(57)【要約】      （修正有）【課題】低速と高速での効率が向上し、許容誤差の蓄積と機械加工の偏差がポンプ性能に及ぼす影響を最小化する。【解決手段】自動調整式ギアポンプを開示する。ポンプは、クレセント内部ギアポンプ、ジェロータポンプ、または外部ギアポンプであることができる。ポンプは、ポンプハウジング１８、ギアハウジング８、第１及び第２ギア４，６、側板２含む。側板は、第１及び第２ギア及びギアハウジングと接する第１位置と、端板と接する第２位置との間に移動する。側板は、第１位置に向けてスプリングバイアシングされる。均一な表面を提供するように、クレセント板２４、ギアハウジング、及びギアをユニットとして一致研削する方法を開示する。側板ハウジングと側板も、同様に一致研削する。クレセント歯状部とギア歯状部の間のクリアランスが除去されるように、ギアハウジングに対してクレセント板を移動させることができる組立方法を開示する。【選択図】図２
2017207070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動調整式ギアポンプであって、
第１ギアと第２ギアが内部に配置されたギアハウジングと、
前記ギアハウジングに結合された側板ハウジングと、
前記側板ハウジング内に位置し、対向する第１面と第２面を有する側板と、
前記側板ハウジングに結合された端板と、
前記側板ハウジングと前記端板との間に結合された芯部材とを含み、
前記側板は、前記第１面が第１ギア、第２ギア、及びギアハウジングの各面と接する第１位置と、前記第２面が前記端板と接する第２位置との間で軸方向に移動可能であり、
前記側板の第１面は、前記側板と前記端板との間に位置するバイアシング部材を介して前記第１位置に向けてバイアシングされる、自動調整式ギアポンプ。
【請求項２】
前記側板は、前記ポンプの排出圧力が前記バイアシング部材の力を超過する場合、前記第１位置から前記第２位置に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の自動調整式ギアポンプ。
【請求項３】
前記芯は、前記側板が前記第２位置にある場合、前記側板の第１面と、前記第１ギア、前記第２ギア、前記ギアハウジングの各面との間の距離と同一の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の自動調整式ギアポンプ。
【請求項４】
前記第１ギアは、ピニオンギアであり、前記第２ギアは、リングギアであり、前記ポンプは、板部分とクレセント部分を含むクレセント板をさらに含み、前記クレセント板は、前記クレセント部分が前記ギアハウジング内に延長し、
前記ピニオンギアと前記リングギアとの間に配置されるように前記ギアハウジングに結合されることを特徴とする請求項１に記載の自動調整式ギアポンプ。
【請求項５】
自己調整式ギアポンプであって、
第１ギアと第２ギアが内部に配置されたギアハウジングと、
前記ギアハウジングに結合された側板ハウジングと、
前記側板ハウジング内に位置し、対向する第１面と第２面を有する側板と、
前記側板ハウジングに結合された端板と、
前記側板ハウジングと前記端板との間に結合された芯部材と、
クレセント板に結合されたポンプハウジングであり、このポンプハウジングは、前記クレセント板の第１開口と第２開口内に配置された第１突出部と第２突出部を含み、前記第１及び第２開口は、組立中に前記ポンプハウジングに対する前記クレセント板の側面方向の移動が制限され得るように細長型であるポンプハウジングとを備え、
前記側板は、前記第１面が第１ギア、第２ギア、及びギアハウジングの各面と接する第１位置と、前記第２面が前記端板と接する第２位置との間で軸方向に移動可能であり、
前記側板の第１面は、前記側板と前記端板との間に位置するバイアシング部材を介して前記第１位置に向けてバイアシングされ、
第１ギアは、ピニオンギアであり、第２ギアは、リングギアであり、前記ポンプは、板部分とクレセント部分を含むクレセント板をさらに含み、前記クレセント板は、前記クレセント部分が前記ギアハウジング内に延長し、前記ピニオンギアと前記リングギアとの間に配置されるように前記ギアハウジングに結合される、自動調整式ギアポンプ。
【請求項６】
