JPS63634B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、回転歯車ポンプ兼モータに関し、特
に、回転歯車ポンプ兼モータの吸入側と吐出側と
の間に機械的並びに液圧的シールを設定するスラ
スト板に関する。

従来の技術 回転歯車ポンプ及びモータは、動力を一点から
他点へ液圧的に伝達するための手段として永年使
用されてきた。しかしながら、そのようなポンプ
及びモータに要求される所要圧力が大ききなるほ
ど、特に歯車端における摩耗や液漏れの問題が重
要な要素となつてくる。歯車ポンプ及びモータの
ためのスラスト板に随伴する重要な問題の１つ
は、スラスト板に過度の摩耗を生じさせるような
過度の圧力を及ぼすことなくスラスト板と歯車端
との間に十分な密封圧を設定することである。ポ
ンプ又はモータ内の圧力に対して均衡した制御さ
れた密封圧を設定する１つの方法は、スラスト板
に歯車ポンプ又はモータの圧力を作用させ、スラ
スト板の後面側の圧力がその前面側の圧力と実質
的に等しくなるようにすることである。そのよう
な方式は、米国特許第2714856号に開示されてい
る。しかしながら、スラスト板の後面に所要の圧
力ポケツトを形成し、それらのポケツトを密封す
ることに関連して多くの問題がある。

発明が解決しようとする問題点 上記米国特許第2714856号においては、ポンプ
のハウジングの内壁面に当接するスラスト板の後
面に圧力ポケツトを形成するために、スラストの
後面に５つの短い溝が形成され、それらの溝に円
筒状の弾性（ゴム）シール部材が挿入されてい
る。この型式のスラスト板は永年使用されてきた
が、近年になつてポンプの作動圧が高くなるにつ
れて、そのようなスラスト板は不都合なものとな
つてきた。第１に、それらは、特に圧力が高くな
ると液漏れを生じ易く、高圧流体がポンプの吸入
側の低圧領域へ流入する。その結果、スラスト板
が僅かに屈曲し、ポンプの吐出側におけるよりも
吸入側においてはるかに高い圧力を歯車（インペ
ラ）に及ぼすことになり、歯車にもスラスト板に
も大きな摩耗を生じることになる。しかしなが
ら、スラスト板は黄銅で作られているので、歯車
よりはるかに摩耗し易く、従つて、頻繁に交換し
なければならないか、あるいは、ポンプ全体が完
全に使用不能になつてしまう。更に、スラスト板
に形成された溝とそれらに挿入された円筒状のシ
ール部材との組み合わせでは、シールはポンプが
作動している間だけしか密封機能を果たさない。
ポンプが停止されると、溝内の流体は、溝から流
出するのでシールは減圧され、ポンプのケースの
内壁面から離脱してしまう。従つて、ポンプが再
始動されたとき、溝内へ再び流体が流入するまで
シールは有効に機能しない。

本発明は、従来技術のこのような問題点を解決
することを企図したものである。

発明の目的 従つて、本発明の目的は、摩耗を最少限に抑制
し、しかも最大限の密封効果が得られるようにス
ラスト板の所要の各圧力ポケツトを十分に隔絶し
密封するとともに、一旦密封用の溝及びガスケツ
ト内に流入した流体は、ポンプが停止されても溝
及びガスケツト内に保持され、ポンプが再始動さ
れたとき直ちに密封作用を発揮するように構成し
たことを特徴とするスラスト板を提供することで
ある。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明は、ケー
スと、該ケース内に収容され、支持軸を介して該
ケースに軸承された１対の回転歯車を有する回転
歯車ポンプ兼モータのためのスラスト板であつ
て、 該スラスト板は、前記１対の歯車の各端部と前
記ケースとの間に配設される単一体であり、前記
歯車より軟らかい金属で形成されており、歯車端
に衝接するようになされた前面と前記ケースに衝
接するようになされた後面とを有し、前記歯車の
支持軸を挿通するための１対の貫通開口を有し、
該後面には、該各開口から離隔して該開口の少な
くとも一側を囲繞し、少なくとも半円以上に亙つ
て延在する１対の断面ほぼＵ字形の円弧状溝と、
該１対の円弧状溝をそれらの最も近接する点にお
いて連結する断面ほぼＵ字形の連結溝と、前記各
円弧状溝の前記連結溝のある側とはほぼ反対の側
から半径方向にスラスト板の外周にまで延長し、
該スラスト板の両側に少なくとも２つの実質的に
同一の領域を画定する少なくとも１つの断面ほぼ
Ｕ字形の放射状溝を形成し、前記すべての溝の全
体の輪郭に合致する輪郭を有する断面ほぼＵ字形
のエラストマーガスケツトを、その開放側を下に
向け該ガスケツトの両側フランジが該各溝の両側
壁に接触するようにして該各溝内に嵌合させ、該
ガスケツトに作用し、常態において該ガスケツト
を前記各溝から部分的に押出して前記ケースに密
封係合させる働きをする弾性部材を配設し、該ポ
ンプ兼モータ内の流体を前記連結溝の両側壁とそ
れに隣接する前記ガスケツトの両側フランジとの
間を通し該フランジの下縁の下を通して該ガスケ
ツト内へ流入させ、ガスケツト内を加圧してガス
ケツトの両側フランジを各溝の対応する側壁に密
封状態に圧接させるように、該ポンプ兼モータ内
の流体をスラスト板の前面側から前記連結溝へ移
送させるために該連結溝からスラスト板の外周に
まで延びる１対の通路を設けたことを特徴とする
スラスト板を提供する。

