WO2020241035A1 - 外接ギヤポンプ - Google Patents

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WO2020241035A1
WO2020241035A1 PCT/JP2020/014772 JP2020014772W WO2020241035A1 WO 2020241035 A1 WO2020241035 A1 WO 2020241035A1 JP 2020014772 W JP2020014772 W JP 2020014772W WO 2020241035 A1 WO2020241035 A1 WO 2020241035A1
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bearing
gear
peripheral surface
pump
lubricating oil
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PCT/JP2020/014772
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真裕 谷田
佐藤 隆史
健治 高宮
亮宏 嶋村
直喜 関
Original Assignee
株式会社Ihi
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Publication date
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Priority to JP2021522663A priority patent/JP7188582B2/ja
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    • F04C2/14Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
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    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
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    • F04C2240/60Shafts

Definitions

  • This disclosure relates to an external gear pump [external gear pump].
  • Patent Document 1 discloses a circumscribed gear pump.
  • the circumscribed gear pump includes a pair of driving gears and driven gears in the pump body. Gear teeth are formed on the outer circumferences of the drive gear and the driven gear.
  • the drive gear and the driven gear are sandwiched by plates from both sides in the axial direction in a state of being meshed with each other.
  • An inlet chamber [inlet chamber] for supplying a fluid (liquid) is formed on one side of the meshing portion [mesh portion] of the drive gear and the driven gear, and an outlet chamber [outlet] for discharging the fluid is formed on the other side of the meshing portion. chamber] is formed.
  • the outer peripheral portions of the drive gear and the driven gear other than the inlet chamber and the outlet chamber are also surrounded by the pump body.
  • the fluid does not flow from the inlet chamber to the outlet chamber, but is sent from the inlet chamber to the outlet chamber along the circumferential direction by the gear teeth of the drive gear and the driven gear [delivered].
  • the circumscribed gear pump is a positive displacement pump.
  • the pressure of the fluid in the outlet chamber is higher than the pressure of the fluid in the inlet chamber due to the flow path resistance on the outlet chamber side. That is, the circumscribed gear pump boosts the fluid.
  • Each rotating shaft of the drive gear and the driven gear is rotatably held by the bearing cylinder [bushings].
  • Lubricating fluid is supplied between the outer peripheral surface of the rotating shaft and the inner peripheral surface of the bearing cylinder (sliding surfaces) to reduce the load acting on the rotating shaft. It is also common that the fluid sent by the gear pump is also used as the lubricating fluid.
  • An object of the present disclosure is to provide a circumscribed gear pump capable of increasing the tolerance of the load acting on the rotating shaft and the bearing.
  • a feature of the present disclosure is an external gear pump that boosts fluid and discharges the liquid, and is formed inside a pair of first gear and second gear, a pump body, and the pump body, and the first gear.
  • a gear storage chamber for accommodating the second gear in a meshed state, a pair of cylindrical first bearings and second bearings for rotatably holding the rotation shaft of the first gear, and the inside of the pump body.
  • the first gear is provided with an inlet chamber formed on one side of the meshing portion of the first gear and the second gear, and an outlet chamber formed on the other side of the meshing portion inside the pump body.
  • a low-pressure region facing the inlet chamber and a high-pressure region facing the outlet chamber are partitioned along the inner circumference of the gear storage chamber corresponding to the outer periphery of the bearing, and the pump body is the first bearing.
  • the first bearing has a first surface facing the first surface and perpendicular to the rotation axis, and the first bearing has a second surface facing the first surface and perpendicular to the rotation axis.
  • a bearing that supplies lubricating oil between the peripheral surface and the outer peripheral surface of the rotating shaft is opened in the low pressure region on the inner peripheral surface and in the high pressure region on the second surface.
  • a bearing supply path that communicates the introduction port and the recess is formed inside the first bearing, and the body supply that communicates the outlet chamber with the body supply port opened in the high pressure region on the first surface.
  • an external gear pump in which a path is formed inside the pump body.
  • the bearing introduction port and the body supply port may be arranged so as to face each other.
  • the rotating shaft of the second gear is also rotatably held by the pair of cylindrical first bearings and the second bearing
  • the first bearing of the second gear is the first gear and the second bearing. It is configured symmetrically with the first bearing of the first gear with respect to the plane of symmetry parallel to the rotation axis at the center of the gear, and the body supply port is the first bearing of the first gear. It may be arranged so as to face both the bearing introduction port and the bearing introduction port of the first bearing of the second gear.
  • An orifice may be formed at the end of the bearing supply path on the recess side.
  • the bearing supply path may be penetrated to the outer peripheral surface of the first bearing.
  • a spring storage hole for accommodating a coil spring that urges the first bearing in a direction away from the first surface facing the second surface.
  • a plurality may be formed.
  • the permissible value of the load acting on the rotating shaft and the bearing can be increased.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the circumscribed gear pump according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view (front side) of the bearing of the gear pump.
  • FIG. 5 is a perspective view (rear side) of the bearing of the gear pump.
  • FIG. 6 is a front view of the bearing of the gear pump.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a part of the mid plate of the gear pump.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a body supply path of the gear pump.
  • the gear pump P is used as a pump that sends liquid fuel to the engine.
  • this liquid fuel (hereinafter, also simply referred to as fuel) is also used as a lubricating liquid (hereinafter, also referred to as lubricating oil) that lubricates each part of the gear pump P. That is, in this embodiment, the fuel and the lubricating oil are the same.
  • fuel fluid sent by a pump
  • lubricating oil fluid for lubrication
  • the gear pump P includes a pair of gears G in the pump body B.
  • the pump body B is composed of a main body B1, a side plate B2, a mid plate B3, and an end plate B4.
  • a gear storage chamber 1 for storing a pair of gears G in an meshed state is formed inside the main body B1.
  • the gear storage chamber 1 has an 8-shaped cross section perpendicular to the rotation axis O of the gear G.
  • the gear G will be described in detail later, but a plurality of gear teeth are formed on the outer circumference of each gear G.
  • the tips of the gear teeth slide into contact with the inner peripheral surface of the gear storage chamber 1 via the lubricating oil film.
  • An inlet chamber 2I to which fuel is supplied is formed on one side of the constriction portion of the gear storage chamber 1, that is, the meshing portion of the gear G, and an outlet chamber 2O is formed on the other side. ..
  • the [discharged] fuel discharged from the gear pump P is discharged from the outlet chamber 2O.
  • the gear pump P is a positive displacement pump, and the pressure PH in the outlet chamber 2O is higher than the pressure PL in the inlet chamber 2I (PL ⁇ PH) due to the flow path resistance on the outlet chamber 2O side and the like. That is, the gear pump P boosts the fuel and discharges the fuel.
  • the side plate B2 and the mid plate B3 are fixed to the main body B1 from both sides in the direction of the rotation axis O described above by bolts 3 or the like (bolts on the side plate B2 side are not shown). Both ends of each rotation shaft GS of the gear G are rotatably held by the side plate B2 and the mid plate B3 via a cylindrical bearing F described later.
  • the bearing F will be described in detail later, but each bearing F has an oil film (liquid film) formed between the inner peripheral surface 100 (see FIGS. 4 to 6) and the outer peripheral surface of the rotating shaft GS. Configure the fluid bearings to be used [liquid bearings].
  • a ring-shaped end plate B4 is fixed to the outer surface of the mid plate B3. From the center of the end plate B4, the rotation shaft GS (GS1) of one of the pair of gears G (first gear G1) extends to the outside.
  • first gear G1 is a drive gear that is rotated by external power.
  • a spline is formed at the end of the rotation shaft GS1 of the first gear G1 (see FIG. 8), and the first gear G1 is connected to the drive source via the spline.
  • the other of the pair of gears G is a driven gear that is rotated with the rotation of the first gear G1.
  • the first gear G1 and the second gear G2 rotate in opposite directions as shown by the arrows in FIG.
  • the gear profiles (shape and number of gear teeth, etc.) of the first gear G1 and the second gear G2 are the same.
  • the fuel in the inlet chamber 2I is carried along the inner peripheral surface of the gear storage chamber 1 while being held between the gear teeth of the first gear G1 and the second gear G2, and reaches the outlet chamber 2O. Sent.
  • the rotation shaft GS1 of the first gear G1 is a solid cylinder, and is integrally [monolithically] formed with the first gear G1 so as to penetrate the first gear G1.
  • An oil seal S is provided between the rotating shaft GS1 and the side plate B2 and between the rotating shaft GS1 and the mid plate B3 to prevent the lubricating oil from leaking while allowing the rotating shaft GS1 to rotate.
  • the rotation shaft GS2 of the second gear G2 is a hollow cylinder and is integrally formed with the second gear G2 so as to penetrate the second gear G2. Both ends of the rotating shaft GS2 are held by the side plate B2 and the mid plate B3 via the bearing F, respectively.
  • the lubricating oil can flow through the inside of the rotary shaft GS2.
