JP2002544442A - 歯付きロータセット - Google Patents
歯付きロータセットInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
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Abstract
Description
に関する。歯付きロータセットは、歯を形成した歯付きリングポンプに似ている
。この場合、歯付きロータセットの機能と作用は歯付きリングポンプの機能と作
用に一致している。
ら分離されていないで、歯の特別な形成がトロコイド歯に基づいて、歯付きリン
グと外歯ピニオンとの間のシールを保証する。内歯の歯付きリングはピニオンよ
りも多い歯を有するので、歯を適当に形成すると、歯先が歯かみ合い個所に対し
て正確に接触する。転動を保証するために、外側ロータの歯先と内側ロータの歯
先の間に、歯先遊びを設けなければならない。歯付きリングポンプの欠点は、歯
付きリングポンプの場合のこの歯先遊びによって内側の漏れ、ひいては容量的な
効率の悪化が生じることにある。これによって、低い回転数の際に、高い圧力を
発生することができない。
359号公報記載のポンプは有利である。このポンプは、内歯を有する外側リン
グと、この外側リング内に偏心させて収容された、外歯を有する歯車とからなる
、冒頭に述べた歯付きロータセットを形成している。この場合、内歯は外側リン
グ内に回転可能に支承されたローラによって形成され、外歯よりも多い歯を有す
る。この場合、歯車の外歯には、非常に小さなモジュールを有する微細な歯が重
ねて形成され、各々のロータはその外周に、同じモジュールの微細な歯を備えて
いる。この微細な歯には歯車の歯がかみ合う。
側ロータを回転させることによって生じる。歯付き内側ロータから遊星歯車に力
が伝達される。この力は一方では遊星歯車の中心を通る衝撃力と、他方では遊星
歯車のトルクを発生する周方向の力を生じる。支承リングに作用する衝撃力によ
って、支承リングは回転させられる。
用された伸開線歯によって最適に受け止められない。特に、公知の歯が衝撃力と
周方向の力を、線接触の形の単位面積あたりの大きな押圧力なしでは伝達しない
という問題がある。今まで知られている歯は、大きな周方向力の伝達のためにの
み適しており、遊星歯車の中心を通る大きな衝撃力を伝達するためには適してい
ない。
にスムースな転動を保証することができないという欠点があった。支承リングと
相対的な遊星歯車の運動は或る位置で停止することになる。
歯先と外側ロータの間で潤滑フィルムが破壊される危険がある。この場合、隙間
内の潤滑媒体損失によって固体接触が生じる。従って、もはや所望な動圧潤滑が
生じないで、混合摩擦状態が生じ、不所望な場合には静止摩擦が生じる。混合摩
擦および静止摩擦の場合、摩耗現象が発生し、歯付きロータセットの寿命が短く
なる。
的な潤滑フィルム形成を保証するように形成された歯付きモータセットを提供す
るという課題が生じる。この場合、歯付きロータセットは発生する力とトルクを
確実に伝達しなければならない。
られ、この支承ポケット内に回転可能に支承された遊星ロータが配置され、この
遊星ロータが内歯を形成し、更に支承リングに対して偏心させて支承された内側
ロータが備えられ、この内側ロータがほぼ星状の外側輪郭を有し、この外側輪郭
が外歯を備え、外歯が内歯よりも少ない歯を有し、両ロータシステムの少なくと
も一方の歯が、歯の歯形状の少なくとも一部範囲に、弧状の部分を有する、歯付
きロータセットによって解決される。このように形成された歯付きロータセット
の利点は、歯形状の弧状の部分によって、実質的にころがり摩擦が生じ、すべり
摩擦が発生しないので、歯の摩耗が最小限に抑えられることにある。歯付き内側
ロータの凸形に形成された歯元と、歯付き遊星ロータの凹形に形成された歯元に
よって、接触面を生じ、接触線を生じない。ヘルツ押圧力はこの対のローラによ
って大幅に低減される。
ータの歯と内側ロータの歯溝の間の歯面遊びを考慮することにより、大きな衝撃
力が歯先と歯元だけを経て伝達されることが保証される。それによって、歯面に
大きなくさび力が作用することが防止される。このくさび力は歯面表面を破壊し
得る。更に、歯面遊びによって、搬送媒体が歯溝から流出することができる。な
ぜなら、そうしないと油が圧潰されるからである。この圧潰は非常に大きな圧力
上昇を生じることになる。
ータの歯と内側ロータの歯溝の間の歯面遊びを考慮することにより、大きな衝撃
力が歯先と歯元だけを経て伝達されることが保証される。それによって、歯面に
大きなくさび力が作用することが防止される。このくさび力は歯面表面を破壊し
得る。更に、歯面遊びによって、搬送媒体が歯溝から流出することができる。な
