CN102444577B

CN102444577B - 内接齿轮式流体装置

Info

Publication number: CN102444577B
Application number: CN201110294276.1A
Authority: CN
Inventors: 森修
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2031-09-26
Also published as: US8801411B2; JP2012077638A; CN102444577A; US20120082579A1; JP5591049B2

Abstract

本发明涉及一种内接齿轮式流体装置，其防止在内接齿轮式流体装置中产生汽蚀。在外转子(16)上利用内齿(18)形成导向齿(22)，在该导向齿(22)的齿顶部(23)处形成沿宽度方向延伸的叶片部(24)。另外，在内转子(17)上利用外齿(19)形成导向齿(32)，在该导向齿(32)的齿顶部(33)处形成沿宽度方向延伸的叶片部(34)。由此，因为在外转子(16)及内转子(17)上形成叶片部(24、34)，所以无需变更导向齿(22、32)的轮廓，通过调整叶片部(24、34)的厚度尺寸等，就可以使完成油封入的封入定时和开始喷射油的打开定时同步。由此，可以抑制增压室的压力变动，防止产生汽蚀。

Description

内接齿轮式流体装置

技术领域

本发明涉及一种具有外转子和内转子的内接齿轮式流体装置。

背景技术

作为具有外转子和内转子的内接齿轮式流体装置，开发有利用被加压输送的流体进行驱动内转子的流体电动机、以及驱动内转子而使流体喷出的流体泵。例如在流体泵中，在外转子和内转子之间具有多个增压室，通过使内转子旋转而对各增压室的容积进行增减，从而将油等流体从吸入孔向喷出孔加压输送。

在这种流体泵中，因为即使在增压室内结束流体封入后，增压室的容积也会伴随着转子旋转而缩小，所以会导致增压室内的压力过度上升。然后，因为在增压室与喷出孔连通时，增压室内的压力急剧降低，所以在增压室内产生汽蚀(cavitation)。该汽蚀的产生成为导致噪声及振动且使泵效率降低的主要原因。

因此，开发了一种流体泵，其在外转子和内转子之间的齿面上形成切去部，经由该切去部使增压室彼此连通，从而使流体在增压室之间移动(例如，参照专利文献1)。由此，可以抑制增压室内的压力变动，并且可以抑制汽蚀产生。

专利文献1：日本特开2005-188380号公报

发明内容

但是，专利文献1所记载的流体泵形成下述构造，即，经由微小的切去部使增压室彼此连通，但在从流体封入结束至喷出为止的期间，增压室的容积缩小。如上所示，因为在向喷出孔喷出流体之前增压室的容积缩小这一情况导致压力过度上升，所以难以防止汽蚀发生。

本发明的目的在于抑制内接齿轮式流体装置中产生汽蚀。

本发明的内接齿轮式流体装置具有：腔室，其具有入口孔及出口孔；外转子，其可自由旋转地收容在所述腔室中；以及内转子，其组装在所述外转子的内侧，该内接齿轮式流体装置的特征在于，在所述外转子和所述内转子之间划分出的多个流体室在入口行程、出口行程及封入行程之间移动，其中，入口行程是与所述入口孔连通且容积扩大的行程，出口行程是与所述出口孔连通且使容积缩小的行程，封入行程是位于所述入口行程和所述出口行程之间且容积最大的行程，在所述外转子的内周部上，与所述外转子的宽度尺寸相比较窄地形成有由沿周向连续的内齿构成的第一导向齿，并且形成从所述第一导向齿的齿顶部至所述外转子的端面为止沿宽度方向延伸的第一叶片部，在所述内转子的外周部上，与所述内转子的宽度尺寸相比较窄地形成有由沿周向连续的外齿构成的第二导向齿，并且形成从所述第二导向齿的齿顶部至所述内转子的端面为止沿宽度方向延伸的第二叶片部，从所述外转子沿径向延伸的所述第一叶片部的端面，形成在与所述第一导向齿的齿顶部相同的齿顶位置处，从所述内转子沿径向延伸的所述第二叶片部的端面，形成在与所述第二导向齿的齿顶部相同的齿顶位置处，在所述封入行程的流体室成为最大容积前，经由沿周向隔着规定间隔配置的所述第一叶片部间以及所述第二叶片部间的空间，所述封入行程的流体室和所述入口行程的流体室连通，另一方面，利用所述第一叶片部和所述第二叶片部将所述封入行程的流体室和所述出口行程的流体室断开，在所述封入行程的流体室形成最大容积时，利用所述第一叶片部和所述第二叶片部将所述封入行程的流体室和所述出口行程的流体室断开，并且利用所述第一叶片部和所述第二叶片部将所述封入行程的流体室和所述入口行程的流体室断开，在所述封入行程的流体室成为最大容积后，利用所述第一叶片部和所述第二叶片部将所述封入行程的流体室和所述入口行程的流体室断开，另一方面，经由所述第一叶片部间以及所述第二叶片部间的空间，所述封入行程的流体室和所述出口行程的流体室连通，使得将所述封入行程的流体室和所述入口行程的流体室从连通状态切换为断开状态的封入定时、和将所述封入行程的流体室和所述出口行程的流体室从断开状态切换为连通状态的打开定时同步。

