JP2007077916A - Internal gear pump evaluation device and internal gear pump evaluation program - Google Patents

Internal gear pump evaluation device and internal gear pump evaluation program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal gear pump evaluation device and an internal gear pump evaluation program which can easily evaluate performance of an internal gear pump. <P>SOLUTION: Inner pressure distributions of fluid in a plurality of pump chambers are calculated based on design data of a trochoid gear pump (S11), and a balanced eccentricity ratio ε of a trochoid gear with respect to a casing at a balanced point where a load F with respect to an outer rotor is equal to a bearing force P with respect to the outer rotor (S12 to S17). Where, the load F is generated by pressure of an outer pressure distribution Q(θ) of the fluid in a gap in a radial direction between the outer rotor and a case calculated based on the calculated inner pressure distribution, and the bearing force P is generated by the fluid in the gap in the radial direction between the outer rotor and the case when the outer rotor is rotated with respect to the case. Drive torque M of an inner rotor of the trochoid gear is calculated based on the calculated balanced eccentricity ratio ε (S18). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内接歯車ポンプ評価装置、および、内接歯車ポンプ評価プログラムに関する。詳しくは、内接歯車ポンプの性能を評価するのに適した内接歯車ポンプ評価装置、および、内接歯車ポンプ評価プログラムに関する。   The present invention relates to an internal gear pump evaluation device and an internal gear pump evaluation program. More specifically, the present invention relates to an internal gear pump evaluation device and an internal gear pump evaluation program suitable for evaluating the performance of the internal gear pump.

従来、内接歯車ポンプの設計において、内接歯車ポンプの駆動トルクや駆動時の油圧分布や偏心量を評価するために、次のような実験評価を行なっていた。   Conventionally, in the design of an internal gear pump, the following experimental evaluation has been performed in order to evaluate the driving torque of the internal gear pump, the hydraulic pressure distribution during driving, and the amount of eccentricity.

まず、実際に内接歯車ポンプや付帯機器などの実験治具を製作する。次に、実験治具に圧力センサやギャップセンサなどの測定機器を取付ける。そして、実験において内接歯車ポンプの吸入ポートおよび吐出ポートに掛ける圧力や内接歯車ポンプの回転数や内接歯車ポンプで送液する流体の粘度などの性質について様々な条件を与えて、内接歯車ポンプの駆動トルクや駆動時の圧力分布や偏心量などのデータを測定する。   First, experimental jigs such as internal gear pumps and auxiliary equipment are actually manufactured. Next, a measuring instrument such as a pressure sensor or a gap sensor is attached to the experimental jig. In the experiment, various conditions were given to the properties such as the pressure applied to the suction port and the discharge port of the internal gear pump, the rotational speed of the internal gear pump, and the viscosity of the fluid fed by the internal gear pump. Measure data such as gear pump drive torque, pressure distribution during driving, and eccentricity.

このようにして得られたデータに基づいて、内接歯車ポンプが所定の性能を発揮するか否かを評価していた(たとえば、非特許文献1参照。)。
服部 雅士、外3名、「150Nm向け金属ベルト式無段変速機の開発」、自動車技術会論文集、2004年4月、Vol.35、No.2、p.141−145
Based on the data thus obtained, whether or not the internal gear pump exhibits a predetermined performance has been evaluated (see, for example, Non-Patent Document 1).
Masashi Hattori and three others, “Development of a metal belt type continuously variable transmission for 150 Nm”, Proceedings of the Society of Automotive Engineers, April 2004, Vol. 35, no. 2, p. 141-145

しかし、前述した実験評価では、実験治具を製作したり、実験をしたりするために、時間やコストが掛かるといった問題があった。このため、内接歯車ポンプの性能を評価するのは困難であった。   However, in the above-described experimental evaluation, there is a problem that it takes time and cost to manufacture an experimental jig or perform an experiment. For this reason, it was difficult to evaluate the performance of the internal gear pump.

この発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、この発明の目的は、内接歯車ポンプの性能を容易に評価することが可能な内接歯車ポンプ評価装置、および、内接歯車ポンプ評価プログラムを提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an internal gear pump evaluation device and an internal gear capable of easily evaluating the performance of the internal gear pump. To provide a pump evaluation program.

