CN101821510B - 内齿轮泵转子及使用内齿轮泵转子的内齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了内齿轮泵转子及使用内齿轮泵转子的内齿轮泵。本发明赋予了在设定内齿轮泵转子的齿高和齿数时的灵活性，该内齿轮泵转子包括齿数相差一个的内转子和外转子的组合，并且本发明通过增大齿高提高了内齿轮泵的排量。由形成圆(B，C)上的一个点(j)的轨迹形成内转子(2)的齿顶线和齿根线中的至少一者，形成圆(B，C)满足如下移动条件：在改变从内转子的中心(O_I)到形成圆的中心的距离的同时，形成圆(B，C)从移动起点(Spa，Spb)移动到移动终点(Lpa，Lpb)，形成圆的中心在此过程中沿着基圆(A)的径向移动了距离(R)，并且形成圆(B，C)沿着与其移动方向相同的方向以恒定角速度转过了角度(θ)。

Description

内齿轮泵转子及使用内齿轮泵转子的内齿轮泵

技术领域

本发明涉及内齿轮泵转子以及使用内齿轮泵转子的内齿轮泵，该内齿轮泵转子包括组合起来的内转子和外转子，该内转子和该外转子的齿数相差一个。更具体来说，本发明可以通过赋予在设定齿高和齿数时的灵活性来提高泵的理论排量。 

背景技术

例如，内齿轮泵用作为汽车发动机以及为自动变速器(AT)进行润滑的油泵。在内齿轮泵中采用的一些泵转子中，齿数相差一个的内转子和外转子组合起来。此外，在这种类型的一些转子中，转子的齿廓由余摆线形成，或者转子的齿廓由摆线形成。 

如图15所示，使用余摆线的齿廓是利用基圆E和滚动圆F形成的，该滚动圆F在基圆E上滚动而不滑动。更具体来说，余摆线TC是由与滚动圆F的中心相距距离e(＝内转子的中心和外转子的中心之间的偏心量)的半径上的一个点的轨迹画出的，并且内转子2的齿廓是由轨迹圆G的一组圆弧的包络线形成的，该轨迹圆G在余摆线TC上移动，具有位于余摆线上的中心，并且具有固定直径(见如下专利文献1)。 

至于由摆线限定的齿廓，内转子的齿廓由基圆、外滚动圆的圆周上的一个点的轨迹和内滚动圆的圆周上的一个点的轨迹形成，该外滚动圆在外切基圆的同时在该基圆上滚动而不滑动，该内滚动圆在内切基圆的同时在该基圆上滚动而不滑动。 

专利文献1：日本未经审查的专利申请公开No.61-201892 

发明内容

要解决的技术问题 

对于使用余摆线的一种齿廓来说，需要设定一个基圆E、一个滚动圆F、一个轨迹圆G和一个偏心量e。尽管为了提高具有这种齿廓的泵的排量只需要增大齿高，然而当增大内转子和外转子之间的偏心量e以增大齿高时，齿宽变得太小或者不可能设计出这种齿廓。因此，偏心量e受到限制，并且齿高也受到限制。为此，难以满足提高排量的要求。 

此外，即使当齿高保持不变时，也可以通过增大齿数来提高排量。然而，当齿数增大时，转子的径向尺寸增大。从而，难以在不改变转子的外径的情况下满足提高排量的要求。 

这也适用于采用由摆线限定的齿廓的内齿轮泵。在这种类型的泵中，转子的齿数由基圆的直径、外滚动圆的直径和内滚动圆的直径确定，该外滚动圆和该内滚动圆通过在基圆上滚动而不滑动来形成齿廓。此外，由于转子的齿高由外滚动圆的直径和内滚动圆的直径确定，所以泵的排量取决于基圆的直径和滚动圆的直径。为此，在设定齿高和齿数时的灵活性程度低，并且难以满足提高泵的排量的要求。 

另外，在内齿轮泵中，随着齿数增大，在内转子旋转一圈的过程中执行的从泵室(增压室)排出的操作次数增多。因而，排出压力的波动减少。然而，如上所述，当在满足常规内齿轮泵中的排量的同时增大齿数时，转子尺寸增大。因此，齿数的增大受到限制。 

本发明的目的在于通过赋予在设定泵转子的齿高时的灵活性来提高泵的排量以及抑制排出波动，该泵转子包括组合起来的内转子和外转子，该内转子和该外转子的齿数相差一个。 

技术方案 

为了实现上述目的，在本发明中，包括组合起来的内转子(齿数为(n))和外转子(齿数为(n+1))的内齿轮泵转子以如下方式构造而成。 

即：形成圆B和C以满足如下条件的方式移动，并且齿廓的齿顶线和齿根线中的至少一者由形成圆B和C上的一个点j在移动过程中画出的轨迹曲线形成，点j是与基圆A上的基准点J重合的点，基圆A与内转子的中心O_I同心。

形成圆B和C的移动条件是： 

在内转子的中心O_I和形成圆的中心pa之间的距离改变距离R的同时，形成圆B和C的中心pa从移动起点Spa和Spb移动到移动终点Lpa和Lpb，移动起点是当形成圆B和C设置为使点j与基圆A上的基准点J重合时形成圆的中心所在的点，移动终点是当形成圆B和C设置为使点j位于齿顶顶点T_T或者齿根底点T_B时形成圆的中心所在的点。在此过程中，形成圆B和C沿着与其移动方向相同的方向以恒定角速度转过角度θ。 

