KR20160078234A

KR20160078234A - 기어 펌프

Info

Publication number: KR20160078234A
Application number: KR1020150169645A
Authority: KR
Inventors: 다카지 하라타; 노리유키 가와하라; 겐토 고마츠
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-07-04
Also published as: JP2016118189A; CN105736360A; KR102348344B1; CN105736360B; CN205260301U; JP6454537B2

Abstract

수축 변형의 발생을 방지하는 특별한 수지 재료나 사출 성형기를 사용하지 않고, 강도와 치수 정밀도의 양립을 도모할 수 있는 펌프 기어를 구비한 기어 펌프를 제공한다.
유체의 흡입구와 토출구를 연통하는 펌프실을 갖는 하우징과, 모터와, 상기 펌프실 내에 배치되는 수지제의 한 쌍의 기어인 펌프 기어를 구비하고, 상기 펌프 기어는, 상기 모터에 의해 회전 구동되는 구동 기어와, 그 구동 기어에 맞물리는 종동 기어를 포함하고, 상기 각 펌프 기어의 단부면에 있어서의 축구멍부와 톱니부 사이에는, 두께 일부 제거부가 오목 형성되고, 상기 두께 일부 제거부에는 상기 각 펌프 기어와 일체 성형된 리브가 설치되고, 상기 두께 일부 제거부의 상기 톱니부 측의 측면과, 그 측면에 대향하는 상기 리브의 대향면 사이에는 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 기어 펌프에 의해 해결한다.

Description

기어 펌프{GEAR PUMP}

본 발명은 기어 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 유체를 압송하는 기어 부재(이하 「펌프 기어」라고도 한다.) 등의 주요 부품이 수지를 포함하는 외접식의 기어 펌프에 관한 것이다.

기어 펌프는 용적형 펌프 중에서도 비교적 구조가 단순하여 부품 개수가 적고, 또한 기계 효율도 높은 점에서 소형화에 적합하고, 또한 주요 부품이 수지를 포함하는 것은 비용면이나 생산성도 우수하다. 이들 장점으로부터 수지제의 기어 펌프는, 냉장고의 자동 제빙 장치나 온수 세정 변기 등, 가정용 기기에 있어서의 유체의 이송 수단으로서 널리 사용되고 있다.

하기 특허문헌 1에는, 펌프 기어(7, 8)의 단부면에, 축방향으로 관통한 연통 구멍(7e, 8e)이 설치된 기어 펌프가 개시되어 있다. 또한, 하기 특허문헌 2에는, 펌프 기어(1, 4)를 액정 폴리머로 구성함으로써, 사출 성형 시의 수축 변형을 억제한 기어 펌프가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2013-076347호 공보 일본 특허 공개 제2000-303967호 공보

한편, 기어 펌프는 이송하는 유체의 점도에 따른 용적 효율에 대한 영향이 현저해서, 물 등 저점도의 유체 이송을 목적으로 하는 경우나, 시동 시의 마중물을 필요가 없게 하기 위해 공기의 이송을 가능하게 하기 위해서는, 마이크로미터 오더의 치수 정밀도가 요구된다.

수지제의 펌프 기어를 사출 성형에 의해 제조하는 경우, 제조 시에 발생한 수축 변형에 의한 왜곡으로, 펌프 기어의 외주면이나 양 단부면과, 펌프실의 내벽면 사이에 불필요한 간극이 발생하여, 용적 효율이 저하하는 경우가 있다. 이러한 수축 변형의 발생을 방지하기 위해서, 펌프 기어에는 일반적으로 두께 일부 제거가 실시된다. 두께 일부 제거를 행하지 않고 펌프 기어를 중실로 성형하는 경우에는, 수축 변형이 발생하기 어려운 수지 재료를 사용하거나, 또는 수축 변형을 방지하기 위한 특별한 제어 기구를 구비한 성형기를 사용하는 등의 조치가 필요하다.

또한, 펌프 기어에는, 제조 시에 게이트로부터 사출된 수지의 멜트 프론트가 금형 내에서 합류하는 개소에 용접선이 형성된다. 용접선은 비용접부에 비해 강도면에서 취약해서, 특히 두께 일부 제거에 의해 펌프 기어의 수축 변형을 방지하는 경우에는, 용접선이 기어 전체에 있어서의 강도 상의 보틀넥이 될 수 있다.

