(57)【要約】【課題】高い加工精度を要することなく、簡単な構成で容積効率と耐久性を向上できる大容量化に対応可能なギアポンプを提供する。【解決手段】ケーシング１０の凹部１０a内に、互いに噛み合う第１,第２ギア１,２を配置する。ケーシング１０の凹部１０aかつ第１,第２ギア１,２の噛み合う部分近傍の一方に吸入ポート２１を設け、ケーシング１０の凹部１０aかつ第１,第２ギア１,２の噛み合う部分近傍の他方に吐出ポート２２を設ける。上記ケーシング１０の吸入ポート２１近傍かつ第１ギア１側に、第１ギア１の歯先が摺接するシール面３aを有する第１シール部３を設ける。上記ケーシング１０の吸入ポート２１近傍かつ第２ギア２側に、第２ギア２の歯先が摺接するシール面４aを有する第２シール部４を設ける。上記第１,第２シール部３,４のシール面３a,４aの周方向寸法が第１,第２ギア１,２の１.５〜２ピッチに相当する。【選択図】図１
2005133557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング(１０)と、
上記ケーシング(１０)内の室に配置され、互いに噛み合う第１ギア(１)と第２ギア(２)と、
上記ケーシング(１０)の室に連通しかつ上記第１ギア(１)と第２ギア(２)の噛み合う部分近傍の一方に設けられた吸入ポート(２１)と、
上記ケーシング(１０)の室に連通しかつ上記第１ギア(１)と第２ギア(２)の噛み合う部分近傍の他方に設けられた吐出ポート(２２)と、
上記第１ギア(１)および上記第２ギア(２)の両側面のうちの少なくとも一方に摺接する側板(５,６)と、
上記ケーシング(１０)に、上記吸入ポート(２１)近傍に位置するように、固定的に設けられ、上記第１ギア(１)の歯先が摺接するシール面を有する第１シール部(３)と、
上記ケーシング(１０)に、上記吸入ポート(２１)近傍に位置するように、固定的に設けられ、上記第２ギア(２)の歯先が摺接するシール面を有する第２シール部(４)とを備え、
上記第１,第２シール部(３,４)の上記シール面の周方向寸法が上記第１,第２ギア(１,２)の円周の半分以下であることを特徴とするギアポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のギアポンプにおいて、
上記第１,第２シール部(３,４)の上記シール面の周方向寸法が上記第１,第２ギア(１,２)の１.５〜２ピッチに相当することを特徴とするギアポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のギアポンプにおいて、
上記第１,第２シール部(２３,２４)は、上記ケーシング(１０)とは別体の部材であって、上記ケーシング(１０)に固定されていることを特徴とするギアポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ギアポンプに関し、特に粘性流体の搬送に使用されるギアポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ギアポンプとしては、図６に示すシールブロック式ギアポンプが提案されている(例えば、特開平１０−２５２５８９号公報(特許文献１)参照)。このギアポンプは、図６に示すように、ケーシング１１０の凹部１１０a内に、互いに噛み合う第１,第２ギア１０１,１０２を配置し、さらに凹部１１０aの吸入ポート１２１側にシールブロック１２０を配置している。上記シールブロック１２０のシール面１０３が第１ギア１０１の歯先に摺接し、シールブロック１２０のシール面１０４が第２ギア１０２の歯先に摺接している。上記シールブロック１２０の背面側(シール面１０３,１０４と反対の側)に設けられた突起部１２０aが、ケーシング１１０の凹部１１０aの内周面に線状に接しており、シールブロック１２０が突起部１２０aを中心に揺動するように支持されている。図６において、１１１は上記第１ギア１０１に連結された第１回転軸、１１２は上記第２ギア１０２に連結された第２回転軸である。
【０００３】
図７は上記図６のVII−VII線から見た断面図を示しており、１０５,１０６は上記第１,第２ギア１０１,１０２の両側面に側面が摺接する側板、１１３は上記第１回転軸１１１の軸受、１２０はカバー、１１５はオイルシールである。
【０００４】
上記構成のシールブロック式ギアポンプにおいて、図６に示すように、第１ギア１０１に連結された第１回転軸１１１の回転により第１ギア１０１が矢印Ｒ１０１の方向(時計回り)に回転すると、第１ギア１０１に噛合する第２ギア１０２が第２回転軸１１２を軸中心に矢印Ｒ１０２の方向(反時計回り)に回転する。そうして、吸入ポート１２１から吸入された流体が、シールブロック１２０のシール面１０３,１０４に摺接する第１,第２ギア１０１,１０２の歯によって吐出ポート１２２に連通する高圧室に送り出される。
【０００５】
