WO2016185503A1 - 歯車ポンプ - Google Patents

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淳 荒城
浩忠 吉谷
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株式会社Tbk
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    • F04C2240/70—Use of multiplicity of similar components; Modular construction

Definitions

  • the present invention relates to an internal gear pump that pumps fluid according to the rotation of a gear.
  • An internal gear pump includes an internal gear (outer rotor) that is formed in an annular shape and has internal teeth, and an external gear that is disposed on the inner peripheral side of the internal gear and has external teeth that can mesh with the internal teeth. (Inner rotor) and a housing that rotatably accommodates and holds internal gears and external gears.
  • a plurality of meshing gaps are defined between the tooth surfaces of the internal gear and the external gear along the rotation direction of the internal gear. Each pump chamber is rotated and moved with the meshing rotation of the internal gear and the external gear, and the volume is repeatedly increased and decreased every time one tooth moves.
  • a suction port is formed in the housing in communication with a suction region where the volume of the pump chamber increases as both gears rotate, and a discharge region where the volume of the pump chamber decreases as the both gears rotate.
  • a discharge port is formed in communication. Then, the fluid sucked into the pump chamber from the suction port is transferred from the suction region to the discharge region as the two gears rotate, and is discharged from the discharge port.
  • This invention is made
  • a gear pump has an internal gear that is formed in an annular shape and has internal teeth on the inner peripheral side, and external teeth that can mesh with the inner teeth on the outer peripheral side.
  • a first external gear and a second external gear arranged on the inner peripheral side of the internal gear, and the internal gear, the first external gear and the second external gear are rotatably held.
  • a gear pump including a housing and surrounded by an inner peripheral side of the internal gear and an outer peripheral side of the first external gear and the second external gear in the housing. The housing is interposed between the first external gear and the second external gear, and the first pump chamber and the second pump chamber are disposed on the first external gear side.
  • the first pump chamber has a partition portion that is divided into a second pump chamber disposed on the external gear side.
  • the second pump chamber includes the internal gear and the A second suction space through which fluid is sucked in response to rotation of the external gear and a second discharge space from which fluid is discharged; and the first suction space and the second suction space are provided in the internal gear.
  • the first discharge space and the second discharge space are arranged symmetrically with respect to the rotation center of the internal gear while being arranged symmetrically with respect to the rotation center.
  • the gear pump which concerns on this invention WHEREIN is the 1st surrounding surface slidably contacted with the external tooth of the said 1st external gear, The 2nd peripheral surface slidably contacted with the external tooth of the said 2nd external gear And a pair of third peripheral surfaces slidably in contact with the internal teeth of the internal gear, and the fluid in the first suction space is moved along with the rotation of the internal gear and the external gear.
  • a space between a tooth groove of one external gear and the first peripheral surface is filled and transferred to the first discharge space, and between a tooth groove of the internal gear and one of the third peripheral surfaces.
  • the fluid in the second suction space is filled and transferred to the second discharge space.
  • the rotation of the internal gear and the external gear causes the fluid in the second external gear and the tooth groove of the second external gear to And is filled between two peripheral surfaces and transferred to the second discharge space, and is filled between a tooth groove of the internal gear and the other third peripheral surface, and It is preferably transferred to the first discharge space.
  • the first suction space and the second suction space are arranged in a symmetric positional relationship with respect to the rotation center of the internal gear, and the first discharge space and the second discharge space are arranged in the interior. It is arranged in a symmetrical positional relationship with respect to the rotation center of the tooth gear, and the pressure balance in the internal gear is balanced, so that the self-aligning action works on the internal gear, and the shaft of the internal gear Since the center and the shaft center of the housing can be maintained in an appropriate positional relationship, sliding friction caused by contact between the outer peripheral surface of the internal gear and the inner peripheral surface of the housing can be reduced, resulting in friction loss. It is possible to reduce the torque and improve the mechanical efficiency of the pump.
  • the oil in the first suction channel is transferred to the first discharge space and the second discharge space via the inter-tooth space of the first external gear and the inter-tooth space of the internal gear, respectively.
  • the oil in the second suction flow path is transferred to the first discharge space and the second discharge space through the inter-tooth space of the second external gear and the inter-tooth space of the internal gear, respectively. Since two transfer paths can be secured between the discharge spaces, the oil in each suction space can be efficiently transferred to each discharge space.
  • a gear pump 1 according to an embodiment of the present invention is configured as an electric oil pump that has a motor rotor and a motor stator and is applied to hydraulic equipment for vehicles.
  • the overall configuration of the gear pump 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the gear pump 1 includes an internal gear 10 having internal teeth 11, a first external gear 20 having external teeth 21 that can mesh with the internal teeth 11, and a second having external teeth 31 that can mesh with the internal teeth 11.
  • the external gear 30 and the housing 40 that rotatably accommodates and holds the gears 10, 20, and 30 are mainly configured.
  • the internal gear 10 is an annular gear having a plurality of internal teeth 11 formed in the circumferential direction, and is provided so as to be rotatable around the axis O1.
  • a first external gear 20 and a second external gear 30 are disposed inside the ring (inner peripheral side) of the internal gear 10.
  • the external gears 20 and 30 are spur gears in which a plurality of external teeth 21 and 31 are formed in the circumferential direction, and are provided so as to be rotatable around the shaft centers O2 and O3.
