JPH07101035B2 - Ａｌ合金製回転ギヤポンプとその製造方法 - Google Patents
Ａｌ合金製回転ギヤポンプとその製造方法Info
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- JPH07101035B2 JPH07101035B2 JP63321332A JP32133288A JPH07101035B2 JP H07101035 B2 JPH07101035 B2 JP H07101035B2 JP 63321332 A JP63321332 A JP 63321332A JP 32133288 A JP32133288 A JP 32133288A JP H07101035 B2 JPH07101035 B2 JP H07101035B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
- F04C2/084—Toothed wheels
-
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
- F05C2225/04—PTFE [PolyTetraFluorEthylene]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、アルミニウム合金等の軽金属製ポンプケー
スとの摺動特性が良好な回転ギヤポンプ用部品に係り、
急冷凝固されたアルミニウム合金粉末の押出しと粉末鍛
造により得られるドリブンギヤとドライブギヤなどの回
転ギヤポンプ用部品に関するものである。
スとの摺動特性が良好な回転ギヤポンプ用部品に係り、
急冷凝固されたアルミニウム合金粉末の押出しと粉末鍛
造により得られるドリブンギヤとドライブギヤなどの回
転ギヤポンプ用部品に関するものである。
＜従来の技術＞ 従来、回転ギヤポンプにおけるドライブギヤ（インナー
ローター）とドリブンギヤ（アウターローター）はとも
に同種の鉄系材料よりなるものが多く用いられている。
ローター）とドリブンギヤ（アウターローター）はとも
に同種の鉄系材料よりなるものが多く用いられている。
このため回転ギヤポンプの運転時における騒音および動
力損失の大きいことが難点とされている。
力損失の大きいことが難点とされている。
ここで騒音とはドリブンギヤとドライブギヤの噛み合い
音が特に大きいことが指摘されているのであり、また動
力損失は運転時の所要トルクの大きいことが原因であ
る。
音が特に大きいことが指摘されているのであり、また動
力損失は運転時の所要トルクの大きいことが原因であ
る。
そしてこれらの欠点は、これまで主としてドリブンギヤ
とドライブギヤの歯形状およびこれらの歯形誤差の問題
とし把えられており、従って、これらに対する対策もそ
のような点からしか考えられていないので大きな解決策
とはなっていない。
とドライブギヤの歯形状およびこれらの歯形誤差の問題
とし把えられており、従って、これらに対する対策もそ
のような点からしか考えられていないので大きな解決策
とはなっていない。
そこで、本出願人においては、騒音および動力損失を低
減せしめるべくドリブンギヤとギヤとドライブギヤの材
質ならびにその重量の低減についての検討がなされ、重
量低減の一方法としてアルミニウム等の軽合金やセラミ
ックスなどの比重の小さな焼結合金を用いることを提案
した（特開昭60−128983号）。
減せしめるべくドリブンギヤとギヤとドライブギヤの材
質ならびにその重量の低減についての検討がなされ、重
量低減の一方法としてアルミニウム等の軽合金やセラミ
ックスなどの比重の小さな焼結合金を用いることを提案
した（特開昭60−128983号）。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、従来のアルミニウム系焼結合金製ドライ
ブギヤやドリブンギヤは、ポンプケースが鉄系材料より
なる場合には、摩耗、摺動特性が良好なため、問題には
ならなかったが、ポンプの軽量化のためにポンプケース
をアルミニウム合金等の軽金属製にすると、ドリブンギ
ヤとの焼付き等を生じ、大きな摩耗が生じるといった摺
動特性上に問題があったため、アルマイト処理やメッキ
等の表面処理を必要としていた。
ブギヤやドリブンギヤは、ポンプケースが鉄系材料より
なる場合には、摩耗、摺動特性が良好なため、問題には
ならなかったが、ポンプの軽量化のためにポンプケース
をアルミニウム合金等の軽金属製にすると、ドリブンギ
ヤとの焼付き等を生じ、大きな摩耗が生じるといった摺
動特性上に問題があったため、アルマイト処理やメッキ
等の表面処理を必要としていた。
また、ドリブンギヤとドライブギヤとの間においても上
記と同様な問題が生じやすい。
記と同様な問題が生じやすい。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明者は、上記の問題点を解決したアルミニウム合金
