(57)【要約】      （修正有）【課題】シール部材による密閉性と歯車に対する側板の摩擦低減とを両立させて、駆動ロスの低減、歯車と側板との焼き付き等のトラブルの回避、ハウジングの組み付け性の向上を図る。【解決手段】ハウジング１０内に収容された一対の外接歯車２０の側面２２とハウジング１０のカバー部１２，１３との間に側板３０が配設され、側板３０とカバー部１２，１３との間にシール部材４０が設けられた外接歯車ポンプにおいて、シール部材４０は、側板３０の溝部に保持される基部と、基部からカバー部１２，１３の内面側に延びる弾性を有するリップ部とを有する。リップ部の先端部がカバー部１２，１３の内面に弾性的に当接し、かつ、ハウジング１０内に生じる背圧を受けた場合にカバー部１２，１３の内面に押圧されるものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口と吐出口とを有するハウジングと、
このハウジング内に互いに噛み合う状態で回転可能に支持されて収容され、いずれか一方が駆動源により回転駆動される一対の外接歯車と、
これら外接歯車の側面と前記ハウジングの内面との間に配設された側板と、
この側板と前記ハウジングの内面との間に設けられ、これら側板を歯車に押し付けるように作用するシール部材とを備え、
前記外接歯車の噛み合い作用により、作動油を前記吸入口から吸入して前記吐出口から吐出する外接歯車ポンプにおいて、
前記シール部材は、前記側板の前記ハウジング内面への対向面に保持される基部と、この基部からハウジングの内面側または側板側の少なくとも一方に延びる弾性を有するリップ部とを有し、
当該ポンプの組立状態において、前記基部または前記リップ部が該リップ部の弾性によって前記ハウジングの内面に弾性的に当接し、かつ、前記基部または前記リップ部が、ハウジング内に生じる油圧を受けた場合にハウジングの内面に押圧されることを特徴とする外接歯車ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング内に収容した一対の外接歯車で作動油を圧送する外接歯車ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
作動油を圧送する外接歯車ポンプは、比較的高圧の油圧が得られ、そのため動力源として用いられる場合もある。外接歯車ポンプは、一般に、吸入口と吐出口とを有するハウジング内に一対の外接歯車を収容して一方の歯車を回転駆動させ、歯車が噛み合うことでハウジング内に生じる油圧の作用により、吸入口から吸入した作動油を吐出口から吐出する構成となっている。このような外接歯車ポンプでは、通常、歯車の側面とハウジングの内面との間に油圧の漏れを抑えるための側板を設けている。この側板は、側板とハウジングの内面との間にシール部材が配設されることで歯車の側面に押し付けられ、これによりハウジング内の作動油の経路が密閉されて油圧の漏れが抑えられるものとなっている（特許文献１〜４等参照）。シール部材は、側板とハウジングの内面との間の空間を吸入口側と吐出口側に隔てるように歯車の軸を囲む形状に形成され、ポンプ運転時において側板は吐出口側の高圧となった油圧を背圧として受け、歯車に押し付けられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公平７−４１９０４号公報
【特許文献２】特開平５−１６７５号公報
【特許文献３】特開平５−１７２０３５号公報
【特許文献４】特開平５−１４９２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記シール部材は、従来、ゴム等の弾性体を所定の形状に加工したもので、断面が例えば円形状や矩形状といった単純形状で、かつ、中実のものであった。ところで、上記外接歯車ポンプは、ハウジング内の側板とハウジングの内面との間にシール部材が押し潰された状態で設けられる。すなわち、通常、ハウジングを組み付ける際には、例えばハウジングを構成するカバーをハウジングの本体側に押し付けてシール部材を押し潰して組み付けるといった作業となる。シール部材はこのように押し潰されて圧縮状態となることにより密閉機能が確保され、組み立て後の側板は、圧縮されているシール部材の強い弾発力で歯車の側面に押し付けられるのである。
【０００５】
