特開 2023-84736 内接歯車ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023084736

(43)【公開日】2023-06-20

(54)【発明の名称】内接歯車ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04C 2/10 20060101AFI20230613BHJP

   F04C 15/00 20060101ALI20230613BHJP

【ＦＩ】

F04C2/10 341B

F04C15/00 B

F04C15/00 H

F04C2/10 341G

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021198985

(22)【出願日】2021-12-08

(71)【出願人】

【識別番号】000241267

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクトフルードパワーシステム

(72)【発明者】

【氏名】海野 圭祐

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 裕

【テーマコード（参考）】

3H041

3H044

【Ｆターム（参考）】

3H041BB03

3H041CC03

3H041CC07

3H041CC20

3H041DD05

3H041DD17

3H041DD18

3H041DD23

3H044BB03

3H044CC03

3H044CC07

3H044CC19

3H044DD05

3H044DD15

3H044DD16

(57)【要約】      （修正有）

【課題】吐出ポートから吸入ポートへの漏れを低減して容積効率の低下を抑制しつつ歯車を回転駆動する駆動トルクの増加を抑制し得る内接歯車ポンプを提供する。
【解決手段】両歯車５、６は軸方向一端面を軸方向に窪ませて凹部５Ｃ、６Ｃを形成する。凹部５Ｃ、６Ｃには周方向へ間隙を有して複数個の梁５Ｇ、６Ｇを形成する。各梁５Ｇ、６Ｇは径方向の外方端を両歯車５、６の外周側に接続すると共に、径方向の内方端を両歯車５、６の内周側に接続する。そして、各梁５Ｇ、６Ｇは軸方向一端面と両歯車５、６の回転方向Ａにおける前方側の側面５Ｈ、６Ｈとが交差する交差部５Ｉ、６Ｉを円弧状に形成する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプハウジングの収容孔に内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、両歯車間には両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が増加する領域に液体を吸入する吸入ポートに連通して吸入域空間を形成し、両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が減少する領域に液体を吐出する吐出ポートに連通して吐出域空間を形成し、内歯歯車の内歯と外歯歯車の外歯とによりポンプ室を区画形成し、ポンプ室は両歯車の回転により吸入域空間で容積を増加して吸入ポートより液体を吸入すると共に、吐出域空間で容積を減少して吐出ポートに液体を吐出して設け、両歯車は軸方向一端面を軸方向に窪ませて凹部を形成し、凹部には周方向へ間隙を有して複数個の梁を形成し、各梁は径方向の外方端を両歯車の外周側に接続すると共に、径方向の内方端を両歯車の内周側に接続し、各梁は軸方向一端面と両歯車の回転方向における前方側の側面とが交差する交差部を円弧状に形成したことを特徴とする内接歯車ポンプ。

【請求項2】

前記両歯車は前記各梁の前記交差部を前記円弧状に替えて面取り状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の内接歯車ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リング状の内歯歯車の内部に偏心して外歯歯車を収容し、両歯車を回転駆動して液体を吸入吐出する内接歯車ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

この種の内接歯車ポンプは、リング状の内歯歯車の内部に偏心して外歯歯車を収容し、両歯車の回転駆動で液体を吸入ポートより吸入して吐出ポートより吐出している。そして、外歯歯車は両端面を軸方向に窪ませて環状の凹部を形成し、軽量化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－１２２５４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、かかる従来の内接歯車ポンプでは、ポンプハウジングに円弧状に形成した吸入ポートと吐出ポートに環状の凹部が連通しないよう凹部の外周縁でシールしているため、外周縁は薄肉で両ポートと凹部との間のシール性が満足のいくものでなく、吐出ポートから凹部を経て吸入ポートへの漏れが増加して容積効率が低下する恐れがあった。これを解消するために、本出願人は、特願２０２０－２０８１９７号に示す如く、両歯車の軸方向一端面を窪ませて凹部を形成し、凹部に周方向へ間隙を有して複数個の梁を形成し、吐出ポートから吸入ポートへの漏れを低減する発明をなした。しかし、両歯車は凹部を形成した軸方向一端面と対向する平坦な軸方向他端面に吐出ポートの圧力が作用すると共に、軸方向一端面には吐出ポートの圧力より低く吸入ポートの圧力より高い中間圧力が作用するため、両歯車が軸方向一端面側に押圧されてポンプハウジングに押し付けられ、歯車を回転駆動する駆動トルクが増加してしまう恐れがあった。

