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JP3602275B2 - Gear pump - Google Patents
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JP3602275B2 - Gear pump - Google Patents

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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アポンプに関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来より、ギアポンプは、簡単な構造でありながら容量を大きくできることから、種々の産業分野に用いられている。
この種のギアポンプの構造としては、ハウジング内部の空洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせてギア室を区画し、このギア室の内部に互いに噛み合う一対のギアを収容して、各ギアの支軸を各サイドプレートに形成した支持孔によって嵌合支持すると共に、上記ギア室の内部に両ギアの噛み合い位置を挟んで作動流体の吸込室および吐出室を形成したタイプのものが一般的である。
【0003】
そして、上記のハウジングやサイドプレートには、加工性および軽量化のためにアルミニウム合金が使用される一方、各歯車には耐摩耗性が要求されるので鋳鉄等の鉄系の材料が使用されることが一般化している。しかしながら、ギアの支軸をアルミニウム合金製のサイドプレートの支持孔のすべり面によって直接支持した場合、支持孔の摩耗が激しく、このため、ポンプ効率の低下や短寿命につながるという問題があった。
【0004】
また、特に、近年、ギアポンプの高圧化の要請があるが、高圧になるほど負荷が大きくなり、支軸を受ける部分の摩耗が進行しやすい。そして、支軸を受ける部分に焼付き等の損傷が発生する場合の原因としては、境界潤滑領域での部分的な油膜破断がその原因と推測できる。
そこで、本発明の課題は、支軸を受ける部分の摩耗を防止でき高いポンプ効率および長寿命を達成できるギアポンプを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載のギアポンプでは、ハウジング内部の空洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせてギア室を区画し、このギア室の内部に、互いに噛み合う一対のギアを収容すると共に両ギアの噛み合い位置を挟んで作動流体の吸込室および吐出室を形成したギアポンプにおいて、各ギアの金属製の支軸を、各サイドプレートの支持孔に嵌め入れられたセラミックス製のブッシュを介して、最低使用温度での軸受隙間が支軸の径の0.1%以上となるように支持しており、上記ブッシュは使用温度域で所定の圧縮応力を受けるように上記支持孔に圧入または焼きばめされていることを特徴とする。
【0006】
セラミックス製のブッシュであれば、使用条件が厳しい場合であってもほとんど摩耗することなく支軸を支持できるので、耐久性が向上する。また、セラミックスは温度膨張率が低いので、昇温時に支軸との間の嵌合隙間を小さくできる結果、ポンプ効率を向上できる。ブッシュに用いるセラミックスとしては、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタニア、ムライトおよびジルコニアがある。
【0007】
また、上記ブッシュは使用温度域で所定の圧縮応力を受けるように上記支持孔に圧入または焼きばめされているので、下記の作用を奏する。すなわち、使用温度域でブッシュの径膨張が抑制されるので、支軸との間の嵌合隙間を小さくでき、嵌合隙間を通しての作動流体の漏れを抑制できる結果、ポンプ効率を高く維持できる。
【0008】
請求項記載のギアポンプでは、ハウジング内部の空洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせてギア室を区画し、このギア室の内部に、互いに噛み合う一対のギアを収容すると共に両ギアの噛み合い位置を挟んで作動流体の吸込室および吐出室を形成したギアポンプにおいて、各ギアの支軸を、各サイドプレートの支持孔に嵌め入れたセラミックス製のブッシュを介して支持しており、上記ブッシュは使用温度域で上記支持孔と支軸との間で浮動状に配設されていることを特徴とする。
この場合、使用温度域で、ブッシュは支軸および支持孔のどららともスキマバメの状態となり、ブッシュは支軸および支持孔の双方に対して相対回転することになる。したがって、すべり接触面がブッシュの内外2ヵ所となり、局所的な摩耗を低減できる。
【0009】
請求項記載のギアポンプでは、請求項1又は2において、上記ブッシュは固体潤滑剤をコーティングした多孔質のセラミックス製であることを特徴とする。
この場合、作動流体膜切れが発生しても固体潤滑剤によって潤滑を補助できるので、摩耗の発生を防止できる。また、セラミックスが多孔質であるので、固体潤滑剤を長期に保持でき、耐久性を向上できる。ここで、固体潤滑剤としては、PTFE、グラファイト、二硫化モリブデンがある。
【0010】
【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ア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。
【0011】
図1を参照して、本ギアポンプは、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された一対の蓋板11により塞いで構成されたハウジング1を備えている。このハウジング1の内部には、前記空洞部の両側から嵌挿されたアルミニウム合金製の一対のサイドプレート12同士の間にギア室14が区画されており、このギア室14内には、互いに対をなす駆動ギア3と従動ギア4が配置されている。19は、蓋板11の環状溝に収容され、蓋板11とサイドプレート12との間に介在してギア室14を密封するためのOリングである。13はサイドプレート12の収容溝に収容され、ギア室14内において対向するサイドプレート12と蓋板11との間の空間を低圧側と高圧側とに仕切るシールである。
【0012】
