JP2006063883A - Internal gear type pump - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内接歯車ロータの摺動クリアランス部からの液漏れを減少させて容積効率(吐出効率)を向上させた内接歯車式ポンプに関する。 The present invention relates to an internal gear pump in which volumetric efficiency (discharge efficiency) is improved by reducing liquid leakage from a sliding clearance portion of an internal gear rotor.
周知の内接歯車式ポンプの中に、例えば、下記特許文献1、2に開示されたものがある。これらの内接歯車式ポンプは、歯数差が1枚のインナーロータとアウターロータを組み合わせた内接歯車ロータ(ポンプロータ)を採用している。
Among known internal gear pumps, for example, there are those disclosed in
かかる内接歯車ロータを有する内接歯車式ポンプの従来例を図7に示す。内接歯車ロータ3を構成するインナーロータ1とアウターロータ2は、偏心配置にして組み合わせている。また、インナーロータ1とアウターロータ2間に形成されるポンプ室4に対応させた吸入ポート6と吐出ポート7をポンプケース5に設けている。
A conventional example of an internal gear pump having such an internal gear rotor is shown in FIG. The
その吸入ポート6と吐出ポート7は、内周縁(ロータ中心側の周縁)6a、7aをインナーロータ1の歯底の軌跡とほぼ重なる円弧で、また、外周縁(ロータ外径側の周縁)6b、7bをアウターロータ2の歯底の軌跡とほぼ重なる円弧でそれぞれ形成している。両ポートの内周縁6a、7aの円弧半径は、R1INN=R1OUT、外周縁6b、7bの円弧半径は、R2INN=R2OUTであり、吸入ポート6と吐出ポート7の幅(R2INN−R1INNおよびR2OUT−R1OUT)は等しくなっている。
The
この内接歯車式ポンプは、吐出行程に移ったポンプ室4のシールが、内接歯車ロータ3の端面とポンプケース5の内面との間の摺動クリアンス部によってなされる。その摺動クリアランス部のシール幅をTで示す。
In this internal gear type pump, the seal of the pump chamber 4 that has shifted to the discharge stroke is formed by a sliding clearance between the end surface of the
このシール幅Tは、内接歯車ロータ3のサイズが小さくなるほど狭くなり、それに伴って摺動クリアランス部からの液漏れ量が増加し、ポンプの容積効率が低下する。
The seal width T becomes narrower as the size of the
内接歯車式ポンプは自動車用オイルポンプなどとして多用されており、このような用途では、小型化の要求が特に強い。しかしながら、内接歯車ロータを小型化すると上述したように摺動クリアランス部からの液漏れ量が増加してポンプの容積効率が低下する。 Internal gear pumps are widely used as automobile oil pumps, and in such applications, there is a strong demand for downsizing. However, if the internal gear rotor is downsized, the amount of liquid leakage from the sliding clearance portion increases as described above, and the volumetric efficiency of the pump decreases.
なお、特許文献1、2は、キャビテーションに起因した吐出効率低下を抑えているが、これらの文献が示しているような改善策では、内接歯車ロータの摺動クリアランス部からの液漏れは抑制することが必ずしも容易ではなかった。
この発明は、内接歯車ロータの端面の摺動クリアランス部からの液漏れを抑制してポンプの容積効率を高め、あるいは、従来と同等の吐出量を維持しながらポンプを小型化することを可能ならしめることを課題としている。 This invention makes it possible to increase the volumetric efficiency of the pump by suppressing liquid leakage from the sliding clearance portion of the end face of the internal gear rotor, or to reduce the size of the pump while maintaining the same discharge rate as before. The challenge is to make it uniform.
