CN1442615A - 环形齿轮机械的间隙 - Google Patents

Abstract

一种容积式环形齿轮机械包括：a)一个包括齿轮室(4)的壳体(3)；b)一个装在齿轮室(4)内的内齿轮(1)，并包括外齿圈(1a)；c)一个齿轮(2)包括一个内齿圈(2i)，d)两个齿圈(1a、2i)中的至少一个齿圈的齿顶或齿根部位包括一种由摆线导出的型面，e)两个齿圈(1a、2i)相啮合时包括一个径向间隙(P_R)和一个切向间隙(P_T)，并且f)切向间隙(P_T)小于径向间隙(P_R)，g)两个齿圈(1a、2i)中的至少一个齿圈的齿顶及齿根部位的型面是由一个节圆圆周上的一个点的轨迹来形成或由其导出的，在齿顶部位上，该节圆的半径从两个齿侧向顶点连续地变小；或是，在齿根部位上，该节圆的半径从两个齿侧向顶点连续地变大或连续地变小。

Description

环形齿轮机械的间隙

技术领域

本发明涉及容积式环形齿轮泵和马达运转装置的间隙。

背景技术

作为环形齿轮泵，该机械将工作流体从低压一侧递送到高压一侧；作为环形齿轮马达，该机械由于受压工作流体从高压一侧送入并从低压一侧排出而得到动力供应。这两种环形齿轮机械的运转装置包括一个带有外齿圈的正齿内齿轮及一个带有内齿圈的正齿外齿轮。内齿圈通常比外齿圈多一个齿。两个齿圈互相啮合。当其中一个齿轮相对于另一个齿轮而转动时，内齿轮的齿和外齿轮的齿之间的流体隔室便循环地膨胀并收缩起来。这样，作为一个泵，便将工作流体从环形齿轮机械的低压一侧导向高压一侧；作为一个马达，便将工作流体从环形齿轮机械的高压一侧导向低压一侧。

对于这种运转装置，有必要将内齿轮的顶部和外齿轮的根部设计成为外摆线的，而将内齿轮的根部及外齿轮的顶部设计成为内摆线的。该外摆线是由一个小节圆在内、外齿轮的各自的基圆上滚动而分别形成的，该小节圆的直径对内、外齿轮来说可以是相同的但不一定是相同的。该内摆线也是由最好是相同但不必一定相同的小节圆在内、外齿轮的基圆上再次滚动形成。

两个齿轮的间隙应当根据工作流体的速度和压强而异。对于齿轮相对转速较高的情况，由于两个齿轮间的摩擦力和温差的原因，要求具有较大的间隙。对于相对转速较低以及高压一侧的工作压力非常高的情况，要求具有较小的间隙以降低容积损失(泄漏损失)。然而，在确定间隙尺寸时还应考虑到其它的影响因素。这类其它影响因素特别包括制造过程中不可避免地形成的齿圈的不圆度，以及一个或两个齿轮的旋转装配精度及两个齿轮间的实际偏心度对生成齿圈时的理论偏心度的偏差。这里所指的偏心度是指两个齿轮的基圆的轴线之间的间距。

在DE 42 00 883中，解决径向间隙问题的途径为将外摆线或内摆线向它们的基圆方向压平，或是同时将二者在一定程度上压低一些。为了获得扁平的摆线，以一个较小的节圆在一个大的固定圆上滚动，然而，齿圈轮廓不是由小节圆圆周上的一点而是由离圆心不同距离的该小节圆圆周之外的点的轨迹来确定各个摆线。所得的许多摆线以许多直线段连接起来以形成齿圈。所要求的完全啮合点上的切向间隙，亦即游隙，乃通过将至少一个齿圈的由节圆滚动所得的型面等距离地偏置一个距离的方法来达到。在齿圈的这种已知形式中，如何确定内摆线和外摆线之间的过渡段是很含糊不清的。此外，由于不连续点的存在，不可避免地存在机械噪声。

而EP 1 016 784 A推荐通过四个不同直径的小节圆的滚动来生成内、外转子的摆线。虽然这一途径允许对径向间隙进行调整并可避免不连续点的存在，但所用的生成内、外摆线的规范使得切向间隙大于径向间隙。在完全啮合点上，两个齿圈间的间隙从齿顶部分的顶点处到相应齿侧面处是逐渐加宽的，这就给齿圈带来问题。由于液压及动力作用促使齿侧面的接触情况发生改变，圆周方向过大的切向游隙使得基圆区域产生圆周方向的颤震。如果切向间隙过大，齿轮的滑动/滚动侧面之间的流体膜就会过厚，由于齿侧面接触情况的改变而造成的冲击便得不到合适的抑制。特别是对于高转速、大直径、工作流体粘度低的运转装置来说，颤震便是不可避免的。另外，齿侧面方向上的间隙的增大，有损于环形齿轮机械的容积效率。

发明概述

本发明的一个目的为设计环形齿轮机械的内轴运转装置(internal-axis running set)的啮合齿圈的形状以提高运转装置的容积效率并降低所发出的噪声。同时，所设计的齿圈是用简单的数学规范来生成的。

本发明所涉及的环形齿轮机械包括一个带有齿轮室的壳体，该壳体包括一个工作流体的供料口及排料口。该工作流体优选为一种液体，特别是一种润滑油或一种液压流体。该环形齿轮机械还包括一个运转装置，该运转装置包括至少一个带有外齿圈的内齿轮及一个带有内齿圈的外齿轮，这两个齿轮互相啮合。如果两个齿轮都作相对于壳体的转动，则它们都装在壳体的齿轮室内。如果两个齿轮中有一个是静止的，那么该静止齿轮最好还形成该齿轮室。该至少两个齿轮包括相互偏心的两条基圆轴线。外齿轮的内齿圈比内齿轮的外齿圈至少多一个齿，优选为只多一个齿。在其中一个齿轮的转动的驱动下，两个相互啮合的齿圈间形成循环地膨胀并收缩亦即变大并变小的的流体隔室，从而将工作流体从供料口导引到排料口。

在大多数情况下，运转装置中至少两个齿轮中的各个齿轮都绕着各自的基圆轴线转动，壳体则形成其中一个齿轮的旋转支座，而另一个齿轮则和一个旋转驱动元件或输出元件不可相互转动地连接在一起。然而，并不是至少两个齿轮中的每个齿轮都必须绕着其旋转轴线作相对于壳体的转动。外齿轮相对于壳体可以是静止的。特别是在一种称作摆线转子机械(orbital machine)的机构中，这种静止的外齿轮称作外定子，而内齿轮则在相对于壳体是静止的该外定子内作两种轨道运动，亦即围绕着一个相对于壳体来说是固定的轴线而作的圆形轨道运动即公转，以及围绕着自己的基圆轴线而作的旋转运动即自转。

