JP2004183650A - Inscribed oil pump rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インナーロータとアウターロータとが噛み合って回転するとき、両ロータの歯面間に形成されるセルの容積変化によって流体を吸入・吐出する内接型オイルポンプロータに関する。
BACKGROUND OF THE
従来、内接型オイルポンプは、Z枚の外歯を有するインナーロータと、この外歯に噛み合うZ+1枚の内歯が形成されたアウターロータと、流体が吸入される吸入ポートおよび流体が吐出される吐出ポートが形成されたケーシングとを備え、インナーロータを回転させることによって外歯が内歯に噛み合ってアウターロータを回転させ、両ロータ間に形成される複数のセルの容積変化によって流体を吸入・吐出するようになっている。 Conventionally, an inscribed oil pump has an inner rotor having Z external teeth, an outer rotor having Z + 1 internal teeth meshing with the external teeth, a suction port through which fluid is sucked, and a fluid being discharged. The outer rotor is rotated by rotating the inner rotor to rotate the outer rotor, and the fluid is sucked by a change in the volume of a plurality of cells formed between the two rotors.・ It is designed to discharge.
セルは、その回転方向前側と後側で、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯とがそれぞれ接触することによって個別に仕切られ、かつ回転軸方向の両側面をケーシングによって仕切られており、インナーロータの回転に伴い回転移動する独立した流体搬送室を構成している。各セルは外歯と内歯との噛み合いの過程の途中において容積が最小となった後、吸入ポートに沿って移動しながら容積を拡大させて、吸入ポートから流体を吸入する。そして、容積が最大となったセルは、吐出ポートに沿って移動しながら容積を減少させて、吐出ポートから流体を吐出する。 On the front side and the rear side in the rotation direction, the cells are individually partitioned by contacting the outer teeth of the inner rotor and the inner teeth of the outer rotor, respectively, and are partitioned by casings on both sides in the rotation axis direction. An independent fluid transfer chamber that rotates and moves with the rotation of the inner rotor is configured. After each cell has a minimum volume during the process of engagement between the external teeth and the internal teeth, the cells increase in volume while moving along the suction port and suck fluid from the suction port. Then, the cell having the maximum volume decreases the volume while moving along the discharge port, and discharges the fluid from the discharge port.
このような内接型オイルポンプでは、多くの場合、脈動やキャビテーションによるポンプ効率の低下や騒音の発生をいかに抑制するかが課題となっている。この課題に対して本発明者は、インナーロータの回転角θに応じたセル容積Vの変化を、セルの回転軸方向への投影面積(セルの開口面積)Sで除した値(dV/dθ/S)を流速変化として、この流速変化の絶対値の最大値が小さいことが脈動の抑制に有利であることを見いだし、流速変化の最大値を小さくすることができる歯形について提案している(たとえば、特許文献1参照)。
上述した流速変化についての本発明者による知見を鑑みると、同じ形状のロータであれば両ロータの歯幅(回転軸方向の大きさ)を小さくすれば流速変化を小さくできる。したがって、理論吐出量を減少させずに流速変化を小さくして脈動を抑制するには、大径で薄いロータを用いればよいことになる。しかしながら近年、内接型オイルポンプのさらなる小型化が強く求められており、大径薄型のロータでは、ポンプ小型化の要求に応じることができない。 In view of the above-mentioned knowledge of the change in the flow velocity by the present inventor, if the rotors have the same shape, the change in the flow velocity can be reduced by reducing the tooth width (the size in the rotation axis direction) of both rotors. Therefore, in order to suppress the pulsation by reducing the change in the flow velocity without reducing the theoretical discharge amount, a large-diameter thin rotor may be used. However, in recent years, there has been a strong demand for further downsizing of the internal oil pump, and a large-diameter and thin rotor cannot meet the demand for downsizing of the pump.
一方、小径のまま吐出量を大きくするには、ロータを厚くしてセルの容積を大きくすればよい。しかしながら、単にロータを厚くするだけでは、セルの開口面積に対し容積が大きくなるため、セルを出入りする流体の流速が大きくなり、キャビテーションが発生しやすくなる。したがって、従来、小型で十分な吐出量を有しかつ脈動が抑えられる内接型オイルポンプの実現は困難であった。 On the other hand, in order to increase the discharge amount while keeping the diameter small, the rotor may be thickened to increase the cell volume. However, simply increasing the thickness of the rotor increases the volume with respect to the opening area of the cell, so that the flow velocity of the fluid entering and exiting the cell increases, and cavitation tends to occur. Therefore, conventionally, it has been difficult to realize an inscribed oil pump that is small, has a sufficient discharge amount, and suppresses pulsation.
