专利名称：泵装置及动力转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在操纵汽车等的液压动力转向装置中作为其液压源的泵装置，特别是涉及能够抑制泵内部的泄漏、实现高性能的泵装置和使用它的动力转向装置。
背景技术：
现有的动力转向装置如特开2005-41301号公报公开所述，来自以电动马达驱动的可逆式泵装置的液压分别选择性地向动力缸的左右的缸室供给，从而获得操纵辅助力。该可逆式泵装置为内啮合齿轮式泵，在被旋转驱动的外齿齿轮和与其啮合的内齿齿轮之间形成泵室，改变其旋转方向，从而实现双向泵作用，即可变换其泵室的移动方向，更换吸入侧和排出侧，适当变换高压和低压的供给。
专利文献1特开2005-41301号公报含有内啮合齿轮式泵的齿轮式泵，通常产生工作油从排出侧向吸入侧的泄漏，导致泵效率的降低。特别是，内啮合齿轮式泵中，通常的形状精度的齿轮尤其在旋转停止时或低速旋转时，在隔开高压侧和低压侧的外齿齿轮和内齿齿轮的滑接部产生工作油从排出侧向吸入侧的泄漏，导致泵效率的降低。为了降低该泄漏，需要提高外齿齿轮和内齿齿轮的形状精度。内啮合齿轮式泵由于每次旋转外齿齿轮和内齿齿轮啮合的齿都错开，因此外齿齿轮和内齿齿轮的各齿与所啮合的对方的所有齿啮合。从而，需要进一步大幅提高齿轮的形状精度，导致了制作成本的大幅增大。再有，可逆式泵即使啮合的齿相同，若旋转方向相反则啮合位置移动到反向的面，因而，两齿轮的旋转相位关系错开间隙的量。其结果是，相互滑接的部位在旋转方向上不同，其差依存于啮合间隙。从而，预先考虑依存于该旋转方向的滑接部位，而对齿轮进行机械加工是极其困难的。为了改变需要密封的两齿轮的间隙，而期待一种能够确保所希望的泵性能且降低制作成本的泵装置。
发明内容
本发明的第一目的在于，提供一种解决所述课题的泵装置和搭载有该泵装置的动力转向装置。
另外，齿轮式泵中，2个齿轮通过在运转中滑接而磨损，齿的啮合精度提高。因而，泵的性能随着运转而逐渐提高。
本发明的第二目的在于，缩短达到最终的高性能的时间。
第一目的通过如下的第一方法而实现，即第一方法是，第1齿轮和第2齿轮中至少任意一方，至少在工作油被封闭于第1齿轮和第2齿轮之间的封闭区域、在该第1齿轮和第2齿轮的齿彼此滑接的部分具有磨合性保护膜。在此，所谓磨合性定义为比设置它的原材料容易因滑接而磨损的性质。
另外，第二目的通过在第一方法的基础上设置施力机构而实现，所述施力机构在封闭区域的第1齿轮和第2齿轮的齿彼此滑接的部分，将第1齿轮和第2齿轮中至少任意一方向提高第1齿轮的齿顶和第2齿轮的齿顶的接触力的朝向施力。
随着实际的运转，磨合处理部逐渐磨损变形，从而，能够在第1齿轮和第2齿轮的所有齿轮彼此的啮合组合中获得最佳的齿轮形状，能够降低泵内部的泄漏，提高泵性能。这在所啮合的对方的齿每次旋转都不同的齿数不同的齿轮泵(代表性的齿轮泵是内啮合齿轮式泵)中尤其能够起到效果。另外，通过对齿轮彼此施力，能够促进磨合，能够在短时间内实现最终的高性能。
图1是第一实施方式的动力组件内啮合齿轮部的横截面图(图2的H-H截面)。
图2是第一实施方式的动力组件的通过马达轴的纵截面图(图1的V1-V1截面)。
图3是第一实施方式的动力组件的拆除了内啮合齿轮及在它们的上部配置的构件时的俯视图(壳体俯视图)。
图4是第一实施方式的动力组件的通过第一通道(port)及第二通道的纵截面图(图3的V2-V2截面或V3-V3截面)。
图5是第一实施方式的动力组件的通过排出元切换阀的纵截面图(图2的V4-V4截面)。
图6是第一实施方式的动力组件的外齿齿轮的立体图。
图7是第一实施方式的动力组件的内齿齿轮的立体图。
图8是第一实施方式的动力组件的外齿齿轮或内齿齿轮的横截面(图6的3H面截面及图7的2H面截面)的齿顶部放大图。
图9是第一实施方式的动力组件的外齿齿轮或内齿齿轮的纵截面(图6的3V面截面及图7的2V面截面)的齿角部放大图。
图10是第一实施方式的动力组件的设置在外齿齿轮或内齿齿轮表面上的磨合性保护膜的耐磨损性的说明图。
图11是第一实施方式的动力转向装置的系统结构图。
图12是第一实施方式的动力转向装置的实际形态系统结构图。
图13是第一实施方式的动力组件的齿轮啮合动作说明图。
图14是第二实施方式的动力组件的内齿齿轮的施力机构说明图。
图15是第三实施方式的动力组件的内齿齿轮的施力机构说明图。
图16是第四实施方式的动力组件的设置在外齿齿轮或内齿齿轮的表面上的磨合性保护膜的耐磨损性的说明图。
图17是第四实施方式的动力组件的外齿齿轮或内齿齿轮的横截面图。
图18是第五实施方式的动力组件的外啮合齿轮式的泵装置结构说明图。
