(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内側に形成されたギヤ室の内部に、相互に噛合して回転する駆動ギヤ及び従動ギヤと、これらの噛合部の両側に形成された吸込室及び吐出室とを備え、前記噛合部を過ぎた駆動ギヤ及び従動ギヤの歯間に吸込室内部の作動流体を受け入れ、両ギヤの回転により前記ギヤ室の内周との間に封止して搬送し、吐出室に送り出す構成としたギヤポンプにおいて、前記駆動ギヤ及び従動ギヤの歯は、夫々の歯元たけをモジュールにより除した値として与えられるラック係数を１．２５５以上１．５７７以下の範囲に設定して、アンダカットを生じることなく歯元側の切り込み深さを大として創成された歯形を備えることを特徴とするギヤポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に噛合する駆動ギヤ及び従動ギヤの回転によりポンプ作用をなすギヤポンプに関し、更に詳しくは、駆動ギヤ及び従動ギヤの外周に形成された歯の歯形に関する。
【０００２】
【従来の技術】
長円形の軸断面を有するギヤ室の内部に、互いに平行をなす軸回りに回転する駆動ギヤ及び従動ギヤを、略中央位置にて相互に噛合せしめて配し、この噛合部の両側に吸込室及び吐出室を形成してなり、吸込室内部の流体を噛合部を過ぎた両ギヤ外周の歯間に受け入れ、各別の歯間とギヤ室の内周面との間に封止して吐出室に送り出すポンプ作用をなすものであり、簡素な構成の小型ポンプとして、各種の産業分野において広く用いられている。
【０００３】
このようなギヤポンプにおいては、前述した如く、駆動ギヤ及び従動ギヤ夫々の歯間に封止した流体が両ギヤの回転に伴って吐出室に送り出されることから、一回転当たりの吐出量を増し小型化を図るために、両ギヤの歯にモジュールの大きい高歯のインボリュート歯形を採用し、夫々の周上に１２〜１４枚の歯数を有する駆動ギヤ及び従動ギヤが一般的に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、歯数が少ないギヤにおいては、その歯形の創成に際し、ラック工具の切刃の先端により歯元側がえぐられるように削られるアンダカット（切下げ）が発生し、歯元側の歯厚が減少して、各歯の強度が低下する問題がある。このアンダカットは、圧力角が２０°である標準的な歯の場合に１７枚以下の歯数において発生することは知られており、前述の如く１２〜１４枚の歯数を有するギヤポンプの駆動ギヤ及び従動ギヤにおいては、アンダカットの防止対策が不可欠である。
【０００５】
また、前記駆動ギヤ及び従動ギヤの歯末側の形状が、歯形創成のために用いたラック工具のそれと対応することから、前述の如く両ギヤが噛合状態にて回転するとき、一方の歯の歯末部の両縁が他方の歯の歯元に形成されたアンダカット部に干渉し、両者が滑りを伴って摺接することより耳障りな異音（噛合音）が発生するという問題があった。
【０００６】
アンダカットの防止のために一般的に知られている方法として、ラック工具の基準ピッチ線を対象となる歯車のピッチ線に対し、該歯車の中心に近付く向きに適量ずらせた（転位させた）状態で歯形を創成する方法がある。この方法により得られた転位歯車においては、転位量を適正に設定することにより、噛合に支障を来すことなくアンダカットの発生を防ぐことができる。
【０００７】
しかしながら、転位量の設定には限界があり、標準的な歯数よりもはるかに少ない歯数が採用されるギヤポンプの駆動ギヤ及び従動ギヤにおいては、転位のみによってアンダカットの発生を防ぐことは難しく、前記噛合音の発生が解消されず、運転音が大きいという問題があった。
【０００８】
特開平８-21371号公報には、駆動ギヤ及び従動ギヤの歯形における歯末部の幅を減じることにより、歯元部との摺接が起こらないようにし、この摺接に伴う噛合音を低減する構成としたギヤポンプが開示されている。しかしながらこの構成においては、前記噛合音の低減には有効である反面、歯末部の幅を狭くしたことにより、駆動ギヤと従動ギヤとの噛合初期及び終期における夫々の歯の接触が良好に保てなくなるという問題がある。
【０００９】
前述の如くギヤポンプにおいては、駆動ギヤと従動ギヤとの噛合部の両側に吸込室及び吐出室が形成されており、両ギヤの噛合部は、夫々の歯間に閉じ込めた流体により前記吸込室と吐出室との間を封止する作用をなしている。前記特開平８-21371号公報に開示された構成を採用した場合、歯間の接触が良好に行われないことから、前記流体の閉じ込めが不完全となり、高圧の吐出室から低圧の吸込室に流体が逆流し、これによりギヤポンプとしての性能の低下を招来することとなる。