至少一对互相啮合的齿圈中一个的齿的形状是这样的：它们的顶部和/或根部是由摆线导出的，亦即顶部和/或根部所包括的轮廓可以由一个节圆在一个固定圆上滚动来生成，该固定圆和相应齿圈的基圆同轴。与此相应，在下面的叙述中要将所导出的摆线理解为是由一个可变半径的节圆在一个固定圆上滚动而生成的摆线。相互啮合的两个齿圈运转时具有径向间隙和切向间隙。径向间隙是指两个齿圈彼此相对处于它们生成时的偏心条件时，其中一个齿圈的齿顶圆和另一个齿圈的齿根圆之间的间隔。切向间隙是指在上述相同偏心条件时的后侧面的齿隙，亦即在完全啮合点上在其中一个齿圈的基圆上测得的圆周方向的间隙。

本发明涉及上述定义的间隙。然而，在实践中通常使用一种适用的测量设备分别测量出运转装置中每个齿轮的各自的齿顶圆和齿根圆的尺寸，并根据所得数据计算出各种间隙。

一种特别简单而同样适于实际应用的测量方法包括在如下的条件下来测量径向间隙P_R：将一对齿轮拆下并径向地互相靠紧使得它们的齿圈处于完全啮合状态，在这样的条件下以简单的插入一种量具的方法来测量齿圈中最小啮合点上的相对两个齿顶之间的间距，这便是径向间隙P_R的一次近似值。同样，在两个齿圈相互靠紧到只在径向接触的条件下，齿圈中完全啮合点上的齿的两侧基圆的圆周方向的游隙的总和便是切向间隙的一次近似值。

这种在实践中测得的间隙数据仅具有辅助作用，因为如上所述，这两个间隙和摆线的生成条件特别是和诸如生成摆线时的偏心度有关，亦即：齿轮的制造及间隙的测量愈精确，实践中所测得的间隙就愈接近本发明意义上的数学间隙。

根据本发明，将互相啮合的两个正齿齿圈设计成为其切向间隙小于其径向间隙。根据本发明所提供的生成两个互相啮合齿圈中至少一个齿圈的规程，该齿圈的齿顶或齿根部分的型面是由一个小节圆的圆周上的一个点的轨迹或根据该轨迹来形成的。为产生齿顶型面，该节圆的半径从两个齿侧面部分向顶点部分连续地变小；为产生齿根型面，该节圆的半径从两个齿侧向顶点连续地变大。更有利的是，齿根部分的型面由一个小节圆的圆周上的一个点的轨迹或根据该轨迹来形成，该节圆的半径从两个齿侧部分向齿根顶点部分连续地变小。这样的齿根型面是根据本发明规程而向相应齿轮的基圆方向扁平的。这样的型面可以用数学规程来生成，并可在实践中用简单的方法及设备来形成，并可实际应用来改善一个齿轮在另一个齿轮上的支承情况并减少啮合时的齿顶死隙容积至一个啮合的扁平顶部。和这种扁平齿根型面相耦合的扁平齿顶可以是一种根据本发明生成的齿顶或是一种根据其它规程生成的扁平齿顶。本申请人提出一种齿轮的权利要求，该齿轮具有根据本发明的可变节圆规程而生成的齿圈；本申请人还提出包括这种齿轮的运转装置，特别是用于环形齿轮机械的这种运转装置的权利要求，即使该运转装置不具有符合本发明的较大径向间隙的特征。

优选的是，从每个齿顶的根部处或齿圈基圆上的根部处开始，相应节圆的半径便连续地变化。相应的型面可以由本发明规程所生成或可生成的轨迹来直接形成。然而，该型面还可以仅由这样的轨迹来形成，诸如该轨迹是相应轨迹等距地后退一个距离而生成的。该型面相对于根据规程而生成的轨迹的偏差值不得超出下面将要陈述的根据本发明允许最小切向间隙的偏差。

所述节圆可以是一个不包围较大固定圆的小圆，该小节圆可在固定圆的外面滚动。然而，该节圆还可以是一个可以在较小的固定圆外面滚动的大节圆，该大节圆可以包围该较小的固定圆。从数学上看，这里涉及到的是待生成齿圈的基圆平面上的两个曲柄的运动。这两个曲柄连接在一个公共枢点上。其中一个曲柄绕着一个固定支轴旋转，该固定支轴位于基圆轴线上，而从该固定支轴看，外面的那个曲柄则绕着作为支轴的所述公共枢点旋转。两个曲柄具有不同的角速度，但每个曲柄的角速度是恒定的。在节圆半径较小而不能包围大固定圆场合下，节圆在固定圆上的滚动相当于一个较长的内曲柄绕着固定支轴旋转而一个较短的外曲柄绕着公共枢点支轴旋转。在节圆半径较大而包围了一个小固定圆的场合下，节圆在固定圆上的滚动相当于内曲柄比外曲柄短的情况。事实上，已经有人证明(例如O.Baier的关于rotary and orbital piston engines as internal combustionengines的德国论文，1960年出版，Report No.45 of VDI)，任何情况下，相同的齿圈可以用两种滚动方式，亦即用两种曲柄关系来生成。本发明也是以该关系作后盾，其中并没有确定节圆必须是两个圆中的较大者还是较小者。此外，以节圆圆周上的一个点的运动轨迹来确定齿顶和/或齿根型面的定义也没有限制本发明将相应的节圆处理成其半径是可变的。如果一个半径连续变化的节圆在一个与基圆同轴的圆上滚动而生成的轨迹也可以以某个不变半径的节圆的滚动或其它任何规程来生成，那么根据该规程而生成的型面也应理解为属于本

发明范围内的。

一个小的切向间隙一方面能够减小两个齿圈的齿侧面之间的小冲击脉冲的距离，另一方面还能够减薄齿侧间的流体膜的厚度，使得能够建立起更高的挤压压力，从而能够比已知齿圈更好地防止齿侧面之间的直接接触。