图中1-壳体，2-内齿齿轮(第一齿轮)，2c-内齿侧面，2d-内齿齿顶部，2e-内齿齿根部，2g-内齿外周面，3-外齿齿轮(第二齿轮)，3c-外齿侧面，3d-外齿齿顶部，3e-外齿齿根部，4-驱动轴，4c-止转销，4d-下轴承，4i-轴封，7-泵装置，7a、7b-第一通道、第二通道，8-磨合性保护膜，8c-磨合性侵蚀层，8d-磨合性析出层，9-操纵机构，10-液压缸，10a、10b-第一液压室、第二液压室，11-电动马达，11c-马达线，12-操纵转矩检测机构，13-马达控制电路，14-电源，15-操纵轮，20-备用槽，21a、21b-第一液压回路、第二液压回路，22a、22b-第一供油回路、第二供油回路，23a、23b-第一吸入阀、第二吸入阀，25-排出元切换阀，25a1、25b1-第一切换阀体、第二切换阀体，25c-切换阀体连杆，25e-切换阀座，26-排油回路，27-排出阀，28-轴承排油路，30-泵室，30a-封闭区域，41-壳体基座，41a1、41b1-第一通道槽、第二通道槽，41a2、41b2-第一通道纵孔、第二通道纵孔，41a3、41b3-第一通道横孔、第二通道横孔，41a4、41b4-第一通道口、第二通道口，41c-壳体底面，41d1、41d2-第一排出压导入径向槽、第二排出压导入径向槽，41h-基座排出孔，41i-下轴承排油孔，51-壳体外壳，51c-壳体内周面，51h-外壳排出孔，51q-排出压导入周向槽，61-壳体盖，61c-壳体上面，61i-上轴承供油孔，70-工作油，75-低压导入路，80-底盖，90-上盖，100-动力组件。
具体实施例方式
本发明优选适用于如下的泵装置，即该泵装置具有壳体；旋转自如地收容在所述壳体内部的第1齿轮；旋转自如地收容在所述壳体内部，并与所述第1齿轮啮合的第2齿轮；至少旋转驱动所述第1齿轮或第2齿轮的驱动轴；在所述壳体上形成，并在利用所述第1齿轮及所述第2齿轮的旋转而吸入工作油的区域开口的吸入通道；在所述壳体上形成，并在利用所述第1齿轮及所述第2齿轮的旋转而排出工作油的区域开口的排出通道。
另外，本发明特别适用于如下的内啮合齿轮式泵装置为好，即该内啮合齿轮式泵装置具有壳体；旋转自如地收容在所述壳体内部，且内周侧具有内齿的内齿齿轮；旋转自如地设置在所述内齿齿轮内周侧，且外周侧具有与所述内齿啮合的外齿的外齿齿轮；与所述外齿齿轮连接，且旋转驱动所述外齿齿轮的驱动轴；在形成于所述内齿齿轮的内齿和外齿齿轮的外齿之间的多个泵室中随着所述驱动轴的旋转泵室的容积增大的吸入区域开口的吸入通道；在所述多个泵室中随着所述驱动轴的旋转泵室的容积减少的排出区域开口的排出通道。
另外，本发明优选适用于如下的动力转向装置，即该动力转向装置具备辅助与操纵轮连结的操纵机构(齿轮齿条副等)的操纵力的液压缸；对所述液压缸的压力室供给液压的泵；驱动所述泵的电动马达；检测所述操纵机构的操纵转矩的操纵转矩检测机构；根据利用所述操纵转矩检测机构检测出的操纵转矩向所述电动马达输出驱动指令信号的马达控制电路，所述泵具有壳体；旋转自如地收容在所述壳体内部，且内周侧具有内齿的内齿齿轮；旋转自如地设置在所述内齿齿轮的内周侧，且外周侧具有与所述内齿啮合的外齿的外齿齿轮；与所述外齿齿轮连接，且旋转驱动所述外齿齿轮的驱动轴；在形成于所述内齿齿轮的内齿和外齿齿轮的外齿之间的多个泵室中随着所述驱动轴的旋转泵室的容积增大的吸入区域开口的吸入通道；在所述多个泵室中随着所述驱动轴的旋转泵室的容积减少的排出区域开口的排出通道。
以下，对适用了本发明的泵装置及动力转向装置的实施例进行说明。
根据图1～图13对本发明的泵装置及搭载有它的动力转向装置的第一实施例进行说明。泵的形式为内啮合齿轮型，为双向驱动电动马达的可逆式泵，图1是内啮合齿轮部的横截面图(图2的H-H截面)，图2是通过马达轴的纵截面图(图1的V1-V1截面)，图3是拆除了内啮合齿轮及在它们的上部配置的构件时的俯视图(壳体俯视图)，图4是通过第-通道及第二通道的纵截面图(图3的V2-V2截面或V3-V3截面)，图5是通过排出元切换阀的纵截面图(图2的V4-V4截面)，图6是外齿齿轮的立体图，图7是内齿齿轮的立体图，图8是外齿齿轮或内齿齿轮的横截面(图6的3H面截面及图7的2H面截面)的齿顶部放大图，图9是外齿齿轮或内齿齿轮的纵截面(图6的3V面截面及图7的2V面截面)的齿角部放大图，图10是磨合性保护膜的耐磨损性的说明图，还有，图11是动力转向装置的系统结构图，图12是反映了实际形态的系统结构图，图13是齿轮啮合动作的说明图。
泵装置是动力转向装置的最重要结构要素，不过，此外还有几个不可欠缺的结构要素(参照图11)，本实施例的泵装置采用了与这些不可欠缺的几个结构要素一体化的形态(称作动力组件)。在此，作为说明本实施例的泵装置的顺序，首先，根据图11和图12对搭载泵装置7的动力转向装置进行说明后，以图1～图10说明装入了泵装置7的动力组件100进行说明，最后，用图13详细地进行以泵装置7的工作为主的说明。
