(57)【要約】【課題】軸受部材の端面と歯車の端面との間の片当たりを防止して、軸受部材の端面における偏摩耗の発生や作動液体のリークを抑えることができる液圧装置を提供する。【解決手段】一対のはすば歯車２０，２３、これらが収納される本体３、各歯車２０，２３の回転軸２１，２４を支持するブッシュ４０，４５、各歯車２０，２３とブッシュ４０，４５との間に配設された側板３０，３３、ブッシュ４０，４５と側板３０，３３との間に配設された区画シール４３，４８、本体の両端面に液密状に固設されるカバープレート７，８から構成される。ブッシュ４０，４５と側板３０，３３との間の隙間５０，５１に作動油が導かれるようになっており、導かれた作動油によって、側板３０，３３が各歯車２０，２３の端面にそれぞれ押し付けられる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
両端面からそれぞれ外方に延出するように設けられた回転軸をそれぞれ有し、且つ歯部が相互に噛み合う一対のはすば歯車であって、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、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一対のはすば歯車と、
両端部が開口し、且つ内部に前記一対の歯車が噛み合った状態で収納される液圧室を有し、該液圧室は前記各歯車の歯先外面が摺接する円弧状の内周面を有する本体と、
前記本体の液圧室内において、前記各歯車の両側にそれぞれ配設され、前記各歯車の回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材と、
前記一対の歯車の回転軸が挿通される２つの貫通穴が形成され、前記一対の歯車と前記一対の軸受部材との間に、前記各歯車の端面にそれぞれ当接するように配設された一対の側板と、
前記本体の両端面にそれぞれに液密状に固設されて前記液圧室を封止する一対のカバープレートとを少なくとも備え、
前記液圧室は、前記一対の歯車の噛み合い部を境に一方が低圧側に、他方が高圧側に設定されるとともに、前記本体は、前記低圧側の液圧室の内面に開口する流路、並びに前記高圧側の液圧室の内面に開口する流路を備えたことを特徴とする液圧装置。
【請求項２】
前記一対の側板は、前記２つの貫通穴の内周面に、該側板の表裏に通じる潤滑溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の液圧装置。
【請求項３】
前記一対の側板と前記一対の軸受部材との間にそれぞれ配設された、該一対の側板と一対の軸受部材との各対向面間の空間を、前記低圧側と高圧側とに区画する弾性を具備したシール部材を更に備え、
前記一対の側板と前記一対の軸受部材との各対向面間の、前記シール部材によって区画された空間内に、前記高圧側の作動液体を供給するように構成され、
前記一対の歯車及び前記一対の側板が、前記シール部材の弾性変形によって前記回転軸の軸線方向に移動可能に構成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の液圧装置。
【請求項４】
前記シール部材は、アラビア数字の３の字に模した形状の部材であって、両端部がそれぞれ外側に向けて折り返された折り返し部が形成されており、
前記折り返し部に前記高圧側の作動液体が保持され、該保持された作動液体の作用によって前記両端部が前記液圧室の内周面に当接せしめられるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の液圧装置。
【請求項５】
前記一対の歯車の内、前記噛み合いによって受けるスラスト力と、前記高圧側の作動液体によって受けるスラスト力とが同じ方向となる歯車の回転軸であって、該スラスト力が作用する方向側の該回転軸端面と対向する前記カバープレートの該対向部分にシリンダ穴を形成し、該シリンダ穴に前記高圧側の作動液体を供給する流路を形成するとともに、該シリンダ穴に、これと対向する前記回転軸端面に当接可能にピストンを嵌挿し、該ピストンの背面に高圧側の作動液体を作用させて、該ピストンを前記回転軸端面に押し付け、前記２つのスラスト力の合力とほぼ釣り合う大きさの抗力を前記回転軸端面に作用させることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの液圧装置。
【請求項６】
前記シリンダ穴の内周面には、アルマイト処理によってアルマイト層が形成されており、該アルマイト層の表面には、二硫化モリブデンを用いた潤滑処理によって二硫化モリブデン含有層が形成されていることを特徴とする請求項６記載の液圧装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、歯面が相互に噛み合う一対の歯車を備えた液圧装置に関し、更に詳しくは、前記一対の歯車として、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、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はすば歯車を用いた液圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記液圧装置には、一対の歯車を適宜駆動モータによって回転させ、この歯車の回転動作により作動液体を加圧して吐出する液圧ポンプや、予め加圧した作動液体を導入して前記歯車を回転させ、その回転軸の回転力を動力として使用する液圧モータなどがある。