上述の目的を達成するために、この発明のある局面によれば、内接歯車ポンプ評価装置は、外部から駆動される内歯車と内歯車と噛合う外歯車とからなる内接歯車、および、内歯車と外歯車との理論的な噛合部で区切られる内歯車と外歯車との間の空間である複数のポンプ室のうちいずれか少なくとも1つに流体を流し込む吸入口と複数のポンプ室のうち流体が流し込まれるポンプ室と異なるポンプ室のいずれか少なくとも1つから流体が吐出される吐出口とを有する筐体から構成される内接歯車ポンプを評価する装置であって、内接歯車ポンプの設計データに基づいて、複数のポンプ室の流体の内側圧力分布を算出する内側圧力分布算出部と、内側圧力分布算出部によって算出された内側圧力分布に基づく外歯車と筐体との径方向の隙間の流体の外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重と、筐体に対する外歯車の回転による外歯車と筐体との径方向の隙間の流体によって発生される外歯車に対する軸受力とが等しくなる釣合点における筐体に対する内接歯車の釣合偏心率を算出する釣合偏心率算出部と、釣合偏心率算出部によって算出された釣合偏心率に基づいて、内接歯車の内歯車の駆動トルクを算出するトルク算出部とを備える。   In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, an internal gear pump evaluation device includes an internal gear composed of an internal gear driven from the outside and an external gear meshing with the internal gear, and A suction port for flowing a fluid into at least one of a plurality of pump chambers that are spaces between the internal gear and the external gear separated by a theoretical meshing portion between the internal gear and the external gear, and a plurality of pump chambers An internal gear pump for evaluating an internal gear pump comprising a housing having a discharge chamber through which fluid is discharged from at least one of a pump chamber into which a fluid flows and a pump chamber different from the pump chamber. Based on the design data, the inner pressure distribution calculation unit that calculates the inner pressure distribution of the fluid in the plurality of pump chambers, and the radial direction of the external gear and the housing based on the inner pressure distribution calculated by the inner pressure distribution calculation unit In the gap A balance point where the load on the external gear due to the pressure of the outer pressure distribution of the body is equal to the bearing force on the external gear generated by the fluid in the radial gap between the external gear and the housing due to the rotation of the external gear relative to the housing The balance eccentricity calculation unit for calculating the balance eccentricity of the internal gear with respect to the housing in the case, and the drive torque of the internal gear of the internal gear based on the balance eccentricity calculated by the balance eccentricity calculation unit And a torque calculation unit for calculating.

この発明に従えば、内接歯車ポンプ評価装置によって、内接歯車ポンプの設計データに基づいて複数のポンプ室の流体の内側圧力分布が算出され、算出された内側圧力分布に基づく外歯車と筐体との径方向の隙間の流体の外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重と、筐体に対する外歯車の回転による外歯車と筐体との径方向の隙間の流体によって発生される外歯車に対する軸受力とが等しくなる釣合点における筐体に対する内接歯車の釣合偏心率が算出され、算出された釣合偏心率に基づいて、内接歯車の内歯車の駆動トルクが算出される。   According to this invention, the internal gear pump evaluation device calculates the internal pressure distribution of the fluid in the plurality of pump chambers based on the design data of the internal gear pump, and the external gear and the housing based on the calculated internal pressure distribution. Against the external gear generated by the fluid in the radial gap between the external gear and the housing due to the rotation of the external gear relative to the housing and the load on the external gear due to the pressure of the outer pressure distribution of the fluid in the radial clearance with the body The balance eccentricity of the internal gear with respect to the housing at the balance point at which the bearing force is equal is calculated, and the drive torque of the internal gear of the internal gear is calculated based on the calculated balance eccentricity.

その結果、内接歯車ポンプの性能を容易に評価することが可能な内接歯車ポンプ評価装置を提供することができる。   As a result, an internal gear pump evaluation device capable of easily evaluating the performance of the internal gear pump can be provided.

