JPH09264265A - ギヤポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプ動作中におけるギヤ対の外周とギヤ室
の内周面との実質的な接触を解消し、油膜を介して両者
の接触部に生じる摩擦抵抗を低減して、正規の使用に備
えたスタンバイ運転における動力消費の抑制を図る。 【解決手段】 ギヤ対を支持すべくサイドプレートに形
成された支持孔Ｂを、サイドプレートの外周円Ａの中心
点Ａ₁ に対し、吐出室６の側と、ギヤ対の他方の支持孔
から離れる側とに、夫々、α，βなる長さだけ偏倚した
中心点Ｂ₁ を有して形成し、運転中にギヤ対への作用力
により変位するサイドプレートの外周円Ａが、ギヤ室の
内周円Ｃに点Ａ₂ により当接して拘束された状態におい
て、支持孔Ｂの中心点Ｂ₁ をギヤ室の内周円Ｃの中心と
略一致させ、支持孔Ｂに支持されたギヤ対の外周とギヤ
室の内周との間に、全周に亘って所定の隙間を確保し、
両者の接触を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相互に噛合するギ
ヤ対の回転によりポンプ作用をなすギヤポンプに関し、
特に、ギヤ室の内周とギヤ対の外周との摩擦抵抗を軽減
し、低速回転時における駆動力の低減を図ったギヤポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】ギヤポンプは、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ギヤ
対を配し、略中央位置にて相互に噛み合わせて、この噛
み合い位置を挾んだ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前記ギヤ対の歯間に受け入
れ、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、簡素な構成を有する小型
軽量のポンプとして、多くの産業分野において使用され
ている。

【０００３】この種のギヤポンプの一構成例として、特
開平5-296156号公報に開示されたギヤポンプがある。こ
れは、ハウジング内側の長円形の空洞部に、これらに対
応する形状を有するサイドプレートを両側から嵌め合わ
せ、これらを側壁とし、空洞部の内周を周壁とするギヤ
室を形成し、両サイドプレートに設けた各一対の支持孔
間に支軸を架設し、これらの支軸に、前記ギヤ対を構成
する駆動ギヤ及び従動ギヤを各別に軸支して、夫々の対
向位置にて噛み合わせた構成となっている。

【０００４】この構成によれば、ギヤ対を支持するサイ
ドプレートが浮動状態にあることから、回転部材として
のギヤ対との間に作動流体の温度変化に伴って生じる熱
膨張の差を吸収でき、各部の隙間を適正に保ち、広い温
度範囲に亘って良好な運転効率を保ち得ることから、ギ
ヤポンプ本来の特徴、即ち、簡素な構成を有し、小型軽
量であるとの特徴と合わせて、動力舵取装置、自動変速
装置等、油圧により作動する各種の補機の油圧源となす
べく、自動車に搭載される車載ポンプとしての採用が進
められている。

【０００５】さて、前記車載ポンプとしてのギヤポンプ
は、一般的にエンジンを駆動源として駆動されるが、走
行中に広範囲に回転速度を変えるエンジンは、車載ポン
プの駆動源として好ましいものではない。更に、近年の
自動車においては、米国での燃費規制の強化に対処すべ
く、燃費の更なる向上を図ることが重要な課題となって
いる一方、例えば、動力舵取装置においては、舵取り操
作が行われた場合にのみ作動油の送給が必要となる等、
車載ポンプからの送給油を利用する補機の多くは、作動
油の送給を常時必要とはしない。

【０００６】これらのことから、車載ポンプの駆動源と
して、車載バッテリからの給電により駆動される電動モ
ータを利用し、該モータへの給電電圧の制御により、油
圧の送給が不要である時には出力を低下させ、必要時に
のみ出力を高める出力調整運転（スタンバイ運転）を行
い、無為な動力の消費を可及的に抑えて、省エネルギの
実現に寄与すべくなした電動式の車載ポンプが用いられ
るようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、電動モータ
を駆動源とする車載ポンプとしてギヤポンプを採用した
場合、特に、特開平5-296156号公報に開示された構成、
即ち、ハウジングの空洞部に嵌合するサイドプレートに
ギヤ対を支持する構成としたギヤポンプを採用した場
合、油圧送給の不要時に出力を低下させるべく駆動モー
タへの給電電圧を低下させたとき、この低下に伴って駆
動電流が逆に増加する領域が存在し、前記スタンバイ運
転による動力消費の抑制という本来の目的を達し得ない
という問題があった。

