(57)【要約】【課題】ギアポンプにおいて、歯車側面の一方側と他方側との圧力を均等化し、歯車における軸力の発生を抑止する。【解決手段】互いに歯合する複数の平歯車と、上記平歯車の歯車側面と対向する側板とを備えるギアポンプであって、一方の歯車側面から他方の歯車側面に貫通する貫通流路と、上記歯車側面及び上記側板の少なくともいずれかに設けられ、上記貫通流路と接続された均圧化溝流路とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに歯合する複数の平歯車と、前記平歯車の歯車側面と対向する側板とを備えるギアポンプであって、
一方の歯車側面から他方の歯車側面に貫通する貫通流路と、
前記歯車側面及び前記側板の少なくともいずれかに設けられ、前記貫通流路と接続された均圧化溝流路と
を備えることを特徴とするギアポンプ。
【請求項２】
前記貫通流路は、前記平歯車の回転方向において複数形成されていることを特徴とする請求項１記載のギアポンプ。
【請求項３】
前記貫通流路は、前記平歯車の回転軸芯からの径方向距離が同一であり、かつ前記平歯車の回転方向に等間隔で配列されていることを特徴とする請求項２記載のギアポンプ。
【請求項４】
前記均圧化溝流路は、全ての前記貫通流路に接続するように形成されることを特徴とする請求項２または３記載のギアポンプ。
【請求項５】
前記貫通流路は、前記平歯車の回転軸芯と平行に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のギアポンプ。
【請求項６】
前記貫通流路は、径方向において、前記平歯車の有する回転軸の外周と、歯底との中点よりも内側に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のギアポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギアポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ギアポンプは、複数の歯車を備えた流体の昇圧装置である。例えば、特許文献１には、駆動歯車（平歯車）と、駆動歯車に歯合する従動歯車とを備える歯車ポンプ（ギアポンプ）が開示されている。特許文献１に開示された歯車ポンプは、駆動歯車の回転により従動歯車が回転され、回転方向の接線方向より導入される流体を昇圧する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２５０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなギアポンプでは、歯車の歯車側面とこの歯車側面に対向する側板との間にも流体が入り込む。このとき、一方の歯車側面と側板との間の圧力分布と他方の歯車側面と側板との間の圧力分布とが異なることがある。これにより、回転軸芯方向の一方へ歯車を押し付ける力（軸力）が発生する場合がある。このような軸力は、歯車の回転抵抗を増加させ、ギアポンプの効率低下を招く原因となる。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ギアポンプにおいて、歯車側面の一方側と他方側との圧力を均等化し、歯車における軸力の発生を抑止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００７】
第１の発明は、互いに歯合する複数の平歯車と、上記平歯車の歯車側面と対向する側板とを備えるギアポンプであって、一方の歯車側面から他方の歯車側面に貫通する貫通流路と、上記歯車側面及び上記側板の少なくともいずれかに設けられ、上記貫通流路と接続された均圧化溝流路とを備えるという構成を採用する。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記貫通流路は、上記平歯車の回転方向において複数形成されているという構成を採用する。