このように側板が歯車の側面に強く押し付けられていると、双方の間に生じる摩擦力も大きくなるため、歯車の回転に抵抗が生じて駆動ロスを招き、特に回転始動時においては作動油による潤滑作用も少ないため抵抗は大きく駆動ロスは顕著となる。また、回転始動時において作動油がハウジング内に吸入されるまでの間など、作動油による潤滑作用がない状態で歯車が回転すると、摩擦により焼き付きを起こすおそれがある。また、ハウジングの組み付け時には、シール部材を押し潰すための強い力を要するため組み付けにくいという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、シール部材による密閉性と歯車に対する側板の摩擦低減とを両立することができ、その結果、摩擦低減に伴う駆動ロスの低減や歯車と側板との焼き付き等のトラブルの回避が達成されるとともに、ハウジングの組み付け性の向上を図ることができる外接歯車ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の外接歯車ポンプは、吸入口と吐出口とを有するハウジングと、このハウジング内に互いに噛み合う状態で回転可能に支持されて収容され、いずれか一方が駆動源により回転駆動される一対の外接歯車と、これら外接歯車の側面と前記ハウジングの内面との間に配設された側板と、この側板と前記ハウジングの内面との間に設けられ、これら側板を歯車に押し付けるように作用するシール部材とを備え、前記外接歯車の噛み合い作用により、作動油を前記吸入口から吸入して前記吐出口から吐出する外接歯車ポンプにおいて、前記シール部材は、前記側板の前記ハウジング内面への対向面に保持される基部と、この基部からハウジングの内面側または側板側の少なくとも一方に延びる弾性を有するリップ部とを有し、当該ポンプの組立状態において、前記基部または前記リップ部が該リップ部の弾性によって前記ハウジングの内面に弾性的に当接し、かつ、前記基部または前記リップ部が、ハウジング内に生じる油圧を受けた場合にハウジングの内面に押圧されることを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、外接歯車を収容したハウジングの組み付け時には、ハウジングの内面がシール部材の基部またはリップ部に当接し、このとき基部は弾性変形せず、リップ部のみが弾性変形した状態となる。すなわちハウジングの組み付け時においてはリップ部のみを弾性変形させればよく、シール部材全体が圧縮するようにハウジングを強く押し付ける必要はない。このため、従来よりハウジングを組み付けやすい。
【０００９】
本発明では、ポンプの非運転時には、シール部材による密閉性は基部またはリップ部がハウジングの内面に当接することにより確保され、また、リップ部の弾性変形による弾発力で側板が歯車に押し付けられることで、歯車に対する側板の押し付け力が確保される。そして、ポンプが運転されてハウジング内に生じる油圧を受けた基部またはリップ部がハウジングの内面に押圧され、密閉性がより確保される。その場合のハウジング内の油圧は、側板を歯車側に押し付ける背圧が挙げられる。本発明によれば、シール部材のリップ部の弾性変形による弾発力で側板が歯車の側面に押し付けられるため側板の押し付け力は従来よりも小さく、したがって側板と歯車との摩擦力も低減したものとなる。このため駆動ロスが低減し、また、歯車の側板への焼き付き等のトラブルも回避することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シール部材による密閉性と歯車に対する側板の押し付け力とを両立することができ、その結果、歯車と側板との摩擦の低減に伴う駆動ロスの低減や焼き付き等のトラブルの回避が達成されるとともに、ハウジングの組み付け性の向上を図ることができる外接歯車ポンプが提供されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る外接歯車ポンプの主要部分を示す断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】一実施形態に係る外接歯車ポンプが備える側板の裏面（ハウジング内面への対向面）側を示す平面図である。
【図５】同側板に装着されるシール部材の平面図である。
【図６】同シール部材が側板の溝部に装着された状態の断面図であって、（ａ）ハウジングが組み付けられていない状態、（ｂ）ハウジングが組み付けられた状態、（ｃ）ポンプ運転時で背圧を受けている状態である。
【図７】シール部材の断面形状の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は一実施形態に係る外接歯車ポンプの主要部分を示しており、同図の符号１０はハウジングである。ハウジング１０は、本体部１１と、この本体部１１の上下の面に合わせられて本体部１１を上下から挟むカバー部１２，１３とにより構成される。本体部１１には、図２に示すように円筒状の内周面を有する一対の歯車収容孔１４が形成されている。各歯車収容孔１４は同一内径で、軸線方向が本体部１１の厚さ方向に沿った状態に形成されている。歯車収容孔１４は外周部の一部が互いに重なって連通しており、両者を合わせた全体形状の外形が略眼鏡状を呈している。
【００１３】
