(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内側の空洞部にサイドプレートを嵌め合わせて構成されたギヤ室の内部に、前記両サイドプレートに形成された各一対の支持孔間に架設した各別の支軸により支えてギヤ対を配し、該ギヤ対の噛み合い位置を挾んで吸込室及び吐出室を形成してなるギヤポンプにおいて、前記一対の支持孔の夫々は、前記空洞部との嵌合面となるサイドプレートの外周面の軸心に対し、前記吐出室の側に、また他方の支持孔から離れる側に、各所定長偏倚させた位置に形成してあることを特徴とするギヤポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に噛合するギヤ対の回転によりポンプ作用をなすギヤポンプに関し、特に、ギヤ室の内周とギヤ対の外周との摩擦抵抗を軽減し、低速回転時における駆動力の低減を図ったギヤポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ギヤポンプは、長円形の軸断面を有するギヤ室の内部に互いに平行をなす軸回りに回転するギヤ対を配し、略中央位置にて相互に噛み合わせて、この噛み合い位置を挾んだ両側に吸込室及び吐出室を形成してなり、吸込室内部の流体を前記ギヤ対の歯間に受け入れ、ギヤ室の内周面との間に封止して吐出室に送り出すポンプ作用をなすものであり、簡素な構成を有する小型軽量のポンプとして、多くの産業分野において使用されている。
【０００３】
この種のギヤポンプの一構成例として、特開平５−２９６１５６号公報に開示されたギヤポンプがある。これは、ハウジング内側の長円形の空洞部に、これらに対応する形状を有するサイドプレートを両側から嵌め合わせ、これらを側壁とし、空洞部の内周を周壁とするギヤ室を形成し、両サイドプレートに設けた各一対の支持孔間に支軸を架設し、これらの支軸に、前記ギヤ対を構成する駆動ギヤ及び従動ギヤを各別に軸支して、夫々の対向位置にて噛み合わせた構成となっている。
【０００４】
この構成によれば、ギヤ対を支持するサイドプレートが浮動状態にあることから、回転部材としてのギヤ対との間に作動流体の温度変化に伴って生じる熱膨張の差を吸収でき、各部の隙間を適正に保ち、広い温度範囲に亘って良好な運転効率を保ち得ることから、ギヤポンプ本来の特徴、即ち、簡素な構成を有し、小型軽量であるとの特徴と合わせて、動力舵取装置、自動変速装置等、油圧により作動する各種の補機の油圧源となすべく、自動車に搭載される車載ポンプとしての採用が進められている。
【０００５】
さて、前記車載ポンプとしてのギヤポンプは、一般的にエンジンを駆動源として駆動されるが、走行中に広範囲に回転速度を変えるエンジンは、車載ポンプの駆動源として好ましいものではない。更に、近年の自動車においては、米国での燃費規制の強化に対処すべく、燃費の更なる向上を図ることが重要な課題となっている一方、例えば、動力舵取装置においては、舵取り操作が行われた場合にのみ作動油の送給が必要となる等、車載ポンプからの送給油を利用する補機の多くは、作動油の送給を常時必要とはしない。
【０００６】
これらのことから、車載ポンプの駆動源として、車載バッテリからの給電により駆動される電動モータを利用し、該モータへの給電電圧の制御により、油圧の送給が不要である時には出力を低下させ、必要時にのみ出力を高める出力調整運転（スタンバイ運転）を行い、無為な動力の消費を可及的に抑えて、省エネルギの実現に寄与すべくなした電動式の車載ポンプが用いられるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電動モータを駆動源とする車載ポンプとしてギヤポンプを採用した場合、特に、特開平５−２９６１５６号公報に開示された構成、即ち、ハウジングの空洞部に嵌合するサイドプレートにギヤ対を支持する構成としたギヤポンプを採用した場合、油圧送給の不要時に出力を低下させるべく駆動モータへの給電電圧を低下させたとき、この低下に伴って駆動電流が逆に増加する領域が存在し、前記スタンバイ運転による動力消費の抑制という本来の目的を達し得ないという問題があった。
【０００８】
図４は、この問題点の説明図であり、横軸は、ギヤポンプ駆動用のモータへの給電電圧、縦軸は、同じく駆動電流を夫々示している。図示の如く、モータの駆動電流は、給電電圧が高い領域においては、該給電電圧の増加に対して略比例的に増加する傾向を示すが、給電電圧が低い領域においては逆に、給電電圧の低下に伴って増加する傾向を示すようになり、この増加領域は、作動油の温度が高い（図中の●印）場合、作動油の温度が低い（図中の○印）場合よりも高電圧側に拡大し、領域内での増加程度もまた大きくなる。