ぜなら、そうしないと油が圧潰されるからである。この圧潰は非常に大きな圧力
上昇を生じることになる。
弧状に形成されている。歯先およびまたは歯元の範囲の歯形状のこのような形成
により、非常に大きな衝撃力(半径方向の力)を伝達することが可能になる。こ
の場合、伝達すべき周方向力の割合は小さくてもよい。この場合、歯先と歯元は
歯付きロータにおいて知られている伸開線歯と異なり、転動過程で、すなわち歯
付き遊星ロータが歯付き内側ロータ上を転動する際に一緒に考慮される。
のかみ合い時に、比較的に大きなシール面を形成する。このシール面は押しのけ
室が吸込み範囲から出るときに、圧力範囲内で押しのけ室をシールする。ロータ
の垂直性の偏差は、押しのけ室の漏れ損失を生じない。
状が平坦部を有する。トルクが歯付き内側ロータから歯付き遊星ロータを経て支
承リングに作用する力伝達の主領域において、幾何学的な条件により、遊星歯車
がほとんど停止する。上記の相対的な停止および大きな力の同時伝達の際、遊星
歯先と支承リングの間の潤滑フィルムが破壊される危険がある。これに対処する
ために、遊星ロータ歯先が平坦化される。平坦部の大きさは歯付きロータの使用
分野に依存する。回転数が低く、圧力が高い場合には、大きな平坦部が必要であ
る。回転数が高く、圧力が低い場合には、低い滑り速度の場合にも潤滑フィルム
の形成を保証するために、小さな平坦部が必要である。遊星ロータの歯先から平
坦部に接続するために、特別な曲線、すなわちサイクロイドが使用される。この
曲線は単純な接続半径の場合よりも潤滑フィルムを一層所望なものにする。
歯形状が大きな曲率半径を有する。平坦部の代わりに、歯先およびまたは歯元の
範囲に、大きな曲率半径を有する面を設けても合目的である。
伝達(ヘルツ押圧)が改善される。
として形成されている。サイクロイドは転動状態と、衝撃力の伝達に関して特に
有利であることが判った。このサイクロイド歯は、曲率の大きな変化の場合およ
び曲率半径が小さい場合に、滑りにくい申し分のない転動を保証する。この転動
は更に、摩耗を低減する。
線として形成されている。この歯の場合には、歯付き内側ロータと歯付き遊星ロ
ータの歯面が伸開線によって形成される。この実施形の場合しかし、歯面をサイ
クロイドとして形成した実施形の場合よりも、軽いかみ合い障害が発生し得る。
面は化学的な表面処理、特に熱化学的およびまたは物理的な表面処理によって得
られる。表面は更にメッキすることができる。他の有利な表面処理は炭化、窒化
およびまたは軟窒化、硼化およびまたはクロム化である。
通路が配置されている。この流体通路はポンプの吐出側に接続可能であるので、
遊星ロータと支承ポケットの間に潤滑油が連続的に供給され、それによって潤滑
フィルム形成が改善される。
ータおよびまたは内側ロータが少なくとも一方の端面に、周方向に延びるウェブ
を備えていると有利である。この周方向のウェブはケーシング内でシールとして
の役目を果たす。このケーシング内には歯付きロータセットが収容されている。
通常は、このような可動の部品はその端面にシール面を備えている。このシール
面は歯を除く端面の全面にわたって延びている。周方向に延びるウェブによる本
発明によるシールは、公知のシールの場合に発生する大きな摩擦力が大幅に低減
され、歯付きロータセットが容易にひいては効率的に作動するという利点がある
。その際、周方向に延びるウェブは、シール作用と摩擦力にとって最適である幅
を有する。
、合成樹脂射出成形、押出機、ダイカスト、特にアルミニウムダイカストおよび
スタンピング法によって製作される、歯付きロータを製作するための方法に関す
る。本発明による歯付きロータセットが備えているこのようなコストのかかる歯
は、この方法によって簡単にかつ低コストで製作可能である。公知のごとく普通
の歯の場合に用いられるやすりや鋸は、本発明では使用不可能である。なぜなら
、歯が複雑に形成されているからである。
滑油ポンプで使用される。
る。
ットは、支承ポケット3を有する回転可能な支承リング2を備えている。この支
承ポケット内には、回転可能に軸受された遊星ロータ4が配置されている。この
遊星ロータは内歯を形成している。歯付きロータセットは更に、支承リング2に
対して偏心して軸受された内側ロータ5を備えている。この内側ロータはほぼ星
状の外側輪郭を有する。この外側輪郭は外歯6を備えている。この場合、外歯6
の歯数は内歯よりも少ない。
ている。
の力F2が歯付き内側ロータ5から、軸受リング2(ケーシング)内に支承され
た歯付き遊星ロータ4に作用する。周方向の力F2は2つの成分、すなわち衝撃
力(半径方向力)F3とトルクM4に分けられる。この衝撃力とトルクは両方共
歯付き遊星ロータに作用する。衝撃力F3は支承リング2に支承された歯付き遊
星ロータ4の中心を通って作用し、支承リング2を回転させる。歯付き遊星ロー