可以清楚地看到，本发明能够针对任何特殊的应用情况容易地考虑到间隙要求，同时在齿圈设计中有很高的设计自由度。本发明不但能够预先确定凸出啮合点处的间隙，同时还能考虑到制造过程中的诸多特殊要求，诸如热畸变、标定烧结组分的畸变、或齿轮毛坯拉削或烧结过程中的工具变形要求等。当本发明的环形齿轮机械在高达几百巴的工作压力下运转时就必须考虑到齿轮的弹性变形问题，该问题同样必须在选择齿形时加以修正。这样的修正对于常规的以恒定半径的节圆在恒定半径的固定圆上滚动而生成的摆线生成的齿圈是不可能做到的。本发明的目的就在于对摆线进行系统的修正，这样的修正兼有摆线生成规程简单、能够自由地根据具体应用条件来改变间隙等好处，最后这一项好处是最新获得的技术。

本发明还在齿轮的制造方面具有优点，这是因为齿厚方向亦即圆周方向的制造公差可以明显地小于齿轮直径方向亦即径向的制造公差。齿轮的径向误差主要是由于齿轮的不圆度和椭圆度造成的。特别是在环形齿轮泵的情况下，泵的内齿轮直接连在活塞马达的曲轴上，而这将对其主轴承造成一个很大的径向力，因此增加啮合齿轮的径向间隙是有利的。在汽车内燃机上经常有安装一个润滑油泵的情况，这代表了本发明环形齿轮泵的最佳用途。

根据本发明方法来计算一个点的轨迹，这在数学上是非常简单的事。计算中最好采用中心角x作为运算参数，中心角x是X轴和活动射线亦即内曲柄之间的夹角。X轴和所述活动梁在相应齿轮的基圆中心亦即基圆轴处相交。以非常简单的常规方法来递增运算参数x，这不会导致在齿顶/齿根过渡区出现任何的不连续。先根据本发明方法生成外齿圈的齿顶部分，然后通过相切变换(translatestangentially)得出一个，例如，内摆线的齿根部分，或是根据本发明方法生成一个同样的齿根部分。与此相同，当然也可以先根据本发明方法生成外齿圈的齿根部分，然后通过相切转换得出一个，例如，外摆线的齿顶部分，或是根据本发明方法生成一个同样的外齿圈的齿顶部分。当根据本发明形成的齿圈是一个内齿圈时，那么同样以相切转换得出一个，例如，外摆线的齿根部分，或是根据本发明的外摆线导出的齿根部分，并且再以相切转换得出一个，例如，内摆线的齿顶部分，或是根据本发明的内摆线导出的齿顶部分。

在用可变半径的节圆来生成齿圈的顶部和/或根部时，式中的r就不是常数，而是r＝r(x)。如果以r₀代表根据本发明方法生成齿顶部分的节圆的最大半径，而r₀代表根据本发明方法生成齿根部分的节圆的最小半径，那么

                r(x)＝r₀±Δr(x)，

这里，在齿顶或齿根侧面的最外点处r(x)＝r₀，并且函数Δr是连续的，最好还是连续可微的。

根据本发明，节圆的半径可以根据具体的目的而按选定的函数而变化。特别是，节圆半径可以按一个线性函数或一个至少是二阶的函数来变化。优选的是，节圆半径按一个诸如抛物线函数或多项式等圆锥截面函数来变化。特别优选的是节圆半径按正弦或余弦函数变化，因为这种函数非常简单。节圆的半径还可以按照支承点处的经验值来变化，并借助于支承点上的插值函数来进行逼近。所获得的插值函数在本发明的规程中称作经验函数。

特别优选的是，节圆半径按这样的式子来变化：其中r₀是一个不等于零的常数，而函数Δr(x)的特征为在按本发明方法生成的齿顶或齿根的顶点的两侧，亦即在起始点x＝0处及终点x＝2x_s处其斜率都等于0，这里x_s为齿顶或齿根的顶点处的中心角。

优选的是，在每个齿顶或每个齿根的顶点的两侧节圆半径都按相同的规律来变化，这样，根据本发明方法生成的齿顶和/或齿根其顶点两侧具有对称的型面。

为了根据本发明方法来生成齿顶和/或齿根部位的型面，可以优选地从所引证的函数组群中选用多种不同的函数，只要这些函数之间可以连续地最好是连续可微地过渡因此是相切的。节圆半径的变化应当是单调的，亦即例如在生成齿顶部位的型面时，节圆的半径在从齿顶的顶点到两个侧面的滚动过程中应当是单调地增加的。然而，在整个滚动过程中节圆半径的变化不是必须连续的，尽管节圆半径连续地变化是有好处的。于是，在局部区域特别是在齿的侧面区域，节圆半径可以保持不变；从而节圆半径朝着例如齿顶顶点方向逐渐变小。然而在齿顶或齿根区域的任何地方，半径函数总是连续的。

如果一个齿圈是根据本发明方法生成的，该齿圈的配对齿圈最好也同样地根据本发明方法来生成，亦即最好是该齿圈的齿顶和/或齿根部分也同样根据本发明方法生成。然而配对齿圈也可以是一种单纯的内摆线或外摆线齿圈，亦即该齿圈所包括的齿顶和齿根部位分别是精确的、或加长的、或缩短的外摆线以及精确的、或加长的、或缩短的内摆线。于是，外齿圈的齿顶部分和内齿圈的齿顶部分可以特殊地都以本发明方法来生成，而外齿圈的齿根部分则是内摆线的，内齿圈的齿根部分则是外摆线的。然而，该配对齿圈也不是必须包括内摆线及外摆线，它可以，例如，仅是按照齿圈规则来形成。然而，优选的是，配对的两个齿圈的齿顶及齿根部位的型面都是根据本发明方法生成的摆线或是从该摆线导出的，其中还可能如上所述并如权利要求所述那样进行组合。

如果在根据本发明方法生成的至少一个齿圈中或是仅有齿顶部分或是仅有齿根部分的型面是从根据本发明方法生成的摆线导出的，那么最好是其齿顶部分由本发明方法来生成，尽管其齿根部分由本发明方法来生成也是有好处的。通过本发明方法来展平齿顶部分可以同时达到下面这两个目的：得到所要求的最小啮合点上的径向间隙以及得到所要求的完全啮合点上的挤压流体空间。如果仅有齿根部分用本发明的增大节圆的方法来生成，那么至少也可得到所要求的完全啮合点上的挤压流体空间，而所要求的最小啮合点上的径向间隙则可通过其它公知的手段来达到。