前記細長型第１及び第２開口は、組立中に前記クレセント板のクレセント部分が移動し、前記第１ギア及び前記第２ギアと締結され得るように配向された細長軸を有することを特徴とする請求項５に記載の自動調整式ギアポンプ。
【請求項７】
前記細長型第１及び第２開口は、細長軸が前記クレセント板のクレセント部分と交差するように前記クレセント部分の側面方向に反対側上に位置することを特徴とする請求項５に記載の自動調整式ギアポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、ギアポンプに関し、より具体的には、低速と高速での効率が向上し、許容誤差の蓄積と機械加工（ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）の偏差がポンプ性能に及ぼす影響を最小化する自動調整式ギアポンプ（ｓｅｌｆ−ａｄｊｕｓｔｉｎｇ  ｇｅａｒ  ｐｕｍｐ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン市場では、（０．９センチストーク（ｃｓｔ）と低い）低粘度の流体をポンピングする燃料ポンプ（主にロータリーギアポンプ）を、非常に遅い速度（１００ＲＰＭ未満）かつ中間圧力から、圧力をますます高めながら比較的速い速度（３０００ＲＰＭ超過）で作動させなければならないことが一般的である。この場合の問題点は、より高速で作動することができるギアポンプは、通常、低速動作点で効率が悪く、優れた低速効率を有するギアポンプは、通常、速度が上昇した場合作動しないことがあるということである。これは、ポンプがより遅い速度で要求される流速を充足させるには、高速条件においてはポンプが極度に大型化されなければならないという反復する問題を最終ユーザにもたらす。このため、最終ユーザは、速度上昇時に実際に必要とするより２倍〜３倍多いフローを生成することができるシステムを具備して、過度なフローのすべてをシステムに無駄なエネルギーとして送り返さなければならない。これは、より清浄な燃焼エンジンとさらに効率的なシステムに対する要求の増加により、克服すべき大きい障害である。
【０００３】
また、同一の類型の一方のポンプが同一の類型の他方のポンプに比べて性能と繰り返し性に影響を及ぼす他の問題点は、一方のポンプから他方のポンプへの許容誤差の蓄積及び機械加工の偏差という問題点である。この類型のポンプを構築し組込む場合、利用される費用及び標準機械加工プラクティスに起因して、ポンプ寸法が部品ごとに（許容誤差内で）異なることがある。このような偏差は、共に蓄積される場合、同一の設計の２つのポンプ間のポンプ性能が一貫しない原因となる。このような一貫性の無さにより、ポンプ効率が許容可能な範囲から脱することもある。本発明は、また、このような機械加工の偏差の影響を最小化し、さらに効率的で且つ繰り返し可能なポンプを生成しようとするものである。
【０００４】
過去には、ロータリーポンプの低速効率を改善するための様々な方法が試みられた。最もよく使用される方法のうち２つは、ポンプの機械的クリアランスを減少させることと、圧力バイアシングされた（ｂｉａｓｅｄ）または圧力バランシングされた側板を追加することである。両方案は、速度と圧力の上昇時に低粘度において問題が発生する。
【０００５】
低粘度の流体をポンピングする場合、ポンプのクリアランスを単に減少させれば、ポンプが加熱し、熱膨張が発生することによってポンプが作動しないことを防止するために、低速での良好な効率と十分なクリアランスの間に微細なバランシング調整が必要になる。
クリアランスが広すぎると、ポンプが効率的ではない。クリアランスがせますぎると、ポンプは、機械的故障を引き起こし、したがって、この方法は、非常に特殊な応用分野に該当するものであり、折衷された解決策を得るためには、一般的に多数の繰り返しを必要とする。この解決策は、低速動作点と高速動作点の両方のための最適のポンプサイジングをほぼ提供することができない。
【０００６】
圧力バイアシングされた側板を使用する方案は、特に高粘度の流体に対する低速応用分野と高速応用分野によく使用され且つ有効な解決策である。この解決策を利用する場合、ポンプ圧力が増加することによって、側板の後方の圧力が増加し、側板をギアに対してさらに堅く加圧し、したがって、圧力増加によってポンプのクリアランスをさらに堅く閉鎖する。これは、高粘度、低速、及び中間圧力の応用分野でうまくいき、効率が急激に増加するものとして知られている。しかし、このような概念によれば、圧力が大きく増加するかまたは速度が大きく増加することによって、摩擦に起因して大量の熱が発生するようになる。この熱によって、結局、側板が故障し、ポンプが作動しないことがたびたびある。
