(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面と、互いに交差し且つ各々が前記第１表面にほぼ垂直な第１および第２キャビティと、該第１および第２キャビティのそれぞれの底部に形成された第１および第２シャフトボアと、前記第１および第２キャビティの前記底部に形成された第２表面と、前記第１および第２表面の少なくとも一部と前記キャビティのそれぞれの一側とを連通する入口通路と、前記第１および第２表面の少なくとも一部と前記キャビティのそれぞれの他側とを連通する出口通路と、を有するハウジングを形成し、
前記第１および第２キャビティを所定の長さを有する穴加工工具で機械加工し、
前記ハウジングの前記第１表面から前記穴加工工具の前記所定の長さより小さい深さまで、前記第１キャビティと前記第１表面と前記出口通路との交差点に近接した位置に前記穴加工工具で第１ブリードスロットを機械加工し、
前記ハウジングの前記第１表面から前記穴加工工具の前記所定の長さより小さい深さまで、前記第２キャビティと前記第１表面と前記出口通路との交差点に近接した位置に前記穴加工工具で第２ブリードスロットを機械加工し、
各々がギアシャフトを有する第１および第２の噛み合うギアを、前記各第１および第２のキャビティと前記シャフトボアの各々に挿入し、
第３表面と第１および第２シャフトボアを有するカバープレートを、該カバープレートの前記第３表面が前記ハウジングの前記第１表面に接触する状態で、前記噛み合う第１および第２ギアの各々の前記ギアシャフト上に配置し、
前記ハウジングと前記カバープレートを複数のファスナーで固定する、
段階からなり、
前記第１および第２ブリードスロットを機械加工する前記段階において、前記各第１および第２ブリードスロットの円弧長さは、前記各ギアの一つの歯の一点から、隣接する歯の対応する点までの間隔に実質的に等しいことを特徴とする、オイル中の空気によって発生するノイズと圧力リップルを低減させる構造を有するギアポンプを形成するための方法。
【請求項２】
前記第１および第２ブリードスロットを機械加工する前記段階において、前記各ブリードスロットは、前記出口通路に近接した位置において最大の断面積を有し、この断面積が円弧長さに沿って前記各第１および第２キャビティとの前記交差点まで減少することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１および第２ブリードスロットを機械加工する前記段階において、各円弧長さの中間点における各ブリードスロットの前記断面積は、所定の入力速度数での前記ポンプの容積流量に、ほぼ０．０８から０．１６の所定の係数をかけることによって求められることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ハウジングを形成する前記段階において、前記ハウジングは第１および第２の交差キャビティを有する本体と、前記第１および第２シャフトボアを中に有する第２カバープレートと、を含み、前記固定段階においては、前記複数のファスナーが前記請求項１に記載したカバープレートと、前記本体と前記第２カバープレートとを固定することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
オイル中の空気によるノイズと圧力を減少させるためにギアポンプに用いるためのブリードスロット形成方法において、前記ギアポンプは、第１表面と、互いに交差する第１および第２キャビティのそれぞれに配置された第１および第２の噛み合いギアと、前記第１表面と接触して固定されているカバープレートと、前記噛み合いギアの一方側と連通する入口通路と、前記噛み合いギアの他方側と連通する出口通路と、を備えたハウジングを有しており、該ブリードスロット形成方法は、
前記表面と前記第１キャビティと前記出口通路との交差点に近接してハウジング内に第１ブリードスロット形成し、
前記表面と前記第２キャビティと前記出口通路との交差点に近接して前記ハウジング内に第２ブリードスロットを形成し、
前記第１および第２ブリードスロットのそれぞれは、前記第１および第２キャビティのそれぞれの半径と実質的に同じ半径を有し、前記組合わされたギアにおける隣接しあう歯の対応する点間の長さに実質的に等しい円弧長さを有するようにすることを特徴とするブリードスロット形成方法。
【請求項６】
前記各ブリードスロットのそれぞれは、前記出口通路に近接した位置に最大断面積を有しており、円弧長さに沿って前記各第１および第２キャビティとの交差点まで断面積が減少することを特徴とする請求項５に記載のブリードスロット形成方法。