タはトルクM4によって回転させられる。
動することにより、圧力を発生するためのポンプとして使用可能である。他方で
は、本発明による歯付きロータセット1は、圧力範囲を圧力で付勢し、内側ロー
タ5を回転させ、内側ロータによって駆動軸10を駆動することにより、モータ
として使用することもできる。
する、力伝達の主領域11では、幾何学的な条件により、遊星ロータ4はほとん
ど停止する。上記のように相対的に停止し、同時に大きな力を伝達する際に、遊
星歯先面11と支承リング2の間の潤滑フィルムが破壊されるという危険がある
。
置では、最大圧力が発生する。というのは、内側ロータ5が遊星ロータ4上で最
大の作業を行うからである。
出側23が示してある。吸込み側21には入口22が開口している。この入口は
例えば歯付きロータセットを収容するケーシング内の穴として側方に形成可能で
る。同様に、吐出側24に出口24が形成されている。出口24の直径は入口2
2よりも小さい。というのは、入口の流速が高いからである。
大きな衝撃力F3(半径方向力)と小さな周方向力F4を伝達しなければならな
い。この歯の場合、歯先面11と歯元12は転動過程の際、すなわち歯付き内側
ロータ曲線上で歯付き遊星ロータ4が転動するときに一緒に考慮される。図2に
示した歯の場合、歯の面積の割り当ては、力の分布に対応するように選定されて
いる。
き遊星ロータ4の間で衝撃力F3を伝達する歯元12と歯先11に存在する。歯
面積の小さな割合だけが、歯面15の範囲の滑り面からなっている。この歯面は
周方向の力F4を歯付き遊星ロータ4の回転運動に変換する。
正確に当たり、そして問題のない転動が保証されるように計算されている。これ
とは逆に、歯付き遊星ロータ4の歯先11.2が歯付き内側ロータ5の歯元12
.1に係合する。この場合、歯付き内側ロータ5の凸形に形成された歯先11.
1と、歯付き遊星ロータ4の凹形に形成された歯元12.2とによって、接触面
が生じ、接触線は生じない。従って、この対のローラによって、押圧力が大幅に
低下する。
る。遊星ロータ4の歯と内側ロータ5の歯溝との間の歯面遊び17を考慮するこ
とにより、歯先11と歯元12だけを介して衝撃力F3を伝達することが保証さ
れる。それによって、上側の歯面を破壊し得る大きなくさび力が歯面15に作用
することが防止される。更に、歯面遊び17によって、搬送媒体が歯溝から流出
し得る。なぜなら、そうしないと圧潰オイルが生じ、これが圧力を非常に高める
ことになるからである。
のように相対的に停止し、同時に大きな力が伝達される際に、遊星歯先11と支
承リング2の間の潤滑フィルムが破壊される危険がある。これは、遊星ロータ歯
先11を平坦化することによって防止される。平坦部13の大きさは歯付きロー
タの使用分野に依存する。回転数が低く、圧力が高い場合、連続的な潤滑フィル
ムを形成するためには、大きな平坦部13が設けられる。回転数が高く、圧力が
低い場合には、適度な平坦部13で充分である。遊星ロータ4の歯先と平坦部1
3の間の接続のために、サイクロイド20が使用される。このサイクロイドは単
純な接続半径よりも非常に有利に潤滑フィルムを形成する。
伝達(ヘルツ押圧)が改善される。
ータ5と歯付き遊星ロータ4の歯先面15は、伸開線18によって形成されてい
る。これに対して、遊星ロータ4の歯先はサイクロイド19として形成されてい
る。この実施の形態の場合、かみ合い障害が生じる確率が高い。
ルク)を伝達するためにのみ適している。変速が周期的に変化する歯車(楕円歯
車)を除くほとんどすべての伝動装置の場合、歯車は軸線間隔によって固定位置
決めされる。周方向の力は転動点Cで接触する歯面を介してのみ伝達される。こ
の転動過程の際、歯先と歯元は転動しない。
半径方向力を伝達することができる。半径方向の力が対の歯車に作用すると、歯
車1の歯はくさびのように歯車2の歯溝に押し込まれる。それによって、非常に
大きな歯面押圧力が発生し、時期的に早い摩耗または歯の破壊を生じることにな
る。
合、半径方向の力(衝撃力F3)は歯元と歯先を経てのみ伝達される。歯の歯元
と歯先を特別に設計し、凸形に湾曲した歯先11が凹形に湾曲した歯元12に係
合するようにすることにより、歯面の押圧力を80%まで低減することができる
。
力と呼ばれる。このローラは次の点で対の歯に一致している。接触線の長さb、
接触線に対して垂直な交叉面内の曲率半径r1,r2、対の材料および表面の質
(r1,r2は負荷されていない歯面の接触線で測定される)。
るk値)は次のようになる。 k=P/2×r×b(kg/mm2) この場合、r=r1×r2/r1+r2である。凹形の歯面についてはr2はマ
イナスの値を用いなければならない。
に変換する滑り面からなっている。この場合、歯面の大きさは歯車セットの使用
分野に依存する。