【０００３】
この液圧装置は、一般に、相互に噛み合う一対の歯車がハウジング内に収納されるとともに、当該各歯車の両端面からそれぞれ外方に延設された各回転軸が、同ハウジング内に収納され且つ前記各歯車の両側に配設された軸受部材によって回転自在に支持された構造を備えている。
【０００４】
従来、前記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液圧装置も存在する。このはすば歯車は、歯が斜めに傾斜した構造であるが故に、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、これを液圧装置として用いた場合、歯の噛み合いによって軸方向の力（スラスト力）を生じ、また、作動液体の圧力を歯面に受けることによって同様にスラスト力を生じるという特性を有する。
【０００５】
このスラスト力は歯車の回転により周期的に変動するものであり、この周期的な変動によって、歯車及び軸受部材が振動して騒音が発生する、或いは、振動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リークを生じるといった問題が引き起こされる。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、各回転軸に、前記スラスト力を超える反対方向の力（抗力）を作用させて、歯車の軸方向への変位を制止するように構成された液圧装置（具体的には、歯車ポンプ）が提案されている（米国特許第６８８７０５５号明細書（特許文献１）参照）。この特許文献１に記載された歯車ポンプの構成を図８に示す。
【０００７】
図８に示すように、この歯車ポンプ１００は、内部に液圧室１０１ａが形成された本体１０１と、歯部が相互に噛み合った状態で前記液圧室１０１ａに挿入された一対のはすば歯車１１５，１２０とを備えている。この一対の歯車１１５，１２０は、歯車１１５が駆動歯車、歯車１２０が従動歯車であり、同じく前記液圧室１０１ａ内に挿入された軸受部材たるブッシュ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄによって、回転軸１１６，１２１がそれぞれ回転自在に支持されている。
【０００８】
また、本体１０１の前端面には、シールによって液密状にフロントカバー１０２が固設され、他方、本体１０１の後端面には、同じくシールによって液密状に中間プレート１０６が固設され、この中間プレート１０６の後端面には、同じくシールによって液密状にリアカバー１０４が固設されている。これら本体１０１、フロントカバー１０２、中間プレート１０６及びリアカバー１０４により、液圧室１０１ａが封止されたハウジングが構成される。尚、フロントカバー１０２の貫通穴１０２ａに挿通されてその外方に延設される回転軸１１６は、図示しないシールによって、当該回転軸１１６の外周面と前記貫通穴１０２ａの内周面との間がシールされている。
【０００９】
そして、液圧室１０１ａは、一対の歯車１１５，１２０の噛み合い部を境に、高圧側と低圧側とに二分されており、当該歯車ポンプ１００は、適宜駆動源によって駆動歯車１１５を回転させ、一対の歯車１１５，１２０を回転させると、図示しない取入れ口から低圧側に作動液体が導入され、導入された作動液体が一対の歯車１１５，１２０の作用により加圧されながら高圧側に導かれ、高圧となった作動液体が図示しない吐出し口から吐出される。
【００１０】
また、前記中間プレート１０６には、前記回転軸１１６，１２１のそれぞれに対応する部分に貫通穴１０６ａ，１０６ｂが穿孔されており、この貫通穴１０６ａ，１０６ｂにそれぞれピストン１０８，１０９が嵌挿されている。また、前記リアカバー１０４の中間プレート１０６と当接する面（前面）には、前記貫通穴１０６ａ，１０６ｂを含む領域に対応する凹状の液圧室１０４ａが形成されており、この液圧室１０４ａに適宜流路を介して前記高圧側の作動液体が供給されるようになっている。更に、中間プレート１０６の前面とブッシュ１１０ａ，１１０ｃの後面との間には、適宜流路を介して高圧側の作動液体が供給されるようになっている。
【００１１】
以上の構成を備えた歯車ポンプ１００によれば、歯車ポンプ１００の作動中、高圧側の作動液体がリアカバー１０４の液圧室１０４ａに供給され、この高圧の作動液体によって、ピストン１０８，１０９がそれぞれ前方に押圧されて、このピストン１０８，１０９により回転軸１１６，１２１を介して歯車１１５，１２０が前方に押圧されるとともに、中間プレート１０６の前面とブッシュ１１０ａ，１１０ｃの後面との間に供給される高圧の作動液体によってブッシュ１１０ａ，１１０ｃがそれぞれ前方に押圧され、これらの作用によって、ブッシュ１１０ａ，１１０ｃ、歯車１１５，１２０及びブッシュ１１０ｂ，１１０ｄが一体的に前方に押圧され、ブッシュ１１０ｂ、１１０ｄがフロントカバー１０２の後端面に押し付けられるようになっている。
【００１２】
尚、ブッシュ１１０ａ，１１０ｃ、歯車１１５，１２０及びブッシュ１１０ｂ、１１０ｄからなる構造体を一体的に前方に押圧する押圧力は、歯車１１５，１２０の回転によって生じるスラスト力を上回る力となるように設定されている。また、ピストン１０８，１０９の受圧面積（断面積）は、駆動歯車１１５及び従動歯車１２０に作用するスラスト力に応じて設定された大きさとなっており、ピストン１０８の断面積がピストン１０９の断面積よりも大きくなっている。
【００１３】