駆動ギア3および従動ギアの支軸30,40は、長円形断面を有するギア室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、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にそれぞれセラミックス製のブッシュ18が嵌め入れられ、支軸30,40は、各ブッシュを介して各支持孔31,41により両持ち支持されている。支軸30,40は鋳鉄等の鉄系材料により構成されている。
【0013】
一対の支持孔31によってセラミックス製のブッシュ18を介して支持された一方の支軸30は、一方の蓋板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を構成している。また、支軸30には、ギア室14の内部において駆動ギア3が一体回転可能に装着されている。支軸30が蓋板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。
【0014】
また、一対の支持孔41によってセラミックス製のブッシュ18を介し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、ギア室14の内部において従動ギア4が装着されている。従動ギア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。従動ギア4は両支軸30,40の軸心を含む平面内において駆動ギア3と噛み合い、支軸30により駆動される駆動ギア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。
【0015】
ブッシュ18は、各支持孔31,41に圧入または焼きばめされており、ブッシュ18の支持孔31,41に対する相対回転が規制されている。ブッシュ18には、最高使用温度で5Kgf/mm以上の圧縮応力が負荷されるように、嵌め合い精度を設定することが好ましい。ブッシュ18を構成するセラミックスとしては、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタニア、ムライトおよびジルコニアがある。ブッシュ18として、固体潤滑剤をコーティングした多孔質のセラミックスを用いることもできる。この場合、作動流体膜切れが発生しても固体潤滑剤によって潤滑を補助できるので、摩耗の発生を防止できる。また、セラミックスが多孔質であるので、固体潤滑剤を長期に保持でき、耐久性を向上できるという利点もある。ここで、固体潤滑剤としては、PTFE、グラファイト、二硫化モリブデン等を例示できる他、他の公知の固体潤滑剤を用いることが可能である。
【0016】
また、ブッシュ18の形状としては、特に限定されないが、図1に示すようなストレートな円筒であっても良いし、また、支軸30,40の片当たりによる局部的な摩耗を防止するために図6(a)に示すようにブッシュ18の内周面18aに軸方向に沿って中央部が膨らむように(中央部の径が大きくなるように)クラウニングを施しても良い。また、図6(b)に示すように外径がギア3,4から遠ざかるほど小さくなるテーパ状としても良いし、図6(c)に示すようにフランジ18dを有するものであっても良い。また、各例において、ブッシュ18の内周面18aには、支軸30,40の回転に伴って作動流体を軸方向に送るための螺旋状溝18cが形成されているが、この螺旋状溝18cに代えて、軸方向に沿う線状溝であっても良い。各例において、ブッシュ18を分割形としても良い。また、ブッシュ18の内周面18aおよびブッシュ18のギア側端面18bの表面粗さは0.8z以下とすることが好ましい。なお、支軸30,40に、軸方向の中央部が相対的に膨らむように軸方向に沿ってクラウニングを施しても良い。
【0017】
図2には、駆動ギア3およびこれに連動する従動ギア4の回転方向が矢符により示してあり、両ギア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口室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、本体筒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。
【0018】
図3において、サイドプレート12のギア側側面12aには、両ギア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、両ギア3,4の噛み合い位置で流体が各サイドプレート12と各噛合ギア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は両ギア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、上記ギア側側面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。
【0019】
一方、図4において、サイドプレート12の反ギア側側面12bには、略W字形形状のシール溝に上記のシール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と蓋板11との間の空間が、吸込室5側に連通する低圧側空間と吐出室6側に連通する高圧側空間とに仕切られている。このように、サイドプレート12の背面である反ギア側側面12bには、シール13で仕切られた状態で、低圧の作動流体および高圧の作動流体が背圧として作用し、これが、サイドプレート12に吐出圧に応じて負荷されるので、サイドプレート12と両ギア3,4との間の隙間が高精度で維持される結果、高圧時のポンプ効率を高く維持できる。また、上記反ギア側側面12bには、上記低圧側空間において各支持孔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65が形成されている。
【0020】
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に臨む駆動ギア3および従動ギア4の歯間に受け入れられ、両ギア3,4の回転により、それぞれの歯間の本体筒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ア3と従動ギア4とは、両ギア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。
【0021】
