CN109863304B - 内转式齿轮泵 - Google Patents

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Abstract

就内转式齿轮泵(P)而言，具有外齿(4a)的小齿轮(4)和具有内齿(5a)的齿轮(5)被收纳在壳体(1)内，并且内齿(5a)和外齿(4a)啮合而使得小齿轮(4)和齿轮(5)旋转。小齿轮(4)连结在接受外部马达的旋转力的旋转轴(3)上且与旋转轴(3)一体旋转，并且小齿轮(4)为在旋转轴(3)的驱动下旋转的驱动齿轮。齿轮(5)经由作为滑动轴承的齿轮衬套(7)被设置在壳体(1)内的齿轮销(6)支承着能够进行旋转，齿轮(5)为从动齿轮。

Description

内转式齿轮泵
技术领域
本发明涉及一种内转式齿轮泵，在该内转式齿轮泵的壳体内使外齿轮和内齿轮啮合起来进行旋转，从而对流体进行吸入、排出。
背景技术
迄今为止，公知有如下的内转式齿轮泵，即：在该内转式齿轮泵的壳体内，收纳有驱动齿轮、具有与该驱动齿轮偏心的旋转轴并与驱动齿轮啮合的从动齿轮、以及设置在驱动齿轮与从动齿轮之间的月牙形状的导向件，并且该内转式齿轮泵利用马达等使驱动齿轮和与该驱动齿轮啮合的从动齿轮旋转，从而对流体进行吸入、排出(例如参照专利文献1、2)。
此外，在专利文献2中公开了以下示例，即：当作为驱动齿轮的齿轮(内齿轮)的相邻内齿的外侧齿廓(tooth profile)为同一个圆的一部分即为圆弧齿廓时，理论上推导出作为从动齿轮的小齿轮(外齿轮)的外齿的、与齿轮的内齿相啮合的啮合面的形状。
专利文献1：日本公开专利公报特开2015-214965号公报
专利文献2：日本公开专利公报特开平9-60594号公报
发明内容
－发明要解决的技术问题－
近年来，作为内转式齿轮泵的用途，不仅是像液压泵那样输送具有规定粘度的流体，还越来越多地利用内转式齿轮泵来输送粘度远低于水的流体、像半固形物那样的高粘度流体。此外，流体本身也并非单一物质，利用内转式齿轮泵输送多种物质的混合物、例如混有浆料的树脂等的情况也在不断增加。
不过，当利用内转式齿轮泵来输送高粘度或混有固形物那样的流体时，对泵施加的负荷、特别是对齿轮等旋转部的部件施加的负荷较大，因而损害了泵自身的耐久性。
本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于：提供一种能够输送具有各种粘度的流体、含有固形物的流体等且耐久性优异的内转式齿轮泵。
－用以解决技术问题的技术方案－
为了实现上述目的，在本发明中，将小齿轮用作驱动齿轮，并将具有内齿的齿轮用作从动齿轮，齿轮经由作为滑动轴承的齿轮衬套被设置于壳体内的齿轮销支承着能够进行旋转。
具体而言，本发明的内转式齿轮泵是这样的，在所述内转式齿轮泵的壳体内收纳有小齿轮和齿轮，在所述壳体上形成有吸入口和排出口，所述小齿轮具有外齿，所述齿轮相对于小齿轮偏心布置，并具有与小齿轮的外齿啮合的内齿，小齿轮和齿轮在内齿和外齿的啮合状态下旋转，从而使已从吸入口吸入到壳体内的流体从排出口排出，所述内转式齿轮泵的特征在于：所述内转式齿轮泵具有旋转轴和齿轮销，所述旋转轴被壳体支承着能够进行旋转，并由外部致动器驱动着旋转，所述齿轮销设置在壳体内，小齿轮连结在旋转轴上且与该旋转轴一体旋转，并能够在该旋转轴的驱动下进行旋转，齿轮经由作为滑动轴承的齿轮衬套被齿轮销支承着能够进行旋转。
根据该构成方式，通过将小齿轮用作驱动齿轮，从而能够降低作用在滑动轴承即齿轮衬套上的荷载，能够谋求齿轮衬套的长寿命化，并能够提高泵的耐久性。
优选的是：齿轮具有m个(m为3以上的自然数)内齿，在所述内齿中，隔着n个(m/2＜n＜m，n为自然数)内齿布置的两个内齿的内侧齿廓位于同一个圆的圆弧上，小齿轮具有o个(o＜m，o为自然数)外齿，所述外齿的理论齿廓构成为：当在使齿轮以该齿轮的旋转中心Og为中心旋转规定角度时，将齿轮与小齿轮的接触点的轨迹设为CP的情况下，使轨迹CP与以小齿轮的旋转中心Op为中心沿着与齿轮的旋转方向相反的方向旋转下述角度所得到的轨迹相一致，其中，该角度是用齿轮和小齿轮的齿数比的反比即m/o乘以所述规定角度而得到的角度。