【0005】

本発明の課題は、吐出ポートから吸入ポートへの漏れを低減して容積効率の低下を抑制しつつ歯車を回転駆動する駆動トルクの増加を抑制し得る内接歯車ポンプを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
ポンプハウジングの収容孔に内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、両歯車間には両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が増加する領域に液体を吸入する吸入ポートに連通して吸入域空間を形成し、両歯車の回転により両歯間の噛み合い隙間が減少する領域に液体を吐出する吐出ポートに連通して吐出域空間を形成し、内歯歯車の内歯と外歯歯車の外歯とによりポンプ室を区画形成し、ポンプ室は両歯車の回転により吸入域空間で容積を増加して吸入ポートより液体を吸入すると共に、吐出域空間で容積を減少して吐出ポートに液体を吐出して設け、両歯車は軸方向一端面を軸方向に窪ませて凹部を形成し、凹部には周方向へ間隙を有して複数個の梁を形成し、各梁は径方向の外方端を両歯車の外周側に接続すると共に、径方向の内方端を両歯車の内周側に接続し、各梁は軸方向一端面と両歯車の回転方向における前方側の側面とが交差する交差部を円弧状に形成したことを特徴とする内接歯車ポンプがそれである。

【0007】

この場合、前記両歯車は前記各梁の前記交差部を前記円弧状に替えて面取り状に形成してもよい。

【発明の効果】

【0008】

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、両歯車は軸方向一端面を軸方向に窪ませて凹部を形成し、凹部には周方向へ間隙を有して複数個の梁を形成し、各梁は径方向の外方端を両歯車の外周側に接続すると共に、径方向の内方端を両歯車の内周側に接続し、各梁は軸方向一端面と両歯車の回転方向における前方側の側面とが交差する交差部を円弧状に形成した。このため、吐出ポートから漏れる液体は複数個の梁で吸入ポートへの漏れを抑制できると共に、両歯車の回転駆動により各梁の円弧状の交差部より両歯車の軸方向一端面とこの一端面と対向するポンプハウジングの一面との間に液体を導入させ易くできるから、この導入させ易くした液体で両歯車にくさび効果を生じさせて両歯車が軸方向一端面側に押圧されるのを抑制でき、吐出ポートから吸入ポートへの漏れを低減できて容積効率の低下を抑制しつつ歯車を回転駆動する駆動トルクの増加を抑制することができる。

【0009】

また、請求項２に記載の発明は、両歯車は各梁の交差部を円弧状に替えて面取り状に形成した。このため、吐出ポートから漏れる液体は複数個の梁で吸入ポートへの漏れを抑制できると共に、両歯車の回転駆動により各梁の面取り状の交差部より両歯車の軸方向一端面とこの一端面と対向するポンプハウジングの一面との間に液体を導入させ易くできるから、この導入させ易くした液体で両歯車にくさび効果を生じさせて両歯車が軸方向一端面側に押圧されるのを抑制でき、吐出ポートから吸入ポートへの漏れを低減できて容積効率の低下を抑制しつつ歯車を回転駆動する駆動トルクの増加を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態を示した内接歯車ポンプの横断面図である。

【図2】図１の線Ａ－Ａに沿った拡大断面図である。

【図3】図２の線Ｂ－Ｂに沿った拡大断面図である。

【図4】他実施形態を示した図３に相当する拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１および図２において、１はポンプ本体で、有底の収容孔２を形成している。３は蓋部材で、収容孔２の開口を閉じるようポンプ本体１に取付けている。そして、ポンプ本体１と蓋部材３は金属製であり、ポンプ本体１と蓋部材３とでポンプハウジング４を構成している。５はリング状の内歯歯車で、７個の内歯５Ａを有し、収容孔２へ回転自在に収容している。６は外歯歯車で、内歯５Ａと内接噛み合いする６個の外歯６Ａを有し、内歯歯車５の内部に偏心して収容している。両歯車５、６はそれぞれ合成樹脂の成形品である。内歯歯車５の軸方向の一端面５Ｂおよび外歯歯車６の軸方向の一端面６Ｂは、収容孔２の底面にそれぞれ摺接可能とし、この底面をポンプハウジング４の一面４Ａとし、平坦に形成している。

【0012】

両歯車５、６は一端面５Ｂ、６Ｂを軸方向に窪ませて複数の凹部５Ｃ、６Ｃを形成している。内歯歯車５に形成の凹部５Ｃは各内歯５Ａに形成し、内歯５Ａと同数の７個を設けている。そして、凹部５Ｃは外周を内歯歯車５の外周より若干小径に設けると共に、内周を内歯５Ａに沿った形状で内歯５Ａより若干外方に設けている。また、凹部５Ｃは軸方向の深さ寸法を内歯歯車５の幅寸法より若干小さく設けている。内歯歯車５は、凹部５Ｃ外周に外周薄肉部５Ｄを形成し、凹部５Ｃ内周に内周薄肉部５Ｅを形成し、凹部５Ｃ底面に底面薄肉部５Ｆを形成している。これで、凹部５Ｃは平面形状を内歯５Ａに相似した若干小さな形状に設けている。