【０００９】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記貫通流路は、上記平歯車の回転軸芯からの径方向距離が同一であり、かつ上記平歯車の回転方向に等間隔で配列されているという構成を採用する。
【００１０】
第４の発明は、上記第２または第３の発明において、上記溝流路は、全ての上記貫通流路に接続するように形成されるという構成を採用する。
【００１１】
第５の発明は、上記第１〜第４のいずれかの発明において、上記貫通流路は、上記平歯車の回転軸芯と平行に設けられているという構成を採用する。
【００１２】
第６の発明は、上記第１〜第５のいずれかの発明において、上記貫通流路は、径方向において、上記平歯車の有する回転軸の外周と、上記平歯車の歯底との中点よりも内側に設けられる、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、一方の歯車側面から他方の歯車側面に貫通する貫通流路により、流体を一方の歯車側面と側板との隙間から他方の歯車側面と側板との隙間へと移動させることができる。さらに、貫通流路に接続される均圧化溝流路により、貫通流路を通じて移動した流体を貫通流路の外へと逃がし、歯車側面と側板との隙間へと案内することができる。したがって、一方の歯車側面が受ける圧力と他方の歯車側面が受ける圧力とにおいて、圧力を均等化することができる。これにより、歯車における軸力の発生を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るギアポンプの回転軸及び回転軸に垂直な面の模式断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るギアポンプの第１歯車の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係るギアポンプの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るギアポンプ１の回転軸３ｂ及び回転軸４ｂに垂直な面の模式断面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、本実施形態に係るギアポンプ１の第１歯車３の正面図である。
【００１７】
本実施形態に係るギアポンプ１は、燃料（流体）を昇圧するポンプであり、図１及び図２に合わせて示すように、ハウジング２と、第１歯車３（平歯車）と、第２歯車４（平歯車）とを備えている。ハウジング２は、昇圧室２ａ、燃料供給流路２ｂ及び燃料吐出流路２ｃが内部に形成され、昇圧室２ａにおいて第１歯車３及び第２歯車４を収容している。昇圧室２ａは、図１の平面視において、２つの円径領域を円弧の一部が重複するように配置した形状とされ、また、図２に示すように、第１歯車３及び第２歯車４の回転軸芯に沿う方向において歯厚よりも僅かに大きく設定されている。昇圧室２ａには、２つの円の中心とそれぞれの回転軸芯とが重なるように第１歯車３及び第２歯車４が配置されている。また、昇圧室２ａにおいて、第１歯車３の後述する一方の歯車側面３ａ１と、第２歯車４の後述する歯車側面４ａ１とに対向するハウジング２の一部分が側板部２ａ１（側板）とされている。
燃料供給流路２ｂは、燃料が流通する流路であり、昇圧室２ａに接続されている。燃料吐出流路２ｃは、昇圧室２ａにおいて昇圧された燃料が吐出される流路である。
【００１８】
さらに、ハウジング２は、図２に示すように、第１歯車３の後述する回転軸３ｂ及び第２歯車４の後述する回転軸４ｂが収容される軸受部２ｄを有している。この軸受部２ｄには、第１歯車３の回転軸３ｂ及び第２歯車４の回転軸４ｂが配置されている。なお、軸受部２ｄの内壁面と回転軸３ｂ及び回転軸４ｂの周面との間には狭小な間隙が形成されており、該間隙は、ギアポンプ１の稼働時には燃料で満たされた状態となる。これにより、ハウジング２の軸受部２ｄは、回転軸３ｂ及び回転軸４ｂを支持する流体軸受として機能する。
【００１９】
