JPS6189989A - 油圧歯車ポンプまたはモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、容積効率の高い油圧歯車ポンプまたはモータ
に関するものである。

［従来の技術］ 周知のように、油圧歯車ポンプはハウジング内に一対の
歯車を噛合させて回転可能に配置してなるもので、その
主軸に連なる一方の歯車から回転駆動すると、互いの歯
形が離反される側の噛合部に臨むポートから袖を吸引し
、互いの歯形が接近される側の噛合部に臨むボートから
圧油を吐出するポンプ機能を果し、また、その一方のボ
ートを高圧側に接続し他方のポートを低圧側に接続して
使用すると、圧油が歯車を回転駆動しながら高圧側から
低圧側に移送されて、主軸が出力軸として回転する油圧
モータとしても運転可能なものである。

この油圧歯車ポンプまたはモータの具体的な構成例（ポ
ンプ使用状態のもの）を、第４図、第５図に示して説明
すると、このものでは主軸ｌと従動軸２とに設けた噛合
する一対の平歯車３，４を、その歯先を該歯車３．４を
包囲するケーシング（周壁部材）５の内面に摺接させる
ようにして収容するとともに、その主軸ｌと従動軸２と
をケ　　。

−シング５の両端に蓋着したフロント力八−６とりャカ
へ−７とに各々設けた軸受８．８，９．９に回転自在に
支承させ、さらにこの軸承側面側の各カバー６．７と歯
車３．４との間に側板１０゜１１を介入して歯車３．４
の側面からの油漏れをシールする構成を有している。そ
して、このものでは主軸１を図外に原動機により第５図
矢印の方向に回転駆動すると、歯車３．４の噛合部に臨
む一側に設けた低圧ボート１２から油を吸込み、歯車３
．４の噛合部に臨む反対側に設けた高圧ボート１３から
圧油を吐出するポンプ機能を発揮するものとなる。

しかして、この種ポンプまたはモータのおける歯先シー
ル構造についてみると、前記歯車３．４の歯先をその周
壁部材をなす前記ケーシング５の内面に最適の隙間を与
えて摺接させ、高圧域から低圧域への油漏れをシールす
るようにするのが普通である。つまり、前記歯車３，４
の隣合う歯形と前記側板１０．１１との間に形成される
容積空間に取り込まれた油が、その歯先とケーシング５
内面との隙間から漏洩するのを最小にするクリアランス
を設定するようにしている。

ところで、従来この最適クリアランスを得るために１次
のような手段が採られている。これは、この種ポンプま
たはモータが１作動時に高圧ボート１３側の高圧域から
作用する圧力に押圧されて歯車３．４がケーシング５の
軸心に対し偏心し低圧ボート１２側に近接される特性を
利用するようにしたものであって、予めその歯先シール
部となる部分を切削することを予定して形成しであるケ
ーシング５の内面を硬い歯車３．４の歯先で積極的に切
削し、これによってケーシング５内面と歯１３．４の歯
先との間に最適クリアランスを与えるようにしている。

この場合、高圧域から低圧域への油漏れは、低圧ボート
１２近傍の切削されたケーシング５内面と歯車３．４の
歯先の摺接部分でシールすることになる。そして、この
ようなシール構造によれば、予めポンプまたはモータと
しての使用条件が把握されており、その使用条件に応じ
たならし運転を実施して使用に供する場合では、有効な
ものとなり得る。

しかし乍ら、かかるケーシング内面を切削してシール機
能をもたせるようにしたものでは、ポンプまたはモータ
としての使用状況が変化すると、　　　（すなわち、回
転数や使用温度が変化すると、最適クリアランスを与え
たにもかかわらず、歯先漏れが著しく増大し容積効率が
低下されるという不都合な現象を起すものとなっている
。また、ケーシング５の材質を鋳鉄で形成したものの場
合では、その切削面が粗雑となり、これがためにかえっ
てシール性能が劣化し、容積効率が低下する問題も生じ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明、この種ポンプまたはモータに関し従来見すごさ
れてきた上記の問題点を克服し、使用状況の変化によっ
ても歯先漏れが少なく高い容積効率が確保でき、しかも
ケーシングの材質によってシール性能が影響されること
のないシール構造を備えたものを提供することを企図し
たものである。そして、このために本発明者は、まず従
来のシール構造がいかなる理由で使用状況の変化に伴な
い漏れ量を増すのかについて明らかにし、その原因に基
いて所期のシール構造を達成せんとしている。そこで、
従来のシール構造に関し、本発明者が解明したところの
歯先漏れ増大の原因について、以下に詳述する。