上述したように、はすば歯車を用いた液圧装置では、はすば歯車の回転によって生じるスラスト力によって、振動や騒音が生じる、高圧側から低圧側に向けた作動液体のリークが生じる。これに対して、歯車ポンプ１００によれば、ブッシュ１１０ａ，１１０ｃ、歯車１１５，１２０及びブッシュ１１０ｂ、１１０ｄからなる構造体を、前記スラスト力を超える力で、一体的に前方に押圧してフロントカバー１０２の後端面に押し付けるようにしているので、歯車１１５，１２０及びブッシュ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄが振動することは無く、上述の振動に起因した騒音やリークの問題が生じるのが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第６８８７０５５号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、上記歯車ポンプ１００などの液圧装置においては、前記高圧側と低圧側との間における作動液体の圧力差によってハウジングが歯車の回転軸に対して歪むことがある。このようにハウジングに歪みが生じると、軸受部材の端面が回転軸に対して傾いた状態で歯車の端面に当接する、所謂片当たり状態となる。これにより、軸受部材と歯車との間から作動液体のリークが生じるという問題がある。また、片当たり状態で歯車を回転させ続けると、軸受部材の端面に、騒音や作動液体のリークの要因となる偏摩耗が生じ、軸受部材の寿命が低下するという問題も生じる。
【００１６】
更に、歯車ポンプ１００のように、ブッシュ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄの各端面を歯車１１５，１２０の各端面に押し付けるようにしている場合には、ブッシュ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄの端面が、常時相当の圧力でもって、歯車１１５，１２０の端面に片当たりした状態となるため、偏摩耗の度合いが大きくなり、騒音や作動液体のリークが生じる可能性も格段に高くなる。
【００１７】
本考案は以上の実情に鑑みなされたものであって、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はすば歯車を用いた液圧装置において、軸受部材の端面と歯車の端面との間の片当たりを防止して、軸受部材の端面における偏摩耗の発生を抑えることができる液圧装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するための本考案は、
両端面からそれぞれ外方に延出するように設けられた回転軸をそれぞれ有し、且つ歯部が相互に噛み合う一対のはすば歯車であって、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、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一対のはすば歯車と、
両端部が開口し、且つ内部に前記一対の歯車が噛み合った状態で収納される液圧室を有し、該液圧室は前記各歯車の歯先外面が摺接する円弧状の内周面を有する本体と、
前記本体の液圧室内において、前記各歯車の両側にそれぞれ配設され、前記各歯車の回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材と、
前記一対の歯車の回転軸が挿通される２つの貫通穴が形成され、前記一対の歯車と前記一対の軸受部材との間に、前記各歯車の端面にそれぞれ当接するように配設された一対の側板と、
前記本体の両端面にそれぞれに液密状に固設されて前記液圧室を封止する一対のカバープレートとを少なくとも備え、
前記液圧室は、前記一対の歯車の噛み合い部を境に一方が低圧側に、他方が高圧側に設定されるとともに、前記本体は、前記低圧側の液圧室の内面に開口する流路、並びに前記高圧側の液圧室の内面に開口する流路を備えた液圧装置に係る。
【００１９】
本考案に係る液圧装置によれば、一対の歯車と一対の軸受部材との間に、各歯車の端面にそれぞれ当接する一対の側板を設けているので、前記低圧側と高圧側との間の圧力差によって本体に歪みが生じて軸受部材の端面が回転軸に対して傾いたとしても、側板はその端面が回転軸に対して略垂直な状態を維持したまま歯車の端面に対して当接する。したがって、側板が設けられていない場合と比較して、作動液体のリークが発生し難くなり、また、軸受部材の端面に生じ得る偏摩耗の度合いが低減される。
【００２０】
また、上記液圧装置において、前記一対の側板には、前記２つの貫通穴の内周面に、前記側板の表裏に通じる潤滑溝が形成されていることが好ましい。この場合、潤滑溝を介して作動液体が歯車の端面に導かれることにより、歯車と側板との間の潤滑が良くなり両者の間の摩擦が低減され、側板及び歯車の端面に生じる焼き付きを抑えることができる。
【００２１】
また、本考案に係る液圧装置は、前記一対の側板と前記一対の軸受部材との間にそれぞれ配設された、該一対の側板と一対の軸受部材との各対向面間の空間を、前記低圧側と高圧側とに区画する弾性を具備したシール部材を更に備え、前記一対の側板と前記一対の軸受部材との各対向面間の、前記シール部材によって区画された空間内に、前記高圧側の作動液体を供給するように構成され、前記一対の歯車及び前記一対の側板が、前記シール部材の弾性変形によって前記回転軸の軸線方向に移動可能に構成されてなることが好ましい。
【００２２】