【請求項７】
それぞれの円弧長さの中間点における前記各ブリードスロットの断面積は、所定の入力速度数での前記ポンプの容積流量に所定の係数をかけることによって求められることを特徴とする請求項６に記載のブリードスロット形成方法。
【請求項８】
前記各ブリードスロットの半径は、前記各第１および第２交差キャビティの半径にほぼ等しいことを特徴とする請求項７に記載のブリードスロット形成方法。
【請求項９】
前記与えられた入力速度は、ほぼ１８００ＲＰＭであり、前記所定の係数は０．０８から０．１６の範囲内であることを特徴とする請求項８に記載のブリードスロット形成方法。
【請求項１０】
前記所定の係数は、ほぼ０．１２であることを特徴とする請求項９に記載のブリードスロット形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的にギアポンプを形成する方法および装置に関する。より詳細には、本発明は、作動中に、ポンプによって発生するノイズと圧力リップルを実質的に減少させる構造を有するギアポンプを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本分野においてよく知られているように、歯車ポンプは油圧オイル内に空気を含むシステムにおいてさえも効率的に作動する。しかしながら、オイル内に含まれた空気はキャビテーションのような問題を起こす。キャビテーションは、ポンプ部品の腐食、システムのノイズおよび排出圧力リップルの原因となる。ノイズは、基本的に、含まれた空気が内破したり崩壊したりすることによって発生し、オイルは、ポンプの排出側で急激に高圧を受ける。この問題を解決するために多くの試みがなされてきた。ある例では、オイルがポンプに入る前に空気とオイルを分離するように空気分離器が取り付けられていた。別の例では、オイルが排出通路に入る前に、含まれたオイルがブリードオリフィスを通ってリザーバに戻るように特別なポーティングがポンプハウジングにさらに取付けられた。さらに、別の例では、混合気が排出通路に入る前に、空気を予め加圧するように特別のブリードスロットがポンプハウジングに取付けられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような場合、スロットが大きすぎるか多すぎるかのいずれかとなり、高圧油が相当にもれたり、または横方向の荷重がポンプのベアリングにかかりすぎることになる。同様に、ある場合にはブリードスロットを機械加工するには費用がかかりすぎる。
本発明は、上述の１つか２つ以上の問題を解決する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の１態様において、オイル中の空気によって発生するノイズレベルを減少させる構造を有するギアポンプを形成するための方法が提供される。この方法は、第１表面、該第１表面にほぼ垂直な第１および第２の交差するキャビティ、該各第１および第２交差キャビティの底部に形成される第１および第２シャフトボア、第１および第２交差キャビティの底部に形成される第２表面、少なくとも第１および第２表面の一部と交差キャビティの一方側とを連通する入口通路、少なくとも第１および第２表面の一部と交差キャビティの他方側とを連通する出口通路と、を有するハウジングを形成する段階と、前記第１および第２交差キャビティを穴加工工具で機械加工する段階と、前記第１キャビティと第１表面および出口通路の交差点にほぼ近接した位置に穴加工工具で第１ブリードスロットを機械加工する段階と、第２キャビティと第１表面および出口通路の交差点にほぼ近接した位置に穴加工工具で第２のブリードスロットを機械加工する段階と、ギアシャフトが延びている噛み合う第１および第２ギアを第１および第２交差キャビティのそれぞれとシャフトボアのそれぞれに挿入する段階と、第３表面と第１および第２シャフトボアを有するカバープレートを噛み合う第１および第２ギアのそれぞれの各ギアシャフト上に配置する段階と、ハウジングとカバープレートをファスナーで固定する段階と、からなる。
【０００５】
