(57)【要約】【課題】駆動軸の回転が減速した場合であっても、駆動ギヤの歯と従動ギヤの歯が離れることのない外接ギヤポンプを提供することを目的とする。【解決手段】互いに外接して噛合う駆動ギヤ６及び従動ギヤ８のギヤ対５を備え、駆動ギヤ６を駆動する駆動軸７と、駆動ギヤ６と駆動軸７との間に設けられるワンウェイクラッチ２５を有し、従動ギヤ８の慣性モーメント（Ｉ２）を従動ギヤの歯数（Ｚ２）で除した値（Ｉ２／Ｚ２）は、駆動ギヤの慣性モーメント（Ｉ１）を駆動ギヤの歯数（Ｚ１）で除した値（Ｉ１／Ｚ１）よりも小さい。また、駆動ギヤの歯数と前記従動ギヤの歯数とが同じである場合において、従動ギヤ８の外径８ｂは駆動ギヤ６の外径６ｂよりも小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに外接して噛合う駆動ギヤ及び従動ギヤのギヤ対を備える外接ギヤポンプであって、
前記駆動ギヤを支持するワンウェイクラッチと、
前記駆動ギヤを前記ワンウェイクラッチを介して駆動する駆動軸とを有し、
前記従動ギヤの慣性モーメント（Ｉ２）を前記従動ギヤの歯数（Ｚ２）で除した値（Ｉ２／Ｚ２）は、前記駆動ギヤの慣性モーメント（Ｉ１）を前記駆動ギヤの歯数（Ｚ１）で除した値（Ｉ１／Ｚ１）よりも小さいことを特徴とする外接ギヤポンプ。
【請求項２】
前記駆動ギヤの歯数と前記従動ギヤの歯数とが同じである場合において、前記従動ギヤの外径は、前記駆動ギヤの外径よりも小さい請求項１に記載の外接ギヤポンプ。
【請求項３】
前記駆動ギヤと前記従動ギヤとの間隔が可変であることにより、流量を調整することができる請求項１又は２に記載の外接ギヤポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外接ギヤポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ギヤポンプの一種として、図５Ａに示すように、駆動ギヤ１０６と、駆動ギヤ１０６の大きさと同じ大きさの従動ギヤ１０８とが互いに外接して噛合うことよって、吸入口１３２から吸入された流体を昇圧して吐出口１３１から吐出する、いわゆる外接型の外接ギヤポンプ１０１が使用されている。
【０００３】
モータ等により角速度Ｖ１で回転して駆動される駆動ギヤ１０６は、従動ギヤ１０８と噛み合うことで、従動ギヤ１０８も一緒に角速度Ｖ１で回転させる。この際、駆動ギヤ１０６の歯と従動ギヤ１０８の歯とは接触部１０５ａにおいて接触する。接触部１０５ａから見て吐出口１３１側の領域における流体の圧力は、吸入口１３２側の領域における流体の圧力よりも高い。よって、接触部１０５ａから見て吐出口１３１側の領域を高圧領域ｈとし、接触部１０５ａから見て吸入口１３２側の領域を低圧領域ｍとすると、高圧領域ｈと低圧領域ｍとは接触部１０５ａにおいて互いに繋がらないように隔離されている。
【０００４】
駆動ギヤ１０６の回転速度がＶ１からＶ２に減速した場合、それまで駆動ギヤ１０６とともに回転していた従動ギヤ１０８は慣性により角速度Ｖ１のまま回り続けようとする。そのため、図５Ｂに示すように駆動ギヤ１０６の歯と従動ギヤ１０８の歯が離れてしまい、吐出口１３１と吸入口１３２とが繋がって性能が低下するおそれがある。
なお、駆動ギヤ又は駆動軸の回転の減速とは、エンジン等の外力による駆動軸の回転速度が変動し、駆動軸の角加速度が負になることをいう。
【０００５】
