(57)【要約】【課題】吐出容量が可変でき、かつ吐出容量を変化させたときに発生する余剰流量を低減こと。【解決手段】吸入ポート５２から吐出ポート７２へ運び込まれる流量は、従動ギヤの２枚の歯間当たり、第１従動ギヤ１０１側よりもｑ２だけ小さくなる。また、図２（ｂ）に示すように、吐出ポート７２から吸入ポート５２へ戻される流量は、駆動ギヤと従動ギヤとの噛み合い空間１個当たり、第１従動ギヤ１０１側よりもｑ３だけ大きくなる。そして、駆動ギヤ３によって吸入ポート５１から吐出ポート７２へ運び込まれる流量は一定である。その結果、第２従動ギヤ１０２によって吐出ポート７２から吐出する流量は、第１従動ギヤ１０１によって吐出ポート７１から吐出する流量よりも、駆動ギヤ１回転当たりｑ２＋ｑ３の駆動ギヤ歯数倍分だけ小さくすることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ギヤと、当該駆動ギヤに駆動される複数の従動ギヤとで構成されるギヤポンプであって、
前記各従動ギヤは共通の元ギヤから製造されるとともに、少なくとも一つの従動ギヤを他の従動ギヤとは異なる歯車諸元とすることによって、前記各従動ギヤによって吐出される流体の吐出容量を異ならせることを特徴とするギヤポンプ。
【請求項２】
前記歯車諸元は歯先円径であって、少なくとも一つの前記従動ギヤの歯先円径を他の従動ギヤの歯先円径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載のギヤポンプ。
【請求項３】
前記歯車諸元は歯先円径であって、少なくとも一つの前記従動ギヤの歯先円径を他の従動ギヤの歯先円径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のギヤポンプ。
【請求項４】
第１駆動ギヤと、当該第１駆動ギヤに内接して駆動される第１従動ギヤとで構成される内接型の第１ギヤポンプと、
前記第１駆動ギヤと共通の元ギヤから製造される第２駆動ギヤと、前記第１従動ギヤと共通の元ギヤから製造されるとともに前記第２駆動ギヤに内接して駆動される第２従動ギヤとで構成される内接型の第２ギヤポンプと、を有し、
前記第２駆動ギヤ又は前記第２従動ギヤの少なくとも一方は、前記第１駆動ギヤ又は前記第１従動ギヤに対して歯車諸元を変更することにより、前記第１ギヤポンプと前記第２ギヤポンプとで吐出する流体の吐出容量を異ならせることを特徴とするギヤポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ギヤポンプに関し、さらに詳しくは、流体の吐出容量を可変できるとともに、流体の吐出容量を可変したときに発生する余剰流量を低減できるギヤポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ギヤポンプは、油圧機器を動作させるための油圧発生源として用いられ、簡単な構造でコンパクトに設計できるので、自動車やトラック等の車両搭載用の油圧発生源として広く用いられている。自動車やトラック等の車両においては、油圧機器が必要とする油量が変化する場合があり、このような油量変化に対応できる構成が必要である。このような要求に対しては、特許文献１には、駆動ギヤと、これと噛み合う２系統の従動ギヤとからなる２つのポンプを備えたギヤポンプを用い、一方のポンプの吐出口を当該ポンプの吸入口に接続するアンロード通路を設け、このアンロード通路を開閉することによって吐出容量を変化させるギヤポンプが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−７０７５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このギヤポンプでは同じ吐出容量のポンプを２個用いるので、１個のポンプのみを使用する時と２個のポンプを使用する時との吐出容量比は１：２にすることしかできない。しかし、実際の運転においては、通常使用時と大流量時とにおける必要流量比が１：２よりも小さい場合がほとんどであり、特許文献１に開示されたギヤポンプでは余剰流量が発生していた。そして、余剰流量が発生してもその分のポンプ駆動エネルギーは必要なので、その分のエネルギー損失が発生していた。
【０００５】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、吐出容量を可変でき、かつ吐出容量を可変した際における余剰流量の発生を抑制できるギヤポンプを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明によるギヤポンプは、駆動ギヤと、当該駆動ギヤに駆動される複数の従動ギヤとで構成されるギヤポンプであって、前記各従動ギヤは共通の元ギヤから製造されるとともに、少なくとも一つの従動ギヤを他の従動ギヤとは異なる歯車諸元とすることによって、前記各従動ギヤによって吐出される流体の吐出容量を異ならせることを特徴とする。
【０００７】