【０００７】
これは、圧力バランシングされた側板設計においても同様である。この類型の設計を利用する場合、側板は、側面を閉鎖する圧力がほぼ完璧にバランシングされ、圧力が増加するとき、回転するギア上で側板が強く摩擦しないようにする大きさを有する。この概念は、高粘度及び低圧ないし高圧範囲に対してはうまくいくが、やはり低速動作に限定されている。速度が増加すれば、側板がバランシングされても、クリアランスが同一に維持され、これによって、熱が発生し、結局、ポンプが故障するようになる。
【０００８】
前述した内容を考慮するとき、ポンプの低速効率を改善し、さらに延長された期間の間に上昇された速度でも変らず動作することができる設計を生成する改善したギアポンプ設計が必要である。
【発明の概要】
【０００９】
自動調整式ギアポンプを開示する。ポンプは、第１ギアと第２ギアが内部に配置されたギアハウジングを含むことができる。側板ハウジングは、ギアハウジングに結合することができる。側板は、側板ハウジング内に位置することができ、側板は、対向する第１面と第２面を有する。端板は、側板ハウジングに結合することができる。芯（ｓｈｉｍ）部材は、側板ハウジングと端板との間に結合することができる。側板は、第１面がピニオンギア、リングギア、及びギアハウジングの各面と接する第１位置と、第２面が端板と接する第２位置との間で軸方向に移動可能であってもよい。側板の第１面は、側板と端板との間に位置するバイアシング部材を介して第１位置に向けてバイアシングされ得る。
【００１０】
ギアポンプ組立体を製造する方法を開示する。この方法は、クレセント（ｃｒｅｓｃｅｎｔ）板とギアハウジングを一緒に組立てる段階であって、クレセント板は、板部分とクレセント部分とを有し、ギアハウジングの内部には、ピニオンギアとリングギアが配置され、クレセント部分は、リングギアとピニオンギアの一部との間に配置される、前記組立てる段階と、ギアハウジング、クレセント部分、ピニオンギア、及びリングギアの各面を単一ユニットとして研削し、仕上げられた平坦なギア組立面を用意する段階とを含むことができる。また、この方法は、側板ハウジングと側板を一緒に組立てる段階と、側板ハウジングと側板の各面を単一ユニットとして研削し、仕上げられた平坦な側板組立面を用意する段階とを含むことができる。この方法は、仕上げられた平坦なギア組立面が仕上げられた平坦な側板組立面と接するように、クレセント板、ギアハウジング、ピニオンギア、及びリングギアを側板ハウジング及び側板と結合する段階をさらに含むことができる。
【００１１】
ギアポンプを組立てる方法を開示する。この方法は、クレセント板をポンプハウジングと締結する段階であって、ポンプハウジングは、クレセント板の細長型第１開口と第２開口内に収容される第１突出部と第２突出部を具備する、前記ポンプハウジングと締結する段階と、ピニオンギアがクレセント板のクレセント部分に隣接して配置されるようにピニオンギアをポンプシャフトと締結する段階と、ギアハウジングをクレセント板と締結する段階と、リングギアがクレセント部分に隣接して位置し、リングギアの歯状部（ｔｅｅｔｈ）がピニオンギアの対応する歯状部と噛み合うようにリングギアをギアハウジングと締結する段階と、リングギアの歯状部がクレセント部分の外面と接し、ピニオンギアの歯状部がクレセント部分の内面と接するように、ポンプハウジングに対してギアハウジングを移動させる段階とを含むことができる。
【００１２】
ギアポンプを組立てる方法を開示する。この方法は、ギアハウジングをポンプハウジングと締結する段階と、第１ギア及び第２ギアをギアハウジングと締結する段階と、側板ハウジングに側板を用意する段階とを含むことができる。ギアハウジング、ピニオンギア、及びリングギアは、均一なギアハウジング組立面を用意するように、単一ユニットとして一致研削（ｍａｔｃｈ  ｇｒｏｕｎｄ）することができる。側板と側板ハウジングは、均一な側板組立面を用意するように一致研削することができる。この方法は、側板組立面がギアハウジング組立面と接するように、側板と側板ハウジングをギアハウジング及び第１及び第２ギアと締結する段階をさらに含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