一方、特許文献１には、モータが逆回転するとき等の不具合を防止する目的で駆動ギヤと駆動軸との間にワンウェイクラッチを介在させた外接ギヤポンプが記載されている。このワンウェイクラッチは、駆動ギヤの通常の回転とは反対方向に空転するように構成されている。そのため、駆動軸の回転が減速し、回転速度が変動して角加速度が負になった場合、駆動ギヤはワンウェイクラッチを介して駆動軸に対して空転する。よって、駆動ギヤの減速の度合いは図５Ａ及び図５Ｂに示す外接ギヤポンプ１０１に比べて小さくなる。従って、特許文献１の外接ギヤポンプにおいては、図５Ａ及び図５Ｂの外接ギヤポンプ１０１に比べて、駆動ギヤの歯と従動ギヤの歯が互いに離れる可能性は低くなると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８０９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のギヤポンプでは、駆動ギヤと従動ギヤとは外径と歯数が同じである。また、駆動軸の回転が減速した場合、駆動ギヤは駆動軸に対して空転する一方、従動ギヤは支軸と一体に接続して回転する。そのため、従動ギヤは一体に接続されている支軸の重量分、駆動ギヤよりも重い状態で回転するので、従動ギヤの慣性モーメントは駆動ギヤの慣性モーメントよりも大きいと考えられる。ここで、各ギヤの減速の度合いは、そのギヤの慣性モーメント（Ｉ）をギヤの歯数（Ｚ）で除した値（Ｉ／Ｚ）による。すなわち、Ｉ／Ｚが大きければ減速の度合いは小さく、Ｉ／Ｚが小さければ減速の度合いは大きい。なお、各ギヤの減速の度合いとは、（減速後の回転速度）／（減速前の回転速度）で定義されるものとする。特許文献１のギヤポンプでは、従動ギヤの慣性モーメント（Ｉ２）をギヤの歯数（Ｚ２）で除した値（Ｉ２／Ｚ２）が、駆動ギヤの慣性モーメント（Ｉ１）をギヤの歯数（Ｚ１）で除した値（Ｉ１／Ｚ１）より大きい。従って、特許文献１のギヤポンプにおいても、駆動軸の回転が減速した場合は、従動ギヤの回転速度が駆動ギヤの回転速度よりも速くなり、両者の歯は互いに離れながら回転することになる。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、駆動軸の回転が減速した場合であっても、駆動ギヤの歯と従動ギヤの歯が離れることのない外接ギヤ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】
【０００９】
この発明に係る外接ギヤポンプは、互いに外接して噛合う駆動ギヤ及び従動ギヤのギヤ対を備え、駆動ギヤを駆動する駆動軸と、駆動ギヤと駆動軸との間に設けられるワンウェイクラッチとを有し、従動ギヤの慣性モーメント（Ｉ２）を従動ギヤの歯数（Ｚ２）で除した値（Ｉ２／Ｚ２）は、駆動ギヤの慣性モーメント（Ｉ１）を駆動ギヤの歯数（Ｚ１）で除した値（Ｉ１／Ｚ１）よりも小さい。
このように、駆動軸と駆動ギヤとの間にワンウェイクラッチが介在し、従動ギヤのＩ２／Ｚ２が駆動ギヤのＩ１／Ｚ１よりも小さいことによって、駆動軸の回転が減速しても、駆動ギヤの回転の減速の度合いは少なく、駆動ギヤと従動ギヤとの歯どうしが離れずにポンプ作用が保たれる。
【００１０】