  • the axial centers O2 and O3 of the external gears 20 and 30 are in a positional relationship parallel to the axial center O1 of the internal gear 10.
  • the first external gear 20 and the second external gear 30 are arranged on the inner peripheral side of the internal gear 10 in a symmetric positional relationship with respect to the axis O ⁇ b> 1 of the internal gear 10.
  • the first external gear 20 is connected to a shaft portion 23 extending in the axial direction
  • the second external gear 30 is connected to a shaft portion 33 extending in the axial direction.
  • the shaft portions 23 and 33 of the external gears 20 and 30 are rotatably supported via a bearing (not shown) provided in the housing 40.
  • each external gear 20 and 30 is formed in the same structure (it is formed in the same cross-sectional shape).
  • the housing 40 includes a pump case 50 having a cavity 51 formed therein so as to accommodate and hold the gears 10, 20, and 30, and a pump cover that is detachably attached to the pump case 50 and closes the cavity 51. 60.
  • the internal gear 10 and the pair of external gears 20 and 30 are arranged in mesh with each other.
  • a pump chamber P is defined in a region surrounded by the hollow portion 51 between the inner peripheral side of the internal gear 10 and the outer peripheral side of the pair of external gears 20 and 30.
  • the pump cover 60 side in the axial direction of the internal gear 10 is referred to as “one end side” and the axial center of the internal gear 10 with reference to the arrangement posture of the gear pump 1 shown in FIG.
  • the pump case 50 side in the direction is also referred to as “other end side”.
  • the pump case 50 includes a cylindrical portion 52 extending in the axial direction and a base wall portion 53 provided integrally on the other end side of the cylindrical portion 52, and is formed into a hollow cylindrical shape with a bottom as a whole.
  • the cylindrical hollow portion 51 is formed so as to be surrounded by the cylindrical portion 52 and the base wall portion 53.
  • the internal gear 10 is fitted in the hollow portion 51, and the outer peripheral surface of the internal gear 10 can slidably contact the inner peripheral surface of the cylindrical portion 52.
  • a pair of external gears 20 and 30 are rotatably supported on the base wall portion 53 via bearings (not shown).
  • a pedestal-shaped partition portion 54 that protrudes into the cavity portion 51 is located inside the internal gear 10 and in the middle of the pair of external gears 20 and 30. It is installed. As shown in FIG. 1, the internal gear 10, the external gears 20 and 30, the cylindrical portion 52, and the partition portion 54 are arranged so that the end surfaces on one end side thereof are substantially flush with each other.
  • a motor stator (not shown) is built in the cylindrical portion 52 of the pump case 50.
  • the motor stator is formed by winding a coil around a shaft-shaped iron core made of a magnetic material via a bobbin. A magnetic field is generated by energizing the coil, and the internal gear (motor rotor) 10 is driven to rotate. To do.
  • the inner peripheral surface of the motor stator is disposed so as to face the outer peripheral surface (permanent magnet) of the internal gear 10 with a slight gap.
  • the partition portion 54 is formed so that the curvature is substantially equal to the tip diameter (outer diameter) of the first external gear 20 and the arcuate concave first peripheral surface 55 that makes the outer teeth 21 slide in contact with the second outer gear 21.
  • An arc concave second peripheral surface 56 that is formed substantially equal to the tooth tip circle diameter (outer diameter) of the tooth gear 30 and slidably contacts the outer teeth 31, and the curvature is the tip tip diameter (inner diameter) of the internal gear 10. It has a pair of third convex surfaces 57 that are formed substantially equally and have an arc convex shape that makes the inner teeth 11 slide in contact therewith.
  • Interdental spaces 12, 22, and 32 filled with oil to be pumped are formed in the tooth spaces of the gears 10, 20, and 30, respectively.
  • the inter-tooth space 12 of the internal gear 10 is closed among the third peripheral surface 57, the base wall portion 53, and the pump cover 60.
  • the inter-tooth space 22 of the first external gear 20 is closed among the first peripheral surface 55, the base wall portion 53, and the pump cover 60.
  • the inter-tooth space 32 of the second external gear 30 is closed among the second peripheral surface 56, the base wall portion 53, and the pump cover 60.
  • gears 10, 20, and 30 are sandwiched between the pump case 50 and the pump cover 60 so that the movement in the axial direction is restricted and the side seal is applied in the cavity 51. It has become.
  • the partition part 54 of the pump case 50 converts the pump chamber P in the internal gear 10 into a first pump chamber P1 on the first external gear 20 side and a second pump chamber P2 on the second external gear 30 side.
  • the first pump chamber P1 is disposed on the left side of the partition portion 54, and the second pump chamber P2 is disposed on the right side.
  • the first pump chamber P1 includes a first suction space L1 that communicates with the first suction hole 66a of the pump cover 60, and a first discharge space H1 that communicates with the first discharge hole 66b of the pump cover 60.
  • the second pump chamber P2 includes a second suction space L2 that communicates with the second suction hole 66c of the pump cover 60, and a second discharge space H2 that communicates with the second discharge hole 66d of the pump cover 60.
  • the suction spaces L1 and L2 and the discharge spaces H1 and H2 are separated from each other by meshing between the internal gear 10 and the external gears 20 and 30.
