(57)【要約】【課題】  振動や騒音を抑制しつつ高いポンプ効率を達成可能な外接ギヤポンプを提供すること。【解決手段】  本発明の外接ギヤポンプでは、膨張行程時に低圧室と第１の閉じ込み領域とを連通する第１の連通溝と、圧縮工程時に高圧室と第１の閉じ込み領域とを連通する第２の連通溝とを設け、第１の閉じ込み領域内であって、第１及び第２の連通溝との連通が遮断された遮断区間内に所定体積の最小値がくるようにした。【選択図】      図４
2011043106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により駆動される駆動ギヤと、
前記駆動ギヤに噛み合いにより回転する従動ギヤと、
前記各ギヤの噛み合いにより形成される所定体積内にブレーキ液を閉じ込める第１の閉じ込み領域と、前記各ギヤの歯溝により形成され前記所定体積よりも大きなブレーキ液量を閉じ込める第２の閉じ込み領域とを有し、ブレーキ液を低圧室から高圧室へ圧送する外接ギヤポンプにおいて、
膨張行程時に前記低圧室と前記第１の閉じ込み領域とを連通する第１の連通溝と、圧縮工程時に前記高圧室と前記第１の閉じ込み領域とを連通する第２の連通溝とを設け、
前記第１の閉じ込み領域内であって、前記第１及び第２の連通溝との連通が遮断された遮断区間内に前記所定体積の最小値を有することを特徴とする外接ギヤポンプ。
【請求項２】
駆動現により駆動された駆動ギヤと、
前記駆動ギヤに噛み合いにより回転する従動ギヤと、
各ギヤの回転により前記各ギヤの噛み合い領域に設けられた両ギヤの噛み合いにより形成された閉じ込み領域と、
前記閉じ込み領域が膨張及び圧縮することでブレーキ液を低圧室から高圧室へ圧送する外接ギヤポンプを備え、前記圧送されたブレーキ液により制動力を発生させるブレーキ装置において、
前記閉じ込み領域を前記両ギヤの第１の回転角範囲において前記低圧室と連通する第１区間と、第２回転角の範囲において前記高圧室と連通する第２区間と、前記第１区間が形成された範囲と第２区間の間に形成され前記低圧室及び高圧室と非連通状態とした第３区間を設け、該第３区間に噛み合い部体積が最小となる回転角度を有することを特徴とするブレーキ装置。
【請求項３】
駆動源により駆動される駆動ギヤと、
前記駆動ギヤに噛み合いにより回転する従動ギヤと、
前記各ギヤの噛み合いにより形成される所定体積内にブレーキ液を閉じ込める第１の閉じ込み領域と、前記各ギヤの歯溝により形成され前記所定体積よりも大きなブレーキ液量を閉じ込める第２の閉じ込み領域とを有し、ブレーキ液を低圧室から高圧室へ圧送する外接ギヤポンプにおいて、
膨張行程時に前記低圧室と前記第１の閉じ込み領域とを連通する第１の連通溝と、圧縮工程時に前記高圧室と前記第１の閉じ込み領域とを連通する第２の連通溝とを設け、
前記第１の連通溝と前記第２の連通溝を、容積効率の低下が５％以内となる範囲で設定したことを特徴とする外接ギヤポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対のギヤの回転によりポンプ作用をなす外接ギヤポンプ及びそれを備えたブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ギヤポンプの閉じ込み領域に溝を形成することで、高回転時のキャビテーションに起因する振動や騒音の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１３７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では十分な容積効率が得られず、ポンプ性能の低下を招いていた。
【０００５】