说明动力转向装置。动力转向装置以操纵机构9、圆筒状液压缸10、操纵转矩检测机构(操纵转矩传感器)12、马达控制电路13及液压供给系统作为结构要素，操纵机构9从连接左右操纵轮15a、15b的齿条杆9h将其直动量以旋转量的形式传递到转向轮9d，圆筒状液压缸10配置在齿条杆9h周围并产生操纵辅助力，操纵转矩检测机构12以旋转转矩检测操纵辅助力，马达控制电路13根据来自该操纵转矩检测机构12的转矩信号(经由信号线12c)控制从电源14向电动马达11供给的电力(将控制电路13和电动马达11间的电线称作马达线11c、将控制电路13和电源14间的电线称为电源线14c)，液压供给系统向作为液压室的第1液压室10a和第2液压室10b供给液压，第1液压室10a和第2液压室10b通过液压缸10由固定在齿条杆9h上的活塞10c左右分开而形成。最后举出的作为结构要素的液压供给系统以经由双向的泵装置7将两个液压室10a、10b连接的液压回路为基本结构。将连接第一液压室10a和泵装置7的第一液压回路21a的泵连接部位称作第一通道7a，将其它分别称作第二液压回路21b及第二通道7b。这些通道按照电动马达11的旋转方向而成为排出通道或吸入通道。在这些液压回路上设有从释放大气的备用槽20经由作为单向阀的吸入阀23a、23b而与各通道7a、7b连接的供油回路22a、22b。其承担着当各液压回路21a、21b内的油量不足时从备用槽20供给油(以后称作工作油70)的作用。另一方面，与其反向设有从各通道7a、7b向备用槽20排出工作油的排油回路26。在该回路途中设有使回路内维持比作为排出源头的备用槽20内的压力(大气压)高的高压的排出阀27。另外，排油回路26为了承担将吸入侧保持为所述压力的作用，而在该排油回路26的上游配置排出元切换阀25，该排出元切换阀25选择两个通道7a、7b中成为吸入侧的通道进行连接。
将以上说明的这些结构要素(参照图11)中由图11虚线包围的要素进行一体化即是动力组件100，包括液压系统部件中除了作为输出部附带在操纵机构上的液压缸10以外的其它全部和作为其驱动源的电动马达11。也就是说，该动力组件100一手承担着如下的转向系统的主要任务若以电力线11c供给电力，则从第一液压回路21a及第二液压回路21b向各液压室10a、10b供给工作油或从各液压室10a、10b吸出工作油以使在多种状况下均适于转向动作。为此，实际的转向装置成为如图12所示的极其简单的方式。还有，当检测电动马达11的转速等时，还追加电动马达11内的检测部和将从那里发出的信号传递给马达控制电路13的信号线。同样，为了掌握转向装置的状态，而当在各部设置有检测器时，也追加连接检测器和马达控制电路的信号线。
接着，对所述动力组件100进行说明。动力组件的主要结构要素为泵装置7和电动马达11，通常情况下，采用独立组装电动马达11和泵装置7、最后将二者的轴用联轴器(能够容许偏心的欧氏联轴器等)连接且用螺纹件等紧固的方式。不过，就本实施方式而言，电动马达11也一体装入泵装置7，从而大幅降低部件数目、抑制成本。再有，动力组件100的其它结构要素(例如，排出元切换阀25或吸入阀23等)被装入泵结构部件的任意一个中，整体成为紧凑化的方式。为此，首先，说明作为主要结构要素的与电动马达11一体化的泵装置7的结构，然后，说明装入结构部件中的其它要素的结构。
在壳体基座41的中心贯通孔上部配置针型下轴承4d，在其下部配置轴封4i，从该孔的上方以通过外齿齿轮3(除中央的孔部外，在表面具备磨合性保护膜8)的状态嵌合驱动轴4。此时，事先将止转销4c压入驱动轴4中，插入外齿齿轮3的止转槽3g中。在此，如图2所示，外齿齿轮中央孔3f(参照图6)和驱动轴4的齿轮支承部4e具有锥形状，因而形成的结构是，通过向下方拉伸驱动轴4，能够实现驱动轴4和外齿齿轮3的无间隙高精度中心对正和外齿齿轮3向壳体底面41c的施力。
接着，在向轴封4i下部突出的驱动轴4上压入转子11d，在向壳体基座41的下方延伸的壳体圆筒部41m的内面形成预先固定配置的定子11e和电动马达11。并且，在壳体圆筒部41m下面以嵌合方式对底盖80进行定位并将其螺纹固定(未图示紧固螺纹件)。并且，在驱动轴4的下端和底盖80的中央的孔中嵌合下端轴承4f。在此，底盖80的嵌入下端轴承4f的中央侧圆筒面和与壳体圆筒部41m嵌合的外缘侧的圆筒面，可用同一卡盘进行车床加工，两圆筒面的中心轴能够确保高的同轴精度。同样，壳体基座41的嵌入下轴承4d的中央上部侧圆筒面和与底盖80嵌合的壳体圆筒部41m下端的圆筒面，也能够实现高的同轴度。
根据以上所述，轴向间隔大的下轴承4d和下端轴承4f的内径同轴度能够确保极高的精度，因而，由它们轴支承的驱动轴4和各轴承4d、4f的中心轴向的偏移能够抑制为极小的值。其结果是，具有能够抑制在两轴承上产生的损失、提高泵性能的效果。
另外，如图2所示，使转子11d的轴向设定位置比定子11e的设定位置靠上若干，因而，产生向下方拉伸驱动轴4的轴推力。从而，基于外齿齿轮中央孔3f和驱动轴4的齿轮支承部4d的锥形状，能够实现驱动轴4和外齿齿轮3的无间隙的高精度中心对正和外齿齿轮3向壳体底面41c的施力。在此，当转子或定子为内置有永久磁铁型时，有时在两者间作用吸引力而给组装造成障碍，不过，此时可以在组装后对对方的线圈通以电流而在该磁场中磁化。
接着，将预先压入壳体基座41中的一根定位销52插入对应的孔中，且将壳体外壳51载置在壳体基座41上后，在该壳体内周面51c和外齿齿轮3之间插入内齿齿轮2(在表面具备磨合性保护膜8)(参照图1)。然后，再将壳体盖61用定位销52粗略定位并载置在其上。而且然后，对电动马达11通电或用其它旋转源使压入驱动轴4下端的下端孔4g中的锥形销旋转，从而，使驱动轴4以手转程度的速度进行旋转，在该状态下利用马达电流等监测旋转转矩，同时微调各部件的位置以使旋转转矩不超过所希望的阈值，且逐渐地紧固盖螺纹件61s。
从而，能够将壳体外壳51及壳体盖61相对壳体基座41固定配置在适当位置。