상기 문제를 감안하여, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수축 변형의 발생을 방지하는 특별한 수지 재료나 사출 성형기를 사용하지 않고, 강도와 치수 정밀도의 양립을 도모할 수 있는 펌프 기어를 구비한 기어 펌프를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 기어 펌프는, 유체의 흡입구 및 토출구와, 이들 흡입구와 토출구를 연통하는 펌프실을 갖는 하우징과, 상기 하우징 내에 수용되는 모터와, 상기 펌프실 내에 배치되어 상기 유체를 압송하는 수지제의 한 쌍의 기어인 펌프 기어를 구비하는 외접식의 기어 펌프로서, 상기 펌프 기어는, 상기 모터에 의해 직접 또는 다른 기어를 통하여 회전 구동되는 구동 기어와, 그 구동 기어에 맞물리는 종동 기어를 포함하고, 상기 각 펌프 기어의 단부면에 있어서의 축구멍부와 톱니부 사이에는 두께 일부 제거부가 오목 형성되고, 상기 두께 일부 제거부에는 상기 각 펌프 기어와 일체 성형된 리브가 설치되고, 상기 두께 일부 제거부의 상기 톱니부 측의 측면과, 그 측면에 대향하는 상기 리브의 대향면 사이에는 간극이 형성되는 것을 요지로 한다.

펌프 기어의 단부면에 두께 일부 제거부를 설치함으로써, 펌프 기어의 사출 성형 시에 있어서의 수축 변형을 방지할 수 있다. 한편, 단지 두께 일부 제거부를 설치하는 것만으로는 펌프 기어의 강도가 불충분하게 되기 때문에, 펌프 기어의 휨에 의한 용적 효율의 저하나 소음의 발생, 부품 수명의 저하가 염려된다. 두께 일부 제거부에 리브를 설치함으로써 펌프 기어 전체로서의 강도를 유지하고, 또한, 리브에 발생한 수축 변형이 톱니부에 영향을 미치지 않도록, 두께 일부 제거부의 톱니부 측의 측면과 그 측면에 대향하는 리브의 대향면 사이에 간극을 형성함으로써, 펌프 기어의 강도와 치수 정밀도의 양립을 도모할 수 있다.

또한, 상기 리브는, 상기 각 펌프 기어의 상기 축구멍부로부터 직경 방향 외측으로 직선형으로 연장되는 구성으로 하여도 된다. 이 경우, 회전 시에 있어서의 요동을 억제하기 위해서, 상기 두께 일부 제거부는 상기 단부면에 동심원형으로 설치되고, 상기 리브는 상기 각 펌프 기어의 상기 단부면에 있어서 둘레 방향 등간격으로 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 두께 일부 제거부 및 상기 리브는, 상기 각 펌프 기어의 양 단부면에 설치되는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

펌프 기어의 양 단부면의 형상을 동일하게 함으로써, 펌프 기어의 회전이 안정되어, 회전 시의 요동에 의한 소음을 억제할 수 있다.

또한, 상기 각 펌프 기어는, 어느 한쪽 단부면에 있어서, 둘레 방향 등간격, 그리고, 중심으로부터의 직경 방향 거리가 동등한 위치에 게이트 자국을 갖고, 상기 각 펌프 기어의 용접선과 상기 리브는, 상기 각 펌프 기어에 있어서의 둘레 방향 위치를 동일하게 하는 것이 바람직하다.

펌프 기어의 용접선이 형성되는 위치를 따라 직선형의 리브가 형성됨으로써, 용접면의 밀착 면적이 넓어진다. 이에 의해 용접선에 있어서의 인장 강도가 높아져서, 펌프 기어 전체의 강도면에 있어서의 취약성을 저감할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 리브는, 상기 각 펌프 기어의 상기 단부면에 있어서 둘레 방향 등간격으로 3개 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 각 펌프 기어는 직경 방향으로 직선형의 연장하는 용접선을 갖고, 상기 리브와, 상기 용접선은, 상기 각 펌프 기어에 있어서의 둘레 방향 위치를 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 펌프 기어 전체의 강도면에 있어서의 취약성을 저감할 수 있다.