本発明の目的は、振動や騒音を抑制しつつ高いポンプ効率を達成可能な外接ギヤポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の外接ギヤポンプでは、膨張行程時に低圧室と第１の閉じ込み領域とを連通する第１の連通溝と、圧縮工程時に高圧室と第１の閉じ込み領域とを連通する第２の連通溝とを設け、第１の閉じ込み領域内であって、第１及び第２の連通溝との連通が遮断された遮断区間内に所定体積の最小値がくるようにした。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明にあっては、振動や騒音を抑制しつつ高いポンプ効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１のハウジング内に収装されたギヤポンプの側面図である。
【図２】実施例１のギヤポンプ部分の上面図である。
【図３】実施例１のギヤポンプの分解斜視図である。
【図４】噛み合い部体積とギヤ回転角度との関係を表す特性図である。
【図５】閉じ込み開始時、最小閉じ込み時及び閉じ込み終了時の各ギヤの噛み合いの状態を表す図である。
【図６】連通溝の位置と容積効率の低下代との関係を表す特性図である。
【図７】実施例１の吐出側連通溝と吸入側連通溝を表すサイドプレートの正面図である。
【図８】実施例１の閉じ込み開始時、最小閉じ込み時及び閉じ込み終了時の各ギヤの噛み合いの状態と各溝の位置関係を表す図である。
【図９】吐出側連通溝と吸入側連通溝を表すサイドプレートの正面図である。
【図１０】実施例２の吐出側連通溝と吸入側連通溝を表すサイドプレートの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００９】
本発明の実施例１について図面と共に説明する。実施例１の外接型ギヤポンプ６０は、自動車のブレーキシステムに適用されるポンプであり、公知のアンチロックブレーキ制御や、車両挙動制御、自動ブレーキ制御、もしくはブレーキバイワイヤシステムに搭載されるものである。油圧回路構成や制御システムには特に影響されないため、説明を省略する。
（ギヤポンプについて）
図１はハウジング３０内に収装されたギヤポンプ６０の側面図、図２はギヤポンプ部分の上面図、図３はギヤポンプの分解斜視図である。図１〜図３に示すように、ギヤポンプ６０は、ハウジング３０に形成されたポンプ収装孔３７内に収装されている。ギヤポンプ６０は、図外のモータ等に接続された駆動軸６１Ａに設けられた駆動ギヤ６１と、従動軸６２Ａに設けられた従動ギヤ６２と、駆動軸６１Ａ及び従動軸６２Ａの軸方向両側に設けられた一対の側板６３，６４と、シールブロック６５とから構成されている。駆動軸６１Ａにはモータの駆動軸が接続されている。支持孔６３Ａ，６３Ｂが設けられた側板６３と、支持孔６４Ａ，６４Ｂが設けられた側板６４とを、駆動軸６１Ａ及び従動軸６２Ａに対し軸方向両側から挿入する。これにより駆動ギヤ６１と従動ギヤ６２が互いに噛み合って回転するように軸支する。また、側板６４と駆動ギヤ６１及び従動ギヤ６２の側面との間は、回転摺動する摺動面を有する。この摺動面により吸入通路と接続された低圧室とギヤポンプ６０の外周に形成された高圧室とを液密にシールしている。この側板６３，６４は硬度の高い材質から構成されている。尚、側板６４の側面部分の形状に関する詳細については後述する。
側板６３，６４には、シールブロック６５との当接面側に円弧状の切り欠き６３Ｃ，６４Ｃが設けられている。切り欠き６３Ｃは、支持孔６３Ａと６３Ｂの間に、また切り欠き６４Ｃは支持孔６４Ａと６４Ｂの間に形成されている。この切り欠き６３Ｃ，６４Ｃは、軸方向に側板６３，６４の全幅にわたって形成され、低圧室の一部を構成する。側板６３とハウジング３０との間、及び側板６４とハウジング３０との間には、それぞれシールリング６６が設けられている。シールリング６６は側板６３，６４及びシールブロック６５に形成される低圧室とハウジング３０との間を液密にシールするよう構成されている。
シールブロック６５には、側板６３，６４との当接面側に、駆動ギヤ６１及び従動ギヤ６２の歯先に沿って凹湾曲状に切り欠かれた凹湾曲面６５Ａ，６５Ｂが設けられている。また、凹湾曲面６５Ａ，６５Ｂの間であって、切り欠き６３Ｃ，６４Ｃと当接する位置には、円弧状の円弧溝６５Ｃがシールブロック６５の全幅にわたって設けられ、これら切り欠き６３Ｃ，６４Ｃ及び円弧溝６５Ｃによって低圧室が形成される。