  • the first bearing F11 of the first gear G1 and the first bearing F21 of the second gear G2 have a rotation shaft GS (rotation shaft) at the center of the first gear G1 and the second gear G2. It is configured symmetrically with respect to the plane of symmetry parallel to the center O). However, the shapes of the low-pressure side recess 101 and the high-pressure side recess 102a, which will be described later, are slightly different between the first bearing F11 of the first gear G1 and the first bearing F21 of the second gear G2.
  • the symmetrically configured first bearings F11 and F21 will be described below with reference to the first bearings F11 shown in FIGS. 4 to 6.
  • the first bearing F11 has a cylindrical shape, and a step portion is formed on the outer peripheral surface thereof.
  • a ring-shaped second surface P2 is formed on the step portion. That is, the first bearing F11 is formed with a large diameter portion and a small diameter portion with the second surface P2 as a boundary, and the outer diameter of the large diameter portion is equal to the gear outer diameter of the first gear G1 (FIG. 2). reference).
  • a lubrication groove 103 is formed on the outer peripheral surface of the large-diameter portion to facilitate sliding of the first bearing F11 in the axial direction of the rotating shaft GS.
  • a part of the large diameter portion of the first bearing F11 on the outer peripheral surface is formed as a contact plane 104.
  • the first bearings F11 and F21 are arranged on the mid plate B3 side in the gear storage chamber 1 in a state where the contact plane 104 is in contact with the contact plane 104 of the first bearing F21 of the second gear G2. Therefore, the first bearings F11 and F21 are non-rotatably housed in the gear storage chamber 1.
  • the plane including the contact plane 104 is the above-mentioned symmetrical plane of the first bearings F11 and F21.
  • the second surface P2 is a plane perpendicular to the rotation axis GS1 (rotation axis center O1) and faces the first surface P1 formed on the pump body B (mid plate B3) described later.
  • the inner diameter of the inner peripheral surface 100 of the first bearing F11 is substantially equal to the outer diameter of the rotating shaft GS1 of the first gear G1, and a lubricating oil film is formed between the inner peripheral surface 100 and the rotating shaft GS1. That is, the inner peripheral surface 100 is in sliding contact with the outer peripheral surface of the rotating shaft GS1 via the lubricating oil film.
  • a recess 105 for supplying high-pressure lubricating oil is opened on the inner peripheral surface 100 between the inner peripheral surface 100 and the outer peripheral surface of the rotating shaft GS1.
  • the recess 105 is arranged at the center of the inner peripheral surface 100 in the direction of the rotation axis O1 so that the lubricating oil supplied from the recess 105 efficiently spreads between the inner peripheral surface 100 and the outer peripheral surface of the rotating shaft GS1. ing.
  • the recess 105 has an internal space having a substantially rectangular parallelepiped shape, but its bottom surface is formed as a curved concave surface [concave surface].
  • the recess 105 is formed by electric discharge machining or cutting.
  • a bearing introduction port [bushing-side inlet port] 106a which is an inlet of a high-pressure lubricating oil flow path, is opened on the second surface P2 described above.
  • the body-side supply passage 5 (see FIG. 7) for supplying high-pressure lubricating oil to the bearing introduction port 106a will be described in detail later.
  • a bearing supply path [bushing-side supply passage] 106 that communicates the recess 105 and the bearing introduction port 106a is formed inside the first bearing F11.
  • An orifice [orifice] 106b having a narrowed inner diameter of the flow path is formed at the end of the bearing supply path 106 on the recess 105 side. Further, the bearing supply path 106 is penetrated to the outer peripheral surface of the first bearing F11, and a secondary port [supplementary port] 106c is opened on the outer peripheral surface. By penetrating the bearing supply path 106 to the outer peripheral surface of the first bearing F11, the bearing supply path 106 that does not hinder the supply of high-pressure lubricating oil can be easily formed.
  • a part of the bearing supply path 106 is formed by using a large-diameter drill from the position where the auxiliary port 106c on the outer peripheral surface is opened toward the vicinity of the recess 105.
  • the bearing supply path 106 is then extended to the vicinity of the recess 105 (below the bottom) using a small diameter drill.
  • the orifice 106b is formed by drilling or electric discharge machining using a drill having a very small diameter.
  • the bearing supply path 106 is formed from the position where the bearing introduction port 106a on the second surface P2 is formed to the already formed linear flow path.
  • the order of forming the bearing introduction port 106a, the orifice 106b and the sub port 106c does not necessarily have to be the above-mentioned order. Further, either the recess 105 or the bearing supply path 106 may be formed first.
  • the first bearing F11 has a third surface P3 facing the first gear G1.
  • the third surface P3 is also a plane perpendicular to the rotation axis GS1 (rotation axis center O1), and is in sliding contact with the side surface of the first gear G1 via a lubricating oil film.
  • a low pressure side recess [low pressure depressed portion] 101 is formed from the third surface P3 to the outer peripheral surface and the portion of the contact plane 104 on the inlet chamber 2I side.
  • the curved concave inner surface of the low-pressure side recess 101 is a part of the inner surface of the inlet chamber 2I.
  • a high pressure depressed portion 102a is formed from the third surface P3 to the outer peripheral surface and the portion of the contact plane 104 on the outlet chamber 2O side.
  • the curved concave inner surface of the high-pressure side recess 102a is a part of the inner surface of the outlet chamber 2O.
  • a tapered portion 102b extends along the circumferential direction from the high-pressure side recess 102a.
  • the tapered portion 102b forms a tapered surface between the third surface P3 and the outer peripheral surface.
  • the first bearing F11 has a fourth surface P4 facing the mid plate B3.
  • the fourth surface P4 is also a plane perpendicular to the rotation axis GS1 (rotation axis center O1).
  • a through groove [pass through groove] 107 is also formed on the inner peripheral surface 100 of the first bearing F11.
  • One end of the through groove 107 on the fourth surface P4 side communicates with the low-pressure lubricating oil (fuel) of the inlet chamber 2I through the inside of the mid plate B3.
  • the high-pressure lubricating oil supplied from the recess 105 between the inner peripheral surface 100 of the first bearing F11 (F21) and the rotating shaft GS is discharged from the other end (low-pressure side) of the fourth surface P4 side of the through groove 107. Will be done.
  • the through groove 107 is formed in parallel with the rotation axis GS1 (rotation axis center O1) over the entire length from one end to the other end of the inner peripheral surface 100.
  • the inner surface of the through groove 107 is formed as a concave curved surface.
  • the through groove 107 is located on the opposite side of the recess 105 with respect to the rotation axis O1.
  • a plurality of (12 in this embodiment) spring storage holes 108 are formed at equal intervals on the second surface P2 along the circumferential direction.
  • the spring storage hole 108 is formed parallel to the rotation shaft GS1 (rotation shaft center O1).
  • a coil spring 109 is housed in each spring storage hole 108.
  • the coil spring 109 is stored in the spring storage hole 108 in a state of being compressed by the spring seat surface inside the spring storage hole 108 and the first surface P1 (described later) facing the second surface P2. Therefore, the first bearing F11 is urged by the coil spring 109 (and the high pressure of the lubricating oil) in the direction away from the first surface P1 [in a direction away from the first surface P1]. (In FIG. 1, the coil spring 109 is not shown in the spring storage hole 108.)
  • the second surface P2 of the first bearing F11 faces the first surface P1 of the pump body B (mid plate B3).
  • the first surface P1 is also a plane perpendicular to the rotation axis GS (rotation axis O).
  • the first surface P1 is formed as an end surface of a circular protrusion 6 of the mid plate B3.
  • the circular convex portion 6 projects from the surface of the mid plate B3 facing the main body B1.
  • a first bearing hole H1 for accommodating the end of the first bearing F11 and a second bearing hole H2 for accommodating the end of the first bearing F21 are formed on the first surface P1 of the circular convex portion 6. .
  • the first bearing hole H1 is a through hole having a step on the inner peripheral surface, and the rotation shaft GS1 of the first gear G1 penetrates the through hole.
  • the second bearing hole H2 is a bottomed hole.
  • the first bearing hole H1 accommodates the small diameter portion of the first bearing F11. Therefore, the second surface P2, which is the boundary between the small diameter portion and the large diameter portion of the first bearing F11, faces the first surface P1. Similarly, the second bearing hole H2 accommodates the small diameter portion of the first bearing F21. Therefore, the second surface P2, which is the boundary between the small diameter portion and the large diameter portion of the first bearing F21, also faces the first surface P1.
  • the coil spring 109 in the compressed state described above abuts on the first surface P1 and urges the first bearings F11 and F21 in a direction to separate them from the first surface P1.
  • FIG. 7 also shows a body supply port 5 that supplies high-pressure lubricating oil to the bearing introduction port 106a, and a body supply port [body-side supply port] 5c that is an outlet [outlet port] of the body supply path 5.
  • the body supply port 5c (outlet end of the body supply path 5) of the present embodiment is branched in a T shape, and one tip faces the bearing introduction port 106a of the first bearing F11 and the other tip.
  • the body supply port 5c Facing the bearing introduction port 106a of the first bearing F21. That is, the body supply port 5c faces both the bearing introduction port 106a of the first bearing F11 and the bearing introduction port 106a of the first bearing F21.