第１歯車３は、図１に示すように、ハウジング２の昇圧室２ａ内に設けられており、基部３ａと、回転軸３ｂと、歯３ｃとを有する平歯車である。基部３ａは、円盤状の部材であり、中心が回転軸３ｂの回転軸芯と重なるように、中央に回転軸３ｂが配置されている。また、基部３ａには、図１及び図３に示すように、回転軸３ｂの回転軸芯に直交する一方の面である一方の歯車側面３ａ１と、回転軸３ｂの回転軸芯に直交する他方の面である他方の歯車側面３ａ２とを貫通する複数の貫通流路３ａ３が形成されている。さらに、一方の歯車側面３ａ１及び他方の歯車側面３ａ２には、複数の貫通流路３ａ３の端部を接続する溝流路３ａ４（均圧化溝流路）が設けられている。
【００２０】
貫通流路３ａ３は、図２に示すように、基部３ａにおいて回転軸芯に沿って平行に形成されている。また、複数の貫通流路３ａ３は、図３に示すように、回転軸芯からの径方向距離が等しい位置に設けられると共に、周方向において等間隔で設けられている。さらに、貫通流路３ａ３は、基部３ａの径方向において、歯底と回転軸３ｂの外周との中点よりも径方向内側が望ましい。また、溝流路３ａ４は、一方の歯車側面３ａ１及び他方の歯車側面３ａ２における全ての貫通流路３ａ３の開口端に接続する周状の流路とされている。
【００２１】
回転軸３ｂは、基部３ａの中心上を回転軸芯が貫通するように設けられた長尺状の部材であり、ハウジング２の軸受部２ｄに挿通されている。また、回転軸３ｂは、一端が不図示のモータ等と接続されることで、基部３ａ及び歯３ｃを伴ってモータ等により回転軸芯周りに回転される。第１歯車３の回転軸３ｂは、図１において右回りに回転される。歯３ｃは、基部３ａの周面（歯底）から径方向外側に向けて複数箇所から突出されている。また、複数の歯３ｃは、周方向（第１歯車３の回転方向）において等間隔に形成されている。
【００２２】
このような第１歯車３は、歯３ｃの歯先が昇圧室２ａの内壁面との間に僅かな間隙を形成するように昇圧室２ａに配置され、モータ等により、回転軸３ｂの回転軸芯を中心として回転される。
【００２３】
第２歯車４は、図１に示すように、第１歯車３と隣接してハウジング２の昇圧室２ａ内に設けられており、第１歯車３と同様に、基部４ａと、回転軸４ｂと、歯４ｃとを有する平歯車である。基部４ａは、円盤状の部材であり、中心が回転軸４ｂの回転軸芯と重なるように、中央に回転軸４ｂが配置されている。また、基部４ａには、図１に示すように、回転軸４ｂの回転軸芯に直交する一方の面である歯車側面４ａ１と、回転軸４ｂの回転軸芯に直交する他方の面である歯車側面４ａ２とを貫通する複数の貫通流路４ａ３が形成されている。さらに、歯車側面４ａ１及び歯車側面４ａ２には、複数の貫通流路４ａ３の端部を接続する溝流路４ａ４（均圧化溝流路）が設けられている。
【００２４】
貫通流路４ａ３は、基部４ａにおいて回転軸芯に沿って平行に形成されている。また、複数の貫通流路４ａ３は、径方向において等しい位置に設けられると共に、周方向において等間隔で設けられている。貫通流路４ａ３は、基部４ａの径方向において、歯底と回転軸４ｂの外周との中点よりも径方向内側が望ましい。また、溝流路４ａ４は、歯車側面４ａ１及び歯車側面４ａ２における全ての貫通流路４ａ３の開口端に接続する周状の流路とされている。
【００２５】
回転軸４ｂは、基部４ａの中心上を回転軸芯が貫通するように設けられた長尺状の部材であり、ハウジング２の軸受部２ｄに挿通されている。また、回転軸４ｂは、第１歯車３の回転により回転される基部４ａ及び歯４ｃによって、回転軸芯周りに回転される。なお、第２歯車４の回転軸４ｂは、第１歯車３の回転軸３ｂに対して反対回り（図１における左回り）に回転される。歯４ｃは、基部４ａの周面（歯底）から径方向外側に向けて複数箇所から突出されている。また、これら複数の歯４ｃは、周方向（第２歯車４の回転方向）において等間隔に形成されている。
【００２６】
このような第２歯車４は、歯４ｃの歯先が昇圧室２ａの内壁面との間に僅かな間隙を形成するように昇圧室２ａに配置され、第１歯車３に対して燃料供給流路２ｂ及び燃料吐出流路２ｃ上において歯合している。これにより、第２歯車４は、第１歯車３の回転に伴って、回転軸４ｂの回転軸芯を中心として回転される。
