(57)【要約】【課題】はすば歯車で構成された一対のポンプを有するコンパクトな二連歯車ポンプを得る。【解決手段】二連歯車ポンプ１において、第１ポンプケーシング２４と第２ポンプケーシング３４との間にミドルフランジ４０を連結し、このミドルフランジ４０に第１駆動軸３の回転を第２駆動軸１９に伝達する回転伝達機構４１及び圧力室２５（スラスト力バランス機構）を内蔵する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１駆動軸と、該第１駆動軸に回転一体の第１駆動はすば歯車と、該第１駆動はすば歯車に噛み合う第１従動はすば歯車と、該第１従動はすば歯車に回転一体の第１従動軸と、第１ポンプケーシングとを有する第１ポンプ、及び
第２駆動軸と、該第２駆動軸に回転一体の第２駆動はすば歯車と、該第２駆動はすば歯車に噛み合う第２従動はすば歯車と、該第２従動はすば歯車に回転一体の第２従動軸と、第２ポンプケーシングとを有する第２ポンプとを有する二連歯車ポンプにおいて、
上記第１ポンプケーシングと上記第２ポンプケーシングとの間に連結されたミドルフランジを備え、
上記ミドルフランジには、上記第１駆動軸の回転を上記第２駆動軸に伝達する回転伝達機構と、上記第１駆動軸に発生するスラスト力をバランスさせるスラスト力バランス機構とが内蔵されている
ことを特徴とする二連歯車ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の二連歯車ポンプにおいて、
上記回転伝達機構は、
上記ミドルフランジ内に上記第１駆動軸に回転一体に設けられた第１平歯車と、
上記ミドルフランジ内に上記第２駆動軸に回転一体に設けられ、上記第１平歯車に噛み合う第２平歯車とで構成されている
ことを特徴とする二連歯車ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載の二連歯車ポンプにおいて、
上記回転伝達機構は、
上記ミドルフランジ内に上記第１駆動軸に回転一体に設けられた第１平歯車と、
上記ミドルフランジ内に上記第２駆動軸に回転一体に設けられた第２平歯車と、
上記ミドルフランジ内に設けられ、上記第１平歯車及び上記第２平歯車に噛み合うリングギヤとで構成されている
ことを特徴とする二連歯車ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の二連歯車ポンプにおいて、
第１ポンプケーシングに形成した第１吐出ポートと、第２ポンプケーシングに形成した第２吸込ポートとが上記ミドルフランジ内に形成した通路により連結され、２段昇圧可能に構成されている
ことを特徴とする二連歯車ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１ポンプ及び第２ポンプが歯車機構で駆動される二連歯車ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、特許文献１に開示された可変容量ギヤポンプのように、ケーシング内に主駆動ギヤ及び主駆動ギヤと噛み合う２つの主従動ギヤ並びに副駆動ギヤ及び副駆動ギヤと噛み合う２つの副従動ギヤを収容し、２系統の主ギヤポンプ部及び副ギヤポンプ部を有する二連歯車ポンプが知られている。
【０００３】
ところで、一対の歯車には各種形状のものが使用されており、その中には、はすば歯車を用いた歯車ポンプも存在する（例えば特許文献２）。このはすば歯車は、歯が斜めに傾斜した構造であるために、歯車の歯当たりが分散され、このため騒音が小さいという特性を有するものの、その一方でこれを歯車ポンプとして用いた場合、歯の噛み合いによって軸方向のスラストカを生じ、また、作動油の圧力を歯面に受けることによって同様にスラストカを生じるという特性を有する。
【０００４】
このスラストカは、ポンプの吐出圧力に比例して生じるものであり、このスラスト力によって歯車の端面と軸受部材の端面との間に隙間を生じ、この隙間を通じて高圧側から低圧側に向けたりークを生じたり、摺動部分に摩耗が生じて寿命が低下したりするといった問題が引き起こされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９１７５４号公報
【特許文献２】特開平２−９５７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
はすば歯車を有する歯車ポンプでは、このようなスラスト力を打ち消してバランスさせる機構がエンドカバー内に必要なために、例えば、特許文献１のような１本の駆動軸により駆動する一対の駆動ギヤにより、２つのポンプを同時に駆動するような構成をとることができない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、はすば歯車で構成された一対のポンプを有するコンパクトな二連歯車ポンプを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、この発明では、一対のポンプをスラスト力バランス機構付きミドルフランジで連結するようにした。