上記の課題を解決するため、この発明においては、インナーロータとポンプケースとの間の吐出ポート側シール面積を吸入ポート側シール面積よりも大きくした内接歯車式ポンプと、
その具体的形態として、インナーロータとアウターロータ間に形成されるポンプ室に対応させて前記ポンプケースに設ける吐出ポートの内周縁を、インナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータの外径側に配置してインナーロータとポンプケースとの間の吐出ポート側シール面積を吸入ポート側シール面積よりも大きくした内接歯車式ポンプと、
インナーロータとアウターロータ間に形成されるポンプ室に対応させてポンプケースに設ける吐出ポートの内周縁を、インナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータの外径側に配置した内接歯車式ポンプと、
吐出ポートの内周縁とポンプケースに設ける吸入ポートの内周縁をそれぞれインナーロータ中心と同心の円弧となし、吸入ポートの内周縁の円弧半径をR1INN、吐出ポートの内周縁の円弧半径をR1OUTとして、R1OUT>R1INNの条件を満足させた内接歯車式ポンプを提供する。
In order to solve the above problems, in the present invention, an internal gear pump in which the discharge port side seal area between the inner rotor and the pump case is larger than the suction port side seal area,
As a specific form thereof, the inner peripheral edge of the discharge port provided in the pump case corresponding to the pump chamber formed between the inner rotor and the outer rotor is positioned closer to the outer diameter side of the inner rotor than the locus of the bottom of the inner rotor. An internal gear pump in which the discharge port side seal area between the inner rotor and the pump case is larger than the suction port side seal area,
An internal gear pump in which the inner peripheral edge of the discharge port provided in the pump case corresponding to the pump chamber formed between the inner rotor and the outer rotor is arranged on the outer diameter side of the inner rotor from the locus of the bottom of the inner rotor. When,
The inner peripheral edge of the discharge port and the inner peripheral edge of the suction port provided in the pump case are arcs concentric with the center of the inner rotor, the arc radius of the inner peripheral edge of the suction port is R1 INN , and the arc radius of the inner peripheral edge of the discharge port is R1 OUT An internal gear pump that satisfies the condition of R1 OUT > R1 INN is provided.
これらのポンプは、吸入ポートの内周縁をインナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータ中心側に配置してもよく、そのようにした内接歯車式ポンプも提供する。 In these pumps, the inner peripheral edge of the suction port may be arranged closer to the center side of the inner rotor than the locus of the bottom of the inner rotor, and an internal gear pump having such an arrangement is also provided.
また、さらに加えて吐出ポートの外周縁をアウターロータの歯底の軌跡よりもアウターロータ中心側に配置した内接歯車式ポンプと、
その具体的形態として、吐出ポートの内周縁と、ポンプケースに設ける吸入ポートの内周縁をそれぞれインナーロータ中心と同心の円弧、吐出ポートの外周縁と、ポンプ室に対応させてポンプケースに設ける吸入ポートの外周縁をそれぞれアウターロータ中心と同心の円弧となし、吸入ポートの内周縁の円弧半径をR1INN、吐出ポートの内周縁の円弧半径をR1OUT、吸入ポートの外周縁の円弧半径をR2INN、吐出ポートの外周縁の円弧半径をR2OUTとして、R1OUT>R1INNかつR2INN>R2OUTの条件を満足させた内接歯車式ポンプも提供する。
Further, in addition, an internal gear pump in which the outer peripheral edge of the discharge port is disposed closer to the outer rotor center side than the locus of the bottom of the outer rotor,
As a specific form, the inner peripheral edge of the discharge port and the inner peripheral edge of the suction port provided in the pump case are concentric with the center of the inner rotor, the outer peripheral edge of the discharge port, and the suction provided in the pump case corresponding to the pump chamber. The outer peripheral edge of each port is an arc concentric with the center of the outer rotor, the arc radius of the inner peripheral edge of the suction port is R1 INN , the arc radius of the inner peripheral edge of the discharge port is R1 OUT , and the arc radius of the outer peripheral edge of the suction port is R2 INN, the arc radius of the outer peripheral edge of the discharge port as R2 OUT, also provides R1 OUT> R1 INN and R2 INN> R2 OUT internal gear pump which satisfy the conditions of the.