凹湾曲面６５Ａ，６５Ｂと各ギヤ６１，６２との間にはギヤの回転角に係らず常時、排出側閉じ込み領域（第２の閉じ込み領域）が形成されるように設計されている（図７参照）。一方、各ギヤ６１，６２の噛み合い部分には常時、吸入側閉じ込み領域（第１の閉じ込み領域）が形成されるように設計されている。また、排出側閉じ込み領域において閉じ込められるブレーキ液の体積が吸入側閉じ込み領域において閉じ込められるブレーキ液の体積より大きくなるように形成されている。すなわち、ギヤポンプ６０が回転駆動すると、吸入側閉じ込み領域に一旦閉じ込められた作動流体が低圧室に流れ込む流量よりも、低圧室から排出側閉じ込み領域を経由して流れ出す流量のほうが多くなることを意味する。これにより、ギヤポンプ６０による圧力上昇を達成する。以下、吸入側閉じ込み領域において、ブレーキ液が高圧室に開口した状態から閉じ込められる態様を圧縮行程とし、一旦閉じ込められた流体が低圧室に流れ込む態様を、閉じ込み領域が圧縮から膨張に転じる行程と記載する。
上述の側板６３，６４にシールブロック６５を金属コイルばね６７により着脱可能に巻結しポンプ組立体を構成することで、切り欠き６３Ｃ，６４Ｃ及び円弧溝６５Ｃにより、吸入通路に連通した低圧室が形成される。尚、シールブロック６５は、側板６３，６４の硬度よりも低い硬度を有するアルミ系の材質から構成されているが、樹脂等で構成してもよい。また、シールブロックと側板とを別部材から構成しているが、一体部材から構成してもよい。この場合、金属コイルばね等は不要であることはいうまでもない。
【００１０】
（閉じ込み領域に関して）
上述したように、各ギヤ６１，６２の噛み合い部分には、吸入側閉じ込み領域が形成される。この空間の体積（以下、噛み合い部体積と記載する。）は、ギヤの回転に伴って、閉じ込み開始から減少を始め、変曲点を持ち、増加に転じる二次曲線状の特性を有する。図４は噛み合い部体積とギヤ回転角度との関係を表す特性図、図５は閉じ込み開始時、最小閉じ込み時及び閉じ込み終了時の各ギヤの噛み合いの状態を表す図である。各ギヤ６１，６２は、その基本的な設計形状によってギヤの噛み合い点により閉じ込み開始・終了時の位置（回転角度）が決まる。以下、図５の閉じ込められた領域をＡ，閉じ込められた領域よりも手前の回転角度に位置する高圧領域をＢ，閉じ込められた領域を過ぎた回転角度に位置する低圧領域をＣ、と分けて説明する。閉じ込み開始時とは、領域Ｃと領域Ａが噛み合いによって画成された後、領域Ｂと領域Ａとが噛み合いによって更に画成された瞬間を意味する。この閉じ込み開始角度からギヤ回転角度が進むと、領域Ａ，Ｂ，Ｃは画成されたまま領域Ａが閉じ込み開始時の噛み合い部体積よりも小さくなってゆき、最小の体積である最小閉じ込み角度を迎える。次に、この最小閉じ込み角度から回転角度が進むと、領域Ａが増大して噛み合い部体積が増大し、閉じ込み開始角度と略同体積の閉じ込み終了角度を迎える。このとき、領域Ｂと領域Ａは画成されたまま領域Ａと領域Ｃとの間の噛み合い点が離れ、領域Ａと領域Ｃとが連通する。
上述のように、閉じ込み領域Ａを形成すると、回転に応じて領域Ａにおける噛み合い部体積の圧縮・膨張を繰り返すため、これらは振動や異音を引き起こす虞がある。特に、自動車用ブレーキオイルに適用した場合、このブレーキオイルは圧縮率が小さく、非常に大きな圧力変動が発生し、油撃となって耐久性の悪化等を招くおそれがある。また、油撃により側板が持ち上げられると、ギヤ側面と側板との間のシール性能が得られず、高圧室と低圧室とが連通してしまい、吐出性能の低下を招く虞がある。更に、閉じ込み終了時直後の低圧室では、低圧室の体積が噛み合い部体積分だけ一気に増大し負圧へと変化する。このように低圧室の体積変動量が大きいと、作動流体内に気泡が析出し、析出した気泡の消失に伴って異音を生じるおそれもある。
【００１１】