本发明的内接齿轮式流体装置的特征在于，配置在所述入口行程处的多个流体室经由所述第一叶片部间以及所述第二叶片部间的空间彼此连通，配置在所述出口行程处的多个流体室经由所述第一叶片部间以及所述第二叶片部间的空间彼此连通。

本发明的内接齿轮式流体装置的特征在于，所述第一叶片部从所述第一导向齿的齿顶部向宽度方向的两侧延伸而形成，所述第二叶片部从所述第二导向齿的齿顶部向宽度方向的两侧延伸而形成。

发明的效果

根据本发明，因为针对外转子和内转子的至少其中一者，在由内齿或外齿构成的导向齿之外，还形成叶片部，所以可以使流体室完成流体封入的封入定时、和从流体室开始喷射流体的打开定时同步。即，由于无需变更构成导向齿的内齿或外齿的轮廓，仅通过调整叶片部的厚度尺寸等，从而可以调整封入定时及打开定时，因此，可以容易地使封入定时和打开定时同步。由此，因为可以避免流体室在密闭的状态下的容积变化，所以可以抑制流体室内的压力变动，防止汽蚀产生。

附图说明

图1(a)是表示作为本发明的一个实施方式的内接齿轮式流体装置即油泵的侧视图。另外，(b)是沿(a)的A-A线表示油泵的剖面图。

图2是表示吸入孔及喷出孔的形成位置的说明图。

图3(a)是表示在外转子上组装有内转子的状态的斜视图。另外，(b)是表示外转子和内转子的分解斜视图。

图4(a)及(b)是表示各室的连通状态的说明图。

图5(a)～(c)是表示配置在封入行程中的室及其附近的说明图。

图6是表示作为本发明的其他实施方式的油泵(内接齿轮式流体装置)所具有的外转子和内转子的分解斜视图。

图7是表示作为本发明的其他实施方式的油泵(内接齿轮式流体装置)所具有的外转子和内转子的分解斜视图。

图8是表示本发明的其他实施方式的油泵(内接齿轮式流体装置)所具有的外转子和内转子的分解斜视图。

具体实施方式

下面，基于附图详细说明本发明的实施方式。图1(a)是表示作为本发明的一个实施方式的内接齿轮式流体装置即油泵10的侧视图。另外，图1(b)是沿图1(a)的A-A线表示油泵10的剖面图。如图1(a)及(b)所示，油泵10具有形成有吸入孔(入口孔)11及喷出孔(出口孔)12的腔室13。该腔室13由具有转子收容部14a的腔室主体14和对腔室主体14的开口部进行闭塞的腔室罩15构成。在腔室13的转子收容部14a中，收容有可以点Oa为旋转中心自由旋转的外转子(转子)16。另外，在外转子16的内侧，收容有以点Ob为旋转中心的内转子(转子)17。