【００２７】
このような本実施形態のギアポンプ１の動作を図１を参照して説明する。
このようなギアポンプ１が駆動されると、モータ等が駆動されることにより回転軸３ｂが回転され、第１歯車３が図１における右回りに回転される。この第１歯車３の回転に伴って、第２歯車４の歯４ｃに、第１歯車３の回転方向の接線方向への荷重がかかり、第２歯車４が図１における左回りに回転される。
【００２８】
第１歯車３の歯３ｃと第２歯車４の歯４ｃとが歯合しながら回転することにより、昇圧室２ａの内壁が燃料供給流路２ｂに対して負圧となり、燃料供給流路２ｂより昇圧室２ａへと燃料が供給される。供給された燃料は、図１の矢印で示すように、第１歯車３の外周と昇圧室２ａの内壁との間隙と、第２歯車４の外周と昇圧室２ａの内壁との間隙とに分かれて流れる。第１歯車３の外周と昇圧室２ａの内壁との間隙に流れた燃料は、第１歯車３の回転によって歯３ｃにより昇圧室２ａの内壁へと押し付けられることで加圧されつつ、第１歯車３の回転方向に流され、燃料吐出流路２ｃより吐出される。第２歯車４の外周と昇圧室２ａの内壁との間隙に流れた燃料も同様に、第２歯車４の回転により加圧されつつ第２歯車４の回転方向へと流され、燃料吐出流路２ｃより吐出される。
【００２９】
また、昇圧室２ａに供給された燃料の一部は、第１歯車３の一方の歯車側面３ａ１、３ａ２及び第２歯車４の歯車側面４ａ１、４ａ２へと流れる。一例として、第１歯車３における燃料の流れを説明すると、第１歯車３の一方の歯車側面３ａ１と側板部２ａ１との隙間に流れた燃料は、一方の歯車側面３ａ１の径方向内側へと向かい、回転軸３ｂの外周面を回転軸芯に沿う方向に流れる。また、第１歯車３の他方の歯車側面３ａ２に流れた燃料は、一方の歯車側面３ａ１と同様に、他方の歯車側面３ａ２の径方向内側へと向かい、回転軸３ｂの外周面を回転軸芯に沿う方向に流れる。このとき、一方の歯車側面３ａ１と他方の歯車側面３ａ２とで異なる圧力分布となる場合がある。そして、一方の歯車側面３ａ１及び他方の歯車側面３ａ２のうち、高圧である歯車側面と側板部２ａ１との隙間から貫通流路３ａ３へと燃料が流れ込む。貫通流路３ａ３に流れ込んだ燃料は、低圧側の歯車側面の開口端より、溝流路３ａ４へと導入され、さらに、回転軸３ｂの外周面において回転軸芯に沿う方向に流れ出る。
【００３０】
このような本実施形態に係るギアポンプ１によれば、貫通流路３ａ３、４ａ３により、一方の歯車側面３ａ１、４ａ１と側板部２ａ１との隙間から他方の歯車側面３ａ２、４ａ２と側板部２ａ１との隙間へと燃料を移動させることができる。さらに、貫通流路３ａ３、４ａ３に接続される溝流路３ａ４、４ａ４により、貫通流路３ａ３、４ａ３を通じて移動した燃料を貫通流路３ａ３、４ａ３の外へと案内することができる。これにより、一方の歯車側面３ａ１、４ａ１が受ける圧力を他方の歯車側面３ａ２、４ａ２に逃がし、第１歯車３の両側面に及び第２歯車の両側面において、圧力を均等化することができる。したがって、第１歯車３及び第２歯車４における軸力の発生を抑止することができる。
【００３１】
また、本実施形態に係るギアポンプ１によれば、貫通流路３ａ３、４ａ３は、第１歯車３の回転方向及び第２歯車４の回転方向において複数形成されている。これにより、一方の歯車側面３ａ１、４ａ１が受ける圧力を他方の歯車側面３ａ２、４ａ２に逃がしやすい。これにより、効率的に、第１歯車３の両側面に及び第２歯車の両側面において圧力を均等化することができる。したがって、効率的に第１歯車３及び第２歯車４における軸力の発生を抑止することができる。
【００３２】
また、本実施形態に係るギアポンプ１によれば、貫通流路３ａ３、４ａ３は、それぞれ回転軸芯からの径方向距離が同一であり、かつそれぞれの回転方向において等間隔で配列されている。これにより、第１歯車３及び第２歯車４において、貫通流路３ａ３、４ａ３を設けることにより、重心が偏ることがない。
