JPWO2020110180A1 - 内接ギヤポンプ - Google Patents

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Abstract

内接ギヤポンプ（１）は、ピニオンギヤ（３）と、リングギヤ（４）と、クレセント（５４）と、リングギヤの外周面（４１）が摺動する摺動面（５１）を有するハウジング（５）と、摺動面に開口する導入口（８１）を有しかつ、高圧の作動油を供給する高圧油供給部（８）と、リングギヤの外周面と摺動面との間隔が広がるように、摺動面に設けられた凹部（９）と、を備える。導入口は、昇圧領域に位置し、凹部は、高圧領域に位置している。

Description

ここに開示する技術は、内接ギヤポンプに関する。
特許文献１には、外歯のドライブギヤと内歯のドリブンギヤとを備えた内接ギヤポンプが記載されている。特許文献１の内接ギヤポンプは、ドライブギヤとドリブンギヤとが噛み合う噛合点の反対側において、ポンプハウジングの周面にポケットを形成している。ポケットは、内接ギヤポンプの吐出ポートに連通している。内接ギヤポンプが運転しているときに、吐出ポートから吐出される高圧の作動油の一部が、ポケットを通じてドリブンギヤとハウジングとの間に導入される。
ドリブンギヤとドライブギヤとの間には、ドリブンギヤの歯先とドライブギヤの歯先とが当たることによりシールされる三日月状の空間が形成されている。ポケットから吐出された高圧の作動油は、ドリブンギヤの歯先をドライブギヤの歯先に押し付けるように、ドリブンギヤを押す。三日月状の空間内の作動油が、ドリブンギヤの歯先とドライブギヤの歯先との間から漏れることが抑制される。
特許文献２にも、ハウジング内の作動油の漏れを抑制する内接ギヤポンプが記載されている。特許文献２の内接ギヤポンプは、ハウジングの内周面に、油溝を形成している。油溝は、吐出ポートにつながっていると共に、三日月状の空間に対応する位置まで周方向に伸びている。内接ギヤポンプの運転中、油溝を通じてハウジング内に導入される高圧の作動油がアウタロータを押す。作動油が、アウタロータの内歯とインナロータの外歯との間から漏れることが抑制される。
特許文献３に記載された内接ギヤポンプは、ハウジングの内周面に、二本の圧力バランス溝を設けている。二本の圧力バランス溝は、吐出ポートが開口する高圧領域に、周方向に間隔を空けて設けられている。二本の圧力バランス溝はそれぞれ、吐出ポートにつながっている。内接ギヤポンプが運転しているときには、二本の圧力バランス溝のそれぞれを通じて、高圧の作動油が、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との間に供給される。リングギヤがハウジングに対してフロート状態で回転をするから、リングギヤの焼き付きが抑制される。
実開昭６１−１７９３８５号公報 特開平７−１５１０６６号公報 実開昭６２−１５８１８１号公報
特許文献１や特許文献２に記載されているように、高圧の作動油をリングギヤの外周面とハウジングの内周面との間に供給する内接ギヤポンプは、低回転数で運転しているときには、ピニオンギヤの外歯とリングギヤの内歯との噛み合いが離れる昇圧領域において、外歯と内歯との間から作動油が漏れることを抑制することができる。このことに加えて、前記の構成の内接ギヤポンプは、高圧領域においても、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間が小さくなるから、作動油が高圧領域から、吸込ポートが開口する低圧領域へ漏れることを抑制することができる。
しかしながら、前記の構成の内接ギヤポンプが高回転数で運転しているときには、ハウジング内の作動油の漏れが増えることに、本願発明者は気づいた。
ここに開示する技術は、内接ギヤポンプのハウジング内の作動油の漏れを抑制する。
高圧の作動油をリングギヤの外周面とハウジングの内周面との間に供給することによって、リングギヤが、昇圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へと押されて移動すると、前述したように、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間が小さくなる。内接ギヤポンプの運転中は、リングギヤの回転に伴い、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間において、いわゆる「くさび効果」が発生する。尚、「くさび効果」は、リングギヤの回転に伴い、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との間の狭い隙間に、作動油が引きずり込まれることによって、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との間の油膜の圧力が高くなる現象をいう。
内接ギヤポンプが低回転で運転しているときは、くさび効果が低いので、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間が小さく、作動油の漏れは少ない。
しかしながら、内接ギヤポンプが高回転数で運転しているときは、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間のくさび効果が高まって、リングギヤが、高圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へと押されて移動することを、本願発明者は見いだした。リングギヤが、くさび効果によって、高圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へ押されて移動すると、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間が大きくなり、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間からの作動油の漏れが増えてしまうだけでなく、昇圧領域においても、ピニオンギヤの外歯とリングギヤの内歯との間からの作動油の漏れが増えてしまう。
本願発明者は、前述した知見を得たことから、くさび効果を低減するために、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との間隔を部分的に広げることにした。そして、ハウジングの内周面の特定の位置に凹部を設けることによって、高回転数で運転中の内接ギヤポンプのハウジング内において、作動油の漏れが抑制されることを確認し、ここに開示する技術を完成するに至った。
具体的に、ここに開示する内接ギヤポンプは、外歯を有するピニオンギヤと、前記外歯に噛み合う内歯が内周面に設けられたリングギヤと、前記ピニオンギヤと前記リングギヤとの噛み合いが離れる箇所に設けられかつ、前記外歯及び前記内歯のそれぞれが当接するクレセントと、前記リングギヤの外周面が摺動する摺動面を有しかつ、前記ピニオンギヤ及び前記リングギヤを回転可能に収容するハウジングと、前記摺動面に開口する導入口を有しかつ、前記導入口を通じて前記リングギヤの外周面と前記摺動面との間に高圧の作動油を供給する高圧油供給部と、前記リングギヤの外周面と前記摺動面との間隔が広がるように、前記摺動面に設けられた凹部と、を備える。
そして、前記ハウジング内の空間は、吸込ポートが開口する低圧領域と、吐出ポートが開口する高圧領域と、前記クレセントが配設されている昇圧領域との三領域に区分され、前記導入口は、前記昇圧領域に位置し、前記凹部は、前記高圧領域に位置している。
この構成によると、ピニオンギヤ及びリングギヤは、低圧領域から、昇圧領域を経て、高圧領域に至る方向に回転する。
内接ギヤポンプの運転中には、昇圧領域に位置する導入口から、高圧の作動油が、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との間に導入される。高圧の作動油によって、リングギヤは、昇圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へと押されて移動し、リングギヤの内歯はクレセントに押し付けられる。昇圧領域において、リングギヤの内歯とクレセントとの間から作動油が漏れることが抑制される。また、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との間から作動油が漏れることが抑制される。
リングギヤが昇圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方に押されているため、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジング摺動面との間には、くさび効果が生じる。高圧領域の摺動面には、凹部が設けられている。凹部は、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との間隔を、部分的に広くする。凹部は、くさび効果を低減する。