作为形成圆B和C，可以想出的是这样两个圆，即：在保持其直径Bd或Cd固定的同时其中心从移动起点移动到移动终点的圆以及在减小其直径Bd或Cd的同时其中心从移动起点移动到移动终点的圆。可以根据泵的所需性能来选择适当的形成圆。 

在内齿轮泵转子中，优选的是：形成圆的中心pa在曲线AC₁和AC₂上移动，在曲线AC₁和AC₂中，内转子的中心O_I和形成圆的中心之间的距离在移动终点Lpa和Lpb处的变化率ΔR是0。 

优选的是：曲线AC₁和AC₂是使用正弦函数的曲线。例如，曲线AC₁和AC₂是与内转子的中心O_I相距的距离的变化率ΔR满足如下表达式的曲线： 

ΔR＝R×sin(π/2×m/S) 

其中，S是步数，且m＝0→S。 

假定将连接基圆A上的基准点J以及内转子的中心O_I的直线指定为直线L₁，齿顶顶点T_T设定在从直线L₁转过角度θ_T的直线L₂上，并且齿根底点T_B设定在从直线L₁转过角度θ_B的直线L₃上。此外，例如，可以根据齿数以及齿顶和齿根的设定面积之比来设定直线L₁和直线L₂之间的角度θ_T以及直线L₁和直线L₃之间的角度θ_B。 

齿顶形成圆B的中心的移动起点Spa和齿根形成圆C的中心的移动起点Spb在直线L₁上。此外，齿顶形成圆B的移动终点Lpa和齿根形成圆C的移动终点Lpb分别在直线L₁和L₂上。 

本发明还提供包括组合起来的内转子和外转子的内齿轮泵转子，该内转子具有上述齿廓，该外转子是如下外转子。 

外转子的齿廓通过下列步骤来确定： 

内转子的中心O_I在圆S上回转一圈，圆S以外转子的中心O_O为中心并具有直径(2e+t)。 

在此过程中，内转子旋转1/n圈。 

通过内转子的中心O_I的回转以及内转子的旋转形成的一组齿廓曲线的包络线被画出。 

这样确定出的包络线用作齿廓。 

这里，e表示内转子的中心和外转子的中心之间的偏心量， 

t表示齿顶间隙， 

n表示内转子的齿数。 

这里，以如下方式限定齿顶间隙： 

首先，将内转子设定为处于如下状态：内转子的中心位于原点，并且内转子的齿顶顶点位于经过原点的Y轴上的负值区域内。 

接下来，将外转子设定为处于如下状态：外转子的中心位于Y轴上的一个点，该点与原点相距的距离与偏心量相等，并且外转子的齿顶顶点与内转子的位于Y轴上的负值区域内的齿顶顶点会合。 

然后，从这种状态开始，外转子的中心在Y轴上移动而远离内转子的中心，直到内转子的齿廓和外转子的齿廓彼此接触为止。在这样形成的齿顶间隙的测量位置，形成在内转子的位于Y轴上的齿顶顶点和外转子的位于Y轴上的齿顶顶点之间的间隙用作齿顶间隙t。 

本发明还提供这样的内齿轮泵，在该内齿轮泵中，本发明的上述内齿轮泵转子容纳在转子容纳室中，该转子容纳室设置在泵外壳中。 

当齿顶形成圆B和齿根形成圆C具有在移动过程中变化的直径时，可以根据目标齿高来设定形成圆在移动起点处的直径Bd_max和Cd_max。假定形成圆的直径在移动起点和移动终点之间的变化量是ΔBd和ΔCd，则可以通过下列表达式给出用于确定齿高的齿顶高和齿根高(齿根深)： 

齿顶高＝R+(Bd/2)+(Bd-ΔBd/2) 

齿根高＝R+(Cd/2)+(Cd-ΔCd/2) 

在这两个表达式中，R、Bd、ΔBd、Cd和ΔCd都是可以任意地设定的数值。例如，可以通过如下方式找到R、Bd、ΔBd、Cd和ΔCd的适当值：制出根据移动距离R的变化率ΔR来对以上数值进行各种改变的一些齿廓模型，并且从这些模型中选择最好的一个。 

形成圆B和C在移动终点Lpa和Lpb处的适当直径大于或等于其在移动起点Spa和Spb处的直径的0.2倍且小于或等于其在移动起点Spa和Spb处的直径。 

有益效果 

例如，使用摆线的齿廓是由在具有固定直径的基圆上滚动的具有固定直径的内滚动圆和外滚动圆上的一个点的轨迹画出的。为了建立齿廓，内滚动圆和外滚动圆各自必须绕着基圆移动，而使旋转圈数与齿数相等。为此，转子的形状由基圆的直径、滚动圆的直径以及齿数确定。由于齿高由滚动圆本身的直径确定，所以在改变齿高时没有灵活性。这也适用于使用余摆线形成的齿廓。 

与此对比，在本发明的内齿轮泵转子中，在内转子的齿顶和齿根中的至少一者的齿廓上，形成圆不在具有固定直径的基圆上滚动。虽然形成圆以恒定角速度转过角度θ，但是形成圆不在基圆上滚动。 