【０００９】
具体的には、第１の発明では、第１駆動軸と、該第１駆動軸に回転一体の第１駆動はすば歯車と、該第１駆動はすば歯車に噛み合う第１従動はすば歯車と、該第１従動はすば歯車に回転一体の第１従動軸と、第１ポンプケーシングとを有する第１ポンプ、及び
第２駆動軸と、該第２駆動軸に回転一体の第２駆動はすば歯車と、該第２駆動はすば歯車に噛み合う第２従動はすば歯車と、該第２従動はすば歯車に回転一体の第２従動軸と、第２ポンプケーシングとを有する第２ポンプとを有する二連歯車ポンプを前提とする。
【００１０】
そして、上記二連歯車ポンプは、
上記第１ポンプケーシングと上記第２ポンプケーシングとの間に連結されたミドルフランジを備え、
上記ミドルフランジには、上記第１駆動軸の回転を上記第２駆動軸に伝達する回転伝達機構と、上記第１駆動軸に発生するスラスト力をバランスさせるスラスト力バランス機構とが内蔵されている。
【００１１】
上記の構成によると、ミドルフランジ内の回転伝達機構により、はすば歯車機構で構成される２つのポンプを連結したので、コンパクトな構造となる。また、第１駆動軸に発生するスラスト力をバランスさせるスラスト力バランス機構もミドルフランジ内に設けることができ、耐久性向上と、さらなるコンパクト化とを図ることができる。
【００１２】
第２の発明では、第１の発明において、
上記回転伝達機構は、
上記ミドルフランジ内に上記第１駆動軸に回転一体に設けられた第１平歯車と、
上記ミドルフランジ内に上記第２駆動軸に回転一体に設けられ、上記第１平歯車に噛み合う第２平歯車とで構成されている。
【００１３】
上記の構成によると、一対の平歯車を噛み合わせる簡単な構造であるため、ミドルフランジのサイズが小さくなり、さらにコンパクトな構造となると共に、平歯車による接続なので、スラスト力が新たに加わることはない。
【００１４】
第３の発明では、第１の発明において、
上記回転伝達機構は、
上記ミドルフランジ内に上記第１駆動軸に回転一体に設けられた第１平歯車と、
上記ミドルフランジ内に上記第２駆動軸に回転一体に設けられた第２平歯車と、
上記ミドルフランジ内に設けられ、上記第１平歯車及び上記第２平歯車に噛み合うリングギヤとで構成されている。
【００１５】
上記の構成によると、リングギヤを介して一対の平歯車を接続できるので、平歯車同士を近接させる必要がなく、一対のポンプの配置の設計自由度が向上すると共に、平歯車による接続なので、スラスト力が新たに加わらない。
【００１６】
第４の発明では、第３の発明において、
第１ポンプケーシングに形成した第１吐出ポートと、第２ポンプケーシングに形成した第２吸込ポートとがミドルフランジ内に形成した通路により連結され、２段昇圧可能に構成されている。
【００１７】
上記の構成によると、ミドルフランジ内に２つのポンプを連通させる通路が形成されているので、２段昇圧可能な二連歯車ポンプを極めてコンパクトで接続が容易なものとすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、第１ポンプケーシングと第２ポンプケーシングとの間に連結したミドルフランジに第１駆動軸の回転を第２駆動軸に伝達する回転伝達機構及びスラスト力バランス機構を内蔵したことにより、コンパクトな二連歯車ポンプが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１に係る二連歯車ポンプを示す断面図である。
【図２】実施形態１に係る二連歯車ポンプを含む油圧システムを示す油圧回路図である。
【図３】実施形態１に係る二連歯車ポンプにおける作動油の流れを示す断面図である。
【図４】（ａ）が図１のIVa−IVa線断面図であり、（ｂ）が図１のIVb−IVb線断面図であり、（ｃ）が図１のIVc−IVc線断面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る二連歯車ポンプを示す断面図である。
【図６】（ａ）が図５のVIa−VIa線断面図であり、（ｂ）が図５のVIb−VIb線断面図であり、（ｃ）が図５のVIc−VIc線断面図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る二連歯車ポンプを示す断面図である。
【図８】（ａ）が図７のVIIIa−VIIIa線断面図であり、（ｂ）が図７のVIIIb−VIIIb線断面図であり、（ｃ）が図７のVIIIc−VIIIc線断面図である。