また、この発明に係る外接ギヤポンプは、駆動ギヤの歯数と前記従動ギヤの歯数とが同じである場合において、前記従動ギヤの外径は、前記駆動ギヤの外径よりも小さくてもよい。さらに、駆動ギヤと従動ギヤとの間隔が可変であることにより、流量を調整することができてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、外接ギヤポンプにおいて、駆動ギヤの回転が減速しても、駆動ギヤと従動ギヤとの歯が離れず、ポンプ作用を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る外接ギヤポンプのギヤ室内の様子を示す平面概略図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る外接ギヤポンプのギヤ室内の様子を示す平面概略図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る可変容量型の外接ギヤポンプのギヤ室内部の様子を示す平面概略図である。
【図４】図３に示した可変容量型の外接ギヤポンプについて、従動ギヤの位置を変動させて駆動ギヤと従動ギヤとの距離を長くし吐出容量を少なくした時のギヤ室内の様子を示す平面概略図である。
【図５Ａ】駆動軸と駆動ギヤとの間にワンウェイクラッチを設けない従来の外接ギヤポンプのギヤ室内の様子を表す平面概略図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す外接ギヤポンプにおいて、駆動ギヤの回転が減速したために駆動ギヤの歯と従動ギヤの歯とが互いに離れてしまった状態を示す平面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る外接ギヤポンプ１の構成を図１に示す。
外接ギヤポンプ１はギヤ室１０を有する。ギヤ室１０内には、互いに噛み合う駆動ギヤ６と従動ギヤ８からなるギヤ対５が収容されている。駆動ギヤ６が回転する時の駆動ギヤ６の歯先が描く軌跡は歯先円６ａを形成する。一方、従動ギヤ８が回転する時の従動ギヤ８の歯先が描く軌跡は歯先円８ａを形成する。そして、駆動ギヤ６の歯先円６ａの直径長さを６ｂとし、従動ギヤ８の歯先円８ａの直径長さを８ｂとすると、歯先円６ａの直径長さ６ｂは歯先円８ａの直径長さ８ｂよりも長い。ここで、歯先円６ａの直径長さ６ｂは駆動ギヤ６の外径を、歯先円８ａの直径長さ８ｂは従動ギヤ８の外径を構成する。すなわち、従動ギヤ８の外径は駆動ギヤ６の外径よりも小さい。なお、この時、従動ギヤ８の歯数Ｚ２は駆動ギヤ６の歯数Ｚ１よりも少ない。さらに、駆動ギヤ６の歯幅と従動ギヤ８の歯幅は同じである。
【００１４】
駆動ギヤ６には、円柱状の駆動軸７が貫通し、駆動ギヤ６を支持している。駆動軸７は外接ギヤポンプ１のハウジングに回転可能に支持され、駆動軸７の一端は外部のエンジン等の駆動源（図示せず）と接続している。また、駆動ギヤ６と駆動軸７との間にはワンウェイクラッチ２５が設けられ、駆動軸７はこのワンウェイクラッチ２５を介して駆動ギヤ６を支持している。ワンウェイクラッチ２５の働きにより、駆動ギヤ６は、駆動軸７が駆動ギヤ６に対して矢印Ａと反対の方向に回転する場合に空転するように構成される。さらに、ワンウェイクラッチ２５は外周側にアウターレース２５ａを有し、内周側にインナーレース２５ｂを有する。アウターレース２５ａは駆動ギヤ６に一体的に接続され、インナーレース２５ｂは駆動軸７に一体的に接続されている。
一方、本実施の形態において、従動ギヤ８は、従動ギヤ部８ｃと従動支持軸部８ｄからなり、従動ギヤ部８ｃと従動支持軸部８ｄとは一体的に接続している。また、従動支持軸部８ｄは、外接ギヤポンプ１のハウジングに回転可能に支持されている。
【００１５】