在图2或图4中，可以任意地设定从内转子的中心O_I到齿顶形成圆B的移动起点(即圆心的移动起点Spa)的距离R₀、从内转子的中心O_I到齿根形成圆C的移动起点(即圆心的移动起点Spb)的距离r₀、直线L₂上从内转子的中心O_I到齿顶形成圆B的中心(即移动终点Lpa)的距离R₁、以及直线L₃上从内转子的中心O_I到齿根形成圆C的中心(即移动终点Lpb)的距离r₁。可以通过改变R₀和R₁之间的距离差以及r₀和r₁之间的距离差(即齿顶形成圆和齿根形成圆的径向移动距离R)来任意地改变齿高。 

特别地，可以通过将径向移动距离R设定为0或者更大来随意地增大齿高。齿高的增大会增大限定在内转子的齿和外转子的齿之间的泵室的容积，从而提高泵的排量。 

在本发明的内齿轮泵转子中，由于可以随意地设定例如形成圆的直径、形成圆的径向移动距离和距离的变化率等条件，所以还提高了在设计齿廓时的灵活性程度。 

特别地，当使用在改变其直径的同时进行移动的形成圆形成内转子的齿顶和齿根的齿廓时，可以通过改变形成圆的直径从移动起点到移动终点的变化量来改变齿廓。因此，会进一步提高在设计齿廓时的灵活性程度。 

在下文中，对直线L₁～L₃、齿顶形成圆B的中心的移动起点Spa和移动终点Lpa、齿根形成圆C的中心的移动起点Spb和移动终点Lpb以及距离R₀、R₁、r₀、r₁的细节进行说明。 

在使用摆线形成的齿廓中，齿高是内滚动圆和外滚动圆的直径之和，并且齿高是内转子和外转子之间的偏心量(在下文中简称为偏心量)两倍。此外，如上所述，为了建立齿廓，内滚动圆和外滚动圆各自必须绕着基圆移动，而使旋转圈数与齿数相等。从而，如果基圆的直径和偏心量是确定的，则齿数也是确定的。为此，在不改变转子尺寸的情况下，在设计齿数时没有灵活性。这也适用于使用余摆线形成的齿廓。与此对比，本发明的泵转子没有基圆的概念，并且可以不用考虑基圆和偏心量来确定齿数。为此，在设定齿数时有灵活性。因此，可以通过增大齿数来减少排出波动。 

附图说明

图1(a)是根据本发明的泵转子的实例的端面视图，而图1(b)是示出转子的泵室被封闭的状态的端面视图。 

图2是示出用于使用具有固定直径的形成圆形成内转子的齿廓的方法的说明图。 

图3是示出具有固定直径的齿顶形成圆的中心的移动状态的映像视图。 

图4是示出用于使用直径发生变化的形成圆形成内转子的齿廓的方法的说明图。 

图5是示出直径发生变化的齿顶形成圆的中心的移动状态的映 像视图。 

图6(a)是根据本发明的另一个实施例的泵转子(使用具有固定直径的齿顶形成圆形成内转子的齿顶)的端面视图，而图6(b)是示出转子的泵室被封闭的状态的端面视图。 

图7(a)是根据本发明的又一个实施例的泵转子(使用具有固定直径的齿顶形成圆形成内转子的齿顶)的端面视图，而图7(b)是示出转子的泵室被封闭的状态的端面视图。 

图8是使用直径发生变化的形成圆形成内转子的齿顶的泵转子的实例的端面视图。 

图9是示出用于形成外转子的齿廓的方法的视图。 

图10是采用图1所示泵转子的内齿轮泵的端面视图，从该内齿轮泵上去掉了外壳的盖子。 

图11(a)和11(b)是示出在实例中采用的第一发明的泵转子的齿廓的视图。 

图12(a)和12(b)是示出在实例中采用的第二发明的泵转子的齿廓的视图。 

图13(a)和13(b)是示出在实例中采用的第三发明的泵转子的齿廓的视图。 

图14(a)和14(b)是示出在实例中采用的第四发明的泵转子的齿廓的视图。 

图15是示出用于使用余摆线形成齿廓的方法的说明图。 

图16是将余摆线用于内转子的齿廓的常规转子的端面视图。 

图17(a)和17(b)是示出在实例中采用的第一比较例的泵转子中由摆线限定的齿廓的视图。 

具体实施方式

下面，参照所附的图1至图14，对根据本发明的实施例的泵转子进行说明。图1所示泵转子1是通过将齿数为n(在图中n＝6)的内转子2和齿数为(n+1)的外转子3组合在一起而形成的。附图标记2a表示内转子2的齿顶，而附图标记2b表示内转子2的齿根。内 转子2在其中心处具有轴孔2c。 

使用基圆A以及齿顶形成圆B和/或齿根形成圆C形成内转子2的齿廓，基圆A与内转子同心，齿顶形成圆B和齿根形成圆C具有设置在其圆周上的点j，并且点j经过作为基圆A和Y轴的交点的基准点J。作为齿廓的具体实例，可以想出的是根据下列条件形成的齿顶和齿根的组合。基圆A是其半径从内转子的中心延伸到齿顶和齿根之间的边界点的圆，并且点j从该圆上的预定位置开始移动。 

在图2中，假定L₁表示连接内转子的中心O_I和基准点J的直线，L₂表示连接内转子的中心O_I与齿顶顶点T_T的直线，并且θ_T表示由三个点(即齿顶形成圆B的中心的移动起点Spa、内转子的中心O_I和齿顶顶点T_T)形成的角度∠SpaO_IT_T(从直线L₁到直线L₂的旋转角度)。 