【０００９】
車載ポンプにおいては、車上に搭載した限られた量の作動油が循環使用されることから、該作動油の温度上昇は避けられず、モータの給電電圧を無為に低下させた場合、該モータの駆動電流は、図４中に●印により示す如く急増し、ギヤポンプの駆動動力が増加することになる。
【００１０】
この現象は、前述した如く、作動油の温度上昇に伴って顕著になることから、作動油の粘性に関連して生じると考えられる。従来のギヤポンプにおいては、容積効率を高めるべく、ギヤ対の外周とギヤ室の内周面との間の隙間を可及的に小さくし、両者が略接触状態を保って回転するようにしている。この接触部には、作動油の油膜が生成され、この油膜の作用により接触摩擦が軽減されるが、この油膜の性状は、前記接触部における相対速度の低下、及び温度上昇に伴う作動油の粘度低下に応じて悪化し、前記接触摩擦による摩擦抵抗が増大する。
【００１１】
更に、特開平５−２９６１５６号公報に開示されたギヤポンプにおいては、ギヤ対を支持するサイドプレートとハウジングの空洞部との間に嵌合隙間が存在する一方、ギヤ対には、ポンプ動作中に吸込側に向かう押圧力が作用することから、サイドプレートが前記嵌合隙間の範囲内にて変位し、ギヤ対の外周とギヤ室の内周面との間の接触が吸込側において強化されて、油膜の介在による摩擦抵抗の増大がより顕著に生じ、前述したスタンバイ運転による動力消費の抑制効果が、なお一層小さくなる。
【００１２】
この問題を解消するには、サイドプレートとハウジングとの嵌合隙間を可及的に小さくし、サイドプレートの変位に伴うギヤ対とギヤ室との接触強化を回避することが有効である。ところが、前記サイドプレートの嵌合面には、ハウジングの内周面との間に形成されるギヤ室の角部を鋭利に画定し、ポンプ動作中における作動油の低圧側への漏洩を防ぐべく、一般的には、嵌め合いを案内するための面取りが形成されないために、嵌合隙間を小さくした場合、サイドプレートの嵌め合いが難しくなり、この嵌め合いを含むポンプの組み立てに多大の工数を要するという新たな問題が発生する。
【００１３】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ポンプ動作中におけるギヤ対の外周とギヤ室の内周面との実質的な接触を、組み立て工数の増大を招くことなく確実に解消でき、油膜の介在により両者の接触部に生じる摩擦抵抗を可及的に低減して、車載ポンプとしての使用に際し、スタンバイ運転による動力消費の抑制を図ることができ、燃費の向上に寄与し得るギヤポンプを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るギヤポンプは、ハウジング内側の空洞部にサイドプレートを嵌め合わせて構成されたギヤ室の内部に、前記両サイドプレートに形成された各一対の支持孔間に架設した各別の支軸により支えてギヤ対を配し、該ギヤ対の噛み合い位置を挾んで吸込室及び吐出室を形成してなるギヤポンプにおいて、前記一対の支持孔の夫々は、前記空洞部との嵌合面となるサイドプレートの外周面の軸心に対し、前記吐出室の側に、また他方の支持孔から離れる側に、各所定長偏倚させた位置に形成してあることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、ギヤ対を支持する一対の支持孔が、ハウジングとの嵌合部となるサイドプレートの外周の軸心に対して、吐出側と他方の支持孔から離れる側とに各所定長偏倚せしめて形成してあり、ポンプ動作中にギヤ対に作用する力により嵌合隙間の範囲内にてサイドプレートが変位した状態において、前記支持孔に支持されたギヤ対の軸心がギヤ室のそれと一致し、ギヤ対の全周においてギヤ室の内周面との間に所定の隙間が確保される。これにより、ギヤ対とギヤ室との実質的な接触が生じず、この接触部に油膜の介在により生じる摩擦抵抗が低減され、給電電圧の低下によるモータ出力の抑制を有効に行わせることができ、必要時にのみ出力を高めるスタンバイ運転により、無為な動力の消費を可及的に抑えることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るギヤポンプの一例としての二連式ギヤポンプの側断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線による横断面図である。
【００１７】
