高圧側と低圧側に区画するものであり、高圧側の各隙間には、適宜流路を介して、前記液圧室４の高圧側の作動油が導かれるようになっており、側板５０，５１は、この高圧の作動油によって、それぞれ歯車２０，２５の端面にそれぞれ押し付けられ、これにより、高圧側の作動油が低圧側にリークするのが防止される。

図２及び図３に示すように、前記本体３には、その一方の側面に前記液圧室４の低圧側に通じる取入れ穴（取入れ流路）５が形成されるとともに、これと相対する他方の側面に、同じく前記液圧室４の高圧側に通じる吐出し穴（吐出し流路）６が形成されている。そして、これら取入れ穴５及び吐出し穴６は、それぞれの軸線が前記一対の歯車２０，２５の軸心間の中心を通るように設けられている。

斯くして、以上の基本構成を備えた油圧ポンプ１によれば、作動油を貯留したタンクの当該作動油と油圧ポンプ１の取入れ穴５とを適宜配管によって接続するとともに、吐出し穴６と適宜負荷部とを適宜配管によって接続した後、歯車２０を図１及び２における矢示方向に回転させると、これに噛み合った歯車２５が従動回転し、前記液圧室４内の内周面３ａと各歯車２０，２５の歯部によって挟まれた空間の作動油が、各歯車２０，２５の回転によって吐出し穴６側に移送され、歯車２０，２５の噛み合い部を境として、吐出し穴６側が高圧側に、取入れ穴５側が低圧側になる。そして、低圧となる取入れ穴５には、前記タンクから前記配管を通じて作動油が供給され、高圧となる吐出し穴６から高圧の作動油が前記負荷部に吐出される。

［慣らし運転の態様］
次に、上記油圧ポンプ１の各構成部品、即ち、本体３、フロントカバー７，エンドカバー８、歯車２０，２５、軸受部材３０，３５及び側板４０，４５を上記仕様に加工した後、これらを組み立てて慣らし運転を行うその最終調整について説明する。

まず、上記仕様に加工された歯車２０，２５の歯先表面を、その表面粗さＲｚが５〜２０μｍとなるように改質する作業を行う。具体的には、歯車２０，２５を旋盤などの主軸に装着して軸中心に回転させ、その回転する歯先に金属ブラシ等を押し当てて擦過することにより、当該歯先表面に無数の条痕を付与して、その表面を改質する。このようにすれば、歯先稜線と交差する方向の条痕が付与される。

尚、表面改質する領域は、図４に示すように、歯車２０，２５の軸線２０ａ，２５ａを中心として、その歯先稜線２０ｂ，２５ｂを挟んだ少なくとも−１．２５度〜１．２５度の角度範囲の領域とするのが好ましい。この歯先領域が除去加工作用を成す部分であり、したがって、少なくともこの歯先領域が改質されているのが好ましい。当然のことながら、その他の領域が改質されていても良いが、騒音が大きくなる傾向があるので、必要に応じて適切な領域を改質するのが好ましい。

次に、本体３、フロントカバー７，エンドカバー８、軸受部材３０，３５、側板４０，４５及び表面改質後の歯車２０，２５を図１〜３に示すように組み立て、組み立て後に慣らし運転装置６０を用いて慣らし運転を行う。

慣らし運転装置６０は、トルク検出器６３と、このトルク検出器６３を介して前記回転軸２１に連結される駆動モータ６１と、前記本体３の吐出し穴６に接続されてこの吐出し穴６から吐出される作動油の圧力を検出する圧力計６２と、トルク検出器６３によって検出される軸トルク、及び前記圧力計６２によって検出される圧力に基づいて前記駆動モータ６１の作動を制御する制御装置６４とから構成される。

具体的な慣らし運転は、作動油を貯留したタンクの当該作動油と油圧ポンプ１の取入れ穴５とを適宜配管によって接続するとともに、前記タンクに作動油を戻すための戻し管を吐出し穴６に接続した後、前記制御装置６４による制御の下で、駆動モータ６１を駆動して、油圧ポンプ１を図７に示すように動作させることにより、慣らし運転を行う。

即ち、制御装置６４は、前記圧力計６２によって検出される圧力、及びトルク検出器６３によって検出される軸トルクを監視しながら駆動モータ６１を駆動して、歯車２０，２５を回転させるとともに、その回転速度を徐々に増加させる。これにより、前記タンクから取入れ穴５に作動油が供給される一方、加圧された作動油が吐出し穴６から吐出されて、前記タンクに還流されるという油圧ポンプ１のポンプ動作が開始され、歯車２０，２５の回転速度の増加に伴って、吐出し穴６から吐出される作動油の圧力が初期値のＰ_Ｌから徐々に上昇する。