各歯車収容孔１４は、本体部１１を上下のカバー部１２，１３で挟んでハウジング１０を構成した状態で閉塞され、各歯車収容孔１４には、外接歯車２０が互いに噛み合った状態で、回転可能、かつ、同軸状にそれぞれ収容されている。図１に示すように、同図で右側の歯車２０は中心に上下に突出する従動軸２５が貫通して固定されている。従動軸２５は、それぞれ上下のカバー部１２，１３に形成された軸受凹部１２ａ，１３ａ内に軸受２６を介して回転可能に支持されている。
【００１４】
一方、図１において左側の歯車２０の中心には上下方向に延びる駆動軸２７が固定されている。駆動軸２７は上下のカバー部１２，１３に形成された軸受孔１２ｂ、１３ｂに挿通されるとともに、軸受２８を介して回転可能に支持されている。駆動軸２７は、図示せぬ駆動源によって回転駆動される。駆動源としては、モータ、エンジン等が挙げられる。駆動軸２７が回転することにより、各歯車２０は、図２の歯車２０上に示す矢印方向に回転する。
【００１５】
図２に示すように、ハウジング１０の本体部１１の、歯車２０の噛み合い部分の両側には、作動油の吸入口１５と吐出口１６がそれぞれ形成されている。吸入口１５は歯車２０の噛み合いが離れる側（図２で上側）に形成され、吐出口１６は歯車２０の噛み合いが始まる側（図２で下側）に形成されている。
【００１６】
歯車収容孔１４の内径は、回転する歯車２０の歯２１の先端が近接して僅かな隙間しか空かない程度か、あるいは歯２１の先端が接触して摺動する程度の寸法に設定される。駆動軸２７が回転すると、駆動側の歯車２０が回転し、駆動側の歯車２０に噛み合う従動側の歯車２０が従動してともに回転する。各歯車２０が図２で示す矢印方向に回転すると、作動油が吸入口１５からハウジング１０内に吸入される（矢印Ａで示す）。吸入された作動油は、各歯車２０の歯２１と歯２１の間と後述する側板３０とに囲まれる空間に保持されて回転移動し、吐出口１６に送られる。吐出口１６に送られた作動油は、歯車２０が噛み合うことにより圧縮されて高圧化され、吐出口１６から吐出される（図２：矢印Ｂで示す）。
【００１７】
駆動側および従動側の歯車２０の両側（図１で上下）の側面２２とハウジング１０の内面すなわち上下のカバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃとの間には、双方の間の空間を埋める側板３０がそれぞれ配設されている。
【００１８】
側板３０は、図３および図４に示すように、外形形状および寸法が歯車収容孔１４の内周形状に対応おり、両側の各歯車２０の側面２２に当接させられるリング部３１の中心に従動軸２５および駆動軸２７の貫通孔３２がそれぞれ形成された略眼鏡状を呈している。両側のリング部３１をつなぐ連結部３３の両側（図４で上側および下側）には、吸入口１５および吐出口１６に対応してこれら吸入口１５および吐出口１６の閉塞を避ける円弧状の切欠き３３ａ，３３ｂがそれぞれ形成されている。側板３０は、歯車収容孔１４内にぴったりと嵌め込まれて、歯車２０の両側の側面２２と上下のカバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃとの間に配設される。
【００１９】
側板３０の歯車２０への対向面である表面３０ａは平坦に形成されて全面が歯車２０の側面２２に密着可能となっているが、上下のカバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃへの対向面である裏面３０ｂは、シール部材４０が装着される溝部３４が形成されている。この溝部３４は、図５に示すシール部材４０に対応した形状に形成されている。
【００２０】
シール部材４０はゴム等の弾性材料でできており、半円弧状のリングの一端どうしを連結し、他端側の間の間隔を広げた左右対称の形状とされたもので、図３に示すように、側板３０の溝部３４に嵌め込まれる。溝部３４に嵌め込まれたシール部材４０は、吐出口１６側において、吐出口１６の内側から従動軸２５および駆動軸２７の周囲に沿って環状に延在し、両端４１が吸入口１５に至る手前でリング部３１の外縁に達し露出している。また、図４に示すように、裏面３０ｂにおける吸入口１５側の切欠き３３ａから各貫通孔３２にわたる部分には、作動油を従動軸２５および駆動軸２７の外周面に導いて摺動を潤滑するための油溝３５がそれぞれ形成されている。
【００２１】
シール部材４０の平面形状は上記の通りであり、断面形状は、図６に示すようになっている。すなわち、シール部材４０の断面形状は、内側（図６で左側）に略台形状の肉厚の基部４２を有し、この基部４２の外側（図６で右側）に上下方向に斜めに突出する一対のリップ部４３ａ，４３ｂがＶ字状に形成され、リップ部４３ａ，４３ｂ間に外側に開口するＶ字状の溝４４が形成されている。リップ部４３ａ，４３ｂは基部４２を根本として上下方向に揺動するように弾性変形可能となっている。シール部材４０は、図６（ａ）に示すように、基部４２の底面が溝部３４内の内側の側面３４ｂに密着し、下側リップ部４３ｂの先端部が溝部３４の底面３４ａに当接する状態に嵌め込まれて保持される。この装着状態で、上側リップ部４３ａの先端部が側板３０の裏面３０ｂから突出し、また、上下のリップ部４３ａ，４３ｂの先端は溝部３４内の外側の側面３４ｂから僅かに離間する。