一方、ギアポンプの要部の一部破断分解斜視図である図5を参照して、ブッシュ18と各支軸30,40との摺動面には、低圧側の吸込室5からの作動流体が循環されるようになっている。すなわち、ブッシュ18の内周面18aには、上記の螺旋状溝18cが形成されていることから、支軸30,40が回転することによって、サイドプレート12の一方の側面12a又は12bに形成された連通溝65を通して、吸込室5側の作動流体がブッシュ18内に導入され、サイドプレート12の他方の側面12b又は12aに形成された連通溝65を通して、吸込室5に還流されるようになっている。なお、部品共通化のため、ブッシュ18の内周面18aの螺旋状溝18cは全て同方向に形成してあり、両ギア3,4が互いに逆回転することから、図1および図5において、左上および右下のブッシュ18内へは、サイドプレート12の反ギア側側面から作動流体が導入され(図5において黒抜き矢符で示す)、右下および左上のブッシュ18内へはサイドプレート12のギア側側面から作動流体が導入される(図5において白抜き矢符で示す)ようになっている。
【0022】
本実施形態では、セラミックス製のブッシュ18を用いたので、使用条件が厳しい場合であってもほとんど摩耗することなく支軸30,40を支持できる結果、耐久性を向上でき、また摩耗に起因したポンプ効率の低下を防止できる。また、セラミックスは温度膨張率が低いので、昇温時に、鉄系材料からなる支軸30とセラミックス製のブッシュ18との間の嵌合隙間を小さくできる結果、高温時のポンプ効率も向上できる。
【0023】
特に、ブッシュ18がサイドプレート12の支持孔31,41に圧入または焼きばめされているので、使用温度域でブッシュ18の径膨張が抑制される。したがって、ブッシュ18と支軸30との間の嵌合隙間を小さくでき、嵌合隙間を通しての作動流体の漏れを抑制できる結果、ポンプ効率を高く維持できる。
また、ブッシュ18を耐摩耗性に優れたセラミックス製とした場合に、金属である支軸30,40側に片当たりによる偏摩耗が生ずるおそれがあるが、これは、図6(a)に示すようにブッシュ18の内周面18aにクラウニングを施すことにより回避できる。なお、偏摩耗を防止する観点からは、最低使用温度での軸受隙間を支軸30,40の径の0.1%以上とすることが好ましい。また、支軸30,40をセラミックス製としたり、支軸30,40およびギア3,4の双方をセラミックス製とすることもできる。この場合、ギアポンプの耐久性向上の他、慣性力を小さくできることにより初期回転トルク(起動トルク)の低減が期待できる。
【0024】
上記の実施形態では、ブッシュ18を支持孔31,41を圧入または焼きばめにより固定したが、図7に示すように、使用温度域である高温域において、ブッシュ18が支持孔31,41および支軸30,40の双方に対して相対回転できるように両者に対してスキマバメの状態となるようにしても良い。この場合、すべり接触面がブッシュ18の内外2ヵ所となり、局所的な摩耗を低減できる結果、ギアポンプの耐久性、信頼性を向上できる。また、使用温度域内の高温側で、支軸30,40とブッシュ18との間の嵌合隙間S1が相対的にルーズとなる一方、使用温度域内の低温側では、ブッシュ18と支持孔31,41との嵌合隙間S2が相対的にルーズとなるが、ブッシュ18に関連するトータル隙間量(S1+S2)としては略不変であるので、高温時のポンプ効率の低下を招くことはない。
【0025】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【0026】
【発明の効果】
請求項1記載の発明では、セラミックス製のブッシュを用いたので、使用条件が厳しい場合であってもほとんど摩耗することなく支軸を支持できる結果、耐久性を向上でき、また摩耗に起因したポンプ効率の低下を防止できる。また、セラミックスは温度膨張率が低いので、昇温時に支軸との間の嵌合隙間を小さくできる結果、高温時のポンプ効率も向上できる。
【0027】
また、使用温度域でブッシュの径膨張が抑制されるので、支軸との間の嵌合隙間を小さくでき、嵌合隙間を通しての作動流体の漏れを抑制できる結果、ポンプ効率を高く維持できる。
請求項記載の発明では、使用温度域で、ブッシュは支軸および支持孔のどららともスキマバメの状態となり、ブッシュは支軸および支持孔の双方に対して相対回転することになる。したがって、すべり接触面がブッシュの内外2ヵ所となり、局所的な摩耗を低減できる。
【0028】
請求項記載の発明では、作動流体膜切れが発生しても固体潤滑剤によって潤滑を補助できるので、摩耗の発生を防止できる。また、セラミックスが多孔質であるので、固体潤滑剤を長期に保持でき、耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のギア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】ギアポンプの要部の一部破断分解斜視図である。
【図6】(a)〜(c)はそれぞれブッシュの変更形態を示す断面図である。
【図7】本発明の他の実施形態のブッシュの嵌め合い状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
3 駆動ギア
4 従動ギア
5 吸込室
6 吐出室
12 サイドプレート
12a ギア側側面
12b 反ギア側側面
14 ギア室
18 ブッシュ
18a 内周面
18b ギア側端面
18c 螺旋状溝
30,40 支軸
31,41 支持孔
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gear pump that performs a pumping operation by rotating a pair of gears that mesh with each other.
[0002]
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention]
BACKGROUND ART Conventionally, gear pumps have been used in various industrial fields because their capacity can be increased while having a simple structure.