  • the body supply port 5c also supplies high-pressure lubricating oil to a minute gap between the first surface P1 and the second surface P2.
  • the high-pressure lubricating oil supplied to the minute gap urges the first bearings F11 and F21 together with the coil spring 109.
  • the first bearing F11 (F21) arranged on the mid plate B3 side has been described above.
  • the second bearing F12 (F22) arranged on the side plate B2 side is partially different from the first bearing F11 (F21).
  • the spring storage hole 108 is not formed on the second surface P2 of the second bearing F12 (F22), and the bearing supply path 106 and the like are not formed.
  • the second bearing F12 has a shape substantially symmetrical to the first gear G1 with the first bearing F11
  • the second bearing F22 has a shape substantially symmetrical to the second gear G2 with the first bearing F21. have.
  • High-pressure lubricating oil (fuel) in the outlet chamber 2O is supplied from the high-pressure supply path 4H (see FIG.
  • the low-pressure lubricating oil (fuel) of the inlet chamber 2I is supplied from the low-pressure supply path 4L (see FIG. 1) to the fourth surface P4 of the second bearing F12 (F22) facing the side plate B2.
  • the high-pressure lubricating oil supplied between the inner peripheral surface 100 of the second bearing F12 (F22) and the rotating shaft GS is discharged from the end (low-pressure side) on the fourth surface P4 side of the through groove 107.
  • the fourth surface P4 of the second bearing F22 facing the side plate B2 and the fourth surface P4 of the first bearing F21 facing the mid plate B3 communicate with each other via the inside of the rotation shaft GS2 of the second gear G2. There is.
  • the second bearings F12 and F22 are arranged on the side plate B2 side in the gear storage chamber 1.
  • the first bearings F11 and F21 are urged in the direction away from the first surface P1 (left side in FIG. 1), that is, toward the pair of gears G. Since the second surface P2 of the second bearings F12 and F22 abuts on the step portion of the main body B1, their positions in the rotation axis GS (rotation axis O) direction are determined.
  • the pair of gears G are pushed by the urged first bearings F11 and F21, and are in sliding contact with the third surface P3 of the second bearings F12 and F22 on their side surfaces via a lubricating oil film.
  • the pair of gears G also make sliding contact with the third surface P3 of the first bearing F11 and F21 urged on the side surfaces opposite to them via the lubricating oil film. In this way, the sliding states of the gear G, the first bearings F11 and F21, and the second bearings F12 and F22 are stabilized.
  • the lubricating oil is formed on the above-mentioned sliding portions (gear G peripheral surface-pump body B, gear G side surface-third surface P3, and outer peripheral surface of rotary shaft GS-inner peripheral surface 100 of bearing F). It can move through the oil film, but it can also move through the minute gap between the bearing F and the pump body B. Inside the gear pump P, the lubricating oil (fuel) has a high pressure place and a low pressure place, and the lubricating oil tries to move from the high pressure place to the low pressure place. If a high-pressure lubricating oil is stably supplied to a certain place, the high-pressure state can be stably maintained at that place.
  • high-pressure lubricating oil is stably supplied to the inner peripheral surface 100 to increase the allowable value of the load acting on the pair of gears G (rotating shaft GS) (that is, the allowable load [allowable load]. ] Is increased).
  • the allowable load that is, the allowable load [allowable load].
  • Is increased By increasing the permissible load, it is possible to prevent seizure [galling] due to oil shortage on the sliding surface even when a large load is applied.
  • making the pressure distribution in the oil film uniform (at high pressure) contributes to stabilization.
  • a low pressure region [low pressure range] L is formed along the inner circumference of the gear storage chamber 1 corresponding to the outer circumferences of the first gear G1 and the second gear G2, facing the inlet chamber 2I.
  • the low pressure region L corresponds to the low pressure side recess 101 described above.
  • a high pressure range [high pressure range] H is formed along the inner circumference of the gear storage chamber 1 corresponding to the outer circumferences of the first gear G1 and the second gear G2 so as to face the outlet chamber 2O.
  • This high pressure region H corresponds to the high pressure side recess 102a described above.
  • the high-pressure side recess 102a is enlarged in the circumferential direction by the tapered portion 102b. Therefore, the high-pressure region H of the present embodiment is expanded to the tapered portion 102b.
  • the fuel (lubricating oil) is stored between the gear teeth of the gear G and carried in the circumferential direction.
  • the pressure of the fuel (lubricating oil) between the gear teeth is low if it is in the low pressure region L and high if it is in the high pressure region H.
  • a pressure transition range [pressure transition range] T is formed between the low pressure region L and the high pressure region H, in which the pressure of the fuel (lubricating oil) gradually shifts from low pressure to high pressure through the lubricating oil film of the sliding portion. Will be done.
  • the pressure transition region T can also be referred to as a pressure pressure region [pressure rising range]. In this way, the low pressure region L, the pressure transition region T, and the high pressure region H are partitioned corresponding to the outer circumference of the gear G.
  • a pressure distribution is formed along the outer circumference of the gear G. Due to this pressure distribution, there is a possibility that a pressure distribution is also formed on the lubricating oil film between the outer peripheral surface of the rotating shaft GS and the inner peripheral surface 100 of the bearing F.
  • high-pressure lubricating oil is supplied between the outer peripheral surface of the rotating shaft GS and the inner peripheral surface 100 of the bearing F via the recess 105. As shown in FIG. 6, the recess 105 is arranged in the low pressure region L. Therefore, the high-pressure lubricating oil can be supplied to the lubricating oil film in the low-pressure region L so as to eliminate the pressure distribution of the lubricating oil film described above.
  • the recess 105 is arranged on the rotation leading side [rotation antennarior side] of the rotation shaft GS in the low pressure region L, and the high pressure lubricating oil supplied to the lubricating oil film is generated by the rotation of the rotation shaft GS. It is easy to supply to the whole area of. Further, the lubricating oil film in the low pressure region L easily leaks to the low pressure inlet chamber 2I (low pressure side recess 101) on the third surface P3 side, but the recess 105 replenishes the high pressure lubricating oil, so that the oil runs out. It is deterred.
  • the bearing introduction port 106a which is the inlet of the bearing supply path 106 that supplies the recess 105 with high-pressure lubricating oil, is arranged in the high-pressure region H.
  • High-pressure lubricating oil is introduced from the bearing introduction port 106a, but since the bearing introduction port 106a is arranged in the high-pressure region H, the pressure of the lubricating oil does not decrease.
  • the bearing introduction port 106a is arranged on the rotation trailing side [rotation posterior side] of the rotation shaft GS in the high pressure region H.
  • the bearing supply path 106 that communicates the recess 105 in the low pressure region L and the bearing introduction port 106a in the high pressure region H has a small inner diameter because it is formed inside the first bearing F11 (F21), resulting in a small pressure loss. Can cause.
  • the bearing supply path 106 is linearly formed as short as possible. It is possible to suppress the pressure loss and supply a higher pressure lubricating oil from the recess 105.
  • the bearing supply path 106 is penetrated to the outer peripheral surface of the first bearing F11, and the sub-port 106c is opened on the outer peripheral surface. By doing so, it is easy to linearly form (drill) the bearing supply path 106. Since the auxiliary port 106c is arranged in the high pressure region H, the pressure of the lubricating oil supplied through the bearing supply path 106 is not reduced.
  • the bearing supply path 106 communicates the bearing introduction port 106a and the recess 105, and a branch path leading to the sub port 106c is not always necessary. However, since the branch path following the sub port 106c can facilitate the processing of the bearing supply path 106 and does not cause a pressure drop, it is not necessary to block the sub port 106c (branch path).
  • the orifice 106b formed at the end of the bearing supply path 106 on the recess 105 side prevents the lubricating oil in the recess 105 from being pushed back to the bearing supply path 106. That is, it is possible to suppress fluctuations in the thickness of the oil film formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft GS and the inner peripheral surface 100 of the bearing F in the circumferential direction. Therefore, it is possible to suppress fluctuations in the thickness of the lubricating oil film and increase the allowable load of the rotary shaft GS and the bearing F.
  • an inlet port [inlet port] 8 for supplying high-pressure lubricating oil to the body supply path 5 is provided on the outer surface of the pump body B (mid plate B3).
  • the inlet port 8 is connected to a discharge port [discharge port] 9 for discharging high-pressure fuel (lubricating oil) in the outlet chamber 2O by a pipe (not shown).
  • the main path 5a of the body supply path 5 is formed linearly from the inlet port 8 toward the axially outer position of the circular convex portion 6.
  • the main road 5a is formed at a right angle to the rotation axis GS (rotation axis center O).
  • a sub road 5b of the body supply road 5 is connected to the tip of the main road 5a (see also FIG. 7).
  • the secondary path 5b is formed parallel to the rotation axis GS (rotation axis O), that is, perpendicular to the first surface P1 (and the second surface P2).
  • the auxiliary road 5b penetrates the circular convex portion 6, and as described above, the body supply port 5c, which is the outlet of the body supply passage 5, is formed at the tip of the auxiliary road 5b.
