(57)【要約】      （修正有）【課題】ギヤポンプ運転時における損失トルクを低減する。【解決手段】第１歯車２２と第２歯車２６が噛合して回転するギヤポンプにおいて、所定の吐出パターンでギヤポンプを運転したときに吸入ポート側と吐出ポート側との間に生じる差圧により第１歯車２２が第１押圧方向に押圧されてその歯先でポンプ室内周面１８を接触部１８ａにおいて切削する慣らし運転が行われる。慣らし運転を開始した直後であってポンプ室内周面１８が切削される前の時点において第１歯車２２が第１押圧方向Ｐ１に押圧されてその歯先が接触部１８ａに接触しているときにおける第１軸２４と第１挿通孔１６ｂとの間の第１押圧方向側の隙間である第１初期隙間の長さは、慣らし運転が進行して第１歯車２２が接触部１８ａと接触する歯数が最大になったときに第１歯車２２の歯先に生じる最終応力が接触部１８ａにおけるハウジング硬度より大きくなるように設定されている。【選択図】図６
2019196724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸が固定又は一体化された第１歯車と、
前記第１軸と平行に配置された第２軸が固定又は一体化され、前記第１歯車と噛合する第２歯車と、
前記第１軸を回転可能に収容する第１挿通孔と、前記第２軸を回転可能に収容する第２挿通孔と、当該第１及び第２挿通孔に連通しており前記第１歯車及び前記第２歯車を収容するポンプ室と、を有する収容空間、並びに、前記ポンプ室に連通する吸入ポート及び吐出ポート、が設けられたハウジングと、を備え、
前記第１軸の回転により前記第１歯車と前記第２歯車とが噛合して回転することにより流体が前記吸入ポートに吸入されて前記吐出ポートから吐出されるギヤポンプであって、当該ギヤポンプの運転時に前記吸入ポート側と前記吐出ポート側の差圧により前記第１歯車が前記吸入ポート側に押圧される方向を第１押圧方向と規定した場合に前記ギヤポンプを所定の吐出圧パターンで運転し前記第１歯車を当該第１押圧方向に押圧してその歯先で前記ポンプ室の内周面との接触部を切削する慣らし運転を行うギヤポンプにおいて、
前記慣らし運転を開始した直後であって前記ポンプ室の内周面が切削される前に前記第１歯車が前記第１押圧方向に押圧されてその歯先が前記ポンプ室の前記接触部に接触しているときに前記第１軸と前記第１挿通孔との間に生じる前記第１押圧方向側の隙間を第１初期隙間と規定すると、
前記慣らし運転が進行して前記第１歯車が前記接触部と接触する歯数が最大になったときに前記第１歯車の歯先に生じる最終応力は前記第１初期隙間の長さと相関しており、
前記第１初期隙間の長さは、前記最終応力が前記接触部における前記ハウジングの硬度より大きくなるように設定されている、
ギヤポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング内で互いに噛合する歯車を回転させて流体の吐出を行う外接型のギヤポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等に搭載される油圧システムの油圧源としてギヤポンプが使用されている。このギヤポンプは外接歯車ポンプであり、駆動歯車と、当該駆動歯車と噛合する従動歯車と、これら２つの歯車を収容する収容空間が設けられたハウジングと、を備える。収容空間は、駆動歯車の駆動軸を回転可能に収容する駆動軸挿通孔と、従動歯車の従動軸を回転可能に収容する従動軸挿通孔と、駆動歯車及び従動歯車を収容するポンプ室と、を有する。ハウジングには、ポンプ室に連通する吸入ポート及び吐出ポートが設けられている。駆動軸の回転により駆動歯車と従動歯車とが噛合して回転すると、流体が吸入ポートに吸入されて吐出ポートから吐出される。
【０００３】
ギヤポンプの運転時には、吸入ポート側と吐出ポート側の差圧により駆動歯車及び従動歯車が吸入ポート側に押圧され、これら歯車の歯先が押圧方向においてポンプ室の内周面に接触する（以下、接触している部分の内周面を「接触部」と称する。）。駆動歯車及び従動歯車が回転するとこれらの歯先がポンプ室の内周面を接触部において摺動し、これにより、流体が効率的に移送される。
【０００４】