吐出し穴６から吐出される作動油の圧力、即ち、圧力計６２によって検出される圧力が上昇すると、歯車２０，２５が取入れ穴５側に付勢されて、液圧室４の内周面３ａに押し付けられ、これに応じてトルク検出器６３によって検出される軸トルクも上昇するが、このとき、歯車２０，２５の歯先によって液圧室４の内周面３ａが除去加工される。

そして、制御装置６４は、圧力計６２によって検出される圧力が最初の設定圧力Ｐ_Ｈ１に達すると、駆動モータ６１を停止して、吐出し穴６の作動油の圧力を初期値Ｐ_Ｌまで低下させる。以後、制御装置６４は、前記圧力計６２によって検出される圧力、及びトルク検出器６３によって検出される軸トルクを監視しながら駆動モータ６１を制御して、吐出し穴６側の作動油圧力を高圧のＰ_Ｈ１と低圧のＰ_Ｌとの間で鋸刃状に増減させる。

斯くして、吐出し穴６側の作動油圧力を高圧のＰ_Ｈ１と低圧のＰ_Ｌとの間で鋸刃状に増減させることで、歯車２０，２５の歯先によって徐々に液圧室４の内周面３ａが除去加工され、吐出し穴６側の作動油圧力がＰ_Ｈ１に達したときに、トルク検出器６３によって検出される軸トルクも徐々に低下して、予め設定された基準値を下回るようになる。

このようにして、吐出し穴６側の作動油圧力がＰ_Ｈ１に達したときに、トルク検出器６３によって検出される軸トルク、即ち、歯車２０，２５に作用する軸トルクが基準値を下回ると、制御装置６４は、高圧の圧力を圧力Ｐ_Ｈ１から所定圧だけ高い圧力Ｐ_Ｈ２に設定して、同様に鋸刃状に増減させながら、トルク検出器６３によって検出される軸トルクを監視する。圧力をＰ_Ｈ１からＰ_Ｈ２に高めると、これに応じて、歯車が液圧室の内周面に押し付けられる力が上昇し、軸トルクも上昇するが、この力の上昇分によって、液圧室４の内周面３ａの除去加工が増進され、以後、吐出し穴６側の作動油圧力を鋸刃状に増減させることで、上記と同様にして、液圧室４の内周面３ａの除去加工が徐々に進み、歯車２０，２５に作用する軸トルクが徐々に低下して、基準値を下回った状態になる。

制御装置６４は、以後同様にして、高圧の圧力Ｐ_Ｈを所定圧だけ高い圧力Ｐ_Ｈｎに設定して、鋸刃状に増減させながら、歯車に作用する軸トルクを監視する工程（サイクル）を繰り返し、そのサイクルを通して軸トルクが基準値を上回らない状態となったとき、除去加工を完了したものと見做して、慣らし運転を終了する。

斯くして、本例では、歯車２０，２５の歯先、即ち、慣らし運転時に除去加工が発現される作用部の表面粗さＲｚを５〜２０μｍの範囲内となるように改質しているので、良好な除去加工性が得られ、歯先の表面粗さＲｚが３μｍ以内であった従来に比べて、前記液圧室４の内周面３ａを滑らかな表面とすることができるとともに、歯車２０，２５の歯先外面と液圧室４の３ａ内周面との間のクリアランスを極限的に小さくして、これらを密接させ、このように密接させることにより、同部からの液漏れ（リーク）を防止することができ、この結果、上述した騒音の問題や、機械効率及び容積効率が低下するという問題が生じるのを防止することができ、従来に比べて短時間で慣らし運転を完了することができる。

因みに、従来では、除去加工により液圧室４の内周面３ａが荒れるのを防止するために、高圧の圧力Ｐ_Ｈを徐々に高めるようにしていたため、慣らし運転時の繰り返しサイクルを多サイクルに設定せざるを得ず、慣らし運転に要する時間が１５０分程度必要であったが、本例のように、歯車２０，２５の歯先を、その表面粗さＲｚが５〜２０μｍとなるように改質することで、良好な除去加工性が実現され、９０分程度で慣らし運転を完了することができるようになった。このように、本発明によれば、慣らし運転時間を４割程度削減することができ、その効率化を図ることができる。

そして、本例によれば、上記のように効率的な慣らし運転が可能であるのみならず、従来に比べても、遜色のない同等な静粛性を有する油圧ポンプ１が得られる。図５及び図６に、比較例との比較において、実施例に係る油圧ポンプの静粛性を示す。図５は、実施例１及び２、並びに比較例１及び２の油圧ポンプを、その吐出し穴６側の作動油圧力が１ＭＰａ、１０ＭＰａ、１４ＭＰａとなるように、それぞれ稼働させたときの騒音を騒音計で測定した結果を示し、図６は、それをグラフ化してものである。