【００３３】
また、本実施形態に係るギアポンプ１によれば、第１歯車３の溝流路３ａ４は全ての貫通流路３ａ３に接続し、第２歯車４の溝流路４ａ４は全ての貫通流路４ａ３に接続している。これにより、全ての貫通流路３ａ３、４ａ３に流入した燃料を回転軸３ｂ、４ｂへと案内することができる。
【００３４】
また、本実施形態に係るギアポンプ１によれば、貫通流路３ａ３、４ａ３は、回転軸芯に平行に設けられている。これにより、貫通流路３ａ３、４ａ３は、一方の歯車側面３ａ１、４ａ１と他方の歯車側面３ａ２、４ａ２とを結ぶ最短距離の直線状の流路となる。したがって、燃料が一方の歯車側面３ａ１、４ａ１から他方の歯車側面３ａ２、４ａ２へと流れやすく、一方の歯車側面３ａ１、４ａ１における圧力分布と他方の歯車側面３ａ２、４ａ２における圧力分布を容易に均等にすることができる。
【００３５】
本実施形態に係るギアポンプ１によれば、貫通流路３ａ３、４ａ３は、径方向において、それぞれ回転軸３ｂ、４ｂの外周と、歯底との中点よりも径方向内側に設けられている。したがって、歯車側面ごとの圧力差が大きくなりやすい径方向内側において、第１歯車３及び第２歯車４における軸力の発生をより効率的に抑止することができる。
【００３６】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３７】
例えば、上記実施形態においては、溝流路３ａ４、４ａ４は、歯車側面３ａ１、３ａ２、４ａ１、４ａ２に設けられる構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、側板部２ａ１に形成することも可能である。
【００３８】
また、歯車側面３ａ１、３ａ２、４ａ１、４ａ２にそれぞれ溝流路３ａ４、４ａ４を設けると共に、それぞれ対向する側板部２ａ１に新たな溝流路を形成することも可能である。この場合、溝流路の流路容積が増加するため、より多くの燃料を溝流路に流すことが可能となる。
【００３９】
また、上記実施形態においては、貫通流路３ａ３及び貫通流路４ａ３は、歯底と回転軸の外周との中点よりも径方向内側に設けられる構成とした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、歯底と回転軸の外周との間であれば、いずれの位置に貫通流路を設けてもよい。特に、圧力差が発生しやすい領域に貫通流路を設けることにより、圧力差を減少させることができる。
【００４０】
また、貫通流路３ａ３、４ａ３の回転軸芯に垂直な流路断面形状は、円形に限定されず、多角形や、楕円形とすることも可能である。
【００４１】
また、上記実施形態においては、ギアポンプ１は、第１歯車３及び第２歯車４を備える２連ギアポンプとした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、歯車を３つ備える３連ギアポンプとしてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態においては、ギアポンプ１は、燃料を昇圧する装置とした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、流体を圧送するギアポンプであれば、本発明の構成を採用することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ギアポンプ
２  ハウジング
２ａ  昇圧室
２ａ１  側板部
２ｂ  燃料供給流路
２ｃ  燃料吐出流路
２ｄ  軸受部
３  第１歯車
３ａ  基部
３ａ１  歯車側面
３ａ２  歯車側面
３ａ３  貫通流路
３ａ４  溝流路
３ｂ  回転軸
３ｃ  歯
４  第２歯車
４ａ  基部
４ａ１  歯車側面
４ａ２  歯車側面
４ａ３  貫通流路
４ａ４  溝流路
４ｂ  回転軸
４ｃ  歯
【図１】
2018135806.tif 000003
【図２】
2018135806.tif 000004
【図３】
2018135806.tif 000005