ケーシング内面を切削してシール部つくり出す手段によ
れば、例えば低速回転でのポンプ使用状態では、歯車３
．４の前記軸受８．８，９．９内で油潤滑されている支
軸１．２の油圧膜による押し上げ高さは比較的小さく、
しかも歯車３．４は前述のように高圧側から低圧側に押
し付けられるため、第６図に示すように、このときの歯
車３．４の軸心ｏｇ、は、各軸受の軸心Ｏｊに対し水平
方向にｅ　ｘ、、垂直方向ｅ　ｙ、だけ変位した位置に
くる。したがって、この状態で運転すれば、歯車３．４
が近接される低圧ボート１２側ではその軸心Ｏｊから内
半径Ｒｂのケーシング５内面に対し、歯車３の歯先がそ
の偏心軸心Ｏｇ、から歯車半径Ｒｇ、で回転して、ケー
シング５の内面を削り代εで切削することになる。そし
て、この一定の使用条件で運転される場合には、その切
削されたケーシング５の内面区間Ｓでケーシング５内面
と歯先とが最適のクリアランスで摺接され、ここに歯先
シール部がつくり出されることになる。

次に、低速回転でのポンプ使用状態で歯先シール部Ｓを
与えたものが使用状況を変化する場合について説明する
。すなわち、先に低速回転で使用していたポンプを高速
回転にして使用するような場合についてみると、この場
合では歯車３．４の軸心Ｏｇの位置が前記とは異なる位
置に移る。歯車３．４の各支軸１．２は、前述の通り、
各々軸受８．９で油潤滑され油圧によって支持されてい
るのであるが、この油圧は軸受内で回転しているジャー
ナル面に付着した油がその粘性のためにある速度勾配を
もって軸受面との間につくる狭いくさび状の間隙に引き
込まれて生ずるものである。

いま、高圧側から低圧側に圧力差で押圧されている各歯
車支軸ｌ、２を支承している該軸受８．９内の油流れと
圧力分布の様子を示すと、第７図の通りである。そして
、歯車支軸！、２を押し上げる作用をするこの軸受８．
９内の油圧は、使用温度の上昇に伴なう油の粘性の低下
および回転数の増加によって高まるものである。

しかして、この場合使用温度の影響等は考慮しないで回
転数の変化による各歯車の軸心の概括的な位置を低速回
転のときと対比して示すと、第８図に示すように、高速
回転のときの軸心Ｏｇｊは。

各軸受の軸心Ｏｊに対し水平方向にｅ　ｘ！、垂直方向
ｅｙだけ変位した位置にくる。つまり、このときには低
速回転のときの軸心Ｏｇに比較してより歯車３，４が低
圧ボー）１２から離れたケーシング５の内面位置に向け
て近接されることになる。

したがって、この場合では各歯車の歯先がその偏心軸心
Ｏｇから歯車半径Ｒｇ、で回転して、低圧ポート１２か
らより遠方のケーシング５の内面を切削するとともに、
一部前記低速回転時に設けた歯先シール部Ｓをも重ねて
削り込むことになる（図中、低速回転時の切削部をＢ、
高速回転時の切削部をＣで示す）。しかるに１図からも
明らかなように、かかる回転数を変更した使用状態にお
いては、もはや元の歯先シール部Ｓにおいてはケーシン
グ５内面と歯先との間に最適のクリアラ〉・スを維持す
ることはできないし、低圧、高圧回転時とも隙間が過大
となって歯先漏れが増加するものとなる。

すなわち、歯車の歯先でケーシング内面を切削し、歯先
シール部をつくり出すようにするシール構造のものでは
、ポンプ使用状態を変えると、その″構造上不可避にシ
ール性能の低下を来し、容積効率の維持向上が木質的に
困難なことが理解される。そして、このような事情はモ
ータとして使用する場合も全く同様である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、゛以上のような従来構造のものについての考
察結果を基にし乍ら、従来と全く発想を異にして創出さ
れたものであって、前記目的を実現するために、歯車の
歯先を周壁部材の内面に摺接させて歯先漏れをシールす
るようにした油圧歯車ポンプまたはモータにおいて、歯
先シール部に当る前記周壁部材の内面を、前記歯車の歯
先よりも切削されにくい高硬度材で形成したことを特徴
としている。