本発明に係るギヤポンプは、その中央部を貫通する長円形断面の空洞を有する本体筒１０の両側を、これの全面を覆う態様にねじ止め固定された蓋板１１，１１により塞いで構成されたハウジング１を備えている。ハウジング１の内部は、前記空洞部を、これの両側から嵌挿された一対のサイドプレート１２，１２と、これらの間に嵌挿された仕切り板１３とにより、軸長方向に並ぶ一対のギヤ室１４，１４が形成されており、これらの内部に、駆動ギヤ３と従動ギヤ４とからなるギヤ対が夫々配してある。
【００１８】
ギヤ室１４，１４の内部には、サイドプレート１２，１２に形成された各一対の軸受孔３１，４１により夫々両持ち支持された一対の支軸３０，４０が、長円形断面を有するギヤ室１４の両側の半円部の軸心上に夫々位置し、互いに平行をなして架設されている。軸受孔３１，３１により支持された一方の支軸３０は、一側の蓋板１１を貫通して外部に延長され、この延長端に伝達される図示しないモータからの駆動力により回転駆動される駆動軸となしてあり、該支軸３０には、ギヤ室１４，１４の内部において駆動ギヤ３，３が夫々嵌着されている。
【００１９】
また、軸受孔４１，４１により支持された他方の支軸４０は、サイドプレート１２，１２の軸受孔内に軸端を有する従動軸であり、該支軸４０には、ギヤ室１４，１４の内部において従動ギヤ４，４が夫々装着されている。この装着は、軸回りの回転を拘束しての嵌着、及び軸回りの回転を許容しての嵌挿のいずれであってもよく、従動ギヤ４，４は、支軸３０と支軸４０との軸心を含む面内において駆動ギヤ３，３と夫々噛合せしめられ、支軸３０により駆動される駆動ギヤ３，３の回転に伴って支軸４０と共に従動回転するようになしてある。
【００２０】
図２には、駆動ギヤ３，３、及びこれに連動する従動ギヤ４，４の回転方向が矢符により示してあり、両ギヤ３，４の噛み合い位置を挾んだ両側には、前記回転方向の下流側に吸込室５が、同じく上流側に吐出室６が形成されている。ギヤ室１４，１４間の隔壁となる仕切り板１３には、図２に示す如く、駆動ギヤ３と従動ギヤ４との噛み合い位置の両側に、両ギヤ３，４の回転領域を避けて切欠き部５ａ，６ａが形成されており、吸込室５及び吐出室６は、これらの切欠き部５ａ，６ａにより両ギヤ室１４，１４を連通する態様に形成され、本体筒１０の対応位置に開口する吸込口１５及び吐出口１６を介して、ハウジング１外の図示しない吸込先及び吐出先に夫々接続されるようになしてある。
【００２１】
このような構成により、吸込口１５を経て吸込室５に導入される流体は、該吸込室５を臨む駆動ギヤ３及び従動ギヤ４の歯間に受け入れられ、両ギヤ３，４の回転により、夫々の歯間と本体筒１０の内周面との間に封止された状態で搬送され、吐出室６に送り出される。吐出室６への送り出しを終えた駆動ギヤ３と従動ギヤ４とは、仕切り板１３の中央での噛み合いを経て吸込室５側に向き、該吸込室５内の流体を再度受け入れて吐出室６に送り出す作用をなす。
【００２２】
夫々のギヤ室１４，１４における駆動ギヤ３及び従動ギヤ４の噛み合い位置は、これらの外周における歯の形成ピッチの半長分だけ周方向に位相をずらせて設定してある。この設定は、支軸３０上での駆動ギヤ３，３の嵌着位置を周方向にずらせて達成されており、前記吐出室６への流体の送り出しを仕切り板１３により隔てられたギヤ室１４，１４において交互に行わせ、吐出室６における脈動圧の発生を軽減する構成となっている。
【００２３】
以上の如く行われるギヤポンプの動作中、ギヤ室１４の内側においては、吸込室５内部の低圧が、駆動ギヤ３及び従動ギヤ４の回転に伴って上昇して、吐出室６内部の高圧に至る圧力分布が発生し、駆動ギヤ３及び従動ギヤ４には、図２中に黒塗り矢符により示す向きの押圧力が作用する。これにより、駆動ギヤ３及び従動ギヤ４を支持するサイドプレート１２，１２は、ギヤ室１４の内周との間の嵌合隙間の範囲内にて吸込室５側に向けて変位し、駆動ギヤ３，３及び従動ギヤ４，４の外周が吸込室５の側においてギヤ室１４の内周面に押し付けられて、ギヤ室１４，１４の内周面との間に油膜を介して接触することとなり、この接触部における摩擦抵抗が、特に、前記油膜の形成が良好に行われない高温下及び低速回転下にて大きくなり、駆動源としてのモータへの給電電圧の低下による動力消費の低減が難しくなる。
【００２４】
本発明においては、駆動ギヤ３，３及び従動ギヤ４，４を支持するサイドプレート１２，１２の工夫、より具体的には、駆動ギヤ３及び従動ギヤ４を各別に支持する支持孔３１，４１の形成位置の工夫により、運転中に生じる両ギヤ３，４とギヤ室１４の内周面との間の接触を実質的に解消し、前述した問題の解消を図っている。図３は、一方のサイドプレート１２における一方の支持孔３１の形成態様の説明図である。
【００２５】