以下、例えば、添付の図面を参照して開示されたデバイスの特定実施形態を説明する。
図１は、本発明による例示的なギアポンプの等角図（ｉｓｏｍｅｔｒｉｃ  ｖｉｅｗ）である。
図２は、Ａ−Ａ線に沿って切り取った図１のギアポンプの断面図である。
図３は、図２に示されたギアポンプの代替断面図である。
図４〜図９は、図１のポンプのための例示的な製造工程を示す一連の等角図である。
図１０〜図１６は、図１のポンプのための例示的な組立工程を示す一連の等角図である。
図１７は、本発明による例示的なジェロータ（ｇｅｒｏｔｏｒ）ポンプの分解図である。
図１８は、Ｃ−Ｃ線に沿って切り取った図１７のジェロータポンプの組立された断面図である。
図１９は、本発明による例示的な外部ギアポンプの分解図である。
図２０は、Ｄ−Ｄ線に沿って切り取った図１９の外部ギアポンプの組立された断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
一部の応用分野において、ポンプ作動のための圧力プロファイルは、低圧（例えば、３０〜１００ｐｓｉ）及び極低速（例えば、約１００ＲＰＭ未満）から開始（いわゆる「起動条件」）した後、所定の中間速度（例えば、３００〜４０００ＲＰＭ）で安定的な高圧（例えば、１００ｐｓｉ超過）でランプアップ（ｒａｍｐ  ｕｐ）する。このように同一の上昇された圧力を、遊休低速条件（ｌｏｗ  ｓｐｅｅｄ  ｉｄｌｅ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を超えるすべての作動速度に対して維持する。標準クレセント内部ギアポンプは、ポンプ速度が遊休低速にあるか、または遊休低速を超過する通常的なディーゼル燃料圧力でディーゼル燃料などの低粘度の流体に対して優れた効率を有する。したがって、このように確立されたクリアランスを利用する場合、ポンプが非常に長い寿命を有するものと立証されたため、標準クリアランスは、このような動作点において好ましい。このことは、このような標準クリアランスを利用する低速及び低圧（すなわち起動条件）での動作に対しては、該当しないことがある。
【００１５】
低速及び低圧動作条件でのポンプ性能を改善するように、ポンプ圧力がポンプの起動圧力と通常動作圧力との間にある場合、ポンプの側板がスプリングバイアシングされ、ギアと締結されるギアポンプ設計を開示する。このような構成は、起動中に必要時にポンプクリアランスを堅くできるが、一旦起動条件を超えるようになれば（すなわち、ポンプ圧力がスプリングによって加えられる圧力を超過する場合）、クリアランスが開放されるようにすることができる。これは、低速効率の問題点および上昇された速度と圧力での寿命の問題点の両方を解決する。したがって、長期的効果からみて、ポンプは、具体的なシステムに対して適切な大きさを有するようになり、また、未使用の流体のポンピングに関連したエネルギー消耗を最小化または除去する。前述した圧力と速度範囲は、例示に過ぎず、開示されたポンプがこのような範囲内で作動するものに限定されない。
【００１６】
図１〜図３に示された一実施形態で、ギヤポンプ１は、ポンプ端板１６に形成された凹部１１に配置されたスプリング１０を使用してピニオン及びリングギア４，６及びギアハウジング８に向けてバイアシングされる自動調整式側板２を含む。このバイアシング構成は、ポンプが低速で作動している場合、側板２とギア面との間の軸方向クリアランスをゼロに設定し、これによって、低速スリップ（すなわち漏出）経路を除去する。スプリング１０は、排出圧力が低いときにのみ、側板をギア４，６とギアハウジング８に向けて加圧するための大きさを有することができる。このような条件は、ポンプ効率が一般に低いとき、通常的にエンジンクランキング中に発生する。スプリング１０は、一旦ポンプ圧力が起動圧力を超過して発生すれば、スプリング力を克服できる大きさを有することができ、これは、起動速度と圧力及びポンプ効率が標準クリアランスで許容可能なものと証明される所定の速度と圧力との間の中間地点で一般に発生する。例示的で且つ非制限的な実施形態で、スプリングは、１０パウンド〜１０００パウンドのスプリング力を有することができる。スプリング力の値は、ポンプユーザの排出圧力条件と速度及びポンプが起動速度と最高速度との間でどのように可変されるかによって大きく可変されることを認識することができる。この際、側板２は、ピニオン及びリングギア４，６及びギアハウジング８から遠くなって、側板とギアの間の最大クリアランス地点に移動するようになる。この最大クリアランスは、この設計のポンプのための標準である「立証された」クリアランスであることができる。この最大クリアランスは、側板ハウジング１４とエンドカバー１６との間に位置し、慎重に大きさが決定された芯１２を使用して設定されることができる。
