JP3652133B2

JP3652133B2 - ギヤポンプ

Info

Publication number: JP3652133B2
Application number: JP23456198A
Authority: JP
Inventors: 要祐清水; 修佐野
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: JP2000064967A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに噛み合う一対のギアの回転によりポンプ作用をなすギヤポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ギヤポンプでは、一対のカバーにより両端が閉塞されるケーシングのキャビティ内に、互いに噛み合う一対のギアを両側から挟む一対のサイドプレートを嵌め入れ、各サイドプレートにそれぞれ形成された一対の支持孔によって、各支軸の両端部をそれぞれ支持している。また、ギヤ同士の噛み合い位置を挟んだ両側に作動オイルの吐出室と吸込室を形成している。さらに、サイドプレートがギヤに接触する面の背面と、これに対向するカバーの面との間に略３の字状のシールを介在し、このシールによって、キャビティ内を高圧エリアと低圧エリアに区画している。
【０００３】
このシールは、従来、上記のような高圧エリアと低圧エリアとを区画するシール機能の他に、高圧発生時に、サイドプレートのギヤ側側面が受ける油圧力に抗してサイドプレートの背面を弾力的に押圧することにより、サイドプレートのギヤ側側面とギヤの端面との間の緊迫力を維持し、これにより、サイドプレートのギヤ側側面に沿っての圧抜けを防止する機能を果たしている。
【０００４】
すなわち、高圧発生時においては、高圧を受けたサイドプレートのギヤ側側面とギヤの端面との間の接触隙間を通して、高圧の吐出室から低圧の吸込室へ作動油が漏れ、圧抜けが発生し易くなる。この高圧発生時の圧抜けをできるだけ防止するという観点からは、シールがサイドプレートに与える弾性反発力を高く設定しておけば良い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、そうした場合、圧抜けのおそれのない低圧低速回転時において、サイドプレートのギヤ側側面が受ける相対的に小さな油圧力と比較して、サイドプレートの背面を押すシールの弾性反発力が過大となり、ギヤ側側面とギアの端面との間のフリクションが大きくなり、摩擦トルクの増大により機械効率が低下するという問題がある。もともと、低圧低速回転時にはサイドプレートのギヤ側側面とギヤの端面との間に油膜が形成され難く、このことも摩擦トルクを大きくする要因となっている。
【０００６】
ところで、近年、自動車における省エネの要請は顕著となっており、運転と停止が繰り返されるタイプのギヤポンプの出現も予想される。例えば、上記のギヤポンプを電動モータにより作動させて油圧源とするタイプのパワーステアリング装置では、直進走行時（非操舵時）にギヤポンプの作動を停止しておき、操舵時のみに対応してギヤポンプを作動させる、いわゆるオンデマンド方式による使用も考えられる。
【０００７】
このような用途では、ギヤポンプを停止状態から所定の回転速度での運転状態まで立ち上げる動作が頻繁に行われる。したがって低圧低速回転でも頻繁に使用されることになり、低圧低速回転時の摩擦トルクの低減を達成しつつ、高圧時の圧抜けの防止しなければならない。
ところが、実際問題として、シールの弾性反発力の設定だけでは、高圧時の圧抜けの防止を達成できない。というのは、例えば外乱等の影響で、サイドプレートの背面がカバーに一旦密着してしまうと、互いに離れなくなり（いわゆる流体固着現象）、サイドプレートのギア側側面とギアとの間の緊迫力が低下したままの状態になるおそれがあるからである。