本発明のさらに別の態様において、オイル中の空気によって生じるノイズレベルを減少させる構造を有するギアポンプを形成する方法が提供される。この方法は、第１および第２表面、該第１および第２表面に垂直に形成された第１および第２の交差するキャビティ、第１および第２の交差キャビティの一方側と連通する入口通路、第１および第２の交差キャビティの他方側と連通する出口通路、第１表面、第１キャビティおよび出口通路との交差点に近接して形成された第１の仕上げ加工された円弧状ブリードスロットと、第１表面、第２キャビティおよび出口通路に近接して形成された第２の仕上げ加工された円弧状ブリードスロットと、を有する本体を形成する段階と、穴加工工具で第１および第２交差キャビテャイを所定の大きさにまで機械加工する段階と、ギアシャフトが延びている、噛み合う第１および第２ギアを各第１および第２交差キャビティ内に挿入する段階と、本体の他方側上に形成された第１および第２シャフトボアをそれぞれが有する第１および第２カバープレートを各ギアシャフト上に配置し、本体の各第１および第２表面に接触させる段階と、第１および第２カバーを本体にファスナーで固定する段階からなる。
【０００６】
本発明のさらに別の実施例において、オイル内の空気が原因となるノイズレベルを減少させるようにギアポンプに用いるためのブリードスロット構成が提供される。ギアポンプは、第１表面と、第１および第２交差キャビティ内のそれぞれに配置された第１および第２の噛み合うギアと、第１表面と接触してハウジングに固定されたカバープレートと、噛み合うギアの一方側と連通する入口通路と、噛み合うギアの他方側と連通する出口通路と、を備えたハウジングを含む。ブリードスロット形状は、表面、第１キャビティおよび出口通路の交差点にほぼ近接してハウジング内に第１ブリードスロットを形成し、表面、第２キャビティおよび出口通路の交差点にほぼ近接してハウジング内に第２ブリードスロットを形成することからなり、第１および第２のブリードスロットのそれぞれは、組み合わされたギアの隣接する歯の対応しあう点の間の長さにほぼ等しい円弧長さを有する。
【０００７】
【実施例】
図１および２を参照すると、ギアポンプ１０が概略的に示されており、ハウジング１２、第１カバープレート１４、第１と第２の噛み合っているギア１６、１８、および複数のファスナー２０を含む。本実施例のハウジング１２は、本体２２と第２カバープレート２４からなる。以下の記載は、本体と第２カバープレート２４について述べるが、本体２２と第２カバープレート２４は、本発明の本質から逸脱することなく１部品のハウンジング１２とすることができる。第２カバーブレート２４と本体２２に関する全ての記述は、1 部品のハウジング１２を形成するように結合された２つの要素に関連もする。同様に、本発明は、流体ギアモータにも適用できる。
【０００８】
本体２２は、第１および第２表面２６、２８と、第１表面２６に垂直な第１と第２のほぼ円形の交差するキャビティ３０、３２と、この第１および第２交差キャビティ３０、３２の少なくとも一部分と連通する入口通路３４と、第１および第２交差キャビティ３０、３２の少なくとも別の部分と連通する出口通路３６と、を有する。第１ブリードスロット４０は、第１表面２６と、第１交差キャビティ３０と出口通路３６との交わる点で本体２２上に形成される。第２ブリードスロット４２は、第１表面２６と、第２交差キャビティ３２と出口通路通路３６との交わる点で本体２２上に形成される。ブリードスロット４０、４２のそれぞれは、ブリードスロットと出口通路３６との交わる点において最大横断面積を有する円弧形状であり、円弧の長さに沿って各第１および第２交差キャビティと交わる点まで小さくなる。第１および第２ブリードスロット４０、４２のそれぞれの半径は、各第１および第２の交差キャビティ３０、３２の半径とほぼ等しい。
【０００９】
各ブリードスロット４０、４２の円弧の長さに沿った各中間点でのそれぞれの横断面積は、与えられたＲＰＭ回転数でのポンプ１０の流量を所定の係数で掛けることによって求められる。本実施例において、ポンプの速度は、ほぼ１８００ＲＰＭであり、所定の係数は、ほぼ０．１２である。しかしながら、所定の係数は、本発明の精神から逸脱することなく、変えることができる。所定の係数は、一般的にオイルの質、すなわち、オイルの単位容積あたりの空気のパーセントに基づく。オイル中の空気のパーセントは、少なくとも部分的には、ポンプのＲＰＭに基づく。従って、ポンプがより低いＲＰＭで作動するときには、オイル中の空気のパーセントはより小さくなり、より小さい所定の係数が用いられる。しかしながら、ポンプがより高いＲＰＭで作動するときには、より大きな所定の係数が用いられる。本実施例において、所定の係数は約０．０８から約０．１６の範囲であり、満足のいく結果が得られる。上述したように、ポンプの作動範囲は、ほぼ１８００ＲＰＭであり、所定の係数０．１２であればよい結果が得られる。オイルの単位容積あたりの空気のパーセントは５から２０の範囲である。