본 발명에 따른 기어 펌프에 의하면, 수축 변형의 발생을 방지하는 특별한 수지 재료나 사출 성형기를 사용하지 않고, 강도와 치수 정밀도의 양립을 도모할 수 있는 펌프 기어를 구비한 기어 펌프를 제공할 수 있다.

도 1은 기어 펌프(1)의 분해 사시도이다.
도 2는 조립 후의 기어 펌프(1)의 정면에서 본 단면도이다.
도 3은 기어 펌프(1)에 있어서의 유체의 이송 원리를 도시하는 설명도이다.
도 4는 펌프 기어(20)의 평면도 및 저면도이다.
도 5는 구동 기어(21)의 평면도, 사시도, 및 부분 확대도이다.
도 6은 지지축(51)이 삽입 관통된 구동 기어(21)의 사시도 및 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 기어 펌프의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에 따른 기어 펌프(1)는 냉장고에 탑재되는 자동 제빙 장치를 구성하는 기기로서, 저수 탱크부터 제빙 접시에 물을 이송하는 펌프이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 「상」 및 「하」란 도 1에 도시되는 상하를 말하며, 「수평 방향」이란 이러한 상하 방향에 직교하는 방향을 말한다. 「정면에서 보아」란, 도 1에 있어서 흡입구(111)가 설치된 측을 앞으로 하여, 정면으로부터 기어 펌프(1)를 관찰했을 때의 시선 방향을 말하며, 「평면에서 보아」란 도 1에 있어서 상방으로부터 기어 펌프(1)를 관찰했을 때의 시선 방향을 말한다.

(전체 구성)

도 1은 기어 펌프(1)의 분해 사시도, 도 2는 조립 후의 기어 펌프(1)의 정면에서 본 단면도(도 1에 있어서의 A-A 위치의 단면도)이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 기어 펌프(1)는 주로, 하우징(10), 하우징(10) 내에 수용되는 모터(40), 모터(40)의 구동력을 감속하여 전달하는 대소 한 쌍의 헬리컬 기어를 포함하는 감속 기어열(30), 및 기어 펌프(1)의 이송 유체인 물을 압송하는 한 쌍의 평기어인 펌프 기어(20)에 의해 구성된다.

하우징(10)은 상하 방향으로 4개의 부품으로 분할되어, 위에서부터 순차적으로 제1 하우징체(11), 제2 하우징체(12), 제3 하우징체(13), 및 제4 하우징체(14)를 갖는다. 이들 하우징체의 평면에서 보아 네 코너의 동일 위치에는, 상하 방향에 나사 구멍이 형성되어 있고, 이들 나사 구멍에 나사(101)가 나사 삽입되는 것에 의해, 제1 내지 제4 하우징체는 하우징(10)으로서 일체화된다.

제1 하우징체(11)는 이송 유체인 물의 흡입구(111) 및 토출구(112)를 구비하고 있다. 흡입구(111)는 도시하지 않은 저수 탱크로부터 관을 통하여 후술하는 펌프실(50) 내에 물을 도입하고, 토출구(112)는 펌프실(50) 내에 도입된 물을 도시하지 않은 제빙 접시에 관을 통하여 공급한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 하우징체(11)의 내벽면과, 제2 하우징체(12)의 상면은, 펌프 기어(20)가 배치되는 펌프실(50)을 구획한다. 제1 하우징체(11)와 제2 하우징체(12)의 접촉부에는 O링(53)이 장착되어, 펌프실(50)로부터 하우징(10) 밖으로의 물의 누출이 방지되어 있다. O링(53)은 제1 하우징체(11) 하단부의 내벽면과, 그 내벽면에 대향하는 제2 하우징체(12)의 측면에 의해 수평 방향으로 압축되어 있다. O링(53)이 수평 방향으로 압축되어 있음으로써, 나사(101)의 나사 결합이 느슨해진 경우에도, O링(53)의 반발력에 의해 제1 하우징체(11)가 상방으로 들어 올려지는 것이 방지되어, 펌프실(50)의 밀폐성이 유지된다.