実施例１の油圧ポンプは、歯車２０，２５の歯先を、その表面粗さＲｚが５μｍとなるように改質し、実施例２の油圧ポンプは、歯車２０，２５の歯先を、その表面粗さＲｚが２０μｍとなるように改質しており、９０分程度で上記慣らし運転を完了している。一方、比較例１の油圧ポンプは、歯車２０，２５の歯先を、その表面粗さＲｚが２５μｍとなるように改質した後、９０分程度で上記慣らし運転を完了したものであり、比較例２の油圧ポンプは、従来の油圧ポンプであって、歯車２０，２５の歯先の表面改質を行っておらず、また、従来と同じ条件で慣らし運転を行い、慣らし運転に約１５０分程度を要したものである。

図５及び図６から分かるように、歯車２０，２５の歯先を、その表面粗さＲｚが５〜２０μｍの範囲内となるように改質した実施例１及び２の油圧ポンプは、いずれも従来の油圧ポンプ（比較例２）と同等以下の静粛性を有している。一方、歯車２０，２５の歯先を、その表面粗さＲｚが２５μｍとなるように改質した比較例１の油圧ポンプは、従来の油圧ポンプ（比較例２）、並びに実施例１及び２の油圧ポンプに比べて、騒音が格段に大きなものとなっている。

以上のように、本例の製造方法によって製造された油圧ポンプ１は、液圧室４の内周面３ａの表面粗さが良好で、慣らし運転に必要な時間を短縮することができ、しかも慣らし運転後においても、騒音や、機械効率及び容積効率が低下するという問題が生じることはない。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は何らこれに限定されるものではない。

例えば、前記歯車２０，２５の歯先は、その表面粗さＲｚが５〜１５μｍの範囲内となるように表面改質されているのがより好ましい。

また、上例では、前記歯車２０，２５は、少なくとも、その軸線２０ａ，２５ａを中心として、その歯先稜線２０ｂ，２５ｂを挟んだ−１．２５度〜１．２５度の角度範囲の歯先領域を表面改質するようにしており、当然のことながら、その他の領域が改質された態様を含むが、騒音が大きくなる傾向があるので、必要に応じて適切な領域を改質するのが好ましい。

また、表面改質の方法には、種々のものが含まれ、例えば、金属ブラシ以外の工具を用いた加工や、マイクロショットピーニングなどによって改質しても良い。

また、条痕を付すことによって表面改質する場合において、この条痕は、指向性の無いランダムな方向に形成されていても良い。

また、上例では、液圧装置として、油圧ポンプを例示したが、これに限られるものではなく、油圧モータなど液圧を利用した他の装置も当然に含まれる。また、上例では、歯車２０，２５と軸受部材３０，３５との間に、側板４０，４５及び区画シール５０，５１を設けたものを例示したが、側板４０，４５や区画シール５０，５１を有しない液圧装置であっても良い。

また、上例では、歯車２０に右ねじれのはすば歯車を用い、歯車２５に左ねじれのはすば歯車を用いたが、当然これに限られるものではなく、歯車２０に左ねじれのはすば歯車を用い、歯車２５に右ねじれのはすば歯車を用いたものでも良い。

本発明は、液圧装置に分野に好適に適用することができる。

１ 油圧ポンプ
２ ハウジング
３ 本体
３ａ 内周面
４ 液圧室
５ 取入れ穴
６ 吐出し穴
７ フロントカバー
８ エンドカバー
２０，２５ （はすば）歯車
２１，２２，２６，２７ 回転軸
３０，３５ 軸受部材
４０，４５ 側板
６０ 慣らし運転装置
６１ 駆動モータ
６２ 圧力計
６３ トルク検出器
６４ 制御装置

本発明は、歯面が相互に噛み合う一対の歯車を備えた液圧装置、より具体的には、前記一対の歯車として、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、噛み合い部で歯幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続した接触線が形成されるはすば歯車を用いた液圧装置の製造方法に関する。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、慣らし運転後の液圧室内周面の表面粗さが良好で、慣らし運転を従来に比べて短時間で行うことができる液圧装置の製造方法の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、両端面からそれぞれ外方に延出するように設けられた回転軸をそれぞれ有し、且つ歯部が相互に噛み合う一対のはすば歯車であって、該歯部は、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、噛み合い部で歯幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続した接触線が形成される一対のはすば歯車と、
両端部が開口し、且つ内部に前記一対の歯車が噛み合った状態で収納される液圧室を有し、該液圧室は前記各歯車の歯先外面が摺接する円弧状の内周面を有する本体と、
前記本体の液圧室内において、前記各歯車の両側にそれぞれ配設され、前記各歯車の回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材と、
前記本体の両端面にそれぞれに液密状に固設されて前記液圧室を封止する一対のカバー体とを備えるとともに、
前記はすば歯車は、少なくとも前記歯部が炭素鋼から構成され、前記本体はアルミ合金から構成され液圧装置を製造する方法であって、
前記本体、はすば歯車、軸受部材及びカバー体を組み立てた後、慣らし運転によって、前記本体の液圧室内周面を、前記一対のはすば歯車により除去加工するようにした製造方法において、
前記慣らし運転時に、前記歯先の表面粗さＲｚが５〜２０μｍの範囲内となるように表面改質した前記はすば歯車によって、前記除去加工を行うようにした液圧装置の製造方法に係る。