くさび効果が低減するため、内接ギヤポンプが高回転数で運転しているときに、リングギヤが高圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へ押されて移動することが抑制される。その結果、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との隙間を通じて作動油が漏れることが抑制される。また、昇圧領域において、リングギヤの内歯とクレセントとの間から作動油が漏れることが抑制される。
尚、内接ギヤポンプが低回転数で運転しているときには、くさび効果が高くならないため、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との隙間を通じて作動油が漏れることが抑制される。また、昇圧領域において、リングギヤの内歯とクレセントとの間から作動油が漏れることが抑制される。
また、導入口を通じてリングギヤの外周面とハウジング摺動面との間に導入される作動油は、リングギヤとハウジングとの間の潤滑油としても機能する。リングギヤとハウジングとの間の焼き付きが抑制される。
さらに、前述したように、ハウジング内の作動油の漏れを防止することによって、ハウジング内の発熱を抑制することができる。このことによっても、リングギヤとハウジングとの間の焼き付きを抑制することができる。
前記凹部は、溝形状を有している、としてもよい。
溝形状の凹部は、くさび効果を効果的に低減することができる。また、溝形状の凹部は、ハウジングの摺動面に、容易に形成することができる。
前記凹部は、前記吐出ポートに非接続である、としてもよい。
凹部は、前述したように、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との間の間隔を広げることによって、くさび効果を低減する機能を発揮する。凹部は、高圧の作動油をハウジング内に導入する機能は必要ではない。
また、仮に凹部を通じて高圧の作動油をハウジング内に導入するよう構成すると、リングギヤは、凹部から導入した高圧の作動油によって、高圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へと押される。高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との隙間を通じて作動油が漏れることが助長される恐れがある。また、昇圧領域において、リングギヤの内歯とクレセントとの間から作動油が漏れることが助長される恐れがある。
昇圧領域に位置する導入口から高圧の作動油を導入することと、高圧領域に位置する凹部によってくさび効果を低減することと、を組み合わせることにより、ハウジング内の作動油の漏れを抑制することと、リングギヤの焼き付きを防止することとが両立する。
前記高圧油供給部は、前記吐出ポートと前記導入口とをつなぐ油路と、前記油路に設けられかつ、前記作動油の圧力を下げる絞りと、を有している、としてもよい。
導入口を通じてハウジング内に導入する作動油の圧力が高すぎると、リングギヤの歯先が、クレセントへ押し付けられる力が強くなりすぎる。リングギヤの歯の摩耗が進行しやすくなる。そこで、油路内に絞りを設けることによって、ハウジング内に導入する作動油の圧力を調整してもよい。
また、ハウジング内に導入する作動油の圧力を調整することと、凹部によって、くさび効果を低減することとを組み合わせることにより、ハウジング内の作動油の漏れを抑制することと、リングギヤとハウジングとの間の潤滑性を確保することとが、バランスする。
前記リングギヤの外周面には、潤滑コーティングが形成されている、としてもよい。
こうすることで、リングギヤとハウジングとの間の焼き付きが抑制される。従来の内接ギヤポンプは、加工精度が相対的に低くかつ、リングギヤの外周面に潤滑コーティングが形成されていなかったため、特許文献３に記載されているように、二つのバランス溝を通じて作動油をハウジング内に導入することにより、リングギヤとハウジングとの間の焼き付きを抑制しなければならなかった。
これに対し、今は加工精度が高くなった上に、前記のようにリングギヤの外周面に潤滑コーティングを形成することによって、二つのバランス溝を通じて作動油をハウジング内に導入しなくても、リングギヤとハウジングとの間の焼き付きを抑制することができる。
前記の内接ギヤポンプによると、ハウジング内の作動油の漏れを抑制することができる。
図１は、内接ギヤポンプの断面図である。 図２は、図１のII−II線端面図である。 図３は、図２のIII−III線断面図、及び、Ａ方向から見た矢視図である。 図４は、図２のIV−IV線断面図、及び、Ｂ方向から見た矢視図である。 図５は、内接ギヤポンプの運転時における、ピニオンギヤ及びリングギヤの噛み合い箇所付近を拡大して示す拡大断面図である。 図６は、図３とは異なる高圧油供給部の構成を示す断面図、及び、Ｃ方向から見た矢視図である。
以下、内接ギヤポンプ１の実施形態について、図面を参照しながら説明をする。尚、以下の説明は、内接ギヤポンプ１の一例である。
（内接ギヤポンプの全体構成）
図１は、内接ギヤポンプ１の断面図である。図２は、図１のII−II線端面図である。内接ギヤポンプ１は、シャフト２と、ピニオンギヤ３と、リングギヤ４と、ギヤハウジング５と、フロントカバー６と、リヤカバー７と、を備えている。尚、図２においては、理解を容易にするために、シャフト２、ピニオンギヤ３及びリングギヤ４には、端面を示すハッチングの図示を省略している。
シャフト２は、図１における紙面左右方向に伸びている。シャフト２は、図示を省略する原動機に接続されている。原動機は、例えば電気モータである。
ピニオンギヤ３は、シャフト２に固定されている。ピニオンギヤ３とシャフト２とは同軸である。ピニオンギヤ３は、シャフト２と共に回転する。ピニオンギヤ３は、外歯３１を有している。
リングギヤ４は、ピニオンギヤ３に噛み合う。リングギヤ４は、シャフト２に対して偏心して配置されている。リングギヤ４の内周面には、内歯４１が形成されている。図２の紙面右側の領域において、ピニオンギヤ３の外歯３１の一部がリングギヤ４の内歯４１の一部に噛み合う。尚、図面では示さないが、リングギヤ４の外周面４２には、潤滑コーティングが設けられている。潤滑コーティングは、例えば無機材料とフッ素系樹脂とを含む材料によって構成してもよい。
ギヤハウジング５は、ピニオンギヤ３及びリングギヤ４を収容する。ギヤハウジング５には、貫通孔５３が形成されている。シャフト２は、貫通孔５３内に位置する。
ピニオンギヤ３及びリングギヤ４は、回転可能に、ギヤハウジング５に収容される。ギヤハウジング５は、リングギヤ４の外周面４２が摺動する摺動面５１を有している。リングギヤ４の外周面４２は、横断面円形状を有している。ギヤハウジング５の摺動面５１も、横断面円形状を有している。摺動面５１は、シャフト２に対して偏心している。
ギヤハウジング５は、摺動面５１に直交する側面５２を有している。摺動面５１及び側面５２は、ピニオンギヤ３及びリングギヤ４を収容する空間５０を形成する。当該空間５０は、図１における紙面左側に開放されている。ピニオンギヤ３の第一側面（図１の右の側面）３２、及び、リングギヤ４の第一側面（図１の右の側面）４３はそれぞれ、ギヤハウジング５の側面５２を摺動する。
フロントカバー６は、ギヤハウジング５に隣接して配設されている。フロントカバー６は、ギヤハウジング５に接すると共に、空間５０を閉じる側面６１を有している。ピニオンギヤ３の第二側面（図１の左の側面）３３、及び、リングギヤ４の第二側面（図１の左の側面）４４はそれぞれ、フロントカバー６の側面６１を摺動する。フロントカバー６には、シャフト２が通る支持孔６２が貫通して形成されている。シャフト２は、ベアリング６３と軸受部材６４、６４とを介して、フロントカバー６に支持されている。
リヤカバー７は、ギヤハウジング５を間に挟んで、フロントカバー６とは反対側に配設されている。フロントカバー６、ギヤハウジング５、及び、リヤカバー７は、互いに固定されることによって一体化している。フロントカバー６、ギヤハウジング５及びリヤカバー７によって、内接ギヤポンプ１のハウジング１０が構成されている。
フロントカバー６及びギヤハウジング５には、空間５０の内部、言い替えるとハウジング１０の内部に作動油を吸い込む吸込ポート１１が形成されている。吸込ポート１１の入口は、図１に示すように、フロントカバー６の外周面に開口している。吸込ポート１１の出口は、フロントカバー６の側面６１及びギヤハウジング５の側面５２のそれぞれに開口している。吸込ポート１１の出口はまた、図２に示すように、シャフト２の回転方向に沿うように、周方向に延びている。