【0013】

５Ｇは凹部５Ｃに形成した梁で、周方向へ等間隔に７個を設けている。各梁５Ｇは内歯歯車５の径方向中心から各凹部５Ｃの周方向中心をとおり径方向外方へ放射状に形成し、径方向の外方端を内歯歯車５の外周側としての外周薄肉部５Ｄに接続すると共に、径方向の内方端を内歯歯車５の内周側としての内周薄肉部５Ｅにおける内歯５Ａの各歯先部に接続している。そして、各梁５Ｇは軸方向の幅寸法を凹部５Ｃの軸方向の深さ寸法と略同一に設けている。図３に示す如く、各梁５Ｇは軸方向一端面５Ｂと両歯車５、６の回転方向Ａにおける前方側の側面５Ｈとが交差する交差部５Ｉを円弧状に形成している。

【0014】

５Ｊは隣接する２個の凹部５Ｃ間に有する離壁で、内歯歯車５の周方向へ等間隔に７個を設けている。各離壁５Ｊは軸方向一端面５Ｂと両歯車５、６の回転方向Ａにおける前方側の側面５Ｋとが交差する交差部５Ｌを円弧状に形成している。内歯歯車５は各凹部５Ｃと各離壁５Ｊとを周方向へ交互に等間隔に設けている。

【0015】

外歯歯車６に形成の凹部６Ｃは環状に形成し、外周を外歯６Ａに沿った形状で外歯６Ａより若干小さく設けている。また、凹部６Ｃは内周を径方向中心に軸方向へ貫通形成の貫通孔７より大径に設けている。また、凹部６Ｃは軸方向の深さ寸法を外歯歯車６の幅寸法より若干小さく設けている。外歯歯車６は、凹部６Ｃ外周に外周薄肉部６Ｄを形成し、凹部６Ｃ内周にボス部６Ｅを形成し、凹部６Ｃ底面に底面薄肉部６Ｆを形成している。貫通孔７は縦断面で略二面幅形状で、先端部の縦断面を略二面幅形状にした駆動軸８を嵌合している。駆動軸８はポンプ本体１に配置したシール部材９で軸封し、外歯歯車６を回転駆動する。

【0016】

６Ｇは凹部６Ｃに形成した梁で、周方向へ等間隔に１２個を設けている。各梁６Ｇは外歯歯車６の径方向中心から径方向外方へ放射状に形成し、径方向の外方端を外歯歯車６の外周側としての外周薄肉部６Ｄにおける外歯６Ａの各歯先部に接続する６個の梁６Ｇ１と、径方向の外方端を外歯歯車６の外周側としての外周薄肉部６Ｄにおける外歯６Ａの各歯底部に接続する６個の梁６Ｇ２とから成っている。各梁６Ｇ１、６Ｇ２は径方向の内方端を外歯歯車６の内周側としてのボス部６Ｅに接続し、梁６Ｇ１と梁６Ｇ２とを周方向へ交互に配置している。そして、各梁６Ｇ１、６Ｇ２は軸方向の幅寸法を凹部６Ｃの軸方向の深さ寸法と略同一に設けている。各梁６Ｇ１、６Ｇ２は、軸方向一端面６Ｂと両歯車５、６の回転方向Ａにおける前方側の側面６Ｈとが交差する交差部６Ｉを、図３に示す内歯歯車５の梁５Ｇの交差部５Ｉと略同形状の円弧状に形成している。

【0017】

両歯車５、６は一端面５Ｂ、６Ｂと対向する他端面５Ｍ、６Ｍを平坦に形成している。両歯車５、６の他端面５Ｍ、６Ｍは収容孔２の開口を閉じる蓋部材３の側面に摺接し、この側面をポンプハウジング４の他面４Ｂとし、平坦に形成している。Ｓは吸入域空間、Ｐは吐出域空間でそれぞれ両歯車５、６間に備え、吸入域空間Ｓは両歯車５、６の回転により両歯５Ａ、６Ａ間の噛み合い隙間が増加する領域に形成している。また、吐出域空間Ｐは両歯車５、６の回転により両歯５Ａ、６Ａ間の噛み合い隙間が減少する領域に形成している。Ｔはポンプ室で、内歯歯車５の内歯５Ａと外歯歯車６の外歯６Ａとにより複数個を区画形成し、両歯車５、６の回転により吸入域空間Ｓで容積を増加すると共に、吐出域空間Ｐで容積を減少して設ける。

