CN106605065B - 内齿轮泵 - Google Patents

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Abstract

一种内齿轮泵，其容纳有具有内齿的环状内齿轮、以及容纳有具有与内齿轮的内齿内接啮合的外齿且以偏心的方式配置在内齿轮内部的外齿轮，所述内齿的齿数比所述外齿多一个，在所述内齿轮泵中，所述外齿以及所述内齿的任一方的齿顶部和啮合部由一条曲率连续的曲线形成，该曲线根据使齿顶的顶点具有最大曲率，并使曲率朝向齿根逐渐减小的公式形成。

Description

内齿轮泵
技术领域
本发明涉及一种内齿轮泵，其将外齿轮以偏心的方式容纳在内齿轮的内部并使内齿轮的内齿和外齿轮的外齿内接啮合，内齿的齿数比外齿多一个。
背景技术
在这种类型的内齿轮泵中，具有内齿的环状内齿轮旋转自如地容纳在泵壳体的容纳孔中，具有与该内齿轮的内齿内接啮合的外齿的外齿轮以偏心的方式容纳在内齿轮的内部，通过外齿轮的旋转驱动使内齿轮旋转，由此，液体从吸入口被吸入，并经由由外齿和内齿划分形成的最大容积空间从排出口被排出。此外，在外齿轮的外齿中，齿根部由内摆线形成，齿顶部由外摆线形成，并且齿顶部和齿根部之间的啮合部由渐开线形成。此外，内齿轮的内齿由外齿的各齿廓曲线的包络线形成。通过这种方式，使渐开线与外齿轮和内齿轮之间的偏心量不相关，从而在偏心量的设定上产生自由度，通过增加偏心量便可实现大排出量。此外，可以在最大容积空间侧以及在外齿和内齿最深地啮合的最深啮合部侧，将外齿和内齿之间的间隙设定为最小，并且可以在处于最大容积空间与最深啮合部之间的吸入口侧以及排出口侧，将外齿和内齿之间的间隙设定为较大，从而避免外齿和内齿在整周的所有齿处相接触，由此提高机械效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开第2005-36735号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在以往的内齿轮泵中，外齿的齿根部、齿顶部和啮合部分别由内摆线、外摆线和渐开线形成，因此，与外齿啮合的内齿在三种不同曲线上进行啮合，从而在不连续的曲线间移动。在这种情况下，由于负载的变动或者由于内齿轮与壳体之间的间隙所导致的移动等会对内齿和外齿之间的啮合产生干扰，从而容易产生噪音。
期望在内齿轮泵中不会有损于通过避免外齿和内齿在整周的所有齿处相接触而提高机械效率这一优点，而能够降低噪音的产生。
解决问题的技术方案
本发明涉及一种内齿轮泵，其容纳有具有内齿的环状内齿轮、以及容纳有具有与内齿轮的内齿内接啮合的外齿且以偏心的方式配置在内齿轮内部的外齿轮，所述内齿的齿数比所述外齿多一个，所述内齿轮泵的特征在于，所述外齿以及所述内齿的任一方的齿顶部和啮合部由一条曲率连续的曲线形成，该曲线根据下列使齿顶的顶点具有最大曲率，并使曲率朝向齿根逐渐减小的式(1)至(5)形成。
r＝ro-dr·cosθ 式(1)
Px＝(ro-dr)+1/4dr{1-cos(2θ)} 式(2)
Py＝1/4dr{-2θ+sin(2θ)} 式(3)
Qx＝Px-r·cosθ 式(4)
Qy＝Py+r·sinθ 式(5)
其中，
r是曲线的半径，
ro是基准半径，
dr是变分量，
θ是参数，
Px是轨迹中心的X坐标，
Py是轨迹中心的Y坐标，
Qx是由轨迹中心(Px，Py)生成的曲线上的点的X坐标，
Qy是由轨迹中心(Px，Py)生成的曲线上的点的Y坐标。
发明的效果