齿顶形成圆B的中心pa朝向直线L₂从移动起点Spa(在图2中，移动起点Spa是点j与基准点J重合的位置处的齿顶形成圆B的中心位置，并且移动起点Spa在直线L₁上)移动到移动终点Lpa(在直线L₂上)经过角度θ_T。在这种情况下，齿顶形成圆B的中心pa的周向角速度是固定的。 

在此过程中，齿顶形成圆B的中心pa沿着基圆A的径向移动了距离R。 

当齿顶形成圆B的中心pa从移动起点Spa移动到移动终点Lpa时，齿顶形成圆B转过角度θ，并且形成圆上的点j从基准点J移动到齿顶顶点T_T。可以通过在此过程中移动的点j的轨迹来画出内转子的齿顶2a的一半齿廓(还可见图3)。 

在这种情况下，齿顶形成圆B的旋转方向与角度θ_T的移动方向相同。也就是说，当旋转方向是顺时针方向时，齿顶形成圆B的移动方向也是顺时针方向。 

通过使所画出的齿廓曲线相对于直线L₂翻转(以便使齿廓曲线关于直线L₂对称)，可以获得内转子的齿顶线。 

可以类似地画出齿根线。在使具有直径Cd的齿根形成圆C沿着与齿顶形成圆B的旋转方向相反的方向以恒定角速度旋转的同时，齿根形成圆C的中心pa从移动起点Spb朝向移动终点Lpb转过角度θ_B。 在这种情况下，可以通过齿根形成圆C的圆周上的一个点j在从基准点J移动到设定在直线L₃上的齿根底点T_B时形成的轨迹来画出内转子的齿根的一半齿廓。 

在通过上述方法形成齿廓的过程中，齿顶形成圆B和齿根形成圆C在分别保持各自的直径Bd和Cd恒定的同时从移动起点移动到移动终点，并且通过点j在移动过程中形成的轨迹来画出内转子的齿顶2a的一半齿廓。然而，齿廓形成方法不限于这些方法。还可以通过这样的方法实现本发明的目的：齿顶形成圆B和齿根形成圆C在改变其直径的同时从移动起点移动到移动终点，并且通过点j在移动过程中形成的轨迹来画出内转子的齿高和齿根的一半齿廓。 

图4和图5示出了使用直径发生变化的形成圆形成齿廓的原理。 

在图4中，假定Bd_max表示齿顶形成圆B在移动起点处的直径，L₁表示连接内转子的中心O_I和基准点J的直线，L₂表示连接内转子的中心O_I与齿顶顶点T_T的直线，并且θ_T表示由三个点(即齿顶形成圆B的中心的移动起点Spa、内转子的中心O_I和齿顶顶点T_T)形成的角度∠SpaO_IT_T(从直线L₁到直线L₂的旋转角度)。 

齿顶形成圆B的中心pa朝向直线L₂从移动起点Spa移动到移动终点(在直线L₂上)经过角度θ_T。在这种情况下，齿顶形成圆B的中心pa的周向角速度是固定的。 

在此过程中，齿顶形成圆B的中心pa沿着基圆A的径向移动了距离R。 

在齿顶形成圆B的中心pa从移动起点Spa移动到移动终点Lpa的期间内，齿顶形成圆B在减小其直径的同时转过角度θ。通过转过角度θ，齿顶形成圆B上的点j到达设定在直线L₂上的齿顶顶点T_T(即具有直径D_T的预定齿顶圆与直线L₂相交的位置)。通过点j在此过程中移动时形成的轨迹来画出内转子的齿顶2a的一半齿廓。齿顶形成圆B的直径已经在齿顶顶点T_T处变为Bd_min。根据这种方法，与使用具有固定直径的形成圆画出的齿廓相比，可以使齿顶的曲率半径更大。此外，可以获得齿顶间隙附近的间隙和齿顶间隙之间的差异减小的齿廓。 

与使用具有固定直径的形成圆形成齿廓的情况相似，齿顶形成圆 B的旋转方向与角度θ_T的移动方向相同，并且通过使利用上述方法画出的一半齿廓相对于直线L₂翻转来形成关于直线L₂对称的齿廓。 

可以类似地画出齿根线。使在移动起点Spb处具有直径Cd的齿根形成圆C沿着与齿顶形成圆B的旋转方向相反的方向以恒定角速度旋转，并且使齿根形成圆C在减小其直径的同时从移动起点Spb朝向移动终点Lpb转过角度θ_B。通过齿根形成圆C的圆周上的一个点j在从基准点J移动到设定在直线L₃上的齿根底点T_B(即具有直径D_B的预定齿根圆与直线L₃相交的位置)时形成的轨迹来画出内转子的齿根的一半齿廓。通过画出关于直线L₂对称的一半齿廓，可以获得一个齿的齿根形状。 

可以通过预先设定如下参数来利用上述方法形成齿廓：齿数n、齿顶圆的直径D_T、齿根圆的直径D_B、从直线L₁到直线L₂的角度θ_T(∠SpaO_IT_T)、从直线L₁到直线L₃的角度θ_B(∠SpbO_IT_B)、齿顶形成圆B和齿根形成圆C分别在移动起点处的直径Bd_max和Cd_max、齿顶形成圆B和齿根形成圆C分别在移动终点处的直径(Bd_min＝Bd-ΔBd)和(Cd_min＝Cd-ΔCd)以及齿顶形成圆B和齿根形成圆C的中心pa移动所沿的曲线。 