通常两个齿圈中只要有一个齿圈的齿顶用半径连续变化的节圆在相应的固定圆上滚动来形成便足以生成径向间隙了。然而，为了减少有害的间隙以及优化一个齿轮对另一个齿轮的径向导引，配对齿圈的齿根和齿顶部分的形状也都尽量精确地按本发明的方法来生成，这是很容易做到的。优选的是，使得两个转子互相提供径向支承，从而根据按本发明方法生成的齿顶部分的形状“推演”出和它径向靠近的配对齿圈的齿根部分。最优选的是，和齿顶部分一样，按本发明的节圆半径朝齿根顶点方向逐渐减小的方式来生成每一个齿根。

切向间隙的大小应当是径向间隙的约20％到约60％。切向间隙同样和数学间隙及生成摆线时所取的精确偏心度有关。特别优选的是，切向间隙的大小为径向间隙的约一半。

如果间隙非常小，相对度增加，在两个啮合齿轮之间的完全啮合点附近可能发生所谓排量挤压压力(displacement aqueezepressures)，这将导致严重的噪声以及齿轮的额外磨损。为了防止出现这个问题，在按照本发明设计的环形齿轮机械中，在其中一个齿轮的齿隙(gap)处(必要时，在两个齿轮的齿隙处)设置最好是轴向窄沟槽形式的凹槽。这些凹槽和流体排料口相通，因此很高的峰值挤压压力得以消除同时又不会破坏齿轮的啮合状态及间隙条件。

为了将环形齿轮泵的瞬时排量波动降至最小，齿轮在相应参考圆或基圆上测量的圆周方向的齿隙及齿的周向延伸量必须符合权利要求14或权利要求15的规定。

为了得到所要求的切向间隙，有利的做法是按生成轨迹的数学规程生产出切向间隙为0的两个齿圈，然后将其中一个齿圈型面等距地后退一个距离以产生间隙。但得到切向间隙及径向间隙的同样有利的简单方法是，在形成其中一个齿圈的齿顶部分时改变节圆的半径。如果配对齿圈是一个摆线齿圈，那么为了得到一个要求的切向间隙，可以如此地选择生成该配对齿圈的节圆：生成其齿根部分的节圆的半径比生成0切向间隙齿圈的相应节圆的半径大一个值，该值等于切向间隙要求值的一半；而生成其齿顶部分的节圆的半径比生成0切向间隙齿圈的相应节圆的半径小一个值，该值等于切向间隙要求值的一半。这样生成的配对齿圈在基圆上测量的齿隙的厚度以及在基圆上测量的齿顶厚度和正常的配对齿圈相比，其齿隙宽度增加了一个值，该值等于要求的切向间隙；其齿顶厚度减小了一个值，该值等于要求的切向间隙。所述正常配对齿圈是指这样的一个配对齿圈，该配对齿圈在基圆上测量的齿隙厚度及齿顶和根据本发明而生成的齿圈的相应齿隙厚度及齿顶厚度相同。仅仅是一种可能性吧，当然也可以相反地按本发明方法来生成具有设定切向间隙的齿圈，而将配对齿圈制成是一种正常尺寸的摆线齿圈。如果需要，可以一方面用改变节圆半径的方法来形成一部分切向间隙而同时又通过偏置其中一个或两个齿圈的方法来形成另一部分切向间隙。

为了完整起见，这里还要指出，本发明的生成齿圈的规程还可以应用到一种叫作盖劳特齿圈的内齿圈。在这种情况下，在外齿轮上设置精确的圆形齿顶形状，其特征为齿侧半径为常数。这种常值半径的齿面起源于历史上齿轮发展的初期，因为一个有规则的圆柱形型面的机械加工是比较容易的。如果该外齿轮的齿顶部分是用装在齿轮内的可旋转的辊子来形成的话，那么其齿面的半径就必然是恒定的。和该圆柱形齿顶啮合的配对齿圈，亦即内齿轮的外齿圈，是根据本发明的方法来形成的。然而，这里不是用一个可变半径的节圆在固定圆上滚动来生成该外齿圈，  而是代之以一种生成过程或称包络过程(envelope process)中，相匹配的盖劳特内齿圈的弧面半径是变化的，其目的为防止出现两个齿圈的配合问题，也就是说，完全啮合状态和最小啮合状态时的齿侧面碰边问题，后者会使得两个齿圈在最小啮合状态下相对两个齿顶之间的间隔过大而超过要求，导致容积效率的下降。

盖劳特齿圈(亦即外齿轮的内齿圈)圆弧半径的变化使得内齿轮的外齿圈的齿顶部分比通常情况下恒定半径圆弧包络过程形成的齿顶更加细长。根据本发明，在生成外齿圈齿顶部分的顶点时内齿圈的齿顶部分圆弧的半径为最小值。从顶点到外齿圈齿顶的两个侧面部分，内齿圈的齿顶圆弧半径逐渐增加。结果使得外齿圈齿顶部分在基圆上的宽度比恒定半径圆弧包络过程形成的齿顶更窄，从而避免了(至少减少了)由于齿的侧面干涉而出现不匹配问题的危险性。本发明的这种齿圈构形在存在流体隔室之间的泄漏问题和/或存在内齿轮由于高工作压力而变形问题的场合下是特别有利的。

在下面的从属权利要求中还叙述到了更多的具有优点的实施例，下面对权利要求中所提到的实施例进行描述。

除了环形齿轮机械外，本发明还针对其它包括啮合齿轮的运转装置，其中的至少一个齿圈是根据本发明而生成的或者该运转装置是由两个齿轮简单地单独形成的。

下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。通过这些关于单个典型实施例的进一步的描述或任何综合描述，将对权利要求所涉及的主题作出有益的改进。关于某个实施例的进一步的描述也是对另外实施例的相应内容的改进或是对其中单项特征或综合特征的替代，除非另有描述或是该描述只适用于该情况。这些附图是：

图1所示为一个包括内轴运转装置的环形内齿轮泵；

图2所示为图1中的运转装置；

图3所示为一个正在生成的齿顶部分；

图4所示为第一典型实施例中的运转装置的完全啮合点；

图5所示为第二典型实施例中的运转装置的完全啮合点；

图6所示为第三典型实施例中的运转装置的完全啮合点；

图7所示为一个包括挤压流体空间的运转装置；

图8所示为一个运转装置，该装置的从各自的基圆上测量的牙齿及齿隙厚度是不同的；

图9所示为一个摆线转子式机械，该机械包括一个和壳体固定在一起的不可旋转的外齿轮；

图10所示为一个摆线转子式机械的运转装置，该装置包括一个外齿轮，该外齿轮的齿是由辊子来形成的。

图1所示为一个环形齿轮泵的轴向视图，其中的运转装置可旋转地装在泵壳体3的齿轮室4内；所述视图垂直于运转装置。泵壳体3的盖子已经拆除以显示出其中的带有运转装置的齿轮室4。该齿轮泵的运转装置单独展示在图2中。