在本发明中，外齿以及内齿任一方的齿顶部和啮合部由一条曲率连续的曲线形成，该曲线使齿顶的顶点具有最大曲率，并使曲率朝向齿根逐渐减小。因此，由形成齿顶部和啮合部的曲线范成的包络线在齿顶部和啮合部之间成为交叉的曲线部，所以能够避免外齿和内齿在整周的所有齿处相接触，不会有损于提高机械效率的优点。此外，齿顶部和啮合部由一条曲率连续、并使齿顶的顶点具有最大曲率，使曲率朝向齿根逐渐减小的曲线形成，所以能够抑制啮合速度从啮合部到齿顶部不连续地变动。由此，即使由于负载的变动或者由于内齿轮与壳体之间的间隙所导致的移动等对内齿和外齿之间的啮合产生干扰，内齿和外齿之间的啮合也可以平滑地过渡，从而能够降低噪音的产生。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的内齿轮泵的剖视图。
图2是图1的主要部分的放大图。
图3是根据式1的齿廓的示意图。
图4是根据式2至式5的齿廓的示意图。
图5是一个实施方式的由形成齿顶部和啮合部的曲线L范成的包络线L1的示意图。
附图标记的说明
1：内齿轮；
1A：内齿；
3：外齿轮；
3A：外齿；
7A、8A：齿顶部；
7B、8C：啮合部；
L：曲线
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。
在图1中，环状内齿轮1具有16个内齿1A，并且以旋转中心H为中心旋转自如地容纳在壳体2内。外齿轮3具有与内齿1A内接啮合的15个外齿3A，并且以与旋转中心H偏心的旋转中心H1为中心旋转自如地容纳在内齿轮1的内部。内齿轮1和外齿轮3的偏心量E1为内齿轮1的旋转中心H和外齿轮3的旋转中心H1之间的尺寸(距离)。驱动轴4是旋转驱动外齿轮3的驱动轴，并与外齿轮3卡合。用于吸入油的吸入口5和用于排出油的排出口6以如下方式穿设于壳体2，即，以通过旋转中心H和H1的直线为对称轴而设置在相对称的位置上。
图2示出了内齿轮1的内齿1A和外齿轮3的外齿3A的齿廓形状的细节。
内齿1A从齿顶朝向齿根由齿顶部7A、啮合部7B、连接部7C以及齿根部7D形成，由上述部分构成始于齿顶的顶点a的左半部分。始于齿顶的顶点a的右半部分以通过内齿轮1的中心H和顶点a的直线为对称轴形成为与左半部分相对称的形状。齿顶部7A和啮合部7B由使顶点a具有最大曲率、并使曲率朝向齿根逐渐减小的曲线L形成。具体地，由曲线L中将点a b之间进行连接的曲线形成。曲线L根据以下式(1)～(5)求算。
r＝ro-dr·cosθ 式(1)
Px＝(ro-dr)+1/4dr{1-cos(2θ)} 式(2)
Py＝1/4dr{-2θ+sin(2θ)} 式(3)
Qx＝Px-r·cosθ 式(4)
Qy＝Py+r·sinθ 式(5)
其中，
r是曲线的半径，
ro是基准半径，
dr是变分量，
θ是参数，
Px是轨迹中心的X坐标，
Py是轨迹中心的Y坐标，
Qx是由轨迹中心(Px，Py)生成的曲线上的点的X坐标，
Qy是由轨迹中心(Px，Py)生成的曲线上的点的Y坐标。
在图3中示出了根据式1的齿廓的示意图。图3用纵轴表示曲线L的半径r，用横轴表示参数θ，并示出了伴随着θ从0变化到π/2，r从ro-dr变化到ro。
在图4中示出了根据式2至式5的齿廓的示意图。图4示出了形成曲线L(同时参照图2)的半径r的轨迹中心P的X、Y坐标以及由轨迹中心P生成的曲线L上的点Q的X、Y坐标根据参数θ而变化。
如图2所示，齿根部7D由具有中心7E且半径为R1的圆弧形成，且由该圆弧之中的将点cd之间进行连接的圆弧形成。半径为R1的圆弧由比后述的由外齿3A的齿顶部8A范成的包络线稍大的圆弧形成。中心7E位于通过内齿轮1的旋转中心H和齿根部7B的周向中心的线上。连接部7C是由具有中心7F且半径为R3的圆弧形成，其中，半径R3小于半径R1。具体地，该圆弧之中的将点bd之间进行连接的圆弧为连接部7C。