根据该构成方式，与现有齿轮相比，齿轮的内齿与小齿轮的外齿相互平滑地啮合，并且能够增大齿轮的外径与内径之比，从而能够增加泵的排出量。
优选的是：外齿的实用齿廓是通过将与理论齿廓近似的多个圆弧组合而成的形状。
根据该构成方式，小齿轮的外齿齿廓的设计变得容易。
优选的是：在所述齿轮的齿轮基部的外周部，设有所述内齿，齿轮衬套比齿轮基部朝所述小齿轮一侧突出规定的突出长度，齿轮基部和小齿轮布置成：所述齿轮基部和所述小齿轮之间的距离比所述突出长度长。
根据该构成方式，能够防止当齿轮和小齿轮旋转时两者接触而产生磨损，从而能够提高齿轮的寿命，进而能够提高泵的耐久性。
优选的是：在齿轮基部的与小齿轮相反的一侧设置有套筒，该套筒用于调节齿轮衬套在旋转轴的旋转轴方向上的位置。
根据该构成方式，即使当齿轮衬套产生磨损时，也能够通过调节套筒和齿轮之间的位置关系来修正齿轮衬套的突出量。由此，能够适当地保持齿轮和小齿轮之间的距离，从而能够防止由于两者接触而产生刮伤、磨损，进而能够提高泵的耐久性。还能够降低齿轮衬套的更换频率。
优选的是：小齿轮的材料包括铁类材料，齿轮衬套由青铜类材料、碳类材料、碳化硅、以及碳类材料和碳化硅的复合材料中的任一种制成。
根据该构成方式，在与齿轮衬套相向的小齿轮的表面上难以出现刮伤，从而能够谋求小齿轮的长寿命化。
－发明的效果－
如以上所说明的那样，根据本发明，能够抑制齿轮等旋转部的部件产生磨损，从而能够提高内转式齿轮泵的耐久性。
附图说明
图1A是本发明的实施方式所涉及的内转式齿轮泵的剖视图。
图1B是沿图1A中的IB-IB线剖开的剖视图。
图2是内转式齿轮泵的动作说明图。
图3是从轴心方向观看齿轮所得到的图。
图4是齿轮的上半部分的剖视图。
图5是当改变齿轮轮毂(gear boss)的形状时齿轮的上半部分的剖视图。
图6是从轴心方向观看小齿轮所得到的图。
图7是小齿轮的上半部分的剖视图。
图8是从轴心方向观看现有齿轮所得到的图。
图9是示出现有的小齿轮的相当于图6的图。
图10是现有的小齿轮的剖视图。
图11A是表示当隔着五个内齿布置的两个内齿的内侧齿廓位于同一个圆的圆弧上时齿轮和小齿轮的形状的图。
图11B是表示当隔着六个内齿布置的两个内齿的内侧齿廓位于同一个圆的圆弧上时齿轮和小齿轮的形状的图。
图11C是表示当隔着四个内齿布置的两个内齿的内侧齿廓位于同一个圆的圆弧上时齿轮和小齿轮的形状的图。
图12是示出图11A所示的齿轮与小齿轮之间的接触点的轨迹、以及图11B所示的齿轮与小齿轮之间的接触点的轨迹的图。
图13A是说明求出接触点时的各要素的图。
图13B是示出齿轮和小齿轮之间的接触点随齿轮旋转而绘制的轨迹、以及由接触点的轨迹求出的小齿轮的理论齿廓的轨迹的图。
图14A是示出当使齿轮旋转时，本发明的实施方式所涉及的接触点的轨迹以及现有技术所涉及的接触点的轨迹的图。
图14B是图14A的部分放大图。
图15是示出当使齿轮沿顺时针方向或逆时针方向旋转时齿轮的内齿与小齿轮的外齿之间的接触点的轨迹的图。
图16是相当于图15的图，其示出当使齿轮沿顺时针方向或逆时针方向旋转时现有技术所涉及的齿轮的内齿与小齿轮的外齿之间的接触点的轨迹。
图17是本发明的第二实施方式所涉及的、齿轮和小齿轮的相向部分的放大剖视图。
图18是将齿轮衬套安装在套筒上的结构的说明图。
图19是将套筒安装在齿轮上的结构的说明图。
图20是调节齿轮衬套的突出量的结构的说明图。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明的实施方式。以下对优选实施方式的说明在本质上仅为示例而已，完全没有意图限制本发明、其应用对象或其用途。
(内转式齿轮泵的结构和动作)