ここで、ギヤポンプ運転時にこれらの歯車の歯先とポンプ室の内周面との間に隙間が生じると、そこから流体が漏洩するためシール性が低下する。このため、これらの歯車及びポンプ室等の寸法及び形状を精密に機械加工して隙間が極力生じないようにする必要があるが、機械加工だけで隙間の精度を管理するには限界がある。
【０００５】
そこで、従来から、ギヤポンプを組み付ける際にいわゆる慣らし運転を行うことにより駆動及び従動歯車の歯先とポンプ室の内周面との隙間の精度を管理することが行われている。ここで、慣らし運転とは、ギヤポンプを通常の吐出圧力よりも高い吐出圧力で一定時間運転し駆動及び従動歯車を押圧方向に押圧してその歯先でポンプ室の内周面を接触部において切削することを目的とした運転である（特許文献１参照）。慣らし運転を行うことにより、ギヤポンプ運転時における駆動及び従動歯車の歯先とポンプ室の内周面との隙間を低減できシール性を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３６１６０号公報
【発明の概要】
【０００７】
ところで、慣らし運転を開始する前は、駆動軸は駆動軸挿通孔と同心に配置されており、両者の間には隙間が生じている。この隙間は、駆動歯車の歯先とポンプ室の内周面との間に生じている押圧方向側の隙間よりも大きくされており、これにより慣らし運転中に駆動歯車の歯先がポンプ室の内周面を切削できるようになっている。このため、慣らし運転の開始直後であり切削が開始される前の時点では、駆動歯車は、その歯先がポンプ室の内周面（接触部）に接触するまで押圧方向に移動し、それと同時に、駆動軸も駆動歯車の移動距離と同じ距離だけ押圧方向に移動している。このとき、駆動軸と駆動軸挿通孔との間には、慣らし運転開始前の隙間よりも小さい隙間が残存している。以下では、当該隙間を「初期隙間」と規定する。
【０００８】
慣らし運転において吐出圧力が上昇している最中は、駆動歯車には駆動歯車を押圧方向に押圧する力が常に作用している。このため、駆動歯車の歯先がポンプ室の内周面を接触部において切削すると、駆動歯車は切削量（即ち、ポンプ室の内周面が押圧方向において切削される長さ）の分だけ押圧方向に更に移動し、それと同時に、駆動軸も切削量の分だけ押圧方向に更に移動して駆動軸挿通孔（の内周面）に接近する。切削量が増加していき切削量が初期隙間に等しい長さに到達すると駆動軸が駆動軸挿通孔に接触するため、それ以降は慣らし運転を継続してもポンプ室の内周面はそれ以上切削されなくなる。即ち、切削量の最大値は初期隙間の長さに等しい。
【０００９】
ここで、慣らし運転は、所定の吐出圧パターンを所定の回数繰り返すことにより行われるが、初期隙間が比較的に大きい場合は、駆動軸が駆動軸挿通孔に接触する前に駆動歯車による切削が終了してしまうことがある。この場合、その後、慣らし運転を継続しても切削量はそれ以上増加しない。即ち、切削量が初期隙間の長さに到達する前に慣らし運転が終了してしまうことがある。
【００１０】
近年、ギヤポンプの機械効率を向上させて吐出圧力を更に増加させる技術の開発が望まれている。本願発明者らが検討したところ、慣らし運転による切削量が初期隙間の長さ未満の場合、切削量が初期隙間の長さに等しい場合と比較してギヤポンプ運転時における損失トルクが大きく、これにより機械効率が低下することが判明した。即ち、切削量が初期隙間の長さに等しい場合、ギヤポンプ運転時には駆動軸と駆動軸挿通孔（の内周面）とが密着しているため、摩擦による損失トルクは、「駆動軸と駆動軸挿通孔との接触箇所に作用する力」に「駆動歯車の中心から駆動軸挿通孔までの押圧方向の長さ」を乗算した値となる。一方、切削量が初期隙間の長さ未満の場合、ギヤポンプ運転時には駆動軸と駆動軸挿通孔との間には隙間が生じており、駆動歯車の歯先とポンプ室の内周面とが密着しているため、摩擦による損失トルクは、「駆動歯車の歯先とポンプ室の内周面との接触部に作用する力」に「駆動歯車の半径」を乗算した値となる。「駆動歯車の半径」は「駆動歯車の中心から駆動軸挿通孔までの押圧方向の長さ」より長いため、作用する力が等しければ、損失トルクは、切削量が初期隙間の長さ未満の場合のほうが大きくなる。従って、慣らし運転は、切削量が初期隙間の長さと一致するまで（即ち、慣らし運転終了時において駆動軸と駆動軸挿通孔との押圧方向の隙間がゼロになるまで）行われることが望ましい。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的の一つは、駆動歯車による切削量が初期隙間の長さと一致するまで慣らし運転を行うことにより、ギヤポンプ運転時における損失トルクを低減することが可能なギヤポンプを提供することにある。