在此，定位销52的目的是进行以驱动轴4为中心的壳体外壳51及壳体盖61的旋转定位，因而设置在51及61上的定位销对应孔还可以形成为在垂直于旋转方向的径向上具有长轴的长孔形状。
这样一来，在将3个壳体构件41、51、61进行组合而形成的内部，形成由壳体底面41c、壳体外周面51c、壳体上面61c构成的内部空间(以后称为壳体1)，在那里收容外齿齿轮3和内齿齿轮2。
另一方面，在壳体底面41c上形成如图3明示的2个通道槽(第一通道槽41a1、第二通道槽41b1)，分别由各通道纵孔(第一通道纵孔41a2、第二通道纵孔41b2)与图4所示的壳体基座内部的2条通道横孔(第一通道横孔41a3、第二通道横孔41b3)连接，形成与后述的在两齿轮间形成的泵室相通的第一通道7a和第二通道7b。
在此，通道槽41a、41b的外周为比外齿齿轮3齿顶靠内侧的尺寸，因而，外齿齿轮的齿顶不会进入通道槽中，能够抑制外齿齿轮的倾斜，齿轮的旋转稳定化，可抑制不稳，从而各密封部的密封性提高。其结果是，具有泵性能提高的效果。另外，由于能够使外齿齿轮的旋转稳定化，从而，能够降低与内齿齿轮或壳体底面、上面41c、61c的冲撞，从而能够降低运转时的振动噪声。
这些通道在壳体基座侧面作为螺纹孔(称为第一通道口41a4、第二通道口41b4)开口。如以上所述，形成与电动马达11一体化的内啮合齿轮型泵装置7。
接着，对装入动力组件100中的转向系统的其它要素的结构和工作进行说明。
首先，说明备用槽20的结构。在壳体基座41上部用螺栓旋紧固定穹顶状上盖90，该穹顶状上盖90夹着O型环装配有上帽91。从而，以包围壳体外壳51及壳体盖61外周的状态在壳体基座41上部形成封闭的空间，工作油70从上帽91进入该空间，从而，形成备用槽20。
接着，对排油回路26、切换其回路入口的排出元切换阀25和排出阀27进行说明。排油回路26是为了使第一通道7a和第二通道7b中压力相对低的通道的压力强制下降到一定的低压值，而从压力相对低的通道向备用槽20排出工作油的回路。从而，需要在该回路的入口设置选择两通道7a、7b中压力相对低的通道并与其连通的切换阀。该阀为排出元切换阀25，首先根据图3及图5对该排出元切换阀25进行说明。就该排出元切换阀25而言，各切换阀体25a1、25b1的端面面向与两通道7a、7b相通的通道空间25a2、25b2，使另一端为锥形状而形成为阀座部(第一切换阀座25a3、第二切换阀座25b3)。并且，两者在中央空间配置保持中立位置的保持中立压缩弹簧25d，在此基础上以切换阀体连杆25c连结。在此，在收纳保持中立压缩弹簧25d(连杆周围的)的空间，成为排油回路26的基座排出孔41h的一端开口。
接着说明如上构成的排油元切换阀25的工作。例如，考察第一通道7a与第二通道7b相比成为相对低压的情况。此时，第一通道空间25a2比第二通道空间25b2压力低，因而一体化的切换阀体向第一通道空间25a2侧移动，第二阀座25b3关闭，第一阀座25a3打开。也就是说，排油回路26与相对低压的第一通道7a相通。当通道压力相反时与第二通道相同，这是不说自明的。
根据以上可知，排出元切换阀25始终进行将排油回路26的上游侧(排出元)与低压侧的通道连接这种作为系统的要素之一而被要求的工作。
另一方面，排油回路26连接基座排出孔41h、外壳排出孔51h及盖排出孔61h而形成，在其下游侧设置由压缩弹簧和阀体(本次是球形状)构成的排出阀27(参照图2)。从而，排油回路26内的压力被保持在一定值，该一定值通过在大气压(备用槽20内的压力)上叠加与该压缩弹簧的弹力对应的量而得到。通过该排油回路26、排出阀27和排出元切换阀25的工作，能够将低压侧通道的压力始终保持为高于由排出阀规定的大气压的一定值。
各通道7a、7b与液压回路21a、21b连接，从而归根结底展示的是将液压缸10的低压侧压力始终保持为高于大气压的一定压力的工作。从而，具有的效果是降低非操纵辅助时液压缸的不稳和提高操纵辅助时液压缸的动作响应性，提高相对于路面带来的反冲(kick back)的转向稳定性和操纵辅助响应性。
另外，各通道7a、7b还承担着在急剧的操纵辅助时泵装置7引起了高速旋转的情况下，为了避免液压缸10的高压侧液压室将活塞10推向另一低压侧液压室，导致低压侧液压室的压力违背意愿地上升这一情况，而向备用槽20排出工作油的任务。从而，具有改善操纵方向急剧反转时的操纵追随性和与之相伴的操纵感觉的效果。
接着，根据图4对从备用槽20向两通道7a、7b补充工作油70的供油回路22a、22b和分别加装在它们上的吸入阀23a、23b的结构及工作进行说明。供油回路22a、22b由设置在壳体盖61底面(壳体上面61c)的与通道槽41a1、41b1相同形状的供油槽61a1、61b1(与通道槽41a1、41b1形成为相同平面形状。不过，槽深度浅些也没关系)、和通过它们上下贯通壳体盖61的供油纵孔61a2、61b2构成，在其上端部设有由阀体(本次为球形状)和将其提升到阀座这样程度的弱弹簧构成的供油阀23a、23b。该供油阀为从备用槽20向泵装置侧的单向阀，能够迅速地对由于急转弯所造成的液压缸10的活塞10c的移动滞后而产生负压的低压侧通道供给工作油，从而，具有改善操纵追随性或与之相伴的操纵感觉的效果。