スラスト板の本体は、ほぼ８の字形とし、該８
の字の頚部において前記１対の円弧状溝を連結す
る連結溝と、前記各円弧状溝から８の字の頂部と
底部の外周縁にまで延長する１対の溝を設け、４
つの互いに離隔された圧力ポケツトを形成するこ
とが好ましい。

作 用 ポンプ内の高圧流体は、前記１対の通路を通つ
て前記連結溝に達し、該連結溝の両側壁とそれに
隣接する前記ガスケツトの両側フランジとの間を
通つて進入し該フランジの下縁の下を通つて該ガ
スケツト内へ流入してガスケツト内をポンプ内の
最大圧力にまで加圧してガスケツトの両側フラン
ジをスラスト板の後面の前記各溝の対応する側壁
に密封状態に圧接させる。この作用と、ガスケツ
トを前記各溝から部分的に押出して前記ケースに
密封係合させる前記弾性部材の作用とが協同して
スラスト板の裏側に複数の圧力ポケツトを形成す
る。流体は、一旦ガスケツト内に流入すると、Ｕ
字形ガスケツトの両側フランジを対応する溝の側
壁に圧接させてフランジと溝の側壁との間に密封
を設定するので、流体はガスケツト内からガスケ
ツトのフランジの下縁をくぐり抜けて流出するこ
とはできない。かくして、Ｕ字形ガスケツトの両
側フランジの下縁は、ガスケツト内への流体の流
入は許すが、ガスケツトからの流体の流出を許さ
ない逆止弁の働きをする。（一旦ガスケツト内に
流体が流入して加圧されると、ポンプが停止され
たとしても、ガスケツト内の流体は、該流体が前
記連結溝から前記１対の通路へ流出するのを防止
する逆止弁として機能するガスケツト自体によつ
てガスケツト及び溝内に残留したままに保持さ
れ、従つて、ガスケツトは流体によつて加圧され
たままに維持されるので、ポンプが再始動された
ときガスケツトは直ちにシールの役割即ち密封機
能を果たす。）これと併行して流体は、それぞれ
隣接する歯車部分から前記圧力ポケツト内に流入
し、各圧力ポケツトをそれぞれのポケツトが連通
するポンプ内領域の圧力と同じ圧力に加圧する。
これによつてスラスト板の前面を均一な力で歯車
の端面に圧接させる。なぜなら、スラスト板の各
領域の前面と後面に作用する圧力が均衡するから
である。その結果、スラスト板並びに歯車端の摩
耗が最少限に抑制されるとともに、不均一な摩耗
の発生が防止され、ポンプの高圧側から低圧側へ
の流体の漏れは、完全にではないにしても最少限
に抑止され、ポンプの効率及び寿命を高める。

ガスケツトに作用させる前記弾性部材は、エラ
ストマー材製のＯリングであつてももよく、ある
いは、単にＵ字形ガスケツトの両側フランジを高
くして常態においてガスケツトがスラスト板の表
面より高くなるようにしてもよい。