製回転ギヤポンプ用のドリブンギヤ、ドライブギヤ等の
部品を得るべく検討の結果、この発明に至ったものであ
る。
製回転ギヤポンプ用のドリブンギヤ、ドライブギヤ等の
部品を得るべく検討の結果、この発明に至ったものであ
る。
即ち、この発明は、Al合金粉末製であって、Siおよび遷
移金属元素を含み、Si晶や金属間化合物を多量かつ均一
・微細に分散させた合金組織の素材よりなり、Al合金等
の軽金属製のポンプケースとの摺動特性が良好なドリブ
ンギヤおよび該ドリブンギヤとの摺動特性が良好なドラ
イブギヤを提供し、また、Siおよび遷移金属元素を含む
Al合金組成の溶湯を100℃/sec以上の冷却速度で急冷凝
固して粒径350μｍ以下のAl合金粉末とし、この粉末を
圧縮成形後、熱間加工によって合金素材とすることによ
り、Al合金等の軽金属製のポンプケースとの摺動特性が
良好なドリブンギヤおよび該ドリブンギヤと摺動特性が
良好なドライブギヤの製造方法を提供するものである。
移金属元素を含み、Si晶や金属間化合物を多量かつ均一
・微細に分散させた合金組織の素材よりなり、Al合金等
の軽金属製のポンプケースとの摺動特性が良好なドリブ
ンギヤおよび該ドリブンギヤとの摺動特性が良好なドラ
イブギヤを提供し、また、Siおよび遷移金属元素を含む
Al合金組成の溶湯を100℃/sec以上の冷却速度で急冷凝
固して粒径350μｍ以下のAl合金粉末とし、この粉末を
圧縮成形後、熱間加工によって合金素材とすることによ
り、Al合金等の軽金属製のポンプケースとの摺動特性が
良好なドリブンギヤおよび該ドリブンギヤと摺動特性が
良好なドライブギヤの製造方法を提供するものである。
＜作用＞ 以下、この発明を詳細に説明する。
第１図は回転ギヤポンプの一例として内接型トロコイド
歯形ポンプの平面図を示したものである。
歯形ポンプの平面図を示したものである。
この回転ギヤポンプはドライブシャフト１によりドライ
ブギヤ（インナーローター）２が駆動され、その駆動に
つれてドリブンギヤ（アウターローター）３が駆動する
のである。
ブギヤ（インナーローター）２が駆動され、その駆動に
つれてドリブンギヤ（アウターローター）３が駆動する
のである。
このドリブンギヤ３はポンプケース４内に作られたスペ
ースに入っており、ドライブギヤ２、ドリブンギヤ３の
回転により流体が吸込口（図示せず）から吸い込まれ、
吐出口より吐出される。
ースに入っており、ドライブギヤ２、ドリブンギヤ３の
回転により流体が吸込口（図示せず）から吸い込まれ、
吐出口より吐出される。
この発明では、Al粉末合金製のドリブンギヤおよびドラ
イブギヤの素材料を、Al−Al摺動特性を向上させるため
に、Siおよび遷移金属元素を含み、Si晶や金属間化合物
を多量かつ均一・微細に分散させた合金組織の素材とす
るもので、また、急冷凝固アルミニウム合金粉末を用い
て前記素材料を製造しようとするものである。
イブギヤの素材料を、Al−Al摺動特性を向上させるため
に、Siおよび遷移金属元素を含み、Si晶や金属間化合物
を多量かつ均一・微細に分散させた合金組織の素材とす
るもので、また、急冷凝固アルミニウム合金粉末を用い
て前記素材料を製造しようとするものである。
急冷凝固アルミニウム合金粉末は通常、噴霧法で製造さ
れ、空気噴霧法では、その冷却速度は100℃/sec以上で
ある。あるいは粒径350μｍ以下ならば急冷凝固粉末と
なっている。
れ、空気噴霧法では、その冷却速度は100℃/sec以上で
ある。あるいは粒径350μｍ以下ならば急冷凝固粉末と
なっている。
望ましくは1000℃/sec以上、粒径150μｍ以下である。
急冷凝固によって、通常の溶製材（鋳造材、展伸材）で
は得られない合金元素が多量に添加されたアルミニウム
合金が得られ、しかも均一、微細組織である。
は得られない合金元素が多量に添加されたアルミニウム
合金が得られ、しかも均一、微細組織である。
例えば、Al−Al摺動特性を向上させるためのSiや遷移金
属元素をSi:12〜42％、FeやNi等の遷移元素１〜12％を
含んだ合金が得られる。
属元素をSi:12〜42％、FeやNi等の遷移元素１〜12％を
含んだ合金が得られる。
この合金（粉末押出材或は粉末鍛造材）のSi晶や金属間
化合物粒の大きさは、20μｍ以下である。従って、高合
金であることによる高耐摩耗性や高ヤング率、低熱膨張
であるとともに、高合金であるにも拘らず偏析力がなく
均一微細組織であるため高強度、高耐熱といったすぐれ
た機械的性質および良好な被削性を合わせ持った材料と
なる。
化合物粒の大きさは、20μｍ以下である。従って、高合
金であることによる高耐摩耗性や高ヤング率、低熱膨張
であるとともに、高合金であるにも拘らず偏析力がなく
均一微細組織であるため高強度、高耐熱といったすぐれ
た機械的性質および良好な被削性を合わせ持った材料と