このギヤポンプは、駆動ギヤと、共通の元ギヤから製造される複数の従動ギヤとからなる外接型のギヤポンプである。そして、複数の従動ギヤのうち少なくとも一つの従動ギヤの歯車諸元を、他の従動ギヤとは異ならせることによって、それぞれの従動ギヤが吐出する流体の吐出容量を相違させる。このように、共通の元ギヤからなる従動ギヤの歯車諸元のみを変更することによって、各従動ギヤの吐出容量を変更できる。また、従動ギヤの歯車諸元を変更すれば、任意の吐出容量を設定することができるので、歯車諸元を異ならせた従動ギヤ同士を組み合わせて、流体吐出対象の仕様や運転条件に適した吐出容量を設定することで、全従動ギヤの吐出による流量増大時において発生する余剰流量を低減することができる。さらに、複数の従動ギヤは共通の元ギヤからなるので、従動ギヤを製造する工具や工程を大幅に変更することなく、吐出容量の異なる吐出ポートを持つギヤポンプを簡易に製造することができる。
【０００８】
また、次の本発明によるギヤポンプは、上記ギヤポンプにおいて、前記歯車諸元は歯先円径であって、少なくとも一つの前記従動ギヤの歯先円径を他の従動ギヤの歯先円径よりも小さくしたことを特徴とする。
【０００９】
このギヤポンプは、少なくとも一つの従動ギヤの歯先円径を他の従動ギヤの歯先円径よりも小さくしてあるので、他の従動ギヤと比較してこの従動ギヤの吐出容量を小さくすることができる。そして、歯先円径の大きさを調整すれば、従動ギヤの吐出容量を容易に小さくすることができるので、流体吐出対象の仕様や運転条件に適した吐出容量を簡便に設定することができる。これによって、全従動ギヤによる吐出時において発生する余剰流量を削減できる。また、歯先円径を小さくすることにより、この従動ギヤのトップランド面積を大きくすることができるので、従動ギヤのトップランドによる流体のシール効果を大きくして、ギヤポンプの容積効率を向上させることができる。
【００１０】
また、次の本発明によるギヤポンプは、上記ギヤポンプにおいて、前記歯車諸元は歯先円径であって、少なくとも一つの前記従動ギヤの歯先円径を他の従動ギヤの歯先円径よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１１】
このギヤポンプは、少なくとも一つの従動ギヤの歯先円径を他の従動ギヤの歯先円径よりも大きくしてあるので、他の従動ギヤと比較してこの従動ギヤの吐出容量を大きくすることができる。そして、歯先円径の大きさを調整すれば、従動ギヤの吐出容量を容易に高くすることができるので、流体吐出対象の仕様や運転条件に適した吐出容量を簡便に設定することができる。これによって、全従動ギヤによる吐出時において発生する余剰流量を削減できる。また、歯先円径を大きくすることにより、この従動ギヤのトップランド面積を小さくすることができるので、従動ギヤの歯先とケーシング内面との摺動抵抗を小さくして機械効率を向上させることができる。
【００１２】
また、次の本発明によるギヤポンプは、第１駆動ギヤと、当該第１駆動ギヤに内接して駆動される第１従動ギヤとで構成される内接型の第１ギヤポンプと、前記第１駆動ギヤと共通の元ギヤから製造される第２駆動ギヤと、前記第１従動ギヤと共通の元ギヤから製造されるとともに前記第２駆動ギヤに内接して駆動される第２従動ギヤとで構成される内接型の第２ギヤポンプと、を有し、前記第２駆動ギヤ又は前記第２従動ギヤの少なくとも一方は、前記第１駆動ギヤ又は前記第１従動ギヤに対して歯車諸元を変更することにより、前記第１ギヤポンプと前記第２ギヤポンプとで吐出する流体の吐出容量を異ならせることを特徴とする。
【００１３】
このギヤポンプは、内接型のギヤポンプを複数備え、共通の駆動軸によって各ギヤポンプの駆動ギヤを回転させる。そして、各ギヤポンプの駆動ギヤ及び従動ギヤは、それぞれ元ギヤが共通しており、各ギヤポンプ間で駆動ギヤ又は従動ギヤのうち少なくとも一方の歯車諸元を変更することにより、各ギヤポンプ間における吐出容量を異ならせる。このように、共通の元ギヤからなる従動ギヤ又は駆動ギヤの歯車諸元のみを変更することによって、各ギヤポンプ間において吐出容量を容易に変更できる。また、従動ギヤ等の歯車諸元を変更することにより、任意の吐出容量を設定することができるので、このギヤポンプは流体吐出対象の仕様や運転条件に適した吐出容量を簡便に設定することができる。これにより、流量増大時における余剰流量の発生を抑制することができる。さらに、工具や工程を大幅に変更することなく、簡易に吐出容量の異なる吐出容量で吐出可能なギヤポンプを製造できる。また、歯車諸元を変更するだけで任意に吐出容量を変更できるので、ギヤポンプを設計する際の自由度を向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同１のものが含まれる。なお、この本発明は、吐出容量を変更して使用する要求がある箇所に対して適用でき、特に乗用車、トラック、バスその他の車両においてオイルポンプを使うときに吐出容量を変更する必要がある部分に対して好適である。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る本発明のギヤポンプを示す断面図である。このギヤポンプは、駆動ギヤと当該駆動ギヤに駆動される複数の従動ギヤとで構成される複数の吸入／吐出部を有するギヤポンプであって、各従動ギヤは共通の元ギヤを用いるとともに、少なくとも一つの従動ギヤの歯車諸元を変更することによって、各吐出ポートの吐出容量を変更する点に特徴がある。次に、実施の形態１に係る本発明のギヤポンプについて説明する。