环形齿轮泵包括一个带有外齿圈1a的内齿轮1以及一个带有内齿圈2i的外齿轮2，这两个齿轮形成了运转装置。外齿圈1a比内齿圈2i少一个齿。关于这种内轴运转装置，需要指出的是其内齿圈2i的齿数最好至少为4个并且最好不多于15个，更优选至少为5个齿。在典型实施例中，内齿圈2i的齿数为12个。

内齿轮1的转动轴D₁和外齿轮2的转动轴D₂互相平行并间隔开，亦即互相偏心。该偏心度，亦即两个转动轴D₁、D₂之间的间距以“e”表示。另外，内齿轮1和外齿轮2的基圆分别以W₁及W₂表示。转动轴D₁、D₂分别和齿轮1及齿轮2的基圆轴重合。

在内齿轮1和外齿轮2之间形成了一个流体递送空间。该流体递送空间分成多个流体隔室7，每个流体隔室7都和其它的流体隔室7隔离开而相对压力密封。每个单独的流体隔室7在外齿圈1a上的连贯的两个齿和内齿圈2i上的连贯的两个齿之间形成，该外齿圈1a上的连贯的两个齿的齿顶或齿侧和内齿圈2i上的径向相对的两个连贯齿相接触，从而形成了流体隔室。在最小啮合点上，两个齿圈1a、2i的齿顶之间存在一个很小的径向间隔。当转动轴D₁、D₂的偏心度等于理论偏心度e时所存在的该径向间隙以P_R表示，该理论偏心度e就是生成齿圈1a、2i的基础偏心度。相应的径向间隙P_R的尺寸应当控制在一定的范围内以将不可避免的容积损失降至最小。

从径向相对的完全啮合点开始沿着转动方向D到达最小啮合点，流体隔室7的容积逐渐增大；到达最小啮合点以后流体隔室7则开始回缩。在泵工作模式中，逐渐膨胀的流体隔室7形成泵的低压一侧，而逐渐收缩的流体隔室7则形成泵的高压一侧。该低压侧和泵的供料口相连，而高压侧则和泵的出口相连。在壳体3的流体隔室7的区域设有轴向邻接的肾脏形的开口10、11，二者之间以隔板(web)分隔开。开口10覆盖了低压一侧的流体隔室7，相应地形成一个供料口，在泵工作模式中这是泵的低压进口；另一个开口11则相应地形成一个排料口，在泵工作模式中这是泵的高压出口。这种环形齿轮机械同样有可能以马达工作模式来运转，当然一切关系都是反向的。在完全啮合点和最小啮合点处，壳体上设置了一个相邻的供料口10和排料口11之间起密封作用的隔板。

当两个齿轮1、2中有一个齿轮被驱动而转动时，流体便被低压一侧的正在膨胀的流体隔室7从进口10拉曳入内并通过最小啮合点传输到高压一侧，并以较高的压力通过出口11从泵的排料口排出。在典型实施例中，泵受到由一个驱动轴形成的旋转驱动元件5驱动转动。内齿轮1不可相对转动地和该旋转驱动元件5相连。

这种泵的最佳应用实例是内燃机用的润滑油泵，也就是马达油泵。旋转驱动元件5通常就是马达的曲轴或是变速器的输出轴，这时，变速器的输入轴则是马达的曲轴。旋转驱动元件5可以由变速器的输出轴形成，以平衡马达的力或扭矩。然而，其它的旋转驱动元件同样是可以设想的，特别是在泵的其它应用场合下，例如自动伺服机构驱动用的液压泵，这时，受到旋转驱动的可以是外齿轮2而不是内齿轮1，内齿轮1则作随动的旋转运动。然而，在大多数应用场合下就象典型实施例那样，外齿轮2以其外圆周可转动地安装在壳体3中。

外齿圈1a及内齿圈2i设计成这样，它们的径向间隙P_R大于切向间隙。该切向间隙是指完全啮合状态下在齿轮1或2的基圆的圆周方向，亦即切向，测量的间隙。该间隙是指当主动齿轮的前导齿侧和被动齿轮的匹配齿侧相接触时两个齿轮的后齿侧面(trailingflanks)之间的间距。外齿圈1a及内齿圈2i的型面都由摆线形成或由摆线导出，亦即外齿圈1a及内齿圈2i的齿顶及齿根都可以由节圆在固定圆上滚动来生成。为了使径向间隙P_R大于切向间隙，以特殊的方法来设计外齿圈1a及内齿圈2i中的至少一个齿圈的齿顶的型面，使该型面比由恒定半径的节圆在固定圆上滚动所生成的摆线更为平坦。外齿圈1a及内齿圈2i中的配对齿圈的齿顶部分的型面同样可以设计得更为平坦，或是也可以根据，例如，以恒定半径的节圆在恒定半径的固定圆上滚动而获得的摆线来形成。原则上，虽然不是优选的，外齿圈1a及内齿圈2i中的配对齿圈可以包括一个齿顶型面，只要能够保证径向间隙P_R大于切向间隙，该型面甚至可以比摆线更为尖锐。

在典型实施例中，外齿圈1a的齿根型面是一个内摆线，内齿圈2i的齿根型面是一个外摆线。这两个摆线都是由它们各自的恒定半径的节圆在相应齿轮1或2的基圆W₁或W₂上滚动生成的。优选的是，所述外摆线的节圆和所述内摆线的节圆不相同。

图3所示为一个实例，表示如何生成一个内齿轮1的齿顶部分。为了便于作图，图中齿厚和齿轮直径之间的比例比图1所示的内齿轮1的情况更大。

图3中，R表示基圆W₁的半径。基圆W₁形成和转动轴D₁同心的大固定圆，一个较小的节圆B在该固定圆上滚动以生成外向的齿顶部分。小节圆B的半径为b，在滚动过程中半径b连续地变化。在图3中作为例子而展示了一个单独的齿顶，内齿轮1中的每个齿顶都与之相同。由于半径r是变化的，因此小节圆B从技术上讲并不是一个真正的节圆，但为了便于描述仍将继续借用“节圆”这个词。