以上の観点から、従来では、図４に示す位置関係となるように、側板の摺動面上に溝を形成している。この溝は、領域Ｂ側から延び閉じ込み領域Ａ内と連通する溝と、領域Ｃ側から延び閉じ込み領域Ａ内と連通する溝である。以下、領域Ｂと領域Ａとを連通する溝を吐出側連通溝Ｍ１とし、領域Ｃと領域Ａとを連通する溝を吸入側連通溝Ｍ２と記載する。従来例では、キャビテーション防止の観点から、吐出側連通溝Ｍ１を変曲点よりも閉じ込み区間後半部分まで延在させ、遮断区間開始位置が最小閉じ込み角度（すなわち変曲点）を通過した後となるように形成する。そして、一旦閉じ込めた作動流体は、作動流体が閉じ込められた区間である遮断区間において体積を増大させ、その後、吸入側連通溝Ｍ２と連通するように形成する。これにより、閉じ込みが開始される体積を比較的大きめに設定し、遮断区間で僅かに膨張させた上で低圧側と連通することで、低圧室における体積変動を抑制し、キャビテーションを抑制している。
しかし、遮断区間において体積変動が生じているため、やはりキャビテーションの発生が懸念される。加えて、ギヤポンプ６０の容積効率の観点からすると、このような設計は非常に効率が悪い。図６は連通溝の位置と容積効率の低下代との関係を表す特性図である。ここで、容積効率とは、排出側閉じ込み領域の体積と吸入側閉じ込み領域の体積との関係を表し、両者の体積の差が大きいほど容積効率の低下が小さく、両者の体積の差が小さいほど容積効率の低下が大きくなる。従来例のような位置に連通溝Ｍ１，Ｍ２を配置した場合、排出側閉じ込み領域（図７参照）の体積と吸入側閉じ込み領域の体積との間に十分な差を設けることができず、容積効率は大きく低下してしまう。
【００１２】
そこで、実施例１では、遮断区間での体積変動が小さく、かつ、容積効率が高くなるように、各溝の位置を調整し、閉じ込み開始と閉じ込み終了の間に変曲点を有する構成とした。図７は実施例１の吐出側連通溝Ｍ１と吸入側連通溝Ｍ２を表すサイドプレートの正面図である。側板６３の側面には、各ギヤの側面と摺動接触しない基底部631と、この基底部631からギヤ側に隆起され各ギヤの側面と摺動接触するシール部632とを有する。シール部632は、各軸の外周を取り囲むように形成された円環部632aと、左右の円環部632aを地続きにして吸入側閉じ込み領域を形成する吸入側閉じ込み部632bと、シールブロック６５との間で排出側閉じ込み領域を形成する排出側閉じ込み部632cとを有する。吸入側閉じ込み部632bの高圧室側かつ従動軸６２Ａ寄りには吐出側連通溝Ｍ１が形成されている。吸入側閉じ込み部632bの低圧室側かつ駆動軸６２Ａ寄りには吸入側連通溝Ｍ２が形成されている。これら各溝Ｍ１，Ｍ２は、断面三角形状であって、その断面積が高圧室側もしくは低圧室側に向かうに連れて大きくなるように形成されている。尚、断面形状は三角に限らず四角でも曲面でもよい。また、駆動軸６２Ａが図７中左側にある例を示したが、図９に示すように、駆動軸６２Ａが右側にある場合には、各溝Ｍ１，Ｍ２の位置関係を反転させればよい。
【００１３】
図８は閉じ込み開始時、最小閉じ込み時及び閉じ込み終了時の各ギヤの噛み合いの状態と各溝の位置関係を表す図、図４はギヤ回転角度と各溝による連通の関係を表わす図である。吸入側閉じ込み領域の開始回転角度において、吐出側連通溝Ｍ１が領域Ｂと領域Ａとを連通しているため、実際に流体の閉じ込みはまだなされていない。ギヤ回転角度が所定角度θ１に到達すると、吐出側連通溝Ｍ１による領域Ｂと領域Ａとの連通が遮断され、遮断区間に入る。遮断区間進入時における閉じ込められた流体の体積は、最小閉じ込み量とほとんど同じか僅かに大きい程度である。この状態で、更にギヤ回転角度がθ０だけ増大すると最小閉じ込み角度に到達する。このとき、閉じ込められた作動流体の容積は元々小さいため、最小閉じ込み角度に到達しても液圧変動は小さい。更に、ギヤ回転角度がθ０だけ増大すると、遮断区間が終了し、吸入側連通溝Ｍ２による領域Ａと領域Ｃとが連通される。この連通時において、遮断区間で閉じ込められた体積は非常に小さいため、低圧室における体積増大による変動も小さくなり、振動やキャビテーションの発生を抑制できる。また、吐出側連通溝Ｍ１及び吸入側連通溝Ｍ２の流路断面積が徐々に変化するよう構成されているため、これによっても振動や異音の発生を抑制できる。