フロントカバー６、ギヤハウジング５、及びリヤカバー７には、ハウジング１０の内部から作動油を吐き出す吐出ポート１２が形成されている。吐出ポート１２の出口は、図１に示すように、リヤカバー７の外周面に開口している。尚、吸込ポート１１の入口の向きと、吐出ポート１２の出口の向きとは、図１に例示するように同じ方向であってもよいし、図示は省略するが、異なる方向であってもよい。
吐出ポート１２の入口は、フロントカバー６の側面６１及びギヤハウジング５の側面５２のそれぞれに開口している。吐出ポート１２の入口はまた、図２に示すように、吸込ポート１１に対して、シャフト２を挟んだ反対側において、シャフト２の回転方向に沿うように、周方向に延びている。
ギヤハウジング５には、クレセント５４が設けられている。クレセント５４は、ピニオンギヤ３とリングギヤ４との噛み合いが離れる箇所に配設されている。クレセント５４は、後述する高圧領域と低圧領域とを分離する。
クレセント５４は、シャフト２の回転方向に沿うように、所定の角度範囲に亘って周方向に伸びている。より詳細に、クレセント５４は、第一円弧面５４１と、第二円弧面５４２との二つの円弧面を有し、第一円弧面５４１及び第二円弧面５４２はそれぞれ、ギヤハウジング５の側面５２に立設している（図３も参照）。クレセント５４は、図２に示すように、シャフト２の軸方向に沿って見たときに、三日月形状を有している。ピニオンギヤ３の外歯３１の歯先は、クレセント５４の第一円弧面５４１に当接する。リングギヤ４の内歯４１の歯先は、クレセント５４の第二円弧面５４２に当接する。
ここで、ハウジング１０内は、リングギヤ４の回転中心Ｏを中心として周方向に、吸込ポート１１が開口する低圧領域と、クレセント５４が配設されている昇圧領域と、吐出ポート１２が開口する高圧領域との三領域に分けることができる。
次に、内接ギヤポンプ１の運転を簡単に説明する。原動機によってシャフト２が、図２の白抜きの矢印の方向に回転すると、ピニオンギヤ３及びリングギヤ４がそれぞれ、低圧領域から、昇圧領域を経て、高圧領域に至る方向に回転する。
ハウジング１０内の低圧領域において、噛み合っていたピニオンギヤ３の外歯３１とリングギヤ４の内歯４１とが離れるに伴って、吸込ポート１１から外歯３１と内歯４１との間に作動油が吸い込まれる。吸い込まれた作動油は、ピニオンギヤ３及びリングギヤ４の回転に伴い、低圧領域から、昇圧領域を経て高圧領域へ運ばれる。
ハウジング１０内の高圧領域においては、離れていたピニオンギヤ３の外歯３１とリングギヤ４の内歯４１とが次第に近づいて噛み合う。このことにより、作動油が、外歯３１と内歯４１との間から吐出ポート１２を通じて吐き出される。
（ハウジング内の作動油の漏れを抑制する構成）
内接ギヤポンプ１は、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間に高圧の作動油を供給する高圧油供給部８を備えている。図３は、高圧油供給部８の構成を例示している。図３は、図２のIII−III断面に相当する。
高圧油供給部８は、高圧の作動油によって、リングギヤ４を、昇圧領域の外周囲からリングギヤ４の回転中心Ｏの方へと押して移動させ、ハウジング１０内で作動油が漏れることを抑制する。高圧油供給部８は、摺動面５１に開口する導入口８１と、吐出ポート１２と導入口８１とをつなぐ油路８２と、油路８２に設けられた絞り８３とを有している。
導入口８１は、図２に示すように、昇圧領域に位置している。より詳細に、導入口８１は、クレセント５４に対し、径方向に向かい合っている。導入口８１は、後述するように、吐出ポート１２から吐出される高圧の作動油の一部を、ハウジング１０内に導入する。ハウジング１０内に導入した高圧の作動油が低圧領域へと流れることを抑制するために、導入口８１は、昇圧領域のうち、昇圧領域の中間位置から高圧側の領域が好ましい。導入口８１は、高圧側の領域のうち、クレセント５４の第二円弧面５４２の端点と回転中心Ｏを結ぶ線から周方向に、１０〜４０°の角度φだけ離れた位置に設けることがさらに好ましい。また、導入口８１から導入した高圧の作動油によって、リングギヤ４の歯先をクレセント５４に効果的に押し付けるために、導入口８１は、クレセント５４に向かい合って設けることが好ましい。
導入口８１は、図３に例示するように、摺動面５１において、シャフト２の軸方向の中央位置又は略中央位置に設けられている。導入口８１の開口形状は、図３の構成例では、円形状である。尚、導入口８１の開口形状は特定の形状に限定されない。
油路８２は、図３の構成例では、ギヤハウジング５内に設けられている。油路８２は、ギヤハウジング５の側面５２に開口する吐出ポート１２と、導入口８１とをつないでいる。尚、図３に一点鎖線によって仮想的に示すように、油路は、フロントカバー６に設けた吐出ポート１２と、導入口８１とをつなぐように、フロントカバー６及びギヤハウジング５に設けてもよい。また、油路は、ギヤハウジング５に設けた吐出ポート１２と、導入口８１とをつなぐと共に、フロントカバー６に設けた吐出ポート１２と、導入口８１とをつなぐようにしてもよい。
絞り８３は、油路８２の断面積を縮小するように構成されている。絞り８３は、オリフィスであってもよいし、チョークであってもよい。吐出ポート１２から導入口８１に向かって油路８２内を流れる作動油は、絞り８３によって減圧される。導入口８１と通じてギヤハウジング５内に導入する作動油の圧力は、吐出ポート１２から吐出される作動油の圧力よりも低下している。ギヤハウジング５内に導入する作動油の圧力は、絞り８３の構造を変更することによって、調整することができる。
前述したように、内接ギヤポンプ１の運転中に、吐出ポート１２から吐出された作動油の一部は、油路８２及び導入口８１を通じて、リングギヤ４の外周面とギヤハウジング５の摺動面５１との間に導入される。高圧の作動油によって、リングギヤ４は、昇圧領域の外周囲から回転中心Ｏの方へと押されて移動する。これにより、リングギヤ４の歯先がクレセント５４に押し付けられるから、昇圧領域において、リングギヤ４の歯先とクレセント５４との間を通って作動油が漏れることが抑制される。また、高圧領域において、リングギヤ４の外周面とギヤハウジング５の摺動面５１との間を通って作動油が漏れることも抑制される。ハウジング１０内の漏れを抑制することによって、内接ギヤポンプ１の効率が向上する。
ここで、油路８２に絞り８３を設けることによって、ハウジング１０内に導入する作動油の圧力を下げているため、リングギヤ４の歯先がクレセント５４に強く押し付けられることが抑制される。リングギヤ４の歯先が摩耗してしまうことが抑制される。
また、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間に導入した作動油は、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間の潤滑油としても機能する。これにより、リングギヤ４とギヤハウジング５との間の焼き付きが抑制される。また、前述したように、ハウジング１０内の漏れを抑制しているため、ハウジング１０内の発熱を抑制することができる。このことによっても、リングギヤ４とギヤハウジング５との間の焼き付きが抑制される。
内接ギヤポンプ１はまた、凹部９を有している。図４は、凹部９の構成を例示している。図４は、図２のIV−IV断面に相当する。
凹部９は、ギヤハウジング５の摺動面５１に設けられている。凹部９は、図５に拡大して示すように、摺動面５１から径方向の外方に凹んでいる。尚、図５は、理解を容易にするために、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間の大きさを誇張して描いている。凹部９によって、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間隔は、部分的に広がる（図５のＬ参照）。
凹部９は、図４の構成例では、シャフト２の軸方向に延びる溝形状を有している。凹部９の深さは、例えば１〜数ミリ程度としてもよい。
凹部９の形状は、溝形状に限らない。後述するように、凹部９は、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間に生じるくさび効果を低減する機能を有していればよい。凹部９は、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間隔を部分的に広げるものであればよい。凹部９は、図示は省略するが、例えば摺動面５１から凹んだ複数の穴によって構成してもよい。また、凹部９は、長さの短い複数の溝を、シャフト２の軸方向に並べることによって構成してもよい。尚、図４に示すような溝形状の凹部９は、加工が容易という利点がある。