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は低速回転時の摩擦トルクを小さくできしかも高速回転時の圧抜けの発生を防止することがきるギヤポンプを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための課題解決手段として、本発明は、キャビティの端部を閉塞するカバーとギアとの間に介在するサイドプレートを、カバーおよびサイドプレートの互いの対向面の何れか一方に形成した収容溝に収容された３の字状のシールによって、ギアの支軸の軸方向に浮動状に支持するとともに、上記３の字状のシールによって、キャビティ内を高圧エリアと低圧エリアに仕切るギヤポンプにおいて、上記カバーおよびサイドプレートに、サイドプレートが対向するカバー側へ押圧される力を受けたときに互いに当接する当接部をそれぞれ設け、両当接部が互いに当接した状態で、サイドプレートと対向するカバーとの間の高圧エリア側部分に圧油を導入可能な隙間が形成され、上記両当接部はカバーおよびサイドプレートの低圧エリア側部分を含み、上記隙間は、サイドプレートおよびカバーの互いの対向面の少なくとも一方の高圧エリア側部分に設けられた凹部により区画され、上記凹部は、収容溝側に近づくにしたがってサイドプレートおよびカバーの互いの対向面間の距離が近くなるような傾斜面により構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本態様では、外乱等の影響でサイドプレートがカバー側へ押されてサイドプレートとカバーの当接部同士が互いに密着しても、サイドプレートと対向するカバーとの間の高圧エリア側部分に隙間を形成することができる。この隙間に圧油が導入されることにより、サイドプレートをシールによって浮動状に支持する状態に戻すことができる。したがって、流体固着現象の発生を確実に防止できるので、高速回転時の圧抜けを確実に防止することができる。
【００１１】
一方、シールの弾性反発力としては、低速回転時の摩擦トルクを小さくすることのほうに重点をおいて弱めに設定することができる。
【００１２】
また、従来品に対してサイドプレートとカバーの対向面の少なくとも一方の高圧エリア側部分に凹部を形成するだけで、コスト安価に圧抜け対策が行える。また、収容溝からのシールのはみ出しを防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るギヤポンプの断面図であり、図２は図１のII−II線に沿う断面図であってハッチングを省略してある。また、図３は図１のIII −III 線に沿う断面図であり、図４はIV−IV線に沿う断面図である。
図１を参照して、本ギヤポンプは、その中央部を貫通する長円形断面のキャビティ１４を有するケーシング１０の両側を、これの全面を覆う態様にねじ止めされた一対のカバー１１により塞いで構成されたハウジング１を備えている。
【００１４】
上記キャビティ１４には、互いに噛み合う駆動ギヤ３および従動ギヤ４が収容され、さらにこれらのギヤ３，４を両側から挟み込む一対の例えばアルミニウム合金製のサイドプレート１２，１２が嵌め入れられている。１９は、カバー１１の環状溝に収容され、カバー１１とサイドプレート１２との間に介在してキャビティ１４内を密封するためのＯリングである。
【００１５】
サイドプレート１２のギヤ側側面１２ａは各ギヤ３，４の端面と摺接されるようになっている。また、各サイドプレート１２のギヤ側側面１２ａの背面１２ｂと、これに対向するカバー１１の面１１ａとの間には、図４および図５に示すような略３の字形形状のシール１３が介在しており、このシール１３は、キャビティ１４内を低圧エリアＬと高圧エリアＨとに仕切っている。
【００１６】
駆動ギヤ３および従動ギヤの支軸３０，４０は、長円形断面を有するキャビティ１４の両側の半円部の軸心上にそれぞれ位置し、互いに平行をなして架設されている。すなわち、支軸３０，４０は各サイドプレート１２にそれぞれ一対形成された支持孔３１，４１ににより両持ち支持されている。
一対の支持孔３１によって支持された一方の支軸３０は、一方のカバー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を構成している。また、支軸３０には駆動ギヤ３が一体回転可能に装着されている。支軸３０がカバー１１を貫通する部分にはオイルシール１７が配置されている。
【００１７】
また、一対の支持孔４１によって支持された他方の支軸４０は、各サイドプレート１２の支持孔４１内に軸端を有する従動軸を構成している。支軸４０には従動ギヤ４が装着されている。従動ギヤ４の支軸４０への装着では、軸回りの回転を拘束しても良いし軸回りの回転を許容しても良い。従動ギヤ４は両支軸３０，４０の軸心を含む平面内において駆動ギヤ３と噛み合い、支軸３０により駆動される駆動ギヤ３の回転に伴って、支軸４０と共に（或いは支軸４０の回転を伴わずに）従動回転するようにしてある。
【００１８】