  • the pump cover 60 is formed by concentrically stacking a plurality of (6 in this example) disk portions 61 to 66 having the same shape. That is, six disk parts 61 to 66 are combined with each other in the order of FIG. 6 (A) ⁇ (B) ⁇ (C) ⁇ (D) ⁇ (E) ⁇ (F).
  • the pump cover 60 has a first disc portion 61, a second disc portion 62, a third disc portion 63, a fourth disc portion 64, a first disc portion in order from one end side to the other end side in the axial direction.
  • the 5-disk portion 65 and the sixth disk portion 66 are arranged concentrically and are fixed integrally by, for example, welding, adhesion, pressure bonding, or the like.
  • the pump cover 60 is provided with a suction channel 67 for sucking oil into the suction spaces L1, L2, and a discharge channel 68 for discharging oil from the discharge spaces H1, H2.
  • the first disc portion 61 is connected to an external suction pipe (not shown) to introduce oil, and an exhaust port 61a for discharging oil connected to an external discharge pipe (not shown).
  • An outlet 61b is provided.
  • the sixth disk portion 66 is aligned with the first suction space L1 and communicates with the first suction space L1, and is aligned with the first discharge space H1 and communicates with the first discharge space H1.
  • a second discharge hole 66d is provided.
  • the second disc portion 62, the third disc portion 63, the fourth disc portion 64, and the fifth disc portion 65 connect the suction port 61a to the first suction hole 66a and the second suction hole 66c and communicate with each other.
  • a passage 67 and a discharge flow path 68 that connects the discharge port 61b to the first discharge hole 66b and the second discharge hole 66d to communicate with each other are provided.
  • the oil sucked from the suction port 61a of the pump cover 60 is branched by the suction channel 67, and the first suction space L1 and the second suction space of the pump case 50 are branched from the first suction hole 66a and the second suction hole 66c. It is introduced into the space L2.
  • the oil sent from the first discharge space H1 and the second discharge space H2 of the pump case 50 to the first discharge hole 66b and the second discharge hole 66d of the pump cover 60 is merged by the discharge flow path 68 and discharged. It is discharged from the outlet 61b.
  • the pump chamber P in the housing 40 has the first suction space L1 and the second suction space L2 in the low pressure region, and the first discharge space H1 and the second discharge space H2 in the high pressure region. Become. Thereby, on the inner peripheral side of the internal gear 10, a differential pressure (high / low pressure difference) is generated between the low pressure region and the high pressure region.
  • the suction spaces L1 and L2 (low pressure regions) in the pump chamber P are arranged in a symmetrical positional relationship with respect to the rotation center of the internal gear 10, and the discharge space H1. , H2 (high pressure regions) are disposed in a symmetrical positional relationship with respect to the rotation center of the internal gear 10.
  • the first suction space L1 and the second suction space L2 are set to the same pressure (suction pressure), and the first discharge space H1 and the second discharge space H2 are set to the same pressure (discharge pressure).
  • the pressure in the internal gear 10 (the internal pressure between the suction spaces L1 and L2 and the internal pressure between the discharge spaces H1 and H2) are both balanced on a diagonal line around the axis O1 of the internal gear 10.
  • the pressure in the outer direction acting on the inner peripheral surface of the internal gear 10 is canceled out between the suction spaces L1 and L2 and between the discharge spaces H1 and H2. Therefore, the problem that the internal gear 10 is moved toward one side of the pump case 50 due to the differential pressure is improved, and the internal gear 10 rotates stably and smoothly by reducing the frictional resistance. Can be reduced.
  • the first suction space L1 and the second suction space L2 are disposed in a symmetrical positional relationship with respect to the rotation center of the internal gear 10, and the first discharge space.
  • the H1 and the second discharge space H2 are arranged in a symmetrical positional relationship with respect to the rotation center of the internal gear 10, and the pressure balance in the internal gear 10 is balanced, so that the internal gear 10 is Since the self-aligning action works and the axial center O1 of the internal gear 10 and the axial center of the housing 40 can be maintained in an appropriate positional relationship, the outer peripheral surface of the internal gear 10 and the inner peripheral surface of the housing 40 As a result, the frictional torque can be reduced and the mechanical efficiency of the pump can be improved.
  • the oil in the first suction space L1 is supplied to the first discharge space H1 through the inter-tooth space 22 of the first external gear 20 and the inter-tooth space 12 of the internal gear 10.
  • the oil is transferred to the second discharge space H2, and the oil in the second suction space L2 is transferred to the first discharge space H1 and the first through the inter-tooth space 32 of the second external gear 30 and the inter-tooth space 12 of the internal gear 10.
  • two oil transfer paths can be secured between the suction spaces L1 and L2 and the discharge spaces H1 and H2, so that the oil in each of the suction spaces L1 and L2 Can be efficiently transferred to each of the discharge spaces H1 and H2.
  • the first external gear and the second external gear having the same shape such as the outer diameter and the number of teeth are exemplified.
  • the present invention is not limited to this configuration. You may employ
  • the configuration in which the internal gear, the first external gear, and the second external gear are arranged in a straight line is exemplified, but the configuration is not limited to this configuration. You may comprise so that the axial line segment of a 1st external gear and the axial line segment of an internal gear and a 2nd external gear may cross
  • the oil sucked from one suction port is branched by the suction flow path, introduced into the first suction space and the second suction space, and sent out from the first discharge space and the second discharge space.