【００１６】
このギヤポンプ１００は、いわゆる外接ギヤポンプであって、ケーシング１内に備えられた駆動ギヤ３と第１従動ギヤ１０１、及び駆動ギヤ３と第２従動ギヤ１０２とがそれらの外側で噛み合って流体を吸入し吐出する。また、このギヤポンプ１００は、吸入ポート５１、５２、及び吐出ポート７１、７２を備えている。そして、吸入ポート５１、５２から流体を吸入し、吐出ポート７１に吐出する第１吸入／吐出部１００１と、吸入ポート５１、５２から流体を吸入し、吐出ポート７２に吐出する第２吸入／吐出部１００２とから構成される。このように、このギヤポンプ１００は、複数の吸入／吐出部を備えるものである。なお、以下の例では吸入／吐出部を２個備えたギヤポンプについて説明するが、吸入／吐出部は２個に限られず、３個以上の吸入／吐出部を備えるギヤポンプに対しても本発明は適用できる。
【００１７】
駆動ギヤ３は、エンジンその他の駆動手段（図示せず）によって回転軸Ｃを中心として図１の矢印方向に回転し、駆動ギヤ３と噛み合う第１従動ギヤ１０１及び第２従動ギヤ１０２を、それぞれの回転軸Ｃ１及びＣ２を中心として回転させる。駆動ギヤ３は吸入ポート５２から、第１従動ギヤ１０１は吸入ポート５１から流体を吸入し、両吸入ポートから吸入された液体は第１吐出ポート７１から吐出される。同様に、第２従動ギヤ１０２は吸入ポート５２から、駆動ギヤ３は吸入ポート５１から流体を吸入し、両吸入ポートから吸入された液体は第２吐出ポート７２から吐出される。
【００１８】
図２は、実施の形態１に係る本発明の従動ギヤを示す一部拡大図である。本発明のギヤポンプ１００に係る第１及び第２従動ギヤ１０１、１０２は、それぞれ共通の元ギヤから製造される。ここで、共通の元ギヤとは、同じ歯切り工具、すなわち共通の諸元を持つ歯切り工具で製造できることを意味する。このような元ギヤによれば、同じ歯切り工具で元ギヤを切削した後、当該元ギヤに対して簡単な切削加工等を施工することによって、流量を変更させるように歯車諸元を変更した従動ギヤに加工できる。すなわち、従動ギヤの歯車諸元のうち、少なくともピッチ円、歯数、圧力角及び転位係数が同じであればよく、これら以外の歯車諸元を歯切り後の加工によって変更できる余地があればよい。本発明において変更可能な歯車諸元は、同じ歯切り工具を用いた場合に変更可能な歯車諸元である。このような歯車諸元は、例えば歯先円径、歯幅（図面垂直方向の厚さ）であり、これらのうち少なくとも一つを変更することによって、従動ギヤの吐出容量を変更する。
【００１９】
実施の形態１に係る本発明においては、変更する歯車諸元として歯先円径を選択し、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、第２従動ギヤ１０２の歯先円の半径ｒ２と第１従動ギヤ１０１の歯先円の半径ｒ１とを異ならせている。本実施の形態においては、第１従動ギヤ１０１と第２従動ギヤ１０２ギヤ間で、それぞれの歯先円の半径がｒ１＞ｒ２となるようにしてある。なお、歯先円の半径を２倍すれば、歯先円径となる（以下同様）。このとき、第１従動ギヤ１０１と第２従動ギヤ１０２ギヤ間において、それぞれの歯丈ｈ１とｈ２との関係はｈ１＞ｈ２となる。
【００２０】
このような構成によって、第２吸入／吐出部１００２側におけるケーシング内面１２ｉ（図２（ａ）中、実線で示す部分）の半径Ｒ２は、第１吸入／吐出部１００１側におけるケーシング内面１１ｉ（図２（ａ）中、点線で示す部分）の半径Ｒ１よりも小さくなる。このため、吸入ポート５２から吐出ポート７２へ運び込まれる流量は、従動ギヤの２枚の歯間当たり、第１従動ギヤ１０１側よりもｑ２だけ小さくなる（図２（ａ））。また、吐出ポート７２から吸入ポート５２へ戻される流量は、駆動ギヤと従動ギヤとの噛み合い空間１個当たり、第１従動ギヤ１０１側よりもｑ３だけ大きくなる（図２（ｂ））。そして、駆動ギヤ３によって吸入ポート５１から吐出ポート７２へ運び込まれる流量はｑ１で一定である（図１）。その結果、吐出ポート７２から吐出される流量は、吐出ポート７１から吐出する流量よりも、駆動ギヤ１回転当たりｑ２＋ｑ３の駆動ギヤ歯数倍分だけ小さくすることができる。このように、実施の形態１に係る本発明のギヤポンプ１００では、複数の吸入／吐出部間において、それぞれの吸入／吐出部が吐出する流体の流量を変更することができる。これによって、流体吐出対象の仕様や運転条件に応じて、それぞれの吸入／吐出部における吐出容量を任意の値に設定できるので、余剰流量の発生を抑制することができる。
【００２１】
また、第１従動ギヤ１０１と共通の元ギヤからなる第２従動ギヤ１０２の歯先円径を小さくすることによって、第２従動ギヤ１０２のトップランド１０２ｔにおける面積Ｓ２を、第１従動ギヤ１０１のトップランド１０１ｔにおける面積Ｓ１よりも大きくすることができる。これによって、前記トップランド１０２ｔとケーシング内面１２ｉとの接触面積を大きくすることができるので、第２吸入／吐出部１００２側においては第１吸入／吐出部１００１側よりも流体のシール面積を大きくすることができる。その結果、第２吸入／吐出部１００２側においては、第２吐出ポート７２から第２吸入ポート５２への流体の漏れを低減できるので、第１吸入／吐出部１００１側よりも容積効率を向上させることができる。これにより、低流量時においても流量欠損を小さくできるので、ギヤポンプ１００の容積効率を高く維持できる。