图1A及图1B示出了本发明的实施方式所涉及的内转式齿轮泵P，该内转式齿轮泵P具有壳体1，壳体1由壳体主体2、以及对壳体主体2进行密封的壳盖9及端盖10构成，由此就在壳体1内形成了密闭空间。用于将流体吸入壳体1内的吸入口12、和用于从壳体1内排出流体的排出口13开在壳体主体2上，吸入口12和排出口13是以相对于后述齿轮5的旋转轴心而言角度间隔为90°的状态布置的。
在壳体1内收纳有小齿轮4和呈近似有底圆筒状的齿轮5，该小齿轮4为驱动齿轮并具有外齿4a，所述齿轮5为从动齿轮，并相对于该小齿轮4偏心布置，且具有与小齿轮4的外齿4a部分啮合的内齿5a。
壳盖9构成小齿轮4侧的盖，并且接受来自未图示出的马达(外部致动器)的旋转力而被驱动着旋转的旋转轴3保持气密性地贯穿该壳盖9，该旋转轴3的位于壳体1内的端部插入小齿轮4，从而小齿轮4连结在该旋转轴3上且与该旋转轴3一体旋转，并且小齿轮4能够在旋转轴3的驱动下旋转。
此外，在壳盖9内设有向壳体1内突出的导向件8，该导向件8呈月牙形，并布置在小齿轮4的外齿4a的齿顶与齿轮5的内齿5a的齿顶之间。
端盖10构成齿轮5侧的盖，并且在相对于旋转轴3偏心的位置上与旋转轴3平行的齿轮销6以使其内端部突出到壳体1内的方式保持气密性地贯穿所述端盖10并被安装固定在该端盖10上，齿轮5经由圆筒状的齿轮衬套7套在该齿轮销6上并被该齿轮销6支承着能够进行旋转。该齿轮衬套7作为固定安装在端盖10上的齿轮销6与绕齿轮销6转动的齿轮5之间的滑动轴承发挥作用。
需要说明的是，在下文中只要没有特别说明，“前”指的是从与旋转轴3正交的方向看去布置有壳盖9的一侧(在图1A中为右侧)，“后”指的是其相反侧，即布置有端盖10的一侧(在图1A中为左侧)。
齿轮5具有呈圆板状的基部5b，在该基部的中心部以贯穿该中心部的方式形成有安装孔5f(参照图3和图5)。多个内齿5a以间隔一定角度的方式呈环状地突出设置在基部5b的与小齿轮4相向的前表面5c的外周部。此外，插入安装孔5f内的圆筒状的套筒11(参照图17)安装在基部5b的与小齿轮4相反一侧的后表面5d上，并且齿轮衬套7由齿轮销6和套筒11夹住。需要说明的是，也可以直接将齿轮衬套7安装在齿轮5上。
在本实施方式中，外齿4a的齿数为8，内齿5a的齿数为11。不过，上述齿数可根据泵的设计条件等适当加以改变，并不局限于上述数值。
如图2所示，在旋转轴3的驱动下，小齿轮4及齿轮5在小齿轮4的外齿4a与齿轮5的内齿5a相啮合的啮合状态下进行旋转，从而将已从吸入口12吸入到壳体1内的流体从排出口13排出。具体而言，在马达等的驱动下使旋转轴3旋转，进而由旋转轴3驱动着使小齿轮4旋转。此时，用内齿5a与小齿轮4的外齿4a啮合的齿轮5接收扭矩，从而该齿轮5也以齿轮销6为轴进行旋转。
由于是在外齿4a与内齿5a啮合的状态下从吸入口12吸入流体14的，因而不会出现流体14向排出口13泄漏的情况。
由于小齿轮4和齿轮5旋转，使得外齿4a与内齿5a脱离啮合，已从吸入口12吸入的流体14被封闭在由导向件8的内周面、外齿4a的齿槽、齿轮5的基部5b和壳盖9分隔出来的空间中，并沿着导向件8移动。同时，流体14也被封闭在由导向件8的外周面、内齿5a的齿槽、齿轮5的基部5b和壳盖9分隔出来的空间中，并以相同方式移动，填充在两个空间中的流体14随着小齿轮4和齿轮5旋转而被送往排出口13。
进而，当小齿轮4和齿轮5旋转时，外齿4a和内齿5a再次开始啮合，被填充在上述各个空间中的流体14被从排出口13排出。
当外齿4a和内齿5a完全啮合时，就由上述齿4a、5a、齿轮5的基部5b和壳盖9密封住流体14，因而流体14不被送往排出口13，也不朝吸入口12逆流。
(关于小齿轮驱动方式)
一般就内转式齿轮泵而言，在其运转过程中，设置在从动齿轮侧的衬套位于流体中，而与流体相接触。
如上所述，由于所输送的流体的粘度、该流体所含有的固形物的种类、量等各不相同，所以在泵旋转的过程中，与流体接触的衬套就容易产生磨损。
因此，在本实施方式中，采用的不是专利文献2中所公开的那样由齿轮5作为驱动齿轮进行旋转的现有齿轮驱动方式，而是由小齿轮4作为驱动齿轮进行旋转的小齿轮驱动方式。