接着，根据图2再参考图11说明轴承排油路28。轴承排油路28由设置在壳体盖61上的上轴承供油孔61i(设置在壳体盖61上)和设置在壳体基座41上的下轴承供油孔41i(设置在壳体基座41上)构成，分别连接轴承4h、4d的壳体相反侧和排油回路26。
由于在该两端中的轴承侧工作油从高压侧泵室从所述齿轮2、3各处的间隙漏出、和另一端的排油回路26如上所述始终在转向装置的整个液压系统(除去备用槽20以外)中保持为最低压力，因而在该油路中始终产生从泵室30漏出的工作油向排油回路26流动的油流。也就是说，可始终对2个轴承供油，具有提高轴承可靠性和由于轴承损失降低而提高泵效率的效果。
另外，该油的流动也经由齿轮2、3的侧面或内齿齿轮2外周部的滑动部等，也兼具润滑作用，因而，也具有提高齿轮2、3可靠性和由于滑动损失降低而提高泵效率的效果。
另外，下轴承供油孔41i也具有降低轴封4i上压力的作用，轴封4i用于使工作油不向大气开放的马达11侧泄漏。
如图2所示，轴封4i将高压导入“コ”字型截面的内侧而产生密封作用，不过，利用该下轴承供油孔41i能够使导入压力合理化，因而具有由于轴封部的轴承损失降低而提高泵效率的效果。另外，当然也可提高轴封的可靠性。
以上，说明了转向装置的结构和工作的概要。接着，用图13对直接关系本发明的泵装置7的工作进行说明。图13是分成6个阶段表示外齿齿轮3行进一齿期间的啮合状态。
泵装置7为内啮合型齿轮泵，其通过使外齿齿轮3和齿数比其多一个的内齿齿轮2偏心啮合，从而在两者之间隔成多个泵室30，并旋转驱动外齿齿轮3，使内齿齿轮与其从动旋转，从而，变化容积且移动泵室，从设置在壳体1上的一个通道吸入流体，从另一个通道排出。能够隔成多个泵室30是因为在两齿轮间形成多个密封部位。
不过，本次由于不利用泵室缩小而产生的压缩作用，因而吸入和排出的通道形成为横跨泵室容积扩大侧和缩小侧各自的整体的细长槽形状(第一通道槽41a1、第二通道槽41b1)。从而，在隔成各自的泵室的密封部中，真正被要求密封性的部位只有通道槽间断的2个部位的密封部。另一方面，通道槽间断而形成容积最大的泵室附近和容积最小的泵室附近的2个部位(分别称作最大泵室侧间断部41n、最小泵室侧间断部42m)。从而，提高形成容积最大的泵室的密封部和形成容积最小的泵室的密封部的密封性是重要的。
不过，容积最小的泵室，由图13明确可知，为两齿轮相互深入地啮合(相互受力)的部位，因而必然产生接触，从而始终可靠地进行密封。
根据以上可知，必须可靠地对容积最大的泵室进行封闭。为此，从需要可靠封闭的区域这样的意思而言，将多个泵室30中容积最大的泵室特别称作封闭区域30a。
该封闭区域30a随着齿轮旋转而移动的状况如图13所示。形成该封闭区域30a的密封部伴随有滑动，因而将该密封部称作滑接部30b。这些滑接部30b在外齿齿轮及内齿齿轮上的全部齿顶顶点和其两侧附近(图13中30b′的部位处于通道槽上，因而严格地讲不需要密封)。从而可知，通过提高该极窄的齿顶部的形状精度，能够降低该内啮合齿轮式泵装置的内部泄漏，能够提高泵性能。
由于是内啮合齿轮式和可逆式，因此按照所述理由，即使利用机械加工来获得该形状精度也是极其困难的，但是在本实施例中，如图6～图10所示，通过在两齿轮的表面设置磨合性保护膜8，实现了高精度的齿形形状。接着，对该磨合性保护膜8进行详细说明。
首先，在齿轮2、3的各自的齿顶2d、3d的侧面(参照图8)，设置如图10所示的具有耐磨损性的磨合性保护膜8。首先，考察因原材料本身的形状而引起干涉的情况。
在未设置磨合性保护膜时，两齿轮在于涉的瞬间在其干涉部作用大的接触载荷，使两者的偏心量增大，维持旋转。其结果是，两齿轮的位置关系偏离理想状态，因而需要密封的封闭区域30a的滑接部30b离开，密封性下降，泵性能下降。
另一方面，本实施方式中，由于在两齿轮的齿顶设置有磨合性保护膜8，从而，若持续运转下去，则干涉部在大接触载荷的作用下选择性地进行磨损，从而，逐渐避免干涉。最终，只是进行单纯地运转即可在两齿轮所产生的全部啮合组合中自动实现机械加工极难实现(即使实现也非常花费成本)的水平的适当齿形形状，两齿轮的位置关系接近理想状态。其结果是，具有能够逐渐改善滑接部30b的密封性，大幅度地提高最终的泵性能的效果。
另外，由图10明确可知，该磨合性保护膜8具有越从保护膜表面向内部行进耐磨损性越高的特性。从而，能够在泵运转初期阶段增大磨合速度，从而，具有的效果是能够缩短磨合少即不进行齿轮形状矫正的状态下的运转时间，能够增大泵装置的泵效率的提高速度。
再有，随着磨合的推进，干涉量降低、接触载荷下降、磨损速度降低，并且，磨合保护膜的内部在表面露出，从而，具有耐磨损性提高，能够防止过度磨损，维持实现最佳啮合这样的齿轮形状精度的效果。
特别是，本次的情况下，耐磨损性连续变化到原材料的耐磨损性，从而，在磨合性保护膜的途中磨合结束。从而，具有能够可靠地避免过度的磨损，能够极为长期地维持可实现最佳啮合这样的齿轮形状精度的效果。
另外，由于表面可磨损，因此可较大地设定组装时所容许的干涉量，从而，具有的效果是可减小由于公差而有可能在齿顶部产生的最大间隙，能够提高平均的泵性能。