図２には、駆動ギヤ３およびこれに連動する従動ギヤ４の回転方向が矢符により示してあり、両ギヤ３，４の噛み合い位置を挟んだ両側には、前記回転方向側に吸込室５が、反回転方向側に吐出室６が形成されている。これら吸込室５および吐出室６は、ケーシング１０の対応位置に開口する吸込口１５および吐出口１６を介して、ハウジング１外の図示しない吸込先および吐出先にそれぞれ接続されるようにしてある。
【００１９】
図３において、サイドプレート１２のギヤ側側面１２ａには、両ギヤ３，４の噛み合い位置から吸込室５側へ延びる逃げ溝６３および吐出室６側へ延びる逃げ溝６４が形成されている。これらの逃げ溝６３，６４は、両ギヤ３，４の噛み合い位置で流体が各サイドプレート１２と各噛合ギヤ歯とで形成される閉塞領域に閉じ込められる、いわゆる閉じ込みの発生を防止するためのものである。両逃げ溝６３，６４は両ギヤ３，４の噛み合い中心位置を避けるようにして設けられ、互いの間に所定の距離が確保されている。これは両逃げ溝６３，６４を連通させてしまうと、吸込室５側と吐出室６側が連通されて、ポンプ機能を果たせなくなるので、これを防止するためである。また、上記ギヤ側側面１２ａには、各支持孔３１，４１と吸込室５側とをそれぞれ連通する連通溝６５が形成されている。
【００２０】
一方、図４において、サイドプレート１２の背面（反ギヤ側側面）１２ｂには、略３の字形形状の収容溝２０に上記のシール１３を収容しており、このシール１３を境界として、互いに対向するサイドプレート１２とカバー１１との間の空間が、吸込室５側に連通する低圧エリアＬと吐出室６側に連通する高圧エリアＨとに仕切られている。また、上記背面１２ｂには、上記低圧エリアＬにおいて各支持孔３１，４１と吸込室５側とをそれぞれ連通する各一対の連通溝６６が形成されている。
【００２１】
収容溝２０の両端部はサイドプレート１２の周縁に開放しており、シール１３の両端部はＵ字状に折り返されてキャビティ１４の内面に摺接するシュー２１を形成している。
このような構成により、吸込口１５を経て吸込室５に導入される作動流体は、該吸込室５に臨む駆動ギヤ３および従動ギヤ４の歯間に受け入れられ、両ギヤ３，４の回転により、それぞれの歯間とキャビティ１４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、両ギヤ３，４の噛み合い位置を経て吸込室５側に向き、該吸込室５内の作動流体を再度受け入れて吐出室６側へ送り出す作用をなす。
【００２２】
図４並びに図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である図５（ａ）および（ｂ）を参照して、サイドプレート１２の背面１２ｂの高圧エリアＨ側の部分は、低圧エリアＬ側の部分２３から最長で段差ｄだけ窪む傾斜面からなる凹部２２を構成している。この凹部２２はカバー１１の対向面１１ａ（キャビティ１４側の面）に対して傾斜する面からなり、図４に示すように略３の字状をしている。凹部２２とサイドプレート１２の背面１２ｂの低圧エリアＬ側の部分２３との間には、シール１３を収容する収容溝２０が介在している。
【００２３】
通常は、図５（ａ）に示すように、サイドプレート１２の背面１２ｂとカバー１１の対向面１１ａとの間には低圧エリアＬに対応して隙間ＳＬが形成されるとともに、高圧エリアＨに対応して隙間ＳＨが形成されている。隙間ＳＬ，ＳＨを通じてサイドプレート１２の背面１２ｂに負荷される背圧とシール１３の弾性反発力とによって、サイドプレート１２はギア４側へ押しつけられている。図示していないが、厳密には、サイドプレート１２のギア側側面１２ａとギア４との間には、若干の隙間が存在し、サイドプレート１２は圧力バランスによって支軸３０の軸方向に浮動状に支持されている。
【００２４】
ところが、外乱等の何らかの原因で、図５（ｂ）に示すように、サイドプレート１２がカバー１１側へ押しつけられることがある。この場合、サイドプレート１２の背面１２ｂの低圧エリアＬ側の部分２３が当接部としてカバー１１の対向面１１ａに密接するが、高圧エリアＨ側の部分に相当する凹部２２とカバー１１の対向面１１ａとの間には、最長で段差ｄに相当する隙間ＳＨが形成される。この隙間ＳＨに圧油が導入されることにより、流体固着現象の発生を防止し、サイドプレート１２をギア４側へ押しつける図５（ａ）の状態に戻すことができる。
【００２５】