As a structure of this kind of gear pump, a pair of side plates are fitted into a cavity inside the housing to define a gear chamber, and a pair of gears meshing with each other are housed inside the gear chamber, and a support shaft of each gear is formed. In general, a type in which a working fluid suction chamber and a discharge chamber are formed inside the gear chamber with a meshing position between both gears being fitted and supported by support holes formed in each side plate.
[0003]
An aluminum alloy is used for the housing and the side plate for workability and weight reduction, while an iron-based material such as cast iron is used because each gear requires wear resistance. Things are generalizing. However, when the support shaft of the gear is directly supported by the sliding surface of the support hole of the aluminum alloy side plate, there is a problem in that the support hole is severely worn, leading to a reduction in pump efficiency and a short life.
[0004]
In particular, in recent years, there has been a demand for increasing the pressure of the gear pump. However, as the pressure increases, the load increases, and the portion receiving the support shaft tends to wear. Then, as a cause of the occurrence of damage such as seizure in the portion receiving the support shaft, it can be supposed that a partial oil film rupture in the boundary lubrication region is the cause.
Therefore, an object of the present invention is to provide a gear pump that can prevent wear of a portion that receives a support shaft and can achieve high pump efficiency and long life.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in the gear pump according to the first aspect, a pair of side plates are fitted into a cavity inside the housing to define a gear chamber, and a pair of gears meshing with each other are housed inside the gear chamber. In a gear pump in which a suction chamber and a discharge chamber of a working fluid are formed with a meshing position of both gears interposed therebetween, a metal support shaft of each gear is inserted through a ceramic bush fitted into a support hole of each side plate. The bushing is supported so that the bearing clearance at the lowest operating temperature is 0.1% or more of the diameter of the support shaft, and the bush is press-fitted or sintered into the support hole so as to receive a predetermined compressive stress in the operating temperature range. It is characterized by being fitted .
[0006]
A ceramic bush can support the support shaft with little wear even under severe use conditions, thus improving durability. In addition, since the ceramic has a low coefficient of thermal expansion, the fitting gap between the ceramic and the support shaft can be reduced when the temperature is raised, so that the pump efficiency can be improved. Ceramics used for the bush include alumina, silicon carbide, silicon nitride, titania, mullite, and zirconia.