使其成为可能的又一个理由是，在对收纳齿轮的壳体1进行组装时，采用了边旋转驱动轴4边逐渐关闭盖螺纹件61s的方法。从而，在该组装阶段已经开始磨合，能够引起齿轮的形状矫正，从而，在没有磨合的状态下即使是未组装这样的组合也可以进行组装。
另外，对最小泵室侧间断部41p上的密封部施加用于驱动从属旋转的内齿齿轮的力，与此相对，如上所述，对作为最重要的密封部的最大泵室侧间断部41n上的密封部(滑接部30b)不作用大的载荷，因此即使设置比原材料时容易磨损的磨合性保护膜8，也不产生过度的磨损，从而具有能够长期维持可实现最佳啮合的齿轮形状精度的效果。
接着，在齿轮2、3各自的侧面2c、3c(参照图9)，设置如图10所示的具有耐磨损性的磨合性保护膜8。由于表面可磨损，因此可较大地设定组装时所容许的干涉量，从而，具有的效果是可减小由于公差而有可能在侧部产生的最大间隙，能够提高平均的泵性能。
使其成为可能的又一个理由是，在对收纳齿轮的壳体1进行组装时，采用了边旋转驱动轴4边逐渐关闭盖螺纹件61s的方法。从而，在该组装阶段已经开始磨合，能够引起齿轮的形状矫正，从而，在没有磨合的状态下即使是未组装这样的组合也可以进行组装。
另外，具有的效果是，可减小有可能在侧部产生的最大间隙，抑制伴随旋转而产生的齿轮的不稳，能够减少与壳体底面或上面或另一齿轮等的冲撞，能够实现振动噪声的降低。
接着，在内齿齿轮2的外周面2g及齿根面2e设置磨合性保护膜8。从而，在内齿齿轮的整个表面形成磨合性保护膜，没有不带磨合性保护膜的部位，从而，具有不需要掩模，可容易批量化生产的效果。再有，与此前所述相同，具有的效果是可减小由于公差而有可能在齿轮外周面及齿根面产生的最大间隙，能够抑制内部泄漏(齿根面在所述最小泵室间断部41p上的密封性提高)，提高平均的泵性能。
接着，在外齿齿轮3的齿根面3e设置磨合性保护膜8。与此前所述相同，具有的效果是可减小由于公差而有可能在齿轮齿根面产生的最大间隙，能够抑制内部泄漏(齿根面在所述最小泵室间断部41p上的密封性提高)，提高平均的泵性能。
另外，本实施例中，在两齿轮上设置了磨合性保护膜8，从而可接近最佳齿形形状。为了进行该说明，考察假设只在单侧的齿轮设置有磨合性保护膜8的情况。内齿齿轮2和外齿齿轮3在齿数上只相差1个，从而，设有磨合性保护膜8的齿轮的各一齿在未设置磨合性保护膜8的齿轮的全部的齿上受到磨损。从而，由干涉最大的齿产生的磨合形状成为最终的形状，与其它齿啮合时，间隙必然扩大。另一方面，当在两齿轮上设置有磨合性保护膜时，磨合初期，在干涉最大的齿上产生磨损，然后，选择性磨损所干涉的齿，从而，具有干涉量差降低、在最终的磨合形状下在所有组合中密封性提高、泵性能提高的效果。
不过，如本实施例所述，磨合性保护膜8的耐磨损性对应于其膜的深度而连续变化，并最终达到原材料的耐磨损性这种情况，不是在原材料表面附着新的保护膜，而是通过利用化学反应等使原材料表面改性以使其具有磨合性来得以实现。这样的类型由于不存在附着面这样的不连续面，从而，具有保护膜剥离等的危险性极少、可靠性高的效果。
前面叙述的是，由于在作为最重要的密封部的封闭区域30a的滑接部30b不作用大的载荷，因此即使设置容易磨损的磨合性保护膜8，也不产生过度的磨损，从而具有能够长期维持可实现最佳啮合的齿轮形状精度的效果。但是，该载荷在由于某种契机而引起了齿轮彼此的冲撞(当然在滑接部产生)时，还具有抑制这种冲撞的作用。从而，过度的载荷降低导致持续冲撞的结果，相反地，促进滑接部的磨损。
从而，为了避免该危险性，而设置了如下所述的对封闭区域的滑接部30b相互施力的机构(封闭区域施力机构)。所谓该施力机构为如图3所示的排出压导入径向槽41d1、41d2。
这些排出压导入径向槽41d分别设置在连接通道槽41a和内齿齿轮2外周面2g的位置，从高压侧的通道槽将高压的工作油引导到内齿齿轮2的外周面，经距离短的外周面(封闭区域侧)流动到另一排出压导入径向槽后，通过该排出压导入径向槽而流入通道槽。原本，高压的工作油在高压侧通道的内齿齿轮外周漏出，从而，齿轮齿轮2被向低压侧通道压紧。其结果是，基于径向槽引导到内齿齿轮外周的工作油随着向低压侧行进而流路变窄，从而，内齿齿轮外周部的工作油的平均压力接近高压。其结果是，由于通过排出压导入径向槽41d能够将高压工作油导入内齿齿轮的封闭区域侧的外周部，从而，可施加对滑接部进行施力的朝向的力(施加力)。
接着，用图14说明本发明的第二实施例。
本实施例中，除了在壳体外壳51上设置排出压导入周向槽51q以外，与第一实施例相同，从而，省略周向槽51q以外的结构及作用效果的说明。
通过该排出压导入周向槽51q，将高压的工作油从高压侧的通道槽引导到内齿齿轮2的外周面后，在封闭区域侧的外周面传递的流动变得可靠，从而能够将高压工作油可靠地导入内齿齿轮2的封闭区域侧的外周部，因此，能够可靠地施加对滑接部进行施力的朝向的力(施加力)。从而，可提高磨合的速度、在短时间内实现最终的高的泵性能，并且确保稳定的滑接，从而，具有能够避免滑接部的过度磨损、提高可靠性的效果。
接着，用图15说明本发明的第三实施例。
本实施例中，除了将低压导入路75设置在所述最小泵室间断部41P侧以外，与所述第一实施例相同，从而，省略低压导入路以外的结构及作用效果的说明。