  • the configuration in which the oil is combined in the discharge flow path and discharged from one discharge port is illustrated, but is not limited to this configuration, and the two suction ports and the two suction spaces are connected in a 1: 1 relationship. Or two discharge ports and two discharge spaces may be connected in a 1: 1 relationship.
  • the housing is configured by the pump case and the pump cover is illustrated, but the form is particularly limited as long as the housing has a hollow portion that accommodates the internal gear and the external gear.
  • the housing may be composed of three or more components.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the present invention may be applied to a mechanical gear pump in which one of the external gears 20 and 30 is rotationally driven by a driving source such as an engine.
  • the gear pump according to the present invention is not limited to an oil pump, and can be applied to other fluid pumps such as an air pump and a water pump.

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Abstract

本発明に係る歯車ポンプ（１）は、第１ポンプ室（Ｐ１）が、内歯歯車（１０）および外歯歯車（２０，３０）の回転に応じて流体が吸入される第１吸入空間（Ｌ１）と流体が吐出される第１吐出空間（Ｈ１）とを有し、第２ポンプ室（Ｐ２）は、内歯歯車（１０）および外歯歯車（２０，３０）の回転に応じて流体が吸入される第２吸入空間（Ｌ２）と流体が吐出される第２吐出空間（Ｈ２）とを有し、第１吸入空間（Ｌ１）と第２吸入空間（Ｌ２）とが内歯歯車（１０）の回転中心に対して対称に配置されるとともに、第１吐出空間（Ｈ１）と第２吐出空間（Ｈ２）とが内歯歯車（１０）の回転中心に対して対称に配置されるよう構成している。

Description

歯車ポンプ
　本発明は、歯車の回転に応じて流体を圧送する内接式の歯車ポンプに関する。
　内接式の歯車ポンプは、環状に形成されて内歯を有する内歯歯車（アウターロータ）と、内歯歯車の内周側に配置されて内歯と噛合可能な外歯を有する外歯歯車（インナーロータ）と、内歯歯車および外歯歯車を回転自在に収容保持するハウジングとを備えて構成されている。内歯歯車と外歯歯車との歯面間には、内歯歯車の回転方向に沿って複数の噛合隙間（ポンプ室）が画成されている。各ポンプ室は、内歯歯車と外歯歯車との噛合回転に伴って回転移動し、１歯動く毎に容積の増大、減少を繰り返すようになっている。ここで、ハウジングには、両歯車の回転に伴いポンプ室の容積が増大する吸入領域に連通して吸入ポートが形成されるとともに、両歯車の回転に伴いポンプ室の容積が減少する吐出領域に連通して吐出ポートが形成される。そして、吸入ポートからポンプ室に吸入された流体は、両歯車の回転に伴い吸入領域から吐出領域へ移送されて、吐出ポートから吐出されるようになっている。
特開２０１５－３６５１７号公報
　このような従来の歯車ポンプでは、両歯車の回転に伴い、吸入領域の圧力よりも吐出領域の圧力の方が高くなる。このとき、吸入領域と吐出領域との間の差圧が増大すると、圧力バランスの不均衡によって、内歯歯車は外側方向の圧力を受けてハウジングの内周面に強く当接しながら摺動することになるため（摺動抵抗が増加するため）、余分な動力が必要となり、機械効率が低下する問題があった。