【００２２】
図３は、実施の形態１に係る本発明のギヤポンプの使用例を示す説明図である。同図を用いて、実施の形態１に係る本発明のギヤポンプ１００の駆動例を説明する。この例において、ギヤポンプ１００の流体吐出対象は自動車やトラック等のオートマチックトランスミッション（以下ＡＴと略称）であり、ＡＴ５８を制御するためにギヤポンプ１００が使用される。一般に、ＡＴは常に同じ流量で運転される訳はなく、エンジンの回転数やＡＴに対する負荷等に応じて、必要とされる流量が変化する。多くの運転条件下においては１個の従動ギヤで十分な流量を供給できるが、ＡＴの負荷が増大したときや、エンジンがアイドリング回転であって単独の従動ギヤでは安定してＡＴ制御油を供給できないときには、複数の従動ギヤを使用する。
【００２３】
ギヤポンプ１００の第１吸入／吐出部１００１の吸入ポート５１及び第２吸入／吐出部１００２の吸入ポート５２へ、流体であるＡＴ制御油が供給される。ギヤポンプ１００はエンジン（図示せず）によって駆動されて、第１吸入／吐出部１００１の吐出ポート７１及び第２吸入／吐出部１００２の吐出ポート７２の両方からＡＴ制御油を吐出する。吐出されたＡＴ制御油は、吐出用配管５４１、５４２の合流部５６で合流した後ＡＴ５８へ供給されて、ＡＴ５８のギヤを切り替える。
【００２４】
この例においては、通常の運転時に第２従動ギヤ１０２を含む第２吸入／吐出部１００２を使用する。これは、上述したように、歯先円径を小さくした方が、従動ギヤのトップランドとケーシングとのシール性を向上させて容積効率を高くできるからである。なお、ギヤポンプ１００の流体吐出対象（ここではＡＴ５８）の仕様や運転条件によって、吐出容量の大きい第１吸入／吐出部１００１を通常の運転時に使用してもよい。吐出容量の大きい第１吸入／吐出部１００１を通常の運転時に使用すると、後述するように第１従動ギヤ１０１のトップランドとケーシングとの摺動抵抗を低減して、エネルギー損失を抑えることができる。
【００２５】
通常の運転時に第２吸入／吐出部１００２を使用するので、このときには、第１吸入／吐出部１００１からＡＴ５８へＡＴ制御油を供給する必要はない。したがって、吐出用配管５４１に備えたリリーフ弁５２、及びＯＮ／ＯＦＦ弁５０を備えたリターン流路５１によって、第１吸入／吐出部１００１から吐出されるＡＴ制御油をギヤポンプ１００の吸入側へ戻すようにしてある。
【００２６】
通常の運転時には、ＯＮ／ＯＦＦ弁５０を開くことによってリリーフ弁５２に作用するＡＴ制御油の圧力を、リリーフ弁５２の開弁圧力よりも低くする。これにより、第２吸入／吐出部１００２からのみ、ＡＴ制御油をＡＴ５８へ供給することができる。一方、ＡＴ５８に必要なＡＴ制御油の量が増加した場合には、ＯＮ／ＯＦＦ弁５０を閉じることによってリリーフ弁５２に作用するＡＴ制御油の圧力をリリーフ弁５２の開弁圧力よりも高くする。これにより、第１吸入／吐出部１００１及び第２吸入／吐出部１００２の両方からＡＴ制御油をＡＴ５８へ供給することができる。
【００２７】
図３（ｂ）は、ギヤポンプの回転数と吐出流量との関係を示す概念図である。ここで、図中Ｑ１は、ギヤポンプ１００の第１吸入／吐出部１００１による流量を、Ｑ２は第２吸入／吐出部１００２から吐出される流量を示す。一般にギヤポンプでは、図３（ｂ）に示すように、ポンプ回転数Ｘに比例して吐出流量Ｑも増加する。図３（ｂ）中、吐出流量Ｑａ出示す流量がＡＴ５８の制御に最低限必要な流量とした場合、第２吸入／吐出部１００２単独でこれをまかなうためには、Ｘ２回転以上のポンプ回転数が必要である。
【００２８】
ところが、ギヤポンプ１００を駆動するエンジンがアイドリング回転であった場合、ポンプ回転数はＸａ回転となり、第２従動ギヤ１０２を含む第２吸入／吐出部１００２単独では十分な流量のＡＴ制御油を供給できない。したがって、この場合には上記ＯＮ／ＯＦＦ弁５０を閉じることによって第１従動ギヤ１０１を含む第１吸入／吐出部１００１からも制御油を供給して、ＡＴ５８に必要なＡＴ制御油の流量を確保する。一方、自動車等の走行等によりエンジンがある程度の回転数になって、ギヤポンプ１００がポンプ回転数Ｘ２になれば、第２吸入／吐出部１００２単独で十分な量のＡＴ制御油を供給できる。この場合には、ＯＮ／ＯＦＦ弁５０を開くことにより、第１吸入／吐出部１００１から吐出されるＡＴ制御油をギヤポンプ１００の吸入側へ戻して、第２吸入／吐出部１００２単独でＡＴ制御油を供給する。
【００２９】