【０００８】図４は、この問題点の説明図であり、横軸
は、ギヤポンプ駆動用のモータへの給電電圧、縦軸は、
同じく駆動電流を夫々示している。図示の如く、モータ
の駆動電流は、給電電圧が高い領域においては、該給電
電圧の増加に対して略比例的に増加する傾向を示すが、
給電電圧が低い領域においては逆に、給電電圧の低下に
伴って増加する傾向を示すようになり、この増加領域
は、作動油の温度が高い（図中の●印）場合、作動油の
温度が低い（図中の○印）場合よりも高電圧側に拡大
し、領域内での増加程度もまた大きくなる。

【０００９】車載ポンプにおいては、車上に搭載した限
られた量の作動油が循環使用されることから、該作動油
の温度上昇は避けられず、モータの給電電圧を無為に低
下させた場合、該モータの駆動電流は、図４中に●印に
より示す如く急増し、ギヤポンプの駆動動力が増加する
ことになる。

【００１０】この現象は、前述した如く、作動油の温度
上昇に伴って顕著になることから、作動油の粘性に関連
して生じると考えられる。従来のギヤポンプにおいて
は、容積効率を高めるべく、ギヤ対の外周とギヤ室の内
周面との間の隙間を可及的に小さくし、両者が略接触状
態を保って回転するようにしている。この接触部には、
作動油の油膜が生成され、この油膜の作用により接触摩
擦が軽減されるが、この油膜の性状は、前記接触部にお
ける相対速度の低下、及び温度上昇に伴う作動油の粘度
低下に応じて悪化し、前記接触摩擦による摩擦抵抗が増
大する。

【００１１】更に、特開平5-296156号公報に開示された
ギヤポンプにおいては、ギヤ対を支持するサイドプレー
トとハウジングの空洞部との間に嵌合隙間が存在する一
方、ギヤ対には、ポンプ動作中に吸込側に向かう押圧力
が作用することから、サイドプレートが前記嵌合隙間の
範囲内にて変位し、ギヤ対の外周とギヤ室の内周面との
間の接触が吸込側において強化されて、油膜の介在によ
る摩擦抵抗の増大がより顕著に生じ、前述したスタンバ
イ運転による動力消費の抑制効果が、なお一層小さくな
る。

【００１２】この問題を解消するには、サイドプレート
とハウジングとの嵌合隙間を可及的に小さくし、サイド
プレートの変位に伴うギヤ対とギヤ室との接触強化を回
避することが有効である。ところが、前記サイドプレー
トの嵌合面には、ハウジングの内周面との間に形成され
るギヤ室の角部を鋭利に画定し、ポンプ動作中における
作動油の低圧側への漏洩を防ぐべく、一般的には、嵌め
合いを案内するための面取りが形成されないために、嵌
合隙間を小さくした場合、サイドプレートの嵌め合いが
難しくなり、この嵌め合いを含むポンプの組み立てに多
大の工数を要するという新たな問題が発生する。