【００１２】
本発明のギヤポンプ（１０）は、
第１軸（２４）が固定又は一体化された第１歯車（２２）と、
前記第１軸（２４）と平行に配置された第２軸（２８）が固定又は一体化され、前記第１歯車（２２）と噛合する第２歯車（２６）と、
前記第１軸（２４）を回転可能に収容する第１挿通孔（１６ｂ）と、前記第２軸（２８）を回転可能に収容する第２挿通孔（１６ｃ）と、当該第１及び第２挿通孔（１６ｂ、１６ｃ）に連通しており前記第１歯車（２２）及び前記第２歯車（２６）を収容するポンプ室（１６ａ）と、を有する収容空間（１６）、並びに、前記ポンプ室（１６ａ）に連通する吸入ポート（３０）及び吐出ポート（３２）、が設けられたハウジング（１２）と、を備える。
このギヤポンプ（１０）では、前記第１軸（２４）の回転により前記第１歯車（２２）と前記第２歯車（２６）とが噛合して回転することにより流体が前記吸入ポート（３０）に吸入されて前記吐出ポート（３２）から吐出される。加えて、当該ギヤポンプ（１０）の運転時に前記吸入ポート（３０）側と前記吐出ポート（３２）側の差圧により前記第１歯車（２２）が前記吸入ポート（３０）側に押圧される方向を第１押圧方向（Ｐ１）と規定した場合に前記ギヤポンプ（１０）を所定の吐出圧パターンで運転し前記第１歯車（２２）を当該第１押圧方向（Ｐ１）に押圧してその歯先で前記ポンプ室（１６ａ）の内周面（１８）との接触部（１８ａ）を切削する慣らし運転が行われる。
前記慣らし運転を開始した直後であって前記ポンプ室（１６ａ）の内周面（１８）が切削される前に前記第１歯車（２２）が前記第１押圧方向（Ｐ１）に押圧されてその歯先が前記ポンプ室（１６ａ）の前記接触部（１８ａ）に接触しているときに前記第１軸（２４）と前記第１挿通孔（１６ｂ）との間に生じる前記第１押圧方向（Ｐ１）側の隙間を第１初期隙間（ｇｉ）と規定すると、
前記慣らし運転が進行して前記第１歯車（２２）が前記接触部（１８ａ）と接触する歯数が最大になったときに前記第１歯車（２２）の歯先に生じる最終応力は前記第１初期隙間（ｇｉ）の長さと相関しており、
前記第１初期隙間（ｇｉ）の長さは、前記最終応力が前記接触部（１８ａ）における前記ハウジング（１２）の硬度より大きくなるように設定されている。
【００１３】
第１初期隙間が比較的に大きい場合、慣らし運転が進行するにつれて第１歯車（の歯先）による切削量が増加していく。切削量が増加すると、それに伴い切削角度（即ち、ポンプ室内周面の周方向の長さ）が増加していく。切削角度が増加すると、ポンプ室の内周面と接触部において接触する第１歯車の歯数が増加していく。第１歯車には吸入ポート側と吐出ポート側との差圧による押圧力が作用しており、第１歯車がポンプ室の内周面と接触している歯先には当該押圧力に基づく応力が発生している。切削角度が増加してポンプ室の内周面と接触する歯数が増加していくと、当該応力が分散して１歯当たりの応力が減少していく。即ち、「慣らし運転が進行して第１歯車がポンプ室の内周面と接触部において接触する歯数が最大になったときに第１歯車の歯先に生じる最終応力」は、「第１初期隙間の長さ」と相関しており、この最終応力は、第１初期隙間の長さが長いほど小さくなる傾向にある。
【００１４】
最終応力がポンプ室内周面の接触部（即ち、切削される部分）におけるハウジングの硬度を下回ると、それ以降は慣らし運転を継続してもポンプ室の内周面はそれ以上切削されなくなる。本発明のギヤポンプでは、上記相関関係に着目し、第１歯車の歯先に生じる最終応力がポンプ室の接触部におけるハウジングの硬度より大きくなるように第１初期隙間の長さを設定している。この構成によれば、慣らし運転が進行してポンプ室の接触部と接触する第１歯車の歯数が増加しても、１歯当たりの応力が接触部におけるハウジングの硬度以下になることがないため、第１歯車によるポンプ室内周面の切削は第１軸が第１挿通孔（の内周面）に接触するまで行われる。従って、本発明のギヤポンプによれば、第１歯車による切削量が第１初期隙間の長さと確実に一致するまで慣らし運転を行うことができ、ギヤポンプ運転時における損失トルクを大幅に低減することができる。