首先，对作用在齿轮5和小齿轮4上的荷载进行说明。作用在图7所示的小齿轮4上的荷载Fp由下述式(1)表示。
Fp＝rp×P×T (1)
在此，rp：小齿轮4的外半径；
P：吸入压力与排出压力之间的压差；
T：小齿轮4的旋转轴方向上的厚度(齿宽)。
另一方面，作用在图4所示的齿轮5上的荷载Fg由下述式(2)近似地表示。
Fg＝rg×P×t/2 (2)
在此，rg：齿轮5的外半径；
t：基部5b的旋转轴方向上的厚度。
需要说明的是，在齿轮5中，压差P施加在基部5b上，并相当于施加在前表面5c上的压力Pa与施加在后表面5d上的压力Pb之差。
此外，小齿轮4与齿轮5的外半径的比率由齿数比决定。
在本实施方式中，小齿轮4的齿数o为8，齿轮5的齿数m为11，因此齿数比o/m为8/11。此外，若将小齿轮4的旋转轴方向上的厚度T与齿轮5的基部5b的旋转轴方向上的厚度t之比设定在0.3到0.4之间，则由式(1)表示的荷载Fp与由式(2)表示的荷载Fg之比即Fg/Fp就在0.2到0.275之间。
因此，作用在齿轮上的荷载Fg是作用在小齿轮上的荷载Fp的大约1/5到大约1/4。
因为由式(2)表示的荷载Fg也作用在齿轮衬套7上，所以与将和流体接触的衬套设置在小齿轮4侧的齿轮驱动方式相比，在将和流体接触的衬套设置在齿轮5侧的小齿轮驱动方式下，施加在衬套上的负荷较小。由此，能够谋求齿轮衬套7的长寿命化，并且泵P整体的耐久性提高。
此外，通过采用小齿轮驱动方式，从而能够减小从马达接收的传递扭矩。
一般而言，如果从马达向旋转轴传递的传递扭矩增大，则还需要增大旋转轴与齿轮之间的紧固力。
当通过螺钉固定的方式将旋转轴和齿轮之间紧固起来时，紧固力因螺钉的强度而受到限制，所以当欲增大传递扭矩时，大多通过热压配合将两者紧固起来。需要说明的是，热压配合指的是对齿轮加热而使其膨胀，来扩大齿轮的孔的直径，并在该状态下将旋转轴嵌入孔中，在冷却后借助齿轮的收缩力而成为固定状态。
利用热压配合而获得的紧固力由旋转轴所接收到的来自齿轮的压力和旋转轴与齿轮之间的接触面积决定。
当采用齿轮驱动方式时，为了防止马达的负荷增大，而不能使齿轮5的基部5b的厚度增加到必要厚度以上。因此，就有必要增大旋转轴3的直径、或者像图5所示的齿轮轮毂5e那样改变齿轮轮毂5e的形状而增大该齿轮轮毂5e的直径或其长度来扩大接触面积，从而增加旋转轴3与齿轮5之间的紧固力。
不过，上述方法都导致了装置大型化、部件成本增加。
另一方面，在小齿轮驱动方式下，由于设置在小齿轮4上的安装孔4c的内侧面都会与旋转轴3接触，因此与齿轮驱动方式不同，不需要修正旋转轴3的尺寸或设置齿轮轮毂5e，从设计方面和成本方面来看是有利的。
假设齿轮驱动方式下的齿轮的安装孔5f的直径与小齿轮驱动方式下的小齿轮的安装孔4c的直径相等，通过计算两者的传递扭矩得知：后者能够传递前者的大约1.13倍～1.7倍的扭矩。该差异主要是由于齿轮5的基部5b的厚度和小齿轮4的齿宽之间的差异造成的。
此外，通过采用小齿轮驱动方式，而能够简化使旋转轴3旋转的机构，还能够削减其成本。
若按照上述齿数比进行计算，则当齿轮5以100rpm旋转时，小齿轮4的转速约为140rpm。若工作量相同，则转速越大，旋转扭矩就越小，因此与齿轮驱动方式相比，在小齿轮驱动方式下，旋转轴3的旋转扭矩减小。
因此，当经由减速齿轮将来自马达的旋转力传递给旋转轴3的情况下，能够使用减速比较小、即旋转扭矩较小的具有简单结构的减速齿轮。
(小齿轮和齿轮的齿廓设计)
就上述小齿轮驱动方式的内转式齿轮泵P而言，通过使小齿轮4的外齿4a与齿轮5的内齿5a平滑地啮合起来，而能够进一步提高泵P的耐久性。
因此，在本实施方式中，通过将齿轮5的内齿5a的形状的朝向设定成与专利文献2所公开的圆弧形状的朝向相反，并按照下述方式对齿轮5的内齿5a的齿廓和与其相应的小齿轮4的外齿4a的齿廓进行设计，从而能够使齿轮的啮合比现有的内转式齿轮泵更为平滑。