该低压导入路75成为连接在泵装置中始终为最低压的(除备用槽20以外)排油回路26和内齿齿轮2外周面的间隙空间的流路，从而，产生的油的流动是，从泵室向间隙空间漏出的工作油通过该流路向排油回路26流出。在此，低压导入路75为节流流路，从而，流路阻力大，在内齿齿轮外周面的间隙空间该低压导入路开口的最小泵室间断部41p侧在适度的区域中压力降低。
其结果是，内齿齿轮2被向所述最小泵室间断部41p侧拉伸，可对滑接部30b施加适度的施加力。从而，由于能够提高磨合的速度、在短时间内实现最终的高的泵性能，并且确保稳定的滑接，从而，具有能够避免滑接部的过度磨损、提高可靠性的效果。在此，所述低压导入路75也可以采用壳体外壳51的细孔或壳体基座41上面的浅槽等任意方式。
接着，用图16和图17说明本发明的第四实施例。本实施例中，除了磨合性保护膜8为在原材料表面的外侧伴随有磨合析出层的类型以外，与第一至三实施例相同，从而，省略磨合性保护膜以外的结构及作用效果的说明。
如图16所示，在原材料的外侧析出的层(磨合析出层8d)，磨合性非常高，容易因干涉等而磨损。从而，即使在原材料的尺寸已经产生间隙这样的齿轮的组合中，也由于该析出层而可以埋住间隙。另外，在凹部这样的间隙中，不管载荷如何，即使是容易磨损层也能够充分发挥密封作用。尤其当原材料为烧结材料这样的情况时，虽然表面存在细微小坑，但是由于能够埋住那样的部分而提高密封性，因此是特别有效的。
根据以上所述，具有提高滑动部的密封性、进一步提高泵性能的效果。另外，还具有当考察齿轮组合时，能够简单地以中心尺寸进行考察，从而容易管理批量生产时的构件尺寸的效果。
作为这种保护膜的实例，在原材料为铁类时，可举出磷酸锰保护膜。在该磨合保护膜形成的处理过程初期，有脱脂过程，不过当原材料为烧结等多孔材料时，油进入表面上的空孔中，从而产生难以用通常方法进行脱脂的情况。因此，认为进行超声波清洗是有效的。
接着，用图18说明本发明的第五实施例。本实施例中，除了将泵部的齿轮从内啮合方式变更为外啮合方式以外，转向系统结构及各要素的配置相同，因此，省略齿轮2、3以外的结构及作用效果的说明。
需要密封的部位有由于齿轮啮合而自动保持密封性(由于齿轮薄因此依存于齿轮厚度的密封长度较短，容易保持密封性)的部位、及壳体外壳51内周和齿轮齿顶间。后者基本上不作用力。从而，若在该齿的表面设置磨合性保护膜8，则只要运转，齿顶就成为最佳形状，从而能够使壳体外壳内周和齿轮的间隙最小。另外，该密封部位由于不作用载荷，从而不进行过度的磨合。从而，具有的效果是能够低成本且长期地实现性能高的泵装置及采用了它的高性能的转向装置。
此前所述的实施例的任一个均是在两齿轮上设置有磨合性保护膜的情况，不过，当然也可以只在单侧设置。此时，具有能够降低用于形成磨合性保护膜的成本的效果。另外，在如内啮合齿轮泵的封闭区域侧密封部位这样的几乎不作用啮合力的密封部位上，当在两齿轮上设置有磨合性保护膜时，形状矫正的自由度高，因而，在暴露于磨合初期持续进行急剧的切换那样的严酷的使用环境下时，产生歪斜的初期磨合，虽然因其而导致的最终磨合形状从适当形状偏离若干的危险性极其小但是仍然是存在的。若只在齿轮的单侧设置磨合性保护膜，则能够适度抑制形状矫正的自由度，从而也具有能够避免所述危险性的效果。
所述各实施例并不是不能对驱动侧的齿轮作用用于加强各齿顶的接触力的施加力，而是存在装置复杂化或大型化等问题，因而，优选对非驱动侧的齿轮作用施加力。例如，在内啮合齿轮式泵的情况下，对内齿齿轮2作用将内齿齿轮2的齿顶朝向外齿齿轮3的齿顶压紧的朝向的施加力为好。
权利要求
1.一种泵装置，其具有壳体；旋转自如地收容在所述壳体内部的第1齿轮；旋转自如地收容在所述壳体内部，并与所述第1齿轮啮合的第2齿轮；至少旋转驱动所述第1齿轮或第2齿轮的驱动轴；在所述壳体上形成，并在利用所述第1齿轮及所述第2齿轮的旋转而吸入工作油的区域开口的吸入通道；在所述壳体上形成，并在利用所述第1齿轮及所述第2齿轮的旋转而排出工作油的区域开口的排出通道，其特征在于，所述第1齿轮和第2齿轮中至少任意一方，至少在工作油被封闭于所述第1齿轮和所述第2齿轮之间的封闭区域，在该第1齿轮和第2齿轮的齿彼此滑接的部分具有磨合性保护膜。
2.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述第1齿轮为内周侧具有内齿的内齿齿轮，所述第2齿轮为旋转自如地设置在所述内齿齿轮的内周侧、且外周侧具有与所述内齿啮合的外齿的外齿齿轮，所述驱动轴设置在所述外齿齿轮上，旋转驱动该外齿齿轮，所述封闭区域是成为所述内齿齿轮和所述外齿齿轮之间形成的多个泵室中最大容积的区域。
3.根据权利要求2所述的泵装置，其特征在于，所述磨合性保护膜施加在所述外齿齿轮整体上。
4.根据权利要求2所述的泵装置，其特征在于，所述磨合性保护膜施加在所述内齿齿轮整体上。
5.根据权利要求2所述的泵装置，其特征在于，设置有施力机构，所述施力机构在所述封闭区域的所述内齿齿轮和所述外齿齿轮的齿彼此滑接的部分，将所述内齿齿轮和所述外齿齿轮中至少任意一方向提高所述内齿齿轮的齿顶和所述外齿齿轮的齿顶的接触力的朝向施力。