この場合、一対の歯車の両端面に当接する側板の背面に高圧側の作動液体を作用させて、当該側板を一対の歯車の両端面に密接させるとともに、一対の歯車とこれに密接する側板とを、シール部材の弾性変形によって回転軸の軸方向に移動可能に設けているので、本体に歪みが生じたとしても、側板が歯車の端面に密接するように移動し、片当たり状態となるのが防止され、軸受部材や側板の偏摩耗及び歯車端面からの作動液体のリークを防止することができる。
【００２３】
また、仮に、スラスト力に周期的な変動が生じる、或いは、液圧装置に突発的な振動が生じたとしても、このような変動や突発的な振動は、シール部材の弾性変形や一対の歯車及び側板の回転軸の軸方向への移動によって吸収され、かかる変動や振動に起因した騒音の発生が抑制される。更に、背面に作用する高圧側の作動液体によって、側板が歯車の両端面に密接しているので、歯車の端面を経由した作動液体のリークが適切に抑制される。
【００２４】
更に、本考案に係る液圧装置において、前記シール部材は、アラビア数字の３の字に模した形状の部材であって、両端部がそれぞれ外側に向けて折り返された折り返し部が形成されており、前記折り返し部に前記高圧側の作動液体が保持され、該保持された作動液体の作用によって前記両端部が前記液圧室の内周面に当接せしめられるように構成されていることが好ましい。このようにすれば、折り返し部に保持される作動液体の圧力によって、側板を歯車の端面により確実に密接させることができ、上述した種々の問題の発生を防止することができる。
【００２５】
更に、上記液圧装置は、前記一対の歯車の内、前記噛み合いによって受けるスラスト力と、前記高圧側の作動液体によって受けるスラスト力とが同じ方向となる歯車の回転軸であって、該スラスト力が作用する方向側の該回転軸端面と対向する前記カバープレートの該対向部分にシリンダ穴を形成し、該シリンダ穴に前記高圧側の作動液体を供給する流路を形成するとともに、該シリンダ穴に、これと対向する前記回転軸端面に当接可能にピストンを嵌挿し、該ピストンの背面に高圧側の作動液体を作用させて、該ピストンを前記回転軸端面に押し付け、前記２つのスラスト力の合力とほぼ釣り合う大きさの抗力を前記回転軸端面に作用させるように構成することが好ましい。
【００２６】
上述したように、はすば歯車を用いた液圧装置では、歯の噛み合いによってスラスト力（以下、「噛み合いスラスト力」という）が生じるとともに、作動液体の圧力を歯面が受けることによって同様にスラスト力（以下、「受圧スラスト力」という）が生じる。
【００２７】
これらのスラスト力の内、受圧スラスト力は、前記一対の歯車の歯面に同様に作用することから、当該一対の歯車に対して同じ方向に作用する。一方、噛み合いスラスト力は、歯部の噛み合いによって生じ、相互に反力として作用するものであるから、一対の歯車に対して正反対の方向に作用する。したがって、一方の歯車については、噛み合いスラスト力と受圧スラスト力とが同じ方向になり、当該一方の歯車には、噛み合いスラスト力と受圧スラスト力との合力としてのスラスト力が作用する。一方、他方の歯車については、噛み合いスラスト力と受圧スラスト力とが正反対の方向となり、当該他方の歯車には、噛み合いスラスト力と受圧スラスト力との差分のスラスト力が作用する。
【００２８】
そして、前記噛み合いスラスト力と受圧スラスト力とは、同じ大きさとなることが理論的に立証されている。
即ち、前記受圧スラスト力をＦｐａとし、歯車の歯幅をｂ、歯数をＺとし、作動液体の圧力によって歯車に生じるトルクをＴとすると、受圧スラスト力Ｆｐａは、次式によって表される。
（数式１）
Ｆｐａ＝Ｔ×（２π／（ｂ×Ｚ））
一方、作動液体の圧力によって歯車にトルクＴを生じ、このトルクＴによって歯車に生じる噛み合いスラスト力Ｆｍａは、次式によって表される。
（数式２）
±Ｆｍａ＝Ｔ×（２π／（ｂ×Ｚ））
【００２９】
したがって、前記一方の歯車に作用するスラスト力Ｆｘａは、
（数式３）
Ｆｘａ＝Ｆｐａ＋Ｆｍａ＝２Ｔ×（２π／（ｂ×Ｚ））
となり、前記他方の歯車に作用するスラスト力Ｆｘｂは、
（数式４）
Ｆｘｂ＝Ｆｐａ−Ｆｍａ＝０
このように、前記他方の歯車については、受圧スラスト力Ｆｐａと噛み合いスラスト力Ｆｍａとが干渉し合って相殺され、当該他方の歯車には、スラスト力が作用しないのである。
【００３０】
そして、本考案では、上記のように、受圧スラスト力Ｆｐａと噛み合いスラスト力Ｆｍａとの合力が作用する歯車の回転軸の端面にピストンを押し付け、このピストンによって前記合力と略釣り合う大きさの抗力を当該回転軸の端面に作用させるようにしているので、当該一方の歯車についても、スラスト力が作用しない状態となる。
【００３１】
このように、本考案に係る液圧装置では、前記一対の歯車の双方がスラスト方向の力を受けない状態を実現することができる。したがって、本考案によれば、一対の歯車の両端面に摺接する側板に、スラスト力に起因した焼き付きが生じる、或いは、これらが破損するといった問題の発生を抑えることができる。
【００３２】
尚、前記シリンダ穴の内周面には、アルマイト処理によってアルマイト層が形成されており、該アルマイト層の表面には、二硫化モリブデンを用いた潤滑処理によって二硫化モリブデン含有層が形成されていることが好ましい。このようにすれば、シリンダ穴内周面の耐摩耗性を向上させるとともに、シリンダ穴の内周面とピストンの外周面との間の摩擦を低減することができる。
【００３３】
尚、前記一対の歯車であって、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（以下、このはすば歯車を「連続接触線噛合歯車」という。）には、インボリュート歯車、サインカーブ歯車、欠円歯車や放物線歯車などが含まれる。