このように、ギヤポンプ１００のポンプ回転数Ｘに応じて、吸入／吐出部を切り替えることにより、ＡＴ制御油を所望の流量でＡＴ５８に供給することができる。また、急ブレーキ時においては、急激にギヤポンプ１００の回転数が低下するため、十分な流量でＡＴ５８へＡＴ制御油を供給できない場合もある。このような場合も、第１及び第２吸入／吐出部１００１、１００２を用いる。この場合、ギヤポンプ１００の回転数低下が急であるため、ブレーキを踏み込む加速度によって急ブレーキを検知することにより、第１吸入／吐出部１００１からもＡＴ制御油を供給させるようにしてもよい。このようにすれば、ギヤポンプ１００の回転が落ちる前に、第１及び第２吸入／吐出部１００１、１００２からＡＴ制御油を吐出させることができる。なお、本発明を適用できるＡＴは、多段式、無段式を問わない。
【００３０】
（変形例）
図４は、実施の形態１の変形例に係るギヤポンプを示す説明図である。このギヤポンプ１０２は、上記実施の形態１に係るギヤポンプと略同１の構成であるが、変更する歯車諸元として歯幅を採用する点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同様なのでその説明を省略するとともに、同１の構成要素には同１の符号を付する。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、このギヤポンプ１０２では、第１従動ギヤ１２１と第２従動ギヤ１２２とで、歯幅を変更してある。このようにすれば歯幅がｔ１からｔ２へ小さくなった分、吸入ポートから吐出ポートへ送られる流体の量が少なくなる。これによって第１第２吸入／吐出部１０２１及び第２吸入／吐出部１０２２から吐出する流体の流量を変更することができる。
【００３２】
以上、実施の形態１に係る本発明では、共通の元ギヤからなる複数の従動ギヤの歯車諸元を異ならせるようにしたので、それぞれの従動ギヤが吐出する流体の吐出容量を相違させることができる。これにより、各従動ギヤ間で任意の吐出容量を設定することができるので、歯車諸元の異なる従動ギヤ同士を組み合わせて、流体吐出対象の仕様や運転条件に適した吐出容量を設定することで、流量増大時における余剰流量の発生を抑制することができる。また、複数の従動ギヤは共通の元ギヤから製造できるので、歯切り工具や歯切り工程を大幅に変更することなく、吐出容量の異なる吐出ポートを持つギヤポンプを簡易に製造することができる。さらに、歯車諸元を変更するだけで任意に従動ギヤの吐出容量を変更できるので、ギヤポンプを設計する際の自由度を向上させることができる。なお、実施の形態１で説明した本発明の構成は、以下の実施の形態に対しても適宜適用できる。また、本発明は、上記ＡＴの他にも、車両においてはブレーキ、エンジンの可変吸排気バルブ制御等、制御油の吐出容量を変更して使用する要求がある箇所に対して適用できる。
【００３３】
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る本発明のギヤポンプを示す断面図である。また、図６は、実施の形態２に係る本発明の従動ギヤを示す一部拡大図である。このギヤポンプは、上記実施の形態１に係る本発明の構成と略同様の構成であるが、共通の元ギヤから製造される各従動ギヤのうち、少なくとも一つの従動ギヤの歯車諸元を変更することによって、歯車諸元を変更した従動ギヤによる吐出流量を他の従動ギヤよりも大きくした点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同様なのでその説明を省略するとともに、同１の構成要素には同１の符号を付する。なお、実施の形態２においても、２個の従動ギヤを有するギヤポンプを例にとって説明するが、従動ギヤは３個以上でもよい。
【００３４】
本発明のギヤポンプ１００に係る第１及び第２従動ギヤ１１１、１１２は、それぞれ共通の元ギヤで構成される。共通の元ギヤについては、上述した通りである。実施の形態２に係る本発明においては、変更する歯車諸元として歯先円径を選択し、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１従動ギヤ１１１と第２従動ギヤ１１２ギヤ間で、それぞれの歯先円の半径がｒ１＜ｒ２となるようにしてある。このとき、第１従動ギヤ１１１と第２従動ギヤ１１２ギヤ間において、それぞれの歯丈ｈ１、ｈ２はｈ１＜ｈ２となる。
【００３５】
これによって、第２吸入／吐出部１０１２側におけるケーシング内面１２ｉ（図６（ａ）中、実線で示す部分）の半径Ｒ２は、第１吸入／吐出部１０１１側におけるケーシング内面１１ｉ（図６（ａ）中、点線で示す部分）の半径Ｒ１よりも小さくなる。このため、吸入ポート５２から吐出ポート７２へ運び込まれる流量は、従動ギヤの２枚の歯間当たり、第１従動ギヤ１１１側よりもｑ２だけ大きくなる（図６（ａ））。また、吐出ポート７２から吸入ポート５２へ戻される流量は、駆動ギヤと従動ギヤとの噛み合い空間１個当たり、第１従動ギヤ１１１側よりもｑ３だけ小さくなる（図６（ｂ））。そして、駆動ギヤ３によって吸入ポート５１から吐出ポート７２へ運び込まれる流量はｑ１で一定である（図５）。その結果、吐出ポート７２から吐出される流量を、吐出ポート７１から吐出される流量よりも、駆動ギヤ１回転当たりｑ２＋ｑ３の駆動ギヤ歯数倍分だけ大きくすることができる。このようにして、実施の形態２に係る本発明のギヤポンプ１０１では、複数の吸入／吐出部間において、それぞれの吸入／吐出部に備えた従動ギヤが吐出する流体の流量を変更することができる。