　本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、機械効率の低減を抑制することができる歯車ポンプを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明に係る歯車ポンプは、環状に形成されて内周側に内歯を有する内歯歯車と、外周側に前記内歯と噛合可能な外歯を有して前記内歯歯車の内周側に配設される第１外歯歯車および第２外歯歯車と、前記内歯歯車、前記第１外歯歯車および前記第２外歯歯車を回転自在に保持するハウジングとを備え、前記ハウジング内において前記内歯歯車の内周側と前記第１外歯歯車および前記第２外歯歯車の外周側とに囲まれてポンプ室が画成されてなる歯車ポンプであって、前記ハウジングは、前記第１外歯歯車と前記第２外歯歯車との間に介在されて前記ポンプ室を前記第１外歯歯車側に配置される第１ポンプ室と前記第２外歯歯車側に配置される第２ポンプ室とに分割する仕切部を有し、前記第１ポンプ室は、前記内歯歯車および前記外歯歯車の回転に応じて流体が吸入される第１吸入空間と流体が吐出される第１吐出空間とを有し、前記第２ポンプ室は、前記内歯歯車および前記外歯歯車の回転に応じて流体が吸入される第２吸入空間と流体が吐出される第２吐出空間とを有し、前記第１吸入空間と前記第２吸入空間とが前記内歯歯車の回転中心に対して対称に配置されるとともに、前記第１吐出空間と前記第２吐出空間とが前記内歯歯車の回転中心に対して対称に配置されるよう構成した。
　また、本発明に係る歯車ポンプにおいて、前記仕切部は、前記第１外歯歯車の外歯に摺接する第１周面と、前記第２外歯歯車の外歯に摺接する第２周面と、前記内歯歯車の内歯に摺接する一対の第３周面とを有し、前記第１吸入空間内の流体は、前記内歯歯車と前記外歯歯車との回転に伴って、前記第１外歯歯車の歯溝と前記第１周面との間に充填されて前記第１吐出空間へ移送されるとともに、前記内歯歯車の歯溝と一方の前記第３周面との間に充填されて前記第２吐出空間へ移送され、前記第２吸入空間内の流体は、前記内歯歯車と前記外歯歯車との回転に伴って、前記第２外歯歯車の歯溝と前記第２周面との間に充填されて前記第２吐出空間へ移送されるとともに、前記内歯歯車の歯溝と他方の前記第３周面との間に充填されて前記第１吐出空間へ移送されることが好ましい。
　本発明に係る歯車ポンプによれば、第１吸入空間および第２吸入空間が内歯歯車の回転中心に対して対称な位置関係に配置されるとともに、第１吐出空間および第２吐出空間が内歯歯車の回転中心に対して対称な位置関係に配置されて、内歯歯車内の圧力バランスが均衡化されることで、内歯歯車に対して自動調心作用が働き、内歯歯車の軸心とハウジングの軸心とを適正な位置関係に維持することができるため、内歯歯車の外周面とハウジングの内周面との当接による摺動摩擦を減じることができ、その結果、摩擦損失トルクを低減させて、ポンプの機械効率を向上させることが可能となる。
　また、本発明に係る歯車ポンプでは、第１吸入流路のオイルを第１外歯歯車の歯間空間および内歯歯車の歯間空間を介して第１吐出空間および第２吐出空間へそれぞれ移送するとともに、第２吸入流路のオイルを第２外歯歯車の歯間空間および内歯歯車の歯間空間を介して第１吐出空間および第２吐出空間へそれぞれ移送することで、吸入空間と吐出空間との間で二系統ずつの移送経路を確保するができるため、各吸入空間内のオイルを各吐出空間へ効率よく移送することが可能となる。
本実施形態に係る歯車ポンプを示す斜視図である。 上記歯車ポンプ（ポンプカバーを外した状態）を示す正面図である。 上記ポンプカバーの構造を説明するための斜視図である。 上記歯車ポンプ（ポンプカバーを外した状態）の作用を説明するための正面図である。
　以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明の一実施形態に係る歯車ポンプ１は、モータロータおよびモータステータを有して車両の油圧機器等に適用される電動式のオイルポンプとして構成されている。まず、本実施形態に係る歯車ポンプ１の全体構成について図１～図３を用いて説明する。
　歯車ポンプ１は、内歯１１を有する内歯歯車１０と、内歯１１と噛合可能な外歯２１を有する第１外歯歯車２０と、内歯１１と噛合可能な外歯３１を有する第２外歯歯車３０と、各歯車１０，２０，３０を回転自在に収容保持するハウジング４０とを主体に構成される。
　内歯歯車１０は、周方向に複数の内歯１１が形成された環状の歯車であり、軸心Ｏ１を中心に回転自在に設けられている。内歯歯車１０の環内部（内周側）には、第１外歯歯車２０および第２外歯歯車３０が配設されている。内歯歯車１０の外周面（表層部）には、Ｓ極およびＮ極の複数の永久磁石（不図示）が周方向に等間隔且つ交互に多極着磁により配設されている。そのため、本例において、内歯歯車１０は、モータロータとして機能する。
　各外歯歯車２０，３０は、周方向に複数の外歯２１，３１が形成された平歯車であり、軸心Ｏ２，Ｏ３を中心に回転自在に設けられている。各外歯歯車２０，３０の軸心Ｏ２，Ｏ３は、内歯歯車１０の軸心Ｏ１と平行な位置関係となっている。また、第１外歯歯車２０および第２外歯歯車３０は、内歯歯車１０の内周側において該内歯歯車１０の軸心Ｏ１に対して対称な位置関係で配置されている。第１外歯歯車２０は軸心方向に延びる軸部２３に連結され、第２外歯歯車３０は軸心方向に延びる軸部３３に連結されている。各外歯歯車２０，３０の各軸部２３，３３は、ハウジング４０に設けられた不図示の軸受けを介して回転自在に支持されている。なお、各外歯歯車２０，３０は、同一構造に形成されている（同じ断面形状に形成されている）。