【図９】実施形態３に係る二連歯車ポンプを含む油圧システムを示す油圧回路図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る二連歯車ポンプを示す断面図である。
【図１１】実施形態４に係る二連歯車ポンプにおける作動油の流れを示す断面図である。
【図１２】（ａ）が図１０のXIIa−XIIa線断面図であり、（ｂ）が図１０のXIIb−XIIb線断面図であり、（ｃ）が図１０のXIIc−XIIc線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
（実施形態１）
図２は本発明の実施形態１の二連歯車ポンプ１を有する油圧システム２の一例を示し、この油圧システム２は、例えばプレス機械に設けられている。二連歯車ポンプ１の第１駆動軸３は、サーボモータ等の電動モータ４に連結されている。詳しくは説明しないが、この電動モータ４は、サーボモータ等特に限定されず、回転数、回転トルク等を自由に制御可能となっている。油圧システム２は、プレスシリンダとなる油圧シリンダ５を有し、この油圧シリンダ５には、例えば４ポート３位置切換弁よりなる切換弁６を介して二連歯車ポンプ１の作動油が供給されるようになっている。二連歯車ポンプ１と切換弁６との間には、例えばリリーフ弁７，８等が設けられ、油タンク９に作動油が蓄えられている。
【００２２】
図１に示すように、二連歯車ポンプ１の第１駆動軸３には、第１駆動はすば歯車２１が回転一体に結合されている。本実施形態では、第１駆動軸３は右回転に駆動され、第１駆動はすば歯車２１は、右ねじれの構成となっている。この第１駆動はすば歯車２１には、第１従動はすば歯車２２が噛み合っている。第１従動はすば歯車２２は、左ねじれの構成となっている。第１従動はすば歯車２２は、第１従動軸２３に回転一体結合され、これら、第１駆動はすば歯車２１及び第１従動はすば歯車２２が第１ポンプケーシング２４に収容されている。第１ポンプ２０は、主にこれら第１駆動軸３、第１従動軸２３、第１駆動はすば歯車２１、第１従動はすば歯車２２及び第１ポンプケーシング２４で構成されている。
【００２３】
一方、第２ポンプ３０は、第２駆動軸２９を有し、この第２駆動軸２９には、第２駆動はすば歯車３１が回転一体に連結されている。この第２駆動はすば歯車３１には、第２従動はすば歯車３２が噛み合っている。この第２従動はすば歯車３２には、第２従動軸３３が回転一体に連結され、第２ポンプケーシング３４内に収容されている。第２ポンプ３０は、主にこれら第２駆動軸２９、第２従動軸３３、第２駆動はすば歯車３１、第２従動はすば歯車３２及び第２ポンプケーシング３４で構成されている。
【００２４】
本実施形態では、第１ポンプケーシング２４と第２ポンプケーシング３４との間にミドルフランジ４０が結合されている。このミドルフランジ４０には、第１駆動軸３の回転を第２駆動軸２９に伝達する回転伝達機構４１が内蔵されている。本実施形態では、回転伝達機構４１は、第１駆動軸３の電動モータ４との接続部と反対側に回転一体に結合され、ミドルフランジ４０内の収容空間４０ａ内に設けられた第１平歯車４２を有する。この収容空間４０ａ内において、第２駆動軸２９の一端に回転一体に連結された第２平歯車４３が第１平歯車４２に噛み合っている。
【００２５】
本実施形態では、第１駆動はすば歯車２１は、右ねじれで、第１従動はすば歯車２２は、左ねじれの構成となっているので、第１駆動軸３をミドルフランジ４０側に押し込む方向にスラスト力が働くようになっている。このため、ミドルフランジ４０には、第１駆動軸３に作用するスラスト力を打ち消すためのスラスト力バランス機構としての圧力室２５が設けられている。この圧力室２５には、第１ポンプ２０の高圧油が供給されるようになっている。なお、第１駆動はすば歯車２１と第１従動はすば歯車２２とは、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれ、噛み合い部で歯幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続した接触線が形成される歯形を有する歯車となっている。その重なり噛み合い率εβと正面噛み合い率εαとの比である噛み合い率比ε(=εβ/εα)が、２≦ε≦３を満足している。このため、第１従動軸２３では、噛み合いスラストカと受圧スラストカとが同じ大きさとなっており、第１従動軸２３のための圧力室は設けられていない。なお、そのような構成でない場合には、第１従動軸２３にもスラスト力が加わるので、そのスラスト力を打ち消すために第１従動軸２３を押し返すための圧力室を設ければよい。
【００２６】