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、噛合部における封止性能を損なうことなく両ギヤの歯末部と歯元部との摺接を緩和することができ、この摺接に起因する噛合音の低減をポンプ性能の低下を伴わずに実現し、静粛な運転が可能なギヤポンプを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るギヤポンプは、ハウジングの内側に形成されたギヤ室の内部に、相互に噛合して回転する駆動ギヤ及び従動ギヤと、これらの噛合部の両側に形成された吸込室及び吐出室とを備え、前記噛合部を過ぎた駆動ギヤ及び従動ギヤの歯間に吸込室内部の作動流体を受け入れ、両ギヤの回転により前記ギヤ室の内周との間に封止して搬送し、吐出室に送り出す構成としたギヤポンプにおいて、前記駆動ギヤ及び従動ギヤの歯は、夫々の歯元たけをモジュールにより除した値として与えられるラック係数を１．２５５以上１．５７７以下の範囲に設定して、アンダカットを生じることなく歯元側の切り込み深さを大として創成された歯形を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、歯元たけをモジュールにより除した値として与えられるラック係数を、一般的に採用されている１．２５よりも大きい１．２５５以上、両ギヤ間に噛み合いが生じる限界に相当する１．５７７以下の範囲に設定して駆動ギヤ及び従動ギヤの歯形を創成する。このように創成された歯形は、歯元側の切り込み深さが大となると共に、アンダカットが生じていない歯形となり、駆動ギヤと従動ギヤとの噛合に際して一方の歯末側と他方の歯元との摺接が生じず、この摺接に起因する噛合音が低減される。また、両ギヤの歯形の創成に際して歯末側の変更は行わず、歯末部同士の接触状態を良好に保って吸込室と吐出室との間の確実な封止を実現し、ポンプ性能の低下を防ぐ。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るギヤポンプの要部の構成を示す側断面図、図２は、図１のII−II線による横断面図である。
【００１４】
本発明に係るギヤポンプは、その中央部に長円形断面の空洞部10を備え、図２に示す如き横断面形状を有するハウジング１と、該ハウジング１の一側端面に周方向に複数本のボルト11，11…（一本のみ図示）によりねじ止め固定されたエンドプレート２とを備え、該エンドプレート２により封止された前記空洞部10内に一対のサイドプレート12，12を嵌挿し、これらの間に形成されたギヤ室の内部に駆動ギヤ３と従動ギヤ４とからなるギヤ対を配して構成されている。
【００１５】
空洞部10に嵌挿されたサイドプレート12，12は、長円形をなす前記空洞部10の両側の半円部の中心上に貫通形成された軸支孔13，13及び14，14を夫々備えており、駆動ギヤ３と従動ギヤ４とは、これらの軸心部に嵌着された支軸30，40を備え、これらを前記軸支孔13，13及び14，14に夫々挿通せしめることにより、互いに平行をなして両持ち支持されている。
【００１６】
駆動ギヤ３の支軸30の一側は、同側の軸支孔13に整合するように形成された軸挿通孔15を経てハウジング１の外部に延長されており、この延長端に伝達される図示しない駆動源からの駆動力により回転駆動されるようになしてある。なお支軸30の延長部は、軸挿通孔15に嵌着されたオイルシール16により液密に封止されている。
【００１７】
一方従動ギヤ４の支軸40は、サイドプレート12，12の軸支孔14，14内に軸端を有する従動軸であり、該支軸40に嵌着された従動ギヤ４は、サイドプレート12，12間において前記駆動ギヤ３に噛合され、該駆動ギヤ３の回転に伴って回転するようになしてある。
【００１８】
図２には、駆動ギヤ３及びこれに連動する従動ギヤ４の回転方向が矢符により示してあり、両ギヤ３，４の噛合部を挾んだ両側には、前記回転方向の下流側に吸込室５が、同じく上流側に吐出室６が夫々形成されており、ハウジング１の対応位置に開口する吸込口50及び吐出口60を介して、図示しない吸込先及び吐出先に夫々接続されるようになしてある。
【００１９】
このような構成により、吸込口50を経て吸込室５に導入される作動油は、該吸込室５を臨む駆動ギヤ３及び従動ギヤ４の歯間に受け入れられ、両ギヤ３，４の回転により、夫々の歯間と空洞部10の内周面との間に封止された状態で搬送される間に昇圧して吐出室６に送り出され、前記吐出口60を経てハウジング１外に送出される。吐出室６への送り出しを終えた駆動ギヤ３と従動ギヤ４とは、両者間での噛合部を経て吸込室５側に向き、該吸込室５内の流体を再度受け入れて吐出室６に送り出す作用をなす。
【００２０】
図３は、駆動ギヤ３と従動ギヤ４との噛合部の拡大図である。図示の如く駆動ギヤ３と従動ギヤ４とは、後述の如く創成された歯形を有し、歯元のアンダカットを生じることなく噛み合い干渉を逃れた歯3a，4aを夫々備えている。
【００２１】
図４は、図３に示す歯3a，4aの歯形を直線展開して示す説明図である。図示の如く歯3a，4aは、ピッチ線Ｐの両側に歯末たけｈa と歯元たけｈf とを有して歯形が形成されており、本発明においては、歯元たけｈf として以下に示す如き特殊な値が採用されている。