また、凹部９は、図４に示すように、一つのみ設けてもよい。図示は省略するが、凹部９は、摺動面５１の周方向に、複数、設けてもよい。
凹部９は、図２に示すように、高圧領域に設けられている。前述したように、高圧油供給部８の導入口８１から導入される高圧の作動油によって、リングギヤ４は、昇圧領域の外周囲から回転中心Ｏの方へと押されて移動している。高圧領域においてリングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間が小さくなるから、くさび効果が生じる（図５の矢印参照）。凹部９は、くさび効果が生じる高圧領域のうち、くさび効果が大きく生じる箇所の近傍に設けることが好ましい。より具体的に、凹部９は、図２に示すように、ピニオンギヤ３とリングギヤ４との噛合点Ａに対し、周方向に１０〜４０°の角度θだけ離れた位置に設けてもよい。角度θが大きすぎると（つまり、凹部９がピニオンギヤ３とリングギヤ４との噛合点Ａから離れると）、くさび効果が大きく生じる箇所から離れた位置になるため、後述する、くさび効果を低減する機能が弱くなる。また、角度θが小さすぎると（つまり、凹部９がピニオンギヤ３とリングギヤ４との噛合点Ａに近づくと）、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間を通じて作動油が漏れることが助長される恐れがある。
尚、ピニオンギヤ３とリングギヤ４との噛合点Ａの位置は、両ギヤ３、４が共に回転するので、一定の範囲で周方向に移動する。ここでは、移動範囲の中心点を噛合点Ａとする（図２参照）。
凹部９は、高圧油供給部８とは異なり、高圧の作動油をギヤハウジング５内に導入する機能を有していない。凹部９は、吐出ポート１２とは非接続である。
高圧領域における摺動面５１に、凹部９を設けることによって、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間隔が、部分的に広くなるから、くさび効果が低減する。くさび効果が低減するため、内接ギヤポンプ１の回転数が高いときに、リングギヤ４が高圧領域の外周囲から回転中心Ｏの方へと押されて移動することが抑制される。その結果、高圧領域において、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間を通じて作動油が漏れることが抑制される。それと共に、昇圧領域において、リングギヤ４の内歯４１とクレセント５４との間から作動油が漏れることも抑制される。尚、内接ギヤポンプ１が低回転数で運転しているときには、くさび効果がもともと低いから、高圧領域において、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間を通じて作動油が漏れることが抑制されると共に、昇圧領域において、リングギヤ４の内歯４１とクレセント５４との間から作動油が漏れることも抑制される。
前述したように、凹部９は吐出ポート１２とは非接続であり、高圧の作動油を導入する機能を有していない。ここで、仮に凹部９を通じて高圧の作動油をハウジング１０内に導入するよう構成すると、リングギヤ４は、高圧の作動油によって高圧領域の外周囲から回転中心Ｏの方へと押される。高圧領域において、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間を通じて作動油が漏れることが助長される恐れがある。また、昇圧領域において、リングギヤ４の内歯４１とクレセント５４との間から作動油が漏れることが助長される恐れがある。凹部９を、吐出ポート１２とは非接続にすることによって、内接ギヤポンプ１のハウジング１０内における作動油の漏れを抑制することが可能になる。
従来の内接ギヤポンプは、加工精度が相対的に低くかつ、リングギヤの外周面に潤滑コーティングが形成されていなかったため、摺動面に設けた複数の導入口のそれぞれからハウジング内に高圧の作動油を導入することにより、リングギヤとハウジングとの間の焼き付きを抑制する構成を採用しなければならなかった。
これに対し、今は加工精度が相対的に高くなった上に、内接ギヤポンプ１は、リングギヤ４の外周面４２に潤滑コーティングを形成している。内接ギヤポンプ１は、複数の導入口を通じて作動油をハウジング内に導入する構成を採用しなくても、リングギヤ４とギヤハウジング５との間の焼き付きを抑制することができる。
そこで、この内接ギヤポンプ１は、昇圧領域には高圧油供給部８の導入口８１を設けることにより、高圧の作動油をハウジング１０内に導入する一方、高圧領域には、高圧の作動油を導入しない凹部９を設けている。高圧油供給部８と凹部９との組み合わせによって、リングギヤ４とギヤハウジング５との間の焼き付きを抑制しながら、ハウジング１０内の作動油の漏れを抑止することが可能になる。この内接ギヤポンプ１は、信頼性が高くかつ、高効率である。
尚、ギヤハウジング５の摺動面５１に潤滑コーティングを形成してもよいし、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１の両面に潤滑コーティングを形成してもよい。
図６は、高圧油供給部の変形例を示している。図６に示す高圧油供給部８０は、導入口８１０と、油路８２０と、絞り８３０とを有している。導入口８１０は、図３に示す導入口８１と形状が異なり、溝形状を有している。導入口８１０は、摺動面５１に開口していると共に、シャフト２の軸方向に延びている。導入口８１０はまた、ギヤハウジング５の、フロントカバー６の側面６１との当接面にも開口している。
油路８２０は、図６の構成例では、フロントカバー６に設けられている。油路８２０は、前記の油路８２と同様に、吐出ポート１２と導入口８１０とをつなぐ。図６の構成例において、油路８２０は、シャフト２の軸方向に延びている。油路８２０は、フロントカバー６の側面６１に開口し、導入口８１０の開口に接続される。また、絞り８３０は、油路８２０の途中に設けられている。
この構成の高圧油供給部８０も、前記の高圧油供給部８と同様に、昇圧領域において、高圧の作動油をハウジング１０内に導入することができる。これにより、リングギヤ４の歯先とクレセント５４との間の作動油の漏れ、及び、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間の作動油の漏れを抑制することができる。
尚、油路は、図６に一点鎖線で示すように、フロントカバー６の、ギヤハウジング５との接合面から凹陥すると共に、径方向に延びる凹溝によって構成してもよい。また、図示は省略するが、油路及び絞りは、ギヤハウジング５に設けてもよい。
尚、凹部９は、吐出ポート１２とは非接続である。しかしながら、凹部９を、吐出ポート１２に接続してもよい。但し、この場合、凹部９を通じてリングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間に導入された作動油によって、リングギヤ４が、昇圧領域の外周囲から回転中心Ｏの方へと押されて移動しないことが好ましい。
ここに例示する内接ギヤポンプ１は、クレセント５４が動かない固定式に構成しているが、可動式のクレセントを設けてもよい。また、ここに開示する技術は、クレセントを備えていない内接ギヤポンプに適用することも可能である。クレセントを備えていない内接ギヤポンプにおいて、前述した高圧油供給部８と凹部９との組み合わせは、リングギヤ４とギヤハウジング５との間の焼き付きを抑制しながら、リングギヤ４の歯先とピニオンギヤ３の歯先との間の作動油の漏れ、及び、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間の作動油の漏れを抑制することができる。
但し、吸入ポートまたは吐出ポートが摺動面に開口している形式の内接ギヤポンプは、元々くさび効果が発生しない。この形式の内接ギヤポンプに、ここに開示する技術を適用しても、その効果は期待できない。
１ 内接ギヤポンプ
１０ ハウジング
３ ピニオンギヤ
３１ 外歯
４ リングギヤ
４１ 内歯
４２ 外周面
５ ギヤハウジング
５１ 摺動面
５４ クレセント
６ フロントカバー
７ リヤカバー
８ 高圧油供給部
８０ 高圧油供給部
８１ 導入口
８１０ 導入口
８２ 油路
８２０ 油路
８３ 絞り
８３０ 絞り
９ 凹部
ここに開示する技術は、内接ギヤポンプに関する。
特許文献１には、外歯のドライブギヤと内歯のドリブンギヤとを備えた内接ギヤポンプが記載されている。特許文献１の内接ギヤポンプは、ドライブギヤとドリブンギヤとが噛み合う噛合点の反対側において、ポンプハウジングの周面にポケットを形成している。ポケットは、内接ギヤポンプの吐出ポートに連通している。内接ギヤポンプが運転しているときに、吐出ポートから吐出される高圧の作動油の一部が、ポケットを通じてドリブンギヤとハウジングとの間に導入される。