【００１０】
各ブリードスロット４０、４２の円弧長さは、各第１および第２の噛み合いギア１６、１８の隣接しあう歯の２つの対応する点の間の距離にほぼ等しい。円弧長さをいくらか変えることができる。しかしながら、その長さが短かすぎる場合には、ノイズを減少させるの効果が低下する。同様に長さが長すぎる場合には、好ましくない横方向の荷重がシャフトベアリングにかかり、その結果としてベアリングの寿命が短くなる。
第１カバープレート１４は、表面４４と第１および第２シャフトボア４６、４８とを有しており、ベアリング５０が各シャフトボア４６、４８内に配置されている。組立てられると、第１カバープレート１４の表面４４が本体２２の第１表面２６と整合し、第１および第２シャフトボア４６、４８は、各第１および第２噛み合いギア１６、１８の両側から延びる各ギアシャフト５２上に摺動可能に配置される。
【００１１】
第２カバープレート２４は、表面５４、第１および第２シャフトボア５６、５８を有しており、第１および第２シャフトボア５６、５８のそれぞれにはベアリング５０が配置されている。組立てられると、第２カバープレート２４の表面５４は、本体の第２表面２８と整合する。ハウジング１２が１部品として形成される場合には、各第１および第２交差キャビティの底部が第２カバープレート２４の表面５４となる。同様に、第１および第２シャフトボア５６、５８は、第１および第２交差キャビティ３０、３２の底部において、１部品のハウジング内に形成される。
図３から図５を参照すると、ギアポンプ１０の一部を作り出す方法が開示される。図３において、第１および第２の交差キャビティが機械加工される前の状態で本体２２が図示されている。余分の材料を仮線で示している。図示しているように、穴加工工具６０が各第１および第２交差キャビティ３０、３２を穴加工するのに用いられている。１部品のハウジング１２が用いられた場合、穴加工工具６０は各キャビティ３０、３２の底部において表面５４を機械加工する。
【００１２】
各第１および第２交差キャビティ３０、３２の機械加工に続いて、穴加工工具が、第１および第２キャビティ３０、３２の中心線に対して所定の位置に配置され、図示したように所定の深さまで各第１および第２ブリードスロット４０、４２を機械加工する。第１および第２交差キャビティ３０、３２および第１および第２ブリードスロット４０、４２を機械加工するのに同じ穴加工工具６０を用いることによって、工具を替えたり、ブリードスロットを本体２２の別の位置に配置するように特定の工具を用いなければならない場合と比較すると、相当に時間が節約される。図４と図５に示すように、双方のキャビティを最初に機械加工するときとは逆に、本発明の本質から逸脱することなく、第１交差キャビティ３０が機械加工された後に第１ブリードスロット４０を機械加工できる。
【００１３】
本発明の別の実施例において、本体２２は、粉末や金法、ダイカスト法、あるいは実質的に最終製品を形成する別の方法によって製造される。別の実施例において、第１および第２交差キャビティ３０、３２と第１および第２ブリードスロット４０、４２が仕上げ加工され形成される。ある用途において、キャビティの表面と、組み合わされる第１および第２噛み合いギア１６、１８との間の漏れを少なくするために、必要な公差を形成するように、第１および第２交差キャビティ３０、３２に簡単な仕上げ加工の段階が必要とされる。
ギアボンプ１０の作動時において、オイルのような流体が入口通路３４に流され、第１および第２噛み合いギア１６、１８が回転すると、オイルが公知の手段で各歯の間を入口通路３４から出口通路３６に搬送される。同様に、よく知られているように、出口通路３６内で噛み合う歯の作用のために、オイルが押されて出口通路３６から出る。公知のように、出口通路３６内の流体圧が下流側で発生する流体流れに対する抵抗によって求められる。多くのシステムの場合、リザーバ内および組み合わされるライン内で大量の空気がオイルと混合され、バブルまたはポケットを形成する。次いで、これらの含まれた気泡／ポケットがギアポンプ１０に運ばれて通る。本発明ではない場合に、含まれた気泡／ポケットが出口通路３６に入ると、出口通路３６内の圧力によって、気泡／ポケットが突然壊れたり内破したりする。含まれた気泡／ポケットのこの突然の破壊によって、大きくて、相当の大きさで望ましくない可聴なノイズが起きることになる。含まれているポケットのこの突然の崩壊によって、また、ギアポンプ１０に圧力リップルすなわち振動が発生し、組み合わされたラインと別の構造に更に伝達されて、さらにノイズが発生したり、組み合わされている部品が早く故障することになる。気泡が内破したり崩壊するまで、空間を占めているので、流れリップルはポンプからの有効な流量に影響をおよぼす。