図中Ａは、サイドプレート１２の外周形状を示す円、Ｂは、サイドプレート１２に形成された支持孔４１の形状を示す円であり、これらは、前者の中心点Ａ１  と後者の中心点Ｂ１  との間に図示の如き偏倚を有して形成されている。図には、サイドプレート１２の外周円Ａが嵌合されるギヤ室１４の内周円Ｃが、両側の吸込室５及び吐出室６と共に示してあり、中心点Ａ１  ，Ｂ１  の偏倚は、後者が前者に対し、前記吐出室６の側にα、また、図の下方に位置する他方の支持孔３１から離れる側にβなる偏倚量を夫々有して設定してある。
【００２６】
ギヤ室１４の内部に嵌合されたサイドプレート１２は、運転中に図２に示す如く生じる押圧力の作用により、前述した如く、サイドプレート１２の外周円Ａとギヤ室１４の内周円Ｃとの間の嵌合隙間の範囲内にて変位する。この変位は吸込室５の側に向けて生じ、サイドプレート１２の外周円Ａは、中心点Ａ１  から吸込室５の側に向かう軸心線に対し、前記押圧力の作用方向に対応する角度θだけ下方（他方の支持孔３１に近付く向き）に向かう軸心線上の点Ａ２  により前記内周円Ｃに接触した位置に拘束される。この接触点Ａ２  は、サイドプレート１２の外周円Ａの中心点Ａ１  に対する支持孔３１の中心点Ｂ１  の偏倚の方向と逆位置にあるから、該中心点Ｂ１  の偏倚量α，βを適正に定めることにより、前記支持孔４１に支持された従動ギヤ４の軸心位置を、前記押圧力の作用下において、ギヤ室１４の内周円Ｂの中心点Ｂ１  に一致させることができる。
【００２７】
これにより、従動ギヤ４は、ギヤ室１４内に前述した圧力分布が生じる運転状態において、前記ギヤ室１４との同心状態を略保って回転し、従動ギヤ４の外周とギヤ室１４の内周との間には、全周に亘って略均等な隙間が確保され、両者の接触が実質的に生じない状態となることから、両者間に油膜を介して生じる摩擦抵抗が大幅に軽減される。駆動ギヤ３においても、これを支持する支持孔３１に同様の偏倚、即ち、サイドプレート１２の外周円Ａに対し、吐出室６の側に、また他方の支持孔４１から離れる側に、各所定長の偏倚が実現され、ギヤ室１４の内周面との間の摩擦抵抗の軽減が図られている。これらにより本発明に係るギヤポンプにおいては、スタンバイ運転中の動力消費量を低く保つことができる。
【００２８】
但し、本発明に係るギヤポンプにおいては、運転中、駆動ギヤ３及び従動ギヤ４の外周に全周に亘って略均等な隙間が生じていることから、ギヤ室１４の内周面との間における封止性能は低下し、駆動ギヤ３及び従動ギヤ４と共に回転しつつ昇圧される作動油の吸込室５の側への漏れ出し量が多くなり、容積効率はやや低下する。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係るギヤポンプにおいては、ハウジング内側のギヤ室に嵌め合わせたサイドプレートに形成されたギヤ対を支持するための一対の支持孔が、サイドプレートの外周面の軸心に対し、ギヤ対の噛み合わせ位置の一側の吐出室の側と、他方の支持孔から離れる側とに各所定長偏倚させてあるから、運転中にギヤ対を介して作用する押圧力によりサイドプレートがギヤ室の内周に対して嵌合隙間の範囲内にて変位した状態において、前記支持孔に支持されたギヤ対の外周とギヤ室の内周との間に所定の隙間が確保され、ギヤ対とギヤ室との実質的な接触が生じず、駆動用のモータへの給電電圧の低下によるモータ出力の抑制を有効に行わせることができ、必要時にのみ出力を高めるスタンバイ運転により、無為な動力の消費を可及的に抑えることができ、動力舵取装置等、自動車用の補機の送給油圧の油圧源となすべく車載ポンプとしての用途において、前記スタンバイ運転の実施により、燃費の向上に寄与し得るようになる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るギヤポンプの側断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線による横断面図である。
【図３】サイドプレートにおける支持孔の形成態様の説明図である。
【図４】従来のギヤポンプにおける問題点の説明図である。
【符号の説明】
１    ハウジング
３    駆動ギヤ
４    従動ギヤ
５    吸込室
６    吐出室
１２    サイドプレート
１３    仕切り板
１４    ギヤ室
３０    支軸
４０    支軸
３１    支持孔
４１    支持孔
Ａ１    （サイドプレート外周の）中心点
Ｂ１    （支持孔の）中心点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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