【考案の効果】
【００３４】
以上のように、本考案に係る液圧装置によれば、本体に歪みが生じたとしても、側板が歯車の端面に密接するように移動することができるため、片当たり状態となって歯車の端面との間に隙間が生じるのを防止して、歯車端面からの作動液体のリークを防止することができ、また、側板に偏摩耗が生じるのを抑えることができる。更に、周期的なスラスト力の変動や液圧装置に生じる突発的な振動を、一対の歯車と側板とが移動してこれを吸収することによって、騒音の発生や作動液体のリークの発生を抑えることができる。
【００３５】
また、本考案の液圧装置においては、連続接触線噛合歯車に作用するスラスト力を緩和し、これを中立的な状態とすることができる。したがって、本考案の液圧装置によれば、従来のような、一対の歯車の両端面に摺接する側板に、スラスト力に起因した焼き付きが生じる、或いは、これらが破損するといった問題が生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本考案の一実施形態に係る油圧ポンプを示す平断面図である。
【図２】図１における矢視Ａ−Ａ方向の正断面図である。
【図３】本実施形態に係る油圧ポンプの側板を示す平面図である。
【図４】本実施形態に係る油圧ポンプのブッシュを示す平面図である。
【図５】図４における矢視Ｂ方向の側面図である。
【図６】ブッシュに区画シールを取り付けた状態を示す側面図である。
【図７】図６における矢視Ｃ−Ｃ方向の拡大断面図である。
【図８】従来の歯車ポンプを示す平断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００３７】
以下、本考案の具体的な実施の形態について、図面に基づき説明する。尚、本例の液圧装置は油圧ポンプであり、作動液体として作動油を用いる。
【００３８】
図１及び図２に示すように、この油圧ポンプ１は、内部に液圧室４が形成されたハウジング２と、この液圧室４内に配設された一対のはすば歯車であって、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はすば歯車、即ち、前記「連続接触線噛合歯車」（以下、単に「歯車」という）２０，２３、一対の軸受部材たるブッシュ４０，４５、及び一対の側板３０，３３とを備える。
【００３９】
前記ハウジング２は、一方の端面から他方の端面に向けて、断面形状が略アラビア数字の８の字に模した形状をした空間を有する前記液圧室４が形成された本体３と、この本体３の前記一方端面（前端面）にシール１２を介して液密状に固定されたフロントカバー７と、同様に本体３の前記他方端面（後端面）にシール１３を介して液密状に固定されたエンドカバー８とから構成され、前記フロントカバー７及びエンドカバー８によって前記液密室４が閉塞されている。
【００４０】
前記一対の歯車２０，２３は、一方が駆動歯車２０、他方が従動歯車２３である。駆動歯車２０の回転方向をフロントカバー７から見て右回転で使用する場合、駆動歯車２０の歯部は右ねじれとなり、従動歯車２３の歯部は左ねじれとなる。各歯車２０，２３は、その両端面から軸方向に沿ってそれぞれ回転軸２１，２４が延設されており、これら一対の歯車２０，２３は、相互に噛み合った状態で前記液圧室４内に挿入されて、その歯先外面が前記液圧室４の内周面３ａに摺接するようになっており、前記液圧室４は、この一対の歯車２０，２３の噛み合い部を境に、高圧側と低圧側とに二分される。また、駆動歯車２０の前方側の回転軸２１の端部はテーパ状に形成され、更にその先端にはねじ部２２が形成されており、同部は、前記フロントカバー７に形成された貫通穴７ａを通じて外方に延出し、同回転軸２１の外周面と貫通穴７ａの内周面との間がオイルシール１０によってシールされている。
【００４１】
前記本体３には、その一方の側面に前記液圧室４の低圧側に通じる取入れ穴（取入れ流路）５が形成されるとともに、これと相対する他方の側面に、同じく前記液圧室４の高圧側に通じる吐出し穴（吐出し流路）６が形成されている。そして、これら取入れ穴５及び吐出し穴６は、それぞれの軸線が前記一対の歯車２０，２３の回転軸２１，２４間の中心に位置するように設けられている。
【００４２】
図３に示すように、前記一対の側板３０，３３は、それぞれ２つの貫通穴３１，３４が形成された、断面形状が略アラビア数字の８の字に模した形状をした板状の部材であり、各貫通穴３１，３４に前記各歯車２０，２３の回転軸２１，２４が挿通された状態で当該歯車２０，２３の両側に配設され、その一方端面が各歯車２０，２３の歯部を含む端面全面にそれぞれ当接した状態となっている。また、一対の側板３０，３３には、前記２つの貫通穴３１，３４の内周面に開口し、且つ側板３０，３３の表裏に通じる潤滑溝３２，３５が形成されており、前記一対の歯車２０，２３が回転する際に、潤滑溝３２，３５内の作動油が各歯車２０，２３の端面及び歯底に導かれるようにすることで、各歯車２０，２３の歯底を冷却することができ、且つ各歯車２０，２３と側板３０，３３との間の潤滑を良くして両者の間の摩擦を低減することができるようになっている。
【００４３】
前記ブッシュ４０，４５は、図４及び図５に示すように、それぞれ２つの支持穴４１，４６を有する、断面形状が略アラビア数字の８の字に模した形状をした部材からなるメタル軸受であり、各支持穴４１，４６内には、ベアリング４２，４７が設けられている。このブッシュ４０，４５は、各支持穴４１，４６にそれぞれ前記歯車２０，２３の回転軸２１，２４が挿通された状態で、前記一対の側板３０，３３の外側に配設され、当該回転軸２１，２４を回転自在に支持する。