【００１７】
図１を参照して見れば、例示的なポンプ１は、吸入及び排出ポート２０，２２を有するポンプハウジング１８、及びクレセント板２４、ギアハウジング８、側板ハウジング１４、芯１２、エンドカバー１６を含む積層部を含む。図２および図３に示されたように、ポンプシャフト２６は、ポンプシャフトの円端がピニオンギア４と締結するように積層部を介して軸方向に収容され得る。ポンプシャフト２６は、ベアリング及び密封部２８によってポンプシャフトの近端の近くで支持され得る。
【００１８】
図２は、スプリング１０の力が側板２をバイアシングして側板がピニオン及びリングギア４，６及びギアハウジング８と直接締結するように、排出圧力が低いときの（すなわち起動条件）ポンプ１の構成を示す。この位置で、側板２の後面３０と端板１６の前面（ｆｒｏｎｔ  ｓｕｒｆａｃｅ）３２との間にギャップ「Ｇ１」が存在する。例示した実施形態で、該ギャップ「Ｇ１」は、芯１２の厚さ「ＳＴ」と同一である。図３は、スプリング１０の力を克服するように排出圧力が充分に増加し、側板の後面３０が端板１６の前面３２と締結するまで側板２が矢印「Ａ」方向に移動するときのポンプ１の構成を示す。この際、ギャップ「Ｇ１」はなくなり、クリアランス「Ｇ２」は、側板２と、ピニオン及びリングギア４，６及びギアハウジング８の間で開放される。
【００１９】
開示されたスプリング−ローディング型側板は、低速低圧動作範囲（例えば、起動速度）にわたってポンプ側面クリアランスのみを閉鎖するように機能するという点から、従来の設計に比べて有利である。これは、従来の設計では、たびたび不適切であった動作範囲でのポンプの効率を改善する。一旦、「起動」条件及び圧力が超過すれば、側板は、通常的に立証されたクリアランスに移動し、ポンプが信頼度問題を最小限にしながら、高圧及び低粘度で作動することができるようにする。
【００２０】
さらに高い圧力条件で、側板２と、ピニオン及びリングギア４，６及びギアハウジング８の間の所望のクリアランス「ＣＧ」を提供するように、厚さ「ＳＴ」を選択することができる。非制限的で且つ例示的な実施形態で、芯の厚さ「ＳＴ」は、応用分野によって約０．０００１インチ〜約０．０２０インチであってもよい。
【００２１】
また、スプリング１０がコイルスプリングとして例示されているが、他の類型のバイアシング素子を使用することができ、ウエーブスプリング、ベルビル（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）ワッシャー、コニカルスプリング、マガジンスプリング、エアスプリング、リーフスプリング、ボリュートスプリング（ｖｏｌｕｔｅ  ｓｐｒｉｎｇ）、ウエーブワッシャー、スプリングとしてのエラストマ、及びテーパリングされたスプリングが非制限的なリストにあり得る。
【００２２】
本発明の自動調整式側板設計は、必要とする動作範囲のみを通じてクリアランスを減少させようとする点から、以前の側板試みに比べて長所を有する。自動調整式側板は、圧力と速度が比較的低い「クランキング」条件だけでクリアランスを閉鎖する。一旦このような条件が超過すれば、側板が解除され、ポンプは、高圧と高速で作動することができる通常立証されたクリアランスまで開放される。これは、クリアランスを閉鎖するように常時側板を圧力バイアシングするか、または側板の両面上の圧力をバランシングしようとする以前技術に比べて長所である。このような設計は、発熱または熱膨張に起因して故障なしに延長された時間量の間に低粘度と高速で動作することができない。
【００２３】