在外转子16上形成构成后述导向齿22的内齿18，在内转子17上形成构成后述导向齿32的外齿19。外转子16的内齿18和内转子17的外齿19啮合，通过经由未图示的动力源使内转子17沿箭头α方向(顺时针)旋转，从而可以使外转子16与内转子17沿相同方向旋转。在上述外转子16和内转子17之间，划分出多个作为流体室的增压室20(下面称为室)。

这些室20伴随着外转子16及内转子17的旋转，一边容积发生变化一边沿周向移动。如图1(a)所示，在吸入行程(入口行程)中，按照标号P1、P2、P3、P4的顺序，使室20的容积在扩大的同时移动。另外，如标号P5所示，在外转子16和内转子17的齿顶相对的封入行程中，室20的容积扩大至最大值。然后，在喷出行程(出口行程)中，按照标号P6、P7、P8、P9的顺序，使室20的容积在缩小的同时移动。如上所述，各室20以吸入行程、封入行程、喷出行程的顺序，一边移动一边容积发生变化。

图2是表示吸入孔11及喷出孔12的形成位置的说明图。如图2中实线所示，吸入孔11在与室20的吸入行程对应的位置处开口而形成。即，吸入孔11形成在与容积逐渐扩大的室20连通的位置处。另外，喷出孔12在与室20的喷出行程对应的位置处开口而形成。即，喷出孔12形成在与容积逐渐缩小的室20连通的位置处。由此，如图1中的白箭头所示，在吸入行程，从吸入孔11吸入与室20的容积扩大量相当的油，在喷出行程，从喷出口12喷出与室20的容积缩小量相当的油。此外，在图示的油泵10中，在腔室主体14和腔室罩15这两者上形成吸入孔11及喷出孔12，但并不限定于此，也可以仅在腔室主体14和腔室罩15的任意其中一者上形成吸入孔11及喷出孔12。

下面，图3(a)是在外转子16上组装有内转子17的状态下表示的斜视图，图3(b)是表示外转子16和内转子17的分解斜视图。如图3(a)及(b)所示，在外转子16的内周部21上，利用沿周向连续的内齿18形成有导向齿22。该导向齿22的宽度尺寸比外转子16的宽度尺寸略窄地形成，导向齿22的齿面具有次摆线曲线的轮廓。另外，在导向齿22的各齿顶部23处，形成有在宽度方向上延伸至外转子16的端面16a的叶片部24。该叶片部24是从导向齿22向宽度方向两侧延伸而形成的。即，从导向齿22的各齿顶部23向两侧延伸形成一对叶片部24。另外，从外转子16的内周部21沿直径方向内侧延伸的叶片部24的端面24a，延伸至与导向齿22的齿顶部23相同的齿顶位置而形成。这样，在外转子16上形成沿周向隔着规定间隔排列的多个叶片部24，在叶片部24之间，形成有切去部25，其具有与导向齿22的端面相邻的空间25a。另外，外转子16的导向齿22的底部位置和切去部25的底面的位置形成为相同高度。

相同地，在内转子17的外周部31上，利用沿周向连续的外齿19形成有导向齿32。该导向齿32的宽度尺寸比内转子17的宽度尺寸略窄地形成，导向齿32的齿面具有次摆线曲线的轮廓。另外，在导向齿32的各齿顶部33处，形成有在宽度方向上延伸至内转子17的端面17a的叶片部34。该叶片部34是从导向齿32向宽度方向两侧延伸而形成的。即，从导向齿32的各齿顶部33向两侧延伸形成一对叶片部34。另外，从内转子17的外周部31向直径方向外侧延伸的叶片部34的端面34a，延伸至与导向齿32的齿顶部33相同的齿顶位置而形成。这样，在内转子17上形成沿周向隔着规定间隔排列的多个叶片部34，在叶片部34之间，形成有切去部35，其具有与导向齿32的端面相邻的空间35a。另外，内转子17的导向齿32的底部位置和切去部35的底面的位置形成为相同高度。