[0007]
Further, since the bush is press-fitted or shrink-fitted into the support hole so as to receive a predetermined compressive stress in a use temperature range, the following operation is achieved. That is, since the radial expansion of the bush is suppressed in the operating temperature range, the fitting gap between the bush and the support shaft can be reduced, and leakage of the working fluid through the fitting gap can be suppressed. As a result, the pump efficiency can be maintained high.
[0008]
In the gear pump according to the second aspect , a pair of side plates are fitted into the cavity inside the housing to define a gear chamber, and a pair of gears meshing with each other are housed inside the gear chamber, and the meshing positions of the two gears are sandwiched. In the gear pump in which the suction chamber and the discharge chamber of the working fluid are formed, the support shaft of each gear is supported via a ceramic bush fitted in the support hole of each side plate, and the bush is used in the operating temperature range. And is arranged in a floating manner between the support hole and the support shaft.
In this case, in the operating temperature range, the bush is in a state of both the support shaft and the support hole, and the bush rotates relative to both the support shaft and the support hole. Therefore, there are two sliding contact surfaces inside and outside the bush, and local wear can be reduced.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the gear pump according to the first or second aspect , the bush is made of a porous ceramic coated with a solid lubricant.
In this case, even if the working fluid film breaks, lubrication can be assisted by the solid lubricant, so that wear can be prevented. In addition, since the ceramic is porous, the solid lubricant can be held for a long time, and the durability can be improved. Here, the solid lubricant includes PTFE, graphite, and molybdenum disulfide.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a gear pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
[0011]
Referring to FIG. 1, the present gear pump has a body cylinder 10 having a cavity having an oval cross section penetrating a central portion thereof, and is closed on both sides by a pair of lid plates 11 screwed so as to cover the entire surface thereof. The housing 1 is provided. Inside the housing 1, a gear chamber 14 is defined between a pair of aluminum alloy side plates 12 inserted from both sides of the hollow part. , A driving gear 3 and a driven gear 4 are arranged. Reference numeral 19 denotes an O-ring that is housed in the annular groove of the cover plate 11 and is interposed between the cover plate 11 and the side plate 12 to seal the gear chamber 14. Reference numeral 13 denotes a seal that is housed in the housing groove of the side plate 12 and that partitions the space between the facing side plate 12 and the cover plate 11 in the gear chamber 14 into a low-pressure side and a high-pressure side.
[0012]
The driving gear 3 and the supporting shafts 30 and 40 of the driven gear are respectively located on the axes of the semicircular portions on both sides of the gear chamber 14 having an oval cross section, and are bridged in parallel with each other. That is, the ceramic bush 18 is fitted into the pair of support holes 31 and 41 formed in each side plate 12, and the support shafts 30 and 40 are supported by the support holes 31 and 41 via the bushes. Supported. The support shafts 30 and 40 are made of an iron-based material such as cast iron.
[0013]
One support shaft 30 supported by a pair of support holes 31 via a ceramic bush 18 extends through one cover plate 11 to the outside, and is transmitted to the extended end from a motor (not shown). It constitutes a drive shaft that is rotationally driven by the driving force. The drive gear 3 is mounted on the support shaft 30 so as to be integrally rotatable inside the gear chamber 14. An oil seal 17 is disposed at a portion where the support shaft 30 penetrates the cover plate 11.
[0014]
The other support shaft 40 supported by the pair of support holes 41 via the ceramic bush 18 constitutes a driven shaft having a shaft end in the support hole 41 of each side plate 12. The driven gear 4 is mounted on the support shaft 40 inside the gear chamber 14. When the driven gear 4 is mounted on the support shaft 40, rotation around the axis may be restricted or rotation around the axis may be allowed. The driven gear 4 meshes with the drive gear 3 in a plane including the axes of the two support shafts 30 and 40, and together with the support shaft 40 (or of the support shaft 40) with the rotation of the drive gear 3 driven by the support shaft 30. It is driven (without rotation).