【００１５】
加えて、第１初期隙間が比較的に大きい場合、切削量の増加に伴い切削角度が増加し、その結果、切削容積が増大して容積効率が低下する（吐出圧力が低下する）可能性がある。本発明の構成によれば、慣らし運転が終了するまで、第１歯車の歯先に生じる応力はポンプ室の接触部におけるハウジングの硬度より大きい関係が維持される。このため、切削角度はそれほど（具体的には、第１歯車の歯先に生じる最終応力がポンプ室の接触部におけるハウジングの硬度以下になってしまうほど）過大にはならない。このため、切削容積もそれほど過大にはならず、結果として容積効率が低下する可能性を低減することができる。
【００１６】
なお、第２歯車についても同様のことが言える。即ち、慣らし運転を開始した直後であってポンプ室の内周面が切削される前に第２歯車が所定の押圧方向（以下、「第２押圧方向」と称する。）に押圧されてその歯先がポンプ室の接触部に接触しているときに第２軸と第２挿通孔との間に生じる第２押圧方向側の隙間を第２初期隙間と規定すると、第２歯車の歯先に生じる最終応力は第２初期隙間の長さと相関しており、第２初期隙間の長さは、この最終応力がポンプ室の接触部におけるハウジングの硬度より大きくなるように設定されていてもよい。この構成によれば、第２歯車によるポンプ室内周面の切削は第２軸が第２挿通孔（の内周面）に接触するまで行われる。従って、第２歯車による切削量も第２初期隙間の長さと確実に一致するまで慣らし運転を行うことができ、ギヤポンプ運転時における損失トルクを更に低減することができる。
【００１７】
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るギヤポンプの概略的な断面図である。
【図２】ギヤポンプのポンプ室の概略的な断面図である。
【図３】慣らし運転により駆動及び従動歯車の歯先がポンプ室の吸入ポート側の内周面を切削する様子を示す図である。
【図４】慣らし運転の開始直後であってポンプ室の内周面が切削される前の時点におけるギヤポンプを、駆動軸の中心軸及び押圧方向を含む平面で切断したときのギヤポンプの部分断面図である。
【図５】慣らし運転の吐出圧パターンを示す図である。
【図６】初期隙間を比較的に大きい値に設定した場合における慣らし運転の開始直後と終了後のポンプ室の内周面の形状を示す図である。
【図７Ａ】図６の破線Ａで囲まれた領域の部分拡大図であり、切削量が比較的に小さいときの切削角度及び接触歯数を示す図である。
【図７Ｂ】図６の破線Ａで囲まれた領域の部分拡大図であり、切削量が図７Ａの切削量より増加したときの切削角度及び接触歯数を示す図である。
【図７Ｃ】図６の破線Ａで囲まれた領域の部分拡大図であり、切削量が図７Ｂの切削量より増加したときの切削角度及び接触歯数を示す図である。
【図８】初期隙間と、慣らし運転が進行して接触歯数が最大になったときに駆動歯車の歯先に生じる最終応力との相関関係を示すグラフである。
【図９】慣らし運転終了後の比較例としてのギヤポンプを、駆動軸の中心軸及び押圧方向を含む平面で切断したときの部分断面図である。
【図１０】慣らし運転終了後の本発明の実施形態に係るギヤポンプを、駆動軸の中心軸及び押圧方向を含む平面で切断したときの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るギヤポンプ１０について説明する。図１及び図２に示すように、ギヤポンプ１０は外接歯車ポンプであり、ハウジング１２と、駆動歯車２２と、駆動歯車２２に固定されて駆動歯車２２と一体的に回転する駆動軸２４と、従動歯車２６（図２参照）と、駆動軸２４と平行に配置されており、従動歯車２６に固定されて従動歯車２６と一体的に回転する従動軸２８（図２参照）と、を備える。なお、駆動歯車２２及び従動歯車２６はそれぞれ「第１歯車」及び「第２歯車」の一例に相当し、駆動軸２４及び従動軸２８はそれぞれ「第１軸」及び「第２軸」の一例に相当する。