【００１３】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、ポンプ動作中におけるギヤ対の外周とギヤ室の
内周面との実質的な接触を、組み立て工数の増大を招く
ことなく確実に解消でき、油膜の介在により両者の接触
部に生じる摩擦抵抗を可及的に低減して、車載ポンプと
しての使用に際し、スタンバイ運転による動力消費の抑
制を図ることができ、燃費の向上に寄与し得るギヤポン
プを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るギヤポンプ
は、ハウジング内側の空洞部にサイドプレートを嵌め合
わせて構成されたギヤ室の内部に、前記両サイドプレー
トに形成された各一対の支持孔間に架設した各別の支軸
により支えてギヤ対を配し、該ギヤ対の噛み合い位置を
挾んで吸込室及び吐出室を形成してなるギヤポンプにお
いて、前記一対の支持孔の夫々は、前記空洞部との嵌合
面となるサイドプレートの外周面の軸心に対し、前記吐
出室の側に、また他方の支持孔から離れる側に、各所定
長偏倚させた位置に形成してあることを特徴とする。

【００１５】本発明においては、ギヤ対を支持する一対
の支持孔が、ハウジングとの嵌合部となるサイドプレー
トの外周の軸心に対して、吐出側と他方の支持孔から離
れる側とに各所定長偏倚せしめて形成してあり、ポンプ
動作中にギヤ対に作用する力により嵌合隙間の範囲内に
てサイドプレートが変位した状態において、前記支持孔
に支持されたギヤ対の軸心がギヤ室のそれと一致し、ギ
ヤ対の全周においてギヤ室の内周面との間に所定の隙間
が確保される。これにより、ギヤ対とギヤ室との実質的
な接触が生じず、この接触部に油膜の介在により生じる
摩擦抵抗が低減され、給電電圧の低下によるモータ出力
の抑制を有効に行わせることができ、必要時にのみ出力
を高めるスタンバイ運転により、無為な動力の消費を可
及的に抑えることが可能となる。

【００１６】

【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
ポンプの一例としての二連式ギヤポンプの側断面図、図
２は、図１のII−II線による横断面図である。

【００１７】本発明に係るギヤポンプは、その中央部を
貫通する長円形断面の空洞を有する本体筒10の両側を、
これの全面を覆う態様にねじ止め固定された蓋板11，11
により塞いで構成されたハウジング１を備えている。ハ
ウジング１の内部は、前記空洞部を、これの両側から嵌
挿された一対のサイドプレート12，12と、これらの間に
嵌挿された仕切り板13とにより、軸長方向に並ぶ一対の
ギヤ室14，14が形成されており、これらの内部に、駆動
ギヤ３と従動ギヤ４とからなるギヤ対が夫々配してあ
る。

【００１８】ギヤ室14，14の内部には、サイドプレート
12，12に形成された各一対の軸受孔31，41により夫々両
持ち支持された一対の支軸30，40が、長円形断面を有す
るギヤ室14の両側の半円部の軸心上に夫々位置し、互い
に平行をなして架設されている。軸受孔31，31により支
持された一方の支軸30は、一側の蓋板11を貫通して外部
に延長され、この延長端に伝達される図示しないモータ
からの駆動力により回転駆動される駆動軸となしてあ
り、該支軸30には、ギヤ室14，14の内部において駆動ギ
ヤ３，３が夫々嵌着されている。

【００１９】また、軸受孔41，41により支持された他方
の支軸40は、サイドプレート12，12の軸受孔内に軸端を
有する従動軸であり、該支軸40には、ギヤ室14，14の内
部において従動ギヤ４，４が夫々装着されている。この
装着は、軸回りの回転を拘束しての嵌着、及び軸回りの
回転を許容しての嵌挿のいずれであってもよく、従動ギ
ヤ４，４は、支軸30と支軸40との軸心を含む面内におい
て駆動ギヤ３，３と夫々噛合せしめられ、支軸30により
駆動される駆動ギヤ３，３の回転に伴って支軸40と共に
従動回転するようになしてある。

【００２０】図２には、駆動ギヤ３，３、及びこれに連
動する従動ギヤ４，４の回転方向が矢符により示してあ
り、両ギヤ３，４の噛み合い位置を挾んだ両側には、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が形成されている。ギヤ室14，14間の隔壁となる仕
切り板13には、図２に示す如く、駆動ギヤ３と従動ギヤ
４との噛み合い位置の両側に、両ギヤ３，４の回転領域
を避けて切欠き部5a，6aが形成されており、吸込室５及
び吐出室６は、これらの切欠き部5a，6aにより両ギヤ室
14，14を連通する態様に形成され、本体筒10の対応位置
に開口する吸込口15及び吐出口16を介して、ハウジング
１外の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。