优选的是：齿顶形成圆B和齿根形成圆C的中心pa在曲线AC₁和AC₂上移动，在曲线AC₁和AC₂中，移动距离R在形成圆的中心的移动终点Lpa和Lpb处的变化率ΔR是0。在这种情况下，齿顶不会变尖，并且齿顶间隙附近的间隙变得稳定。这实现了增强排出性能(提高排量)、防止泵工作过程中的噪音以及提高转子的耐久性的效果。 

优选的是：例如，上述曲线AC₁和AC₂是使用正弦函数的曲线(移动距离R的变化率ΔR用如下表达式表示)： 

ΔR＝R×sin(π/2×m/S) 

其中，S是步数，且m＝0→S。 

通过这样做，变化率ΔR在m＝S时是0，并且可以画出光滑的曲线。在这种情况下，给出形成圆的中心pa沿着周向的移动量Δθ如下： 

Δθ＝θ_T/S 

除了优选的正弦曲线之外，还可以将余弦曲线、高阶曲线、圆弧、 椭圆曲线或者通过组合这些曲线而形成的曲线以及具有固定斜度的直线用作曲线AC₁和AC₂。 

在齿顶形成圆B减小其直径的同时，当齿顶形成圆B的中心从移动起点Spa移动到移动终点Lpa时，优选的是：齿顶形成圆B的直径在形成圆的中心的移动终点Lpa和Lpb处的变化率Δr是0。这可以容易地增大齿顶的曲率半径。例如，变化率Δr满足如下使用正弦函数的表达式： 

Δr＝r×sin(π/2×m/S) 

其中，S是步数，且m＝0→S，r是形成圆在移动终点和移动起点之间的半径差。 

所使用的外转子3的齿数(在图1中齿数是7)比内转子2的齿数多一个。如图9所示，通过如下过程形成外转子3的齿廓。首先，内转子2的中心O_I在以外转子3的中心O_O为中心并具有直径(2e+t)的圆S上回转一圈。在此过程中，内转子2旋转1/n圈。然后，画出通过内转子2的中心O_I的回转以及该内转子的旋转形成的齿廓曲线的包络线。这样确定出的包络线用作齿廓。 

这里，e表示内转子的中心和外转子的中心之间的偏心量， 

t表示齿顶间隙， 

n表示内转子的齿数。 

如上已经参照图2和图3或者图4和图5对表征本发明的曲线(在下文中称为本发明的齿廓曲线)进行了说明，在具有应用该齿廓曲线的齿顶的内转子2中，可以按照与使用齿顶形成圆C形成齿顶的方法相似的方法形成齿根的形状，或者齿根的形状也可以采用使用已知的余摆线形成的齿廓或者使用摆线形成的齿廓。类似地，在具有应用本发明的齿廓曲线的齿根的内转子2中，齿顶的形状也可以采用使用余摆线形成的齿廓或者使用摆线形成的齿廓。 

组合使用本发明的齿廓曲线和摆线的齿廓允许内转子与用摆线表征的外转子平稳地啮合，并且能够增大齿高。从而满足提高排量的要求。 

在应用本发明的齿廓曲线的齿廓中，内转子的齿顶高和齿根高 由齿顶形成圆B和齿根形成圆C的径向移动距离R的值确定。由于可以在应用本发明的齿廓曲线的齿廓中随意地设定径向移动距离R的值，所以即使在齿顶和齿根中的一者具有由余摆线或者摆线限定的齿廓时，也可以保证在设定齿高时的灵活性程度。 

上述内转子2和外转子3偏心地组合布置而形成内齿轮泵转子1。如图10所示，内齿轮泵转子1容纳在泵外壳5的包括吸入口7和排出口8的转子室6中，从而形成内齿轮泵9。在内齿轮泵9中，通过将驱动轴(未示出)插入内转子2的轴孔2c中而使内转子2与驱动轴接合，并且从该驱动轴传递驱动力以使内转子2旋转。在这种情况下，外转子3以如下方式旋转。随着这样的旋转，限定在转子之间的泵室4的容积增大和减小，从而例如油等流体被吸入和排出。 

如上所述，当形成齿廓的齿顶时，形成圆的中心在曲线上移动，从而从内转子的中心到形成圆的中心的距离从移动开始端朝向移动结束端增大。相反，当形成齿廓的齿根时，形成圆的中心在曲线上移动，从而上述距离减小。在此过程中，形成圆进行旋转。这样，由形成圆的圆周上的一个点的轨迹形成内转子2的齿高和齿根中的至少一者的齿廓。通过这样做，可以使内转子的齿高比采用余摆线齿廓或者摆线齿廓的常规内齿轮泵中的齿高更大。为此，限定在内转子2的齿和外转子3的齿之间的泵室4的容积比常规泵中的容积更大，这会提高泵的排量。 

作为选择，通过这样做，可以使内转子的齿数比采用余摆线齿廓或者摆线齿廓的常规内齿轮泵中的齿数更多。为此，限定在内转子2的齿和外转子3的齿之间的泵室4的数量比常规泵中的容积更多，这会提高泵的排量。 