ドリブンギヤとドライブギヤとの間には、ドリブンギヤの歯先とドライブギヤの歯先とが当たることによりシールされる三日月状の空間が形成されている。ポケットから吐出された高圧の作動油は、ドリブンギヤの歯先をドライブギヤの歯先に押し付けるように、ドリブンギヤを押す。三日月状の空間内の作動油が、ドリブンギヤの歯先とドライブギヤの歯先との間から漏れることが抑制される。
特許文献２にも、ハウジング内の作動油の漏れを抑制する内接ギヤポンプが記載されている。特許文献２の内接ギヤポンプは、ハウジングの内周面に、油溝を形成している。油溝は、吐出ポートにつながっていると共に、三日月状の空間に対応する位置まで周方向に伸びている。内接ギヤポンプの運転中、油溝を通じてハウジング内に導入される高圧の作動油がアウタロータを押す。作動油が、アウタロータの内歯とインナロータの外歯との間から漏れることが抑制される。
特許文献３に記載された内接ギヤポンプは、ハウジングの内周面に、二本の圧力バランス溝を設けている。二本の圧力バランス溝は、吐出ポートが開口する高圧領域に、周方向に間隔を空けて設けられている。二本の圧力バランス溝はそれぞれ、吐出ポートにつながっている。内接ギヤポンプが運転しているときには、二本の圧力バランス溝のそれぞれを通じて、高圧の作動油が、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との間に供給される。リングギヤがハウジングに対してフロート状態で回転をするから、リングギヤの焼き付きが抑制される。
実開昭６１−１７９３８５号公報 特開平７−１５１０６６号公報 実開昭６２−１５８１８１号公報
特許文献１や特許文献２に記載されているように、高圧の作動油をリングギヤの外周面とハウジングの内周面との間に供給する内接ギヤポンプは、低回転数で運転しているときには、ピニオンギヤの外歯とリングギヤの内歯との噛み合いが離れる昇圧領域において、外歯と内歯との間から作動油が漏れることを抑制することができる。このことに加えて、前記の構成の内接ギヤポンプは、高圧領域においても、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間が小さくなるから、作動油が高圧領域から、吸込ポートが開口する低圧領域へ漏れることを抑制することができる。
しかしながら、前記の構成の内接ギヤポンプが高回転数で運転しているときには、ハウジング内の作動油の漏れが増えることに、本願発明者は気づいた。
ここに開示する技術は、内接ギヤポンプのハウジング内の作動油の漏れを抑制する。
高圧の作動油をリングギヤの外周面とハウジングの内周面との間に供給することによって、リングギヤが、昇圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へと押されて移動すると、前述したように、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間が小さくなる。内接ギヤポンプの運転中は、リングギヤの回転に伴い、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間において、いわゆる「くさび効果」が発生する。尚、「くさび効果」は、リングギヤの回転に伴い、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との間の狭い隙間に、作動油が引きずり込まれることによって、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との間の油膜の圧力が高くなる現象をいう。
内接ギヤポンプが低回転で運転しているときは、くさび効果が低いので、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間が小さく、作動油の漏れは少ない。
しかしながら、内接ギヤポンプが高回転数で運転しているときは、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間のくさび効果が高まって、リングギヤが、高圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へと押されて移動することを、本願発明者は見いだした。リングギヤが、くさび効果によって、高圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へ押されて移動すると、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間が大きくなり、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との隙間からの作動油の漏れが増えてしまうだけでなく、昇圧領域においても、ピニオンギヤの外歯とリングギヤの内歯との間からの作動油の漏れが増えてしまう。
本願発明者は、前述した知見を得たことから、くさび効果を低減するために、リングギヤの外周面とハウジングの内周面との間隔を部分的に広げることにした。そして、ハウジングの内周面の特定の位置に凹部を設けることによって、高回転数で運転中の内接ギヤポンプのハウジング内において、作動油の漏れが抑制されることを確認し、ここに開示する技術を完成するに至った。
具体的に、ここに開示する内接ギヤポンプは、外歯を有するピニオンギヤと、前記外歯に噛み合う内歯が内周面に設けられたリングギヤと、前記ピニオンギヤと前記リングギヤとの噛み合いが離れる箇所に設けられかつ、前記外歯及び前記内歯のそれぞれが当接するクレセントと、前記リングギヤの外周面が摺動する摺動面を有しかつ、前記ピニオンギヤ及び前記リングギヤを回転可能に収容するハウジングと、前記摺動面に開口する導入口を有しかつ、前記導入口を通じて前記リングギヤの外周面と前記摺動面との間に高圧の作動油を供給する高圧油供給部と、前記リングギヤの外周面と前記摺動面との間隔が広がるように、前記摺動面に設けられた凹部と、を備える。
そして、前記ハウジング内の空間は、吸込ポートが開口する低圧領域と、吐出ポートが開口する高圧領域と、前記クレセントが配設されている昇圧領域との三領域に区分され、前記導入口は、前記昇圧領域に位置し、前記凹部は、前記導入口から離れていると共に、前記高圧領域に位置している。
この構成によると、ピニオンギヤ及びリングギヤは、低圧領域から、昇圧領域を経て、高圧領域に至る方向に回転する。
内接ギヤポンプの運転中には、昇圧領域に位置する導入口から、高圧の作動油が、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との間に導入される。高圧の作動油によって、リングギヤは、昇圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へと押されて移動し、リングギヤの内歯はクレセントに押し付けられる。昇圧領域において、リングギヤの内歯とクレセントとの間から作動油が漏れることが抑制される。また、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との間から作動油が漏れることが抑制される。
リングギヤが昇圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方に押されているため、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジング摺動面との間には、くさび効果が生じる。高圧領域の摺動面には、凹部が設けられている。凹部は、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との間隔を、部分的に広くする。凹部は、くさび効果を低減する。
くさび効果が低減するため、内接ギヤポンプが高回転数で運転しているときに、リングギヤが高圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へ押されて移動することが抑制される。その結果、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との隙間を通じて作動油が漏れることが抑制される。また、昇圧領域において、リングギヤの内歯とクレセントとの間から作動油が漏れることが抑制される。
尚、内接ギヤポンプが低回転数で運転しているときには、くさび効果が高くならないため、高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との隙間を通じて作動油が漏れることが抑制される。また、昇圧領域において、リングギヤの内歯とクレセントとの間から作動油が漏れることが抑制される。
また、導入口を通じてリングギヤの外周面とハウジング摺動面との間に導入される作動油は、リングギヤとハウジングとの間の潤滑油としても機能する。リングギヤとハウジングとの間の焼き付きが抑制される。