また、ギヤ室１０は、互いに対向する位置に設けられる吐出口３１と吸入口３２とを有する。また、ギヤ室１０内部の吐出口３１側には、駆動ギヤ６及び従動ギヤ８にそれぞれ対応する位置に一対のシールブロック１４、１５が配置されている。シールブロック１４、１５は各々、駆動ギヤ６及び従動ギヤ８の歯先円６ａ、８ａに倣った形状をした曲面を有する。そのため、シールブロック１４は回転する駆動ギヤ６の歯先と摺接し、シールブロック１５は回転する従動ギヤ８の歯先と摺接している。この際、従動ギヤ６の歯又は駆動ギヤ８の歯とシールブロック１４又は１５との間には密閉された空間Ｓが形成される。
【００１６】
次に、外接ギヤポンプ１全体の動作について、図１を参照に説明する。
まず、エンジン等の駆動源に接続された駆動軸７が矢印Ａ方向に一定速度で回転する。この時、駆動軸７の回転はワンウェイクラッチ２５を介して駆動ギヤ６に伝達され、駆動軸７と駆動ギヤ６とは一体的に一定の速度で回転する。また、従動ギヤ８の歯と駆動ギヤ６の歯は接触部５ａにおいて接触し、それによって、従動ギヤ８の従動ギヤ部８ｃは駆動ギヤ６と噛み合いながら、従動支持軸部８ｄと一体的に矢印Ｂ方向に一定速度で回転することができる。吸入口３２から吸入された流体は、駆動ギヤ６とシールブロック１４との間又は従動ギヤ８とシールブロック１５との間に形成される空間Ｓに閉じ込められ、昇圧されて、吐出口３１へ移送される。
【００１７】
次に、駆動軸７の回転が減速した時は、ワンウェイクラッチ２５の働きにより、駆動ギヤ６は駆動軸７に対して空転する。従って、駆動軸７の回転速度の変動は駆動ギヤ６には伝達されず、駆動ギヤ６の減速の度合いは少なくなる。この時、従動ギヤ８の外径（直径長さ８ｂ）は駆動ギヤ６の外径（直径長さ６ｂ）よりも小さいため、従動ギヤ８の慣性モーメント（Ｉ２）はより小さくなる。そして、従動ギヤ８の慣性モーメント（Ｉ２）を従動ギヤの歯数（Ｚ２）で除した値（Ｉ２／Ｚ２）は駆動ギヤ６の慣性モーメント（Ｉ１）を従動ギヤの歯数（Ｚ１）で除した値（Ｉ１／Ｚ１）よりも小さい。そのため、従動ギヤ８のほうが駆動ギヤ６よりも歯数比以上に早く減速し、従動ギヤ８の歯と駆動ギヤ６の歯との接触部５ａが離れることがない。また、ギヤ室１０内の高圧領域Ｈと低圧領域Ｌとの圧力差によって、従動ギヤ８には、従動ギヤ８の歯を駆動ギヤ６の歯に押し付ける力Ｐが作用する。よって、従動ギヤ８の歯と駆動ギヤ６の歯とは接触部５ａにおいて、より離れにくくなる。なおここで、本実施の形態において、駆動ギヤ６の慣性モーメントとは、ワンウェイクラッチ２５のアウターレース２５ａ及びアウターレース２５ａと同期して回転するコロや保持器などの慣性モーメントをも含んだものをいう。
【００１８】
以上より、駆動ギヤ６と駆動軸７との間にワンウェイクラッチ２５が設けられ、従動ギヤ８のＩ２／Ｚ２が駆動ギヤ６のＩ１／Ｚ１よりも小さいことで、駆動軸７の回転が減速しても、駆動ギヤ６の歯と従動ギヤ８の歯は接触部５ａにおいて離れない。従って、高圧領域Ｈと低圧領域Ｌとが繋がって外接ギヤポンプ１の性能が低下するおそれがない。また、従動ギヤ８の外径を駆動ギヤ６の外径よりも小さくすることで、従動ギヤ８のＩ２／Ｚ２を駆動ギヤ６のＩ１／Ｚ１よりも容易に小さくすることができる。また、外接ギヤポンプ１自体を小型化することが可能となる。