如上所述，通过形成外转子16和内转子17，从而可以使配置在吸入行程处的多个室20彼此连通，并且使配置在喷出行程处的多个室20彼此连通。在这里，图4(a)及(b)是表示各室20的连通状态的说明图。首先，如图4(a)所示，在吸入行程，因为外转子16和内转子17的叶片部24、34彼此不相对，所以如箭头α所示，经由外转子16和内转子17上的切去部25、35的空间25a、35a，各室20成为彼此连通的状态。即，如在图4(b)全面涂抹所示，配置在吸入行程的各室20作为彼此连通的1个室组40起作用。相同地，在喷出行程，因为外转子16和内转子17的叶片部24、34彼此不相对，所以如箭头β所示，经由外转子16和内转子17上的切去部25、35的空间25a、35a，各室20成为彼此连通的状态。即，如图4(b)的阴影所示，配置在喷出行程处的各室20作为彼此连通的1个室组41起作用。

如上所示，因为配置在吸入行程处的各室20作为彼此连通的1个室组40起作用，所以可以抑制吸入孔11的压力变动。即，因为作为室组40而确保大容积，所以与使单个油室20独立地容积变化的情况相比，可以抑制容积扩大时的容积变化率，从而顺畅地吸入油。相同地，因为配置在喷出行程处的各室20作为彼此连通的1个室组41起作用，所以可以抑制喷出孔12的压力变动。即，因为作为室组41而确保大容积，所以与使单个室20独立地容积变化的情况相比，可以抑制容积缩小时的容积变化率，从而顺畅地喷出油。此外，通过在外转子16和内转子17上设置具有空间25a、35a的切去部25、35，从而如图1(b)所示，切去部25、35的空间25a、35a成为与吸入孔11或喷出孔12连通的状态。由此，可以从吸入孔11经由空间25a、35a向室20输入油，可以从室20经由空间25a、35a向喷出孔12送出油。如上所述，因为可以一次经由空间25a、35a顺畅地引导油，所以可以抑制吸入孔11及喷出孔12中的压力变动。由此，因为可以抑制吸入油时及喷出油时的压力变动，所以可以抑制汽蚀发生。另外，通过抑制汽蚀发生，可以提高油泵10的泵效率，可以抑制油泵10的噪声。

另外，因为在外转子16和内转子17上设置了叶片部24、34，所以可以使得将吸入侧的室组40从配置在封入行程处的室20切离的定时、和将配置在封入行程处的室20与喷出侧的室组41连通的定时同步。在这里，图5(a)～(c)是表示配置在封入行程处的室20及其附近的说明图。此外，在下面的说明中，将配置在封入行程处的室20称为室C2，将配置在室C2的吸入侧的室20称为室C1，将配置在室C2的喷出侧的室20称为室C3。

首先，如图5(a)所示，在配置于封入行程处的室C2即将成为最大容积之前，如标号α1所示，位于室C2和室C1之间的叶片部24、34沿周向错开，因此，形成室C2和吸入侧的室组40连通的状态。另一方面，如标号α2所示，位置于室C2和室C3之间的叶片部24、34相对，因此，形成室C2和喷出侧的室组41断开的状态。即，在室C2即将成为最大容积之前，形成室C2仅与吸入侧的室组40连通的状态。

另外，如图5(b)所示，内转子17及外转子16从图5(a)所示的位置开始旋转，在室C2成为最大容积时，如标号β1所示，位于室C2和室C1之间的叶片部24、34相对，因此，形成室C2和吸入侧的室组40断开的状态。另外，如标号β2所示，位于室C2和室C3之间的叶片部24、34相对，因此，形成室C2和喷出侧的室组41断开的状态。即，在室C2成为最大容积时，形成室C2和两个室组40、41均断开的状态。

此外，如图5(c)所示，内转子17及外转子16从图5(b)所示的位置开始旋转，在室C2刚成为最大容积后，如标号γ1所示，位于室C2和室C1之间的叶片部24、34相对，因此，形成室C2和吸入侧的室组40断开的状态。另一方面，如标号γ2所示，位于室C2和室C3之间的叶片部24、34沿周向错开，因此，形成室C2和喷出侧的室组41连通的状态。即，在室C2刚成为最大容积后，形成室C2仅与喷出侧的室组41连通的状态。