さらに、前述したように、ハウジング内の作動油の漏れを防止することによって、ハウジング内の発熱を抑制することができる。このことによっても、リングギヤとハウジングとの間の焼き付きを抑制することができる。
前記凹部は、溝形状を有している、としてもよい。
溝形状の凹部は、くさび効果を効果的に低減することができる。また、溝形状の凹部は、ハウジングの摺動面に、容易に形成することができる。
前記凹部は、前記吐出ポートに非接続である、としてもよい。
凹部は、前述したように、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との間の間隔を広げることによって、くさび効果を低減する機能を発揮する。凹部は、高圧の作動油をハウジング内に導入する機能は必要ではない。
また、仮に凹部を通じて高圧の作動油をハウジング内に導入するよう構成すると、リングギヤは、凹部から導入した高圧の作動油によって、高圧領域の外周囲からリングギヤの回転中心の方へと押される。高圧領域において、リングギヤの外周面とハウジングの摺動面との隙間を通じて作動油が漏れることが助長される恐れがある。また、昇圧領域において、リングギヤの内歯とクレセントとの間から作動油が漏れることが助長される恐れがある。
昇圧領域に位置する導入口から高圧の作動油を導入することと、高圧領域に位置する凹部によってくさび効果を低減することと、を組み合わせることにより、ハウジング内の作動油の漏れを抑制することと、リングギヤの焼き付きを防止することとが両立する。
前記高圧油供給部は、前記吐出ポートと前記導入口とをつなぐ油路と、前記油路に設けられかつ、前記作動油の圧力を下げる絞りと、を有している、としてもよい。
導入口を通じてハウジング内に導入する作動油の圧力が高すぎると、リングギヤの歯先が、クレセントへ押し付けられる力が強くなりすぎる。リングギヤの歯の摩耗が進行しやすくなる。そこで、油路内に絞りを設けることによって、ハウジング内に導入する作動油の圧力を調整してもよい。
また、ハウジング内に導入する作動油の圧力を調整することと、凹部によって、くさび効果を低減することとを組み合わせることにより、ハウジング内の作動油の漏れを抑制することと、リングギヤとハウジングとの間の潤滑性を確保することとが、バランスする。
前記リングギヤの外周面には、潤滑コーティングが形成されている、としてもよい。
こうすることで、リングギヤとハウジングとの間の焼き付きが抑制される。従来の内接ギヤポンプは、加工精度が相対的に低くかつ、リングギヤの外周面に潤滑コーティングが形成されていなかったため、特許文献３に記載されているように、二つのバランス溝を通じて作動油をハウジング内に導入することにより、リングギヤとハウジングとの間の焼き付きを抑制しなければならなかった。
これに対し、今は加工精度が高くなった上に、前記のようにリングギヤの外周面に潤滑コーティングを形成することによって、二つのバランス溝を通じて作動油をハウジング内に導入しなくても、リングギヤとハウジングとの間の焼き付きを抑制することができる。
前記凹部は、前記ピニオンギヤと前記リングギヤとが噛み合う噛合点に対し、周方向に１０〜４０°の角度だけ離れた位置に設けられている、としてもよい。
前記の内接ギヤポンプによると、ハウジング内の作動油の漏れを抑制することができる。
図１は、内接ギヤポンプの断面図である。 図２は、図１のII−II線端面図である。 図３は、図２のIII−III線断面図、及び、Ａ方向から見た矢視図である。 図４は、図２のIV−IV線断面図、及び、Ｂ方向から見た矢視図である。 図５は、内接ギヤポンプの運転時における、ピニオンギヤ及びリングギヤの噛み合い箇所付近を拡大して示す拡大断面図である。 図６は、図３とは異なる高圧油供給部の構成を示す断面図、及び、Ｃ方向から見た矢視図である。
以下、内接ギヤポンプ１の実施形態について、図面を参照しながら説明をする。尚、以下の説明は、内接ギヤポンプ１の一例である。
（内接ギヤポンプの全体構成）
図１は、内接ギヤポンプ１の断面図である。図２は、図１のII−II線端面図である。内接ギヤポンプ１は、シャフト２と、ピニオンギヤ３と、リングギヤ４と、ギヤハウジング５と、フロントカバー６と、リヤカバー７と、を備えている。尚、図２においては、理解を容易にするために、シャフト２、ピニオンギヤ３及びリングギヤ４には、端面を示すハッチングの図示を省略している。
シャフト２は、図１における紙面左右方向に伸びている。シャフト２は、図示を省略する原動機に接続されている。原動機は、例えば電気モータである。
ピニオンギヤ３は、シャフト２に固定されている。ピニオンギヤ３とシャフト２とは同軸である。ピニオンギヤ３は、シャフト２と共に回転する。ピニオンギヤ３は、外歯３１を有している。
リングギヤ４は、ピニオンギヤ３に噛み合う。リングギヤ４は、シャフト２に対して偏心して配置されている。リングギヤ４の内周面には、内歯４１が形成されている。図２の紙面右側の領域において、ピニオンギヤ３の外歯３１の一部がリングギヤ４の内歯４１の一部に噛み合う。尚、図面では示さないが、リングギヤ４の外周面４２には、潤滑コーティングが設けられている。潤滑コーティングは、例えば無機材料とフッ素系樹脂とを含む材料によって構成してもよい。
ギヤハウジング５は、ピニオンギヤ３及びリングギヤ４を収容する。ギヤハウジング５には、貫通孔５３が形成されている。シャフト２は、貫通孔５３内に位置する。
ピニオンギヤ３及びリングギヤ４は、回転可能に、ギヤハウジング５に収容される。ギヤハウジング５は、リングギヤ４の外周面４２が摺動する摺動面５１を有している。リングギヤ４の外周面４２は、横断面円形状を有している。ギヤハウジング５の摺動面５１も、横断面円形状を有している。摺動面５１は、シャフト２に対して偏心している。
ギヤハウジング５は、摺動面５１に直交する側面５２を有している。摺動面５１及び側面５２は、ピニオンギヤ３及びリングギヤ４を収容する空間５０を形成する。当該空間５０は、図１における紙面左側に開放されている。ピニオンギヤ３の第一側面（図１の右の側面）３２、及び、リングギヤ４の第一側面（図１の右の側面）４３はそれぞれ、ギヤハウジング５の側面５２を摺動する。
フロントカバー６は、ギヤハウジング５に隣接して配設されている。フロントカバー６は、ギヤハウジング５に接すると共に、空間５０を閉じる側面６１を有している。ピニオンギヤ３の第二側面（図１の左の側面）３３、及び、リングギヤ４の第二側面（図１の左の側面）４４はそれぞれ、フロントカバー６の側面６１を摺動する。フロントカバー６には、シャフト２が通る支持孔６２が貫通して形成されている。シャフト２は、ベアリング６３と軸受部材６４、６４とを介して、フロントカバー６に支持されている。
リヤカバー７は、ギヤハウジング５を間に挟んで、フロントカバー６とは反対側に配設されている。フロントカバー６、ギヤハウジング５、及び、リヤカバー７は、互いに固定されることによって一体化している。フロントカバー６、ギヤハウジング５及びリヤカバー７によって、内接ギヤポンプ１のハウジング１０が構成されている。
フロントカバー６及びギヤハウジング５には、空間５０の内部、言い替えるとハウジング１０の内部に作動油を吸い込む吸込ポート１１が形成されている。吸込ポート１１の入口は、図１に示すように、フロントカバー６の外周面に開口している。吸込ポート１１の出口は、フロントカバー６の側面６１及びギヤハウジング５の側面５２のそれぞれに開口している。吸込ポート１１の出口はまた、図２に示すように、シャフト２の回転方向に沿うように、周方向に延びている。
フロントカバー６、ギヤハウジング５、及びリヤカバー７には、ハウジング１０の内部から作動油を吐き出す吐出ポート１２が形成されている。吐出ポート１２の出口は、図１に示すように、リヤカバー７の外周面に開口している。尚、吸込ポート１１の入口の向きと、吐出ポート１２の出口の向きとは、図１に例示するように同じ方向であってもよいし、図示は省略するが、異なる方向であってもよい。
吐出ポート１２の入口は、フロントカバー６の側面６１及びギヤハウジング５の側面５２のそれぞれに開口している。吐出ポート１２の入口はまた、図２に示すように、吸込ポート１１に対して、シャフト２を挟んだ反対側において、シャフト２の回転方向に沿うように、周方向に延びている。
ギヤハウジング５には、クレセント５４が設けられている。クレセント５４は、ピニオンギヤ３とリングギヤ４との噛み合いが離れる箇所に配設されている。クレセント５４は、後述する高圧領域と低圧領域とを分離する。
クレセント５４は、シャフト２の回転方向に沿うように、所定の角度範囲に亘って周方向に伸びている。より詳細に、クレセント５４は、第一円弧面５４１と、第二円弧面５４２との二つの円弧面を有し、第一円弧面５４１及び第二円弧面５４２はそれぞれ、ギヤハウジング５の側面５２に立設している（図３も参照）。クレセント５４は、図２に示すように、シャフト２の軸方向に沿って見たときに、三日月形状を有している。ピニオンギヤ３の外歯３１の歯先は、クレセント５４の第一円弧面５４１に当接する。リングギヤ４の内歯４１の歯先は、クレセント５４の第二円弧面５４２に当接する。