펌프실(50)에는, 펌프 기어(20)를 지지하는 지지축(51 및 52)이 세워 설치되어 있고, 지지축(51)은 제2 하우징체(12)를 상하 방향으로 관통하고 있다. 제2 하우징체(12)에 있어서의 지지축(51)의 관통 구멍이 형성된 위치의 하면에는, 이러한 관통 구멍으로부터 누출된 물의 진행을 멈추는 원반형의 탄성 부재인 시일 부재(54)가 배치되어 있다.

펌프 기어(20)는 지지축(51)에 고정되어 지지축(51)과 함께 회전하는 구동 기어(21)와, 지지축(52)에 회전 가능하게 지지되고, 구동 기어(21)에 맞물림으로써 구동 기어(21)의 회전에 연동하여 회전하는 종동 기어(22)를 포함한다. 구동 기어(21) 및 종동 기어(22)는 모두, 사출 성형에 의해 제조된 수지제의 기어이다.

제2 하우징체(12)의 하면과 제3 하우징체(13)의 내벽면은, 감속 기어열(30)이 배치되는 기어실(60)을 구획한다. 기어실(60) 내에는, 제2 하우징체(12) 측으로부터 지지축(51)이 관입되어 있고, 제3 하우징체(13)의 저부로부터는 모터(40)의 회전축(41)이 관입되어 있다. 지지축(51)에는 감속 기어열(30)을 구성하는 대직경의 헬리컬 기어인 제1 헬리컬 기어(31)가 고정되어, 지지축(51)은 헬리컬 기어(31)의 회전과 함께 회전한다. 소직경의 헬리컬 기어인 제2 헬리컬 기어(32)는 피니언 기어로서 회전축(41)에 고정되어, 모터(40)의 구동력에 의해 회전축(41)과 함께 회전한다.

제4 하우징체(14)는 상단부가 개구된 상하 방향으로 연장되는 원통 형상의 공간부를 갖고, 그 공간부에는 모터(40)가 수용되어 있다. 모터(40)는 공지된 브러시리스 DC 모터이다. 모터(40)의 내부 기구의 상세에 대해서는 생략한다.

(펌프실의 구조)

도 3은 기어 펌프(1)에 있어서의 유체의 이송 원리를 도시하는 설명도이다. 펌프실(50)에 배치된 펌프 기어(20)가 회전하고, 펌프 기어(20)의 맞물림부의 톱니부가 이격하면, 펌프실(50)의 흡입구(111) 측에는 부압이 발생하고, 이러한 부압에 의해, 유체가 흡입구(111)로부터 펌프실(50) 내에 흡입된다. 흡입된 유체는, 펌프실(50)의 내벽면과 펌프 기어(20)의 톱니부에 의해 구획되는 공간에 봉입되어, 펌프실(50)의 토출구(112) 측으로 반송된다. 토출구(112) 측으로 반송된 유체는, 펌프 기어(20)의 톱니부가 맞물림으로써 발생하는 정압에 의해 토출구(112)로부터 펌프실(50) 밖으로 압송된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 기어 펌프(1)는 저점도의 유체인 물을 이송 대상으로 하고 있고, 또한, 시동 시의 마중물을 필요가 없게 하기 위해, 압축성 유체인 공기의 이송도 가능하게 하는 것이다. 그로 인해, 펌프 기어(20)의 외주면 및 양 단부면의 위치와, 펌프실(50)의 내벽면 위치에는 높은 치수 정밀도가 요구된다.

(펌프 기어의 형상)

도 4는 펌프 기어(20)의 평면도(도 4의 (a)) 및 저면도(도 4의 (b))이다. 이하, 펌프 기어(20)의 형상에 대하여 구동 기어(21)를 예로 들어서 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 구동 기어(21)는 사출 성형에 의해 제조되는 수지제의 기어이며, 사출 성형 시에 발생하는 수축 변형에 의해 치수 정밀도가 저하되는 것을 방지하기 위해서, 구동 기어(21)의 양 단부면에 있어서의 축구멍부(211)와 톱니부(212) 사이에는, 두께 일부 제거부(213)가 동심원형으로 오목 형성되어 있다. 또한, 여기에서 말하는 축구멍부(211)란, 지지축(51)이 삽입 관통되는 축구멍뿐만 아니라, 그 축구멍을 구획하는 축구멍 근방의 둘레 방향으로 연속한 통형체 부분도 포함하고 있다.