从数学上说，基圆的滚动可以具体地处理成为固定圆和/或基圆W₁平面上的两个曲柄的运动。其中一个曲柄为直线F，该直线F的一端连在固定圆W₁的中心点O，另一端连在基圆B的圆心M上。固定圆W₁的中心点O位于基圆轴线D₁上。另一个曲柄是一条直线，该直线的长度等于基圆B的半径b。直线b的一端连在节圆的圆心M上，另一端连在基圆B的圆周上。从支点O上看去，直线F形成一个内曲柄，直线b形成一个外曲柄。两个曲柄F及b在中心点M处可转动地相连接。

在齿轮1上建立起一个固定的笛卡尔X/Y坐标系统，坐标原点落在固定圆W₁的中心点O上，如图3所示。在起始状态时，两个曲柄F及b相互重叠在X轴上，外曲柄b的端点表示为A。在起始状态时，A点既落在基圆B的圆周上又落在固定圆W₁上。内曲柄F和上面定义的X轴之间的夹角称为中心角x，角x用作为计算曲柄运动的运算参数。因此，在起始状态时中心角x等于0。节圆B在固定圆W₁上的滚动相当于内曲柄F绕着固定圆W₁的中心O转动再叠加上外曲柄b绕着节圆B的圆心M的转动。在图3中，展示了节圆B的一个起始位置、两个中间位置及一个终点位置。在终点位置上，外曲柄b的A点又回到固定圆W₁上。在其中一个中间位置上，位于节圆B圆周上的点A和齿顶型面的顶点S重合。在节圆B的这个位置上，外曲柄b成为内曲柄F的延长线。在这个位置上，外曲柄b的长度最小，对应的节圆B的最小半径b_min，对应的中心角以x_s表示。节圆B的最大半径出现在起始位置x＝0处及终点位置x＝2x_s处。在中间位置x＝x_s处，点A和齿顶部分的顶点S重合。节圆B的半径b从中点位置向齿的两侧单调并且对称地增加，直至到达固定圆W₁时达到其最大值b₀。在滚动过程中，内曲柄F的长度不变，而外曲柄b的长度b(x)则为：

     b(x)＝b₀-Δb(x)    x∈(0，2x_s)

其中Δb最好是正弦或余弦函数，例如：

Δb(x)＝(C/2)Sin((πx)/(2x_s))，

这里常数C/2是一个长度，表示在齿顶部分或齿根部分的顶点处节圆半径相对于b₀偏差的长度。根据上述函数Δb(x)，外曲柄b的长度按照在两个连贯的0值之间的该部分正弦函数值变化。更优选的是，外曲柄b的长度按照在一个相应函数的最小值和相邻的最大值之间的该部分正弦或余弦函数值变化，这样，外曲柄b在齿顶的侧面部分上的长度便可更紧密地逼近恒定半径r₀节圆所生成的外摆线。于是，函数Δb(x)可以根据具体情况采用下列两个等式中的一个式子：Δb(x)＝(C/2)||Sin((πx)/(2x_s)-π/2)|-1|；Δb(x)＝(C/2)||Cos((πx)/(2x_s))|-1|。

式中的短垂线表示取绝对值。

图4、5、6各展示了一对齿圈1a及2i，其中两个旋转轴线D₁、D₂相互偏离了一个距离e，该偏心度e是生成齿圈1a及2i的基础。外齿圈1a的齿顶部分的顶点S1以及内齿圈2i的齿根部分的顶点S2乃位于相同的半径上。在运转装置的运转路程中两个齿圈1a及2i是不会自然地取这样的理论位置的，因为两个齿轮1及2中其中一个齿轮是另一个齿轮的驱动齿轮。图4到6之所以这样来表示仅是为了显示典型的齿圈配对情况。

图4为符合图1、2所示的典型实施例的运转装置的完全啮合点的情况，其中仅有内齿轮1的外齿圈1a是根据本发明方法来构形的。如上所述(见图3)，外齿圈1a上的每个齿顶部分的型面由外摆线导出，并以E1_mod表示。与此相反，外齿圈1a上的齿根部分的型面则是一条内摆线H1，该内摆线H1可以由一个恒定半径的小节圆在基圆W₁的内侧滚动而生成。外齿圈1a的齿顶及齿根部分在内齿轮1的基圆W₁上相切并合并。外齿轮2的内齿圈2i是一个常规的摆线型面齿圈，该齿圈包括内摆线的齿顶部分H2及外摆线的齿根部分E2，这两条摆线可以由一个小节圆在外齿轮2的基圆W₂上滚动来生成。用来生成内摆线齿顶部分H2的节圆和用来生成内齿轮1的内摆线齿根部分H1的节圆具有相同的恒定半径。从外齿轮2的基圆W₂上测量，外摆线E2的厚度和由外摆线导出的内齿轮1的齿顶部分E1_mod的厚度正好相等。

在用来生成外摆线E2的恒定半径节圆的基础上，引入一个修正函数Δb来生成外齿圈1a的齿顶部分型面。在设计修正函数的时候必须满足这样一个条件，即可变半径节圆B在基圆W₁上或内齿轮1的参考圆上滚过的距离/长度必须等于内齿圈2i的外摆线E2的厚度。按照这样的规程生成的齿圈1a、2i的切向间隙P_T将等于0，因此是不可能实现的。为了在两个齿轮1、2之间形成一个尽量小但又足以保证齿轮相对转动的切向间隙P_T，可将上述形成的两个齿圈1a、2i中的一个齿圈的整个型面，例如，用生成规程中提供的对烧结齿轮毛坯进行电丝腐蚀(wire erosion)的方法使其等距地后退(亦即沿型面的法线方向)一个距离。在该实施例中，由于给定的外摆线E2及所导出的外摆线E1_mod在各自的基圆上测量的厚度相同，因此等距后退的量Ω等于P_T/2，在完全啮合点上两个顶点S1、S2之间存在一个径向间距，该间距是Ω＝P_T/2和2(b₂-b_min)两项的总和，这里b₂为外摆线E2的节圆的恒定半径。该径向间距等于径向间隙P_R，因此得出：P_R＝2(b₂-b_min)+Ω。

在图4所示的实施例的最小啮合点上，两个齿圈1a、2i的齿顶之间具有和上述径向间隙P_R相同的径向间隙。

在按本发明方法生成例如内齿轮1的齿顶部分型面后又使该型面等距偏移后退Ω，那么由于等距离后退量的存在而形成了切向间隙P_T，而径向间隙P_R的形成则是由于等距离后退量和按本发明所作的半径变化Δb(x_s)二个因素的叠加。这就提供了又一个途径来改变间隙使其达到一个新的水平，这个间隙水平是单独采用本发明规程生成齿圈1a、2i中的至少一个齿圈的方法所不可能达到的。

