(57)【要約】【課題】各歯車が受ける液圧力のうち、歯車が相互に近接する向きの力の成分を小さくすることにより、歯車の噛み合い力を小さくし、歯面の損傷が起こり難いバックラッシュが０又は略０の歯車ポンプまたはモータを提供する。【解決手段】ケーシング１と、このケーシング１内に収容され相互にバックラッシュが０又は略０で噛合する一対の歯車２、３と、各歯車２、３の両側面２ａ、３ａに摺接するように配置される側板４とを具備し、前記ケーシング１に、前記両歯車２、３同士が噛み合う噛合部位Ｋに臨む位置に開口させてなる高圧側開口部１１４及び低圧側開口部１１５を設けるとともに、側板４に、高圧側開口部１１４から導入した作動液を高圧領域に閉じ込み得る閉じ込み部４１を設け、ポンプまたはモータ作用を営むことにより、前記高圧側開口部１１４と低圧側開口部１１５との間で高低圧差が生じるものであり、前記閉じ込み部４１を前記各歯車２、３の軸中心を結ぶ仮想直線ｍより低圧領域側に配置した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、当該ケーシング内に収容され相互にバックラッシュが０又は略０で噛合する一対の歯車と、各歯車の両側面に摺接するように配置される側板またはベアリングケースとを具備し、前記ケーシングに、前記両歯車同士が噛み合う噛合部位に臨む位置に開口させてなる一対の開口部を設けるとともに、前記側板またはベアリングケースに、一方の開口部から導入した作動液を高圧領域に閉じ込み得る閉じ込み部を設け、ポンプまたはモータ作用を営むことにより、前記開口部間で高低圧差が生じるものであって、
前記閉じ込み部を、前記各歯車の軸中心を結ぶ仮想直線より低圧領域側に配置していることを特徴とする歯車ポンプまたはモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として液圧関連産業の分野で利用される外接型の歯車ポンプまたはモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図４、図５に示すように、例えば、それぞれ回転軸に軸着された駆動歯車Ｘ２と従動歯車Ｘ３とが、ケーシングＸ１内に互いに噛合状態で配設されている歯車ポンプが知られている。この種の歯車ポンプは、前記ケーシングＸ１に、両歯車Ｘ２、Ｘ３が噛み合う噛合部位ＸＫに臨む位置に開口する吸込口Ｘ１２及び吐出口Ｘ１１を設け、回転軸が回転駆動されることにより吸込口Ｘ１２から導入した作動液を、歯車Ｘ２、Ｘ３とケーシングＸ１の内周に閉成される容積空間に閉じ込めて吐出口Ｘ１１まで移送し、そこから吐出するものである。そして、容積空間を歯車Ｘ２、Ｘ３の側面側から閉止するために、両歯車Ｘ２、Ｘ３の側面には、側板Ｘ４（またはベアリングケース）を摺動状態で接触するように配設し、この側板Ｘ４（またはベアリングケース）に、作動液を高圧領域に閉じ込み得る閉じ込み部Ｘ４１を設けている（図４参照）。この歯車ポンプは、ポンプ作用を営むことにより、前記吸込口Ｘ１２と吐出口Ｘ１１との間で高低圧差が生じるものであり、前記閉じ込み部Ｘ４１を高圧領域と低圧領域の中央、すなわち、歯車Ｘ２、Ｘ３の軸中心を結ぶ仮想直線ｍｘ上に略一致するように配置している（例えば特許文献１、特許文献２参照）。なお、各歯車Ｘ２、Ｘ３において噛合部位ＸＫと反噛合部位とでは、高低圧が切り換わる位置である高低圧切り換わり点は異なり、図５に示すように、噛合部位ＸＫにおける高低圧切り換わり点Ｐは、閉じ込み部Ｘ４１の中心点であり、反噛合部位における高低圧切り換わり点Ｑは、噛合部位ＸＫにおける高低圧切り換わり点Ｐからさらに吸込口Ｘ１２側へ偏位した位置となる。
【０００３】
【特許文献１】
実開平７−３０３７５号公報（第９〜１２頁、第３図、第４図）
【特許文献２】