(齿轮齿廓的设计)
如图3所示，齿轮5的内齿5a被设计成：通过齿轮5的节圆上的一点(图中的点a)、齿轮5的齿根圆上的一点(图中的点b)以及图中的点c的圆弧形状。
该圆弧的朝向与图8所示的现有齿轮的内齿形状相反，换言之，该圆弧为反向弧形。
需要说明的是，齿轮5的齿根圆指的是以齿轮5的旋转中心Op为中心且半径为齿轮5的内半径的圆。
在此，为了决定图3中的点c，与小齿轮4的齿顶形状之间的平衡关系变得很重要。
在实际的小齿轮4的齿廓设计中，大多将齿根形状设计成用圆弧将相邻的外齿4a之间连接起来。此时，考虑到加工容易性，则优选将圆弧的半径设计得较大。
另一方面，如果考虑到泵旋转时小齿轮4的外齿4a受到的荷载，则增大外齿4a的齿根厚度d有利于提高强度。
在实际设计中，外齿4a的强度得到重视，一般而言，当齿轮5的内齿5a的齿数为m个(m为3以上的自然数)时，隔着n个(m/2＜n＜m；n为自然数)内齿所选定的两个内齿的内侧齿廓位于同一圆弧上即可。
如果考虑以上情况，则首先在图11C所示的结构下，小齿轮4的强度比其他两种结构弱，因此不太适合实际使用。如图12所示，图11A所示的齿轮5与小齿轮4的接触点的轨迹A与图11B所示的接触点的轨迹B相比，相对于齿轮5的半径方向而言轨迹A的变化较小，可以说齿轮5和小齿轮4平滑地相接触。
因此，在本实施方式中，图11A所示的、隔着五个内齿布置的两个内齿的内侧齿廓位于同一个圆的圆弧上的结构为最佳形状。
需要说明的是，在图11A至图11C中，如上所述的那样设计成：小齿轮4的齿数o为8，齿轮5的齿数m为11。
(小齿轮齿廓的设计)
小齿轮4的理论齿廓按照如下所示的方法求出。
如图13A及图13B所示，首先确定将小齿轮4和齿轮5之间的节点P与齿轮5的齿廓圆中心Oc连接起来的直线L。接着，以齿轮5的旋转中心Og为中心，让齿轮5旋转角度θ。也就是说，以旋转中心Og为中心，使齿廓圆(tooth profile circle)C的中心Oc旋转角度θ，再以此为中心，绘制新的齿廓圆。同样地还绘制新的直线L。
求出新绘制的齿廓圆C与直线L之间的交点。在图13A和图13B中，示出了齿轮的左侧齿廓和直线L之间的交点。从齿轮机构的条件来看，该交点对应小齿轮4和齿轮5之间的接触点。
需要说明的是，齿轮5的旋转角度间隔为5度。
接着，使角度θ发生变化，求出接触点所描制的轨迹CP。当小齿轮4和齿轮5以理想状态啮合时，该轨迹CP就与随着齿轮5旋转而一起移动的小齿轮4的齿廓相对应。由此，小齿轮4的理论齿廓PT是将该接触点投影到小齿轮4上而得到的形状。具体而言，以小齿轮4的节圆的旋转中心Op为中心，让齿轮5旋转到原来的位置，即绕着与齿轮5的旋转方向相反的方向旋转，就能够获得接触点的轨迹CP。
此时，并不是使接触点反转角度θ，而是以旋转中心Op为中心反转由式(3)表示的角度θz。
θz＝θ×(m/o) (3)
进行上述操作，就能够如图6所示的那样获得小齿轮4的理论齿廓。
不过，由于按照上述方法求出的形状较复杂，因而在实际设计中，这种理论齿廓近似为多个圆弧，并将这些圆弧组合而成的形状作为小齿轮4的实际齿廓。
通过采用上述近似形状，从而能够容易地对小齿轮4的形状进行设计、绘图。
需要说明的是，如上所述，小齿轮4的齿根近似于将相邻的外齿4a之间连接起来的圆弧形状。齿顶为近似于齿轮5的齿根圆的形状。
需要说明的是，在实用齿廓的设计中，也需要考虑小齿轮4和齿轮5之间的齿隙，但在本说明书中省略了详细的说明。
下面，对本实施方式相对于现有技术的优点进行说明。
在此，本实施方式的齿轮5及小齿轮4分别为图3及图6所示的形状，现有的齿轮5及小齿轮4分别为图8及图9所示的形状。
首先，如图14A和图14B所示，相对于齿轮5的旋转而言，与现有齿轮的接触点(用白点表示)的轨迹相比，本实施方式的齿轮的接触点(用黑点表示)的轨迹较平滑地产生变化，并且相对于齿轮5的旋转而言，接触点的移动距离的偏差也较小。