【００２１】このような構成により、吸込口15を経て吸
込室５に導入される流体は、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、夫々の歯間と本体筒10の内周面との間に
封止された状態で搬送され、吐出室６に送り出される。
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、仕切り板13の中央での噛み合いを経て吸込室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。

【００２２】夫々のギヤ室14，14における駆動ギヤ３及
び従動ギヤ４の噛み合い位置は、これらの外周における
歯の形成ピッチの半長分だけ周方向に位相をずらせて設
定してある。この設定は、支軸30上での駆動ギヤ３，３
の嵌着位置を周方向にずらせて達成されており、前記吐
出室６への流体の送り出しを仕切り板13により隔てられ
たギヤ室14，14において交互に行わせ、吐出室６におけ
る脈動圧の発生を軽減する構成となっている。

【００２３】以上の如く行われるギヤポンプの動作中、
ギヤ室14の内側においては、吸込室５内部の低圧が、駆
動ギヤ３及び従動ギヤ４の回転に伴って上昇して、吐出
室６内部の高圧に至る圧力分布が発生し、駆動ギヤ３及
び従動ギヤ４には、図２中に黒塗り矢符により示す向き
の押圧力が作用する。これにより、駆動ギヤ３及び従動
ギヤ４を支持するサイドプレート12，12は、ギヤ室14の
内周との間の嵌合隙間の範囲内にて吸込室５側に向けて
変位し、駆動ギヤ３，３及び従動ギヤ４，４の外周が吸
込室５の側においてギヤ室14の内周面に押し付けられ
て、ギヤ室14，14の内周面との間に油膜を介して接触す
ることとなり、この接触部における摩擦抵抗が、特に、
前記油膜の形成が良好に行われない高温下及び低速回転
下にて大きくなり、駆動源としてのモータへの給電電圧
の低下による動力消費の低減が難しくなる。

【００２４】本発明においては、駆動ギヤ３，３及び従
動ギヤ４，４を支持するサイドプレート12，12の工夫、
より具体的には、駆動ギヤ３及び従動ギヤ４を各別に支
持する支持孔31，41の形成位置の工夫により、運転中に
生じる両ギヤ３，４とギヤ室14の内周面との間の接触を
実質的に解消し、前述した問題の解消を図っている。図
３は、一方のサイドプレート12における一方の支持孔31
の形成態様の説明図である。

【００２５】図中Ａは、サイドプレート12の外周形状を
示す円、Ｂは、サイドプレート12に形成された支持孔41
の形状を示す円であり、これらは、前者の中心点Ａ₁ と
後者の中心点Ｂ₁ との間に図示の如き偏倚を有して形成
されている。図には、サイドプレート12の外周円Ａが嵌
合されるギヤ室14の内周円Ｃが、両側の吸込室５及び吐
出室６と共に示してあり、中心点Ａ₁ ，Ｂ₁ の偏倚は、
後者が前者に対し、前記吐出室６の側にα、また、図の
下方に位置する他方の支持孔31から離れる側にβなる偏
倚量を夫々有して設定してある。

【００２６】ギヤ室14の内部に嵌合されたサイドプレー
ト12は、運転中に図２に示す如く生じる押圧力の作用に
より、前述した如く、サイドプレート12の外周円Ａとギ
ヤ室14の内周円Ｃとの間の嵌合隙間の範囲内にて変位す
る。この変位は吸込室５の側に向けて生じ、サイドプレ
ート12の外周円Ａは、中心点Ａ₁ から吸込室５の側に向
かう軸心線に対し、前記押圧力の作用方向に対応する角
度θだけ下方（他方の支持孔31に近付く向き）に向かう
軸心線上の点Ａ₂ により前記内周円Ｃに接触した位置に
拘束される。この接触点Ａ₂ は、サイドプレート12の外
周円Ａの中心点Ａ₁ に対する支持孔31の中心点Ｂ₁ の偏
倚の方向と逆位置にあるから、該中心点Ｂ₁ の偏倚量
α，βを適正に定めることにより、前記支持孔41に支持
された従動ギヤ４の軸心位置を、前記押圧力の作用下に
おいて、ギヤ室14の内周円Ｂの中心点Ｂ₁ に一致させる
ことができる。