本発明は、液圧装置の分野に好適に適用することができる。

Claims (10)

1. 両端面からそれぞれ外方に延出するように設けられた回転軸をそれぞれ有し、且つ歯部が相互に噛み合う一対のはすば歯車であって、該歯部は、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、噛み合い部で歯幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続した接触線が形成される一対のはすば歯車と、
   両端部が開口し、且つ内部に前記一対の歯車が噛み合った状態で収納される液圧室を有し、該液圧室は前記各歯車の歯先外面が摺接する円弧状の内周面を有する本体と、
   前記本体の液圧室内において、前記各歯車の両側にそれぞれ配設され、前記各歯車の回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材と、
   前記本体の両端面にそれぞれに液密状に固設されて前記液圧室を封止する一対のカバー体とを備えるとともに、
   前記はすば歯車は、少なくとも前記歯部が炭素鋼から構成され、前記本体はアルミ合金から構成される液圧装置を製造する方法であって、
   前記本体、はすば歯車、軸受部材及びカバー体を組み立てた後、慣らし運転によって、前記本体の液圧室内周面を、前記一対のはすば歯車により除去加工するようにした製造方法において、
   前記慣らし運転時に、前記歯先の表面粗さＲｚが５〜２０μｍの範囲内となるように表面改質した前記はすば歯車によって、前記除去加工を行うようにしたことを特徴とする液圧装置の製造方法。
   但し、前記表面粗さＲｚは、最大高さ粗さである。
2. 前記はすば歯車は、少なくとも、その軸線を中心として、その歯先稜線を挟んだ−１．２５度〜１．２５度の角度範囲の歯先領域が表面改質されていることを特徴とする請求項１記載の液圧装置の製造方法。
3. 前記はすば歯車の表面改質は、表面に無数の条痕を付与することによって実行されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液圧装置の製造方法。
4. 前記条痕は、その形成方向が歯先稜線と交差する方向となっていることを特徴とする請求項３記載の液圧装置の製造方法。
5. 前記条痕は、指向性の無いランダムな方向に形成されていることを特徴とする請求項３記載の液圧装置の製造方法。
6. 両端面からそれぞれ外方に延出するように設けられた回転軸をそれぞれ有し、且つ歯部が相互に噛み合う一対のはすば歯車であって、該歯部は、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、噛み合い部で歯幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続した接触線が形成される一対のはすば歯車と、
   両端部が開口し、且つ内部に前記一対の歯車が噛み合った状態で収納される液圧室を有し、該液圧室は前記各歯車の歯先外面が摺接する円弧状の内周面を有する本体と、
   前記本体の液圧室内において、前記各歯車の両側にそれぞれ配設され、前記各歯車の回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材と、
   前記本体の両端面にそれぞれに液密状に固設されて前記液圧室を封止する一対のカバー体とを備えた液圧装置であって、
   前記はすば歯車は、少なくとも前記歯部が炭素鋼から構成され、前記本体はアルミ合金から構成されるとともに、
   前記液圧装置の組み立て後の慣らし運転において、前記本体の液圧室内周面は、前記歯先の表面粗さＲｚが５〜２０μｍの範囲内となるように表面改質された前記はすば歯車によって、除去加工が施されていることを特徴とする液圧装置。
   但し、前記表面粗さＲｚは、最大高さ粗さである。
7. 前記はすば歯車は、少なくとも、その軸線を中心として、その歯先稜線を挟んだ−１．２５度〜１．２５度の角度範囲の歯先領域が表面改質されていることを特徴とする請求項６記載の液圧装置。
8. 前記はすば歯車の表面改質は、表面に無数の条痕を付与することによって実行されていることを特徴とする請求項６又は７記載の液圧装置。
9. 前記条痕は、その形成方向が歯先稜線と交差する方向となっていることを特徴とする請求項８記載の液圧装置。
10. 前記条痕は、指向性の無いランダムな方向に形成されていることを特徴とする請求項８記載の液圧装置。

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