特開 2025-32425 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】P2025032425

(43)【公開日】2025-03-12

(54)【発明の名称】内接歯車ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04C 2/10 20060101AFI20250305BHJP

   F04C 15/00 20060101ALI20250305BHJP

【ＦＩ】

F04C2/10 341A

F04C2/10 341Z

F04C15/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023137679

(22)【出願日】2023-08-28

(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】柴田 春彦

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 裕

(72)【発明者】

【氏名】本田 尚也

【テーマコード（参考）】

3H041

3H044

【Ｆターム（参考）】

3H041AA00

3H041BB04

3H041CC08

3H041DD03

3H041DD04

3H041DD05

3H041DD33

3H041DD38

3H044AA00

3H044BB03

3H044CC08

3H044DD03

3H044DD04

3H044DD05

3H044DD23

3H044DD28

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高温での使用に適し、広範囲の温度に適用し得る内接歯車ポンプを提供する。
【解決手段】ポンプハウジング４の収容孔２に内歯５Ａを有するリング状の内歯歯車５を回転自在に収容し、内歯歯車５の内歯５Ａと内接噛み合いする外歯６Ａを有する外歯歯車６を内歯歯車５の内部に偏心して収容する。両歯車５、６間には両歯５Ａ、６Ａ間の噛み合い隙間が増加する領域に吸入ポート９に連通して吸入域空間Ｓを形成し、両歯５Ａ、６Ａ間の噛み合い隙間が減少する領域に吐出ポート１１に連通して吐出域空間Ｐを形成する。ポンプハウジング４はアルミニウム合金で形成し、両歯車５、６はガラス転移点が１００℃以上で、線膨張係数が流れ方向と直角方向とで略同一の熱硬化性樹脂で形成する。両歯車５、６はポンプハウジング４との線膨張係数の差を０からマイナス９×１０^－６／℃の範囲とする。
【選択図】図１

【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、ポンプハウジングはアルミニウム合金で形成し、両歯車はガラス転移点が１００℃以上で、線膨張係数が流れ方向と直角方向とで略同一の熱硬化性樹脂で形成し、両歯車はポンプハウジングとの線膨張係数の差を０からマイナス９×１０^－６／℃の範囲とすることを特徴とする内接歯車ポンプ。

【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、ポンプハウジングにリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、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、ポンプハウジングは線膨張係数を２１×１０^－６／℃としたアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）で形成し、両歯車は線膨張係数を２５×１０^－６／℃としたポリアミド樹脂（ＰＡ６６）で形成し、両歯車はハウジングを形成するアルミニウム合金の線膨張係数よりも高い線膨張係数を有するポリアミド樹脂で形成している。このようにして、両歯車を鉄系焼結材料で形成した従来の一般的な内接歯車ポンプの課題である、車両の通常走行域と高温時での油量の差を小さく抑えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－２８６９７０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は、両歯車を熱可塑性樹脂のポリアミド樹脂で形成しているため、ポリアミド樹脂は高温での使用に適さず、ポンプの使用できる温度範囲が制限されてしまう問題点があった。

【0005】

本発明の課題は、高温での使用に適し、広範囲の温度に適用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、ポンプハウジングはアルミニウム合金で形成し、両歯車はガラス転移点が１００℃以上で、線膨張係数が流れ方向と直角方向とで略同一の熱硬化性樹脂で形成し、両歯車はポンプハウジングとの線膨張係数の差を０からマイナス９×１０^－６／℃の範囲とすることを特徴とする内接歯車ポンプがそれである。
なお、流れ方向とは、両歯車を形成する際に、液状の熱硬化性樹脂が流動する方向を言い、直角方向とは流れ方向と直交する方向を言う。そして、線膨張係数が流れ方向と直角方向とで略同一とは、流れ方向と直角方向とで線膨張係数の差が０から２×１０^－６／℃の範囲を言う。

【発明の効果】

【0007】

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、ポンプハウジングはアルミニウム合金で形成し、両歯車はガラス転移点が１００℃以上で、線膨張係数が流れ方向と直角方向とで略同一の熱硬化性樹脂で形成し、両歯車はポンプハウジングとの線膨張係数の差を０からマイナス９×１０^－６／℃の範囲とする。このため、両歯車は１００℃以上の高温で強度を維持できるから、高温での使用に適して広範囲の温度に適用することができる。