【００２７】これにより、従動ギヤ４は、ギヤ室14内に
前述した圧力分布が生じる運転状態において、前記ギヤ
室14との同心状態を略保って回転し、従動ギヤ４の外周
とギヤ室14の内周との間には、全周に亘って略均等な隙
間が確保され、両者の接触が実質的に生じない状態とな
ることから、両者間に油膜を介して生じる摩擦抵抗が大
幅に軽減される。駆動ギヤ３においても、これを支持す
る支持孔31に同様の偏倚、即ち、サイドプレート12の外
周円Ａに対し、吐出室６の側に、また他方の支持孔41か
ら離れる側に、各所定長の偏倚が実現され、ギヤ室14の
内周面との間の摩擦抵抗の軽減が図られている。これら
により本発明に係るギヤポンプにおいては、スタンバイ
運転中の動力消費量を低く保つことができる。

【００２８】但し、本発明に係るギヤポンプにおいて
は、運転中、駆動ギヤ３及び従動ギヤ４の外周に全周に
亘って略均等な隙間が生じていることから、ギヤ室14の
内周面との間における封止性能は低下し、駆動ギヤ３及
び従動ギヤ４と共に回転しつつ昇圧される作動油の吸込
室５の側への漏れ出し量が多くなり、容積効率はやや低
下する。

【００２９】

【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、ハウジング内側のギヤ室に嵌め合わせた
サイドプレートに形成されたギヤ対を支持するための一
対の支持孔が、サイドプレートの外周面の軸心に対し、
ギヤ対の噛み合わせ位置の一側の吐出室の側と、他方の
支持孔から離れる側とに各所定長偏倚させてあるから、
運転中にギヤ対を介して作用する押圧力によりサイドプ
レートがギヤ室の内周に対して嵌合隙間の範囲内にて変
位した状態において、前記支持孔に支持されたギヤ対の
外周とギヤ室の内周との間に所定の隙間が確保され、ギ
ヤ対とギヤ室との実質的な接触が生じず、駆動用のモー
タへの給電電圧の低下によるモータ出力の抑制を有効に
行わせることができ、必要時にのみ出力を高めるスタン
バイ運転により、無為な動力の消費を可及的に抑えるこ
とができ、動力舵取装置等、自動車用の補機の送給油圧
の油圧源となすべく車載ポンプとしての用途において、
前記スタンバイ運転の実施により、燃費の向上に寄与し
得るようになる等、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】サイドプレートにおける支持孔の形成態様の説
明図である。

【図４】従来のギヤポンプにおける問題点の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ ハウジング ３ 駆動ギヤ ４ 従動ギヤ 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 30 支軸 40 支軸 31 支持孔 41 支持孔 Ａ₁ （サイドプレート外周の）中心点 Ｂ₁ （支持孔の）中心点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内側の空洞部にサイドプレー
   トを嵌め合わせて構成されたギヤ室の内部に、前記両サ
   イドプレートに形成された各一対の支持孔間に架設した
   各別の支軸により支えてギヤ対を配し、該ギヤ対の噛み
   合い位置を挾んで吸込室及び吐出室を形成してなるギヤ
   ポンプにおいて、前記一対の支持孔の夫々は、前記空洞
   部との嵌合面となるサイドプレートの外周面の軸心に対
   し、前記吐出室の側に、また他方の支持孔から離れる側
   に、各所定長偏倚させた位置に形成してあることを特徴
   とするギヤポンプ。