【００４４】
また、ブッシュ４０，４５の前記側板３０，３３と対向する端面には、側面視略アラビア数字の３の字に模した形状をした溝４０ａ，４５ａが形成されている。そして、当該溝４０ａ，４５ａには、図６及び図７に示すように、弾性を有する区画シール４３，４８と、当該区画シール４３，４８に沿って配設され、区画シール４３，４８のはみ出しを防ぐためのバックアップリング４４，４９がそれぞれ設けられている。この区画シール４３，４８は、ブッシュ４０，４５と側板３０，３３との間の隙間５０，５１を高圧側と低圧側とに区画するものであり、高圧側の隙間５０，５１には、適宜流路を介して、前記液圧室４の高圧側の作動油が導かれるようになっており、各側板３０，３３は、この隙間５０，５１に導かれた高圧の作動油によって、その前記一方端面が前記各歯車２０，２３の端面にそれぞれ押し付けられ、これにより、高圧側の作動油が低圧側にリークするのが防止される。尚、側板３０，３３には、その歯車２０，２３側の端面にも液圧室４内の高圧の作動油が作用するが、隙間５０，５１内の受圧面積は、歯車２０，２３側の受圧面積よりも大きくなっており、この結果、側板３０，３３は、その作用力の差によって歯車２０，２３の端面に押し付けられる。
【００４５】
また、図７に示すように、前記区画シール４３，４８には、その両端部が外側に向けて折り返された折り返し部４３ａ，４８ａが形成されており、当該折り返し部４３ａ，４８ａに高圧側の作動油が保持され、この保持される作動油の圧力が側板３０，３３に作用することによって、当該側板３０，３３が歯車２０，２３の端面に沿って移動する。尚、区画シール４３，４８は、前記折り返し部４３ａ，４８ａに高圧側の作動油が保持されることで、前記両端部が液圧室４の内周面３ａに押し当てられるため、前記隙間５０，５１における高圧側から低圧側へと作動油がリークするのを効果的に防止することができる。
【００４６】
また、ブッシュ４０，４５の他方端面は、それぞれフロントカバー７及びエンドカバー８の端面に当接しており、これにより、歯車２０，２３の端面と側板３０，３３の前記一方端面とが当接した状態、及び各側板３０，３３の前記他方端面と各ブッシュ４０，４５に設けた区画シール４３，４８とが当接した状態となるとともに、これら歯車２０，２３、側板３０，３３及びブッシュ４０，４５に予圧が付与された状態となっている。
【００４７】
尚、前記ブッシュ４０，４５間の距離が大きくなると、油圧ポンプ１の作動中に前記高圧側と低圧側との圧力差によって生じる本体３の歪みと回転軸２１，２４のたわみが大きくなり、歯車２０，２３の歯先と液圧室４の内周面３ａの隙間が大きくなるため容積効率が低下する。したがって、前記ブッシュ４０，４５間の距離を極力小さくして、油圧ポンプ１の容積効率を高くするために、前記側板３０，３３は、適度に機械的強度を保った上で、その厚さを極力薄くすることが好ましい。
【００４８】
また、前記エンドカバー８には、前記歯車２０の後部側の回転軸２１の端面と対向する部分にシリンダ穴８ａが形成され、このシリンダ穴８ａ内にピストン９が嵌挿されている。また、前記シリンダ穴８ａの後部には、図示しない流路を介して前記液圧室４内の高圧側の作動油が供給されるようになっており、ピストン９の背面（後端面）に前記高圧側の作動油が作用するようになっている。尚、前記シリンダ穴８ａの内周面には、耐摩耗性を向上させるために、アルマイト処理を施した後、二硫化モリブデンを用いた潤滑処理を施すことにより、二硫化モリブデンを含浸させたアルマイト皮膜を被覆させている。
【００４９】
上述したように、本例の歯車２０の歯部は右ねじれ、歯車２３の歯部は左ねじれとなっている。したがって、歯車２０の回転方向をフロントカバー７から見て右回転させると、当該歯車２０には、その歯部に高圧の作動油が作用することによって生じる後方に向けた受圧スラスト力Ｆｐａと、歯車２０，２３の噛み合いによって生じる同じく後方に向けた噛み合いスラスト力Ｆｍａとが作用し、これら受圧スラスト力Ｆｐａと噛み合いスラスト力Ｆｍａとの合力としての合成スラスト力Ｆｘａ，Ｆｘｂが作用する。
【００５０】
本例の前記ピストン９は、その背面に高圧の作動油が作用することによって、前記歯車２０に作用する前記合成スラスト力Ｆｘａとほぼ釣り合い、これを打ち消す推力が生じるように、その断面積（受圧面積）の大きさが設定されている。
【００５１】
即ち、受圧スラスト力Ｆｐａと噛み合いスラスト力Ｆｍａとは、歯車２０，２３の歯幅をｂ、歯数をＺとし、外部駆動源によって駆動歯車２０の回転軸２１に伝達されるトルクをＴとすると、理論的にそれぞれ次式によって算出される。
（数式１）
Ｆｐａ＝Ｔ×（２π／（ｂ×Ｚ））
（数式２）
±Ｆｍａ＝Ｔ×（２π／（ｂ×Ｚ））
したがって、歯車２０に作用する合力としてのスラスト力Ｆｘａは、
（数式３）
Ｆｘａ＝Ｆｐａ＋Ｆｍａ＝２Ｔ×（２π／（ｂ×Ｚ））
となり、前記高圧の作動油の圧力をＰｄとすると、ピストン９の断面積Ｓ（ｍｍ２）は、次式によって算出される。
（数式６）
Ｓ＝（４π×Ｔ）／（ｂ×Ｚ×Ｐｄ）
また、トルクＴは、油圧ポンプ１の理論（定格）吐出量をＶｔｈ（歯車２０，２３の１回転当たりの吐出量（ｃｃ））とすると、次式で表される。
（数式７）
Ｔ＝Ｐｄ×Ｖｔｈ／４π
したがって、数式６及び数式７から、ピストン９の断面積Ｓは次式から得られる。
（数式８）
Ｓ＝Ｖｔｈ／（ｂ×Ｚ）
【００５２】