【００１９】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る外接ギヤポンプ１’の構成について、図２を用いて説明する。外接ギヤポンプ１’は駆動ギヤ６と従動ギヤ８’とからなるギヤ対５’を有する。ここで、従動ギヤ８’は、互いに一体に接続する従動ギヤ部８ｃ’と従動支持軸部８ｄ’からなり、従動支持軸部８ｄ’は、外接ギヤポンプ１’のハウジングに回転可能に支持されている。従動ギヤ８’は従動ギヤ８’が回転する時の従動ギヤ８’の歯先が描く軌跡は歯先円８ａ’を形成する。そして、従動ギヤ８’の歯先円８ａ’の直径長さ、すなわち従動ギヤ８’の外径は８ｂ’である。また、駆動ギヤ６の歯数と従動ギヤ８’の歯数とは同じである。また、従動ギヤ８’の歯丈は駆動ギヤ６の歯丈よりも短い。従って、従動ギヤ８’の歯丈が駆動ギヤ６の歯丈よりも短い分だけ、従動ギヤ８’の外径８ｂ’は駆動ギヤ６の外径６ｂよりも小さい。なお、ギヤ室１０内部の吐出口３１側の従動ギヤ８’に対応する位置には、シールブロック１５’が配置され、シールブロック１５’には従動ギヤ８’の歯先が摺接するように歯先円８ａ’に倣った形状の曲面が形成される。
以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるため、詳細な説明は省略する。
【００２０】
以上より、駆動ギヤ６と従動ギヤ８’との歯数Ｚ１，Ｚ２が同じであっても、従動ギヤ８’の歯丈が駆動ギヤ６’の歯丈よりも短いので、従動ギヤ８’のＩ２／Ｚ２は駆動ギヤ６のＩ１／Ｚ１よりも小さい。そのため、実施の形態１と同様に実施の形態２においても従動ギヤ８’のほうが駆動ギヤ６よりも早く減速し、従動ギヤ８’の歯と駆動ギヤ６の歯との接触部が離れることがない。
【００２１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る外接ギヤポンプ１”の構成について、図３及び４を用いて説明する。外接ギヤポンプ１”は、駆動ギヤ６と従動ギヤ８”とからなるギヤ対５”を有し、駆動ギヤ６と従動ギヤ８”との間隔が可変であることにより、流量を調整することができる可変容量型のポンプである。また、駆動ギヤ６と従動ギヤ８”とは同じ大きさの外径を有し、かつ同じ数の歯数を有する（Ｚ１＝Ｚ２）。なお、駆動ギヤ６と従動ギヤ８”との歯丈は同じ長さである。
【００２２】
従動ギヤ８”には、従動支持軸９”が貫通している。従動支持軸９”は従動ギヤ支持部２１”と、従動ギヤ支持部２１”の両端に一体的に設けられた回動支持軸部２２”とを備えている。従動ギヤ支持部２１”には、従動ギヤ軸受２６”が支持されている。さらに、従動ギヤ８”は従動ギヤ軸受２６”を介して従動ギヤ支持部２１”に対して回転自在に支持されている。ここで、従動ギヤ８”の回転中心をＱとする。また、従動ギヤ支持部２１”の回転中心は従動ギヤ８”の回転中心Ｑと一致する。一方、回動支持軸部２２”は外接ギヤポンプ１”のハウジングに回動可能に支持されている。また、回動支持軸部２２”の一端は外接ギヤポンプ１”のハウジング外に突出して、モータ等の外力（図示せず）と接続している。ここで、回動支持軸部２２”の回動中心Ｏは、従動ギヤ８”及び従動ギヤ支持部２１”の回転中心Ｑとは異なる位置にある。すなわち、従動ギヤ８”及び従動ギヤ支持部２１”の回転中心Ｑは回動支持軸部２２”に対して偏心している。
【００２３】