特開平９−７２２８４号公報（第２〜４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記歯車ポンプにおいて、前記吸込口Ｘ１２と吐出口Ｘ１１との間で生じる前記高低圧差により、各歯車Ｘ２、Ｘ３に液圧力Ｆｘが作用する（図５参照、なお、同図においては歯車Ｘ２に作用する液圧力Ｆｘのみを図示している）。この液圧力Ｆｘは、各歯車Ｘ２、Ｘ３が受ける液圧力Ｆｘの軸中心を結ぶ直線方向の成分、すなわち歯車Ｘ２、Ｘ３が相互に近接する向きの分力ｆｘ１と、この分力ｆｘ１の垂直方向の成分、すなわち吸込口Ｘ１２側に向く分力ｆｘ２とに分解されるものである。ここで、歯車Ｘ２、Ｘ３が相互に近接する向きの力ｆｘ１の大きさは、閉じ込み部Ｘ４１の中心点Ｐから反噛合部位における高低圧切り換わり点Ｑまでの寸法を前記仮想直線ｍｘと直交する直線上に投影した寸法Ａと、高圧領域側の圧力との積に比例するものであり、吸込口Ｘ１２側に向く力ｆｘ２の大きさは、閉じ込み部Ｘ４１の中心点Ｐから反噛合部位における高低圧切り換わり点Ｑまでの寸法を前記仮想直線ｍｘ上に投影した寸法Ｂと、高圧領域側の圧力との積に比例するものであることが知られている。
【０００５】
バックラッシュが有る歯車ポンプまたはモータにおいては、歯車が相互に近接する向きの力、及び吸込口側に向く力はともに歯車の軸受け部で受ける。しかし、バックラッシュが０又は略０である歯車ポンプまたはモータにおいては、図５に示すように、噛合する歯車Ｘ２、Ｘ３の歯面の遊びがないように組み合わされ、歯車Ｘ２、Ｘ３が相互に近接する向きの力ｆｘ１の何割かは各歯車Ｘ２、Ｘ３の歯体同士の当接により支えることになる。言い換えれば、歯車Ｘ２、Ｘ３が相互に近接する向きの力ｆｘ１の何割かを噛み合い力として、歯車Ｘ２、Ｘ３の歯面で受けることになる。このため、一般的にバックラッシュを無くした歯車ポンプまたはモータでは、バックラッシュの有る歯車ポンプまたはモータと比較して、歯車Ｘ２、Ｘ３の噛み合い力が大きくなり、各歯車Ｘ２、Ｘ３の歯面にピッチング等の損傷が起こり易いという不具合が生じる。
【０００６】
従来のバックラッシュを無くした歯車ポンプまたはモータは、前述の通り、前記閉じ込み部Ｘ４１を高圧領域と低圧領域との略中央に配置しているため、高圧の作動液も噛合部位ＸＫの略中央、すなわち、歯車Ｘ２、Ｘ３の軸中心を結ぶ仮想直線ｍｘ近傍付近までしか導入することができない。これにより、噛合部位ＸＫにおける高低圧切り換わり点Ｐから反噛合部位における高低圧切り換わり点Ｑまでの寸法を前記仮想直線ｍｘと直交する直線上に投影した寸法Ａが大きくなり、歯車Ｘ２、Ｘ３が相互に近接する向きの力ｆｘ１も必然的に大きくなる。その結果、歯面の損傷が発生し、歯車ポンプまたはモータの寿命を縮めるという不具合が生じる。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、主たる目的は、各歯車が受ける液圧力のうち、歯車が相互に近接する向きの力の成分を小さくすることにより、歯車の噛み合い力を小さくし、歯面の損傷が起こり難いバックラッシュが０又は略０の歯車ポンプまたはモータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の歯車ポンプまたはモータは、ケーシングと、このケーシング内に収容され相互にバックラッシュが０又は略０で噛合する一対の歯車と、各歯車の両側面に摺接するように配置される側板またはベアリングケースとを具備し、前記ケーシングに、前記各歯車同士が噛み合う噛合部位に臨む位置に開口させてなる一対の開口部を設けるとともに、前記側板またはベアリングケースに、一方の開口部から導入した作動液を高圧領域に閉じ込み得る閉じ込み部を設け、ポンプまたはモータ作用を営むことにより、前記各開口部間で高低圧差が生じるものであって、前記閉じ込み部を、前記各歯車の軸中心を結ぶ仮想直線より低圧領域側に配置していることを特徴とする。
【０００９】
このようなものであれば、閉じ込み部を前記各歯車の軸中心を結ぶ仮想直線より低圧領域側に寄せることにより、高圧の作動液を噛合部位の低圧領域側まで導入することができる。これにより、歯車の反噛合部位側の高圧の作動液から歯車が受ける力を相殺することができ、歯車が受ける液圧力のうち、各歯車が相互に近接する向きの力を小さくすることができる。したがって、歯車の噛み合い力が小さくなり、歯面の損傷が起こり難くなる。その結果、歯車ポンプ又はモータの長寿命化を有効に図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