此外，由于可以随意地设定形成齿廓的条件，所以提高了在设计齿廓时的灵活性程度。当使用每经过预定旋转角度直径减小预定量的齿顶形成圆或者齿根形成圆形成内转子的齿顶线或者齿根线时，由于可以通过改变齿顶的形状来调节齿顶间隙附近的间隙，所以在设计齿廓时的灵活性程度特别高。 

图8示出了按照图4所示方法以如下方式画出的齿廓：在内转 子2的齿顶直径(齿顶圆的直径)固定的条件下，在减小齿顶形成圆B的直径的同时，使从内转子的中心O_I到齿顶形成圆B的中心的距离的变化量增加与齿顶形成圆B的直径的减小量对应的量。在该齿廓中，与图1所示使用具有固定直径的齿顶形成圆B形成的内转子的齿廓相比，可以使齿顶的曲率半径更大，并且可以使外转子的齿顶和齿顶附近之间的间隙更小。为此，泵的容积效率得到提高。 

图6和图7示出了根据本发明的其他实施例的泵转子1。图6所示内齿轮泵转子是以如下方式设计出的：将本发明的齿廓曲线应用于内转子2的齿顶2a和齿根2b。在图7所示内齿轮泵转子中，将本发明的齿廓曲线应用于内转子2的齿顶2a，并且用摆线限定齿根2b。在图6和图7所示内齿轮泵转子中，使用具有固定直径的形成圆形成本发明的齿廓曲线。从这些实施例可以看出，即使当使用具有固定直径的形成圆时，本发明的内齿轮泵转子也在设计齿廓时具有灵活性。 

实例 

在这里给出对本发明的泵转子进行的性能评价试验的结果。制造出由铁烧结合金制成的内转子和外转子，内转子具有6个齿，外转子具有7个齿，并且将内转子和外转子组合成内齿轮泵转子。 

在试验中采用的内转子的齿顶线和齿根线的组合如下： 

第一比较例(见图17) 

齿顶线：摆线 

齿根线：摆线 

第一发明(见图11) 

齿顶线：摆线 

齿根线：本发明的齿廓曲线(齿根底点处的ΔR＝0) 

第二发明(见图12) 

齿顶线：本发明的齿廓曲线(齿顶顶点处的ΔR≠0) 

齿根线：本发明的齿廓曲线(齿根底点处的ΔR＝0) 

第三发明(见图13) 

齿顶线：本发明的齿廓曲线(齿顶顶点处的ΔR＝0) 

齿根线：本发明的齿廓曲线(齿根底点处的ΔR＝0) 

第四发明(见图14) 

齿顶线：本发明的齿廓曲线(齿顶顶点处的ΔR＝0，形成圆的直径发生变化) 

齿根线：本发明的齿廓曲线(齿根底点处的ΔR＝0，形成圆的直径发生变化) 

共同的规格如下： 

外转子的外径：60mm 

内转子的内径：15mm 

转子厚度：15mm 

通过下列方法形成齿廓。在这种情况下，由通过图9所示方法使用相应的内转子与外转子组合而找到的齿廓曲线的包络线形成任何外转子的齿廓。 

[第一比较例] 

在第一比较例中，通过使直径为3.25mm的外滚动圆在直径为39mm的基圆上滚动而不滑动来形成齿顶的摆线。通过使直径为3.25mm的内滚动圆在直径为39mm的基圆上滚动而不滑动来形成齿根的摆线。 

齿顶直径(齿顶圆的直径)和齿根直径(齿根圆的直径)以及所形成的内转子和外转子的偏心量e如下： 

内转子的齿顶直径：45.5mm 

内转子的齿根直径：32.5mm 

外转子的齿顶直径：39.1mm 

外转子的齿根直径：52.1mm 

偏心量e：3.25mm 

[第一发明] 

在第一发明中，通过使直径为2.4mm的外滚动圆在直径为41mm的基圆上滚动而不滑动来形成齿顶的摆线。 

通过图2所示方法使用基圆A和具有固定直径的形成圆C来形成齿根处的本发明的齿廓曲线。在这种情况下，规格如下： 

基圆A的直径Ad：41.0mm 

形成圆C的直径Cd：4.5mm 

形成圆C的径向移动距离R：2.3mm 

移动距离R的变化率ΔR：2.3×sin(π/2×m/S) 

步数S：30 

θ_B：19.5° 

所形成的内转子和外转子的齿顶直径和齿根直径以及偏心量e如下。这些数值在下列第二、第三、第四发明中也是相同的。 

内转子的齿顶直径：45.1mm 

内转子的齿根直径：31.5mm 

外转子的齿顶直径：38.3mm 

外转子的齿根直径：51.9mm 

偏心量e：3.4mm 

[第二发明] 

在第二发明中，通过图2所示方法使用基圆A和具有固定直径的形成圆B来形成齿顶处的本发明的齿廓曲线。在这种情况下，规格如下： 

基圆A的直径Ad：40.0mm 

形成圆B的直径Bd：2.3mm 

形成圆B的径向移动距离R：1.1mm 

移动距离R的变化率ΔR：1.1×sin(π/2×m/S) 