  • the body supply port 5c of the present embodiment is formed in a plane T-shape on the first surface P1, and the bearing introduction port 106a of the first bearing F11 and the bearing introduction of the first bearing F21. It faces both of the ports 106a.
  • the body supply path 5 may be formed inside the pump body B so as to communicate the body supply port 5c and the outlet chamber 2O (without the inlet port 8).
  • a part of the main road 5a is formed by using a large-diameter drill toward the center of the bearing hole H2).
  • the main road 5a is extended by using medium-diameter and small-diameter drills in order.
  • the sub road 5b is drilled from the first surface P1 toward the tip of the main road 5a.
  • the shape of the opening (that is, the body supply port 5c) of the secondary path 5b on the first surface P1 is formed into the above-mentioned T shape by cutting or electric discharge machining. Such processing of the body supply port 5c can be easily performed because it can be performed on the first surface P1 which is a flat surface.
  • the formation order of the main road 5a, the sub road 5b, and the body supply port 5c does not necessarily have to be the above-mentioned order.
  • the reason why the body supply path 5 and the bearing supply path 106 are formed by gradually narrowing the inner diameter is that it is difficult to process a long supply path at once with a small-diameter drill. However, according to the body supply path 5 and the bearing supply path 106 in which the inner diameter is gradually narrowed, the pressure loss can be suppressed.
  • the recess 105 that supplies high-pressure lubricating oil between the inner peripheral surface 100 of the first bearing F11 (F21) and the outer peripheral surface of the rotating shaft GS1 (GS2) is on the inner peripheral surface 100. , It is opened in the low pressure region L corresponding to the inlet chamber 2I (low pressure side recess 101). Further, a bearing supply path 106 (including an orifice 106b) for supplying high-pressure lubricating oil to the recess 105 is formed inside the first bearing F11 (F21). Further, the bearing introduction port 106a of the bearing supply path 106 is opened in the high pressure region H corresponding to the outlet chamber 2O (high pressure side recess 102a) on the second surface P2. A body supply path 5 for supplying high-pressure lubricating oil to the body supply port 5c opened on the first surface P1 facing the second surface P2 is formed inside the pump body B (mid plate B3).
  • the first surface P1 and the second surface P2 face each other, and high-pressure lubricating oil can be supplied between the first surface P1 and the second surface P2 by the body supply path 5.
  • the high-pressure lubricating oil between the first surface P1 and the second surface P2 can be further supplied to the recess 105 in the low-pressure region L on the inner peripheral surface 100 by the bearing supply path 106 in the high-pressure region H. Therefore, high-pressure lubricating oil can be stably supplied to the entire area between the inner peripheral surface 100 of the first bearing F11 (F21) and the outer peripheral surface of the rotating shaft GS1.
  • the thickness of the lubricating oil film formed between the inner peripheral surface 100 of the first bearing F11 and the outer peripheral surface of the rotating shaft GS1 can be stabilized. As a result, the allowable load of the rotating shaft GS and the bearing F can be increased.
  • the lubricating oil can be maintained at a high pressure over the entire circumference. Further, in the present embodiment, the first bearing F11 (F21) is urged in a direction away from the first surface P1, and the minute gap between the first surface P1 and the second surface P2 is small. Is widely secured and functions as a storage for high-pressure lubricating oil. As a result, high-pressure lubricating oil can be stably supplied from the body supply port 5c to the bearing introduction port 106a.
  • the bearing introduction port 106a on the second surface P2 and the body supply port 5c on the first surface P1 are arranged so as to face each other. Therefore, the high-pressure lubricating oil flowing out from the body supply port 5c directly flows into the bearing introduction port 106a, so that the pressure loss can be suppressed. As a result, a higher pressure lubricating oil can be more stably supplied between the inner peripheral surface 100 of the first bearing F11 (F21) and the outer peripheral surface of the rotating shaft GS1.
  • the body supply port 5c faces both the bearing introduction port 106a of the first bearing F11 corresponding to the first gear G1 and the bearing introduction port 106a of the first bearing F21 corresponding to the second gear G2. It is arranged. Since high-pressure lubricating oil can be supplied to the two bearing introduction ports 106a using a single body supply path 5 (body supply port 5c), the rotation of both rotation shafts GS of the pair of gears G is pressured. Lubrication can be performed while suppressing loss. Further, although the first bearings F11 and F21 have a small space for forming the bearing supply path 106, the lubrication mechanism can be constructed with space efficiency.
  • the bearing supply path 106 has an orifice 106b at the end on the recess 105 side. Therefore, it is possible to prevent the lubricating oil in the recess 105 from being pushed back to the bearing supply path 106 by the orifice 106b, and the oil film formed between the outer peripheral surface of the rotating shaft GS and the inner peripheral surface 100 of the bearing F. It is possible to suppress fluctuations in thickness in the circumferential direction. As a result, fluctuations in the thickness of the lubricating oil film can be suppressed, and the allowable load of the rotating shaft GS and the bearing F can be increased.
  • the bearing supply path 106 is penetrated to the outer peripheral surface of the first bearing F11 (F21). Therefore, the bearing supply path 106 can be easily formed linearly (for example, drilling), and the pressure loss in the bearing supply path 106 can be suppressed.
  • the auxiliary port 106c is opened in the high pressure region H on the outer peripheral surface, the pressure of the lubricating oil is not reduced, and the auxiliary port 106c does not need to be closed. From this point as well, the bearing supply path 106 can be easily formed.
  • a plurality of spring storage holes 108 for accommodating the coil spring 109 for urging the first bearing F11 (F21) in the direction away from the first surface P1 are formed.
  • the high-pressure lubricating oil can be stored in the minute gap between the first surface P1 and the second surface P2, and the first bearing F11 (F21) is provided with the high-pressure lubricating oil together with the coil spring 109.
  • the third surface P3 of the urged first bearing F11 (F21) makes sliding contact with the side surface of the gear G via the lubricating oil film, and the sliding state can be stabilized. As a result, the lubrication can be stabilized and the fluid discharge of the gear pump P can be stabilized.
  • a through groove 107 communicating with the low-pressure lubricating oil is formed on the inner peripheral surface 100 on the opposite side to the recess 105. Therefore, the high-pressure lubricating oil is stably discharged through the through groove 107. Therefore, the sliding surface (third surface P3) of the first bearing F11 (F21) is effectively cooled, and the temperature rise of the first bearing F11 (F21) can be suppressed. Further, since the fluctuation of the thickness of the lubricating oil film can be suppressed, the allowable load of the rotating shaft GS and the bearing F can be increased.