なる。
また、使用条件に応じて硬質粒子や自己潤滑粒子を分散
させた上記合金も製造可能である。
させた上記合金も製造可能である。
ポンプケースのアルミニウム合金等の軽金属との摺動特
性を向上させるためには、凝着しやすいAl原子を摺動面
上にできるだけ少なくする。
性を向上させるためには、凝着しやすいAl原子を摺動面
上にできるだけ少なくする。
即ち、共有結合性のSi晶や金属間化合物（Al3FeやAl3Ni
等）を多量に含んだ合金とすることである。
等）を多量に含んだ合金とすることである。
ところが、従来のAl合金ではSi量はせいぜい12％、製品
形状が簡単ならSi量が17％でFe量は１％以下が限度であ
った。
形状が簡単ならSi量が17％でFe量は１％以下が限度であ
った。
このようなSi量やFe等の遷移金属量の制約を突破したの
が急例凝固アルミニウム合金粉末を用いて素形材を作る
方法である。
が急例凝固アルミニウム合金粉末を用いて素形材を作る
方法である。
急冷凝固アルミニウム合金粉末をCIP成形してビレット
とし、熱間で押出して素形材が得られる。
とし、熱間で押出して素形材が得られる。
あるいは粉末を金型成形、脱バインダー後、熱間で粉末
鍛造法によっても素形材が得られる。これらの何れの場
合もニアネットシェイプに形状を出すことができるが、
寸法精度を満足しないので、後の機械加工が必要であ
る。
鍛造法によっても素形材が得られる。これらの何れの場
合もニアネットシェイプに形状を出すことができるが、
寸法精度を満足しないので、後の機械加工が必要であ
る。
粉末押出し法、粉末鍛造法の何れの場合にも第２図に示
すように、特にドリブンギヤ３の場合、ポンプケースに
接する側3aとドライブギヤとに接する側3bの各々を各相
手材との相性のよい材質に２層に加工できる。
すように、特にドリブンギヤ３の場合、ポンプケースに
接する側3aとドライブギヤとに接する側3bの各々を各相
手材との相性のよい材質に２層に加工できる。
また、原料が粉末であるので材質の異なる急冷凝固粉末
を２種以上混合して用いることや、Al2O3粉、SiO2粉、S
i3N4粉、SiC粉などのセラミックス粒子を混ぜた混合
粉、あるいは黒鉛、BN、MoS2等の自己潤滑粒子を混ぜた
混合粉、あるいは上記の全てを配合した混合物など、粉
末押出しや粉末鍛造によって素形材を作ることができ
る。
を２種以上混合して用いることや、Al2O3粉、SiO2粉、S
i3N4粉、SiC粉などのセラミックス粒子を混ぜた混合
粉、あるいは黒鉛、BN、MoS2等の自己潤滑粒子を混ぜた
混合粉、あるいは上記の全てを配合した混合物など、粉
末押出しや粉末鍛造によって素形材を作ることができ
る。
急冷凝固アルミニウム粉末合金を用いても、要求特性を
満たさない場合は、勿論通常のアルミニウム合金と同様
の表面処理、例えば、アルマイト処理やメッキ処理、フ
ッ素樹脂コートが可能なことは言うまでもない。
満たさない場合は、勿論通常のアルミニウム合金と同様
の表面処理、例えば、アルマイト処理やメッキ処理、フ
ッ素樹脂コートが可能なことは言うまでもない。
この場合、粉末押出材、粉末鍛造材は高Si添加によっ
て、熱膨張率が低下して鉄に近づく。ヤング率が高く、
高合金であるにも拘らず強度が高く、被削性は良好とい
った諸特長は保持されている。
て、熱膨張率が低下して鉄に近づく。ヤング率が高く、
高合金であるにも拘らず強度が高く、被削性は良好とい
った諸特長は保持されている。
＜実施例＞ 以下、この発明を実施例により説明する。
第１表に示す素形材より得られた外径80φmm、肉厚10mm
の夫々の組合せのドリブンギヤとドライブギヤに関し、
4000rpmで20時間ポンプテストを行った。
の夫々の組合せのドリブンギヤとドライブギヤに関し、
4000rpmで20時間ポンプテストを行った。
テスト後表面状況を調らべたところ、第１表に示すよう
に、この発明になるドリブンギヤとドライブギヤを用い
たものは非常に良好な表面状況を示すことが認められ
た。
に、この発明になるドリブンギヤとドライブギヤを用い
たものは非常に良好な表面状況を示すことが認められ
た。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、この発明は、Al合金粉末製であっ
て、Siおよび遷移金属元素を含み、Si晶や金属混化合物
を多量かつ均一・微細に分散させた合金組織の素材から
なりドリブンギヤおよびドライブギヤとすることによっ
て、アルマイト処理やメッキ等の表面処理をしなくと
も、Al合金製のポンプケースとの摺動特性が良好とな
り、また、ドリブン／ドライブ両ギヤ間の噛み合い騒音
や動力損失の低減が図れる。
て、Siおよび遷移金属元素を含み、Si晶や金属混化合物
を多量かつ均一・微細に分散させた合金組織の素材から
なりドリブンギヤおよびドライブギヤとすることによっ