実施例 添付図を参照すると、１対の噛合した歯車（イ
ンペラ）１１，１２と、それらの歯車を挾むよう
にして配設した１対の端部スラスト板１３，１４
と、それらを収納するポンプハウジング１０とか
ら成る回転歯車ポンプ兼モータ（ポンプとして
も、あるいはモータとしても使用することができ
る）示されている。ハウジング１０は、インペラ
１１，１２及びスラスト板１３，１４の外周を囲
包する中央ケーシング部材１５をを備えている。
スラスト板１３，１４及び中央ケーシング部材１
５は、１対の端部ベル形部材１６と１７の間に挾
持し、該ベル形部材及びケーシング部材を貫通し
て挿入したボルト１８，１８によつてインペラの
周りに密封状態に保持する。スラスト板１３と１
４は同一構造であるから、スラスト板１３につて
のみ説明する。スラスト板１３は、１対の開口２
０，２１を有する総体的に８の字形（第２，５
図）の部材であり、開口２０，２１を通してそれ
ぞれインペラ１１，１２の支持軸２２，２３を挿
通する。板１３の前面即ち内側面は、それに隣接
するインペラ端に密着する平坦面２４を備えてい
る。板１３の後面即ち外側面は、各開口２０，２
１をそれから半径方向に一定間隔だけ離隔して囲
繞する環状溝２６，２７を備えた平坦な表面２５
である。（溝２６，２７は開口２０，２１の全周
の一部だけを囲繞するものであつてもよいので
「円弧状溝」とも称する。）溝２６と２７とは、そ
れらから半径方向に延び、板１３の頚部２９を横
切つて延びる連結溝２８によつて連結させる。各
溝２６，２７から連結溝２８のある側とはほぼ反
対の半径方向外方に板１３の外周縁にまで延びる
２つの放射状溝３０，３１を互いに離隔させて形
成する。溝２６，２７，２８，３０，３１全体の
形態に合致する断面ほぼＵ字形の単一のゴムガス
ケツト３２をその開放側を下にして該溝内に嵌挿
する。Ｕ字形ガスケツト３２の内部にゴム製Ｏリ
ング３３の形とした弾性部材を挿入し、常態にお
いてガスケツト３２が板１３の後面の表面２５よ
り僅かに高くなるようにする。連結溝２８の両側
に頚部２９の外周縁から該頚部を横断方向に横切
つて延び溝２８に連通する１対の浅い溝又は通路
３４を形成する。

作動において、Ｏリング３３は、ガスケツト３
２を端部ベル形部材１６の内側面に圧接させ、ス
ラスト板１３の後面とそれに隣接するベル形部材
１６の内側面に圧接させ、スラスト板１３の後面
とそれに隣接するベル形部材１６の面との間に４
つのの圧力ポケツト３５，３６，３７，３８を画
定する。歯車１１，１２が回転してポンプのの一
方の側に圧力を醸成すると、流体は１対の通路３
４のうちの一方の通路に沿つて連結溝２８に達
し、該連結溝２８の両側壁とそれに隣接するガス
ケツト３２の両側フランジとの間を通つて進入し
該フランジの下縁の下を通つて該ガスケツト内へ
流入してガスケツト内をポンプ内の最大圧力にま
で加圧してガスケツトの両側フランジをスラスト
板の後面の各溝２６，２７，２８，３０，３１の
対応する側壁に密封状態に圧接させる。この作用
と、ガスケツトを前記各溝から部分的に押出して
ケース１０の内壁面に密封係合させる弾性部材３
３の作用とが協同してスラスト板の裏側に圧力ポ
ケツト３５，３６，３７，３８を形成する。流体
は、一旦ガスケツト内に流入すると、Ｕ字形ガス
ケツトの両側フランジを対応する溝２６，２７，
２８の側壁に圧接させてフランジと溝の側壁との
間に密封を設定するので、流体はガスケツト内か
らガスケツトのフランジの下縁をくぐり抜けて流
出することはできない。かくして、Ｕ字形ガスケ
ツト３２の両側フランジの下縁は、ガスケツト内
への流体の流入は許すが、ガスケツトからの流体
の流出を許さない逆止弁の働きをする。（従つて、
一旦ガスケツト３２内に流体が流入して加圧され
ると、ポンプが停止されたとしても、ガスケツト
は、各溝２６，２７，２８，３０，３１及びガス
ケツト内の流体が連結溝２８から１対の通路３４
へ流出するのを防止する逆止弁として機能するの
で、流体はガスケツト及び各溝内に残留したまま
に保持され、ガスケツトは流体によつて加圧され
たままに維持される。従つて、ポンプが再始動さ
れたときガスケツトは直ちにシールの役割（密封
機能）を果たす。）これと併行して流体は、それ
ぞれ隣接する歯車部分から圧力ポケツト３５，３
６，３７，３８内に流入し、各圧力ポケツトをそ
れぞれのポケツトが連通する領域の圧力と同じ圧
力に加圧する。これによつてスラスト板１３の前
面を均一な力で歯車の端面に圧接させる。なぜな
ら、スラスト板の各領域の前面と後面に作用する
圧力が均衡するからである。その結果、スラスト
板１３並びに歯車端の摩耗が最少限に抑制される
とともに、不均一な摩耗の発生が防止され、ポン
プの高圧側から低圧側への流体の漏れは、完全に
ではないにしても最少限に抑止され、ポンプの効
率及び寿命を高める。