在图4所示的典型实施例中，如果通常要求的切向间隙P_T为0.02毫米而径向间隙P_R为0.06毫米，那么等距离后退量将为Ω＝0.01毫米，而上面所引证的半径差应当为(b₂-b_min)＝b₂-(b₀-Δb(x_s))＝0.05毫米。

图5所示为一个运转装置的完全啮合点的情况，其中外齿圈1a和内齿圈2i都根据本发明来生成。外齿圈1a的齿顶部分型面和内齿圈2i的齿顶部分型面都如图3所述那样根据本发明在各自的基圆W₁、W₂方向上变平。由摆线导出的齿顶部分的型面以E1_mod及H2_mod表示。由于用来使齿顶型面变平的节圆的半径变化规律对外齿圈1a和内齿圈2i可以是相同的但也不必一定是相同的，因此齿顶部分和齿根部分的顶点之间的间距也用不同的符号P_R及P_R′来表示。这里必须注意，图5中的曲线H1及H2_mod是表示完全啮合点上的情况。和图4中的运转装置一样，切向间隙P_T也是通过使两个齿圈1a、2i中的至少一个齿圈型面，优选为仅仅一个齿圈型面，等距离地后退Ω的方法来达到的。在图5所示的齿圈1a、2i的场合下最小啮合点处的相对两个齿顶之间的间距不是P_R，而是P_R+P_R′+Ω。

图6所示为一个符合第三典型实施例的运转装置的完全啮合点的情况。齿顶部分的型面E1_mod及H2_mod按本发明的规程形成。两个齿根部分型面H1_mod及E2_mod分别由一个可变半径的节圆在齿轮1的基圆W₁上滚动及一个可变半径的节圆在齿轮2的基圆W₂上滚动生成。在生成齿根型面的过程中，相应节圆的半径从齿根的顶点到齿根的两侧面是增大的，以减小齿根和相配齿顶之间的死隙，除非该装置的挤压流体空间足以吸收和/或释放挤压流体。这里假设径向间隙整个地和图5中的典型实施例相应。

图7所示为两个带有齿圈1a及2i的啮合齿轮1及2，这两个齿圈1a及2i中至少有一个齿圈是符合本发明的。为了形成完全啮合点上的挤压流体空间或扩大已有的挤压流体空间，在内齿轮1的每个齿根的基部处机械加工出一条轴向的沟槽8。如果齿轮1和2形成一个环形齿轮泵的运转装置，那么每条轴向沟槽8都和环形齿轮泵的排料口相连通。齿圈1a、2i要符合权利要求14的教导，亦即内齿轮1在其参考圆或基圆上测量的齿厚要小于其齿隙。在基圆或参考圆上测量的齿隙对齿的周向延伸量的比值选择为在1.5到3的范围内，以将不可避免的泵排量的瞬间波动降至最小。

图8用来表示权利要求15的教导，根据这一教导所选择的在基圆或参考圆上测量的齿隙对齿的周向延伸量的比值是和别的实施例相反的，这也能减小传送流体时的波动。在图8所示的典型实施例中，外齿圈1a的齿厚度比相应的齿隙更大。

图9中的环形齿轮机械是作为一个马达来运转的。外齿轮2通过多个螺栓9和壳体3不可相对转动地连接在一起，螺栓9均匀地分布在外齿轮2的圆周上，从而形成一个带有内齿圈2i的定子。该环形齿轮机械设计成为一个摆线转子机械。内齿轮1除了其外齿圈1a以外还包括一个内齿圈，该内齿圈和一个不可转动地固定在旋转驱动元件5上的驱动小齿轮6相啮合。外齿圈1a和内齿圈2i中的至少一个齿圈是根据本发明来设计的，特别是可以按图3所指出的方法来设计的。

图10所示为又一个运转装置的例子，该运转装置同样包括一个外齿轮2，从而在装配后成为一个摆线转子机械的定子。在图10所示的典型实施例中，外齿轮2包括一个盖劳特内齿圈2i′。该外齿轮的内齿圈2i′的齿(特别是齿顶部分)是由多个辊子12形成的，这些辊子各自和外齿轮2的其余部分相连接并可绕着各自的纵向中心线旋转，这些纵向中心线和外齿轮2的基圆轴线平行。所有这些辊子12具有相同的恒定半径。

配对齿轮，亦即内齿轮1的外齿圈1a′，同样由改变半径生成，但不是通过在固定圆上节圆的滚动生成，而是通过改变用来生成该外齿圈1a′的生成或包络过程中辊子12的半径来生成。在包络过程中，辊子12的半径不是恒定的，而是从一个最小值连续地变大。在生成外齿圈1a′的每个齿顶部分的顶点时，辊子12的半径呈现最小值。从该顶点向两侧面方向，最好直至位于外齿圈1a′的每个齿顶的基圆处的每个齿顶侧面的两个根部点处，辊子12的半径连续增大，直至达到内齿圈2i′中实际辊子12的半径值。这样地包络所得到的切向间隙比用恒定半径辊子包络所得的切向间隙更大。

Claims (18)

1.  一种容积式环形齿轮机械(泵或马达)，该环形齿轮机械包括：

a)一个包括齿轮室(4)的壳体(3)，该壳体(3)包括至少一个工作流体的供料口(10)和至少一个工作流体的排料口(11)；

b)一个装在齿轮室(4)内的内齿轮(1)，该内齿轮(1)可以绕着旋转轴(D1)转动并包括外齿圈(1a)；

c)一个齿轮(2)，该齿轮(2)包括一个基圆的轴线(D₂)，该轴线(D₂)相对于内齿轮(1)的转动轴线(D₁)偏心，该齿轮(2)包括一个以基圆轴线(D₂)为中心的内齿圈(2i)，该内齿圈(2i)较外齿圈(1a)至少多一个齿并和外齿圈(1a)相啮合以形成膨胀和收缩的流体隔室(7)，当齿轮(1、2)中的一个齿轮相对于另一个齿轮转动时便将工作流体从至少一个供料口(10)导向至少一个排料口(11)，

d)两个齿圈(1a、2i)中的至少一个齿圈的齿顶或齿根部位包括一种由摆线导出的型面，该型面可以由一个节圆在一个固定圆上滚动来生成，

e)两个相啮合的齿圈(1a、2i)包括一个径向间隙(P_R)和一个切向间隙(P_T)，

其特征为

f)切向间隙(P_T)小于径向间隙(P_R)，

g)两个齿圈(1a、2i)中的至少一个齿圈的齿顶及齿根部位的型面是由一个节圆圆周上的一个点的轨迹来形成的；在齿顶的情况下，该节圆的半径从两个齿侧向顶点部分连续地变小；在齿根的情况下，该节圆的半径从两个齿侧向顶点部分连续地变大或连续地变小。