同様に、第２駆動はすば歯車３１は、右ねじれで、第２従動はすば歯車３２は、左ねじれの構成となっているので、第２駆動軸２９をミドルフランジ４０と反対側に押し込む方向にスラスト力が働くようになっている。このため、第２ポンプ３０の外側（第１駆動軸３と反対側）のエンドカバー１ａにも第２駆動軸２９のスラスト力を打ち消すためのスラスト力バランス機構としての圧力室３５が設けられている。この圧力室３５には、第２ポンプ３０の高圧油が供給されるようになっている。第２駆動はすば歯車３１及び第２従動はすば歯車３２も第１駆動はすば歯車２１及び第１従動はすば歯車２２と同様の構成をしているので、第２従動軸３３でも噛み合いスラストカと受圧スラストカとが同じ大きさとなっており、第２従動軸３３のための圧力室は設けられていない。
【００２７】
このように、本実施形態では、ミドルフランジ４０内の回転伝達機構４１により、はすば歯車機構で構成される第１及び第２ポンプ２０，３０を連結したので、コンパクトな構造となっている。
【００２８】
次に、本実施形態に係る二連歯車ポンプ１の作動について説明する。本実施形態では、例えば第１ポンプ２０の吐出圧が５ＭＰａで吐出量が７０Ｌ/ｍｉｎとし、第２ポンプ３０の吐出圧が１８ＭＰａで吐出量が１４Ｌ/ｍｉｎとする。
【００２９】
図２に示すアンロード状態では、切換弁６は、中立位置にある。
【００３０】
油圧シリンダ５の高速前進工程では、切換弁６に通電され、ＳＯＬ１が作動する。電動モータ４で第１駆動軸３を回転させると、図３及び図４（ａ）に示すように、第１駆動はすば歯車２１及び第１従動はすば歯車２２が回転し、第１吸込ポートＰ１Ａから供給された作動油が圧力を高められて第１吐出ポートＰ１Ｂから排出される。このとき、第１駆動軸３で発生したスラスト力は、圧力室２５により打ち消され、上述したように第１従動軸２３にはスラスト力は発生しない。それと同時に図４（ｂ）に示すように、第１平歯車４２によって第２平歯車４３が駆動されて第２駆動軸２９が駆動される。この平歯車同士の結合では、スラスト力は発生しない。第２駆動軸２９の第２駆動はすば歯車３１によって第２従動はすば歯車３２が駆動されることにより、図４（ｃ）に示すように、第２吸込ポートＰ２Ａから供給された作動油が圧力を高められて第２吐出ポートＰ２Ｂから排出される。そして、第１ポンプ２０から吐出された作動油と、第２ポンプ３０から吐出された作動油とが合流し、切換弁６に流れ込んで油圧シリンダ５のヘッド側ポートＡへ供給されてロッドが高速で伸びる。この高速前進工程では、油圧シリンダ５の負荷は小さいので、低圧大流量運転が適している。
【００３１】
次いで、型締工程では、油圧シリンダ５内の圧力が例えば５ＭＰａを越えると、図２に示すように、第１ポンプ２０から吐出された作動油は、リリーフ弁８から油タンク９に戻される。第２ポンプ３０から吐出された１８ＭＰａの作動油が油圧シリンダ５のヘッド側ポートＡに供給される。このときは、高圧小流量運転が適している。
【００３２】
次いで、型締保持工程では、切換弁６が中立位置に戻されて圧力が保持される。
【００３３】
次いで、切換弁６に通電し、ＳＯＬ２を作動させると、リリーフ弁８からの排出が止まって再び第１ポンプ２０からの作動油と第２ポンプ３０からの作動油とが合流し、油圧シリンダ５のロッド側ポートＢに供給されてロッドが高速後退する。このときも再び低圧大流量運転となる。
【００３４】
このように、本実施形態では、第１及び第２平歯車４２，４３を噛み合わせる簡単な構造であるため、ミドルフランジ４０のサイズが小さくなり、さらにコンパクトな構造となると共に、平歯車による接続なので、スラスト力が加わらない。
【００３５】
したがって、本実施形態に係る二連歯車ポンプ１によると、第１ポンプケーシング２４と第２ポンプケーシング３４との間に連結したミドルフランジ４０に第１駆動軸３の回転を第２駆動軸２９に伝達する回転伝達機構４１を内蔵したことにより、コンパクトな二連歯車ポンプ１が得られる。
【００３６】
（実施形態２）
図５及び図６は本発明の実施形態２の二連歯車ポンプ１’を示し、回転伝達機構４１’が異なる点で上記実施形態１と異なる。なお、以下の各実施形態では、図１〜図４と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３７】
具体的には、本実施形態では、回転伝達機構４１’のミドルフランジ４０’は、実施形態１のものよりも大きく、内部に第１平歯車４２及び上記第２平歯車４３に噛み合うリングギヤ４４が配置されている。リングギヤ４４を介して第１平歯車４２の回転を第２平歯車４３に伝達することができるので、第１駆動軸３と第２駆動軸２９との距離を離すことができ、設計自由度が向上している。
【００３８】
図６に示すように、本実施形態の二連歯車ポンプ１’は、上記実施形態１と同様に第１ポンプ２０と第２ポンプ３０とが同方向回転であり、実施形態１と同様の油圧システム２に使用することができる。そして、その作動も同様に行われる。
【００３９】