这表明：在本实施方式中，小齿轮4在其齿廓的较大范围内接近等速且平滑地与齿轮5相接触。因此，与现有技术相比，小齿轮4与齿轮5之间难以出现磨损，从而使得小齿轮4与齿轮5的寿命提高。
此外，当使齿轮5沿顺时针旋转时，就图16所示的现有齿轮而言，接触点能够达到齿轮的节圆半径的大约1.012倍，而就图15所示的本实施方式的齿轮而言，接触点能够达到齿轮的节圆半径的大约1.037倍。
因此，与现有齿轮相比，就本实施方式的齿轮而言，能够扩大小齿轮4和齿轮5的接触范围。由此，能够使齿轮5的外径和内径之比增大，即能够使齿轮的齿高增大，从而能够增加泵P的排出量。
例如，假设在现有技术所涉及的内转式齿轮泵和本实施方式所涉及的内转式齿轮泵P中，齿轮5的外径、节圆半径及小齿轮4的旋转中心与齿轮5的旋转中心之间的距离分别相等，若对两者每旋转一周的排出量加以比较，则后者的排出量为前者的排出量的大约1.1倍。
如上所述，根据本实施方式，通过将齿轮5的齿廓设定成反向弧形，并将与其对应的小齿轮4的齿廓设定成相对于齿轮5的旋转而言，小齿轮4与齿轮5之间的接触点所描绘的轨迹是相对于小齿轮4的旋转中心进行几何转换所获得的轨迹，从而能够使小齿轮4与齿轮5在各自齿廓的较大范围内平滑地接触。由此，能够谋求齿轮的长寿命化，使得泵P的耐久性提高。
需要说明的是，在本实施方式中，将齿轮5的齿廓设计成使隔着五个内齿布置的两个内齿5a的内侧齿廓位于同一个圆的圆弧上，不过能够根据小齿轮4和齿轮5的齿数组合，对位于同一个圆的圆弧上的两个内齿5a之间的间隔适当地加以改变。
(关于齿轮衬套和齿轮及小齿轮的布置)
就现有的内转式齿轮泵而言，从与旋转轴3正交的方向看去，使小齿轮4与齿轮5之间以具有微小间隙的状态相向。这是为了当泵旋转时保持流体的密封性，并降低小齿轮4与齿轮5之间的摩擦。
但是，当在流体的粘度高而使得流体无法进入到上述间隙中时、或者由于泵内的压力，而导致对置面彼此之间有可能直接发生摩擦，并且长期使用泵的情况下，就有可能在各个对置面上产生刮伤。
此外，当在流体内含有固体粒子等的情况下，也有可能因固体粒子等的粒径而在对置面上产生刮伤。
当齿轮5、小齿轮4出现刮伤或磨损时，流体就有可能从受损部位漏出，并导致齿轮自身出现磨损、损伤，因此就需要更换齿轮5或小齿轮4、再或者需要更换齿轮5和小齿轮4这两者。
在本实施方式中，就上述内转式齿轮泵P而言，通过使齿轮衬套7与小齿轮4之间的距离小于小齿轮4与齿轮5之间的距离，来解决这一问题。
下面进行详细说明。
如图17所示，在基部5b的前表面5c和与齿轮5的基部5b相向的、小齿轮4的后表面4b之间设有一定间隔，齿轮衬套7朝着小齿轮4即朝着前方突出。换言之，齿轮衬套7的与小齿轮4相向的面布置成比前表面5c更接近后表面4b。
齿轮衬套7需要同时承受与旋转轴正交的方向上的力(以下称为径向力)和与旋转轴相同的方向上的力(以下称为推力)。鉴于此，如图18所示，在套筒11的后端部具有朝向外侧的凸缘部11a，且套筒11的剖面呈近似L字形，并且在凸缘部11a上，贯穿该凸缘部11a地形成有沿周方呈等间隔布置的多个螺栓插入孔11b和多个螺栓螺孔11c(参照图20)。此外，在齿轮5的基部5b的后表面5d上，形成有与螺栓插入孔11b对应的螺栓紧固孔15。
此外，由于套筒11呈近似L字形，所以从与旋转轴正交的方向看去，需要从套筒11的前后分别插入齿轮衬套7。由此，齿轮衬套7在旋转轴方向上被分割成两个分割部7a。在各个分割部7a的外周面上，且在从相向的分割部7a一侧的端部到分割部7a的轴心方向的中间部为止的范围内，沿着整个一周形成有凹部7b，该凹部7b用于供套筒11的大约一半的部分嵌合，并且当两个分割部7a组合起来时，在齿轮衬套7的外周面形成有由两个凹部7b构成的一个环状凹部，套筒11嵌合在该环状凹部中。
然后，如图19所示，将齿轮衬套7的两个分割部7a从套筒11的两侧嵌入后，在齿轮5与套筒11之间进行螺栓紧固孔15与螺栓插入孔11b的位置对准。需要说明的是，通过热压配合或压入配合将齿轮衬套7嵌入套筒11内。