【００１４】
本発明のブリードスロット４０、４２は、費用が安くオイル内に含まれた空気を制御する有効な方法をもたらすようになっている。空気が歯の間隙から出て、出口通路に入る直前まで、オイルに含まれる空気を予め制御可能に圧力をかけることによって、気泡／ポケットが圧縮されて小さくなり、このために気泡／ポケットが突然内破裂したり崩壊することによって発生したノイズレベルを実質的に低減させることになる。本発明のブリードスロットを用いることによって、歯キャビティ内のオイル／油の体積が制御可能に加圧されて、オイルが出口通路３６に入る前に、気泡／ポケットの大きさを小さくする。
このように、オイル内の空気によって発生するノイズレベルを中で減少させる構造を有するギアポンプを形成する方法は、第１表面と、該第１表面にほぼ垂直な第１および第２交差キャビティと、この第１および第２交差キャビティの底部に形成された第１および第２シャフトボアと、第１および第２交差キャビティの底部に形成された第２表面と、第１および第２表面の少なくとも一部と交差キャビティの一方側と連通する入口通路と、第１および第２表面の少なくとも一部と交差キャビティの他方側と連通する出口通路とを有するハウジングを形成する段階と、穴加工工具で第１および第２交差キャビティを機械加工する段階と、第１キャビティ、第１表面および出口通路との交差点にほぼ近接した位置に穴加工工具で第１ブリードスロットを機械加工する段階と、第２キャビティ、第１表面および出口通路との交差点にほぼ近接した位置に第２ブリードスロットを穴加工工具で機械加工する段階と、からなり、第１および第２ブリードスロットのそれぞれは円弧形状であり、この長さは、２つの隣接しあう歯の点の間の空間にほぼ等しく、円弧長さに沿った中間地点における断面積は、与えられた速度回転数におけるポンプの流量を所定の係数０．１２でかけることによって求められる。さらに上記方法は、シャフトが延びている噛み合う第１および第２ギアを、各第１および第２交差キャビティと第１および第２シャフトボアに挿入し、第３表面と第１および第２シャフトボアを有するカバープレートを各噛み合う第１および第２ギアのギアシャフトのそれぞれ上に配置する段階と、ハウジングとカバープレートをファスナーで固定する段階と、を含む。
【００１５】
別の実施例において、ハウジング１２、または本体２２は、粒子や金法、ダイカスト法、または実質的に最終製品を作り出す別の方法によって形成される。この別の実施例の方法において、第１および第２の交差キャビティ３０、３２と第１および第２ブリードスロット４０、４２が仕上げ形成される。ある場合には、内部での漏れを減少させるのに必要とされる公差を維持するために、第１および第２交差キャビティ３０、３２を仕上げ加工することが必要となる。
前述から、本発明と装置は大きなノイズを発生させることなく空気がオイルに含まれた状態で作動できるギアポンプを形成する。これは、ブリードスロット４０、４２を相当に低費用でかつ効率の良い方法で内部に形成することによって達成される。
【００１６】
本発明の別の態様、目的および利点は、図面、発明の開示および請求の範囲から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を組み入れて、本方法によって形成されたギアポンプの概略図である。
【図２】図１の線２─２に沿って切られた断面図である。
【図３】本発明の方法の１段階を表す概略等尺図である。
【図４】本方法の別の段階を表す概略図である。
【図５】本方法の別の段階を表す概略図である。
【符号】
１０  ギアポンプ
１２  ハウジング
１４  第１カバープレート
１６  第１ギア
１８  第２ギア
２０  ファスナー
２２  本体
２４  第２カバープレート
２６  第１表面
２８  第２表面
３０  第１キャビティ
３２  第２キャビティ
３４  入口通路
３６  出口通路
４０  第１ブリードスロット
４２  第２ブリードスロット
４６  第１シャフトボア
４８  第２シャフトボア
５０  ベアリング
５６  第１シャフトボア
５８  第２シャフトボア
６０  穴加工工具
【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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