第４図に示された実施例においては、Ｕ字形ガ
スケツト３２′の両側壁即ち両側フランジの高さ
を溝２６′〜３１′の深さより高くなるように高く
し、それによつてガスケツト３２′がスラスト板
１３′の表面２５′より高くなるようにしてある。
その結果、Ｏリング３３を省除することができ
る。即ち、この実施例ではガスケツトの両側フラ
ンジを高くすることによつてガスケツト自体が前
記弾性部材の役割をも果たすようにされている。
作動的には、この実施例も第１〜３図の実施例と
同じである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスラスト板を所定位置に装着
した歯車ポンプの部分断面図、第２図はスラスト
板の平面図、第３図は第２図の線―に沿つて
みた断面図、第４図は本発明のスラスト板の別の
実施例の平面図、第５図は第２図の線―に沿
つてみた断面図である。 １０：ハウジング即ちケース、１１，１２：歯
車、１３，１４：スラスト板、２０，２１：開
口、２２，２３：支持軸、２４，２５：平坦面、
２６，２７：環状溝（円弧状溝）２８：連結溝、
２９：頚部、３０，３１：放射状溝、３２：Ｕ字
形ガスケツト、３３：Ｏリング（弾性部材）、３
４：溝又は通路、３５，３６，３７，３８：圧力
ポケツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケースと、該ケース内に収容され、支持軸を
   介して該ケースに軸承された１対の回転歯車を有
   する回転歯車ポンプ兼モータのためのスラスト板
   であつて、 該スラスト板は、前記１対の歯車の各端部と前
   記ケースとの間に配設される単一体であり、前記
   歯車より軟らかい金属で形成されており、歯車端
   に衝接するようになされた前面と前記ケースに衝
   接するようになされた後面とを有し、前記歯車の
   支持軸を挿通するための１対の貫通開口を有し、
   該後面には、該各開口から離隔して該開口の少な
   くとも一側を囲繞し、少なくとも半円以上に亙つ
   て延在する１対の断面ほぼＵ字形の円弧状溝と、
   該１対の円弧状溝をそれらの最も近接する点にお
   いて連結する断面ほぼＵ字形の連結溝と、前記各
   円弧状溝の前記連結溝のある側とはほぼ反対の側
   から半径方向にスラスト板の外周にまで延長し、
   該スラスト板の両側に少なくとも２つの実質的に
   同一の領域を画定する少なくとも１つの断面ほぼ
   Ｕ字形の放射状溝を形成し、前記すべての溝の全
   体の輪郭に合致する輪郭を有する断面ほぼＵ字形
   のエラストマーガスケツトを、その開放側を下に
   向け該ガスケツトの両側フランジが該各溝の両側
   壁に接触するようにして該各溝内に嵌合させ、該
   ガスケツトに作用し、常態において該ガスケツト
   を前記各溝から部分的に押出して前記ケースに密
   封係合させる働きをする弾性部材を配設し、該ポ
   ンプ兼モータ内の流体を前記連結溝の両側壁とそ
   れに隣接する前記ガスケツトの両側フランジとの
   間を通し該フランジの下縁の下を通して該ガスケ
   ツト内へ流入させ、ガスケツト内を加圧してガス
   ケツトの両側フランジを各溝の対応する側壁に密
   封状態に圧接させるように、該ポンプ兼モータ内
   の流体をスラスト板の前面側から前記連結溝へ移
   送させるために該連結溝からスラスト板の外周に
   まで延びる１対の通路を設けたことを特徴とする
   スラスト板。 ２ 前記１対の円弧状溝は、前記各開口の周りか
   ら均一に離隔した環状の溝であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のスラスト板。 ３ 全体的に８の字形としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は２項記載のスラスト板。 ４ 前記弾性部材は、前記すべての溝全体を合わ
   せたのと同じ形状を有するエラストマーＯリング
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は２項記載のスラスト板。 ５ 前記弾性部材は、常態において前記Ｕ字形ガ
   スケツトをスラスト板の表面より上に保持する該
   ガスケツトの両側フランジによつて構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は２
   項記載のスラスト板。 ６ スラスト板の外周縁に位置する前記ガスケツ
   トの端部を密封したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は２項記載のスラスト板。