図８は上記シールブロック式ギアポンプの第１ギア１０１の回りの圧力変化を示しており、吸入ポート１２１側の領域Ｄ(低圧室側)、シールブロック１２０のシール面１０３の領域Ｅ、吐出ポート１２２側の領域Ｆ(高圧室側)の順に圧力が段階的に高まり、高圧室側の領域Ｆでは圧力分布が一定である(第２ギア１０２側においても同様)。したがって、軸方向の圧力バランスがよくなり、第１,第２ギア１０１,１０２の側面と側板１０５,１０６の側面との間のシール性が良好に保たれる。
【０００６】
ところで、上記シールブロック式ギアポンプでは、第１,第２ギア１０１,１０２の回転数が低速の領域では、シールブロック１２０が脈動して漏れが増大するために容積効率が低下するという問題がある(図４のグラフの黒丸で示す曲線を参照)。
【０００７】
また、上記シールブロック式ギアポンプでは、シールブロック１２０が突起部１２０aを中心に揺動するように支持されているため、高い加工精度を要すると共に、線接触による支持構造であるために大型になるほど耐久性が低いという問題がある。
【０００８】
上記シールブロック式ギアポンプは、低粘度の燃料用の比較的容量の小さい小型ポンプの用途に適しているが、上記２つの問題を有するために、粘度の低いクーラント(冷却液)などを用いる工作機械などの容量の大きい大型ポンプには対応できない。
【特許文献１】特開平１０−２５２５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明の目的は、高い加工精度を要することなく、簡単な構成で容積効率と耐久性を向上できる大容量化に対応可能なギアポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、この発明のギアポンプは、ケーシングと、上記ケーシング内の室に配置され、互いに噛み合う第１ギアと第２ギアと、上記ケーシングの室に連通しかつ上記第１ギアと第２ギアの噛み合う部分近傍の一方に設けられた吸入ポートと、上記ケーシングの室に連通しかつ上記第１ギアと第２ギアの噛み合う部分近傍の他方に設けられた吐出ポートと、上記第１ギアおよび上記第２ギアの両側面のうちの少なくとも一方に摺接する側板と、上記ケーシングに、上記吸入ポート近傍に位置するように、固定的に設けられ、上記第１ギアの歯先が摺接するシール面を有する第１シール部と、上記ケーシングに、上記吸入ポート近傍に位置するように、固定的に設けられ、上記第２ギアの歯先が摺接するシール面を有する第２シール部とを備え、上記第１,第２シール部の上記シール面の周方向寸法が上記第１,第２ギアの円周の半分以下であることを特徴とする。
【００１１】
上記構成のギアポンプによれば、互いに噛み合う第１ギアと第２ギアが回転して、吸入ポートから吸入された流体が、第１,第２シール部のシール面に摺接する第１,第２ギアの歯によって吐出ポートに連通する高圧室側に送り出される。シールブロックの支持構造に問題があるギアポンプとは異なり、第１,第２シール部がケーシングと固定的に設けられて揺動しないので、回転数が低い領域においても、第１,第２シール部のシール面における漏れが少なくなり、高い容積効率が得られる。また、上記第１,第２ギアの歯先が摺接する第１,第２シール部のシール面の周方向寸法を上記第１,第２ギアの円周の半分以下にすることによって、第１,第２シール部における周方向の圧力変動分を少なくでき、第１,第２ギアの圧力バランスを正確に合わせることができ、第１,第２ギアと側板とのシール面における圧力アンバランスに起因する効率の低下を防止できる。したがって、高い加工精度が要求されるシールブロックを用いることなく、簡単な構成で容積効率と耐久性を向上でき、大容量化に対応できるギアポンプを低コストで実現できる。
【００１２】
また、一実施形態のギアポンプは、上記第１,第２シール部の上記シール面の周方向寸法が上記第１,第２ギアの１.５〜２ピッチに相当することを特徴とする。
【００１３】
上記実施形態のギアポンプによれば、上記第１,第２ギアの歯先が摺接する第１,第２シール部のシール面の周方向寸法を上記第１,第２ギアの１.５〜２ピッチに相当する長さにすることによって、第１,第２シール部における周方向の圧力変動分を少なくでき、第１,第２ギアの圧力バランスを正確に合わせることができ、第１,第２ギアと側板とのシール面における圧力アンバランスに起因する効率の低下を防止できる。
【００１４】
また、一実施形態のギアポンプは、上記第１,第２シール部は、上記ケーシングとは別体の部材であって、上記ケーシングに固定されていることを特徴とする。
【００１５】
上記実施形態のギアポンプによれば、上記ケーシングとは別体の部材である第１,第２シール部をケーシングに溶着などにより固定することによって、ケーシング材料とは異なるシール性能のよい材料を第１,第２シール部に用いることができ、容積効率および耐久性をさらに向上できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上より明らかなように、この発明のギアポンプによれば、高い加工精度を必要とすることなく、簡単な構成で容積効率と耐久性を向上することができ、大容量化に対応できる。