尚、油圧ポンプ１には、加工及び組み付けのバラツキや、回転軸を軸線方向に移動可能にするための弾性シールの弾性係数に係るバラツキなどの様々な変動要素があり、これに応じて前記スラスト力Ｆｘａも変動するため、これを考慮して前記断面積Ｓは下式を満足するように設定されるのが好ましい。
（数式５）
０．９（Ｖｔｈ／（ｂ×Ｚ））≦Ｓ≦１．１（Ｖｔｈ／（ｂ×Ｚ））
【００５３】
一方、歯車２３には、その歯部に高圧の作動油が作用することによって生じる後方に向けた受圧スラスト力Ｆｐａと、歯車２０，２３の噛み合いによって生じる前方に向けた噛み合いスラスト力−Ｆｍａとの合力が作用し、この合力Ｆｘｂは次式によって算出される。
（数式４）
Ｆｘｂ＝Ｆｐａ−Ｆｍａ＝０
このように、歯車２３については、受圧スラスト力Ｆｐａと噛み合いスラスト力Ｆｍｂとが干渉しあって相殺され、スラスト力が作用しない。
【００５４】
以上の構成を備えた本例の油圧ポンプ１によれば、前記ハウジング２の取入れ穴５に、作動油を貯留する適宜タンク内に接続された適宜配管を接続するとともに、前記吐出し穴６に、適宜油圧機器が接続された適宜配管を接続し、また、前記駆動歯車２０の回転軸２１のねじ部２２に適宜駆動モータを接続する。そして、前記駆動モータを作動させて駆動歯車２０を回転させる。
【００５５】
これにより、駆動歯車２０に噛み合った従動歯車２３が回転し、前記液圧室４の内周面３ａと各歯車２０，２３の歯部によって挟まれた空間の作動油が、各歯車２０，２３の回転によって吐出し穴６側に移送され、前記一対の歯車２０，２３の噛み合い部を境として、吐出し穴６側が高圧側に、取入れ穴５側が低圧側になる。
【００５６】
そして、作動油が吐出し穴６側に移送されることによって取入れ穴５側が負圧になると、タンク内の作動油が配管及び取入れ穴５を介して低圧側の前記液圧室４内に吸引され、同様に前記液圧室４の内周面と各歯車２０，２３の歯部によって挟まれた空間の作動油が、各歯車２０，２３の回転によって吐出し穴６側に移送され、高圧に加圧されて吐出し穴６及び配管を介して油圧機器に送られる。
【００５７】
また、本例の油圧ポンプ１においては、ブッシュ４０，４５と側板３０，３３との間の隙間５０，５１に、前記流路を経由して高圧の作動油が導かれ、この作動油の作用によって側板３０，３３が歯車２０，２３の端面に押し付けられるため、高圧側の作動油が低圧側にリークするのが防止される。
【００５８】
ところで、上述したように、はすば歯車２０，２３を用いた本例の油圧ポンプ１では、歯車２０に、受圧スラスト力Ｆｐａと噛み合いスラスト力Ｆｍａとの合力Ｆｘａが作用するが、本例では、ピストン９によって、この合力Ｆｘａと略釣り合い且つこれに抗するような力を歯車２０の回転軸２１の後端面に作用させているので、当該歯車２０は、スラスト力が作用しない状態が実現される。
【００５９】
一方、歯車２３には、受圧スラスト力Ｆｐａと噛み合いスラスト力Ｆｍａとが反対方向に作用するため、これらが相殺されて、当該歯車２３にはスラスト力が作用しない状態となっている。
【００６０】
このように、本例の油圧ポンプ１では、一対の歯車２０，２３の双方がスラスト方向の力を受けない状態を実現することができ、一対の歯車２０，２３の両端面に摺接する側板３０，３３にスラスト力に起因した焼き付きが生じる、或いは、これらが破損するといった上記従来のような問題が生じることはない。
【００６１】
更に、本例の油圧ポンプ１においては、使用時にハウジング２に歪みが生じたとしても、前記隙間５０，５１に導かれた作動油の作用により、側板３０，３３が歯車２０，２３の端面に沿って押し付けられた状態となり、片当たり状態になることもない。これにより、歯車２０，２３や側板３０，３３の偏摩耗が防止されるとともに、歯車２０，２３の端面を介した作動油のリークが防止される。
【００６２】
また、仮に、前記受圧スラスト力Ｆｐａや噛み合いスラスト力Ｆｍａに周期的な変動が生じる、或いは、当該油圧ポンプ１に突発的な振動が生じても、このような変動や突発的な振動は、区画シール４３，４８の弾性変形や、歯車２０，２３及び側板３０，３３の回転軸２１，２４の軸方向に沿った移動によって吸収され、かかる変動や振動に起因した騒音の発生を抑制することができる。
【００６３】
また、区画シール４３，４８に形成された折り返し部４３ａ，４８ａに高圧の作動油が保持されるようになっており、この保持された作動油も側板３０，３３に対して作用する。したがって、側板３０，３３が歯車２０，２３の端面に沿ってより確実に押し付けられた状態となり、上記種々の問題の発生がより確実に防止される。
【００６４】
以上、本考案の一実施形態について説明したが、本考案の採り得る具体的な態様は何らこれに限定されるものではない。
【００６５】
例えば、上例の油圧ポンプにおいては、駆動歯車２０の回転方向をフロントカバー７側から見て右回転とし、駆動歯車２０に右ねじれのはすば歯車を用い、従動歯車２３に左ねじれのはすば歯車を用いたが、駆動歯車２０の回転方向をフロントカバー７側から見て左回転とし、駆動歯車に左ねじれのはすば歯車を用い、従動歯車に右ねじれのはすば歯車を用いるようにしてもよい。
【００６６】
また、上例では、本考案に係る液圧装置を油圧ポンプとして具現化したものを例示したが、これに限られるものではなく、例えば、これを油圧モータとして具現化しても良い。また、作動液体についても、作動油に限られるものではなく、例えば、切削液を作動液体としても良い。この場合、本考案に係る液圧装置はクーラントポンプとして具現化される。
【００６７】