また、流速変化が大きい内接型オイルポンプであっても、回転速度を小さくすれば、脈動を抑制することはできる。しかしながら近年、高速回転させることにより小型のポンプであっても十分な吐出量を確保することが要求されており、脈動を抑制するために回転速度を小さくすることは望ましくない。 Further, even in the case of an inscribed oil pump having a large change in flow velocity, pulsation can be suppressed by reducing the rotation speed. However, in recent years, it has been required to ensure a sufficient discharge amount even with a small pump by rotating at high speed, and it is not desirable to reduce the rotation speed to suppress pulsation.
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、どのような厚さ(歯幅)であっても、所定の理論吐出量を確保しつつ脈動を抑制することが可能である内接型オイルポンプロータを提供し、高速回転させても脈動が小さく騒音を抑制できる内接型オイルポンプを実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to suppress the pulsation while securing a predetermined theoretical discharge amount regardless of the thickness (tooth width) regardless of the thickness. It is an object of the present invention to provide an internal-type oil pump that provides a small-sized oil pump rotor and can suppress noise even when rotated at high speed.
上記の課題を解決するために、本発明の請求項1に係る内接型オイルポンプロータは、Z枚の外歯を有するインナーロータと、この外歯と噛み合うZ+1枚の内歯を有するアウターロータと、流体が吸入される吸入ポートおよび流体が吐出される吐出ポートを有しインナーロータおよびアウターロータを収容するケーシングとを備え、両ロータが噛み合って回転するときに両ロータ歯面およびケーシング間に形成されるセルの容積変化により流体を吸入・吐出して流体を搬送する内接型オイルポンプに用いられるロータであって、前記インナーロータの回転角度位置θにおけるセルの容積V、セルを軸方向に投影した面積S、両ロータの軸方向の歯幅lとして、
γ=dV/dθ/S/l
で算出される、セルを出入りする流体の単位歯幅当たりの流速変化γの最大値γmaxが、
0.0200≦γmax≦0.0250[mm/°degree/mm]
であることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, an inscribed oil pump rotor according to
γ = dV / dθ / S / l
The maximum value γmax of the flow velocity change γ per unit tooth width of the fluid entering and exiting the cell, calculated by
0.0200 ≦ γmax ≦ 0.0250 [mm / ° degree / mm]
It is characterized by being.
この発明によれば、単位歯幅当たりの流速変化γの最大値γmaxを0.0250以下とすることにより、脈動を抑制し、騒音の発生を防止することができる。また、単位歯幅当たりの流速変化γの最大値γmaxを0.0200以上とすることにより、実用的な吐出量および吐出効率を得ることができる。すなわち、この発明によれば、十分な吐出量を有し、高回転で駆動されても脈動が小さく騒音発生を防止することができるオイルポンプロータの実現が可能となる。 According to the present invention, the pulsation can be suppressed and the generation of noise can be prevented by setting the maximum value γmax of the flow velocity change γ per unit tooth width to 0.0250 or less. Further, by setting the maximum value γmax of the flow velocity change γ per unit tooth width to 0.0200 or more, a practical discharge amount and discharge efficiency can be obtained. That is, according to the present invention, it is possible to realize an oil pump rotor which has a sufficient discharge amount, has a small pulsation even when driven at a high rotation speed, and can prevent generation of noise.
本発明に係る内接型オイルポンプロータによれば、十分な吐出量を有し、高回転で駆動されても脈動が小さく騒音発生を防止することができるロータを実現し、効率がよく騒音が小さい内接型オイルポンプを得ることが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the internal-type oil pump rotor which concerns on this invention, the rotor which has a sufficient discharge amount, and can reduce a pulsation even if it is driven at high rotation and can prevent noise generation is realized, and an efficient and noise-free It is possible to obtain a small inscribed oil pump.