図６は連通溝の位置と容積効率の低下代との関係を表す特性図である。実施例１に示す位置に吐出側連通溝Ｍ１と吸入側連通溝Ｍ２とを配置した場合、排出側閉じ込み領域の体積と吸入側閉じ込み領域の体積との差を大きくすることができ、容積効率の低下を抑制することができる。尚、容積効率の低下が５％以内に抑制できれば、従来技術に比べて極めて高い効率を得ることができるものである。よって、吐出側連通溝Ｍ１と吸入側連通溝Ｍ２の位置を容積効率の低下が５％以内を達成する位置関係に規定することが望ましい。
以上説明したように、実施例１にあっては下記の作用効果を得ることができる。
（１）膨張行程時に低圧室と吸入側閉じ込み領域（第１の閉じ込み領域）とを連通する吐出側連通溝Ｍ１（第１の連通溝）と、圧縮工程時に高圧室と吸入側閉じ込み領域とを連通する吸入側連通溝Ｍ２（第２の連通溝）とを設け、吸入側閉じ込み領域内であって、吐出側及び吸入側連通溝Ｍ１，Ｍ２との連通が遮断された遮断区間内に所定体積の最小値を有する、言い換えると、噛み合い部体積が最小となる回転角度を有する。よって、振動や異音を抑制しつつ、高い容積効率を得ることができる。
【実施例２】
【００１４】
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図１０は実施例２の吐出側連通溝Ｍ１ａ，Ｍ１ｂと吸入側連通溝Ｍ２ａ，Ｍ２ｂを表すサイドプレートの正面図である。図１０に示すように、予め二本の溝を形成しても構わない。他方の溝は、ギヤの側面によってシールされるからである。このように自動車のブレーキシステムの油圧回路に用いられる小型外接式タンデムギヤポンプのシールブロックに適用する場合には、系統ごとに駆動ギヤと従動ギヤの関係を気にすることなく組み付けることができる。これにより、誤組み付けを防ぐことができ、また、同じ部品を製造すればよいため製造コストを低減することもできる。
【００１５】
（他の実施例）
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、各実施例に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない設計変更等があっても本発明に含まれる。実施例では、自動車のブレーキシステムに採用されるポンプについて説明したが、他のシステムに使用されるポンプでもよい。また、シールブロックを備えた構成に限らず、ハウジング等の間で排出側閉じ込み領域を確保するポンプであっても問題なく適用できる。尚、容積効率の低下が５％以内に抑制できれば、従来技術に比べて極めて高い効率を得ることができるものである。よって、吐出側連通溝Ｍ１と吸入側連通溝Ｍ２の位置を容積効率の低下が５％以内を達成する位置関係に規定することが望ましい。具体的にはギヤ回転角度θ１及びθ２で挟まれるギヤ回転角度範囲内において容積効率低下代が５％以上となるような領域を持たないように設計することで、必ずしも体積が最小となる区間を備えていなくても同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００１６】
３０    ハウジング
３７    ポンプ収装孔
６０    ギヤポンプ
６１    駆動ギヤ
６２    従動ギヤ
６３    側板
６４    側板
６５    シールブロック
Ｍ１    吐出側連通溝
Ｍ１ａ，Ｍ１ｂ    吐出側連通溝
Ｍ２    吸入側連通溝
Ｍ２ａ，Ｍ２ｂ    吸入側連通溝
【図１】
2011043106.tif 000003
【図２】
2011043106.tif 000004
【図３】
2011043106.tif 000005
【図４】
2011043106.tif 000006
【図５】
2011043106.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011043106.tif 000009
【図８】
2011043106.tif 000010
【図９】
2011043106.tif 000011
【図１０】
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