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Abstract

外接ギヤポンプにおいて、第一ギヤの回転軸を保持する第一軸受(F11)が、ポンプボディの第一面と対向する、回転軸に直角な第二面(P2)を有している。第一軸受(F11)の内周面(100)と回転軸の外周面との間に高圧潤滑油を供給するリセス(105)が、内周面(100)上の、流体の入口室(低圧側凹部101)に対応する低圧領域内に開口されている。リセス(105)に高圧潤滑油を供給する軸受供給路(106)が、第一軸受(F11)の内部に形成されている。軸受供給路(106)の軸受導入口(106a)が、第二面(P2)上の、流体の出口室(高圧側凹部102a)に対応する高圧領域内に開口されている。第一面上に開口されたボディ供給口に高圧潤滑油を供給するボディ供給路が、ポンプボディの内部に形成されている。

Description

外接ギヤポンプ
 本開示は、外接ギヤポンプ[external gear pump]に関する。
 日本国特開2008-38769号公報(特許文献1)は、外接ギヤポンプを開示している。外接ギヤポンプは、ポンプボディ内に一対の駆動ギヤ[driving gear]及び従動ギヤ[driven gear]を備えている。駆動ギヤ及び従動ギヤの各外周上にはギヤ歯が形成されている。駆動ギヤ及び従動ギヤは、互いに噛み合った状態で、それらの軸方向両側からプレートで挟持されている。駆動ギヤ及び従動ギヤの噛み合い部[mesh portion]の一側には流体(液体)が供給される入口室[inlet chamber]が形成され、噛み合い部の他側には流体を排出する出口室[outlet chamber]が形成される。入口室及び出口室以外の駆動ギヤ及び従動ギヤの外周部も、ポンプボディに囲まれている。
 噛み合い部では、流体は入口室から出口室に流れることはなく、駆動ギヤ及び従動ギヤのギヤ歯によって周方向に沿って入口室から出口室に送られる[delivered]。即ち、外接ギヤポンプは容積型ポンプ[positive displacement pump]である。出口室側の流路抵抗などによって、出口室内の流体の圧力は、入口室内の流体の圧力よりも高い。即ち、外接ギヤポンプは、流体を昇圧する。
日本国特開2008-38769号公報
 駆動ギヤ及び従動ギヤの各回転軸は、軸受筒[bushings]によって回転可能に保持される。回転軸の外周面及び軸受筒の内周面(摺動面[sliding surfaces])の間には潤滑流体が供給され、回転軸に作用する負荷を軽減している。ギヤポンプによって送られる流体が潤滑流体としても用いられることも一般的である。軸受の摺動面に高圧の潤滑油を安定的に供給したいという要望がある。高圧の潤滑油を摺動面に安定して供給することで、回転軸及び軸受に作用する負荷の許容値を大きくすることができる。
 本開示の目的は、回転軸及び軸受に作用する負荷の許容値[tolerance]を大きくすることのできる外接ギヤポンプを提供することにある。
 本開示による特徴は、流体を昇圧して前記液体を排出する外接ギヤポンプであって、一対の第一ギヤ及び第二ギヤと、ポンプボディと、前記ポンプボディの内部に形成され、前記第一ギヤ及び前記第二ギヤを噛み合った状態で収納するギヤ収納室と、前記第一ギヤの回転軸を回転可能に保持する一対の円筒形の第一軸受及び第二軸受と、前記ポンプボディ内部の前記第一ギヤ及び前記第二ギヤの噛み合い部の一側に形成された入口室と、前記ポンプボディ内部の前記噛み合い部の他側に形成された出口室と、を備えており、前記第一ギヤの外周に対応する前記ギヤ収納室の内周に沿って、前記入口室に面する低圧領域、及び、前記出口室に面する高圧領域が区画されており、前記ポンプボディが、前記第一軸受と対向する、前記回転軸に直角な第一面を有し、前記第一軸受が、前記第一面と対向する、前記回転軸に直角な第二面を有し、前記第一軸受の内周面と前記回転軸の外周面との間に潤滑油を供給するリセスが、前記内周面上の前記低圧領域内に開口され、前記第二面上の前記高圧領域内に開口された軸受導入口と前記リセスとを連通する軸受供給路が、前記第一軸受の内部に形成され、前記出口室を前記第一面上の前記高圧領域内に開口されたボディ供給口に連通させるボディ供給路が、前記ポンプボディの内部に形成されている、外接ギヤポンプを提供する。
 前記軸受導入口と前記ボディ供給口とが互いに対向して配置されていてもよい。
 ここで、前記第二ギヤの回転軸も、一対の円筒形の第一軸受及び第二軸受によって回転可能に保持され、前記第二ギヤの前記第一軸受が、前記第一ギヤと前記第二ギヤとの中央における前記回転軸に平行な対称面に対して、前記第一ギヤの前記第一軸受と対称に構成されており、前記ボディ供給口が、前記第一ギヤの前記第一軸受の前記軸受導入口及び前記第二ギヤの前記第一軸受の前記軸受導入口の両方に対向して配置されていてもよい。
 前記軸受供給路の前記リセス側の端部に、オリフィスが形成されていてもよい。
 前記軸受供給路が前記第一軸受の外周面まで貫通されていてもよい。
 前記第一ギヤの前記第一軸受の前記第二面上に、当該第一軸受を当該第二面と対向する前記第一面から離間する方向に付勢するコイルスプリングを収納するスプリング収納穴が複数形成されていてもよい。
 第一ギヤの前記第一軸受の前記内周面上における前記回転軸の軸心に対して前記リセスと反対側の位置に、前記回転軸に沿って当該内周面の一端から他端まで貫通溝が形成されていてもよい。
 上記特徴によれば、回転軸及び軸受に作用する負荷の許容値を大きくすることができる。
図1は、実施形態に係る外接ギヤポンプの断面図である。 図2は、図1中のII-II線断面図である。 図3は、図1中のIII-III線断面図である。 図4は、上記ギヤポンプの軸受の斜視図(正面側)である。 図5は、上記ギヤポンプの軸受の斜視図(背面側)である。 図6は、上記ギヤポンプの軸受の正面図である。 図7は、上記ギヤポンプのミッドプレートの一部を示す斜視図である。 図8は、上記ギヤポンプのボディ供給路を示す斜視図である。
 以下、図面を参照しつつ、本実施形態に係る外接ギヤポンプ(以下、単にギヤポンプという)Pを説明する。ギヤポンプPは、エンジンに液体燃料を送るポンプとして用いられている。ギヤポンプPでは、この液体燃料(以下、単に燃料ともいう)が、ギヤポンプPの各部を潤滑する潤滑液体(以下、潤滑油ともいう)としても利用される。即ち、本実施形態において燃料と潤滑油とは同じものである。以下、説明内容に応じて、燃料(ポンプによって送られる流体)及び潤滑油(潤滑を行う流体)の両方の語が用いられる。
 図1及び図2に示されるように、ギヤポンプPは、ポンプボディB内に一対のギヤGを備えている。ポンプボディBは、本実施形態では、メインボディB1、サイドプレートB2、ミッドプレートB3及びエンドプレートB4によって構成されている。メインボディB1の内部には、噛み合った状態の一対のギヤGを収納するギヤ収納室1が形成されている。ギヤ収納室1は、ギヤGの回転軸心Oに直角な断面において8字形を有している。
 ギヤGについては追って詳しく説明するが、各ギヤGの外周上には複数のギヤ歯が形成されている。ギヤ歯の先端は、ギヤ収納室1の内周面と潤滑油膜を介して摺動接触する。ギヤ収納室1のくびれ部[constriction portion]、即ち、ギヤGの噛み合い部の一側には、燃料が供給される入口室2Iが形成され、他側には、出口室2Oが形成されている。ギヤポンプPから排出される[discharged]燃料は出口室2Oから排出される。ギヤポンプPは容積型ポンプであり、出口室2O側の流路抵抗などによって、出口室2O内の圧力PHは、入口室2I内の圧力PLよりも高い(PL<PH)。即ち、ギヤポンプPは、燃料を昇圧してその燃料を排出する。
 メインボディB1には、上述した回転軸心Oの方向の両側から、サイドプレートB2及びミッドプレートB3がボルト3などによって固定される(サイドプレートB2側のボルトは図示せず)。ギヤGの各回転軸GSの両端は、後述する円筒形の軸受Fを介して、サイドプレートB2及びミッドプレートB3によってそれぞれ回転可能に保持される。なお、軸受Fについても追って詳しく説明するが、各軸受Fは、その内周面100(図4~図6参照)と回転軸GSの外周面との間に形成される油膜(液膜)を利用する流体軸受[liquid bearings]を構成する。ミッドプレートB3の外側面には、リング状のエンドプレートB4が固定されている。エンドプレートB4の中央からは、一対のギヤGの一方(第一ギヤG1)の回転軸GS(GS1)が外部に延出されている。
 一対のギヤGの一方(第一ギヤG1)は、外部動力によって回転される駆動ギヤである。第一ギヤG1の回転軸GS1の端部にはスプラインが形成されており(図8参照)、第一ギヤG1はスプラインを介して駆動源と接続される。一対のギヤGの他方(第二ギヤG2)は、第一ギヤG1の回転に伴って回転される従動ギヤである。第一ギヤG1及び第二ギヤG2は、図2中の矢印に示されるように、互いに反対方向に回転する。第一ギヤG1及び第二ギヤG2のギヤプロフィール(ギヤ歯の形状及び数など)は同じである。入口室2I内の燃料は、第一ギヤG1及び第二ギヤG2それぞれのギヤ歯の間に保持された状態で、ギヤ収納室1の内周面に沿って運ばれて、出口室2Oへと送られる。