本発明に係る内接型オイルポンプロータの第1実施形態について、図1から図3を参照して説明する。
本実施形態は、10枚の内歯を有する厚さ(歯幅)lのアウターロータ10と、9枚の外歯を有する厚さ(歯幅)lのインナーロータ20とが、それぞれの回転中心O1,O2を偏心させて配置された構成となっている。
A first embodiment of an inscribed oil pump rotor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, the
アウターロータ10は、回転中心O1を中心として、回転自在にケーシング30内に保持されている。このアウターロータ10の内側に組み込まれたインナーロータ20は、アウターロータ10の回転中心O1に一致しない回転中心O2を中心として配置され、その中心に固定された駆動軸40の回転により図に示す矢印方向に回転される。
The
両ロータ10,20はそれぞれの歯面形状により互いに噛み合って駆動軸40の回転により回転される。そして、互いに噛み合う両ロータ10,20の噛み合い点と噛み合い点との間には、流体の搬送室であるセルCが形成される。このセルCに対して開口する吸入ポート31および吐出ポート32がケーシング30に形成されていて、この吸入ポート31および吐出ポート32から各セルCとの流体のやりとりが行われる。
The
セルCは、アウターロータ10およびインナーロータ20の回転とともに回転移動しながら開口面積(軸方向の投影面積)Sすなわちセル容積Vが変化する。そして、セル容積Vの拡大過程において吸入ポート31から流体が吸入され、セル容積Vの縮小過程において吐出ポート32から流体が吐出される。すなわち、セルCの容積Vは、インナーロータ20が1回転する間に、図1に符号Aで示す最小から符号Bで示す最大となり、再び符号Aで示す最小となる。
なお、セルCの容積Vは、開口面積Sと両ロータ10,20の歯幅lとの積で得られる。
The opening area (projected area in the axial direction) S, that is, the cell volume V of the cell C changes while rotating and moving with the rotation of the
The volume V of the cell C is obtained by the product of the opening area S and the
このセルCの容積はインナーロータ20の回転角度位置θの変化により変化するので、セルCの容積をインナーロータ20の回転角度位置θで微分すると、インナーロータ20の回転によりセルCを出入りする流体の流量が得られる。セルCの容積変化によりセルCを出入りする流体の流速は、流量をセルCの開口面積Sで除することにより得られる。さらにこの流速変化を両ロータ10,20の歯幅lで除した値、すなわち単位歯幅当たりの流速変化γとインナーロータ20の回転角度位置θとの関係を図2に示す。
Since the volume of the cell C changes due to the change in the rotation angle position θ of the
なお、単位歯幅当たりの流速変化γは、
γ=dV/dθ/S/l[mm/°degree/mm]
で算出される。図2では、図1に符号Bで示すセル容積Vが最大となるインナーロータ20の回転角度位置をθ=0°として、セルCの拡大過程における吸入流体の流速変化を正、縮小過程における吐出流体の流速変化を負の値として示した。
Note that the flow velocity change γ per unit tooth width is
γ = dV / dθ / S / l [mm / ° degree / mm]
Is calculated. In FIG. 2, the rotation angle position of the
この図2に示すように、内接型オイルポンプにおいて吸入・吐出される流体の流速は、セルCが吸入過程から吐出過程となる前後に最大値となる。本実施形態では、単位歯幅当たりの流速変化γの最大値γmaxが従来よりも小さく、0.0214[mm/°degree/mm]となるようにしている。 As shown in FIG. 2, the flow velocity of the fluid sucked / discharged in the internal oil pump reaches its maximum value before and after the cell C goes from the suction process to the discharge process. In the present embodiment, the maximum value γmax of the flow velocity change γ per unit tooth width is smaller than that in the related art, and is set to 0.0214 [mm / ° degree / mm].
ここで、単位歯幅当たりの流速変化γの最大値γmaxと脈動特性および騒音特性との関係について、図3に示す。
この図3に示すように、流速変化γの最大値γmaxが0.0250[mm/°degree/mm]を越えると脈動特性が急激に上昇し、騒音特性も上昇する。一方、最大値γmaxが0.0200[mm/°degree/mm]を下回ると吸入・吐出量が極度に減少してしまうため、ポンプとして実用的でなくなる。
本実施形態では、流速変化γの最大値γmaxを、0.0200≦γmax≦0.0250[mm/°degree/mm]を満たす0.0214[mm/°degree/mm]と設定することにより、脈動および騒音が小さく抑えられ、実用的な吐出量が得られている。
Here, the relationship between the maximum value γmax of the flow velocity change γ per unit tooth width and the pulsation characteristics and noise characteristics is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, when the maximum value γmax of the flow velocity change γ exceeds 0.0250 [mm / ° degree / mm], the pulsation characteristics sharply increase, and the noise characteristics also increase. On the other hand, if the maximum value γmax is less than 0.0200 [mm / ° degree / mm], the suction / discharge amount is extremely reduced, which makes the pump impractical.
In the present embodiment, the maximum value γmax of the flow velocity change γ is set to 0.0214 [mm / ° degree / mm] which satisfies 0.0200 ≦ γmax ≦ 0.0250 [mm / ° degree / mm]. Pulsation and noise are suppressed, and a practical discharge amount is obtained.