【００１７】
また、上記第１,第２ギアの歯先が摺接する第１,第２シール部のシール面の周方向寸法を上記第１,第２ギアの１.５〜２ピッチに相当する長さにすることによって、第１,第２ギアと側板とのシール面における圧力アンバランスを均等にし、容積効率の低下を防止することができる。
【００１８】
また、上記第１,第２シール部をケーシングとは別体の部材とすることによって、第１,第２シール部にケーシング材料とは異なるシール性能のよい材料を用いることができ、容積効率および耐久性をさらに向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明のギアポンプを図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２０】
(第１実施形態)
図１はこの発明の第１実施形態のギアポンプの断面を示す概略模式図を示している。この第１実施形態のギアポンプは、工作機械等に用いられる比較的粘性の低いクーラント(冷却液)を搬送するのに用いられる。
【００２１】
図１に示すように、軸が平行でかつ一部が重なり合う２つの円筒空間からなる断面めがね形状の凹部１０aを有するケーシング１０と、上記ケーシング１０の凹部１０a内に夫々配置され、互いに噛み合う同一形状の第１ギア１と第２ギア２と、上記ケーシング１０の凹部１０aかつ第１ギア１と第２ギア２の噛み合う部分近傍の一方に設けられた吸入ポート２１と、上記ケーシング１０の凹部１０aかつ第１ギア１と第２ギア２の噛み合う部分近傍の他方に設けられた吐出ポート２２と、上記ケーシング１０の吸入ポート２１近傍かつ第１ギア１側に設けられ、第１ギア１の歯先が摺接するシール面３aを有する第１シール部３と、上記ケーシング１０の吸入ポート２１近傍かつ第２ギア２側に設けられ、第２ギア２の歯先が摺接するシール面４aを有する第２シール部４とを備えている。なお、図１は模式図であるために実際の寸法を示していないが、上記第１,第２シール部３,４のシール面３a,４aの周方向寸法を第１,第２ギア１,２の１.５〜２ピッチに相当する長さにしている。上記ケーシング１０には、鋳物鋼,アルミニウム合金等を用いている。また、上記第１ギア１と第２ギア２には、浸炭焼入れ鋼等を用いている。
【００２２】
また、図２は図１のII−II線から見た断面を示す概略模式図を示しており、ケーシング１０の凹部１０a内に第１ギア１と第２ギア２の両側面を挟むように第１側板５と第２側板６を配置している。上記第１側板５と第２側板６によって、第１,第２ギア１,２の側面と第１,第２側板５,６の側面とをシールし、吸入ポート２１に連通する低圧室および吐出ポート２２に連通する高圧室を形成している。また、ケーシング１０の一方をケーシングカバー２０により覆って、ケーシング１０とケーシングカバー２０で内側に室を形成している。上記第１ギア１を駆動する第１回転軸１１の一端(図２中右側)は、ケーシング１０に軸受１３Ａを介して回転自在に支持され、第１回転軸１１の他端(図２中左側)は、ケーシングカバー２０に軸受１３Ｂを介して回転自在に支持されている。上記第１回転軸１１の他端側の連結部１１aがケーシングカバー２０から突出し、その連結部１１aに図示しないモータの駆動軸が連結される。また、上記第２ギア２の第２回転軸１２の一端(図２中右側)は、ケーシング１０に軸受１４Ａを介して回転自在に支持され、第２回転軸１２の他端(図２中左側)は、ケーシングカバー２０に軸受１４Ｂを介して回転自在に支持されている。
【００２３】
上記構成のギアポンプにおいて、図１に示すように、第１ギア１に連結された第１回転軸１１の回転により第１ギア１が矢印Ｒ１の方向(時計回り)に回転すると、第２ギア２が第２回転軸１２を軸中心に矢印Ｒ２の方向(反時計回り)に回転する。そうして、吸入ポート２１から吸入された流体が、第１,第２シール部３,４のシール面３a,４aに摺接する第１,第２ギア１,２の歯によって吐出ポート２２に連通する高圧室側に送り出される。
【００２４】
図３は上記ギアポンプの第１ギア１の回りの圧力変化を示しており、吸入ポート２１側の領域Ａ(低圧室側)、シール部３のシール面３aの領域Ｂ、吐出ポート２２側の領域Ｃ(高圧室側)の順に圧力が段階的に高まり、高圧室側の領域Ｃでは圧力分布が一定である(第２ギア２側においても同様)。
【００２５】
図４は上記ギアポンプにおける回転数と容積効率の関係を調べた実験結果を示す図である。このとき、流体温度Ｔを４０℃、圧力を５ＭＰaの条件で実験を行った。図４において、横軸は回転数[ｍｉｎ−１]を表し、縦軸は容積効率[％]を表している。
【００２６】