【００２０】
ハウジング１２は、一方が開口した略有底筒状のハウジング本体１４と、ハウジング本体１４の開口部分を覆うリアカバー２０と、を有する。ハウジング本体１４には、駆動歯車２２、駆動軸２４、従動歯車２６及び従動軸２８を収容する収容空間１６が設けられている。収容空間１６は、駆動歯車２２及び従動歯車２６を収容するポンプ室１６ａと、駆動軸２４を収容する挿通孔１６ｂと、従動軸２８を収容する挿通孔１６ｃ（図２参照）と、を有する。ポンプ室１６ａは、挿通孔１６ｂ、１６ｃに連通している。なお、挿通孔１６ｂ及び挿通孔１６はそれぞれ「第１挿通孔」及び「第２挿通孔」の一例に相当する。
【００２１】
ハウジング本体１４はサイドプレート１５を有する。ハウジング本体１４の内部には、上記開口部分に開口する筒状の凹部が設けられている。ポンプ室１６ａは、当該凹部に、当該開口部分からサイドプレート１５を液密に嵌合することにより設けられる空間である。このため、ポンプ室１６ａの任意の径方向の長さは、同一方向におけるサイドプレート１５の長さと略等しい。なお、サイドプレート１５は軸方向に沿って摺動可能であり、サイドプレート１５とリアカバー２０との摺動部分はＯリング３６及びバックアップリング３８によってシールされている。
【００２２】
ハウジング本体１４はアルミ製であり、挿通孔１６ｂの内周面及び挿通孔１６ｃの内周面は軸受として機能する。このため、駆動軸２４は挿通孔１６ｂに回転可能に支持されており、従動軸２８は挿通孔１６ｃに回転可能に支持されている。駆動歯車２２に関してサイドプレート１５側とは反対側の駆動軸２４の一端部は、ハウジング本体１４を貫通して外部にまで延びており、接続部４０ａを介してモータ４０に連結されている。
【００２３】
ハウジング本体１４には、駆動歯車２２と従動歯車２６とが噛合する位置（図２参照）に、ポンプ室１６ａと連通する吸入ポート３０及び吐出ポート３２が設けられている。吸入ポート３０及び吐出ポート３２はポンプ室１６ａに関して互いに反対の位置に設けられている（図２参照）。サイドプレート１５とリアカバー２０との間には圧力室３４が設けられている。吐出ポート３２は、ハウジング本体１４に設けられた通路３６と、ハウジング本体１４とリアカバー２０との間に設けられた通路３７と、を介して圧力室３４に連通している。
【００２４】
ギヤポンプ１０の作動について説明する。モータ４０を駆動して駆動軸２４が回転すると、駆動歯車２２が図２の矢印で示す方向（時計回り）に回転するとともに、従動歯車２６が駆動歯車２２と噛合して図２の矢印で示す方向（反時計回り）に回転する。これにより、吸入ポート３０側では駆動歯車２２と従動歯車２６との噛み合いが離れて負圧になるため流体が吸入される。吸入された流体は、駆動歯車２２及び従動歯車２６の回転に伴いポンプ室１６ａの内周面１８に沿って移動し、吐出ポート３２側で駆動歯車２２と従動歯車２６とが噛み合うことにより流体が押し出されて吐出される。
【００２５】
このとき、圧力室３４の圧力は通路３６、３７を介して吐出ポート３２側の圧力（吐出圧力）と等しくなっているため、サイドプレート１５は駆動及び従動歯車２２、２６側（図１の紙面左側）に摺動し、駆動及び従動歯車２２、２６の幅広面に押しつけられる。これにより、駆動及び従動歯車２２、２６の幅広面と、当該幅広面に接触しているハウジング本体１４とのシール性を高めている。
【００２６】
加えて、駆動及び従動歯車２２、２６は、吐出ポート３２側の圧力（吐出圧力）と吸入ポート３０側の圧力（吸入圧力）との差圧によりポンプ室１６ａ内において吸入ポート３０側に押しつけられる。これにより、駆動及び従動歯車２２、２６とポンプ室１６ａの内周面１８との吸入ポート３０側でのシール性が確保されている。
【００２７】
しかしながら、吐出圧力と吸入圧力との差圧により駆動及び従動歯車２２、２６がポンプ室１６ａ内において吸入ポート３０側に押しつけられたとしても、そもそもポンプ室１６ａの吸入ポート３０側の内周面１８の形状が駆動及び従動歯車２２、２６の歯先の軌道とよく一致していなければ、駆動及び従動歯車２２、２６の歯先とポンプ室１６ａの内周面１８との間に隙間が生じ、そこから流体が漏洩するためシール性が低下してしまう。このため、駆動及び従動歯車２２、２６並びにポンプ室１６ａの寸法及び形状を精密に機械加工して上記隙間が極力生じないようにする必要があるが、機械加工だけで隙間の精度を管理するには限界がある。