て、アルマイト処理やメッキ等の表面処理をしなくと
も、Al合金製のポンプケースとの摺動特性が良好とな
り、また、ドリブン／ドライブ両ギヤ間の噛み合い騒音
や動力損失の低減が図れる。
さらに、この発明の製造方法によれば、Siおよび遷移金
属元素を含むAl合金組成の溶湯を急冷凝固して得た粒度
350μ以下のAl合金粉末を圧縮成形後、熱間押出し、あ
るいはさらに熱間鍛造するか、あるいは熱間粉末鍛造す
る等の熱間加工によって得た素材料を利用して、前記の
ドリブンギヤおよびドライブギヤを得ることができる。
属元素を含むAl合金組成の溶湯を急冷凝固して得た粒度
350μ以下のAl合金粉末を圧縮成形後、熱間押出し、あ
るいはさらに熱間鍛造するか、あるいは熱間粉末鍛造す
る等の熱間加工によって得た素材料を利用して、前記の
ドリブンギヤおよびドライブギヤを得ることができる。
第１図は内接型トロコイド歯形ポンプの平面図、第２図
は異なった材質で２層に構成したドリブンギヤの形状を
示す平面図である。 １……ドライブシャフト、２……ドライブギヤ ３……ドリブンギヤ、４……ポンプケース
は異なった材質で２層に構成したドリブンギヤの形状を
示す平面図である。 １……ドライブシャフト、２……ドライブギヤ ３……ドリブンギヤ、４……ポンプケース
Claims (8)
- 【請求項１】ケースとドリブンギヤおよびドライブギヤ
を有する回転ギヤポンプにおいて、ケースがAl合金製で
あり、ドリブンギヤとドライブギヤがSi:12〜42重量
％、Fe、Ni等の遷移金属元素:1〜12重量％を含み、か
つ、Si晶と金属間化合物が均一、微細に分散されたAl粉
末合金からなることを特徴とするAl合金製回転ギヤポン
プ。 - 【請求項２】前記ドリブンギヤおよびドライブギヤが合
金中に硬質粒子または自己潤滑粒子を分散させたものか
ら成ることを特徴とする請求項１記載のAl合金製回転ギ
ヤポンプ。 - 【請求項３】前記ドリブンギヤおよびドライブギヤが硬
質粒子としてセラミックス粒子および／または自己潤滑
粒子として黒鉛を分散させたことを特徴とする請求項２
記載のAl合金製回転ギヤポンプ。 - 【請求項４】前記ドリブンギヤがポンプケースとドライ
ブギヤの各々に接する側を当該相手材との摺動特性の良
い材質とし２層構造にしたことを特徴とする請求項１乃
至３記載のAl合金製回転ギヤポンプ。 - 【請求項５】Al合金製のポンプケースを有する回転ギヤ
ポンプであってAl合金製のドリブンギヤおよびドライブ
ギヤをSiおよび遷移金属元素を含むAl合金組成の溶湯を
100℃/sec以上の冷却速度で急冷凝固して粒径350μｍ以
下のAl合金粉末とし、この粉末を圧縮成形後、熱間加工
によって合金素材とすることによりドリブンギヤおよび
ドライブギヤを得ることを特徴とするAl合金製回転ギヤ
ポンプの製造方法。 - 【請求項６】前記請求項５記載の熱間加工が熱間押出し
であることを特徴とする請求項５記載のAl合金製回転ギ
ヤポンプの製造方法。 - 【請求項７】前記請求項５記載の熱間加工が熱間粉末鍛
造であることを特徴とする請求項５記載のAl合金製回転
ギヤポンプの製造方法。 - 【請求項８】前記請求項５記載の熱間加工が熱間押出
し、さらに熱間鍛造であることを特徴とする請求項５記
載のAl合金製回転ギヤポンプの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63321332A JPH07101035B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Ａｌ合金製回転ギヤポンプとその製造方法 |
| EP89313245A EP0375337B1 (en) | 1988-12-19 | 1989-12-19 | Parts for use in rotary gear pump |
| US07/452,384 US5199971A (en) | 1988-12-19 | 1989-12-19 | Parts for use in rotary gear pump |
| DE68913474T DE68913474T2 (de) | 1988-12-19 | 1989-12-19 | Teile einer Zahnradpumpe. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63321332A JPH07101035B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Ａｌ合金製回転ギヤポンプとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH02169881A JPH02169881A (ja) | 1990-06-29 |
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