外齿3A由齿顶部8A、连接部8B、啮合部8C以及齿根部8D构成。齿顶部8A、啮合部8C以及齿根部8D由包络线L1形成，包络线L1由形成内齿1A中的齿顶部7A和啮合部7B的曲线L范成。齿顶部8A由包络线L1中与点CD之间相对应的部分构成，啮合部8C和齿根部8D由包络线L1中与点AB之间相对应的部分构成。连接部8B是将齿顶部8A与啮合部8C之间圆滑地连接的部分，并由半径为R4的圆弧形成。具体地，由半径为R4的圆弧中与点BD之间相对应的部分构成。
图5示出了由形成内齿1A中的齿顶部7A和啮合部7B的曲线L范成的包络线L1的示意图。
包络线L1在齿顶部8A与啮合部8C之间成为交叉的曲线部8E，该部分不作为齿廓而范成。并且，通过使曲线部8E的部分变得圆滑而形成上述连接部8B。
接下来，对上述构成的动作进行说明。
若驱动轴4驱动外齿轮3沿旋转方向A旋转，则与外齿轮3内接啮合的内齿轮1被旋转驱动，从而使从吸入口5吸入的油从排出口6排出。
内齿1A的齿顶部7A和啮合部7B由一条曲率连续的曲线L形成，曲线L使齿顶的顶点a具有最大曲率，并使曲率朝向齿根逐渐减小。因此，由形成内齿1A中的齿顶部7A和啮合部7B的曲线L所范成的、形成外齿3A中的齿顶部8A、啮合部8C以及齿根部8D的包络线L1，在齿顶部8A和啮合部8C之间成为交叉的曲线部8E，所以能够避免外齿3A和内齿1A在整周的所有齿处相接触而不会有损于提高机械效率的优点。此外，齿顶部7A和啮合部7B由一条曲率连续、使齿顶的顶点a具有最大曲率，并使曲率朝向齿根逐渐减小的曲线L形成，所以能够抑制啮合速度从啮合部7B到齿顶部7A不连续地变动。由此，即使由于负载的变动或者由于内齿轮1A与壳体2之间的间隙所导致的移动等对内齿1A和外齿3A之间的啮合产生干扰，内齿1A和外齿3A之间的啮合也可以平滑地过渡，从而能够降低噪音的产生。
此外，在一个实施方式中，内齿1A的齿顶部7A和啮合部7B由使齿顶的顶点a具有最大曲率，并使曲率朝向齿根逐渐减小的曲线L形成，外齿3A的齿顶部8A、啮合部8C以及齿根部8D由曲线L范成的包络线L1形成，与此相反地，当然外齿3A的齿顶部和啮合部也可以由使齿顶的顶点具有最大曲率、并使曲率朝向齿根逐渐减小的曲线形成，可以由形成外齿3A中的齿顶部和啮合部的曲线所范成的包络线分别形成内齿1A的齿顶部、啮合部和齿根部。

Claims (1)

1.一种内齿轮泵，其容纳有具有内齿的环状内齿轮、以及容纳有具有与内齿轮的内齿内接啮合的外齿且以偏心的方式配置在内齿轮内部的外齿轮，所述内齿的齿数比所述外齿多一个，所述内齿轮泵的特征在于，
所述外齿以及所述内齿的任一方的齿顶部和啮合部由一条曲率连续的曲线形成，该曲线根据下列使齿顶的顶点具有最大曲率，并使曲率朝向齿根逐渐减小的式(1)至(5)形成:
r＝ro-dr·cosθ 式(1)；
Px＝(ro-dr)+1/4dr{1-cos(2θ)} 式(2)；
Py＝1/4dr{-2θ+sin(2θ)} 式(3)；
Qx＝Px-r·cosθ 式(4)；
Qy＝Py+r·sinθ 式(5)；
其中，
r是曲线的半径，
ro是基准半径，
dr是变分量，
θ是参数，
Px是轨迹中心的X坐标，
Py是轨迹中心的Y坐标，
Qx是由轨迹中心(Px，Py)生成的曲线上的点的X坐标，
Qy是由轨迹中心(Px，Py)生成的曲线上的点的Y坐标。
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