단순히 두께 일부 제거부(213)를 형성하는 것만으로는, 구동 기어(21)의 강도가 불충분하게 되어, 구동 기어(21)의 휨에 의한 용적 효율의 저하나, 소음의 발생, 부품 수명의 저하가 염려된다. 따라서, 구동 기어(21)의 강도를 유지하기 위해, 두께 일부 제거부(213)에는 구동 기어(21)와 일체 성형된 리브(214)가 설치되어 있다. 리브(214)는 축구멍부(211)로부터 직경 방향 외측을 향하여 직선형으로 연장되고, 둘레 방향 등간격으로 3개 설치되어 있다. 이러한 리브(214)에 의해, 구동 기어(21)의 강도가 유지되고 있다. 또한, 여기에서 말하는 두께 일부 제거부(213)란, 리브(214)가 형성된 둘레 방향 범위도 포함한, 구동 기어(21)의 전체 둘레에 있어서의 축구멍부(211)와 톱니부(212) 사이의 부분을 가리키고 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 두께 일부 제거부(213) 및 리브(214)가 구동 기어(21)의 양 단부면에 설치되어 있는 것으로부터, 구동 기어(21)의 양 단부면은 동일한 형상으로 되어 있다. 이에 의해 구동 기어(21)의 회전이 안정되어, 회전 시의 덜걱거림이 억제되어 있다.

상술한 바와 같이, 구동 기어(21)는 사출 성형에 의해 제조되는 수지제의 기어이다. 도 4의 (a)에 도시하는 점 B는 구동 기어(21)의 제조 시에 금형 내에 수지가 사출된 게이트 자국이다. 구동 기어(21)는 둘레 방향 등간격, 그리고, 중심으로부터의 직경 방향 거리가 동등한 위치에 배치된 3군데의 게이트로부터 수지가 사출되어서 제조되어 있다. 도 4의 (a)에 도시하는 점선 C는 게이트로부터 사출된 수지의 멜트 프론트가 금형 내에서 합류하는 용접선이다. 일반적으로 용접선은 비용접부에 비해 강도면에서 취약하게 된다.

본 실시 형태에 있어서의 구동 기어(21)는 이러한 용접선이 형성되는 위치를 따라 직선형의 리브(214)가 설치되어 있다. 용접선과 리브(214)의 둘레 방향 위치가 겹치는 것에 의해, 용접면의 밀착 면적이 다른 두께 일부 제거부(213)보다도 넓게 확보되어, 용접선에 있어서의 인장 강도가 높아져 있다. 이에 의해, 구동 기어(21) 전체의 강도면에 있어서의 취약성이 경감되어 있다.

용접선에 의한 강도 상의 취약성을 저감시키기 위해서는, 모든 용접선의 형성 위치를 따라 리브(214)가 설치되는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 있어서의 구동 기어(21)는 3군데의 게이트로부터 수지가 사출되어서 제조되어 있기 때문에, 성형품에는 3개의 용접선이 존재한다. 이러한 구조로부터 구동 기어(21)에는 3개의 리브(214)가 설치되어 있다. 그러나, 상기는 어디까지나 바람직한 구성이며, 리브(214)는 반드시 용접선의 수와 동일수이고, 또한 용접선의 형성 위치를 따라 설치되어 있을 필요는 없다. 리브(214)의 수나 위치는, 구동 기어(21)에 형성되는 용접선의 수나, 구동 기어(21)에 요구되는 강도에 따라, 적절히 조정할 수 있다.

도 5의 (a)는 구동 기어(21)의 평면도, 도 5의 (b)는 구동 기어(21)의 사시도, 도 5의 (c)는 도 5의 (a)의 파선으로 둘러싼 부분의 확대도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 기어(21)의 두께 일부 제거부(213)에 있어서의 톱니부(212) 측의 측면과, 그 측면에 대향하는 리브(214)의 대향면 사이에는 간극(215)이 형성되어 있다. 즉, 구동 기어(21)의 두께 일부 제거부(213)에 있어서의 톱니부(212) 측의 측면과, 그 측면에 대향하는 리브(214)의 대향면과는 연결되어 있지 않고 이격되어 있다. 또한, 리브(214)의 이러한 대향면이 경사면으로 되어 있는 것은, 단지 사출 성형 시의 탈형 구배를 형성하기 위해서이다.