また、上例では特に言及していないが、前記回転軸２１のテーパ部にキー溝を形成するとともに、このキー溝にキーを挿入して、このキー溝とキーにより、当該回転軸２１のテーパ部に適宜回転体を連結するようにしても良い。
【００６８】
また、上例においては、前記本体３に、取入れ穴５及び吐出し穴６を貫通穴として形成したが、前記取入れ穴５及び吐出し穴６は、それぞれ液圧室４に通じるものであれば良く、したがって、当該取入れ穴５及び吐出し穴６は、それぞれその一方が本体３に形成された開口によって外部に通じる流路（取入れ流路及び吐出し流路）を構成するように、これら本体、並びにフロントカバー７及び／又はエンドカバー８に形成されていても良い。
【符号の説明】
【００６９】
１    油圧ポンプ
２    ハウジング
３    本体
４    液圧室
７    フロントカバー
８    エンドカバー
８ａ  シリンダ穴
９    ピストン
２０  駆動歯車
２１  回転軸
２３  従動歯車
２４  回転軸
３０，３３  側板
３２，３５  潤滑溝
４０，４５  ブッシュ
４３，４８  区画シール
４３ａ，４８ａ  折り返し部
５０，５１  隙間
【図１】
0003189138.tif 000003
【図２】
0003189138.tif 000004
【図３】
0003189138.tif 000005
【図４】
0003189138.tif 000006
【図５】
0003189138.tif 000007
【図６】
0003189138.tif 000008
【図７】
0003189138.tif 000009
【図８】
0003189138.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月12日(2013.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
両端面からそれぞれ外方に延出するように設けられた回転軸をそれぞれ有し、且つ歯部が相互に噛み合う一対のはすば歯車であって、それぞれ歯先及び歯底に円弧部が含まれる歯形を有し、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一対のはすば歯車と、
両端部が開口し、且つ内部に前記一対の歯車が噛み合った状態で収納される液圧室を有し、該液圧室は前記各歯車の歯先外面が摺接する円弧状の内周面を有する本体と、
前記本体の液圧室内において、前記各歯車の両側にそれぞれ配設され、前記各歯車の回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材と、
前記一対の歯車の回転軸が挿通される２つの貫通穴が形成され、前記一対の歯車と前記一対の軸受部材との間に、前記各歯車の端面にそれぞれ当接するように配設された一対の側板と、
前記本体の両端面にそれぞれに液密状に固設されて前記液圧室を封止する一対のカバープレートとを少なくとも備え、
前記液圧室は、前記一対の歯車の噛み合い部を境に一方が低圧側に、他方が高圧側に設定されるとともに、前記本体は、前記低圧側の液圧室の内面に開口する流路、並びに前記高圧側の液圧室の内面に開口する流路を備えたことを特徴とする液圧装置。
【請求項２】
前記一対の側板は、前記２つの貫通穴の内周面に、該側板の表裏に通じる潤滑溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の液圧装置。
【請求項３】
前記一対の側板と前記一対の軸受部材との間にそれぞれ配設された、該一対の側板と一対の軸受部材との各対向面間の空間を、前記低圧側と高圧側とに区画する弾性を具備したシール部材を更に備え、
前記一対の側板と前記一対の軸受部材との各対向面間の、前記シール部材によって区画された空間内に、前記高圧側の作動液体を供給するように構成され、
前記一対の歯車及び前記一対の側板が、前記シール部材の弾性変形によって前記回転軸の軸線方向に移動可能に構成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の液圧装置。
【請求項４】
前記シール部材は、アラビア数字の３の字に模した形状の部材であって、両端部がそれぞれ外側に向けて折り返された折り返し部が形成されており、
前記折り返し部に前記高圧側の作動液体が保持され、該保持された作動液体の作用によって前記両端部が前記液圧室の内周面に当接せしめられるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の液圧装置。
【請求項５】
前記一対の歯車の内、前記噛み合いによって受けるスラスト力と、前記高圧側の作動液体によって受けるスラスト力とが同じ方向となる歯車の回転軸であって、該スラスト力が作用する方向側の該回転軸端面と対向する前記カバープレートの該対向部分にシリンダ穴を形成し、該シリンダ穴に前記高圧側の作動液体を供給する流路を形成するとともに、該シリンダ穴に、これと対向する前記回転軸端面に当接可能にピストンを嵌挿し、該ピストンの背面に高圧側の作動液体を作用させて、該ピストンを前記回転軸端面に押し付け、前記２つのスラスト力の合力とほぼ釣り合う大きさの抗力を前記回転軸端面に作用させることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの液圧装置。
【請求項６】
前記シリンダ穴の内周面には、アルマイト処理によってアルマイト層が形成されており、該アルマイト層の表面には、二硫化モリブデンを用いた潤滑処理によって二硫化モリブデン含有層が形成されていることを特徴とする請求項５記載の液圧装置。