また、このオイルポンプロータは単位歯幅当たりの流速変化γが平均化され、最大値γmaxが小さいので、従来よりも高回転で駆動した場合、従来のロータを同様に高速回転させた場合と比較して流速が小さく抑えられる。したがって、高回転で駆動しても脈動やキャビテーションが小さく抑えられるため、結果として高回転域で使用可能となり、同一の容量のポンプでも大きな吐出量を得ることができる。 In addition, this oil pump rotor averages the flow rate change γ per unit tooth width and has a small maximum value γmax. Therefore, when driven at a higher speed than the conventional one, the oil pump rotor is compared with a case where the conventional rotor is similarly rotated at a high speed. Thus, the flow velocity can be kept low. Therefore, even when driven at a high speed, pulsation and cavitation are suppressed to be small. As a result, the pump can be used in a high speed range, and a large discharge amount can be obtained even with a pump having the same capacity.
次に、本発明に係る内接型オイルポンプロータの第2実施形態について、図3および図4を参照して説明するが、前記第1実施形態と同一の部位には同一の符合を付し、この説明は省略する。
本実施形態は、図4に示すように、11枚の内歯50aを有する厚さ(歯幅)lのアウターロータ50と、10枚の外歯60aを有する厚さ(歯幅)lのインナーロータ60とが、前記第1実施形態と同様にして、それぞれの回転中心O1,O2を偏心させて配置された構成となっている。そして、インナーロータ60の外歯60aはトロコイド曲線に基づいて形成されたトロコイド歯形をなし、アウターロータ50の内歯50aは単一円の一部を形成する円弧形状をなしている。
Next, a second embodiment of the inscribed oil pump rotor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. This description is omitted.
In this embodiment, as shown in FIG. 4, an
ここで、図4に示すインナーロータ60とアウターロータ50との諸元値は、次の関係式を満たして構成されている。
d2+2e+t1=D1 …(1)
d1+2e+t2=D2 …(2)
R±t3=RO …(3)
(式中、d1はインナーロータ60の歯先円直径を、d2はインナーロータ60の歯底円直径を、D1はアウターロータ50の歯先円直径を、D2はアウターロータ50の歯底円直径を、eはインナーロータ60とアウターロータ50の偏心量を、t1,t2,t3はインナーロータ60とアウターロータ50の嵌合クリアランス(通常は0〜1mmの範囲)を、Rはインナーロータ60の外歯60aの創成円(図示略)の半径を、ROはアウターロータ50の内歯50aの半径をそれぞれ示す。)
Here, the specification values of the
d2 + 2e + t1 = D1 (1)
d1 + 2e + t2 = D2 (2)
R ± t3 = RO (3)
(Where d1 is the tip circle diameter of the
次に、具体的な数値について説明する。
インナーロータ60の歯先円直径d1は18.100mm、インナーロータ60の歯底円直径d2は15.084mm、アウターロータ50の歯先円直径D1は16.632mm、アウターロータ50の歯底円直径D2は20.000mm、インナーロータ60とアウターロータ50の偏心量eは0.754mm、アウターロータ50の内歯50aの半径RO,およびインナーロータ60の外歯60aの創成円の半径Rは1.00mm、アウターロータ50の外径D3は25.000mmとされている。
そして、インナーロータ60の外歯60aの数をZとした場合、本実施形態では、R・Z/(π・(d1+d2)/2)が0.19となっており、この場合、前記従来技術で示した特許文献1で開示されている範囲(0.2以上0.3以下)外に設定されることになる。しかしながら、本実施形態では、インナーロータ60およびアウターロータ50の各部の寸法を前記数値に設定することにより、単位歯幅あたりの流速変化γの最大値γmaxは0.0236[mm/°degree/mm]となり、前記実施形態において図3で説明したように、0.0200≦γmax≦0.0250[mm/°degree/mm]を満たすので、前記実施形態と同様の作用効果を有することができる。
Next, specific numerical values will be described.
The root diameter d1 of the
When the number of the
ここで、流速変化の最大値γmaxとロータの回転速度との関係について、図5を参照して説明する。ロータの回転速度は、オイルポンプの所要吐出量に応じて決定されるが、上限を超えた高回転域では適切なポンプ性能を得ることができないため、限界回転数Nmaxを越えない範囲とする必要がある。 Here, the relationship between the maximum value γmax of the flow velocity change and the rotation speed of the rotor will be described with reference to FIG. The rotation speed of the rotor is determined according to the required discharge amount of the oil pump. However, in a high rotation range exceeding the upper limit, appropriate pump performance cannot be obtained. There is.