【0018】

１０は吸入域空間Ｓに連通する吸入ポートで、ポンプハウジング４の他面４Ｂに半円弧状に窪み形成して開口している。１１は吸入ポート１０に接続する吸入流路で、蓋部材３に形成し、低圧側から吸入する液体を流通する。１２は吐出域空間Ｐに連通する吐出ポートで、ポンプハウジング４の他面４Ｂに半円弧状に窪み形成し、吸入ポート１０と径方向の対称位置に開口している。１３は吐出ポート１２に接続する吐出流路で、蓋部材３に形成し、負荷側に吐出する液体を流通する。

【0019】

各凹部５Ｃは、吐出域空間Ｐでは吐出ポート１２に吐出する液体の一部（微量）が、内周薄肉部５Ｅ先端とポンプハウジング４の一面４Ａとの間を介して内部に導入すると共に、吸入域空間Ｓでは内部の液体の一部が内周薄肉部５Ｅ先端とポンプハウジング４の一面４Ａとの間を介して吸入ポート１０へ導出する。このため、各凹部５Ｃは、吐出域空間Ｐでは吐出ポート１２の圧力より若干低い中間圧力となり、吸入域空間Ｓでは吸入ポート１０の圧力より若干高い中間圧力となる。

【0020】

各凹部６Ｃは、吐出域空間Ｐでは吐出ポート１２に吐出する液体の一部（微量）が、外周薄肉部６Ｄ先端とポンプハウジング４の一面４Ａとの間を介して内部に導入すると共に、吸入域空間Ｓでは内部の液体の一部が外周薄肉部６Ｄ先端とポンプハウジング４の一面４Ａとの間を介して吸入ポート１０へ導出する。このため、各凹部６Ｃは、吐出域空間Ｐでは吐出ポート１２の圧力より若干低い中間圧力となり、吸入域空間Ｓでは吸入ポート１０の圧力より若干高い中間圧力となる。

【0021】

次に、かかる構成の作動を説明する。
駆動軸８により外歯歯車６を回転駆動すると、外歯歯車６と内接噛み合いする内歯歯車５が回転駆動され、低圧側から液体が吸入流路１１を流れ、吸入ポート１０から吸入域空間Ｓに吸入されて吐出域空間Ｐに搬送され、吐出ポート１２より吐出流路１３を流れて吐出される。

【0022】

このとき、吐出域空間Ｐより吐出ポート１２を流れて吐出する液体の一部（微量）は、内歯歯車５の内周薄肉部５Ｅ先端とポンプハウジング４の一摺接面４Ａとの間を介して吐出域空間Ｐに位置する凹部５Ｃに導入すると共に、外歯歯車６の外周薄肉部６Ｄ先端とポンプハウジング４の一摺接面４Ａとの間を介して吐出域空間Ｐに位置する凹部６Ｃに導入する。よって、吐出域空間Ｐに位置する凹部５Ｃ、６Ｃは吐出ポート１２の圧力より若干低い中間圧力となる。

【0023】

いっぽうで、吸入域空間Ｓに位置する凹部５Ｃの液体の一部（微量）は、内周薄肉部５Ｅ先端とポンプハウジング４の一面４Ａとの間を介して吸入域空間Ｓから吸入ポート１０に導出する。また、吸入域空間Ｓに位置する凹部６Ｃの液体の一部（微量）は、外周薄肉部６Ｄ先端とポンプハウジング４の一面４Ａとの間を介して吸入ポート１０に導出する。よって、吸入域空間Ｓに位置する凹部５Ｃ、６Ｃは吸入ポート１０の圧力より若干高い中間圧力となる。

【0024】

また、各梁５Ｇ、６Ｇの交差部５Ｉ、６Ｉより各梁５Ｇ、６Ｇの軸方向一端面５Ｂ、６Ｂとポンプハウジング４の一面４Ａとの間に液体を導入させてくさび効果を生じさせ、両歯車５、６が軸方向一端面５Ｂ、６Ｂ側に押圧されるのを抑制する。