以上説明した本実施の形態によれば、サイドプレート１２の背面１２ｂの流体固着現象の発生を確実に防止できるので、高圧時においてサイドプレート１２のギヤ側側面１２ａとギヤ３，４の端面との間の隙間を適正に維持して圧抜けを防止し、ポンプ効率を高く維持できる。しかも、これをサイドプレート１２の背面１２ｂの所定部に凹部２２を設けるのみの簡単な構成にて達成することができる。また、シール１３の弾性反発力を弱めに設定することが可能となり、低速回転時の摩擦トルクを小さくすることができる。
【００２６】
また、凹部２２を構成する傾斜面は、シール１３の収容溝２０の高圧エリアＨ側の縁部がカバー１１に最も近く、ケーシング１０側へ向かうにしたがってカバー１１との距離を遠ざけるように傾斜している。これにより凹部２２は背面１２ａの低圧エリアＬ側の部分２３に対して最長で段差ｄを有している。
【００２７】
したがって、下記の作用効果を奏することができる。すなわち、サイドプレート１２の背面１２ｂの低圧エリアＬ側の部分２３がカバー１１の対向面１１ａに密接した状態で、シール１３の収容溝２０の高圧エリアＨ側の縁部がカバー１１に近接（当接しても良い）するので、収容溝２０からシール１３がはみ出してシール１３の耐久性の悪影響を与えるようなことがない。
【００２８】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、サイドプレート１２の背面１２ｂがカバー１１の対向面１１ａ側へ押しつけられるときに、両者１２ａ，１１ａが互いに当接する部分と、高圧エリアＨに対応して隙間ＳＨを形成する部分とが存在すれば良い。
例えば、上記各実施の形態では、凹部２２をサイドプレート１２の背面１２ｂの高圧エリアＨ側の部分の全体に形成したが、高圧エリアＨ側の部分の一部に収容溝２０に達する溝として形成しても良い。
【００２９】
また、上記各実施の形態では、凹部２２をサイドプレート１２の背面１２ｂの高圧エリアＨ側の部分に形成したが、サイドプレート１２の背面１２ｂに対向するカバー１１の対向面１１ａの高圧エリア側の部分に形成するようにしても良い。その他、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、外乱等が原因となる流体固着現象の発生を防止し、サイドプレートを常に浮動状に支持して、圧抜けの発生を確実に防止することができる。また、シールの弾性反発力を弱めに設定することが可能となり、低速回転時の摩擦トルクを小さくすることができる。
【００３１】
また、従来品に対してサイドプレートとカバーの対向面の少なくとも一方の高圧エリア側部分に凹部を形成するだけで、コスト安価に圧抜け対策が行える。また、収容溝からのシールのはみ出しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のギヤポンプの断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図であり、ハッチングを省略してある。
【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図であり、図５（ａ）は通常の状態を示し、図５（ｂ）はサイドプレートがカバー側へ押しつけられる状態を示している。
【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
１０ケーシング
１１カバー
１２サイドプレート
１２ａギア側側面
１２ｂ背面
１３シール
１４キャビティ
２０収容溝
２２凹部
２３低圧エリア側の部分
３０，４０支軸
３１，４１支持孔
Ｌ低圧エリア
Ｈ高圧エリア

Claims

キャビティの端部を閉塞するカバーとギアとの間に介在するサイドプレートを、カバーおよびサイドプレートの互いの対向面の何れか一方に形成した収容溝に収容された３の字状のシールによって、ギアの支軸の軸方向に浮動状に支持するとともに、
上記３の字状のシールによって、キャビティ内を高圧エリアと低圧エリアに仕切るギヤポンプにおいて、
上記カバーおよびサイドプレートに、サイドプレートが対向するカバー側へ押圧される力を受けたときに互いに当接する当接部をそれぞれ設け、
両当接部が互いに当接した状態で、サイドプレートと対向するカバーとの間の高圧エリア側部分に圧油を導入可能な隙間が形成され、
上記両当接部はカバーおよびサイドプレートの低圧エリア側部分を含み、
上記隙間は、サイドプレートおよびカバーの互いの対向面の少なくとも一方の高圧エリア側部分に設けられた凹部により区画され、
上記凹部は、収容溝側に近づくにしたがってサイドプレートおよびカバーの互いの対向面間の距離が近くなるような傾斜面により構成されていることを特徴とするギヤポンプ。