【００３６】
また、第２従動ギヤ１０２の歯先円径を大きくすることによって、第２従動ギヤ１１２側ではトップランド１１２ｔの面積Ｓ２を、第１従動ギヤ１１１側におけるトップランド１１１ｔの面積Ｓ１も小さくすることができる（図６（ａ）、（ｃ））。これによって、前記トップランド１１２ｔとケーシング内面１２ｉとの接触面積を、第１従動ギヤ１１１側よりも小さくすることができるので、第２従動ギヤ１１２とケーシング内面１２ｉとの摺動抵抗を低減できる。その結果、ギヤポンプ１０１の駆動損失を低減して機械効率を向上させることができるので、省エネルギー化に貢献しうる。
【００３７】
以上、実施の形態２に係る本発明によれば、共通の元ギヤからなる複数の従動ギヤの歯先円径を異ならせ、一方の歯先円径を他方よりも大きくしたので、一方の従動ギヤが吐出する流体の吐出容量を他方よりも大きくすることができる。これにより、各従動ギヤ間で任意の吐出容量を設定することができるので、流体吐出対象の仕様や運転条件に応じて、このような歯車諸元の異なる従動ギヤ同士を組み合わせて、余剰流量の発生を抑制することができる。また、歯先円径を大きくした従動ギヤとケーシング内面との接触面積を小さくできるので、両者の摺動抵抗を低減できる。その結果、ギヤポンプの駆動損失を低減して機械効率を向上させることができるので、省エネルギー化に寄与しうる。なお、実施の形態２で説明した本発明の構成は、以下の実施の形態に対しても適宜適用できる。
【００３８】
（実施の形態３）
図７は、実施の形態３に係る本発明のギヤポンプを示す斜視図である。また、図８は、実施の形態３に係る本発明のギヤポンプを示す断面図である。このギヤポンプは、上記実施の形態１に係るギヤポンプと略同１の構成であるが、いわゆる内接型のギヤポンプであって、駆動ギヤ又は従動ギヤのうち少なくとも一方の歯車諸元を変更することによって、各吐出ポートの吐出容量を変更する点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同様なのでその説明を省略するとともに、同１の構成要素には同１の符号を付する。なお、以下の例においては、２個のギヤポンプを組み合わせた例について説明するが、ギヤポンプの数は２個に限定されるものではなく、３個以上であってもよい。
【００３９】
このギヤポンプ２００は、内接型の第１ギヤポンプ２００１と第２ギヤポンプ２００２とを同軸上に配列して、駆動軸６０によって両ギヤポンプを駆動する。そして、第１ギヤポンプ２００１又は第２ギヤポンプ２００２の一方のみから、又は両方から同時に流体を吐出させることによって、ギヤポンプ２００の流量を可変する。なお、流量可変の方法については、上記実施の形態１で説明した方法が適用できる。
【００４０】
第１ギヤポンプ２００１及び第２ギヤポンプ２００２は、ともに第１従動ギヤ２０１、第２従動ギヤ２０２の内部に第１駆動ギヤ３０１、第２駆動ギヤ３０２が配置されて構成される。そして、外周にギヤの歯が形成された第１駆動ギヤ３０１、第２駆動ギヤ３０２が、内周にギヤの歯が形成された第１従動ギヤ２０１、第２従動ギヤ２０２と噛み合う。第１駆動ギヤ３０１、第２駆動ギヤ３０２が回転すると、第１従動ギヤ２０１、第２従動ギヤ２０２も第１駆動ギヤ３０１、第２駆動ギヤ３０２と同じ方向に回転する。
【００４１】
第１駆動ギヤ３０１及び第２駆動ギヤ３０２は、エンジン等の駆動手段（図示せず）によって駆動軸６０を介して駆動されて、回転軸Ｃｉを中心として図８の矢印方向へ回転する。第１従動ギヤ２０１及び第２従動ギヤ２０２は第１駆動ギヤ３０１及び第２駆動ギヤ３０２によって駆動される。そして、第１駆動ギヤ３０１、第２駆動ギヤ３０２の回転軸Ｃｉとは異なる回転軸Ｃｏを中心として、図６の矢印方向へ回転する。
【００４２】
第１従動ギヤ２０１と第１駆動ギヤ３０１との間、及び第２従動ギヤ２０２と第２駆動ギヤ３０２との間には、三日月形状の第１クレセント４０１、及び第２クレセント４０２が配置されている。第１吸入ポート２００１ｉ、第２吸入ポート２００２ｉから吸入された流体は、第１及び第２クレセント４０１、４０２と第１及び第２従動ギヤ２０１、２０２との間、及び第１及び第２クレセント４０１、４０２と第１及び第２駆動ギヤ３０１、３０２との間を通る。その後、前記流体は、第１吐出ポート２００１ｏ、第２吐出ポート２００２ｏから吐出する。
【００４３】
ここでは、従動ギヤの歯車諸元として、歯先円径を変更した例について説明する。なお、歯車諸元については、上記実施の形態１で説明した通りである。第２ギヤポンプ２００２の第２従動ギヤ２０２は、第１ギヤポンプ２００１の第１従動ギヤ２０１よりも歯先円径を小さくしてある。すなわち、第１従動ギヤ２０１の歯先円の半径をｒ２、第２従動ギヤ２０２の歯先円の半径をｒ２’とすると、ｒ２＞ｒ２’となる。これにより、第２従動ギヤ２０２の歯丈Ｈ２は、従動ギヤ２０１の歯丈Ｈ１よりも小さくなっている（Ｈ２＜Ｈ１）。これに対応して、第２ギヤポンプ２００２の第２クレセント４０２の厚さは、第１ギヤポンプ２００１の第１クレセント４０１の厚さよりも大きくなっており、それぞれの最大厚さ同士ではＹ２＞Ｙ１となっている。なお、第１、第２ギヤポンプ２００１、２００２間では、第１及び第２駆動ギヤの歯先円の半径ｒ１は変化させていない。このような構成によって、第２ギヤポンプ２００２における第２従動ギヤ２０２の歯間と第２クレセント４０２との間で搬送される流体の量は、第１ギヤポンプ２００１における第１従動ギヤ２０１の歯間と第１クレセント４０１との間で搬送される流体の量よりもｑ２だけ少なくなる（図８（ｂ））。