 第一ギヤG1の回転軸GS1は、中実円柱で、第一ギヤG1を貫通するように第一ギヤG1と一体的に[monolithically]形成されている。回転軸GS1とサイドプレートB2との間、及び、回転軸GS1とミッドプレートB3との間には、回転軸GS1の回転を許容しつつ潤滑油の漏出を防止するオイルシールSがそれぞれ設けられている。一方、第二ギヤG2の回転軸GS2は、中空円筒で、第二ギヤG2を貫通するように第二ギヤG2と一体的に形成されている。回転軸GS2の両端は、軸受Fを介してサイドプレートB2及びミッドプレートB3によってそれぞれ保持される。潤滑油は、回転軸GS2の内部を通って流通し得る。
 第一ギヤG1の回転軸GS1のミッドプレートB3側の部分は第一軸受F11によって保持され、そのサイドプレートB2側の部分は第二軸受F12によって保持されている。同様に、第二ギヤG2の回転軸GS2のミッドプレートB3側の部分は第一軸受F21によって保持され、そのサイドプレートB2側の部分は第二軸受F22によって保持されている。第一ギヤG1の第一軸受F11と第二ギヤG2の第一軸受F21とは、図3に示されるように、第一ギヤG1と第二ギヤG2との中央における、回転軸GS(回転軸心O)に平行な対称面に対して対称に構成されている。ただし、第一ギヤG1の第一軸受F11と第二ギヤG2の第一軸受F21とは、後述する低圧側凹部101及び高圧側凹部102aの形状が若干異なる。
 対称に構成される第一軸受F11及びF21について、図4~図6に示される第一軸受F11を参照しつつ以下に説明する。第一軸受F11は、円筒形を有しており、その外周面上に段部が形成されている。当該段部には、リング状の第二面P2が形成されている。即ち、第一軸受F11には第二面P2を境にして大径部と小径部とが形成されており、大径部の外径は、第一ギヤG1のギヤ外径に等しい(図2参照)。大径部の外周面上には、回転軸GSの軸方向への第一軸受F11の摺動を容易にするための潤滑溝103が形成されている。
 第一軸受F11の大径部の外周面上の一部は接触平面104として形成されている。この接触平面104が第二ギヤG2の第一軸受F21の接触平面104と面接された状態で、第一軸受F11及びF21がギヤ収納室1内のミッドプレートB3側に配置されている。従って、第一軸受F11及びF21は、回転不能にギヤ収納室1に収納されている。接触平面104を含む平面が、第一軸受F11及びF21の上述した対称面である。
 第二面P2は、回転軸GS1(回転軸心O1)に対して直角な平面であり、後述するポンプボディB(ミッドプレートB3)に形成された第一面P1と対向する。第一軸受F11の内周面100の内径は、第一ギヤG1の回転軸GS1の外径にほぼ等しく、内周面100と回転軸GS1との間に潤滑油膜が形成される。即ち、内周面100は、回転軸GS1の外周面と潤滑油膜を介して摺動接触する。内周面100上には、当該内周面100と回転軸GS1の外周面との間に高圧の潤滑油を供給するリセス105が開口されている。リセス105から供給される潤滑油が内周面100と回転軸GS1の外周面との間に効率よく広がるように、リセス105は内周面100上の回転軸心O1の方向の中央に配置されている。
 リセス105は、ほぼ長方体形状の内部空間を有しているが、その底面は湾曲凹面[concave surface]として形成されている。リセス105は、放電加工又は切削加工によって形成される。上述した第二面P2上には、高圧の潤滑油の流路の入口である軸受導入口[bushing-side inlet port]106aが開口されている。なお、軸受導入口106aに高圧の潤滑油を供給するボディ供給路[body-side supply passage]5(図7参照)に関しては追って詳しく説明する。第一軸受F11の内部には、リセス105と軸受導入口106aとを連通する軸受供給路[bushing-side supply passage]106が形成されている。軸受供給路106のリセス105側の端部には、流路内径が狭められたオリフィス[orifice]106bが形成されている。また、軸受供給路106は、第一軸受F11の外周面まで貫通されており、外周面上に副口[supplementary port]106cが開口されている。軸受供給路106を第一軸受F11の外周面まで貫通させることで、高圧の潤滑油の供給を阻害することのない軸受供給路106を容易に形成できる。
 具体的には、まず、外周面上の副口106cが開口される位置からリセス105の近傍に向けて大径のドリルを用いて軸受供給路106の一部が形成される。次いで、小径のドリルを用いて軸受供給路106がリセス105の近傍(底部下方)まで延長される。さらに、極小径のドリルを用いたドリル加工又は放電加工によってオリフィス106bが形成される。また、第二面P2上の軸受導入口106aが形成される位置から既に形成された直線状の流路まで軸受供給路106が形成される。なお、軸受導入口106a、オリフィス106b及び副口106cの形成順序は必ずしも上述した順序でなくてもよい。また、リセス105と軸受供給路106とはどちらが先に形成されてもよい。
 第一軸受F11は、第一ギヤG1に面する第三面P3を有している。第三面P3も、回転軸GS1(回転軸心O1)に対して直角な平面であり、第一ギヤG1の側面と潤滑油膜を介して摺動接触する。第三面P3から外周面及び接触平面104の入口室2I側の部分にかけて、低圧側凹部[low pressure depressed portion]101が形成されている。低圧側凹部101の湾曲凹内面[concave inner surface]は、入口室2Iの内面の一部である。第三面P3から外周面及び接触平面104の出口室2O側の部分にかけて、高圧側凹部[high pressure depressed portion]102aが形成されている。高圧側凹部102aの湾曲凹内面は、出口室2Oの内面の一部である。高圧側凹部102aからは、周方向に沿ってテーパ部102bが延長されている。テーパ部102bは、第三面P3と外周面との間にテーパ面を形成する。第一軸受F11は、ミッドプレートB3に面する第四面P4を有している。第四面P4も、回転軸GS1(回転軸心O1)に対して直角な平面である。
 第一軸受F11の内周面100上には、貫通溝[pass through groove]107も形成されている。貫通溝107の第四面P4側の一端は、ミッドプレートB3の内部を通して入口室2Iの低圧の潤滑油(燃料)に連通している。リセス105から第一軸受F11(F21)の内周面100と回転軸GSとの間に供給された高圧の潤滑油は、貫通溝107の第四面P4側の他端(低圧側)から排出される。貫通溝107は、回転軸GS1(回転軸心O1)に平行に、内周面100の一端から他端までの全長に亘って形成されている。貫通溝107の内面は、凹曲面として形成されている。貫通溝107は、回転軸心O1に対して、リセス105の反対側に位置している。
 第二面P2上には、周方向に沿って複数(本実施形態では十二個)のスプリング収納穴108が等間隔に形成されている。スプリング収納穴108は、回転軸GS1(回転軸心O1)に平行に形成されている。各スプリング収納穴108には、コイルスプリング109が収納されている。コイルスプリング109は、スプリング収納穴108内部のスプリング座面と第二面P2と対向する第一面P1(後述する)とによって圧縮された状態でスプリング収納穴108に収納される。従って、第一軸受F11は、コイルスプリング109(及び潤滑油の高圧)によって第一面P1から離間する方向[in a direction away from the first surface P1]に付勢される。(なお、図1では、スプリング収納穴108内にコイルスプリング109は図示されていない。)
 上述したように、第一軸受F11(F21)の第二面P2は、ポンプボディB(ミッドプレートB3)の第一面P1と対向する。第一面P1も、回転軸GS(回転軸心O)に対して直角な平面である。図7に示されるように、第一面P1は、ミッドプレートB3の円形凸部[circular protrusion]6の端面として形成されている。円形凸部6は、ミッドプレートB3のメインボディB1に面する表面から突出されている。円形凸部6の第一面P1上には、第一軸受F11の端部を収納する第一軸受孔H1と第一軸受F21の端部を収納する第二軸受穴H2とが形成されている。第一軸受孔H1は、内周面上に段差を有する貫通孔であり、第一ギヤG1の回転軸GS1が当該貫通孔を貫通する。第二軸受穴H2は、有底穴[bottomed hole]である。
 第一軸受孔H1は、第一軸受F11の小径部を収納する。従って、第一軸受F11の小径部と大径部との境界である第二面P2が第一面P1と対向する。同様に、第二軸受穴H2は、第一軸受F21の小径部を収納する。従って、第一軸受F21の小径部と大径部との境界である第二面P2も第一面P1と対向する。上述した圧縮状態のコイルスプリング109は、第一面P1と当接して第一軸受F11及びF21を第一面P1から離間させる方向に付勢する。
 円形凸部6の外周面上、並びに、第一軸受孔H1及び第二軸受穴H2の内周面上には、潤滑油の漏出を防止するオイルシールを収納するシール溝7がそれぞれ形成されている。図7には、軸受導入口106aに高圧の潤滑油を供給するボディ供給路5、及び、ボディ供給路5の出口[outlet port]であるボディ供給口[body-side supply port]5cも示されている。本実施形態のボディ供給口5c(ボディ供給路5の出口端[outlet end])は、T字状に分岐され、一方の先端は第一軸受F11の軸受導入口106aと対向し、他方の先端は第一軸受F21の軸受導入口106aと対向する。即ち、ボディ供給口5cは、第一軸受F11の軸受導入口106a及び第一軸受F21の軸受導入口106aの両方と対向する。また、ボディ供給口5cは、第一面P1と第二面P2との間の微小隙間にも高圧の潤滑油を供給する。この微小隙間に供給された高圧の潤滑油は、コイルスプリング109と共に、第一軸受F11及びF21を付勢する。