このように、ミドルフランジ４０’内のリングギヤ４４を介して第１及び第２平歯車４２，４３を接続できるので、第１及び第２ポンプ２０，３０の配置の設計自由度が向上すると共に、平歯車による接続なので、スラスト力が加わらない。
【００４０】
（実施形態３）
図７及び図８は本発明の実施形態３の二連歯車ポンプ１”を示し、第１ポンプ２０及び第２ポンプ３０の回転方向が異なる点で上記実施形態２と異なる。
【００４１】
具体的には、本実施形態では、回転伝達機構４１”のミドルフランジ４０”も実施形態１のものよりも大きく、内部に第１平歯車４２及び上記第２平歯車４３に噛み合うリングギヤ４４が配置されている。
【００４２】
本実施形態では、図８に示すように、第２駆動軸２９と第２従動軸３３との上下関係を図６と反対にすることで、吸込位置と吐出位置とが反対となる。このため、本実施形態の二連歯車ポンプ１”において、第１ポンプケーシング２４に形成した第１吐出ポートＰ１Ｂと、第２ポンプケーシング３４に形成した第２吸込ポートＰ２Ａとを図示しない外部配管により連結することにより、２段昇圧可能に構成することができる。
【００４３】
このように外部配管で２段昇圧での使用に限定すれば、例えば図９に示すような油圧システム２”を構成できる。
【００４４】
（実施形態４）
図１０〜図１２は本発明の実施形態４の二連歯車ポンプ１'''を示し、ミドルフランジ４０'''の構成が異なる点で上記実施形態３と異なる。
【００４５】
図１１及び図１２に示すように、第１ポンプケーシング２４に形成した第１吐出ポートＰ１Ｂと、第２ポンプケーシング３４に形成した第２吸込ポートＰ２Ａとの位置を近づけ、ミドルフランジ４０'''内に形成した通路４０ａ'''により連結して２段昇圧可能に構成されている。このことは、リングギヤ４４により第１平歯車４２と第２平歯車４３とを連結するようにして設置位置の自由度が向上しているので、実現しやすい。
【００４６】
このように、ミドルフランジ４０'''内に通路４０ａ'''が形成されているので、２段昇圧可能な二連歯車ポンプ１を極めてコンパクトで接続が容易なものとすることができる。
【００４７】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００４８】
すなわち、上記実施形態では、油圧システム２，２”は、プレス機械の油圧シリンダ５としているが、本発明の二連歯車ポンプは、プレス機械以外の機械の油圧シリンダ５に用いてもよいし、他のアクチュエータに対して用いてもよい。
【００４９】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上説明したように、本発明は、互いに噛み合うはすば歯車を有する歯車ポンプが連設された二連歯車ポンプについて有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１’，１”，１'''    二連歯車ポンプ
１ａ    エンドカバー
２，２”    油圧システム
３      第１駆動軸
４      電動モータ
５      油圧シリンダ
６      切換弁
７，８  リリーフ弁
９      油タンク
２０      第１ポンプ
２１      第１駆動はすば歯車
２２      第１従動はすば歯車
２３      第１従動軸
２４      第１ポンプケーシング
２５      圧力室（スラスト力バランス機構）
２９      第２駆動軸
３０      第２ポンプ
３１      第２駆動はすば歯車
３２      第２従動はすば歯車
３３      第２従動軸
３４      第２ポンプケーシング
３５      圧力室
４０，４０’，４０”，４０'''    ミドルフランジ
４０ａ    収容空間
４０ａ'''  通路
４１，４１’，４１”，４１'''    回転伝達機構
４２      第１平歯車
４３      第２平歯車
４４      リングギヤ
Ｐ１Ａ    第１吸込ポート
Ｐ１Ｂ    第１吐出ポート
Ｐ２Ａ    第２吸込ポート
Ｐ２Ｂ    第２吐出ポート
【図１】
2015063893.tif 000003
【図２】
2015063893.tif 000004
【図３】
2015063893.tif 000005
【図４】
2015063893.tif 000006
【図５】
2015063893.tif 000007
【図６】
2015063893.tif 000008
【図７】
2015063893.tif 000009
【図８】
2015063893.tif 000010
【図９】
2015063893.tif 000011
【図１０】
2015063893.tif 000012
【図１１】
2015063893.tif 000013
【図１２】
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