6.根据权利要求5所述的泵装置，其特征在于，所述施力机构为在壳体内周面和所述内齿齿轮之间，横跨与所述封闭区域对置的规定角度范围导入接近吸入压的低压的低压赋予机构。
7.根据权利要求5所述的泵装置，其特征在于，所述施力机构为在壳体内周面和所述内齿齿轮之间，横跨包含所述封闭区域的规定角度范围导入接近排出压的高压的高压赋予机构。
8.根据权利要求7所述的泵装置，其特征在于，所述高压赋予机构在所述壳体的内周面，在所述封闭区域的与所述内齿齿轮外周面对置的范围具有排出压导入槽。
9.根据权利要求8所述的泵装置，其特征在于，所述排出压导入槽由横跨所述壳体内周面的周向而形成的周向槽和在该周向槽的两侧附近形成的径向槽构成。
10.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述第1齿轮为外周侧具有外齿的外齿齿轮，所述第2齿轮为外周侧具有与所述第1齿轮的外齿啮合的外齿的外齿齿轮，所述封闭区域为在所述第1齿轮和所述外齿齿轮之间形成的多个泵室中成为最小容积的区域。
11.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述泵装置为所述驱动轴正、反旋转的双向泵。
12.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述磨合性保护膜被施加成越从其处理层表面向构件内部行进耐磨损性越高。
13.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述磨合性保护膜是由设置保护膜的原材料成分和其它成分结合而成的成分构成的原材料表面改性保护膜。
14.根据权利要求13所述的泵装置，其特征在于，所述磨合性保护膜由侵蚀设置保护膜的原材料的侵蚀层和在原材料表面析出且磨合性比所述侵蚀层高的析出层构成。
15.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述内齿齿轮或所述外齿齿轮也在轴向侧面侧具有磨合性保护膜。
16.一种泵装置，其特征在于，具有壳体旋转自如地收容在所述壳体内部，且内周侧具有内齿的内齿齿轮；旋转自如地设置在所述内齿齿轮的内周侧，且外周侧具有与所述内齿啮合的外齿的外齿齿轮；与所述外齿齿轮连接，且旋转驱动所述外齿齿轮的驱动轴；在形成于所述内齿齿轮的内齿和外齿齿轮的外齿之间的多个泵室中随着所述驱动轴的旋转泵室的容积增大的吸入区域开口的吸入通道；在所述多个泵室中随着所述驱动轴的旋转泵室的容积减少的排出区域开口的排出通道，所述内齿齿轮和所述外齿齿轮中至少任意一方，至少在齿顶部外周面具有磨合性保护膜。
17.根据权利要求16所述的泵装置，其特征在于，在所述壳体的内周面和所述内齿齿轮之间，横跨与具有所述多个泵室中最大容积的封闭区域对置的规定角度范围导入接近吸入压的低压。
18.根据权利要求16所述的泵装置，其特征在于，在所述壳体的内周面和所述内齿齿轮之间，横跨包含具有所述多个泵室中最大容积的封闭区域的规定角度范围导入接近排出压的高压。
19.根据权利要求18所述的泵装置，其特征在于，所述壳体在该壳体的内周面，在所述封闭区域的与所述内齿齿轮的外周面对置的面具有导入排出压的排出压导入槽。
20.根据权利要求16所述的泵装置，其特征在于，所述泵装置为所述驱动轴正、反旋转的双向泵。
21.一种动力转向装置，其特征在于，具备辅助与操纵轮连结的操纵机构(齿轮齿条副等)的操纵力的液压缸；对所述液压缸的压力室供给液压的泵；驱动所述泵的电动马达；检测所述操纵机构的操纵转矩的操纵转矩检测机构；根据利用所述操纵转矩检测机构检测出的操纵转矩向所述电动马达输出驱动指令信号的马达控制电路，所述泵具有壳体；旋转自如地收容在所述壳体内部，且内周侧具有内齿的内齿齿轮；旋转自如地设置在所述内齿齿轮的内周侧，且外周侧具有与所述内齿啮合的外齿的外齿齿轮；与所述外齿齿轮连接，且旋转驱动所述外齿齿轮的驱动轴；在形成于所述内齿齿轮的内齿和外齿齿轮的外齿之间的多个泵室中随着所述驱动轴的旋转泵室的容积增大的吸入区域开口的吸入通道；在所述多个泵室中随着所述驱动轴的旋转泵室的容积减少的排出区域开口的排出通道，所述外齿齿轮和所述内齿齿轮中至少任意一方，至少在齿顶部外周面具有磨合性保护膜。
22.根据权利要求21所述的动力转向装置，其特征在于，在所述壳体的内周面和所述内齿齿轮之间，横跨包含具有所述多个泵室中最大容积的封闭区域的规定角度范围导入接近排出压的高压。
全文摘要
提供一种齿轮泵装置，确保泵性能且降低齿轮的形状精度、实现成本降低。在齿轮泵装置的至少一方的齿轮的形成封闭区域时的齿滑接部设置磨合性保护膜。从而，随着泵的旋转驱动，磨合性保护膜逐渐磨损，因而能够在齿轮彼此的啮合组合中获得最佳的齿轮形状。即使降低齿轮形状精度、实现成本降低，也能够降低泵内部的泄漏、确保泵性能。
文档编号B62D5/07GK101063447SQ200710084218
公开日2007年10月31日 申请日期2007年2月27日 优先权日2006年4月27日
发明者坪野勇, 佐佐木光雄, 高桥哲, 毒岛正明, 仓田昌和, 中岫泰仁 申请人:株式会社日立制作所