如上述所示，在内转子17及外转子16旋转时，以室C2成为最大容积的定时为界，将室C2连通目标从吸入侧的室组40切换为喷出侧的室组41。即，可以使得室C2完成油封入的封入定时、和从室C2开始喷射油的打开定时同步。由此，在将室C2密封的状态下，不会伴随着室C2的容积扩大或容积缩小，从而可以抑制室C2内的压力变动，防止汽蚀产生。由此，可以提高油泵10的泵效率，可以抑制油泵10的噪声。此外，因为在室C2成为最大容积的定时，将室C2和吸入侧的室组40断开，所以可以在油室C2内捕捉与理论容积相当的油，可以提高油泵10的泵效率。

如上述所示，对于现有的油泵，极难使得室C2完成油封入的封入定时、和从室C2开始喷射油的打开定时同步。即，对于现有的油泵，为了调整封入定时及打开定时，需要调整吸入孔最终位置的相位、喷出孔开口位置的相位、或者变更内齿或外齿的轮廓，但对与泵性能直接相关的内齿或外齿的轮廓等进行变更极困难。与此相对，在本发明的油泵10中，在外转子16及内转子17上，除了形成由内齿18及外齿19构成的导向齿22、32之外，还形成叶片部24、34。由此，无需变更内齿18或外齿19的轮廓，仅通过调整叶片部24、34的厚度尺寸等，就可以调整封入定时及打开定时，可以容易地同步定时。

在上述说明中，从导向齿22、32的齿顶部23、33向两侧延伸而形成有一对叶片部24、34，但并不限定于此，也可以从导向齿22、32的齿顶部23、33仅向一侧延伸而形成叶片部24、34。在这里，图6是表示本发明的其他实施方式的油泵(内接齿轮式流体装置)50所具有的外转子(转子)51和内转子(转子)52的分解斜视图。

如图6所示，在外转子51的内周部53上，利用沿周向连续的内齿54形成有导向齿55。该导向齿55的宽度尺寸比外转子51的宽度尺寸略窄地形成，导向齿55在宽度方向上延伸至外转子51的一端面而形成。此外，导向齿55的齿面具有次摆线曲线的轮廓。另外，在导向齿55的各齿顶部56处，形成有在宽度方向上延伸至外转子51的另一端面(端面)51a的叶片部57。此外，从外转子51的内周部53沿直径方向内侧延伸的叶片部57的端面57a，延伸至与导向齿55的齿顶部56相同的齿顶位置而形成。这样，在外转子51上形成沿周向隔着规定间隔排列的多个叶片部57，在叶片部57之间形成有切去部58，其具有与导向齿55的端面相邻的空间58a。相同地，在内转子52的外周部63上，利用沿周向连续的外齿64形成有导向齿65。该导向齿65的宽度尺寸比内转子52的宽度尺寸略窄地形成，导向齿65在宽度方向上延伸至内转子52的一端面而形成。此外，导向齿65的齿面具有次摆线曲线的轮廓。另外，在导向齿65的各齿顶部66处，形成有在宽度方向上延伸至内转子52的另一端面(端面)52a的叶片部67。此外，从内转子52的外周部63沿直径方向外侧延伸的叶片部67的端面67a，延伸至与导向齿65的齿顶部66相同的齿顶位置而形成。如上所述，在内转子52上形成沿周向隔着规定间隔排列的多个叶片部67，在叶片部67之间形成有切去部68，其具有与导向齿65的端面相邻的空间68a。由此，即使是仅在导向齿55、65的一端侧形成叶片部57、67的情况下，也可以获得与上述油泵10相同的效果。

另外，在上述说明中，在外转子16、51和内转子17、52这两者上都形成有叶片部24、34、57、67，但并不限于此，也可以仅在外转子16、51或内转子17、52上形成叶片部24、34、57、67。在这里，图7是表示本发明的其他实施方式的油泵(内接齿轮式流体装置)70所具有的外转子16和内转子71的分解斜视图。另外，图8是表示本发明的其他实施方式的油泵(内接齿轮式流体装置)72所具有的外转子73和内转子17的分解斜视图。此外，在图7及图8中，对于与图3(b)所示的部件相同的部件，标注相同的标号并省略其说明。首先，也可以如图7所示，构成为在外转子16的内周部21上形成叶片部24，另一方面，仅由外齿75构成内转子71的外周部74。另外，也可以如图8所示，构成为在内转子17的外周部31上形成叶片部34，另一方面，仅由内齿77构成外转子73的内周部76。如上所述，即使仅在外转子16或内转子17上形成叶片部24、34的情况下，也可以获得与上述油泵10相同的效果。