구동 기어(21)에는 높은 치수 정밀도가 요구되는 한편, 구동 기어(21)의 강도를 유지할 수 있을 정도로 리브(214)에 두께와 폭을 갖게 할 필요도 있고, 리브(214)에 수축 변형이 발생함으로써 치수 정밀도에 영향을 미칠 것이 염려된다. 본 실시 형태에 있어서의 구동 기어(21)에서는, 두께 일부 제거부(213)의 톱니부(212) 측의 측면과 리브(214) 사이에 간극(215)이 형성되어 있음으로써, 구동 기어(21)의 제조 시에 리브(214)에 수축 변형이 발생한 경우에도, 그 영향이 톱니부(212)에까지 미치지 못하게 되어 있다. 이에 의해, 구동 기어(21)의 강도와 치수 정밀도의 양립이 도모되고 있다.

또한, 본 실시 형태의 구동 기어(21)는 재료 효율을 고려하여, 필요 충분한 폭을 갖는 직선형의 리브(214)에 의해 강도를 확보하고 있지만, 리브(214)는 반드시 직선형일 필요는 없다. 예를 들어 리브(214)를 전체 둘레에 걸쳐 형성한 구성에서도, 간극(215)이 형성되어 있으면 강도와 치수 정밀도의 양립을 도모하는 것은 가능하다.

여기까지 설명한 구동 기어(21)의 형상에 관한 특징은, 종동 기어(22)에 있어서도 마찬가지이다. 그러나, 구동 기어(21)와 종동 기어(22)는 그 축구멍부(211, 221)의 축구멍의 형상에 있어서 상이하다.

상술한 바와 같이, 구동 기어(21)는 지지축(51)과 함께 회전하고, 종동 기어(22)는 지지축(52)에 회전 가능하게 지지되어 구동 기어(21)의 회전에 연동하여 회전한다. 도 6의 (a)는 지지축(51)이 삽입 관통된 구동 기어(21)의 사시도이며, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 D-D 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 지지축(51)의 상부에는, 외주면의 일부가 평면형으로 절결된 D 커트부(511)가 형성되고, 지지축(51)이 삽입 관통되는 구동 기어(21)의 축구멍부(211) 상부에도, D 커트부(511)와 상보적인 형상을 이루는 D 커트부(211a)가 형성되어 있다. 지지축(51)의 D 커트부(511)와 구동 기어(21)의 D 커트부(211a)가 걸림 결합함으로써, 구동 기어(21)는 지지축(51)에 있어서의 둘레 방향 위치의 위치 결정이 이루어져서, 구동 기어(21)의 공회전이 방지된다.

지지축(51)에 있어서의 D 커트부(511)보다도 아래의 부분은 직경 방향 단면이 원형인 원기둥부(512)가 되어 있고, 구동 기어(21)의 축구멍부(211)의 원기둥부(512)에 대응하는 부분도 직경 방향 단면이 원형인 원통부(211b)가 되어 있다. 원통부(211b)가 원기둥부(512)에 삽입됨으로써, 구동 기어(21)의 직경 방향 위치가 위치 결정된다.

D 커트부(211a)에 형성된 평면형의 D 커트면(211c)의 둘레 방향 단부(이하, 간단히 「D 커트부(211a)의 코너부」라고도 한다.)에는, 지지축(51)으로부터 구동 기어(21)의 동력 전달 시에 응력이 집중하게 된다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 구동 기어(21)의 용접선은 둘레 방향 등간격으로 3개 형성되어 있고, 그중 하나는 D 커트면(211c)으로부터, D 커트면(211c)에 대하여 수직 방향으로 연장되어 있다. 이에 의해, D 커트부(211a)의 직경 방향 중심을 시작점으로 하여 D 커트부(211a)의 코너부를 통과하는 직선 D와, 3개의 용접선은, 구동 기어(21)의 둘레 방향에 있어서 가장 먼 위치에 설치되게 된다. D 커트부(211a)의 코너부와 용접선의 위치가 멀리 떨어지게 됨으로써, 구동 기어(21)에 있어서의 인장 강도가 낮은 부분과, 회전 시에 응력이 집중되는 부분이 겹치는 것을 피할 수 있어, D 커트부(211a)의 코너부에 강도 상의 취약 개소가 집중되는 것을 피할 수 있다. 본 형태에 있어서의 D 커트부(211a)의 직경 방향 중심의 시작점은, 지지축(51)의 축 중심과 일치하고 있다.