步数S：30 

θ_B：10.5° 

通过图2所示方法使用基圆A和具有固定直径的形成圆C来形成齿根处的本发明的齿廓曲线。在这种情况下，规格如下： 

基圆A的直径Ad：40.0mm 

形成圆C的直径Cd：4.3mm 

形成圆C的径向移动距离R：2.0mm 

移动距离R的变化率ΔR：2.0×sin(π/2×m/S) 

步数S：30 

θ_T：19.5° 

[第三发明] 

在第三发明中，通过图2所示方法使用基圆A和具有固定直径的形成圆B来形成齿顶处的本发明的齿廓曲线。在这种情况下，规格如下： 

基圆A的直径Ad：40.0mm 

形成圆B的直径Bd：2.3mm 

形成圆B的径向移动距离R：1.1mm 

移动距离R的变化率ΔR：1.1×sin(π/2×m/S) 

步数S：30 

θ_T；10.5° 

通过图2所示方法使用基圆A和具有固定直径的形成圆C来形成齿根处的本发明的齿廓曲线。在这种情况下，规格如下： 

基圆A的直径Ad：40.0mm 

形成圆C的直径Cd：4.3mm 

形成圆C的径向移动距离R：2.0mm 

移动距离R的变化率ΔR：2.0×sin(π/2×m/S) 

步数S：30 

θ_T：19.5° 

[第四发明] 

在第四发明中，通过图4所示方法使用基圆A和在移动过程中直径发生变化的形成圆B来形成齿顶处的本发明的齿廓曲线。在这种情况下，规格如下： 

基圆A的直径Ad：41.4mm 

齿顶形成圆B在移动起点处的直径Bd_max：2.4mm 

齿顶形成圆B在移动终点处的直径Bd_min：0.6mm 

齿顶形成圆的直径的变化率：Δr＝1.8×sin(π/2×m/S) 

齿顶形成圆B的中心的径向移动距离R：0.7mm 

移动距离R的变化率：ΔR＝0.7×sin(π/2×m/S) 

步数S：30 

θ_T：10.5° 

通过图4所示方法使用基圆A和在移动过程中直径发生变化的形成圆C来形成齿根处的本发明的齿廓曲线。在这种情况下，规格如下： 

基圆A的直径Ad：41.4mm 

齿根形成圆C在移动起点处的直径Cd_max：4.5mm 

齿根形成圆C在移动终点处的直径Cd_min：4.0mm 

齿根形成圆的直径的变化率：Δr＝0.5×sin(π/2×m/S) 

齿根形成圆C的中心的径向移动距离R：2.9mm 

移动距离R的变化率：ΔR＝2.9×sin(π/2×m/S) 

步数S：30 

θ_B：19.5° 

通过如下方式构造内齿轮泵：将通过将具有上述规格的内转子和外转子组合起来而形成的内齿轮泵转子装入泵外壳中。然后，在下列试验条件下对所提供的泵的排量进行比较。在如下表I中示出了比较的结果。 

试验条件 

油的类型：ATF 

油温：80度 

排出压力：2.5MPa 

转数：3000rpm 

[表I] 

试验结果 

	排量(L/分钟)
		比较例	31.8
第一发明	32.6
		第二发明	32.7
第三发明	33.0
		第四发明	33.5

从该试验结果可以看出，与内转子的齿廓由余摆线形成的常规泵(见图16)或者内转子的齿廓由摆线形成的常规泵(见图17)相比，可以通过改变距离R来使转子的齿高更大以及使泵的排量更高。此外，由于可以随意地设定基圆的直径以及齿顶形成圆和齿根形成圆的直径，所以也可以随意地设定齿数。从而，可以通过增加齿数来减少泵的排出波动。 

与比较例相比，形成圆在移动过程中其直径逐渐变化的第四发明中的排量得到提高。根据这样的结果，可以表明即使当形成圆在移动过程中其直径发生变化时，也能够实现本发明的目的。 

工业实用性 

例如，根据本发明的泵转子及内齿轮泵可以优选地用作为汽车发动机以及为自动变速器(AT)进行润滑的油泵。 

对附图标记的说明 

1泵转子 

2内转子 

2a齿顶 

2b齿根 

2c轴孔 

3外转子 

4泵室 

5泵外壳 

6转子室 

7吸入口 

8排出口 

9内齿轮泵 

A基圆 

Ad基圆A的直径 

B齿顶形成圆 

Bd齿顶形成圆B的直径 

Spa齿顶形成圆B的移动起点 

Lpa齿顶形成圆B的移动终点 

Bd_max齿顶形成圆B在移动起点处的直径 

Bd_min齿顶形成圆B在移动终点处的直径 

ΔBd齿顶形成圆B的直径的变化量 

C齿根形成圆 

Cd齿根形成圆C的直径 

Spb齿根形成圆C的移动起点 

Lpb齿根形成圆C的移动终点 

Cd_max齿根形成圆C在移动起点处的直径 

Cd_min齿根形成圆C在移动终点处的直径 

ΔCd齿根形成圆C的直径的变化量 

AC₁齿顶形成圆B的中心移动所沿的曲线 

AC₂齿根形成圆C的中心移动所沿的曲线 

J基圆A上的基准点 

j形成圆上的一个点 

T_T内转子的齿顶顶点 

T_B内转子的齿根底点 

L₁连接内转子的中心O_I和基准点J的直线 

L₂连接内转子的中心O_I和齿顶顶点T_T的直线 

L₃连接内转子的中心O_I和齿根底点T_B的直线 

θ_T从直线L₁到直线L₂的旋转角度(∠SpaO_IT_T) 