　ハウジング４０は、その内部に各歯車１０，２０，３０を収容保持可能に形成された空洞部５１を有するポンプケース５０と、ポンプケース５０に着脱可能に取り付けられて空洞部５１を閉塞するポンプカバー６０とを備えて構成されている。この空洞部５１内には、内歯歯車１０と一対の外歯歯車２０，３０とが互いに噛合状態で配設されている。また、空洞部５１内において内歯歯車１０の内周側と一対の外歯歯車２０，３０の外周側との間で囲まれる領域には、ポンプ室Ｐが画成されている。なお、以下では、説明の便宜上、図１に示す歯車ポンプ１の配設姿勢を基準として、内歯歯車１０の軸心方向におけるポンプカバー６０側を「一端側」、内歯歯車１０の軸心方向におけるポンプケース５０側を「他端側」とも称して説明する。
　ポンプケース５０は、軸心方向に延びる円筒部５２と、円筒部５２の他端側に一体的に設けられる基壁部５３とを備え、全体として有底の中空円筒状に形成されている。そして、円筒部５２と基壁部５３とに囲まれて、上記の円筒状の空洞部５１が形成されている。この空洞部５１には内歯歯車１０が嵌挿されており、該内歯歯車１０の外周面は円筒部５２の内周面に摺動自在に接することができる。基壁部５３には、一対の外歯歯車２０，３０が不図示の軸受けを介して回転自在に軸支されている。また、基壁部５３の一端側の中央には、内歯歯車１０の内側であって一対の外歯歯車２０，３０の中間に位置して台座状の仕切部５４が空洞部５１内に突設されている。なお、図１に示すように、内歯歯車１０、外歯歯車２０，３０、円筒部５２および仕切部５４は、それぞれの一端側の端面が略面一状態で配置されている。
　また、ポンプケース５０の円筒部５２には、不図示のモータステータが内蔵されている。モータステータは、磁性体からなる軸状の鉄心にボビンを介してコイルが巻装されて形成されており、コイルを通電することにより磁界を発生して、内歯歯車（モータロータ）１０を回転駆動する。なお、モータステータの内周面は、内歯歯車１０の外周面（永久磁石）に対して僅かな隙間を介して対向するように配置されている。
　仕切部５４は、曲率が第１外歯歯車２０の歯先円径（外径）にほぼ等しく形成されて外歯２１を摺接させる円弧凹状の第１周面５５と、曲率が第２外歯歯車３０の歯先円径（外径）にほぼ等しく形成されて外歯３１を摺接させる円弧凹状の第２周面５６と、曲率が内歯歯車１０の歯先円径（内径）にほぼ等しく形成されて内歯１１を摺接させる円弧凸状の一対の第３周面５７とを有している。
　各歯車１０，２０，３０の歯溝には、圧送すべきオイルが充填される歯間空間１２，２２，３２がそれぞれ形成される。内歯歯車１０の歯間空間１２は、第３周面５７と基壁部５３とポンプカバー６０との間で閉じられる。第１外歯歯車２０の歯間空間２２は、第１周面５５と基壁部５３とポンプカバー６０との間で閉じられる。第２外歯歯車３０の歯間空間３２は、第２周面５６と基壁部５３とポンプカバー６０との間で閉じられる。
　また、各歯車１０，２０，３０は、ポンプケース５０とポンプカバー６０との間に挟み込まれることで、空洞部５１内において軸心方向の移動が規制されるとともに側面シールが施されるようになっている。
　また、ポンプケース５０の仕切部５４は、内歯歯車１０内のポンプ室Ｐを第１外歯歯車２０側の第１ポンプ室Ｐ１と第２外歯歯車３０側の第２ポンプ室Ｐ２とに分割する。図２では、仕切部５４の左側に第１ポンプ室Ｐ１が配置され、右側に第２ポンプ室Ｐ２が配置されている。第１ポンプ室Ｐ１は、ポンプカバー６０の第１吸入孔６６ａに連通する第１吸入空間Ｌ１と、ポンプカバー６０の第１吐出孔６６ｂに連通する第１吐出空間Ｈ１とを有してなる。第２ポンプ室Ｐ２は、ポンプカバー６０の第２吸入孔６６ｃに連通する第２吸入空間Ｌ２と、ポンプカバー６０の第２吐出孔６６ｄに連通する第２吐出空間Ｈ２とを有してなる。なお、各吸入空間Ｌ１，Ｌ２と各吐出空間Ｈ１，Ｈ２とは、内歯歯車１０と外歯歯車２０，３０との噛み合いにより互いに離隔されている。
　ポンプカバー６０は、図３に示すように、同形状の複数枚（本例では６枚）の円盤部６１～６６を同心状に積層して形成されている。すなわち、図６（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）→（Ｅ）→（Ｆ）の順に、６枚の円盤部６１～６６が相互に組み合わされている。具体的には、ポンプカバー６０は、軸心方向の一端側から他端側へ向かって順に、第１円盤部６１、第２円盤部６２、第３円盤部６３、第４円盤部６４、第５円盤部６５および第６円盤部６６が同心状に配置されて、例えば、溶着、接着、圧着等により一体的に固定されている。このポンプカバー６０には、各吸入空間Ｌ１，Ｌ２にオイルを吸入するための吸入流路６７と、各吐出空間Ｈ１，Ｈ２からオイルを吐出するための吐出流路６８とが設けられている。