自動調整式側板に加えて、ポンプ１は、許容誤差蓄積の問題及び隋伴されるポンプ性能の問題を最小化するかまたは除去する方式で製造及び組立されることができる。例えば、図４から分かるように、ギアハウジング８とクレセント板２４は、単一部品として機械加工されるよりは、個別的な部品に分離することができる。これは、従来の方法に比べて２つの明白な利点を有する。第一に、たびたび不安定的であり細長いボアリングバーを使用することなく、機械製作者がクレセント３６のベース３４での急激な交差部を容易に機械加工することができる。また、ギア製造社が、過度に誇張されたシャンファーを要求するよりは、鋭いエッジを有するピニオン及びリングギア４，６を提供することができる。これは、従来の製造技術を利用する場合、クレセントのベース３４に一般的に存在する半径または段差をクリアするのに要求されるギアシャンファーがこれ以上不要だからである。
開示された方法は、ポンプ１で他の主な非効率、及びスリップ経路、すなわち流体がポンプを介して再び漏出され得るようにするピニオン及びリングギア４，６の端部上のシャンファーによって生成されるギャップを除去する。
【００２４】
２個部品であるクレセント板２４とギアハウジング８は、組立中にクレセント３６とピニオンギア４の間の放射状ギャップ及びクレセントとリングギア６の間の放射状ギャップが最小化され得るようにするという点から、他の明白な長所を有する。２個の部品は、互いに独立的であり、「自由浮動（ｆｒｅｅ  ｆｌｏａｔ）」するか、１次元で相互に対してスライディングすることができる。自由運動の残りの軸は、限定されていて、所望の位置で部品の配向を維持する。組立中に、これは、ギアハウジング８がリングギア６内にローディングされ得るようにし、組立中に、リングギアは、さらにクレセント板２４内にローディングされ、クレセント板がさらにピニオンギア４内にローディングされる。これは、組立中に、すべての放射状許容誤差の蓄積を除去し、ポンプをさらに効率的にすると共に、部品の許容誤差をさらに自由にすることができ、製造費用を低減することができる。
【００２５】
以下、図４〜図９を参照して、ポンプ１を製造する方法をさらに詳しく説明する。一般的に、ギアハウジング８、クレセント板２４、ピニオンギア４、及びリングギア６は、製造工程中に組立体としてすべて一致研削される。側板ハウジング１４と側板２も、製造工程中に組立体として一致研削される。この工程は、従来の方法に比べていくつかの明白な長所を有する。この工程は、操作者がギアまたはハウジングを手動でラッピング（ｌａｐ）しなければならず、引き続いて、３個部品のクリアランスを正確になるまでゲージで繰り返してチェックしなければならない、組立時に側面クリアランスを設定する労動集約的タスクを除去する。部品があらかじめ一致研削されることによって、操作者は、単に芯１２をエンドカバー１６と側板ハウジング１４との間に挿入し、ポンプ１を一緒にボルト結合する。芯１２は、側板２の位置を正確に固定し、一面から他の面への変動なしに正確に固定する。
【００２６】
一致研削工程は、また、独立的に機械加工された部品間の許容誤差の蓄積によって惹起される変動を除去する。通常的に、操作者が側面クリアランスを設定しようとする場合、すべての部品が許容誤差内にあっても、部品の一面から他の面への変動がある。開示された方法によれば、この変動を最小化するかまたは除去することができ、性能繰り返し性が大きく改善する。
【００２７】
また、本発明の製造方法は、ポンプが組立されている間に、高費用の調整必要性を除去する。この方法は、また、費用が少しかかり、さらに容易な機械加工オプションがポンプ効率を改善することができるようにする。個別的な製造段階をさらに詳しく説明する。図４は、クレセント板２４、ギアハウジング８、ピニオンギア４、及びリングギア６の相対的配置を示す。図５は、クレセント３６がピニオンギア４の一部とリングギア６との間に位置する組立された部品を示す。組立体３８は、一緒に固定されてもよく、組立された部品の面は、すべての部品の均一な厚さを達成するように、単一ユニットとして研削されてもよい。
【００２８】
同様の方式で、図６は、側板２と側板ハウジング１４の相対的配置を示す。図７は、組立された側板２と側板ハウジング１４を示す。この組立体４２は、一緒に固定することができ、組立された部品の面は、側板及び側板ハウジング両方のための均一な厚さを達成するように単一ユニットとして研削することができる。
【００２９】