【００２２】
以上が本実施形態の外接歯車ポンプであり、次いでこのポンプの動作および作用効果を説明する。なお、上記ハウジング１０（本体部１１、上下のカバー部１２，１３）、歯車２０、側板３０等のポンプ構成部品は、金属を機械加工で成形したものや、焼結金属によって成形したものなどが用いられる。特に焼結金属の場合には、精密で寸法精度の高いものを量産することができる点で好適である。
【００２３】
上記実施形態の外接歯車ポンプは、例えば、駆動軸２７に固定された歯車２０と従動軸２５に固定された歯車２０をハウジング１０の本体部１１の歯車収容孔１４に嵌め込み、かつ、溝部３４にシール部材４０を嵌め込んだ側板３０を、表面３０ａ側を歯車２０の側面２２に対向させて歯車収容孔１４に嵌め込んだ状態から、上下のカバー部１２，１３を本体部１１に組み付け、従動軸２５を凹部１２ａ，１３ａに嵌入して軸受２６で支持し、駆動軸２７を軸受孔１２ｂ、１３ｂに通して軸受２８で支持する、といった手順で組み立てられる。上下のカバー部１２，１３は、本体部１１にねじ止め等の固定手段で固定される。
【００２４】
このように組み立てられたポンプは、上下のカバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃが、本体部１１に密着し、かつ、側板３０の裏面３０ｂに対向して図６（ｂ）に示すようにシール部材４０の上側リップ部４３ａの先端に当接した状態となる。シール部材４０においては、通常は側板３０の裏面３０ｂから先端部が突出している上側リップ部４３ａがカバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃに矢印Ｃ方向に押されて下方に弾性変形し、また、これによりシール部材４０全体が溝部３４内に僅かに押され、かつ、下側リップ部４３ｂが上方に弾性変形して、溝部３４内に収容された状態となる。側板３０は、上下のリップ部４３ａ，４３ｂの弾性変形の弾発力を受けて歯車２０の側面２２に押し付けられ密着する。ハウジング１０内においては、シール部材４０により、側板３０とカバー部１２，１３との間の空間が吸入口１５側と吐出口１６側とに隔てられる。図６では側板３０とカバー部１２，１３とは重なって双方の間の空間は図示されていないが、実際には作動油が介在する空間が生じる。
【００２５】
ポンプが運転されて駆動軸２７が回転すると、上述したように歯車２０の噛み合い作用により作動油が吸入口１５からハウジング１０内に吸入され、高圧化した作動油が吐出口１６から吐出される。このポンプ作動時には、ハウジング１０内の吐出口１６側の油圧が吐出口１６側より高圧となり、その高圧となった作動油は吐出口１６から吐出されるが、一部は側板３０とカバー部１２，１３との間に回り込み、側板３０とカバー部１２，１３との間の隙間に入り込んで側板３０の裏面３０ｂ側を歯車２０側に押し付ける背圧となる。この背圧により、側板３０は歯車２０に押し付けられて油圧漏れが抑えられる。
【００２６】
ここで、背圧となる高圧の作動油は、図６（ｃ）の矢印Ｄに示すように側板３０の裏面３０ｂの外周側とカバー部１２，１３との隙間から側板３０の溝部３４に入り込む。そしてシール部材４０の上側リップ部４３ａと下側リップ部４３ｂの間の溝４４に充満し、上側リップ部４３ａを矢印Ｅ方向に押圧する。これにより上側リップ部４３ａの先端部は、カバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃに強く密着する。
【００２７】
上記実施形態の外接歯車ポンプによれば、歯車２０を収容してハウジング１０を組み付ける時には、カバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃがシール部材４０の上側リップ部４３ａに当接して上側リップ部４３ａと下側リップ部４３ｂが弾性変形し、基部４２は弾性変形せず、上側リップ部４３ａのみがそれら内面１２ｃ、１３ｃに弾性的に当接した状態となる。すなわちハウジング１０の組み付け時においては上下のリップ部４３ａ，４３ｂを弾性変形させればよく、シール部材４０全体が圧縮するようにハウジング１０を強く押し付ける必要はない。このため、ハウジング１０を容易に組み付けることができる。
【００２８】
ポンプの非運転時には、シール部材４０による密閉性は上側リップ部４３ａがハウジング１０の内面に当接することにより確保され、また、上下のリップ部４３ａ，４３ｂの弾性変形による弾発力で側板３０が歯車２０に押し付けられることで、歯車２０に対する側板３０の押し付け力が確保される。そして、ポンプが運転されてハウジング１０内の吐出口１６側に生じる油圧が背圧となって側板３０をさらに歯車２０に押し付ける状態で、リップ部４３はその背圧を受けてカバー部１２，１３に押圧され、密閉性がより高くなる。