한편, 종동 기어(22)의 축구멍부(221) 및 지지축(52)에는, D 커트부에 상당하는 구성은 없고, 축구멍부(221), 지지축(52) 모두 상하 방향의 전체 길이에 있어서 직경 방향 단면이 원형으로 되어 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 두께 일부 제거부(213) 및 리브(214)가 구동 기어(21)의 양 단부면에 설치되어 있다. 구동 기어(21)에 있어서 강도의 보강이 필요한 것은 주로 D 커트부(211a)를 갖는 측의 단부면인데, 원통부(211b) 측에도 D 커트부(211a) 측보다 소형의 리브(214)를 설치함으로써, 구동 기어(21)의 비용과 회전의 안정성의 양립이 도모되고 있다. 구체적으로는, 구동 기어(21)에 있어서의 원통부(211b) 측의 단부면에 설치되는 리브(214)의 둘레 방향의 폭을, D 커트부(211a) 측의 단부면에 설치되는 리브(214)의 둘레 방향의 폭보다도 좁게 함으로써, 구동 기어(21)의 비용과 회전의 안정성의 양립이 도모되고 있다.

(기어 펌프의 동작)

이하, 도 2를 사용하여 본 실시 형태에 따른 기어 펌프(1)의 동작에 대하여 설명한다.

모터(40)의 단자(42)에 직류 전력이 공급되어, 회전축(41)이 회전하면, 회전축(41)의 상부에 고정된 제2 헬리컬 기어(32)가 회전축(41)과 함께 회전한다. 제2 헬리컬 기어(32)는 제2 헬리컬 기어(32)보다도 대직경의 제1 헬리컬 기어(31)에 맞물려 있어, 제2 헬리컬 기어(32)의 회전은, 제1 헬리컬 기어(31)에 의해 감속되어서 지지축(51)에 전달된다.

모터(40)의 구동력을 펌프 기어(20)에 전달하는 감속 기어열(30)에 헬리컬 기어가 사용되고 있는 것에 의해, 감속 기어열(30)의 맞물림부에 있어서의 톱니부의 충돌음이 완화되어, 기어 펌프(1)의 운전 시의 소음이 저감되어 있다. 또한, 지지축(51)에는 스러스트 방향으로의 추력도 발생하기 때문에, 지지축(51)이 축방향 중 어느 한쪽으로 가압됨으로써 덜걱거림이 억제되고, 지지축(51)에 고정된 구동 기어(21)의 회전이 안정되는 것도 기대된다.

모터(40)의 구동력이 지지축(51)에 전달됨으로써, 펌프실(50) 내에 관입한 지지축(51)에 고정된 구동 기어(21)가 도 3에 도시되는 방향으로 회전한다. 구동 기어(21)의 D 커트부(211a)가 지지축(51)의 D 커트부(511)에 걸림 결합함으로써 지지축(51)의 공회전이 방지되고, 또한, 구동 기어(21)의 원통부(211b)가 지지축(51)의 원기둥부(512)에 삽입되어 있음으로써, 구동 기어(21)의 직경 방향 위치의 위치 결정 정밀도가 확보되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 모터(40)의 구동력은 감속 기어열(30)을 통하여 구동 기어(21)에 전달되고 있지만, 이것은 필요 불가결한 구성이 아니고, 모터(40)의 회전축(41)에 구동 기어(21)를 직접 고정하는 구성도 생각할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 구동 기어(21)의 용접선은, 응력이 집중되는 D 커트부(211a)의 코너부로부터 이격된 위치에 형성되어 있다. 또한, 각 용접선 상에는 리브(214)가 설치되어, 용접면의 밀착 면적이 넓게 확보되어 있다. 이러한 구성에 의해 용접선에 기인하는 구동 기어(21)의 강도 상의 취약성이 저감되어 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 구동 기어(21)가 회전함으로써, 구동 기어(21)에 맞물리는 종동 기어(22)도 연동하여 회전한다. 구동 기어(21)와 종동 기어(22)가 회전하고, 맞물림부의 톱니부가 이격하면, 펌프실(50)의 흡입구(111) 측에는 부압이 발생한다. 흡입구(111) 측에 부압이 발생함으로써, 흡입구(111)로부터 물이 펌프실(50) 내에 흡입된다. 흡입된 물은, 펌프실(50)의 내벽면과 펌프 기어(20)의 톱니부에 의해 구획되는 공간에 봉입되어, 펌프 기어(20)가 회전함으로써 토출구(112) 측으로 반송된다. 토출구(112) 측으로 반송된 물은, 펌프 기어(20)의 톱니부가 맞물림으로써 발생하는 정압에 의해 토출구(112)로부터 펌프실(50) 밖으로 압송된다.