[0015]
The bush 18 is press-fitted or shrink-fitted into each of the support holes 31 and 41, and the relative rotation of the bush 18 with respect to the support holes 31 and 41 is restricted. It is preferable to set the fitting accuracy so that a compressive stress of 5 kgf / mm 2 or more is applied to the bush 18 at the maximum operating temperature. Ceramics constituting the bush 18 include alumina, silicon carbide, silicon nitride, titania, mullite, and zirconia. As the bush 18, porous ceramics coated with a solid lubricant may be used. In this case, even if the working fluid film breaks, lubrication can be assisted by the solid lubricant, so that wear can be prevented. In addition, since the ceramic is porous, there is an advantage that the solid lubricant can be retained for a long period of time and the durability can be improved. Here, examples of the solid lubricant include PTFE, graphite, molybdenum disulfide, and the like, and other known solid lubricants can be used.
[0016]
Further, the shape of the bush 18 is not particularly limited, but may be a straight cylinder as shown in FIG. 1, or in order to prevent local abrasion due to one end of the support shafts 30 and 40. As shown in FIG. 6A, the inner peripheral surface 18a of the bush 18 may be crowned so that the central portion expands along the axial direction (to increase the diameter of the central portion). Further, as shown in FIG. 6 (b), the outer diameter may be tapered so that the outer diameter becomes farther from the gears 3 and 4, or a flange having a flange 18d may be used as shown in FIG. 6 (c). In each of the examples, a spiral groove 18c is formed on the inner peripheral surface 18a of the bush 18 for axially sending the working fluid with the rotation of the support shafts 30, 40. Instead of 18c, a linear groove along the axial direction may be used. In each example, the bush 18 may be of a split type. The surface roughness of the inner peripheral surface 18a of the bush 18 and the gear-side end surface 18b of the bush 18 is preferably 0.8z or less. Note that the support shafts 30 and 40 may be crowned along the axial direction so that the central portions in the axial direction relatively swell.
[0017]
In FIG. 2, the rotation direction of the drive gear 3 and the driven gear 4 interlocked with the drive gear 3 are indicated by arrows, and on both sides of the meshing position of the two gears 3, 4, the suction port chamber is provided on the rotation direction side. 5, a discharge chamber 6 is formed on the side opposite to the rotation direction. The suction chamber 5 and the discharge chamber 6 are connected to a suction destination and a discharge destination (not shown) outside the housing 1 via a suction port 15 and a discharge port 16 that open at corresponding positions of the main body cylinder 10. .
[0018]
In FIG. 3, a relief groove 63 extending toward the suction chamber 5 and a relief groove 64 extending toward the discharge chamber 6 are formed on the gear side surface 12a of the side plate 12 from the meshing position of the two gears 3, 4. These escape grooves 63 and 64 are used to prevent so-called confinement in which fluid is confined in a closed area formed by each side plate 12 and each meshing gear tooth at a meshing position of the two gears 3 and 4. Things. The escape grooves 63 and 64 are provided so as to avoid the center position where the gears 3 and 4 mesh with each other, and a predetermined distance is secured between them. This is because if the escape grooves 63 and 64 are communicated, the suction chamber 5 and the discharge chamber 6 communicate with each other and the pump function cannot be performed. In addition, a communication groove 65 is formed in the gear side surface 12a to communicate each of the support holes 31, 41 and the suction chamber 5 side.
[0019]
On the other hand, in FIG. 4, the above-mentioned seal 13 is accommodated in a substantially W-shaped seal groove on the opposite gear side surface 12b of the side plate 12, and the side plate 12 and the opposing side plate 12 are The space between the cover plate 11 is partitioned into a low pressure side space communicating with the suction chamber 5 side and a high pressure side space communicating with the discharge chamber 6 side. In this manner, the low-pressure working fluid and the high-pressure working fluid act as back pressure on the non-gear side surface 12b, which is the back surface of the side plate 12, in a state partitioned by the seal 13, and this acts on the side plate 12. Since the load is applied in accordance with the discharge pressure, the gap between the side plate 12 and the two gears 3 and 4 is maintained with high precision, so that the pump efficiency at high pressure can be maintained at a high level. Further, a pair of communication grooves 65 are formed in the anti-gear side surface 12b to communicate the support holes 31 and 41 with the suction chamber 5 side in the low pressure side space.