さらに、歯溝がハイポサイクロイド曲線で、アウターロータとの噛合部がインボリュート曲線で、歯先部が任意の曲線で各々形成された歯形を有するインナーロータをアウターロータと組み合わせ、インナーロータ中心とアウターロータ中心の偏心量eを、外径、ロータ厚み及び歯数が同じトロコイド型またはサイクロイド型内接歯車ロータの偏心量よりも大きくした内接歯車ロータ(以下では特殊形状ロータと言う)を採用し、それに上記の構成を加えた内接歯車式ポンプも提供する。なお、トロコイド型内接歯車ロータとは、歯形がトロコイド曲線のみで形成されるものを言い、また、サイクロイド型内接歯車ロータとは、歯形がサイクロイド曲線のみで形成されるものを言う。 Furthermore, the inner rotor center and the outer rotor are combined with the outer rotor by combining the inner rotor having a tooth profile formed by a hypocycloid curve, a meshing portion with the outer rotor, an involute curve, and a tooth tip portion having an arbitrary curve. An internal gear rotor (hereinafter referred to as a specially shaped rotor) in which the center eccentricity e is larger than the eccentricity of a trochoid or cycloid internal gear rotor having the same outer diameter, rotor thickness and number of teeth, In addition, an internal gear pump in which the above-described configuration is added is also provided. The trochoidal internal gear rotor means that the tooth profile is formed only by a trochoid curve, and the cycloid internal gear rotor means that the tooth profile is formed only by a cycloid curve.
上記の特殊形状ロータに採用するアウターロータは、インナーロータ中心をアウターロータの中心周りに直径(2e+t)の円を描いて公転させながらインナーロータ中心がその円を1周する間にインナーロータを1/n回自転させて作られるインナーロータ歯形曲線群の包絡線を歯形となす。 The outer rotor employed in the above-mentioned special-shaped rotor is formed by revolving the inner rotor center around the center of the outer rotor by drawing a circle with a diameter (2e + t) while the inner rotor center makes one round of the circle. The envelope of the inner rotor tooth profile curve group produced by rotating / n times is defined as the tooth profile.
ここに、e:インナーロータ中心とアウターロータ中心の偏心量
t:アウターロータとそれに押し付けたインナーロータ間の最大隙間
n:インナーロータの歯数
Where, e: the amount of eccentricity between the center of the inner rotor and the center of the outer rotor
t: Maximum clearance between outer rotor and inner rotor pressed against it
n: Number of teeth of inner rotor
吐出ポートの内周縁をインナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータ外径側に配置すると、吐出ポートの内周縁から吸入ポートまでの距離が大きくなり、この間の摺動クリアランス部によるシール幅が広がって摺動クリアランス部からの液漏れ量が減少する。 If the inner peripheral edge of the discharge port is arranged on the outer diameter side of the inner rotor than the locus of the root of the inner rotor, the distance from the inner peripheral edge of the discharge port to the suction port is increased, and the seal width is increased by the sliding clearance portion between them. This reduces the amount of liquid leakage from the sliding clearance.
摺動クリアランス部からの液漏れ量は、吸入ポートと吐出ポートの圧力差に比例して増加するので、その圧力差が大きくなるポンプでは特に、この発明の効果が顕著に現れる。 Since the amount of liquid leakage from the sliding clearance portion increases in proportion to the pressure difference between the suction port and the discharge port, the effect of the present invention is particularly remarkable in a pump in which the pressure difference is large.
また、吸入ポートの内周縁をインナーロータの歯底の軌跡よりもインナーロータ中心側に配置したポンプは、ロータの摺動面積低減による駆動トルク低減の効果を期待できる。 In addition, a pump in which the inner peripheral edge of the suction port is arranged closer to the inner rotor center side than the locus of the root of the inner rotor can be expected to reduce the driving torque by reducing the sliding area of the rotor.
液漏れは、ポンプで汲み上げた液体がインナーロータとポンプケース間の摺動クリアランス部を通って吐出ポートから内径13(図1参照)に逃げることが主な原因となって起こるので、アウターロータ端面の摺動クリアランス部のシール幅は特に広げる必要はないが、図8に示すように、吐出ポート7からの出口通路8をアウターロータ外周との摺動面を切り欠いて設けるポンプの場合には、アウターロータ端面の摺動クリアランス部から漏れた液体が切り欠いた部分から漏れることが考えられ、このようなポンプでは、吐出ポート7の外周縁をアウターロータの歯底の軌跡よりもアウターロータの中心側に配置してアウターロータ側の摺動クリアランス部のシール幅を広げることも有効になる。
The liquid leakage occurs mainly because the liquid pumped up by the pump escapes from the discharge port to the inner diameter 13 (see FIG. 1) through the sliding clearance between the inner rotor and the pump case. In the case of a pump in which the outlet passage 8 from the
上記の特殊形状ロータを採用した内接歯車式ポンプは、インナーロータとアウターロータの偏心量eを従来ポンプよりも大きくしてポンプの吐出量を増加させており、これに摺動クリアランス部のシール幅を広げる上記の構成を加えたものは、吐出性能がより良いものになる。 The internal gear pump adopting the above-mentioned specially shaped rotor increases the eccentric amount e of the inner rotor and outer rotor than the conventional pump to increase the discharge amount of the pump. What added the said structure which expands a width | variety becomes a thing with better discharge performance.