ロータの限界回転数Nmaxは、各ポートを出入りする流体の許容ポート内流速をUmax[mm/sec.]、単位歯幅当たりの流速変化をγ[mm/°degree/mm]、ロータの歯幅をl[mm]として、
Nmax=Umax/(γ・l)×60min/360°[rpm]
で算出される。
The limit rotation speed Nmax of the rotor is defined as Umax [mm / sec. ], The change in flow velocity per unit tooth width is γ [mm / ° degree / mm], and the tooth width of the rotor is l [mm],
Nmax = Umax / (γ · l) × 60 min / 360 ° [rpm]
Is calculated.
許容ポート内流速Umaxは、通常10000〜7500[mm/sec.]の範囲であって、流速変化の最大値γmaxが小さいほど大きく設定できることが経験的にわかっており、たとえば
γmax=0.021のとき、Umax=9500[mm/sec.]
γmax=0.033のとき、Umax=8100[mm/sec.]
程度に設定される。
The flow rate Umax in the allowable port is usually 10,000 to 7500 [mm / sec. It is empirically known that the smaller the maximum value γmax of the flow velocity change, the larger the value can be set. For example, when γmax = 0.021, Umax = 9500 [mm / sec. ]
When γmax = 0.033, Umax = 8100 [mm / sec. ]
Set to about.
流速変化の最大値γmaxと、上述のように設定されるロータの限界回転数Nmaxとの関係を図4に示す。この図に示すように、従来はγmaxが0.025[mm/°degree/mm]よりも大きいために、Nmaxは最大でも8000[rpm]程度に設定しなければならなかった。
一方、0.020≦γmax≦0.025とした本発明では、Nmaxを9000[rpm]以上にすることができ、従来不可能とされていた12000[rpm]の高回転域での使用も可能とすることができる。
FIG. 4 shows the relationship between the maximum value γmax of the flow velocity change and the limit rotational speed Nmax of the rotor set as described above. As shown in this figure, conventionally, since γmax is larger than 0.025 [mm / ° degree / mm], Nmax has to be set to about 8000 [rpm] at the maximum.
On the other hand, according to the present invention in which 0.020 ≦ γmax ≦ 0.025, Nmax can be set to 9000 [rpm] or more, and it can be used in a high rotation range of 12000 [rpm], which was conventionally impossible. It can be.
10,50 アウターロータ
20,60 インナーロータ
30 ケーシング
31 吸入ポート
32 吐出ポート
l 厚さ(歯幅)
C セル
S セルの開口面積(軸方向の投影面積)
V セルの容積
10,50
C cell S cell opening area (projected area in axial direction)
V cell volume
Claims (1)
前記インナーロータの回転角度位置θにおける前記セルの容積V、該セルを軸方向に投影した面積S、両ロータの軸方向の歯幅lとして、
γ=dV/dθ/S/l
で算出される、前記セルを出入りする流体の単位歯幅当たりの流速変化γの最大値γmaxが、
0.0200≦γmax≦0.0250[mm/°degree/mm]
であることを特徴とする内接型オイルポンプロータ。
An inner rotor having Z external teeth, an outer rotor having Z + 1 internal teeth meshing with the external teeth, and an inner rotor and an outer having a suction port for sucking fluid and a discharge port for discharging fluid A casing accommodating the rotor, and an inscribed oil that conveys the fluid by sucking and discharging the fluid by a change in the volume of cells formed between the rotor tooth surfaces and the casing when the two rotors rotate while meshing with each other. A rotor used for a pump,
As the volume V of the cell at the rotation angle position θ of the inner rotor, the area S of the cell projected in the axial direction, and the tooth width l in the axial direction of both rotors,
γ = dV / dθ / S / l
The maximum value γmax of the flow velocity change γ per unit tooth width of the fluid flowing in and out of the cell is calculated by
0.0200 ≦ γmax ≦ 0.0250 [mm / ° degree / mm]
An inscribed oil pump rotor characterized by the following.
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---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104728586A (en) * | 2015-03-27 | 2015-06-24 | 安徽江淮汽车股份有限公司 | Oil pump |
-
2003
- 2003-11-18 JP JP2003388456A patent/JP2004183650A/en active Pending
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CN104728586A (en) * | 2015-03-27 | 2015-06-24 | 安徽江淮汽车股份有限公司 | Oil pump |
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