［作用］ すなわち、このような構成によれば、歯車の歯先が周壁
部材に摺接されると、従来とは逆に高硬度の胴壁部材が
歯先を切削しその部分に最適クリアランスをもったシー
ル部をつくり出すものとなる。そして、このようなもの
では、使用条件の変化により歯車の回転中心が移動して
もその歯先が一定のクリアランスのもとで周壁部材の内
面に沿って追従していくことになる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図と第２図は、第４図乃至第６図につりて説明した
構造のものと同形式の油圧歯車ポンプまたはモータに、
本発明を実施した場合を示している。すなわち、外周を
包囲して周壁部材をなすケーシング５内で、その支軸１
．２を軸受８．８゜９．９に支持させている歯車３．４
をかみ合せて配置しているとともに、その噛合部に臨む
一側に低圧ボート１２を、反対側に高圧ポート１３を設
けている。しかして、かかる構成のものにおいて、その
歯先シール部に当る低圧ボート１２側のケーシング５内
面はぼ四半円の部分に、セラミンクコ−ティング層１５
．１５を適宜の厚さで被覆している。このコーティング
層１５．１５は、歯１（３，４の歯先と摺接するときに
歯先の方が積極的に切削されるものとなるように、歯先
よりも硬い高硬度のものをもって形成され、かつ所要の
面粗さに仕トげられている。

このような構成からなるものでは、ポンプまたはモータ
の作動時において、前述のように、歯車３．４が低圧ポ
ート１２偏に移動すると、各歯車の歯先がコーティング
層１５．１５に摺接し、このとき歯先の方が該コーティ
ング層１５．１５との間に最適クリアランスをつくり出
すまで切削されることになる。そして、このようにして
−星歯車３．４の歯先がコーティング層１５．１５との
間に最適クリアランスを設定する位置まで削られると、
使用条件の変化に伴なう軸受８．９内での油圧変化で歯
車３．４の回転中心が移動しても、その歯先はシール面
をなすコーティング層１５．１５との間に最適クリアラ
ンスを維持し、従来のように歯先隙間が条件変更毎に拡
大していくことはない。第２図は、この歯先シール部の
構造を拡大図示するもので、低圧ポート１２側のケーシ
ング５は切削されることなくその軸・しＯｊから内半径
Ｒｂで一定であるに対し、歯車３の歯先は切削された歯
車半径Ｒｇ、で低、高速回転（軸心Ｏｇｌまたは軸心Ｏ
ｇ）のいずれの場合もケーシング５内面のコーティング
層１５に一定の間隙で追従するものとなる。

したがって、このように構成したものでは、使用条件が
変化しても、歯先隙間が増加して歯先漏れが増大すると
いった不都合は生ぜず、使用状況にかかわらず高い容積
効率を確保することができる。また、この構造によると
、ケーシング５が直接切削されるものではないから、ケ
ーシング５の材質等がシール性能に影響を及ぼすことは
焦く、アルミ製、Ｍ鉄製等その種別を問わない、そして
、このものでは狭幅の歯先の方を削るものであるから、
ケーシング内面を周方向部分を連続的に　　　１切削す
る場合に比較すると概して歯先コントロールが容易であ
るし、また歯先を工具としてケーシング５（特に鋳鉄製
のもの）を切削する場合のような無理な力が軸受８．８
，９．９に掛ることもなく、この点軸受機構がより簡単
なもので済み、しかも長寿命が得られる利点も得られる
。

次に、本発明の他の実施例を示す第３図について説明す
る。

この図に示すものは、いわゆるシールブロック方式の油
圧歯車ポンプまたはモータに本発明を適用するようにし
たものであって、歯車３．４の噛合部に臨む低圧側と高
圧側とに図示してない低圧ポートと高圧ポートと各々開
口させである一対のシールブロック１７．１８を配設す
るとともに、この場合歯車３．４の歯先が摺接される周
壁部材をなす低圧側のシールブロック１７の内面に、前
記と同様のセラミックコーティング層１６．１６を設け
ている（なお、図では便宜と歯車３．４の他の外周部分
を包囲しているをケーシング等を図示省略している）。

しかして、このようなシールブロックタイプの歯車ポン
プまたはモータの場合であっても、本発明は前記実施例
と同様の作用効果を奏するものとなる。

このように、本発明は種々の形式の油圧歯車ポンプまた
はモータに適用することができ、セラミックコーティン
グ層はその部材名称を問わず歯先シール部に当る周壁部
材の必要な内面部位に被覆形成するようにすればよい。

また、この周壁部材の内面を歯車の歯先を切削する目的
で使用する高硬度材は必ずしもセラミックに限らず、別
のコーティング材料の利用も可能であるし、またケーシ
ング等を直接高硬度材で形成することも適用の余地があ
る。