【００２９】
ハウジング１０内の油圧漏れを抑え、かつ、側板３０を歯車２０の側面２２に押し付ける作用を果たすシール部材４０においては、上下のリップ部４３ａ，４３ｂの弾性変形による弾発力で側板３０を歯車２０の側面２２に押し付けている。このため、側板３０の押し付け力は従来よりも小さく、したがって側板３０と歯車２０との摩擦力も低減したものとなる。その結果、駆動ロスが低減するとともに、歯車２０の側板３０への焼き付き等のトラブルも回避される。
【００３０】
本発明のシール部材の断面形状は上記実施形態の形状に限られず、例えば図７に示すような形状が考えられる。
【００３１】
図７（ａ）に示すシール部材４０は、略Ｌ字状の肉厚な基部４２の上端に、外側（図７で右側）に向けて斜め上方に突出する上下方向に揺動可能なリップ部４３が形成されており、基部４２とリップ部４３との間に溝４４が形成されている。このシール部材４０は基部４２が側板３０の溝部３４に嵌め込まれて装着され、上記ハウジング１０の組み付けの際には、側板３０の裏面３０ｂから突出するリップ部４３の先端部がカバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃに押されて弾性変形する。
【００３２】
図７（ｂ）に示すシール部材４０の断面形状は、図７（ｃ）のシール部材４０を上下反転させた形状としたもので、基部４２が上方に配され、基部４２から外側に向けて斜め下方に突出するリップ部４３が溝部３４の底面３４ａに当接する状態に、溝部３４に嵌め込まれて装着される。基部４２の上端部が側板３０の裏面３０ｂから突出しており、上記ハウジング１０の組み付けの際には、基部４２の上端部がカバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃに押され、さらにリップ部４３が押されて弾性変形する。
【００３３】
図７（ｃ）に示すシール部材４０は断面形状がＣ字状で、中央部分が基部４２であり、基部４２の両側に外側に延びる上下のリップ部４３ａ，４３ｂが形成され、これら上下のリップ部４３ａ，４３ｂ間に、外側に開口する溝４４が形成されている。このシール部材４０は基部４２の凸側の外面が溝部３４内の側面３４ｂに当接し、下側リップ部４３ｂが底面３４ａに当接する状態に溝部３４に嵌め込まれて装着され、上側リップ部４３ａの上端面が側板３０の裏面３０ｂから突出している。上記ハウジング１０の組み付けの際には上側リップ部４３ａがカバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃに押され、これにより上側リップ部４３ａが下側リップ部４３ｂに近づくように全体がたわんで弾性変形する。
【００３４】
図７（ｄ）に示すシール部材４０は断面形状がＸ字状で、中央部分が基部４２であり、基部４２から２つの上側リップ部４３ａと２つの下側リップ部４３ｂが放射状に突出している。このシール部材４０は、下側リップ部４３ｂが溝部３４内の底面３４ａと側面３４ｂ，３４ｃに当接し、上側リップ部４３ａが側面３４ｂ，３４ｃに当接する状態に溝部３４に嵌め込まれて装着され、上側リップ部４３ａの上端面が側板３０の裏面３０ｂから突出している。上記ハウジング１０の組み付けの際には上側リップ部４３ａがカバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃに押され、これにより上側リップ部４３ａが下側リップ部４３ｂに近づくように全体がたわんで弾性変形する。
【００３５】
このシール部材４０では外側の上側リップ部４３ａが溝部３４の外側の側面３４ｃに当接しているが、ポンプ運転時において上記背圧となる高圧の作動油は、図７（ｄ）の矢印Ｆに示すように当接部分に隙間を作って溝部３４内に入り込み、外側の上下のリップ部４３ａ，４３ｂ間の溝４４に充満し、外側の上側リップ部４３ａを上方に押圧する。これによりその上側リップ部４３ａの先端部はカバー部１２，１３の内面１２ｃ、１３ｃに強く密着し、高いシール性が得られる。
【符号の説明】
【００３６】
１０…ハウジング
１１…本体部（ハウジング）
１２、１３…カバー部（ハウジング）
１２ｃ、１３ｃ…カバー部の内面（ハウジングの内面）
１５…吸入口
１６…吐出口
２０…外接歯車
２２…歯車の側面
３０…側板
４０…シール部材
４２…基部
４３…リップ部
４３ａ…上側リップ部
４３ｃ…下側リップ部
【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】
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