　第１円盤部６１には、外部の吸入管（不図示）に接続されてオイルを導入するための吸入口６１ａと、外部の吐出管（不図示）に接続されてオイルを吐出するための吐出口６１ｂとが設けられている。第６円盤部６６には、第１吸入空間Ｌ１に位置整合して第１吸入空間Ｌ１に連通する第１吸入孔６６ａと、第１吐出空間Ｈ１に位置整合して第１吐出空間に連通する第１吐出孔６６ｂと、第２吸入空間Ｌ２に位置整合して第２吸入空間Ｌ２に連通する第２吸入孔６６ｃと、第２吐出空間Ｈ２に位置整合して第２吐出空間Ｈ２に連通する第２吐出孔６６ｄとが設けられている。第２円盤部６２、第３円盤部６３、第４円盤部６４および第５円盤部６５には、吸入口６１ａを第１吸入孔６６ａおよび第２吸入孔６６ｃに繋げて相互に連通させる吸入流路６７と、吐出口６１ｂを第１吐出孔６６ｂおよび第２吐出孔６６ｄに繋げて相互に連通させる吐出流路６８とが設けられている。このとき、ポンプカバー６０の吸入口６１ａから吸入したオイルは、吸入流路６７により分岐されて、第１吸入孔６６ａおよび第２吸入孔６６ｃからポンプケース５０の第１吸入空間Ｌ１および第２吸入空間Ｌ２に導入される。一方、ポンプケース５０の第１吐出空間Ｈ１および第２吐出空間Ｈ２からポンプカバー６０の第１吐出孔６６ｂおよび第２吐出孔６６ｄに送出されたオイルは、吐出流路６８により合流されて、吐出口６１ｂから吐出される。
　次に、本実施形態に係る歯車ポンプ１の作用について、図４を追加参照しながら説明する。まず、ハウジング４０に内蔵されたモータステータ（コイル）を通電して、内歯歯車（モータロータ）１０を矢印Ｘ方向に回転駆動させると、それに伴って内歯歯車１０に噛合する外歯歯車２０，３０が矢印Ｙ方向に追従回転する。内歯歯車１０と外歯歯車２０，３０とが互いに噛合回転すると、外部からのオイルがハウジング４０の第１吸入空間Ｌ１および第２吸入空間Ｌ２に吸入される。第１吸入空間Ｌ１に吸入されたオイルは、内歯歯車１０および第１外歯歯車２０の回転に伴って、第１外歯歯車２０の歯間空間２２に充填されて該歯間空間２２に閉じ込められた状態で第１吐出空間Ｈ１へ移送されるとともに、内歯歯車１０の歯間空間１２に充填されて該歯間空間１２に閉じ込められた状態で第２吐出空間Ｈ２へ移送される。一方、第２吸入空間Ｌ２に吸入されたオイルは、内歯歯車１０および第２外歯歯車３０の回転に伴って、第２外歯歯車３０の歯間空間３２に充填されて該歯間空間３２に閉じ込められた状態で第２吐出空間Ｈ２へ移送されるとともに、内歯歯車１０の歯間空間１２に充填されて該歯間空間１２に閉じ込められた状態で第１吐出空間Ｈ１へ移送される。すなわち、内歯歯車１０と外歯歯車２０，３０とが回転すると、この回転に応じて互いの歯面が離間していくことにより低圧（低圧領域）となる吸入空間Ｌ１，Ｌ２にオイルが吸入され、互いの歯面が近接していくことにより高圧（高圧領域）となる吐出空間Ｈ１，Ｈ２からオイルが吐出される。このように、各歯車１０，２０，３０の回転に応じて、オイルの吸入作用および吐出作用を繰り返す。
　ここで、前述のように、ハウジング４０内のポンプ室Ｐは、第１吸入空間Ｌ１および第２吸入空間Ｌ２が低圧領域になるとともに、第１吐出空間Ｈ１および第２吐出空間Ｈ２が高圧領域となる。これにより、内歯歯車１０の内周側では、低圧領域と高圧領域との間で差圧（高低圧差）が生じることになる。これに対して、本実施形態では、ポンプ室Ｐ内において吸入空間Ｌ１，Ｌ２同士（低圧領域同士）が内歯歯車１０の回転中心に対して対称な位置関係に配置されるとともに、吐出空間Ｈ１，Ｈ２同士（高圧領域同士）が内歯歯車１０の回転中心に対して対称な位置関係に配置されている。このとき、第１吸入空間Ｌ１と第２吸入空間Ｌ２とは同一の圧力（吸入圧）に設定され、第１吐出空間Ｈ１と第２吐出空間Ｈ２とは同一の圧力（吐出圧）に設定されている。そのため、内歯歯車１０内の圧力（吸入空間Ｌ１，Ｌ２同士の内圧および吐出空間Ｈ１，Ｈ２同士の内圧）は、いずれも内歯歯車１０の軸心Ｏ１を中心に対角線上にバランスすることになる。そのため、内歯歯車１０の内周面に作用する外側方向の圧力は、吸入空間Ｌ１，Ｌ２同士および吐出空間Ｈ１，Ｈ２同士でそれぞれ相殺されることになる。従って、内歯歯車１０がその差圧によりポンプケース５０の一方側へ寄せられる不具合が改善され、内歯歯車１０は摩擦抵抗の低減により安定かつ円滑に回転するため、ポンプ駆動に必要な動力を低減することができる。
　以上、本実施形態に係る歯車ポンプ１によれば、第１吸入空間Ｌ１および第２吸入空間Ｌ２が内歯歯車１０の回転中心に対して対称な位置関係に配置されるとともに、第１吐出空間Ｈ１および第２吐出空間Ｈ２が内歯歯車１０の回転中心に対して対称な位置関係に配置されて、内歯歯車１０内の圧力バランスが均衡化されることで、内歯歯車１０に対して自動調心作用が働き、内歯歯車１０の軸心Ｏ１とハウジング４０の軸心とを適正な位置関係に維持することができるため、内歯歯車１０の外周面とハウジング４０の内周面との当接による摺動摩擦を減じることができ、その結果、摩擦損失トルクを低減させて、ポンプの機械効率を向上させることが可能となる。
　また、本実施形態に係る歯車ポンプ１では、第１吸入空間Ｌ１のオイルを第１外歯歯車２０の歯間空間２２および内歯歯車１０の歯間空間１２を介して第１吐出空間Ｈ１および第２吐出空間Ｈ２へそれぞれ移送するとともに、第２吸入空間Ｌ２のオイルを第２外歯歯車３０の歯間空間３２および内歯歯車１０の歯間空間１２を介して第１吐出空間Ｈ１および第２吐出空間Ｈ２へそれぞれ移送することで、吸入空間Ｌ１，Ｌ２と吐出空間Ｈ１，Ｈ２との間で二系統ずつのオイルの移送経路を確保するができるため、各吸入空間Ｌ１，Ｌ２内のオイルを各吐出空間Ｈ１，Ｈ２へ効率よく移送することが可能となる。