図８および図９は、組立されるように用意したポンプ１を示す。例示した実施形態で、部品は、複数のファスナー４４を使用して一緒に固定される。前述したように、芯１２は、高速及び高圧動作のための所望の側面クリアランスを確立する。また、低速及び低圧条件のために、側板２にスプリング１０をローディングすることによって、最小ゼロクリアランスを維持することができる。スプリング１０は、ポンプ１の具体的に所望の作動条件のために特定の大きさを有することができることを認識することができる。
【００３０】
以下、図１０〜図１６に関して本発明による例示的な組立工程を説明する。開示されたギアポンプをさらに効率的にするための前述した構成に加えて、このポンプが組立される方法は、また、ポンプ効率を増加させることができ、個別的なポンプ部品に及ぼす機械加工許容誤差変動の影響を最小化することができる。
【００３１】
図１０は、ポンプハウジング１８とポンプシャフト２６上に組立されたクレセント板２４を示す。クレセント板２４は、ポンプハウジング１８に固定された各ピン４８を収容する一対の細長ホール（ｅｌｏｎｇａｔｅｄ  ｈｏｌｅ）４６を含むことができる。例示した実施形態で、細長ホール４６は、細長ホールを通過する細長軸「Ｂ−Ｂ」（図１１）がクレセントと交差するようにクレセント３６の反対側上に配向される。このような配置は、重要なものではなく、細長ホール４６は、単一軸のみに沿うクレセント板とクレセント３６の移動が可能なら、クレセント板２４の他の位置に位置することができる。好ましくは、この軸は、一方向への軸に沿う移動によってクレセント３６がポンプシャフト２６に向けて移動する傾向があるように配向される。図１１は、ピン４８とホール４６の間の相互作用のみによって限定される、軸「Ｂ−Ｂ」に沿う矢印「Ｂ」方向へのクレセント板２４の自由移動を示す。
【００３２】
図１２は、シャフト上に組立されたピニオンギア４を示す。図示のように、組立工程のこの時点で、クレセント３６の内面５２とピニオン歯状部５０は、クリアランス「Ｇ３」によって分離する。作動時に、このようなクリアランスは、好ましくないもので、したがって、追加組立段階で閉鎖される。
【００３３】
図１３は、クレセント板２４上に組立されたギアハウジング８を示す図であり、図１４は、クレセント３６とピニオンギア４を取り囲む、ギアハウジング８内のリングギア６を示す。図示のように、組立工程のこの時点で、クレセント３６の外面５６とリングギア歯状部５４は、クリアランス「Ｇ４」によって分離する。クリアランス「Ｇ３」に比べて、このクリアランス「Ｇ４」は、作動中に好ましくないもので、したがって、追加組立段階で閉鎖される。
【００３４】
図１５は、リングギア歯状部５４がクレセント３６の外面５６と少し接するように矢印「Ｃ」方向に沿って移動し、クリアランス「Ｇ４」を除去し、これによって、作動中に該クリアランスを漏出経路として除去するギアハウジング８を示す。図１６は、クレセントの内面５２がピニオンギア４の歯状部５０と締結して、クリアランス「Ｇ３」を除去し、これによって、作動中に該クリアランスを漏出経路として除去するようにクレセント３６がリングギア６にローディングされることを示す。
【００３５】
図１７および図１８は、ジェロータポンプ５８の開示された設計の具現例を示す。本実施形態のポンプ５８は、図１７および図１８のポンプがクレセント板を含まないという点を除いて、図１〜図１６に関して説明した実施形態のポンプと同様である。したがって、ポンプ５８は、ポンプハウジング６０、ギアハウジング６２、ジェロータピニオンギア６４、ジェロータリングギア６８、側板６８、側板ハウジング７０、スプリング７２、芯７４、及び端板７６を含む。
【００３６】
例示的なジェロータポンプ５８は、前述した実施形態に関して前述したように側板調整性の特徴部の一部または全部を含むことができる。したがって、スプリング７２は、動作の低速低圧（すなわち起動）範囲にわたってポンプ側面クリアランスを閉鎖するように機能するように選択されることができる。これは、従来の設計では、たびたび不適切な動作範囲でのポンプの効率を改善する。一旦起動条件及び圧力が超過されれば、側板６８は、（芯７４の厚さによって制御される）通常的に立証されたクリアランスに移動し、ポンプが信頼度の問題を最小限にしながら、上昇された速度で高圧及び低粘度で作動することができるようにする。