【００４４】
一方、第１及び第２従動ギヤ２０１、２０２と第１及び第２駆動ギヤ３０１、３０２とが、第１及び第２吐出ポート２００１ｏ、２００２ｏから第１及び第２吸入ポート２００１ｉ、２００２ｉに移行する際には、従動ギヤと駆動ギヤとの間に残留した流体が、吸入ポートへ持ち出される。ここで、第２ギヤポンプ２００２の第２従動ギヤ２０２の歯丈Ｈ２を第１ギヤポンプ２００１の第１従動ギヤ２０１の歯丈Ｈ１よりも小さくしたので、吸入ポートへ持ち出される流体の量は、第２ギヤポンプの方がｑ１だけ多くなる（図８（ｂ））。したがって、このギヤポンプ２００では、第１ギヤポンプ２００１の流量Ｑ１よりも第２ギヤポンプ２００２の流量Ｑ２の方がｑ１＋ｑ２の倍数だけ小さくなる。このような構成によって、第１ギヤポンプ２００１よりも第２ギヤポンプ２００２の方が、吐出する流体の流量は小さくなるように設定されている。
【００４５】
第２ギヤポンプ２００２における第２従動ギヤ２０２の歯先円の半径ｒ２’は、第１ギヤポンプ２００１における第１従動ギヤ２０１の歯先円の半径ｒ２よりも小さくしてある。このため、第２ギヤポンプ２００２においては第２従動ギヤ２０２のトップランドと第２クレセント４０２との接触面積を、第１ギヤポンプ２００１よりも大きくできる。これによって、第２ギヤポンプ２００２では、第１ギヤポンプ２００１よりも流体のシール面積を大きくすることができる。その結果、第２ギヤポンプ２００２では、第２吸入ポート２００２ｉから第２吐出ポート２００２ｏへの流体の漏れをより低減できるので、第１ギヤポンプ２００１よりも容積効率を向上させることができる。
【００４６】
（変形例１）
図９は、実施の形態３の第１変形例に係るギヤポンプを示す断面図である。このギヤポンプ２０１は、実施の形態２に係るギヤポンプ２００と略同様の構成であるが、駆動ギヤの歯車諸元を変更することにより吐出する流量を変更した点が異なる。その他の構成は実施の形態２と同様なのでその説明を省略するとともに、同１の構成要素には同１の符号を付する。ここでは、駆動ギヤの歯車諸元のうち、歯先円径を変更した例について説明する。
【００４７】
第２ギヤポンプ２０１２の第２駆動ギヤ３１２は、第１ギヤポンプ２０１１の第１駆動ギヤ３１１よりも歯先円径が小さくなるように切削してある。すなわち、第１駆動ギヤ３１１の歯先円の半径をｒ１、第２駆動ギヤ３１２の歯先円の半径をｒ１’とすると、ｒ１＞ｒ１’となる。これにより、第２駆動ギヤ３１２の歯丈Ｈ２は、第１駆動ギヤ３１１の歯丈Ｈ１よりも小さくなっている（Ｈ２＜Ｈ１）。これに対応して、第２ギヤポンプ２０１２の第２クレセント４１２の厚さは、第１ギヤポンプ２０１１の第１クレセント４１１の厚さよりも大きくなっており、それぞれの最大厚さ同士の関係は、Ｚ２＞Ｚ１となっている。なお、第１、第２ギヤポンプ２０１１、２０１２間では、第１及び第２従動ギヤの歯先円の半径ｒ２は変化させていない。このような構成によって、第２ギヤポンプ２０１２における第２駆動ギヤ３１２の歯間と第２クレセント４１２との間で搬送される流体の量は、第１ギヤポンプ２０１１における第１駆動ギヤ３１１の歯間と第２クレセント４１１との間で搬送される流体の量よりもｑ４だけ少なくなる（図９（ｂ））。
【００４８】
一方、第１従動ギヤ２１１、第２従動ギヤ２１２と第１駆動ギヤ３１１、第２駆動ギヤ３１２とが、第１吐出ポート２０１１ｏ、第２吐出ポート２０１２ｏから第１吸入ポート２０１１ｉ、第２吸入ポート２０１２ｉに移行する際には、従動ギヤと駆動ギヤとの間に残留した流体が、吸入ポートへ持ち出される。ここで、第２ギヤポンプ２０１２における第２駆動ギヤ３１２の歯先円の半径ｒ１’は、第１ギヤポンプ２０１１における第１駆動ギヤ３１１の歯先円の半径ｒ１よりも小さくしてある。このため、吸入ポートへ持ち出される流体の量は、第２ギヤポンプの方がｑ３だけ多くなる（図９（ｂ））。したがって、このギヤポンプ２０１では、第１ギヤポンプ２０１１の流量Ｑ１よりも第２ギヤポンプ２０１２の流量Ｑ２の方がｑ３＋ｑ４の倍数だけ小さくなる。このような構成によって、第１ギヤポンプ２０１１よりも第２ギヤポンプ２０１２の方が、吐出する流体の流量は小さくなるように設定されている。
【００４９】
第２ギヤポンプ２０１２の第２駆動ギヤ３１２は、歯丈Ｈ２を第１ギヤポンプ２０１１の第１駆動ギヤ３１１よりも小さくしてある。これによって、第２ギヤポンプ２０１２においては第２駆動ギヤ３１２のトップランドと第２クレセント４１２との接触面積を、第１ギヤポンプ２０１１よりも大きくできる。このため、第２ギヤポンプ２０１２では、第１ギヤポンプ２０１１よりも流体のシール面積を大きくすることができる。その結果、第２ギヤポンプ２０１２では、第２吸入ポート２０１２ｉから第２吐出ポート２０１２ｏへの流体の漏れをより低減できるので、第１ギヤポンプ２０１１よりも容積効率を向上させることができる。なお、実施の形態３及びその変形例１の説明においては、駆動ギヤ又は従動ギヤのうちいずれか一方の歯車諸元を変更したが、駆動ギヤ及び従動ギヤ両方の歯車諸元を同時に変更してもよい。