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。
　上述の実施形態では、外径および歯数等の形状が同じである第１外歯歯車および第２外歯歯車を例示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、外径および歯数等の形状が異なる第１外歯歯車および第２外歯歯車を採用してもよい。
　また、上述の実施形態では、内歯歯車、第１外歯歯車および第２外歯歯車が直線上に並ぶ構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、内歯歯車および第１外歯歯車の軸間線分と内歯歯車および第２外歯歯車の軸間線分が交差するように構成してもよい。
　また、上述の実施形態では、一つの吸入口から吸入したオイルを吸入流路により分岐して第１吸入空間および第２吸入空間へ導入するとともに、第１吐出空間および第２吐出空間から送出したオイルを吐出流路で合流して一つの吐出口から吐出させる構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、二つの吸入口と二つの吸入空間とを１：１の関係で接続したり、二つの吐出口と二つの吐出空間とを１：１の関係で接続したりしてもよい。
　また、上述の実施形態では、ハウジングをポンプケースとポンプカバーとにより構成した場合を例示したが、内歯歯車および外歯歯車を収容する空洞部を有したハウジングであればその形態は特に限定されるものではなく、例えば、ハウジングを三つ以上の複数の構成部品から構成するものであってもよい。
　なお、上述の実施形態では、本発明を電動式の歯車ポンプに適用した場合を例示して説明したが、この構成に限定されるものではない。例えば、エンジン等の駆動源により外歯歯車２０，３０の一方が回転駆動される機械式の歯車ポンプに適用してもよい。また、本発明に係る歯車ポンプは、オイルポンプに限定されず、例えば、空気ポンプや水ポンプ等の他の流体ポンプに適用することもできる。
１　　歯車ポンプ
１０　内歯歯車
１１　内歯
１２　歯間空間
２０　第１外歯歯車
２１　外歯
２２　歯間空間
３０　第２外歯歯車
３１　外歯
３２　歯間空間
４０　ハウジング
５０　ポンプケース
５４　仕切部
５５　第１周面
５６　第２周面
５７　第３周面
６０　ポンプカバー
Ｐ　　ポンプ室
Ｐ１　第１ポンプ室
Ｐ２　第２ポンプ室
Ｌ１　第１吸入空間
Ｌ２　第２吸入空間
Ｈ１　第１吐出空間
Ｈ２　第２吐出空間

Claims (2)

  1. 　環状に形成されて内周側に内歯を有する内歯歯車と、外周側に前記内歯と噛合可能な外歯を有して前記内歯歯車の内周側に配設される第１外歯歯車および第２外歯歯車と、前記内歯歯車、前記第１外歯歯車および前記第２外歯歯車を回転自在に保持するハウジングとを備え、前記ハウジング内において前記内歯歯車の内周側と前記第１外歯歯車および前記第２外歯歯車の外周側とに囲まれてポンプ室が画成されてなる歯車ポンプであって、
    　前記ハウジングは、前記第１外歯歯車と前記第２外歯歯車との間に介在されて前記ポンプ室を前記第１外歯歯車側に配置される第１ポンプ室と前記第２外歯歯車側に配置される第２ポンプ室とに分割する仕切部を有し、
    　前記第１ポンプ室は、前記内歯歯車および前記外歯歯車の回転に応じて流体が吸入される第１吸入空間と流体が吐出される第１吐出空間とを有し、
    　前記第２ポンプ室は、前記内歯歯車および前記外歯歯車の回転に応じて流体が吸入される第２吸入空間と流体が吐出される第２吐出空間とを有し、
    　前記第１吸入空間と前記第２吸入空間とが前記内歯歯車の回転中心に対して対称に配置されるとともに、前記第１吐出空間と前記第２吐出空間とが前記内歯歯車の回転中心に対して対称に配置されるよう構成したことを特徴とする歯車ポンプ。
  2. 　前記仕切部は、前記第１外歯歯車の外歯に摺接する第１周面と、前記第２外歯歯車の外歯に摺接する第２周面と、前記内歯歯車の内歯に摺接する一対の第３周面とを有し、
    　前記第１吸入空間内の流体は、前記内歯歯車と前記外歯歯車との回転に伴って、前記第１外歯歯車の歯溝と前記第１周面との間に充填されて前記第１吐出空間へ移送されるとともに、前記内歯歯車の歯溝と一方の前記第３周面との間に充填されて前記第２吐出空間へ移送され、
    　前記第２吸入空間内の流体は、前記内歯歯車と前記外歯歯車との回転に伴って、前記第２外歯歯車の歯溝と前記第２周面との間に充填されて前記第２吐出空間へ移送されるとともに、前記内歯歯車の歯溝と他方の前記第３周面との間に充填されて前記第１吐出空間へ移送されることを特徴とする請求項１に記載の歯車ポンプ。
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