펌프 기어(20)는 일반적인 수지 재료와 사출 성형기를 사용하여 제조되어 있지만, 도 5에 도시한 바와 같이, 펌프 기어(20)의 용접선을 따라 형성된 리브(214, 224)와 톱니부(212, 222) 사이에 간극(215, 225)이 형성되어 있음으로써, 강도와 치수 정밀도의 양립이 도모되고 있다. 이에 의해, 본 실시 형태에 있어서의 기어 펌프(1)에서는, 이송 대상인 물, 및 기어 펌프(1) 시동 시의 관 내의 공기 모두, 높은 용적 효율로 이송하는 것이 가능하게 되어 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 전혀 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 개변이 가능하다.

1: 기어 펌프
10: 하우징
111: 흡입구
112: 토출구
20: 펌프 기어
21: 구동 기어
211: 축구멍부
211a: D 커트부
211b: 원통부
212: 톱니부
213: 두께 일부 제거부
214: 리브
215: 간극
22: 종동 기어
50: 펌프실
51: 지지축
511: D 커트부
512: 원기둥부
52: 지지축

Claims

유체의 흡입구 및 토출구와, 이들 흡입구와 토출구를 연통하는 펌프실을 갖는 하우징과,
상기 하우징 내에 수용되는 모터와,
상기 펌프실 내에 배치되어 상기 유체를 압송하는 수지제의 한 쌍의 기어인 펌프 기어를 구비하는 외접식의 기어 펌프로서,
상기 펌프 기어는, 상기 모터에 의해 직접 또는 다른 기어를 통하여 회전 구동되는 구동 기어와, 그 구동 기어에 맞물리는 종동 기어를 포함하고,
상기 각 펌프 기어의 단부면에 있어서의 축구멍부와 톱니부 사이에는, 두께 일부 제거부가 오목 형성되고,
상기 두께 일부 제거부에는 상기 각 펌프 기어와 일체 성형된 리브가 설치되고,
상기 두께 일부 제거부의 상기 톱니부 측의 측면과, 그 측면에 대향하는 상기 리브의 대향면 사이에는 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 기어 펌프.
제1항에 있어서, 상기 리브는, 상기 각 펌프 기어의 상기 축구멍부로부터 직경 방향 외측으로 직선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 기어 펌프.
제2항에 있어서, 상기 두께 일부 제거부는 상기 단부면에 동심원형으로 설치되고,
상기 리브는, 상기 각 펌프 기어의 상기 단부면에 있어서 둘레 방향 등간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 기어 펌프.
제3항에 있어서, 상기 두께 일부 제거부 및 상기 리브는, 상기 각 펌프 기어의 양 단부면에 설치되는 것을 특징으로 하는 기어 펌프.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 각 펌프 기어는, 어느 한쪽 단부면에 있어서, 둘레 방향 등간격, 그리고, 중심으로부터의 직경 방향 거리가 동등한 위치에 게이트 자국을 갖고,
상기 각 펌프 기어의 용접선과 상기 리브는, 상기 각 펌프 기어에 있어서의 둘레 방향 위치를 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 기어 펌프.
제3항에 있어서, 상기 리브는, 상기 각 펌프 기어의 상기 단부면에 있어서 둘레 방향 등간격으로 3개 설치되는 것을 특징으로 하는 기어 펌프.
제1항에 있어서, 상기 각 펌프 기어는 직경 방향으로 직선형의 연장하는 용접선을 갖고,
상기 리브와 상기 용접선은, 상기 각 펌프 기어에 있어서의 둘레 방향 위치를 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 기어 펌프.