また、ギヤ室１０内において吐出口３１側の従動ギヤ８”に対応する位置には、シールブロック１５”が配置される。そして、シールブロック１５”が近接するギヤ室１０の壁には紙面に対して垂直方向に延びる帯状の凸部３５”が形成され、シールブロック１５”と凸部３５”は接触している。なお、シールブロック１５”において、凸部３５”と接触している部分を接触部１５ａ”とする。従って、従動ギヤ８”の位置が後述のように駆動ギヤ６から離れるように変動する場合、図３に示すようにシールブロック１５”は接触部１５ａ”において、凸部３５”を支点とし従動ギヤ８”の位置変動に合わせて傾動する。そのため、常にシールブロック１５”は回転する従動ギヤ８”の歯先が摺接するように構成される。
【００２４】
次に、本実施の形態における外接ギヤポンプ１”の動作について説明する。
図３の状態から吐出容量を小さくしようとする時は、モータ等の外力により、回動支持軸部２２”を紙面上時計周りに回動させる。この時、従動ギヤ支持部２１”も回動支持軸部２２”と一体的に回動中心Ｏを中心として回動する。そして、従動ギヤ８”及び従動支持軸９”の回転中心の位置はＱからＱ’に移動し、図４の状態となる。それと共に駆動ギヤ６と従動ギヤ８”との中心間距離はＨからＨ’へと変動する。すなわち、外接ギヤポンプ１”の吐出容量が小さくなる。一方、図４の状態から吐出容量を大きくしようとする時は、回動支持軸部２２”を紙面上反時計周りに回動させ、駆動ギヤ６と従動ギヤ８”との中心間距離をＨ’からＨへと変動させる。
【００２５】
ここで、図４のように、駆動ギヤ６と従動ギヤ８”との中心間距離がＨからＨ’へと変動すると、駆動ギヤ６の歯と従動ギヤ８”の歯との間のバックラッシもＸ１からＸ２に変動し、広くなる。通常、バックラッシがＸ２程度広くなった場合は、駆動軸７の回転が減速した際に、駆動ギヤ６の歯と従動ギヤ８”の歯が離れてしまう可能性が高くなる。しかしながら、外接ギヤポンプ１”においては、駆動ギヤ６と駆動軸７との間にワンウェイクラッチ２５が設けられる。また、従動ギヤ８”と従動支持軸９”とは互いに分離しているため、従動ギヤ８”の慣性モーメントＩ２は駆動ギヤ６の慣性モーメントＩ１よりも小さくなる。駆動ギヤ６の歯数と従動ギヤ８”の歯数とは同じなので、従動ギヤ８”のＩ２／Ｚ２は駆動ギヤ６のＩ１／Ｚ１よりも小さくなり、従動ギヤ８”のほうが駆動ギヤ６よりも早く減速する。そのため、駆動ギヤ６の歯と従動ギヤ８”の歯が離れるおそれはない。なお、本実施の形態において、駆動ギヤ６の慣性モーメントＩ１とは、駆動ギヤ６とワンウェイクラッチ２５のアウターレース２５ａ及びアウターレース２５ａと同期して回転するコロや保持器などとの慣性モーメントをいう。また、従動ギヤ８”の慣性モーメントＩ２とは、従動支持軸９”を除いた従動ギヤ８”自体の慣性モーメントをいう。
【００２６】
なお、従動ギヤのＩ２／Ｚ２を駆動ギヤのＩ１／Ｚ１よりも小さくするためには、実施の形態に限られず、従動ギヤを肉抜き加工して質量を低減させてもよい。また、駆動ギヤを鉄にして、従動ギヤをアルミにする等、駆動ギヤに比重の大きな材料を用い、従動ギヤに比重の小さな材料を用いることで、従動ギヤを駆動ギヤより質量を低減させることもできる。
【符号の説明】
【００２７】
１，１’，１”  外接ギヤポンプ、５，５’，５”  ギヤ対、６  駆動ギヤ、７  駆動軸、８，８’，８”  従動ギヤ、２５  ワンウェイクラッチ。
【図１】
2013234635.tif 000003
【図２】
2013234635.tif 000004
【図３】
2013234635.tif 000005
【図４】
2013234635.tif 000006
【図５Ａ】
2013234635.tif 000007
【図５Ｂ】
2013234635.tif 000008