[0020]
With such a configuration, the working fluid introduced into the suction chamber 5 through the suction port 15 is received between the teeth of the driving gear 3 and the driven gear 4 facing the suction chamber 5, and the rotation of the gears 3, 4 causes the working fluid to flow. Is conveyed in a state of being sealed between the respective teeth and the inner peripheral surface of the main body cylinder 10 and sent out to the discharge chamber 6. The drive gear 3 and the driven gear 4 which have finished sending out to the discharge chamber 6 face the suction chamber 5 side through the meshing position of the two gears 3 and 4, receive the working fluid in the suction chamber 5 again, and discharge the discharge chamber. It works to send out to the 6 side.
[0021]
On the other hand, with reference to FIG. 5 which is a partially broken exploded perspective view of a main part of the gear pump, the working fluid from the suction chamber 5 on the low pressure side is on the sliding surface between the bush 18 and each of the support shafts 30 and 40. It is being circulated. That is, since the above-mentioned spiral groove 18c is formed on the inner peripheral surface 18a of the bush 18, it is formed on one side surface 12a or 12b of the side plate 12 by rotating the support shafts 30, 40. The working fluid on the suction chamber 5 side is introduced into the bush 18 through the communication groove 65, and is returned to the suction chamber 5 through the communication groove 65 formed on the other side surface 12 b or 12 a of the side plate 12. ing. In order to make parts common, the spiral grooves 18c of the inner peripheral surface 18a of the bush 18 are all formed in the same direction, and both gears 3 and 4 rotate in opposite directions. The working fluid is introduced into the upper left and lower right bushes 18 from the side opposite to the gear side of the side plate 12 (indicated by black arrows in FIG. 5), and into the lower right and upper left bushes 18. The working fluid is introduced from the gear side surface (indicated by white arrows in FIG. 5).
[0022]
In the present embodiment, since the bush 18 made of ceramics is used, the spindles 30 and 40 can be supported with little wear even under severe use conditions. As a result, the durability can be improved and the wear caused by the wear can be improved. A decrease in pump efficiency can be prevented. Further, since the ceramic has a low coefficient of thermal expansion, the fitting gap between the support shaft 30 made of an iron-based material and the bush 18 made of ceramic can be reduced when the temperature is raised, so that the pump efficiency at high temperatures can be improved.
[0023]
In particular, since the bush 18 is press-fitted or shrink-fitted into the support holes 31 and 41 of the side plate 12, radial expansion of the bush 18 is suppressed in the operating temperature range. Therefore, the fitting gap between the bush 18 and the support shaft 30 can be reduced, and the leakage of the working fluid through the fitting gap can be suppressed. As a result, the pump efficiency can be maintained high.
Further, when the bush 18 is made of ceramics having excellent wear resistance, there is a possibility that uneven wear due to one-sided contact may occur on the metal support shafts 30 and 40, as shown in FIG. 6 (a). Thus, it can be avoided by crowning the inner peripheral surface 18a of the bush 18. In addition, from the viewpoint of preventing uneven wear, it is preferable that the bearing clearance at the lowest operating temperature is 0.1% or more of the diameter of the support shafts 30 and 40. Further, the support shafts 30 and 40 may be made of ceramics, or both the support shafts 30 and 40 and the gears 3 and 4 may be made of ceramics. In this case, besides improving the durability of the gear pump, reduction of the initial rotational torque (starting torque) can be expected because the inertial force can be reduced.
[0024]
In the above-described embodiment, the bush 18 is fixed by press-fitting or shrink-fitting the support holes 31 and 41. However, as shown in FIG. The support shafts 30 and 40 may be in a state of clearance with respect to both so that the support shafts 30 and 40 can relatively rotate. In this case, the sliding contact surface is provided at two locations inside and outside the bush 18 and local wear can be reduced, so that the durability and reliability of the gear pump can be improved. On the high temperature side in the operating temperature range, the fitting gap S1 between the support shafts 30, 40 and the bush 18 is relatively loose, while on the low temperature side in the operating temperature range, the bush 18 and the support holes 31, Although the fitting gap S2 with the bushing 41 is relatively loose, the total gap amount (S1 + S2) related to the bush 18 is substantially unchanged, so that the pump efficiency at high temperatures does not decrease.