【００３７】
図１９および図２０は、外部ギアポンプ７８の開示された設計の他の具現例を示す。本実施形態のポンプ７８は、図１９および図２０のポンプがクレセント板を含まないという点を除いて、図１〜図１６に関して説明した実施形態のポンプと同様である。したがって、ポンプ７８は、ポンプハウジング８０、ギアハウジング８２、第１及び第２ギア８４，８６、側板９０、側板ハウジング８８、スプリング９４、芯９２、及び端板９６を含む。
図示のように、本実施形態で、側板９０は、第１及び第２ギア８４，８６のアウトラインとほぼ一致する細長形状を有する。
【００３８】
例示的な外部ギアポンプ７８は、前述した実施形態に関して前述したように、側板調整性の特徴部の一部または全部を含むことができる。したがって、スプリング９４は、動作の低速低圧（すなわち起動範囲）にわたってポンプ側面クリアランスを閉鎖するように機能するように選択されることができ、これによって、従来の設計では、たびたび不適切な動作範囲でのポンプの効率を改善する。一旦起動条件及び圧力が超過すれば、側板９０は、芯９２の厚さによって制御される通常的に立証されたクリアランスに移動し、ポンプ７８が信頼度問題を最小限にしながら、上昇された速度で高圧及び低粘度で作動することができるようにする。
【００３９】
また、図４〜図７に関して説明した製造方法を図１７〜図２０のポンプ５８，７８に同一に適用することができることを認識することができる。すなわち、ジェロータポンプ５８のギアハウジング６２、ピニオンギア６２、及びリングギア６６の側板に向ける面すべては、製造工程中に組立体として一致研削される。また、側板ハウジング７０と側板６８は、製造工程中に組立体として一致研削される。同様に、外部ギアポンプ７８に対して、外部ギアポンプ７８のギアハウジング８２及び第１及び第２ギア８４，８６の側板に向ける面すべては、製造工程中に組立体として一致研削される。側板ハウジング８８と側板９０も、製造工程中に組立体として一致研削される。
【００４０】
前述したように、この工程は、従来の方法に比べて複数の明確な長所を有する。この工程は、操作者がギアまたはハウジングを手動でラッピングしなければならず、引き続いて、３個部品のクリアランスを正確になるまでゲージで繰り返してチェックしなければならない、組み立時に側面クリアランスを設定する労動集約的タスクを除去する。部品があらかじめ一致研削されることによって、操作者は、単に芯７４，９２をエンドカバー７６，９６と側板ハウジング７０，８８との間に挿入し、ポンプを一緒にボルト結合する。芯７４，９２は、側板６８，９０の位置を正確に固定し、一面から他の面への変動なしに正確に固定する。
【００４１】
開示された設計は、従来の設計に比べて改善した効率と信頼性を提供することができる。開示された設計は、速度とともに増加する圧力プロファイルが知られている任意の粘性ポンピング応用分野に適用されることができる。これは、大部分の場合ではないとしても、多くの正変位ポンピング応用分野に適用される。
【００４２】
前述した情報に基づくとき、本発明は、広く活用され応用され得ることを通常の技術者なら容易に理解することができる。本明細書で特定に説明したものとは異なる本発明の様々な実施形態と適応例、及び様々な変動例、修正例、及び均等例は、本発明の本質や範囲を逸脱することなく、本発明及び本発明の前述した説明から明白であるか、本発明及び本発明の前述した説明によって適切に提示されることができる。これによって、本明細書では、本発明を本発明の好ましい実施形態に関して詳しく説明したが、本発明の内容は、本発明を例示し説明するものであって、本発明の内容を完全に実施できるように提供されたものに過ぎないことを理解されたい。前述した本発明の内容は、本発明を限定するか、このような他の任意の実施形態、適応例、変動例、修正例、または均等例を排除するものと解釈してはならず、本発明は、添付の請求範囲及び請求範囲の均等論のみによって限定される。本明細書で特定の用語を採択しているが、この用語は、包括的な説明のために使用されたものに過ぎず、限定を加えようとするものではない。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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