【0008】

また、両歯車は線膨張係数が流れ方向と直角方向とで略同一にした。このため、両歯車は線膨張係数の流れ方向と直角方向との方向性にとらわれることなくできるから、ポンプハウジングとの間のクリアランスを容易に設定することができる。

【0009】

さらにまた、両歯車はポンプハウジングとの線膨張係数の差を０からマイナス９×１０^－６／℃の範囲にする。このため、両歯車はポンプハウジングとの間のクリアランスを適正に維持して良好に回転駆動することができる。なお、線膨張係数の差がマイナス９×１０^－６／℃より下だと、従来の一般的な内接歯車ポンプに用いた鉄系焼結材料と同等で、低温時にポンプハウジングとのクリアランスが小さく、両歯車を回転駆動する駆動トルクが大きくなる欠点がある。また、線膨張係数の差が０より上だと、一層の高温時に両歯車とポンプハウジングとのクリアランスが過小になって両歯車が焼き付く恐れがある。

【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に沿った断面図である。

【図3】図２の線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。

【図4】一実施形態と従来例との比較を示したサイドクリアランスと温度との関係を表す特性図である。

【図5】一実施形態と従来例との比較を示したボディクリアランスと温度との関係を表す特性図である。

【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ないし図３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の開口を一端面３Ａで閉じるようポンプ本体１に取付けている。ポンプ本体１と蓋部材３は線膨張係数を２１×１０^－６／℃としたアルミニウム合金で形成している。そして、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。

【0012】

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はそれぞれ熱硬化性樹脂で形成し、ガラス転移点を２２０～３００℃としている。また、両歯車５、６は線膨張係数が流れ方向で１３×１０^－６／℃、直角方向で１４×１０^－６／℃とし、流れ方向と直角方向で略同一としている。そして、両歯車５、６は膨張係数が流れ方向で１３×１０^－６／℃、直角方向で１４×１０^－６／℃としているから、ポンプハウジング４との線膨張係数の差を０からマイナス９×１０^－６／℃の範囲としている。

【0013】

７は貫通孔で、外歯歯車６の径方向中心に軸方向へ貫通し、断面で略二面幅形状に設けている。８は外歯歯車６を回転駆動する駆動軸で、略二面幅形状に設けた先端部を外歯歯車６の貫通孔７に嵌合している。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。

【0014】

９は吸入域空間Ｓに連通する第１の吸入ポートで、ポンプハウジング４を構成する蓋部材３の一端面３Ａに半円弧状に窪み形成して開口している。９Ａは吸入域空間Ｓに連通する第２の吸入ポートで、ポンプハウジング４を構成するポンプ本体１の収容孔２の底面に半円弧状に窪み形成して開口し、第１の吸入ポート９と吸入域空間Ｓを介して軸方向に対向して配置している。１０は第１の吸入ポート９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。１１は吐出域空間Ｐに連通する第１の吐出ポートで、ポンプハウジング４を構成する蓋部材３の一端面３Ａに半円弧状に窪み形成し、第１の吸入ポート９と径方向の対称位置に開口している。第１の吐出ポート１１には吐出域空間Ｐを介して軸方向に対向して図示しない第２の吐出ポートを配置し、第２の吐出ポートはポンプハウジング４を構成するポンプ本体１の収容孔２の底面に半円弧状に窪み形成して開口している。１２は第１の吐出ポート１１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。

【0015】

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１０を流れ、第１の吸入ポート９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、第１の吐出ポート１１より吐出流路１２を流れて吐出される。このとき、両歯車５、６は両吸入ポート９、９Ａおよび両吐出ポート１１で液体の圧力に基づく作用力が軸方向に平衡作用し、軸方向へ押圧されない。

【0016】

かかる作動において、ポンプハウジング４はアルミニウム合金で形成し、両歯車５、６はガラス転移点が１００℃以上で、線膨張係数が流れ方向と直角方向とで略同一の熱硬化性樹脂で形成し、両歯車５、６はポンプハウジング４との線膨張係数の差を０からマイナス９×１０^－６／℃の範囲とする。このため、両歯車５、６は１００℃以上の高温で強度を維持できるから、高温での使用に適して広範囲の温度に適用することができる。

【0017】

また、両歯車５、６は線膨張係数が流れ方向と直角方向とで略同一にした。このため、両歯車５，６は線膨張係数の流れ方向と直角方向との方向性にとらわれることなくできるから、ポンプハウジング４との間のクリアランスを容易に設定することができる。なお、ポンプハウジング４との間のクリアランスは、両歯車５、６の側面と収容孔２の底面との間および蓋部材３の一端面３Ａとの間のサイドクリアランス、および内歯歯車５の外周面と収容孔２の内周面との間のボディクリアランスを言う。