【００２８】
そこで、ギヤポンプ１０を組み付ける際に慣らし運転と呼ばれる周知の運転を行って駆動及び従動歯車２２、２６の歯先とポンプ室１６ａの内周面１８との隙間の精度を管理する。図３は、慣らし運転により駆動及び従動歯車２２、２６の歯先がポンプ室１６ａの吸入ポート３０側の内周面１８を切削する様子を示す。慣らし運転では、ギヤポンプ１０を通常の吐出圧力よりも高い吐出圧力（後述）で一定時間運転する。このとき、吐出圧力と吸入圧力との差圧により、駆動歯車２２は押圧方向Ｐ１に押圧され、その歯先はポンプ室１６ａの内周面１８と接触部１８ａにおいて接触する。この状態で駆動歯車２２が時計回りに回転することにより、駆動歯車２２の歯先が接触部１８ａを切削する。同様に、吐出圧力と吸入圧力との差圧により、従動歯車２６は押圧方向Ｐ２に押圧され、その歯先はポンプ室１６ａの内周面１８と接触部１８ｂにおいて接触する。この状態で従動歯車２６が反時計回りに回転することにより、従動歯車２６の歯先が接触部１８ｂを切削する。図３に斜線で示した領域は、駆動及び従動歯車２２、２６の歯先により切削されたポンプ室１６ａの内周面１８の切削領域（切削容積）を示す。慣らし運転を行うことにより、ギヤポンプ運転時における駆動及び従動歯車２２、２６の歯先とポンプ室１６ａの内周面１８（厳密には、接触部１８ａ、１８ｂ）との隙間を低減でき、シール性を向上することができる。なお、押圧方向Ｐ１は「第１押圧方向」の一例に相当する。
【００２９】
図４は、「慣らし運転の開始直後でありポンプ室１６ａの内周面１８が切削される前の時点」におけるギヤポンプ１０を、「駆動軸２４の中心軸及び押圧方向Ｐ１を含む平面」で切断したときのギヤポンプ１０の部分断面図を示す。図４の紙面右側が押圧方向Ｐ１に相当する。以下では、上記時点を、単に「慣らし運転の開始直後」と称する。図４に示すように、サイドプレート１５に設けられた挿通孔１６ｂは、その径Ｄ１が駆動軸２４の径ｄ１よりも大きくなるように形成されている。加えて、ポンプ室１６ａは、その押圧方向Ｐ１における径Ｄ２（即ち、押圧方向Ｐ１におけるサイドプレート１５の長さ）が駆動歯車２２の径ｄ２よりも大きくなるように形成されている。更に、駆動歯車２２、駆動軸２４、ポンプ室１６ａ及び挿通孔１６ｂは、Ｄ１−ｄ１＞Ｄ２−ｄ２の関係が成立するように予め形成されている。このため、慣らし運転の開始直後に駆動歯車２２及び駆動軸２４が押圧方向Ｐ１に押圧されると、駆動歯車２２の歯先が先にポンプ室１６ａの内周面１８と接触部１８ａにおいて接触する。従って、押圧方向Ｐ１側における駆動軸２４とサイドプレート１５の挿通孔１６ｂとの間には隙間ｇｉが発生している。この隙間ｇｉは、慣らし運転の開始直後に発生している隙間であるため、以下では、当該隙間ｇｉを「初期隙間ｇｉ」と称する。初期隙間ｇｉと各径Ｄ１、ｄ１、Ｄ２及びｄ２との間には、以下の関係、即ち、ｇｉ＝（ｄ２−ｄ１）／２−（Ｄ２−Ｄ１）／２が成立する。本実施形態では、ギヤポンプ１０の初期隙間ｇｉが４．５μｍ未満となるように各径Ｄ１、ｄ１、Ｄ２及びｄ２の寸法が設計されている。なお、初期隙間ｇｉは、「第１初期隙間」の一例に相当する。
【００３０】
初期隙間ｇｉが４．５μｍ未満に設定される根拠を図５〜図８を参照して説明する。図５は、慣らし運転の吐出圧パターンを示す。慣らし運転では、吐出ポート３２に図示しない調圧弁及び圧力センサが接続される。調圧弁は、吐出ポート３２の吐出圧力を所定の圧力に調節する。圧力センサは、吐出ポート３２の吐出圧力を検出する。調圧弁及び圧力センサにより、図５に示す吐出圧パターンが実現される。この吐出圧パターンは、一定の昇圧速度で最大圧力（典型的には１５Ｍｐａ）まで昇圧した後に一定の速度で減圧することを繰り返す三角波パターンであり、一定時間（典型的には１０周期）に亘って行われる。
【００３１】
図６は、初期隙間ｇｉを比較的に大きい値（例えば、６μｍ）に設定した場合における慣らし運転の開始直後と終了後のポンプ室１６ａの内周面１８の形状を示す。図６に示すように、慣らし運転を実行すると、駆動及び従動歯車２２、２６は押圧方向Ｐ１及び押圧方向Ｐ２にそれぞれ押圧され、その歯先は、ポンプ室１６ａの内周面１８との接触部１８ａ及び接触部１８ｂをそれぞれ切削する。