需要说明的是，图18和图19是上半部分的剖视图。
如图19及图20所示，在套筒11嵌合在两个分割部7a的凹部7b中的状态下将套筒11和齿轮衬套7的两个分割部7a插入齿轮5的安装孔5f中，并将内六角螺栓16插入螺栓插入孔11b后，再拧入螺栓紧固孔15中拧紧并固定住。
此时，利用内六角螺栓16和拧入螺栓螺孔11c中的推压螺栓17进行调节，来决定齿轮衬套7相对于基部5b的前表面5c的突出量。
通过将推压螺栓17拧入套筒11中，使得推压螺栓17的顶端部碰到齿轮5的基部5b，而对基部5b进行推压。此时，在套筒11和齿轮5的基部5b之间形成间隙。将垫片(未图示)插入该间隙中，紧固内六角螺栓16来固定整体的位置，并且调节齿轮衬套7的突出量。
需要说明的是，螺栓插入孔11b和螺栓螺孔11c的数量并不相等，后者的数量比前者的数量少，但这并未图示出来。
在本实施方式中，将齿轮衬套7相对于基部5b的前表面5c的突出量设定为大约0.2mm，并将基部5b的前表面5c与小齿轮4的后表面4b之间的距离设定为大约0.47mm，但这并没有被特别加以限定，可以根据所要输送的流体的种类、流体温度、泵的大小、泵的组装精度等进行适当改变。
如上所述，通过使齿轮衬套7相对于基部5b朝前方突出规定长度，从而使得齿轮5与小齿轮4之间的对置面、即齿轮5的前表面5c与小齿轮4的后表面4b之间的距离大于突出量。
由此，能够抑制齿轮5的前表面5c与小齿轮4的后表面4b之间接触，并且能够容易使流体进入到小齿轮4和齿轮5的对置面之间，从而能够抑制小齿轮4、齿轮5出现刮伤、磨损。此外，能够在齿轮衬套7和小齿轮4的后表面4b之间确保流体的密封性。
由此，能够防止泵P内出现流体泄漏，并能够降低小齿轮4、齿轮5的更换频率，从而能够提高泵P的耐久性。
需要说明的是，当采用齿轮驱动方式时，如图9及图10所示，小齿轮衬套18嵌入小齿轮4的安装孔4c中。
在这种情况下，小齿轮衬套18被固定在小齿轮4中，并且小齿轮4被夹在齿轮5与壳盖9之间固定住，因此很难使小齿轮衬套18突出微小量。
不过，根据本实施方式，如图1A所示，能够在齿轮5和端盖10之间设置空间，从而能够留出使齿轮衬套7、套筒11沿旋转轴方向移动的余量。由此，能够容易地对安装有齿轮衬套7的套筒11的位置进行微调。
此外，即使在齿轮衬套7出现了磨损的情况下，也能够通过对位置进行再调节来解决这一问题，因此能够延长齿轮衬套7的更换周期，从而能够实现长寿命化。
需要说明的是，在第一实施方式和第二实施方式中，作为齿轮衬套7的构成材料，优选使用青铜铸件等青铜类材料、碳类材料、碳化硅、或者碳类材料和碳化硅的复合材料。
一般而言，小齿轮4、齿轮5大多用例如FC类材料、S45C类材料等铁类材料、或者不锈钢类材料形成。通过将齿轮衬套7的构成材料设定成上述材料，从而即使齿轮衬套7与用铁类材料制成的小齿轮4的后表面4b相接触，在小齿轮4上也难以出现刮伤，从而能够谋求小齿轮4的长寿命化。
此外，即使齿轮衬套7出现了磨损，也如上所述的那样能够对套筒11的位置进行再调节，使齿轮衬套7的位置返回到设计值，并能容易地对齿轮衬套7进行更换。
需要说明的是，齿轮衬套7的构成材料并不特别限定于此，也能够根据所输送的流体的种类适当地进行改变。
－产业实用性－
本发明的内转式齿轮泵作为能够降低旋转时施加在齿轮、滑动轴承上的负荷且耐久性优异的用于吸入、排出流体的泵而言非常有用。
－符号说明－
P 内转式齿轮泵
1 壳体
3 旋转轴
4 小齿轮
4a 小齿轮的外齿
5 齿轮
5a 齿轮的内齿
5b 齿轮的基部
6 齿轮销
7 齿轮衬套
8 月牙形导向件
11 套筒
12 吸入口
13 排出口
CP 齿轮与小齿轮之间的接触点的轨迹
Op 小齿轮的旋转中心
Og 齿轮的旋转中心。

Claims (10)

1.一种内转式齿轮泵，在所述内转式齿轮泵的壳体内收纳有小齿轮和齿轮，在所述壳体上形成有吸入口和排出口，所述小齿轮具有外齿，所述齿轮相对于该小齿轮偏心布置，并具有与小齿轮的外齿啮合的内齿，所述小齿轮和所述齿轮在所述内齿和所述外齿的啮合状态下旋转，从而使已从吸入口吸入到壳体内的流体从排出口排出，所述内转式齿轮泵的特征在于：