以下、この発明の実施形態を添付図面の図1乃至図6に基づいて説明する。例示の内接歯車式ポンプは、内接歯車ロータ3をポンプケース5に収納して構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6 of the accompanying drawings. The illustrated internal gear type pump is configured by housing the
内接歯車ロータ3は、図7の従来ポンプと同様、歯数差が1枚のインナーロータ1とアウターロータ2を偏心配置にして組み合わせたものを用いている。また、ポンプケース5には、インナーロータ1とアウターロータ2間に形成されるポンプ室4に対応させた吸入ポート6と吐出ポート7を設けている。
The
ポンプケース5は、図2に示すように、本体部5aとカバー5bとから成る。吸入ポート6と吐出ポート7は、図2では本体部5aの内面とカバー5bの内面(いずれもロータ端面と対向した面)の双方に設けているが、本体部5aの内面のみに設けることもある。
As shown in FIG. 2, the
吸入ポート6は、図3に示すように、内周縁6aを半径R1INNの円弧で、また、外周縁6bを半径R2INNの円弧でそれぞれ形成し、一方、吐出ポート7は、内周縁7aを半径R1OUTの円弧で、外周縁7bを半径R2OUTの円弧でそれぞれ形成している。
As shown in FIG. 3, the
円弧半径R2OUTとR2INNは等しく、吸入ポートの外周縁6bと吐出ポートの外周縁7bは、アウターロータ2の歯底の軌跡とほぼ重なる位置にある。これに対し、円弧半径R1OUTはR1INNよりも大きい。半径R1INNの吸入ポートの内周縁6aはインナーロータ1の歯底の軌跡とほぼ重なる位置にあり、半径R2INNの吐出ポートの内周縁7aはインナーロータ1の歯底の軌跡よりもインナーロータの外径側にある。従って、吐出ポート7の幅は吸入ポート6の幅よりも狭く、インナーロータ1の端面とポンプケース5との間の摺動クリアランス部のシール幅Tが従来よりも大きくなってこの部分からの液漏れ量が減少する。
The arc radii R2 OUT and R2 INN are equal to each other, and the outer
吸入ポート6の内周縁6aを、ポンプの駆動トルク低減のために図1に鎖線で示すように、インナーロータ1の歯底の軌跡よりもインナーロータ中心側に配置する場合には、吸入ポート側でのシール幅減少分を吐出ポート側でのシール幅増加によって相殺できる位置、或いはそれよりもロータ外径側に吐出ポート7の内周縁7aを配置するとよい。
When the inner
次に、前述の特殊形状ロータを構成するインナーロータの一例の要部を拡大して図4に示す。このインナーロータ11は、本出願人が特願2003−274844号で提案しているものであって、歯溝11cをハイポサイクロイド曲線で、アウターロータとの噛合部11bをインボリュート曲線で、歯先部11aを噛合部11bに滑らかにつながる任意の曲線(例えばエピサイクロイド曲線が噛合部11bのインボリュート曲線に滑らかにつながっているものも好ましいが、円弧曲線や楕円の一部を構成する曲線などでもよい)で各々構成している。
Next, the principal part of an example of the inner rotor which comprises the above-mentioned special shape rotor is expanded and shown in FIG. The
歯溝11cのハイポサイクロイド曲線は、直径dの転円9が直径D1の基礎円10に内接して滑らずに転がり、そのときの転円9の一点の軌跡で形成されている。噛合部11bのインボリュート曲線の基礎円(ピッチ円)20の直径Dは、ハイポサイクロイド曲線の基礎円10の直径D1よりも小さい。基礎円10、20は同位置に中心をもつ円である。
The hypocycloid curve of the
この歯形は、噛合部11bの面の位置を先ず設定し、その面(インボリュート曲線)に対して歯溝11cのハイポサイクロイド曲線の面が好ましくは65°〜85°程度の傾き角αをもってQ点でつながるようにハイポサイクロイド曲線の基礎円10の直径D1と転円9の直径dを決定して創成する。
In this tooth profile, the position of the surface of the meshing
前述の傾き角αは、基礎円10、20の中心(図示せず)とつながり点Qとを通る半径方向の線Lに対して直角な線(つながり点Qを通るインナーロータ中心を中心とする円のつながり点Qにおける接線)を基準(0°)にした傾き角である。
The aforementioned inclination angle α is a line perpendicular to the radial line L passing through the center (not shown) of the
インナーロータ1の直径、歯数、歯丈、歯間ピッチ、噛合部11bの面の位置及びつながり点Qにおける面(インボリュート曲線)の傾き角αが決まれば、歯溝11cを形成するハイポサイクロイド曲線の基礎円10の直径D1と転円9の直径dの適切な大きさが求まる。
If the diameter of the
かかる歯形を有するインナーロータ11と組み合わせるアウターロータ12(図5参照)の歯形は、以下の方法で創成する。
The tooth profile of the outer rotor 12 (see FIG. 5) combined with the