本発明に係る歯車ポンプは、図１に示すように、主として、ケーシング１と、このケーシング１内に保持され互いに噛合する駆動歯車２及び従動歯車３と、各歯車２、３の両側面２ａ、３ａに摺接するように配置される側板４とを具備する外接型のものである。
【００１２】
駆動歯車２及び従動歯車３は、図３に示すように、複数の歯体２１、３１を外周面に沿って所定間隔で設けた周知のものであり、本実施形態においては、各歯車２、３がそれぞれ回転軸２２、３２を一体的に有し、各歯車２、３の歯体２１、３１が相互に噛み合う噛合部位Ｋにおけるバックラッシュが０又は略０となるように設定している。
【００１３】
ケーシング１は、例えば、ケーシング本体１１とリヤカバー１２とから構成したものである。ケーシング本体１１には、駆動歯車２及び従動歯車３を噛合状態で収容する略眼鏡状のボディ穴１１１と、ボディ穴１１１に連通し各歯車２、３の回転軸２２、３２が嵌入可能な軸受孔１１２、１１３とが形成され、各軸受孔１１２、１１３には軸受け部１１２ａ、１１３ａをそれぞれ嵌装し、これら軸受け部１１２ａ、１１３ａに各回転軸２２、３２の一端部をそれぞれ挿入し回転可能に軸承している。また、ケーシング本体１１には、前記噛合部位Ｋに臨む位置に開口部たる吸込口１１５及び吐出口１１４をそれぞれ開口させてある。リヤカバー１２は、例えばケーシング本体１１にボルト等によって取着して前記ボディ穴１１１の開口面を閉塞するものであり、各歯車２、３の回転軸２２、３２が嵌入可能な軸受孔１２２、１２３が形成され、各軸受孔１２２、１２３には軸受け部１２２ａ、１２３ａをそれぞれ嵌装し、これら軸受け部１２２ａ、１２３ａに各回転軸２２、３２の他端部を蓋封した状態でそれぞれ挿入し回転可能に軸承している。
【００１４】
側板４は、前記各歯車２、３の両側面２ａ、３ａに添接して、歯車２、３の側面２ａ、３ａをシールするためのものであり、全体の輪郭は互いに噛み合う歯車２、３を軸に垂直な面に投影した形状に略一致し、中央に前記回転軸２２、３２が嵌合可能な２つの軸穴４２を打ち抜いている。また、この側板４に、前記ケーシング本体１１に形成した吸込口１１５から吸入した例えば作動油等の液体を高圧領域に閉じ込み得る閉じ込み部４１を設けており、この閉じ込み部４１の位置を、側板４を前記各歯車２、３の両側面２ａ、３ａに添接した状態において、各歯車２、３の軸中心を結ぶ仮想直線ｍから前記吸込口１１５側へ偏位した位置に設定している（図３参照）。
【００１５】
上記各部材を備える歯車ポンプは、一端を外部に延出させてなる駆動歯車２の回転軸２２を介して両歯車２、３を図中矢印Ｘで示す方向に同期逆回転駆動した場合に、吸込口１１５と吐出口１１４との間で高低圧差が生じ、図３に示すように両歯車２、３の歯体２１、３１同士が漸次離反する側のケーシング本体１１内空間、つまり前記吸込口１１５側が低圧領域になるとともに、歯体２１、３１同士が漸次噛合する側のケーシング本体１１内空間、つまり吐出口１１４側が高圧領域になる。
【００１６】
そして、吸込口１１５より導入した作動液を、歯車２、３の歯先とケーシング１の内周との間に閉成される容積空間に閉じ込めて吐出口１１４にまで導き吐出するポンプ作用を営むようにしている。なお、この歯車ポンプは、吐出口１１４より高圧の作動油を導入し、これにより回転駆動される歯車２、３の一方に付帯する回転軸２２から回転トルクを取り出して外部負荷を駆動するとともに、低圧となった作動油を吸込口１１５から吐出するというモータ作用を営む歯車モータとして機能させることができるものであることはいうまでもない。
【００１７】
しかして本実施形態においては、前記閉じ込み部４１を噛合部位Ｋの中心（歯車２、３の軸中心を結ぶ仮想直線ｍ上）より前記吸込口１１５側へ偏位した位置に設け、高圧の作動液を噛合部位Ｋの低圧領域側まで導入可能に設定している。これにより、噛合部位Ｋにおける高低圧切り換わり点（閉じ込み部４１の中心点）Ｒは、吸込口１１５側、つまり低圧領域側に寄った位置となる（図３参照）。なお、反噛合部位側における高低圧切り換わり点Ｓは、噛合部位Ｋにおける高低圧切り換わり点Ｒからさらに吸込口１１５側へ偏位した位置にある。