プロフィル変位を有する。
転サイクロイド)の転動半径4(r4)。
依存する。
の計算に一致する。
に類似する。それによって、ほとんど面だけで接触し、それによってヘルツ押圧
力が低下する。この最適な設計の場合更に、転動過程の際に、付加される滑り運
動(接線方向の摩擦力)が非常に小さい。
可能である。
ータセットを示し、図1bは吸込み側と吐出側を備えた歯付きロータセットの平
面図である。
歯先と外側ロータの間で潤滑フィルムが破壊される危険がある。この場合、隙間
内の潤滑媒体損失によって固体接触が生じる。従って、もはや所望な動圧潤滑が
生じないで、混合摩擦状態が生じ、不所望な場合には静止摩擦が生じる。混合摩
擦および静止摩擦の場合、摩耗現象が発生し、歯付きロータセットの寿命が短く
なる。 米国特許第5595479号明細書により、支承ポケットを有する回転可能な
支承リングによって形成された液圧機械が知られている。この場合、支承ポケッ
ト内に回転可能に支承されたローラは外周面上に凹部を備えている。液圧機械は
支承シングに対して偏心させて配置された、ほぼ星状の輪郭を有する内側ロータ
を備えている。この場合、大きな歯の形をした星の突出部がローラの凹部に係合
する。ローラと内側ローラは本発明による微細な歯を備えていない。それによっ
て、特に歯数の多い、例えば11または12個の歯数の歯付きロータセットの場
合、かみ合いの障害が発生する。この実施形は非常に小さな誤差でのみ回転可能
である。
Claims (10)
- 【請求項1】 支承ポケット(3)を有する回転可能な支承リング(2)が
備えられ、この支承ポケット内に回転可能に支承された遊星ロータ(4)が配置
され、この遊星ロータが内歯を形成し、更に支承リング(2)に対して偏心させ
て支承された内側ロータ(5)が備えられ、この内側ロータがほぼ星状の外側輪
郭を有し、この外側輪郭が外歯(6)を備え、外歯(6)が内歯よりも少ない歯
を有し、両ロータシステムの少なくとも一方の歯が、歯の歯形状の少なくとも一
部範囲に、弧状の部分(14)を有する、歯付きロータセット(1)。 - 【請求項2】 特に歯先(11)およびまたは歯元(12)の範囲において
、歯形状が弧状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の歯付きロータ
セット(1)。 - 【請求項3】 特に歯先(11)およびまたは歯元(12)の範囲において
、歯形状が大きな曲率半径を有することを特徴とする請求項1記載の歯付きロー
タセット(1)。 - 【請求項4】 特に歯先(11)およびまたは歯元(12)の範囲において
、歯形状が平坦部(13)を有することを特徴とする請求項1記載の歯付きロー
タセット(1)。 - 【請求項5】 弧状の部分(14)の少なくとも一部がサイクロイド(19
)として形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の
歯付きロータセット(1)。 - 【請求項6】 少なくとも歯面(15)の範囲において、歯形状が伸開線と
して形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の歯付
きロータセット(1)。 - 【請求項7】 歯が耐摩耗性の表面を有することを特徴とする請求項1〜6
のいずれか一つに記載の歯付きロータセット(1)。 - 【請求項8】 支承ポケット(3)の範囲に、少なくとも1つの流体通路(
16)が配置されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の
歯付きロータセット(1)。 - 【請求項9】 支承リング(2)およびまたは遊星ロータ(4)およびまた
は内側ロータ(5)が少なくとも一方の端面に、周方向に延びるウェブを備えて
いることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の歯付きロータセット
(1)。 - 【請求項10】 歯付きロータセット(1)が成形方法で製作され、好まし
くは粉末金属法、合成樹脂射出成形、押出機、ダイカスト、特にアルミニウムダ
イカストおよびスタンピング法によって製作されることを特徴とする請求項1〜
9のいずれか一つに記載の歯付きロータを製作するための方法。
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DE19922792.6 | 1999-05-18 | ||
PCT/EP2000/004474 WO2000070228A1 (de) | 1999-05-18 | 2000-05-17 | Verzahnungsrotorsatz |
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