【0018】

さらにまた、両歯車５、６はポンプハウジング４との線膨張係数の差を０からマイナス９×１０^－６／℃の範囲にする。このため、両歯車５、６はポンプハウジング４との間のクリアランスを適正に維持して良好に回転駆動することができる。なお、線膨張係数の差がマイナス９×１０^－６／℃より下だと、従来の一般的な内接歯車ポンプに用いた鉄系焼結材料と同等で、低温時にポンプハウジング４とのクリアランスが小さく、両歯車５、６を回転駆動する駆動トルクが大きくなる欠点がある。また、線膨張係数の差が０より上だと、一層の高温時に両歯車５、６とポンプハウジング４とのクリアランスが過小になって両歯車５、６が焼き付く恐れがある。

【0019】

なお、前述の一実施形態では、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。

【0020】

図４はサイドクリアランスと温度との関係を表し、図５はボディクリアランスと温度との関係を表したもので、それぞれ一実施形態と従来例とを比較している。
そして、線膨張係数を２１×１０^－６／℃としたアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）で形成したポンプハウジング４に歯幅を７．５ｍｍとした両歯車５、６を収容し、内歯歯車５は外径を３１ｍｍとしている。
図４は、温度１２０℃におけるサイドクリアランスが４２μｍを基準とし、温度８０℃、２５℃、―４０℃におけるサイドクリアランスをそれぞれ計算で求めた。
線膨張係数が１３×１０^－６／℃の熱硬化性樹脂で形成した両歯車５、６を用いた一実施形態に相当するポンプでは、ポンプハウジング４との線膨張係数の差が―８×１０^－６／℃と成り、実線Ｌ１で示すとおり、サイドクリアランスが温度８０℃で４０μｍ、温度２５℃で３７μｍ、温度―４０℃で３３μｍとなった。
これに対し、線膨張係数を２５×１０^－６／℃とした熱可塑性樹脂のポリアミド樹脂（ＰＡ６６）で形成した両歯車５、６を用いた従来例に相当するポンプでは、ポンプハウジング４との線膨張係数の差が４×１０^－６／℃で、破線Ｌ２で示すとおり、サイドクリアランスが温度８０℃で４３μｍ、温度２５℃で４５μｍ、温度―４０℃で４７μｍとなった。

【0021】

図５は、温度１２０℃におけるボディクリアランスが１２８μｍを基準とし、温度８０℃、２５℃、―４０℃におけるボディクリアランスをそれぞれ計算で求めた。
図４と同一の熱硬化性樹脂で形成した両歯車５、６を用いた一実施形態に相当するポンプでは、実線Ｌ１１で示すとおり、ボディクリアランスが温度８０℃で１２０μｍ、温度２５℃で１０７μｍ、温度―４０℃で９１μｍとなった。
これに対し、図４と同一の熱可塑性樹脂のポリアミド樹脂（ＰＡ６６）で形成した両歯車５、６を用いた従来例に相当するポンプでは、破線Ｌ２１で示すとおり、ボディクリアランスが温度８０℃で１３３μｍ、温度２５℃で１４０μｍ、温度―４０℃で１４８μｍとなった。

【0022】

このように、実線Ｌ１、Ｌ１１で示す一実施形態に相当するポンプでは、温度―４０℃から温度２５℃、温度８０℃、温度１２０℃と推移するに伴い、サイドクリアランス、ボディクリアランスともに増加するから、温度１２０℃より一層の高温で両歯車５、６とポンプハウジング４とのクリアランスが過小にならず、両歯車５、６が焼き付くことを防止できる。
これに対し、破線Ｌ２、Ｌ２１で示す従来例に相当するポンプでは、温度―４０℃から温度２５℃、温度８０℃、温度１２０℃と推移するに伴い、サイドクリアランス、ボディクリアランスともに減少するから、温度１２０℃より一層の高温で両歯車５、６とポンプハウジング４とのクリアランスが過小になって両歯車５、６が焼き付く恐れがある。

【符号の説明】

【0023】

２：収容孔
４：ポンプハウジング
５：内歯歯車
５Ａ：内歯
６：外歯歯車
６Ａ：外歯
９、９Ａ：吸入ポート
１１：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】

【図5】