【００３２】
図７Ａ〜図７Ｃは、図６の破線Ａで囲まれた領域の部分拡大図であり、当該慣らし運転により切削量Ｔ（押圧方向Ｐ１における切削長さ）が増加していく過程を示す。図７Ａ〜図７Ｃに示すように、慣らし運転が進行して駆動歯車２２による切削量Ｔが徐々に増加していくと（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）、周方向における切削範囲が広がるため切削角度θが徐々に増加していく。すると、駆動歯車２２がポンプ室１６ａの内周面１８（接触部１８ａ）と接触する歯数も１歯から３歯へと増加していく。これは、初期隙間ｇｉが大きいほど切削量Ｔ及び切削角度θが大きくなり易いため、駆動歯車２２がポンプ室１６ａの内周面１８と接触する歯数も多くなり易いことを示している。
【００３３】
駆動歯車２２には吐出圧力と吸入圧力との差圧による押圧力が作用しており、駆動歯車２２がポンプ室１６ａの内周面１８と接触している歯先には当該押圧力に基づく応力が発生している。切削角度θが増加してポンプ室１６ａの内周面１８と接触する歯数が増加していくと、当該応力が分散して１歯当たりの応力が減少していく。これは、初期隙間ｇｉが大きいほど、慣らし運転が進行したときにポンプ室１６ａの内周面１８と接触している駆動歯車２２の歯先に生じる応力が減少し易いことを示している。本願発明者らはこの関係に着目し、「慣らし運転が進行して駆動歯車２２がポンプ室１６ａの内周面１８と接触する歯数が最大になったときに駆動歯車２２の歯先に生じる応力（以下では、単に「最終応力」とも称する。）」が初期隙間ｇｉの値によってどのように変化するかを実験した。図８は、その実験結果を示すグラフである。なお、図８には、以下の情報、即ち、ポンプ室１６ａの接触部１８ａ（即ち、切削される部分）におけるハウジング１２（ハウジング本体１４）の硬度[Ｍｐａ]、及び、初期隙間ｇｉのギヤポンプ１０を慣らし運転した後における通常運転時の機械効率指数も併記している。以下では、ポンプ室１６ａの接触部１８ａにおけるハウジング１２の硬度を、単に「ハウジング硬度」とも称する。
【００３４】
図８に示すように、駆動歯車２２の歯先に生じる最終応力は、初期隙間ｇｉが大きくなるにつれて階段状に減少している。具体的には、初期隙間ｇｉが０＜ｇｉ＜ｇｉ１のときは駆動歯車２２がポンプ室１６ａの内周面１８と接触する歯数（以下、単に「接触歯数」とも称する。）は１歯であり、最終応力は最も大きい。初期隙間ｇｉがｇｉ１≦ｇｉ＜ｇｉ２（＝４．５μｍ）のときは接触歯数は２歯であり、最終応力は歯数が１歯増えた分だけ減少している。初期隙間ｇｉがｇｉ２≦ｇｉのときは接触歯数は３歯であり、最終応力は歯数が更に１歯増えた分だけ減少している。これにより、接触歯数が１歯又は２歯のときは最終応力がハウジング硬度を上回っているのに対し、接触歯数が３歯のときは最終応力はハウジング硬度を大きく下回っている。本実施形態のギヤポンプ１０では、初期隙間ｇｉは、最終応力がハウジング硬度より大きくなるように設定される。図８のグラフによれば、この条件を満たすのは初期隙間ｇｉが０＜ｇｉ＜４．５μｍの範囲内に設定されるときである。以上が初期隙間ｇｉを４．５μｍ未満に設定する根拠である。別言すれば、本実施形態のギヤポンプ１０では、（ｄ２−ｄ１）／２−（Ｄ２−Ｄ１）／２＜４．５μｍの関係が成立する。
【００３５】
なお、上記の説明では駆動歯車２２における初期隙間ｇｉについて説明したが、従動歯車２６についても同様のことが言える。即ち、慣らし運転の開始直後において従動歯車２６が押圧方向Ｐ２に押圧されてその歯先がポンプ室１６ａの内周面１８と接触部１８ｂにおいて接触したときに従動軸２８とサイドプレート１５の挿通孔１６ｃとの間に押圧方向Ｐ２側で発生している隙間を初期隙間ｇｄｉと規定すると、当該初期隙間ｇｄｉも４．５μｍ未満となるように、従動歯車２６、従動軸２８、ポンプ室１６ａ及び挿通孔１６ｃの寸法が設計される。
【００３６】