ここで、ハウジング１０内は、リングギヤ４の回転中心Ｏを中心として周方向に、吸込ポート１１が開口する低圧領域と、クレセント５４が配設されている昇圧領域と、吐出ポート１２が開口する高圧領域との三領域に分けることができる。
次に、内接ギヤポンプ１の運転を簡単に説明する。原動機によってシャフト２が、図２の白抜きの矢印の方向に回転すると、ピニオンギヤ３及びリングギヤ４がそれぞれ、低圧領域から、昇圧領域を経て、高圧領域に至る方向に回転する。
ハウジング１０内の低圧領域において、噛み合っていたピニオンギヤ３の外歯３１とリングギヤ４の内歯４１とが離れるに伴って、吸込ポート１１から外歯３１と内歯４１との間に作動油が吸い込まれる。吸い込まれた作動油は、ピニオンギヤ３及びリングギヤ４の回転に伴い、低圧領域から、昇圧領域を経て高圧領域へ運ばれる。
ハウジング１０内の高圧領域においては、離れていたピニオンギヤ３の外歯３１とリングギヤ４の内歯４１とが次第に近づいて噛み合う。このことにより、作動油が、外歯３１と内歯４１との間から吐出ポート１２を通じて吐き出される。
（ハウジング内の作動油の漏れを抑制する構成）
内接ギヤポンプ１は、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間に高圧の作動油を供給する高圧油供給部８を備えている。図３は、高圧油供給部８の構成を例示している。図３は、図２のIII−III断面に相当する。
高圧油供給部８は、高圧の作動油によって、リングギヤ４を、昇圧領域の外周囲からリングギヤ４の回転中心Ｏの方へと押して移動させ、ハウジング１０内で作動油が漏れることを抑制する。高圧油供給部８は、摺動面５１に開口する導入口８１と、吐出ポート１２と導入口８１とをつなぐ油路８２と、油路８２に設けられた絞り８３とを有している。
導入口８１は、図２に示すように、昇圧領域に位置している。より詳細に、導入口８１は、クレセント５４に対し、径方向に向かい合っている。導入口８１は、後述するように、吐出ポート１２から吐出される高圧の作動油の一部を、ハウジング１０内に導入する。ハウジング１０内に導入した高圧の作動油が低圧領域へと流れることを抑制するために、導入口８１は、昇圧領域のうち、昇圧領域の中間位置から高圧側の領域が好ましい。導入口８１は、高圧側の領域のうち、クレセント５４の第二円弧面５４２の端点と回転中心Ｏを結ぶ線から周方向に、１０〜４０°の角度φだけ離れた位置に設けることがさらに好ましい。また、導入口８１から導入した高圧の作動油によって、リングギヤ４の歯先をクレセント５４に効果的に押し付けるために、導入口８１は、クレセント５４に向かい合って設けることが好ましい。
導入口８１は、図３に例示するように、摺動面５１において、シャフト２の軸方向の中央位置又は略中央位置に設けられている。導入口８１の開口形状は、図３の構成例では、円形状である。尚、導入口８１の開口形状は特定の形状に限定されない。
油路８２は、図３の構成例では、ギヤハウジング５内に設けられている。油路８２は、ギヤハウジング５の側面５２に開口する吐出ポート１２と、導入口８１とをつないでいる。尚、図３に一点鎖線によって仮想的に示すように、油路は、フロントカバー６に設けた吐出ポート１２と、導入口８１とをつなぐように、フロントカバー６及びギヤハウジング５に設けてもよい。また、油路は、ギヤハウジング５に設けた吐出ポート１２と、導入口８１とをつなぐと共に、フロントカバー６に設けた吐出ポート１２と、導入口８１とをつなぐようにしてもよい。
絞り８３は、油路８２の断面積を縮小するように構成されている。絞り８３は、オリフィスであってもよいし、チョークであってもよい。吐出ポート１２から導入口８１に向かって油路８２内を流れる作動油は、絞り８３によって減圧される。導入口８１と通じてギヤハウジング５内に導入する作動油の圧力は、吐出ポート１２から吐出される作動油の圧力よりも低下している。ギヤハウジング５内に導入する作動油の圧力は、絞り８３の構造を変更することによって、調整することができる。
前述したように、内接ギヤポンプ１の運転中に、吐出ポート１２から吐出された作動油の一部は、油路８２及び導入口８１を通じて、リングギヤ４の外周面とギヤハウジング５の摺動面５１との間に導入される。高圧の作動油によって、リングギヤ４は、昇圧領域の外周囲から回転中心Ｏの方へと押されて移動する。これにより、リングギヤ４の歯先がクレセント５４に押し付けられるから、昇圧領域において、リングギヤ４の歯先とクレセント５４との間を通って作動油が漏れることが抑制される。また、高圧領域において、リングギヤ４の外周面とギヤハウジング５の摺動面５１との間を通って作動油が漏れることも抑制される。ハウジング１０内の漏れを抑制することによって、内接ギヤポンプ１の効率が向上する。
ここで、油路８２に絞り８３を設けることによって、ハウジング１０内に導入する作動油の圧力を下げているため、リングギヤ４の歯先がクレセント５４に強く押し付けられることが抑制される。リングギヤ４の歯先が摩耗してしまうことが抑制される。
また、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間に導入した作動油は、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間の潤滑油としても機能する。これにより、リングギヤ４とギヤハウジング５との間の焼き付きが抑制される。また、前述したように、ハウジング１０内の漏れを抑制しているため、ハウジング１０内の発熱を抑制することができる。このことによっても、リングギヤ４とギヤハウジング５との間の焼き付きが抑制される。
内接ギヤポンプ１はまた、凹部９を有している。図４は、凹部９の構成を例示している。図４は、図２のIV−IV断面に相当する。
凹部９は、ギヤハウジング５の摺動面５１に設けられている。凹部９は、図５に拡大して示すように、摺動面５１から径方向の外方に凹んでいる。尚、図５は、理解を容易にするために、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間の大きさを誇張して描いている。凹部９によって、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間隔は、部分的に広がる（図５のＬ参照）。
凹部９は、図４の構成例では、シャフト２の軸方向に延びる溝形状を有している。凹部９の深さは、例えば１〜数ミリ程度としてもよい。
凹部９の形状は、溝形状に限らない。後述するように、凹部９は、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間に生じるくさび効果を低減する機能を有していればよい。凹部９は、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間隔を部分的に広げるものであればよい。凹部９は、図示は省略するが、例えば摺動面５１から凹んだ複数の穴によって構成してもよい。また、凹部９は、長さの短い複数の溝を、シャフト２の軸方向に並べることによって構成してもよい。尚、図４に示すような溝形状の凹部９は、加工が容易という利点がある。
また、凹部９は、図４に示すように、一つのみ設けてもよい。図示は省略するが、凹部９は、摺動面５１の周方向に、複数、設けてもよい。
凹部９は、図２に示すように、高圧領域に設けられている。前述したように、高圧油供給部８の導入口８１から導入される高圧の作動油によって、リングギヤ４は、昇圧領域の外周囲から回転中心Ｏの方へと押されて移動している。高圧領域においてリングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間が小さくなるから、くさび効果が生じる（図５の矢印参照）。凹部９は、くさび効果が生じる高圧領域のうち、くさび効果が大きく生じる箇所の近傍に設けることが好ましい。より具体的に、凹部９は、図２に示すように、ピニオンギヤ３とリングギヤ４との噛合点Ａに対し、周方向に１０〜４０°の角度θだけ離れた位置に設けてもよい。角度θが大きすぎると（つまり、凹部９がピニオンギヤ３とリングギヤ４との噛合点Ａから離れると）、くさび効果が大きく生じる箇所から離れた位置になるため、後述する、くさび効果を低減する機能が弱くなる。また、角度θが小さすぎると（つまり、凹部９がピニオンギヤ３とリングギヤ４との噛合点Ａに近づくと）、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間を通じて作動油が漏れることが助長される恐れがある。