図6に示すように、インナーロータ11の中心Oiをアウターロータの中心Oo周りに直径(2e+t)の円Sを描いて公転させる(t:アウターロータ12とそのアウターロータ12に押し付けたインナーロータ11との間にできる最大隙間)。
As shown in FIG. 6, the center Oi of the
また、インナーロータ11の中心Oiが円Sを1周する間にインナーロータ11を1/n(n:インナーロータの歯数)回自転させる。こうすると、図6に一点鎖線で示すインナーロータ11の歯形曲線がインナーロータの自転を伴う公転の各位置に表れる。その歯形曲線群の包絡線をアウターロータ12の歯形となす。このようにして得たアウターロータの歯形は、必要があればインナーロータとの噛み合わせ回転において干渉が起こらないように修正を加えたものを最終歯形となす。
Further, while the center Oi of the
上述した特殊形状ロータは、インナーロータ中心とアウターロータ中心の偏心量eの設定に自由度があり、その偏心量eを、外径、ロータ厚み及び歯数が同じトロコイド型内接歯車ロータやサイクロイド型内接歯車ロータを採用した従来ポンプの偏心量よりも大きく設定してポンプの吐出量を大きくすることができ、そのポンプの摺動クリアランス部からの液漏れ量を前述した構造によって低減することで、吐出性能のより優れた内接歯車式ポンプを提供することが可能になる。 The special shape rotor described above has a degree of freedom in setting the eccentricity e between the inner rotor center and the outer rotor center, and the eccentricity e is determined based on the trochoidal internal gear rotor or cycloid having the same outer diameter, rotor thickness, and number of teeth. The pump discharge amount can be increased by setting it to be larger than the eccentric amount of a conventional pump that employs a mold internal gear rotor, and the amount of liquid leakage from the sliding clearance portion of the pump is reduced by the structure described above. Thus, it is possible to provide an internal gear pump having a superior discharge performance.
1、11 インナーロータ
2、12 アウターロータ
3 内接歯車ロータ
4 ポンプ室
5 ポンプケース
6 吸入ポート
7 吐出ポート
8 出口通路
9 転円
10 ハイポサイクロイド曲線の基礎円
20 インボリュート曲線の基礎円
11b インボリュート曲線で形成される噛合部
13 内径
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004247128A JP2006063883A (en) | 2004-08-26 | 2004-08-26 | Internal gear type pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004247128A JP2006063883A (en) | 2004-08-26 | 2004-08-26 | Internal gear type pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006063883A true JP2006063883A (en) | 2006-03-09 |
Family
ID=36110588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004247128A Pending JP2006063883A (en) | 2004-08-26 | 2004-08-26 | Internal gear type pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006063883A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101468356B1 (en) * | 2014-01-14 | 2014-12-04 | 명화공업주식회사 | Oil gear pump for automatic transmission |
-
2004
- 2004-08-26 JP JP2004247128A patent/JP2006063883A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101468356B1 (en) * | 2014-01-14 | 2014-12-04 | 명화공업주식회사 | Oil gear pump for automatic transmission |
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