本実施形態のギヤポンプ１０の作用効果について説明する。図９のギヤポンプでは、初期隙間ｇｉが６μｍに設定されている。この場合、図８のグラフによれば、慣らし運転が進行すると駆動歯車２２がポンプ室１６ａの内周面１８と接触する歯数が３歯になるため、その時点で最終応力がハウジング硬度を下回り、それ以降は慣らし運転を継続してもポンプ室１６ａの内周面１８はそれ以上切削されなくなる。このため、切削量Ｔは初期隙間ｇｉ未満となり（Ｔ＜ｇｉ）、駆動軸２４とサイドプレート１５の挿通孔１６ｂとの間には隙間ｒが残存する（ｒ＝ｇｉ−Ｔ）。従って、当該ギヤポンプを通常運転したときの摩擦による損失トルクは、「駆動歯車２２の歯先とポンプ室１６ａの内周面１８との接触部１８ａに作用する力Ｆ１」に「駆動歯車２２の半径（ｄ２／２）」を乗算した値となる。上記隙間ｒは、初期隙間ｇｉが大きいほど大きくなる。このため、図８に示すように、ｇｉ２≦ｇｉにおいては（即ち、接触歯数が３歯となり最終応力がハウジング硬度を下回っている範囲では）、損失トルクの増加により機械効率が減少する。
【００３７】
これに対し、本実施形態のギヤポンプ１０では、初期隙間ｇｉと最終応力との相関関係に着目し、最終応力がハウジング硬度より大きくなるように初期隙間ｇｉの長さを設定している。この構成によれば、慣らし運転が進行してポンプ室１６ａの接触部１８ａと接触する駆動歯車２２の歯数が増加しても、１歯当たりの応力が接触部１８ａにおけるハウジング硬度以下になることがない。このため、図１０に示すように、駆動歯車２２によるポンプ室内周面１８の切削は、駆動軸２４がサイドプレート１５の挿通孔１６ｂに接触するまで行われる。即ち、切削量Ｔが初期隙間ｇｉに等しくなるまで行われる（Ｔ＝ｇｉ）。なお、慣らし運転の時間は、最終応力がハウジング硬度より大きいにも関わらず切削量Ｔが初期隙間ｇｉ未満の時点で終了することがない程度に十分長く設定されている。従って、ギヤポンプ１０を通常運転したときの摩擦による損失トルクは、「駆動軸２４とサイドプレート１５の挿通孔１６ｂとの接触箇所に作用する力Ｆ２」に「駆動歯車２２の中心からサイドプレート１５の挿通孔１６ｂまでの押圧方向Ｐ１の長さ（即ち、駆動軸２４の半径（ｄ１／２））」を乗算した値となる。ここで、ｄ１＜ｄ２であるため、Ｆ１＝Ｆ２であれば、損失トルクはギヤポンプ１０のほうが小さくなる。本願発明者らが実験した結果、最終応力がハウジング硬度より大きくなるように初期隙間ｇｉの長さが設定されたギヤポンプでは、最終応力がハウジング硬度以下となるように初期隙間ｇｉの長さが設定されたギヤポンプと比較して、損失トルクが約３０％低減した。以上より、本実施形態のギヤポンプ１０によれば、駆動歯車２２による切削量Ｔが初期隙間ｇｉの長さと確実に一致するまで慣らし運転を行うことができ、ギヤポンプ運転時における損失トルクを大幅に低減することができる。
【００３８】
加えて、初期隙間ｇｉが比較的に大きい場合、切削量Ｔの増加に伴い切削角度θが増加し、その結果、切削容積が増大して容積効率が低下する（吐出圧力が低下する）可能性がある。本実施形態のギヤポンプ１０によれば、慣らし運転が終了するまで、最終応力はハウジング硬度より大きい関係が維持される。このため、切削角度θはそれほど（具体的には、最終応力がハウジング硬度以下になってしまうほど）過大にはならない。このため、切削容積もそれほど過大にはならず、結果として容積効率が低下する可能性を低減することができる。
【００３９】
以上、実施形態のギヤポンプ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く、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０：ギヤポンプ、１２：ハウジング、１４：ハウジング本体、１５：サイドプレート、１６：収容空間、１６ａ：ポンプ室、１６ｂ，１６ｃ：挿通孔、１８：内周面、１８ａ：接触部、２０：リアカバー、２２：駆動歯車、２４：駆動軸、２６：従動歯車、２８：従動軸、３０：吸入ポート、３２：吐出ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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