【００５０】
（変形例２）
図１０は、実施の形態３の第２変形例に係るギヤポンプを示す断面図である。このギヤポンプ２０２は、実施の形態２及びその第１変形例に係るギヤポンプ２００、２０１と略同様の構成であるが、歯車諸元のうち歯幅を変更することにより吐出する流量を変更する点が異なる。その他の構成は実施の形態２等と同様なのでその説明を省略するとともに、同１の構成要素には同１の符号を付する。
【００５１】
第１ギヤポンプ２０２１と第２ギヤポンプ２０２２とは、軸方向（駆動軸６０と平行方向）に垂直な断面形状は全く同一である。すなわち、第１従動ギヤ２２１、第２従動ギヤ２２２、第１駆動ギヤ３２１、第２駆動ギヤ３２２、及び第１クレセント４２１、第２クレセント４２２の軸方向に垂直な断面形状はそれぞれ同一である。第１ギヤポンプ２０２１と第２ギヤポンプ２０２２とは、ギヤの歯幅を変更してあり、第１ギヤポンプ２０２１の歯幅ｌ１よりも第２ギヤポンプ２０２２の歯幅ｌ２の方が小さくしてある（ｌ１＞ｌ２）。これにより、第２ギヤポンプ２０２２から吐出される流体の流量Ｑ２を、第１ギヤポンプ２０２１から吐出される流体の流量Ｑ１よりも小さくすることができる。
【００５２】
このギヤポンプ２０２は、変更する歯車諸元として歯幅を選択し、第１ギヤポンプ２０２１と第２ギヤポンプ２０２２とで、歯幅を変更することで吐出する流体の流量を変化させる。このため、従動ギヤや駆動ギヤの歯車諸元を変更するためにこれらを切削する必要がないので、比較的容易に流量を変更することができる。なお、実施の形態３及びその第１変形例で説明した従動ギヤ又は駆動ギヤのうち少なくとも一方の歯車諸元の変更と、この第２変形例に係る歯幅の変更とを組み合わせて吐出容量を変更してもよい。このように、実施の形態３及びその変形例に係るギヤポンプ２００、２０１、２０２では、歯車諸元を変更する対象の組合せのバリエーションが多いので、それだけギヤポンプを設計する際の自由度が向上する。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るギヤポンプでは、共通の元ギヤから製造される複数の従動ギヤのうち少なくとも一つの従動ギヤの歯車諸元を他の従動ギヤとは異ならせて、それぞれの従動ギヤが吐出する流体の吐出容量を相違させるようにした。その結果、共通の元ギヤからなる従動ギヤの歯車諸元のみを変更することによって、各従動ギヤの吐出容量を変更できる。また、共通の元ギヤからなる従動ギヤの歯車諸元を変更して任意の吐出容量を設定することができるので、流体吐出対象の仕様や運転条件に適した吐出容量を設定することができる。これにより、本発明のギヤポンプでは、全従動ギヤの吐出による流量増大時において、余剰流量の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る本発明のギヤポンプを示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る本発明の従動ギヤを示す一部拡大図である。
【図３】実施の形態１に係る本発明のギヤポンプの使用例を示す説明図である。
【図４】実施の形態１の変形例に係るギヤポンプを示す説明図である。
【図５】実施の形態２に係る本発明のギヤポンプを示す断面図である。
【図６】実施の形態２に係る本発明の従動ギヤを示す一部拡大図である。
【図７】実施の形態３に係る本発明のギヤポンプを示す斜視図である。
【図８】実施の形態３に係る本発明のギヤポンプを示す断面図である。
【図９】実施の形態３の第１変形例に係るギヤポンプを示す断面図である。
【図１０】実施の形態３の第２変形例に係るギヤポンプを示す断面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
３  駆動ギヤ
１１ｉ、１２ｉ  ケーシング内面
５１、５２  吸入ポート
７１、７２  吐出ポート
１０１、１１１、１２１、２０１、２１１  第１従動ギヤ
１０２、１１２、１２２、２０２、２２１  第２従動ギヤ
３０１、３１２  第１駆動ギヤ
３１１、３２１  第２駆動ギヤ
４０１、４０２、４１１、４１２、４２１、４２１  クレセント
１００、１０１、１０２、２００、２０１、２０２  ギヤポンプ
１００１、１０１１、１０２１  第１吸入／吐出部
１００２、１０１２、１０２２  第２吸入／吐出部
２００１、２０１１  第１ギヤポンプ
２００２、２０１２  第２ギヤポンプ
【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７】
2005002894.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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