θ_B从直线L₁到直线L₃的旋转角度(∠SpaO_IT_B) 

R形成圆的移动距离 

ΔR距离R的变化率 

pa形成圆的中心 

R₀、R₁从内转子的中心O_I到齿顶形成圆B的中心的距离 

r₀、r₁从内转子的中心O_I到齿根形成圆C的中心的距离 

D_T内转子的齿顶圆的直径 

D_B内转子的齿根圆的直径 

e内转子和外转子之间的偏心量 

t齿顶间隙 

n内转子的齿数 

O_I内转子的中心 

O_O外转子的中心 

S直径为(2e+t)的圆 

E基圆 

F滚动圆 

TC余摆线 

G轨迹圆 

Claims (8)

1.一种内齿轮泵转子(1)，包括：

组合起来的内转子(2)和外转子(3)，内转子(2)的齿数为n，外转子(3)的齿数为(n+1)，所述内齿轮泵转子利用由于所述内转子和所述外转子的旋转而导致的泵室(4)的容积变化来吸入和排出流体，泵室(4)设置在所述内转子和所述外转子的齿之间，

其中，形成圆(B，C)以满足下述条件的方式移动，并且由形成圆(B，C)上的一个点(j)在移动过程中画出的轨迹曲线形成内转子(2)的齿廓的齿顶线和齿根线中的至少一者，所述点(j)是与基圆(A)上的基准点(J)重合的点，基圆(A)与所述内转子的中心(O_I)同心，

形成圆(B，C)的移动条件是：在从所述内转子的中心(O_I)到所述形成圆的中心的径向距离改变距离(R)的同时，形成圆(B，C)的中心(pa)从移动起点(Spa，Spb)移动到移动终点(Lpa，Lpb)，并且形成圆(B，C)沿着与其移动方向相同的方向以恒定角速度转过角度(θ)，其中，所述移动起点是当形成圆(B，C)设置为使所述点(j)与基圆(A)上的基准点(J)重合时形成圆(B，C)的中心所在的点，所述移动终点是当形成圆(B，C)设置为使所述点(j)位于齿顶顶点(T_T)或者齿根底点(T_B)时形成圆(B，C)的中心所在的点，

所述形成圆的中心(pa)在曲线(AC₁，AC₂)上移动，在所述曲线(AC₁，AC₂)中，从所述内转子的中心(O_I)到所述形成圆的中心(pa)的距离在所述移动终点处的变化率(ΔR)是0，

在所述基圆(A)的径向上，所述齿顶顶点(T_T)与所述基圆(A)的中心的距离大于如下长度，即：所述基圆(A)的半径加上处于所述移动起点的所述形成圆的直径所得到的长度；或者，所述齿根底点(T_B)与所述基圆(A)的中心的距离小于如下长度，即：所述基圆(A)的半径减去处于所述移动起点的所述形成圆的直径所得到的长度。

2.根据权利要求1所述的内齿轮泵转子，其中，

具有固定直径的形成圆(B，C)的中心(pa)从移动起点(Spa，Spb)移动到移动终点(Lpa，Lpb)，并且由具有固定直径的形成圆(B，C)的外周上的点(j)画出的轨迹曲线形成内转子(2)的齿廓的齿顶线和齿根线中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的内齿轮泵转子，其中，

在形成圆(B，C)减小其直径的同时，形成圆(B，C)的中心(pa)从移动起点(Spa，Spb)移动到移动终点(Lpa，Lpb)，并且由直径变化的形成圆(B，C)的外周上的点(j)画出的轨迹曲线形成内转子(2)的齿廓的齿顶线和齿根线中的至少一者。

4.根据权利要求1所述的内齿轮泵转子，其中，

所述曲线(AC₁，AC₂)是正弦曲线。

5.根据权利要求1所述的内齿轮泵转子，其中，

所述曲线(AC₁，AC₂)和所述内转子的中心(O_I)之间的距离的变化率(ΔR)满足如下表达式：

ΔR＝R×sin(π/2×m/S)

其中，S是步数，且m＝0→S。

6.根据权利要求3所述的内齿轮泵转子，其中，

形成圆(B，C)在移动终点(Lpa，Lpb)处的直径(Bd，Cd)大于或等于形成圆(B，C)在移动起点(Spa，Spb)处的直径的0.2倍且小于或等于形成圆(B，C)在移动起点(Spa，Spb)处的直径。

7.一种内齿轮泵转子，包括：

组合起来的内转子和外转子，所述内转子是根据权利要求1所述的内齿轮泵转子(1)中的内转子(2)，

其中，内转子(2)的中心(O_I)在圆(S)上回转一圈，所述圆(S)以外转子(3)的中心(O_O)为中心并具有直径(2e+t)，

在此过程中，内转子(2)旋转1/n圈，

通过所述内转子的中心(O_I)的回转以及所述内转子的旋转形成的一组齿廓曲线的包络线被画出，

所述外转子以所确定的包络线为齿廓，并且

其中，

e表示所述内转子的中心和所述外转子的中心之间的偏心量，

t表示齿顶间隙，

n表示所述内转子的齿数。

8.一种内齿轮泵，其中，

根据权利要求1所述的内齿轮泵转子(1)容纳在转子室(6)中，转子室(6)设置在泵外壳(5)中。

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