尚、ピニオンギヤ３とリングギヤ４との噛合点Ａの位置は、両ギヤ３、４が共に回転するので、一定の範囲で周方向に移動する。ここでは、移動範囲の中心点を噛合点Ａとする（図２参照）。
凹部９は、高圧油供給部８とは異なり、高圧の作動油をギヤハウジング５内に導入する機能を有していない。凹部９は、吐出ポート１２とは非接続である。
高圧領域における摺動面５１に、凹部９を設けることによって、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間隔が、部分的に広くなるから、くさび効果が低減する。くさび効果が低減するため、内接ギヤポンプ１の回転数が高いときに、リングギヤ４が高圧領域の外周囲から回転中心Ｏの方へと押されて移動することが抑制される。その結果、高圧領域において、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間を通じて作動油が漏れることが抑制される。それと共に、昇圧領域において、リングギヤ４の内歯４１とクレセント５４との間から作動油が漏れることも抑制される。尚、内接ギヤポンプ１が低回転数で運転しているときには、くさび効果がもともと低いから、高圧領域において、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間を通じて作動油が漏れることが抑制されると共に、昇圧領域において、リングギヤ４の内歯４１とクレセント５４との間から作動油が漏れることも抑制される。
前述したように、凹部９は吐出ポート１２とは非接続であり、高圧の作動油を導入する機能を有していない。ここで、仮に凹部９を通じて高圧の作動油をハウジング１０内に導入するよう構成すると、リングギヤ４は、高圧の作動油によって高圧領域の外周囲から回転中心Ｏの方へと押される。高圧領域において、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との隙間を通じて作動油が漏れることが助長される恐れがある。また、昇圧領域において、リングギヤ４の内歯４１とクレセント５４との間から作動油が漏れることが助長される恐れがある。凹部９を、吐出ポート１２とは非接続にすることによって、内接ギヤポンプ１のハウジング１０内における作動油の漏れを抑制することが可能になる。
従来の内接ギヤポンプは、加工精度が相対的に低くかつ、リングギヤの外周面に潤滑コーティングが形成されていなかったため、摺動面に設けた複数の導入口のそれぞれからハウジング内に高圧の作動油を導入することにより、リングギヤとハウジングとの間の焼き付きを抑制する構成を採用しなければならなかった。
これに対し、今は加工精度が相対的に高くなった上に、内接ギヤポンプ１は、リングギヤ４の外周面４２に潤滑コーティングを形成している。内接ギヤポンプ１は、複数の導入口を通じて作動油をハウジング内に導入する構成を採用しなくても、リングギヤ４とギヤハウジング５との間の焼き付きを抑制することができる。
そこで、この内接ギヤポンプ１は、昇圧領域には高圧油供給部８の導入口８１を設けることにより、高圧の作動油をハウジング１０内に導入する一方、高圧領域には、高圧の作動油を導入しない凹部９を設けている。高圧油供給部８と凹部９との組み合わせによって、リングギヤ４とギヤハウジング５との間の焼き付きを抑制しながら、ハウジング１０内の作動油の漏れを抑止することが可能になる。この内接ギヤポンプ１は、信頼性が高くかつ、高効率である。
尚、ギヤハウジング５の摺動面５１に潤滑コーティングを形成してもよいし、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１の両面に潤滑コーティングを形成してもよい。
図６は、高圧油供給部の変形例を示している。図６に示す高圧油供給部８０は、導入口８１０と、油路８２０と、絞り８３０とを有している。導入口８１０は、図３に示す導入口８１と形状が異なり、溝形状を有している。導入口８１０は、摺動面５１に開口していると共に、シャフト２の軸方向に延びている。導入口８１０はまた、ギヤハウジング５の、フロントカバー６の側面６１との当接面にも開口している。
油路８２０は、図６の構成例では、フロントカバー６に設けられている。油路８２０は、前記の油路８２と同様に、吐出ポート１２と導入口８１０とをつなぐ。図６の構成例において、油路８２０は、シャフト２の軸方向に延びている。油路８２０は、フロントカバー６の側面６１に開口し、導入口８１０の開口に接続される。また、絞り８３０は、油路８２０の途中に設けられている。
この構成の高圧油供給部８０も、前記の高圧油供給部８と同様に、昇圧領域において、高圧の作動油をハウジング１０内に導入することができる。これにより、リングギヤ４の歯先とクレセント５４との間の作動油の漏れ、及び、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間の作動油の漏れを抑制することができる。
尚、油路は、図６に一点鎖線で示すように、フロントカバー６の、ギヤハウジング５との接合面から凹陥すると共に、径方向に延びる凹溝によって構成してもよい。また、図示は省略するが、油路及び絞りは、ギヤハウジング５に設けてもよい。
尚、凹部９は、吐出ポート１２とは非接続である。しかしながら、凹部９を、吐出ポート１２に接続してもよい。但し、この場合、凹部９を通じてリングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間に導入された作動油によって、リングギヤ４が、昇圧領域の外周囲から回転中心Ｏの方へと押されて移動しないことが好ましい。
ここに例示する内接ギヤポンプ１は、クレセント５４が動かない固定式に構成しているが、可動式のクレセントを設けてもよい。また、ここに開示する技術は、クレセントを備えていない内接ギヤポンプに適用することも可能である。クレセントを備えていない内接ギヤポンプにおいて、前述した高圧油供給部８と凹部９との組み合わせは、リングギヤ４とギヤハウジング５との間の焼き付きを抑制しながら、リングギヤ４の歯先とピニオンギヤ３の歯先との間の作動油の漏れ、及び、リングギヤ４の外周面４２とギヤハウジング５の摺動面５１との間の作動油の漏れを抑制することができる。
但し、吸入ポートまたは吐出ポートが摺動面に開口している形式の内接ギヤポンプは、元々くさび効果が発生しない。この形式の内接ギヤポンプに、ここに開示する技術を適用しても、その効果は期待できない。
１ 内接ギヤポンプ
１０ ハウジング
３ ピニオンギヤ
３１ 外歯
４ リングギヤ
４１ 内歯
４２ 外周面
５ ギヤハウジング
５１ 摺動面
５４ クレセント
６ フロントカバー
７ リヤカバー
８ 高圧油供給部
８０ 高圧油供給部
８１ 導入口
８１０ 導入口
８２ 油路
８２０ 油路
８３ 絞り
８３０ 絞り
９ 凹部

Claims (5)

  1. 外歯を有するピニオンギヤと、
    前記外歯に噛み合う内歯が内周面に設けられたリングギヤと、
    前記ピニオンギヤと前記リングギヤとの噛み合いが離れる箇所に設けられかつ、前記外歯及び前記内歯のそれぞれが当接するクレセントと、
    前記リングギヤの外周面が摺動する摺動面を有しかつ、前記ピニオンギヤ及び前記リングギヤを回転可能に収容するハウジングと、
    前記摺動面に開口する導入口を有しかつ、前記導入口を通じて前記リングギヤの外周面と前記摺動面との間に高圧の作動油を供給する高圧油供給部と、
    前記リングギヤの外周面と前記摺動面との間隔が広がるように、前記摺動面に設けられた凹部と、を備え、
    前記ハウジング内の空間は、吸込ポートが開口する低圧領域と、吐出ポートが開口する高圧領域と、前記クレセントが配設されている昇圧領域との三領域に区分され、
    前記導入口は、前記昇圧領域に位置し、
    前記凹部は、前記高圧領域に位置している内接ギヤポンプ。
  2. 請求項１に記載の内接ギヤポンプにおいて、
    前記凹部は、溝形状を有している内接ギヤポンプ。
  3. 請求項１又は２に記載の内接ギヤポンプにおいて、
    前記凹部は、前記吐出ポートに非接続である内接ギヤポンプ。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の内接ギヤポンプにおいて、
    前記高圧油供給部は、
    前記吐出ポートと前記導入口とをつなぐ油路と、
    前記油路に設けられかつ、前記作動油の圧力を下げる絞りと、
    を有している内接ギヤポンプ。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の内接ギヤポンプにおいて、
    前記リングギヤの外周面には、潤滑コーティングが形成されている内接ギヤポンプ。
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