【００１８】
ポンプ作用を営む際、各歯車２、３が、吸込口１１５と吐出口１１４との間で生じる高低圧差により液圧力Ｆ（高圧領域側から低圧領域側へ各歯車２、３を押し付ける力）を受ける。具体的には、各歯車２、３には、液圧力Ｆの軸中心を結ぶ直線方向の成分、すなわち歯車２、３が互いに近接する方向の分力ｆ１と、この分力ｆ１の垂直方向の成分、すなわち吸込口１１５側に向く分力ｆ２とを合成した斜め方向の力Ｆが作用する（図３参照、なお、同図においては歯車２に作用する液圧力Ｆのみを図示している）。本実施形態においては、各歯車２、３の歯体２１、３１が相互にバックラッシュが０又は略０で噛み合うため、歯車２、３が受ける液圧力Ｆのうち、歯車２、３が相互に近接する向きの力ｆ１の一部を、噛合部位Ｋにおける歯車２、３の歯体２１、３１同士の当接により支えることになる。ここで、歯車２、３同士を互いに近接させる方向の力ｆ１の大きさは、閉じ込み部４１の中心点Ｒから反噛合部位における高低圧切り換わり点Ｓまでの寸法を前記仮想直線ｍと直交する直線上に投影した寸法Ｃと、高圧領域側の圧力との積に比例するものである。
【００１９】
しかして本実施形態においては、閉じ込み部４１の中心点Ｒを低圧領域側へ偏位した位置に設定することにより、歯車２、３同士を互いに近接させる方向の力ｆ１が、閉じ込み部４１の中心点を高圧領域と低圧領域の略中央に設定した場合における歯車同士を互いに近接させる方向の力（前記図５におけるｆｘ１参照）より当然小さくなる。
【００２０】
すなわち、本実施形態に係る歯車ポンプは、前記閉じ込み部４１を前記各歯車２、３の軸中心を結ぶ仮想直線ｍより低圧領域側に配置しているため、噛合部位Ｋにおける高低圧切り換わり点Ｒが低圧領域側に設定され、高圧側開口部（吐出口）１１４から流入される高圧の作動液を噛合部位Ｋの低圧領域側まで導入することができる。これにより、歯車２、３の反噛合部位側の高圧の作動液から歯車２、３が受ける力を相殺することができる。したがって、歯車２、３が受ける液圧力Ｆのうち、各歯車２、３が相互に近接する向きの力ｆ１を小さくすることができる。これにより、歯車２、３の必要以上の噛み合い力が小さくなり、歯面の損傷が起こり難くなる。その結果、歯車ポンプの長寿命化を有効に図ることができる。
【００２１】
なお、本発明は、以上に詳述した実施形態に限られるものではない。
【００２２】
例えば、歯車の側面に、側板の替わりにベアリングケースを設けたものであってもよい。この場合、ベアリングケースに閉じ込み部を設け、この閉じ込み部を、上記実施形態と同様に、低圧領域側に配置すれば上記と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、閉じ込み部を各歯車の軸中心を結ぶ仮想直線より低圧領域側に寄せることにより、高圧側開口部に存在する高圧の作動液を噛合部位の低圧領域側まで導入することができる。これにより、歯車の反噛合部位側の高圧の作動液から歯車が受ける力を相殺することができる。したがって、歯車が受ける液圧力のうち、各歯車が相互に近接する向きの力を小さくすることができ、歯車の必要以上の噛み合い力が小さくなり歯面の損傷が起こり難くなる。その結果、歯車ポンプ又はモータの長寿命化を有効に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における歯車ポンプまたはモータを示す概略縦断面図。
【図２】同実施形態における側板を示した図。
【図３】同実施形態に係る歯車ポンプ又はモータの歯車が受ける液圧力を示した図。
【図４】従来の側板を示した図。
【図５】従来における歯車ポンプ又はモータの歯車が受ける液圧力を示した図。
【符号の説明】
１…ケーシング
１１４、１１５…開口部（吸込口、吐出口）
２、３…歯車（駆動歯車、従動歯車）
４…側板
４１…閉じ込み部
Ｋ…噛合部位
ｍ…仮想直線
【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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