 以上、ミッドプレートB3側に配置される第一軸受F11(F21)について説明した。本実施形態では、サイドプレートB2側に配置される第二軸受F12(F22)は、第一軸受F11(F21)と一部異なっている。第二軸受F12(F22)の第二面P2にはスプリング収納穴108は形成されず、軸受供給路106なども形成されない。また、第二軸受F12は第一ギヤG1に対して第一軸受F11とほぼ対称な形状を有しており、第二軸受F22は第二ギヤG2に対して第一軸受F21とほぼ対称な形状を有している。第二軸受F12(F22)の内周面100には、出口室2Oの高圧の潤滑油(燃料)が高圧供給路4H(図1参照)からリセス105を介して供給される。一方、サイドプレートB2に面する第二軸受F12(F22)の第四面P4には、入口室2Iの低圧の潤滑油(燃料)が低圧供給路4L(図1参照)から供給される。第二軸受F12(F22)の内周面100と回転軸GSとの間に供給された高圧の潤滑油は、貫通溝107の第四面P4側の端部(低圧側)から排出される。サイドプレートB2に面する第二軸受F22の第四面P4とミッドプレートB3に面する第一軸受F21の第四面P4とは、第二ギヤG2の回転軸GS2の内部を介して連通している。
 第二軸受F12及びF22は、ギヤ収納室1内のサイドプレートB2側に配置されている。ここで、上述したように、第一軸受F11及びF21は第一面P1から離間する方向(図1中左方)、即ち、一対のギヤGに向けて付勢されている。第二軸受F12及びF22は、それらの第二面P2がメインボディB1の段部と当接するので、それらの回転軸GS(回転軸心O)方向の位置が決まる。一対のギヤGは、付勢された第一軸受F11及びF21に押されて、それらの側面で第二軸受F12及びF22の第三面P3と潤滑油膜を介して摺動接触する。一対のギヤGは、それらの反対側の側面で付勢された第一軸受F11及びF21の第三面P3とも潤滑油膜を介して摺動接触する。このようにして、ギヤG、第一軸受F11及びF21、並びに、第二軸受F12及びF22の摺動状態が安定化される。
 なお、潤滑油は、上述した摺動部(ギヤG周面-ポンプボディB、ギヤG側面-第三面P3、及び、回転軸GSの外周面-軸受Fの内周面100)に形成される油膜を介して移動し得るが、軸受FとポンプボディBとの間の微小隙間を通っても移動し得る。ギヤポンプPの内部には、潤滑油(燃料)が高圧の場所と低圧の場所とがあり、潤滑油は高圧の場所から低圧の場所へと移動しようとする。ある場所に高圧の潤滑油を安定して供給すれば、その場所は高圧状態を安定して維持できる。本実施形態では、内周面100に高圧の潤滑油を安定して供給して、一対のギヤG(の回転軸GS)に作用する負荷の許容値を大きくする(即ち、許容負荷[allowable load]を大きくする)。許容負荷を大きくすることで、大きな負荷が作用しても摺動面の油切れ[oil shortage]などによる焼き付き[galling]を防止できる。また、許容負荷を大きくするには、油膜における圧力分布を(高圧で)均一化することが安定化に寄与する。
 ここで、一対のギヤGの周方向に形成される圧力領域[pressure ranges]について図3及び図6を参照しつつ説明する。上述したように、出口室2O内の圧力PHは、入口室2I内の圧力PLよりも高い(PL<PH)。従って、第一ギヤG1及び第二ギヤG2の外周に対応するギヤ収納室1の内周に沿って、入口室2Iに面して低圧領域[low pressure range]Lが形成される。この低圧領域Lは、上述した低圧側凹部101に対応する。一方、第一ギヤG1及び第二ギヤG2の外周に対応するギヤ収納室1の内周に沿って、出口室2Oに面して高圧領域[high pressure range]Hが形成される。この高圧領域Hは、上述した高圧側凹部102aに対応する。ここで、上述したように、本実施形態では、高圧側凹部102aがテーパ部102bによって周方向に拡大されている。このため、本実施形態の高圧領域Hは、テーパ部102bまで拡大されている。
 上述したように、燃料(潤滑油)は、ギヤGのギヤ歯の間に溜められて、周方向に運ばれる。この間、ギヤ歯間の燃料(潤滑油)の圧力は、低圧領域Lにあれば低圧であり、高圧領域Hにあれば高圧である。低圧領域Lと高圧領域Hとの間には、摺動部の潤滑油膜を介して燃料(潤滑油)の圧力が低圧から高圧へと徐々に移行する圧力移行領域[pressure transition range]Tが形成される。圧力移行領域Tは、昇圧領域[pressure rising range]とも呼べる。このように、ギヤGの外周に対応して、低圧領域L、圧力移行領域T及び高圧領域Hが区画される。
 即ち、ギヤGの外周に沿って圧力分布が形成される。この圧力分布によって、回転軸GSの外周面と軸受Fの内周面100との間の潤滑油膜にも圧力分布が形成される可能性がある。しかし、本実施形態では、上述したように、回転軸GSの外周面と軸受Fの内周面100との間には、リセス105を介して高圧の潤滑油が供給される。図6に示されるように、リセス105は、低圧領域Lに配置されている。従って、上述した潤滑油膜の圧力分布を解消するように、低圧領域Lの潤滑油膜に高圧の潤滑油を供給することができる。特に、リセス105は、低圧領域L内における回転軸GSの回転先行側[rotation anterior side]に配置されており、潤滑油膜に供給された高圧の潤滑油は、回転軸GSの回転によって低圧領域Lの全域に供給されやすい。また、低圧領域L内の潤滑油膜は、第三面P3側で低圧の入口室2I(低圧側凹部101)へと漏れやすいが、リセス105から高圧の潤滑油が補充されるため、油切れが抑止される。
 一方、リセス105に高圧の潤滑油を供給する軸受供給路106の入口である軸受導入口106aは、高圧領域Hに配置されている。軸受導入口106aから高圧の潤滑油が導入されるが、軸受導入口106aが高圧領域Hに配置されているので、潤滑油の圧力が低下することはない。また、軸受導入口106aは、高圧領域H内における回転軸GSの回転後行側[rotation posterior side]に配置されている。ここで、低圧領域L内のリセス105と高圧領域H内の軸受導入口106aとを連通させる軸受供給路106は、第一軸受F11(F21)の内部に形成されるために内径が小さく圧力損失の原因となり得る。しかし、リセス105を低圧領域L内の回転先行側に配置し、かつ、軸受導入口106aを高圧領域H内の回転後行側に配置することで、軸受供給路106を直線的に極力短く形成でき、圧力損失を抑止してリセス105からより高圧の潤滑油を供給できる。
 本実施形態では、軸受供給路106が第一軸受F11の外周面まで貫通されており、外周面上に副口106cが開口されている。このようにすることで、軸受供給路106を直線的に形成(ドリル加工)しやすい。副口106cは高圧領域Hに配置されるので、軸受供給路106を通って供給される潤滑油の圧力は低下されない。軸受供給路106は軸受導入口106aとリセス105とを連通させ、副口106cに続く分岐路は必ずしも必要ない。しかし、副口106cに続く分岐路は軸受供給路106の加工を容易にすることができ、圧力低下も招かないので副口106c(分岐路)を塞ぐ必要もない。
 また、軸受供給路106のリセス105側の端部に形成されたオリフィス106bは、リセス105内の潤滑油が軸受供給路106に押し戻されるのを抑止する。即ち、回転軸GSの外周面と軸受Fの内周面100との間に形成される油膜の周方向の厚さの変動を抑止することができる。従って、潤滑油膜の厚さの変動を抑制して、回転軸GS及び軸受Fの許容負荷を大きくすることができる。
 次に、図8を参照しつつ、軸受導入口106aに高圧の潤滑油を供給するボディ供給路5について説明する。ポンプボディB(ミッドプレートB3)の外面には、ボディ供給路5に高圧の潤滑油を供給するための入口ポート[inlet port]8が設けられている。入口ポート8は、出口室2O内の高圧の燃料(潤滑油)を排出する排出ポート[discharge port]9と配管(図示せず)によって接続されている。入口ポート8から円形凸部6の軸方向外側位置に向けて直線的にボディ供給路5の主路5aが形成されている。主路5aは、回転軸GS(回転軸心O)に対して直角に形成されている。主路5aの先端には、ボディ供給路5の副路5bが接続されている(図7も参照)。副路5bは、回転軸GS(回転軸心O)に対して平行に、即ち、第一面P1(及び第二面P2)に対して直角に形成されている。副路5bは円形凸部6を貫通し、上述したように、副路5bの先端にボディ供給路5の出口であるボディ供給口5cが形成されている。本実施形態のボディ供給口5cは、上述したように、第一面P1上に平面的にT字状に形成されており、第一軸受F11の軸受導入口106a及び第一軸受F21の軸受導入口106aの両方と対向している。なお、ボディ供給路5は、ポンプボディBの内部にボディ供給口5cと出口室2Oとを連通するように形成されてもよい(入口ポート8なし)。