図４に示すように、黒丸で示す従来のシールブロック式ギアポンプと比べて、白丸で示す第１実施形態のギアポンプは、回転数が低い領域においても高い容積効率が得られた。本発明の第１実施形態のギアポンプでは、シールブロックの支持構造に問題があるギアポンプとは異なり、第１,第２シール部３,４がケーシング１０と一体に設けられて揺動しないと共に、第１,第２シール部３,４のシール面３a,４aの周方向寸法を第１,第２ギア１,２の１．５〜２ピッチに相当する長さにすることにより、第１,第２シール部における周方向の圧力変動分が低減される。この２つの相乗効果によって、第１,第２ギア１,２と側板５,６とのシール面における圧力アンバランスに起因する漏れを効果的に防止でき、第１,第２ギア１,２の回転数に関わらず安定したシール性能が得られるためである。
【００２７】
このように、上記第１実施形態のギアポンプによれば、高い加工精度が要求されるシールブロックを用いることなく、簡単な構成で容積効率と耐久性の高いギアポンプを低コストで実現することができる。
【００２８】
(第２実施形態)
図５はこの発明の第２実施形態のギアポンプの断面を示す概略模式図を示している。この第２実施形態のギアポンプは、シール部を除いて第１実施形態の図１に示すギアポンプと同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
【００２９】
上記ケーシング１０の吸入ポート２１近傍かつ第１ギア１側に、第１ギア１の歯先が摺接するシール面２３aを有する第１シール部２３を溶着して固定している。また、上記ケーシング１０の吸入ポート２１近傍かつ第２ギア２側に設けられ、第２ギア２の歯先が摺接するシール面２４aを有する第２シール部２４を溶着して固定している。なお、図５は模式図であるために実際の寸法を示していないが、上記第１,第２シール部２３,２４のシール面２３a,２４aの周方向寸法を第１,第２ギア１,２の１．５〜２ピッチに相当する長さにしている。上記第１,第２シール部２３,２４には、真ちゅう、ブロンズの溶着、アルミニウム合金、鋳鉄、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)等を用いている。
【００３０】
このように、上記第２実施形態のギアポンプでは、ケーシング１０とは別体の部材である第１,第２シール部２３,２４をケーシング１０の凹部１０a内に溶着などにより固定することによって、ケーシング材料とは異なるシール性能のよい材料を第１,第２シール部２３,２４に用いることができ、耐久性をさらに向上することができる。
【００３１】
上記第１,第２実施形態では、工作機械等に用いられる比較的粘性の低いクーラント(冷却液)を搬送するギアポンプについて説明したが、他の液体を搬送するギアポンプにこの発明を適用してもよい。
【００３２】
また、上記第１,第２実施形態では、ケーシング１０の凹部１０a内に第１ギア１と第２ギア２の両側面を挟むように第１側板５と第２側板６を配置されたギアポンプについて説明したが、ケーシングの第１ギアおよび第２ギアの両側面のうちの一方に側板が摺接し、他方がケーシングに摺接する構成のギアポンプにこの発明を適用してもよい。
【００３３】
この発明のギアポンプでは、第１,第２シール部のシール面の周方向寸法は、第１,第２ギアの円周の半分以下の長さであれば、第１,第２シール部における周方向の圧力変動分を低減できる効果が得られるが、第１,第２シール部のシール面の周方向寸法は、第１,第２ギアの１.５〜２ピッチに相当する長さであることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態のギアポンプの断面を示す概略模式図である。
【図２】図２は図１のII−II線から見た断面図である。
【図３】図３は上記ギアポンプの動作時の圧力分布を示す図である。
【図４】図４は回転数と容積効率の関係を示す図である。
【図５】図５はこの発明の第２実施形態のギアポンプの断面を示す概略模式図である。
【図６】図６は従来のギアポンプの断面図である。
【図７】図７は図６のVII−VII線から見た断面を示す図である。
【図８】図８は上記ギアポンプの動作時の圧力分布を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…第１ギア、
２…第２ギア、
３…第１シール部、
３a…シール面、
４…第２シール部、
４a…シール面、
５…第１側板、
６…第２側板、
１０…ケーシング、
１１…第１回転軸、
１２…第２回転軸、
１３Ａ,１３Ｂ,１４Ａ,１４Ｂ…軸受、
１５…オイルシール、
２０…ケーシングカバー、
２１…吸入ポート、
２２…吐出ポート、
２３…第１シール部、
２３a…シール面、
２４…第２シール部、
２４a…シール面。
【図１】
2005133557.tif 000003
【図２】
2005133557.tif 000004
【図３】
2005133557.tif 000005
【図４】
2005133557.tif 000006
【図５】
2005133557.tif 000007
【図６】
2005133557.tif 000008
【図７】
2005133557.tif 000009
【図８】
2005133557.tif 000010