所述内转式齿轮泵具有旋转轴和齿轮销，所述旋转轴被所述壳体支承着能够进行旋转，并由外部致动器驱动着旋转，所述齿轮销安装固定在所述壳体内，
所述齿轮具有呈圆板状的齿轮基部，多个所述内齿以间隔一定角度的方式呈环状地突出设置在所述齿轮基部的与所述小齿轮相向的前表面的外周部，
所述小齿轮是驱动齿轮，所述小齿轮连结在所述旋转轴上且与该旋转轴一体旋转，并能够在该旋转轴的驱动下进行旋转，
所述齿轮是通过所述内齿从所述小齿轮的所述外齿接收扭矩从而以所述齿轮销为轴进行旋转的从动齿轮，所述齿轮经由作为滑动轴承的齿轮衬套被所述齿轮销支承着能够进行旋转。
2.根据权利要求1所述的内转式齿轮泵，其特征在于：
所述齿轮具有m个内齿，其中，m为3以上的自然数，
在所述内齿中，隔着n个内齿布置的两个内齿的内侧齿廓位于同一个圆的圆弧上，其中，m/2＜n＜m，n为自然数，
所述小齿轮具有o个外齿，其中，o＜m，o为自然数，
所述外齿的理论齿廓构成为：当在使所述齿轮以该齿轮的旋转中心(Og)为中心旋转规定角度时，将所述齿轮与所述小齿轮的接触点的轨迹设为CP的情况下，使所述轨迹(CP)与以所述小齿轮的旋转中心(Op)为中心沿着与所述齿轮的旋转方向相反的方向旋转下述角度所得到的轨迹相一致，其中，该角度是用所述齿轮和所述小齿轮的齿数比的反比即m/o乘以所述规定角度而得到的角度。
3.根据权利要求2所述的内转式齿轮泵，其特征在于：
所述外齿的实用齿廓是通过将与所述理论齿廓近似的多个圆弧组合而成的形状。
4.根据权利要求1所述的内转式齿轮泵，其特征在于：
所述齿轮衬套比所述齿轮基部朝所述小齿轮一侧突出规定的突出长度，
所述齿轮基部和所述小齿轮布置成：所述齿轮基部和所述小齿轮之间的距离比所述突出长度长。
5.根据权利要求4所述的内转式齿轮泵，其特征在于：
在所述齿轮基部的与所述小齿轮相反的一侧设置有套筒，该套筒用于调节所述齿轮衬套在所述旋转轴的旋转轴方向上的位置。
6.根据权利要求1所述的内转式齿轮泵，其特征在于：
所述齿轮具有m个内齿，其中，m为3以上的自然数，
在所述内齿中，隔着n个内齿布置的两个内齿的内侧齿廓位于同一个圆的圆弧上，其中，m/2＜n＜m，n为自然数，
所述小齿轮具有o个外齿，其中，o＜m，o为自然数，
所述外齿的理论齿廓构成为：当在使所述齿轮以该齿轮的旋转中心(Og)为中心旋转规定角度时，将所述齿轮与所述小齿轮的接触点的轨迹设为CP的情况下，使所述轨迹(CP)与以所述小齿轮的旋转中心(Op)为中心沿着与所述齿轮的旋转方向相反的方向旋转下述角度所得到的轨迹相一致，其中，该角度是用所述齿轮和所述小齿轮的齿数比的反比即m/o乘以所述规定角度而得到的角度，
所述齿轮衬套比所述齿轮基部朝所述小齿轮一侧突出规定的突出长度，
所述齿轮基部和所述小齿轮布置成：所述齿轮基部和所述小齿轮之间的距离比所述突出长度长。
7.根据权利要求6所述的内转式齿轮泵，其特征在于：
所述外齿的实用齿廓是通过将与所述理论齿廓近似的多个圆弧组合而成的形状。
8.根据权利要求6所述的内转式齿轮泵，其特征在于：
在所述齿轮基部的与所述小齿轮相反的一侧设置有套筒，该套筒用于调节所述齿轮衬套在所述旋转轴的旋转轴方向上的位置。
9.根据权利要求7所述的内转式齿轮泵，其特征在于：
在所述齿轮基部的与所述小齿轮相反的一侧设置有套筒，该套筒用于调节所述齿轮衬套在所述旋转轴的旋转轴方向上的位置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的内转式齿轮泵，其特征在于：
所述小齿轮的材料包括铁类材料，
所述齿轮衬套由青铜类材料、碳类材料、碳化硅、以及碳类材料和碳化硅的复合材料中的任一种制成。
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