2.如权利要求1的环形齿轮机械，其特征为齿顶部位的型面是由第一节圆圆周上的一个点的轨迹来形成或根据该轨迹形成的，该节圆的半径从齿顶的两个齿侧向顶点部分连续地变小；以及其齿根部位的型面是由第二节圆圆周上的一个点的轨迹来形成或根据该轨迹形成的，该节圆的直径从齿根的两个齿侧向顶点部分连续地变大。

3.如以上权利要求中任何一条的环形齿轮机械，其特征为两个齿圈(1a、2i)中的另一个齿圈的齿顶部位的型面是由第三节圆圆周上的一个点的轨迹来形成或根据该轨迹形成的，该节圆的半径从齿顶的两个齿侧向顶点部分连续地变小。

4.如以上权利要求中任何一条的环形齿轮机械，其特征为两个齿圈(1a、2i)中的另一个齿圈的齿根部位的型面是由第四节圆圆周上的一个点的轨迹来形成或根据该轨迹形成的，该节圆的半径从齿根的两个齿侧向顶点部分连续地变大。

5.如权利要求1至3中任何一条的环形齿轮机械，其特征为两个齿圈(1a、2i)中至少一个齿圈的齿顶部位的型面是由一个节圆圆周上的一个点的轨迹来形成或根据该轨迹形成的，该节圆的半径从齿顶的两个齿侧向顶点部分连续地变小；以及两个齿圈(1a、2i)中的另一个齿圈的齿根部位的型面是由第五节圆圆周上的一个点的轨迹来形成或根据该轨迹形成的，该节圆的半径从齿根的两个齿侧向顶点部分连续地变小。

6.如以上权利要求中任何一条的环形齿轮机械，其特征为节圆半径在滚动过程中根据一个线性函数或一个正弦或余弦函数或一个至少为二阶的函数而变化，优选为根据一个圆锥截面函数或多项式来变化。

7.如前述权利要求中任何一条的环形齿轮机械，其特征为节圆半径在滚动过程中根据一个经验函数来变化。

8.如前述权利要求中任何一条的环形齿轮机械，其特征为切向间隙(P_T)的数值为径向间隙(P_R)数值的20％到60％。

9.如前述权利要求中任何一条的环形齿轮机械，其特征为两个齿圈(1a、2i)中至少一个齿圈的型面相对于生成用于形成轨迹的型面的规则等距离地后退了一个距离，从而获得一个切向间隙，该切向间隙在基圆(W₁、W₂)上测量的值是整个切向间隙(P_T)中的一部分或最好是整个切向间隙(P_T)。

10.如前述权利要求中任何一条的环形齿轮机械，其特征为两个齿圈(1a、2i)的齿顶及齿根的型面都是摆线或由摆线导出，并且生成该型面的节圆经过相互匹配使得在根据该节圆圆周上的点的轨迹而生成或导出的型面之间获得一个切向间隙，该切向间隙在基圆(W₁、W₂)上测量的值是整个切向间隙(P_T)中的一部分或最好是整个切向间隙(P_T)。

11.如前述权利要求中任何一条的环形齿轮机械，其特征为两个齿圈(1a、2i)的齿顶及齿根的型面二者在其交接点上相切。

12.如前述权利要求中任何一条的环形齿轮机械，其特征为两个齿圈(1a、2i)中仅有一个齿圈包括一种型面，生成该型面的齿顶和/或齿根的节圆是变化的。

13.如权利要求1至11中任何一条的环形齿轮机械，其特征为两个齿圈(1a、2i)的齿顶和/或齿根型面各由节圆圆周上的点的轨迹而生成或导出，该节圆的半径从齿顶和/或齿根型面的顶点部分到各自的两个侧面是连续变化的。

14.如前述权利要求中任何一条的环形齿轮机械，其特征为从相应基圆上测量的外齿圈(1a)的齿隙及内齿圈(2i)的齿的周向延伸量是从相应基圆上测量的外齿圈(1a)的齿及内齿圈(2i)的齿隙的周向延伸量的1.5到3倍。

15.如权利要求1至13中任何一条的环形齿轮机械，其特征为从相应基圆上测量的外齿圈(1a)的齿及内齿圈(2i)的齿隙的周向延伸量是从相应基圆上测量的外齿圈(1a)的齿隙及内齿圈(2i)的齿隙的周向延伸量的1.5到3倍。

16.如以上权利要求中至少一条的环形齿轮机械，其特征为两个齿圈(1a、2i)中至少一个齿圈的齿根上设有挤压流体凹槽(8)。

17.如以上权利要求中任何一条的环形齿轮机械，其特征为：为了在马达模式下运转，两个齿轮(1、2)中的一个齿轮，最好是外齿轮(2)，形成一个定子，该定子不能作相当于壳体(3)的转动。

18.一种容积式环形齿轮机械用的运转装置，该运转装置最好是如以上权利要求中任何一条的环形齿轮机械，该运转装置包括：

a)一个带有外齿圈(1a)的内齿轮(1)；

b)一个带有内齿圈(2i)的外齿轮(2)，该内齿圈(2i)所包括的齿数比外齿圈(1a)的齿数多至少一个，在两个齿圈(1a、2i)的啮合动作中该内齿圈(2i)和该外齿圈(1a)一起形成膨胀和收缩的流体隔室，其中齿轮(1、2)中的一个齿轮的转动轴线(D₁)相对于另一个齿轮的基圆轴线(D₂)偏心，

c)两个齿圈(1a、2i)中至少一个齿圈的齿顶或齿根包括一个根据一条摆线导出的型面，该摆线可以以一个节圆在一个固定圆上滚动来生成，

d)两个相啮合的齿圈(1a、2i)包括一个径向间隙(P_R)及一个切向间隙(P_T)，

其特征为：

e)该切向间隙(P_T)小于该径向间隙(P_R)；

f)以及，两个齿圈(1a、2i)中的至少一个齿圈的齿顶或齿根的型面是由一个节圆圆周上的一个点的轨迹来形成或由其导出的，在齿顶情况下，该节圆的半径从两个齿侧向顶点部分连续地变小；或是，在齿根情况下，该节圆的半径从两个齿侧向顶点部分连续地变大或变小。

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