 ボディ供給路5を形成するには、ミッドプレートB3の外面上の入口ポート8が設けられる位置から円形凸部6の軸方向外側位置(かつ、軸方向から見て第一軸受孔H1と第二軸受穴H2との中央)に向けて、大径のドリルを用いて主路5aの一部を形成する。次いで、中径及び小径のドリルを順に用いて主路5aを延長する。また、第一面P1から、主路5aの先端に向けて副路5bをドリル加工する。第一面P1上の副路5bの開口(即ち、ボディ供給口5c)の形状を切削加工又は放電加工によって上述したT字状に形成する。このようなボディ供給口5cの加工も、平面である第一面P1上で行えるので行いやすい。主路5a、副路5b及びボディ供給口5cの形成順序は必ずしも上述した順序でなくてもよい。なお、内径を徐々に狭めてボディ供給路5及び軸受供給路106を形成するのは、小径のドリルで長い供給路を一気に加工するのが困難であるからである。しかし、内径が徐々に狭くなるボディ供給路5及び軸受供給路106によれば、圧力損失を抑止することができる。
 本実施形態によれば、第一軸受F11(F21)の内周面100と回転軸GS1(GS2)の外周面との間に高圧の潤滑油を供給するリセス105が、内周面100上の、入口室2I(低圧側凹部101)に対応する低圧領域L内に開口されている。また、リセス105に高圧の潤滑油を供給する軸受供給路106(オリフィス106bを含む)が、第一軸受F11(F21)の内部に形成されている。さらに、軸受供給路106の軸受導入口106aが、第二面P2上の、出口室2O(高圧側凹部102a)に対応する高圧領域H内に開口されている。第二面P2と対向する第一面P1上に開口されたボディ供給口5cに高圧の潤滑油を供給するボディ供給路5が、ポンプボディB(ミッドプレートB3)の内部に形成されている。
 第一面P1と第二面P2とは対向しており、第一面P1と第二面P2との間にボディ供給路5によって高圧の潤滑油を供給できる。この第一面P1と第二面P2との間の高圧の潤滑油を、さらに、高圧領域H内の軸受供給路106によって内周面100上の低圧領域L内のリセス105に供給できる。従って、第一軸受F11(F21)の内周面100と回転軸GS1の外周面との間の全域に高圧の潤滑油を安定して供給することができる。また、第一軸受F11の内周面100と回転軸GS1の外周面との間に形成される潤滑油膜の厚さも安定させることができる。この結果、回転軸GS及び軸受Fの許容負荷を大きくすることができる。
 本実施形態では、第一面P1と第二面P2との間の微小隙間は、摺動面に面していないため、全周に亘って潤滑油を高圧に維持することができる。さらに、本実施形態では、第一軸受F11(F21)が第一面P1と離間する方向に付勢されており、第一面P1と第二面P2との間の微小隙間は、僅かではあるが広く確保され、高圧の潤滑油の貯留部として機能する。その結果、ボディ供給口5cから軸受導入口106aへと高圧の潤滑油を安定して供給できる。
 本実施形態によれば、第二面P2上の軸受導入口106aと第一面P1上のボディ供給口5cとが互いに対向して配置されている。従って、ボディ供給口5cから流出した高圧の潤滑油は軸受導入口106aに直接流入するので、圧力損失を抑止できる。その結果、第一軸受F11(F21)の内周面100と回転軸GS1の外周面との間により安定して高圧の潤滑油を供給することができる。
 本実施形態によれば、ボディ供給口5cが、第一ギヤG1に対応する第一軸受F11の軸受導入口106a及び第二ギヤG2に対応する第一軸受F21の軸受導入口106aの両方に対向して配置されている。単一のボディ供給路5(ボディ供給口5c)を用いて二つの軸受導入口106aに高圧の潤滑油を供給することができるため、一対のギヤGの両方の回転軸GSの回転を、圧力損失を抑止しつつ潤滑することができる。また、第一軸受F11及びF21には軸受供給路106を形成するスペースが少ないが、スペース効率よく潤滑機構を構築することができる。
 本実施形態によれば、軸受供給路106が、リセス105側の端部にオリフィス106bを有している。従って、オリフィス106bによってリセス105内の潤滑油が軸受供給路106に押し戻されるのを抑止することができ、回転軸GSの外周面と軸受Fの内周面100との間に形成される油膜の周方向の厚さの変動を抑止することができる。その結果、潤滑油膜の厚さの変動を抑制して、回転軸GS及び軸受Fの許容負荷を大きくすることができる。
 本実施形態によれば、軸受供給路106が、第一軸受F11(F21)の外周面まで貫通されている。従って、軸受供給路106を直線的に形成しやすく(例えばドリル加工)、軸受供給路106での圧力損失を抑止できる。外周面上の高圧領域H内に副口106cが開口されるが、潤滑油の圧力を低下させることはなく、副口106cは塞ぐ必要はない。この点からも、軸受供給路106を形成しやすい。
 本実施形態によれば、第一軸受F11(F21)を第一面P1から離間する方向に付勢するコイルスプリング109を収納するスプリング収納穴108が複数形成される。この結果、上述したように、第一面P1と第二面P2との間の微小隙間に高圧の潤滑油を貯留させることができ、コイルスプリング109と共に高圧の潤滑油によって第一軸受F11(F21)を安定して付勢することができる。付勢された第一軸受F11(F21)の第三面P3はギヤGの側面と潤滑油膜を介して摺動接触するが、その摺動状態を安定させることができる。その結果、潤滑を安定させるとともに、ギヤポンプPの流体排出も安定させることができる。
 本実施形態によれば、内周面100上のリセス105と反対側に低圧の潤滑油に連通する貫通溝107が形成されている。従って、高圧の潤滑油が貫通溝107により安定的に排出される。このため、第一軸受F11(F21)の摺動面(第三面P3)が効果的に冷却され、第一軸受F11(F21)の温度上昇を抑えることができる。また、潤滑油膜の厚さの変動を抑制できるので、回転軸GS及び軸受Fの許容負荷を大きくすることができる。
 日本国特許出願第2019-101077号(2019年5月30日出願)の全ての内容は、ここに参照されることで本明細書に援用される。
1 ギヤ収納室
2I 入口室
2O 出口室
5 ボディ供給路
5c ボディ供給口
100 (軸受Fの)内周面
105 リセス
106 軸受供給路
106a 軸受導入口
106b オリフィス
107 貫通溝
108 スプリング収納穴
109 コイルスプリング
B ポンプボディ
B1 メインボディ
B2 サイドプレート
B3 ミッドプレート
F 軸受
F11,F21 第一軸受
F12,F22 第二軸受
G ギヤ
G1 第一ギヤ
G2 第二ギヤ
GS(GS1,GS2) 回転軸
H 高圧領域
L 低圧領域
T 圧力移行領域
O(O1,O2) 回転軸心
P 外接ギヤポンプ
P1 第一面
P2 第二面
 

Claims (7)

  1.  流体を昇圧して前記流体を排出する外接ギヤポンプであって、
     一対の第一ギヤ及び第二ギヤと、
     ポンプボディと、
     前記ポンプボディの内部に形成され、前記第一ギヤ及び前記第二ギヤを噛み合った状態で収納するギヤ収納室と、
     前記第一ギヤの回転軸を回転可能に保持する一対の円筒形の第一軸受及び第二軸受と、
     前記ポンプボディ内部の前記第一ギヤ及び前記第二ギヤの噛み合い部の一側に形成された入口室と、
     前記ポンプボディ内部の前記噛み合い部の他側に形成された出口室と、を備えており、
     前記第一ギヤの外周に対応する前記ギヤ収納室の内周に沿って、前記入口室に面する低圧領域、及び、前記出口室に面する高圧領域が区画されており、
     前記ポンプボディが、前記第一軸受と対向する、前記回転軸に直角な第一面を有し、
     前記第一軸受が、前記第一面と対向する、前記回転軸に直角な第二面を有し、
     前記第一軸受の内周面と前記回転軸の外周面との間に潤滑油を供給するリセスが、前記内周面上の前記低圧領域内に開口され、
     前記第二面上の前記高圧領域内に開口された軸受導入口と前記リセスとを連通する軸受供給路が、前記第一軸受の内部に形成され、
     前記出口室を前記第一面上の前記高圧領域内に開口されたボディ供給口に連通させるボディ供給路が、前記ポンプボディの内部に形成されている、外接ギヤポンプ。
  2.  請求項1に記載の外接ギヤポンプであって、
     前記軸受導入口と前記ボディ供給口とが互いに対向して配置されている、外接ギヤポンプ。
  3.  請求項2に記載の外接ギヤポンプ
     前記第二ギヤの回転軸も、一対の円筒形の第一軸受及び第二軸受によって回転可能に保持され、
     前記第二ギヤの前記第一軸受が、前記第一ギヤと前記第二ギヤとの中央における前記回転軸に平行な対称面に対して、前記第一ギヤの前記第一軸受と対称に構成されており、
     前記ボディ供給口が、前記第一ギヤの前記第一軸受の前記軸受導入口及び前記第二ギヤの前記第一軸受の前記軸受導入口の両方に対向して配置されている、外接ギヤポンプ。
  4.  請求項1~3の何れか一項に記載の外接ギヤポンプであって、
     前記軸受供給路の前記リセス側の端部に、オリフィスが形成されている、外接ギヤポンプ。
  5.  請求項1~4の何れか一項に記載の外接ギヤポンプであって、
     前記軸受供給路が前記第一軸受の外周面まで貫通されている、外接ギヤポンプ。
  6.  請求項1~5の何れか一項に記載の外接ギヤポンプであって、
     前記第一ギヤの前記第一軸受の前記第二面上に、当該第一軸受を当該第二面と対向する前記第一面から離間する方向に付勢するコイルスプリングを収納するスプリング収納穴が複数形成されている、外接ギヤポンプ。
  7.  請求項1~6の何れか一項に記載の外接ギヤポンプであって、
     前記第一ギヤの前記第一軸受の前記内周面上における前記回転軸の軸心に対して前記リセスと反対側の位置に、前記回転軸に沿って当該内周面の一端から他端まで貫通溝が形成されている、外接ギヤポンプ。
     
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