【００２２】
モジュールｍに対して歯元たけｈf を与える式として、ＪＩＳに次式が規定されている。
【００２３】
ｈf ＝ｈf0−ｘ・ｍ        …（１）
【００２４】
この式中のｈf0は、転位なしの条件下にて創成される夫々の歯の歯元たけ（以下、基準歯元たけという）であり、ラック係数αhfとモジュールｍとの積（＝αhf・ｍ）として与えられる。前記ラック係数αhfは、一般的に１．２５とされている。
【００２５】
また（１）式中のｘは、歯形の創成に際して与えられる転位量であり、これを負とする、即ち、図示しないラック工具の基準ピッチ線を前記ピッチ線Ｐに対して歯元側に転位させて歯形を創成することにより、得られる歯3a，4aの歯元たけｈf は、基準歯元たけｈf0よりも大となる。このような転位を与えて得られた転位歯車においては、歯元部におけるアンダカットの発生を防ぐことができるが、駆動ギヤ３及び従動ギヤ４は、図２に示す如く、周方向に各１２枚の歯3a，3a…及び4a，4a…を有しており、前述した如く、転位のみによりアンダカットの発生を防止することはできない。
【００２６】
そこで本発明においては、前記（１）式の右辺第１項に着目し、前記ラック係数αhfを大とし、夫々の歯3a，3a…及び4a，4a…の基準歯元たけｈf0を増し、転位を含めた実際の歯元たけｈf を大きくすることにより、アンダカットの発生を防止する構成としてある。ラック係数αhfは、一般的に採用されている基準値（＝１．２５）よりも大きければよいが、これが過大となると、駆動ギヤ３の歯3a，3a…と従動ギヤ4a，4a…との間に噛み合いが成立しないこととなる。このことから本発明においては、前記ラック係数αhfを、前記基準値よりも大きい１．２５５を下限とし、１２枚の歯数において噛み合いが成立し得る限界値としての１．５７７を上限として設定する。
【００２７】
このようにラック係数αhfを設定して創成される歯形は、図４中に破線により示す一般的な歯形と比較して、歯元側の切り込み深さが大きく、アンダカット部が生じていない形状となる。なお、図３に示す歯3a，4aは、図中に一点鎖線にて示すピッチ円間に負転位ｘを与えた転位歯車とされ、ラック係数αhfの前述した設定による歯元たけｈf の増加と併せて、前記負転位による歯元たけｈf の増加とを実現し、アンダカットの発生を防止する構成としてある。
【００２８】
このように創成された歯形を有する駆動ギヤ３及び従動ギヤ４の歯3a，4aは、両者の対向位置にて図３に示す如く噛合した状態で回転するが、このとき、一方の歯3a（又は4a）の歯末部が他方の歯4a（又は3a）の歯元部に摺接する虞れがなく、これに起因する噛合音が大幅に低減されて、静粛な運転が可能となる。
【００２９】
また図４に示す如く、駆動ギヤ３及び従動ギヤ４の歯3a，4aは、ピッチ線Ｐよりも歯末側の歯たけ（歯末たけｈa ）として、ＪＩＳにおいてモジュールｍに対する標準値として規定されたｈa ＝１．０ｍを採用し、更には、歯末側の幅を減じる追加加工も施されていない。従って、噛合初期及び終期において駆動ギヤ３の歯3aと従動ギヤ４の歯4aとの歯末側での接触が確実に生じ、この噛合部の両側に形成された吸込室５と吐出室６との間の封止が損なわれない。従って、吐出室６から吸込室５への流体の逆流によるポンプ性能の低下を防ぐことができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係るギヤポンプにおいては、駆動ギヤ及び従動ギヤの歯が、夫々の歯元たけをモジュールにより除した値として与えられるラック係数を１．２５５以上、１．５７７以下の範囲に設定して創成された歯形を備えるから、一方の歯末側と他方の歯元側との摺接を解消でき、この摺接に起因する噛合音が大幅に低減されて静粛な運転が可能となる。またこのことが、歯末側の変更を行わずに実現されるから、噛合部の両側の吸込室と吐出室との間での確実な封止状態が得られ、ポンプ性能の低下を伴うことがない等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るギヤポンプの側断面図である。
【図２】図１のII−II線による横断面図である。
【図３】駆動ギヤと従動ギヤとの噛合部の拡大図である。
【図４】駆動ギヤ及び従動ギヤの歯形を直線展開して示す説明図である。
【符号の説明】
１    ハウジング
３    駆動ギヤ
3a    歯
４    従動ギヤ
4a    歯
５    吸込室
６    吐出室
12    サイドプレート
13    仕切り板
14    ギヤ室
ｈa   歯末たけ
ｈf   歯元たけ
αhf  ラック係数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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