[0025]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made within the scope of the present invention.
[0026]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the bush made of ceramics is used, the spindle can be supported with little wear even under severe use conditions, so that the durability can be improved and the pump caused by wear can be improved. A decrease in efficiency can be prevented. In addition, since the ceramic has a low coefficient of thermal expansion, the fitting gap between the ceramic and the support shaft can be reduced when the temperature is raised, so that the pump efficiency at high temperatures can be improved.
[0027]
Further , since the radial expansion of the bush is suppressed in the operating temperature range, the fitting gap between the bush and the support shaft can be reduced, and the leakage of the working fluid through the fitting gap can be suppressed. As a result, the pump efficiency can be maintained high.
According to the second aspect of the present invention, in the operating temperature range, the bush is in a state of both the support shaft and the support hole, and the bush rotates relative to both the support shaft and the support hole. Therefore, there are two sliding contact surfaces inside and outside the bush, and local wear can be reduced.
[0028]
According to the third aspect of the invention, even if the working fluid film breaks, lubrication can be assisted by the solid lubricant, so that wear can be prevented. In addition, since the ceramic is porous, the solid lubricant can be held for a long time, and the durability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a gear pump according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, with hatching omitted.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 1;
FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 1;
FIG. 5 is a partially exploded perspective view of a main part of the gear pump.
FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views each showing a modified form of a bush.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a fitted state of a bush according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 housing 3 drive gear 4 driven gear 5 suction chamber 6 discharge chamber 12 side plate 12a gear side surface 12b non-gear side surface 14 gear chamber 18 bush 18a inner peripheral surface 18b gear side end surface 18c spiral groove 30, 40 41 Support hole

Claims (3)

ハウジング内部の空洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせてギア室を区画し、このギア室の内部に、互いに噛み合う一対のギアを収容すると共に両ギアの噛み合い位置を挟んで作動流体の吸込室および吐出室を形成したギアポンプにおいて、
各ギアの金属製の支軸を、各サイドプレートの支持孔に嵌め入れられたセラミックス製のブッシュを介して、最低使用温度での軸受隙間が支軸の径の0.1%以上となるように支持しており、
上記ブッシュは使用温度域で所定の圧縮応力を受けるように上記支持孔に圧入または焼きばめされていることを特徴とするギアポンプ。
A gear chamber is defined by fitting a pair of side plates into a cavity inside the housing, and a pair of gears meshing with each other are housed inside the gear chamber, and a suction chamber and a discharge chamber for the working fluid interpose the meshing position of both gears. In a gear pump that forms a chamber,
The metal support shaft of each gear is passed through a ceramic bush fitted into the support hole of each side plate so that the bearing clearance at the minimum operating temperature is 0.1% or more of the support shaft diameter. It has been supported by,
A gear pump, wherein the bush is press-fitted or shrink-fitted into the support hole so as to receive a predetermined compressive stress in an operating temperature range .
ハウジング内部の空洞に一対のサイドプレートを嵌め合わせてギア室を区画し、このギア室の内部に、互いに噛み合う一対のギアを収容すると共に両ギアの噛み合い位置を挟んで作動流体の吸込室および吐出室を形成したギアポンプにおいて、
各ギアの支軸を、各サイドプレートの支持孔に嵌め入れたセラミックス製のブッシュを介して支持しており、
上記ブッシュは使用温度域で上記支持孔と支軸との間で浮動状に配設されていることを特徴とする請求項1記載のギアポンプ。
A gear chamber is defined by fitting a pair of side plates into a cavity inside the housing, and a pair of gears meshing with each other are housed inside the gear chamber, and a suction chamber and a discharge chamber for the working fluid interpose the meshing position of both gears. In a gear pump that forms a chamber,
The support shaft of each gear is supported via a ceramic bush fitted into the support hole of each side plate,
2. The gear pump according to claim 1, wherein the bush is disposed so as to float between the support hole and the support shaft in an operating temperature range .
上記ブッシュは固体潤滑剤をコーティングした多孔質のセラミックス製であることを特徴とする請求項1又は2記載のギアポンプ。 3. The gear pump according to claim 1, wherein the bush is made of a porous ceramic coated with a solid lubricant .
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