［発明の効果］ 本発明は、以とのような構成を具備してなるものである
から、使用条件にかかわらず高い容積効率を発揮し、し
かもケーシング等の歯先シール部を構成する周壁部材に
材質上の制約を蒙らない油圧歯車ポンプまたはモータを
提供することができたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すポンプまたはモータ
の横断面図（第４図Ａ−Ａ線断面に相当する）、第２図
は、その歯先シール部の拡大図である。第３図は、本発
明の他の実施例を示すポンプまたはモータの要部横断面
図である。第４図は、従来の油圧歯車ポンプまたはモー
タの構成例を示す縦断面図であり、第５図は、そのＡ−
Ａ線断面図である。第６図は、第５図の歯先シール部の
拡大図である。第７図は、歯車支軸を支える軸受内の油
流れと圧力分布の様子を示す図である。 第８図は、従来のシール構造における回転数変化に伴な
う歯先切削位置の変化を表わす説明図である。 １．２・・・歯車支軸、　３．４・・・歯車５・・９ケ
ーシング、　８．８，９．９・・−軸受、１２・・り低
圧ボート、１３・・・高圧ポート、１５．１６−−・セ
ラミックコーティング。 １７．１８・壷・シールブロック。 手続補正書 ｌ　事件の表示 昭和５９年特許願第２１２１３９号 ２　発明の名称 積圧歯車ポンプまたはモータ ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　京都市中京区河原町通二条下ルーツ船大町３７８
番地名称　（１９９）獣会社島津製作所 恒諸輯穀七長横地節男 ４□　〒６０６ ５　補正命令の日付　　自　発　的 ６　補正の対象　　　　明　細　書 ７補正の内容 （＋　）　ＩＪＩ細書の発ＩＩの名称の欄に「１市圧歯
車ポンプまたはモータ」とある記・１＆、を、「液圧歯
車ポンプまたはモータＪと訂正する。 （２）１−］細−りの発明の詳細な説明の欄の記載を次
のように抽圧する６ ａ）　ＵＡｆａ書ｆｉＳｌ貞Ｍｌ　３行目ニｌ１ｌｊ圧
Ｊ　ト、？＋る記載を、「液圧」と訂正する。 ｂ）明細書第１頁第１６行目に「油圧」とある記載を、
［油や高粘性液体、例えば、溶融ポリマ等を作動流体と
する液圧」と訂正する。 Ｃ）ＵＡｌｉｌｉ書第１頁末行に「油」とある記載を、
「液体」と訂正する。 ｄ）明細書第２頁第１行目および第４行目にそれぞれ「
圧油」とある記載を、それぞれ「圧液」と訂正する。 ｅ）明ｍ書第２頁！６行月および第８行目にそれぞれ「
油圧」とある記載を、それぞれ［液圧」と訂正する。 ｔ）明細書第２頁第９行目に［ポンプ使用状１Ｓ・・・
」とある記載の萌に、「作動流体が油であり１１つ」な
る記載全力１人する。 ｇ）明細、！７第５頁第８行目に「本発明、」とある記
載を、「本発明は、」と訂正する。 ｈ）四則、１：第９頁第１３行１−１に「油圧」とある
記載を、「液圧」と訂正する。 １）明細−号笛１４頁第１１打目に「・・・適用の余地
がある。」とある記載の後に行を改めて次の文章を加入
する。 記 ［さらに、以上の説Ｉｌｌは、作動流体として油を使用
する場合についてのものであるが、本発明は、作動流体
としてポーポリマ等の高粘性液体を使用するものにも同
様に適用が回旋であることはいうまでもない、」 ｊ）明細書第１４頁第１６行目から第１７行目にかけて
「油圧」とある記載を、「液圧」と訂正する。 （３）明細書の特許請求の範囲の欄の記載を別紙の通り
訂正する。　　　　　　　　　　　　以上特許請求の範
囲 歯車の歯先を周壁部材の内面に摺接させて出先、漏れを
シールするようにしたＭｆＥ歯車ポンプまたはモータに
おいて、歯先シール部に当る前記Ｐｉ壁部材の内面を、
前記歯車の歯先よりも切削されにくい高硬度材で形成し
たことを特徴とする嵐用ポンプまたはモータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　歯車の歯先を周壁部材の内面に摺接させて歯先漏れを
   シールするようにした油圧歯車ポンプまたはモータにお
   いて、歯先シール部に当る前記周壁部材の内面を、前記
   歯車の歯先よりも切削されにくい高硬度材で形成したこ
   とを特徴とする油圧歯車ポンプまたはモータ。