【0025】

かかる作動において、両歯車５、６は軸方向一端面５Ｂ、６Ｂを軸方向に窪ませて凹部５Ｃ、６Ｃを形成し、凹部５Ｃ、６Ｃには周方向へ間隙を有して複数個の梁５Ｇ、６Ｇを形成し、各梁５Ｇ、６Ｇは径方向の外方端を両歯車５、６の外周側に接続すると共に、径方向の内方端を両歯車５、６の内周側に接続し、各梁５Ｇ、６Ｇは軸方向一端面５Ｂ、６Ｂと両歯車５、６の回転方向Ａにおける前方側の側面５Ｈ、６Ｈとが交差する交差部５Ｉ、６Ｉを円弧状に形成した。このため、吐出ポート１２から漏れる液体は複数個の梁５Ｇ、６Ｇで吸入ポート１０への漏れを抑制できると共に、両歯車５、６の回転駆動により各梁５Ｇ、６Ｇの円弧状の交差部５Ｉ、６Ｉより各梁５Ｇ、６Ｇの軸方向一端面５Ｂ、６Ｂとこの一端面５Ｂ、６Ｂと対向するポンプハウジング４の一面４Ａとの間に液体を導入させ易くできるから、この導入させ易くした液体で両歯車５、６にくさび効果を生じさせて両歯車５、６が軸方向一端面５Ｂ、６Ｂ側に押圧されるのを抑制でき、吐出ポート１２から吸入ポート１０への漏れを低減できて容積効率の低下を抑制しつつ歯車５、６を回転駆動する駆動トルクの増加を抑制することができる。また、両歯車５、６は凹部５Ｃ、６Ｃに形成した複数個の梁５Ｇ、６Ｇで強度を向上することができる。

【0026】

また、両歯車５、６は一端面５Ｂ、６Ｂと対向する他端面５Ｍ、６Ｍを平坦に形成し、ポンプハウジング４は両歯車５、６の一端面５Ｂ、６Ｂが摺接する一面４Ａを平坦に形成すると共に、両歯車５、６の他端面５Ｍ、６Ｍが摺接する他面４Ｂに吸入ポート１０と吐出ポート１２とを開口した。このため、吸入ポート１０と吐出ポート１２とを開口したポンプハウジング４の他面４Ｂには両歯車５、６の平坦に形成した他端面５Ｍ、６Ｍが摺接するから、吸入ポート１０と吐出ポート１２が両歯車５、６の一端面５Ｂ、６Ｂに窪み形成した凹部５Ｃ、６Ｃに露呈することなくでき、吐出ポート１２から吸入ポート１０への漏れをより低減できて容積効率の低下を一層抑制できる。

【0027】

図４は本発明の他実施形態を示し、一実施形態と同一個所については同符号を付して説明を省略し、異なる個所についてのみ説明する。
内歯歯車５の各梁５Ｇの軸方向一端面５Ｂと前方側の側面５Ｈとが交差する交差部５５Ｉを面取り状に形成した。また、図示しないが、外歯歯車６の各梁６Ｇの交差部６Ｉを、交差部５５Ｉと略同形状の面取り状に形成した。

【0028】

作動は、一実施形態と略同様に、駆動軸８で外歯歯車６を回転駆動し、液体を吸入ポート１０から吸入して吐出ポート１２より吐出する。

【0029】

かかる作動において、両歯車５、６は各梁５Ｇ、６Ｇの交差部５５Ｉを面取り状に形成した。このため、一実施形態と略同様に、両歯車５、６にくさび効果を生じさせて両歯車５、６が軸方向一端面５Ｂ、６Ｂ側に押圧されるのを抑制でき、吐出ポート１２から吸入ポート１０への漏れを低減できて容積効率の低下を抑制しつつ歯車５、６を回転駆動する駆動トルクの増加を抑制することができる。

【0030】

なお、前述の各実施形態では、ポンプハウジング４をポンプ本体１と蓋部材３とで構成したが、ポンプハウジングを両歯車を収容する収容孔を貫通形成する第１部材と第１部材の一方側に取付けて両歯車の一端面が摺接する第２部材と第１部材の他方側に取付けて両歯車の他端面が摺接する第３部材との３つの部材で構成してもよい。また、外歯歯車６を回転駆動する駆動軸８を嵌合する貫通孔７は縦断面で略二面幅形状に形成したが、貫通孔を縦断面で略Ｄ字形状やスプライン形状に形成してもよいことは勿論である。

【符号の説明】

【0031】

２：収容孔
４：ポンプハウジング
５：内歯歯車
５Ａ：内歯
５Ｂ、６Ｂ：一端面
５Ｃ、６Ｃ：凹部
５Ｇ、６Ｇ、６Ｇ１、６Ｇ２：梁
５Ｈ、６Ｈ：側面
５Ｉ、６Ｉ、５５Ｉ：交差部
６：外歯歯車
６Ａ：外歯
１０：吸入ポート
１２：吐出ポート
Ｓ：吸入域空間
Ｐ：吐出域空間
Ｔ：ポンプ室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】