本发明并不限于上述实施方式，当然可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。例如，在上述说明中，作为内接齿轮式流体装置，举出对润滑油等加压输送的油泵10为例进行了说明，但本发明也可以应用于作为内接齿轮式流体装置而将液体加压输送的所有泵中，本发明也可以应用于作为内接齿轮式流体装置而将加压输送的流体作为动力源的流体电动机(油压电动机等)中。另外，将外转子16的内齿18及内转子17的外齿19形成为次摆线曲线的轮廓，但并不限定于此，也可以使用其他曲线的轮廓形成内齿18及外齿19。

Claims

1.一种内接齿轮式流体装置，其具有：

腔室，其具有入口孔及出口孔；

外转子，其可自由旋转地收容在所述腔室中；以及

内转子，其组装在所述外转子的内侧，

该内接齿轮式流体装置的特征在于，

在所述外转子和所述内转子之间划分出的多个流体室在入口行程、出口行程及封入行程之间移动，其中，入口行程是与所述入口孔连通且容积扩大的行程，出口行程是与所述出口孔连通且容积缩小的行程，封入行程是位于所述入口行程和所述出口行程之间且容积最大的行程，

在所述外转子的内周部上，与所述外转子的宽度尺寸相比较窄地形成有由沿周向连续的内齿构成的第一导向齿，并且形成从所述第一导向齿的齿顶部至所述外转子的端面为止沿宽度方向延伸的第一叶片部，在所述内转子的外周部上，与所述内转子的宽度尺寸相比较窄地形成有由沿周向连续的外齿构成的第二导向齿，并且形成从所述第二导向齿的齿顶部至所述内转子的端面为止沿宽度方向延伸的第二叶片部，

从所述外转子沿径向延伸的所述第一叶片部的端面，形成在与所述第一导向齿的齿顶部相同的齿顶位置处，从所述内转子沿径向延伸的所述第二叶片部的端面，形成在与所述第二导向齿的齿顶部相同的齿顶位置处，

在所述封入行程的流体室成为最大容积前，经由沿周向隔着规定间隔配置的所述第一叶片部间以及所述第二叶片部间的空间，所述封入行程的流体室和所述入口行程的流体室连通，另一方面，利用所述第一叶片部和所述第二叶片部将所述封入行程的流体室和所述出口行程的流体室断开，

在所述封入行程的流体室形成最大容积时，利用所述第一叶片部和所述第二叶片部将所述封入行程的流体室和所述出口行程的流体室断开，并且利用所述第一叶片部和所述第二叶片部将所述封入行程的流体室和所述入口行程的流体室断开，

在所述封入行程的流体室成为最大容积后，利用所述第一叶片部和所述第二叶片部将所述封入行程的流体室和所述入口行程的流体室断开，另一方面，经由所述第一叶片部间以及所述第二叶片部间的空间，所述封入行程的流体室和所述出口行程的流体室连通，

使得将所述封入行程的流体室和所述入口行程的流体室从连通状态切换为断开状态的封入定时、和将所述封入行程的流体室和所述出口行程的流体室从断开状态切换为连通状态的打开定时同步。

2.根据权利要求1所述的内接齿轮式流体装置，其特征在于，

配置在所述入口行程处的多个流体室经由所述第一叶片部间以及所述第二叶片部间的空间彼此连通，配置在所述出口行程处的多个流体室经由所述第一叶片部间以及所述第二叶片部间的空间彼此连通。

3.根据权利要求1所述的内接齿轮式流体装置，其特征在于，

所述第一叶片部从所述第一导向齿的齿顶部向宽度方向的两侧延伸而形成，所述第二叶片部从所述第二导向齿的齿顶部向宽度方向的两侧延伸而形成。