好ましくは、釣合偏心率算出部は、外歯車と筐体との隙間の流路抵抗を算出する流路抵抗算出部と、内側圧力分布算出部によって算出されたポンプ室の内側圧力分布と流路抵抗算出部によって算出された流路抵抗とに基づいて、外歯車と筐体との隙間の流体の外側圧力分布を算出する外側圧力分布算出部と、外側圧力分布算出部によって算出された外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重を算出する対歯車力算出部と、筐体をすべり軸受とし、内接歯車を軸とした場合に、対歯車力算出部によって算出された荷重と等しい軸受力を発生するすべり軸受の油膜の状態に対応する筐体に対する内接歯車の偏心率および偏心方向を算出する偏心算出部と、偏心算出部によってN回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値以上である場合、N回目以下の回の偏心率および偏心方向に基づいて、流路抵抗算出部、外側圧力分布算出部、対歯車力算出部、および、偏心算出部によって、それぞれ、N+1回目の流路抵抗、外側圧力分布、外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重の大きさと方向、偏心率、および、偏心方向を算出するための外歯車と筐体との隙間の幅を算出する隙間幅算出部と、偏心算出部によってN回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値未満となった場合、N回目の偏心率を釣合偏心率とする釣合偏心率算出部とを含む。   Preferably, the balance eccentricity calculation unit includes a flow resistance calculation unit that calculates a flow resistance of the gap between the external gear and the housing, and an inner pressure distribution and flow rate calculated by the inner pressure distribution calculation unit. An outer pressure distribution calculation unit that calculates an outer pressure distribution of the fluid in the gap between the external gear and the housing based on the flow path resistance calculated by the path resistance calculation unit, and an outer side calculated by the outer pressure distribution calculation unit Bearing force equal to the load calculated by the gear force calculation unit when the load is applied to the external gear due to the pressure of the pressure distribution and the housing is a slide bearing and the internal gear is the shaft. An eccentricity calculation unit for calculating the eccentricity and the eccentric direction of the internal gear with respect to the housing corresponding to the state of the oil film of the slide bearing that generates the error, and an error based on the eccentricity calculated by the eccentricity calculation unit in the Nth and subsequent times Is greater than or equal to the specified value In this case, the channel resistance calculation unit, the outer pressure distribution calculation unit, the gear force calculation unit, and the eccentricity calculation unit respectively perform the (N + 1) th channel resistance based on the eccentricity and the eccentric direction of the Nth and subsequent times. An outer pressure distribution, a magnitude and direction of a load on the outer gear due to the pressure of the outer pressure distribution, an eccentricity rate, and a gap width calculation unit for calculating the width of the gap between the outer gear and the housing for calculating the eccentric direction; When the error based on the eccentricity calculated at the Nth or less times by the eccentricity calculating unit is less than a predetermined value, the balanced eccentricity calculating unit uses the Nth eccentricity as the balanced eccentricity.

この発明に従えば、内接歯車ポンプ評価装置によって、外歯車と筐体との隙間の流路抵抗が算出され、ポンプ室の内側圧力分布と流路抵抗とに基づいて、外歯車と筐体との隙間の流体の外側圧力分布が算出され、外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重が算出され、筐体をすべり軸受とし、内接歯車を軸とした場合に、荷重と等しい軸受力を発生するすべり軸受の油膜の状態に対応する筐体に対する内接歯車の偏心率および偏心方向が算出される。   According to this invention, the internal gear pump evaluation device calculates the flow resistance of the gap between the external gear and the housing, and based on the inner pressure distribution and flow resistance of the pump chamber, the external gear and the housing The outer pressure distribution of the fluid in the gap is calculated, the load on the external gear due to the pressure of the outer pressure distribution is calculated, and when the housing is a slide bearing and the internal gear is the shaft, the bearing force equal to the load is The eccentricity and the eccentric direction of the internal gear with respect to the housing corresponding to the state of the oil film of the generated sliding bearing are calculated.

また、内接歯車ポンプ評価装置によって、N回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値以上である場合、N回目以下の回の偏心率および偏心方向に基づいて、それぞれ、N+1回目の流路抵抗、外側圧力分布、外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重の大きさと方向、偏心率、および、偏心方向を算出するための外歯車と筐体との隙間の幅が算出され、N回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値未満となった場合、N回目の偏心率が釣合偏心率とされる。   Further, when the error based on the eccentricity calculated at the Nth or less times by the internal gear pump evaluation device is a predetermined value or more, N + 1 based on the eccentricity and the eccentric direction at the Nth or less times, respectively. The flow path resistance, the outer pressure distribution, the magnitude and direction of the load on the outer gear due to the pressure of the outer pressure distribution, the eccentricity, and the width of the gap between the outer gear and the housing for calculating the eccentric direction are calculated. When the error based on the eccentricity calculated in the Nth and subsequent times becomes less than a predetermined value, the Nth eccentricity is set as the balanced eccentricity.

その結果、ポンプ室の内側圧力分布の算出は繰返されないので、効率よく内接歯車ポンプの性能を評価することができる。   As a result, the calculation of the inner pressure distribution of the pump chamber is not repeated, so that the performance of the internal gear pump can be evaluated efficiently.

好ましくは、外側圧力分布算出部は、温度、熱流束、および、固有抵抗を、それぞれ、圧力、流速、および、流路抵抗に置換えたパラメータを2次元熱解析用有限要素法ソフトウェアに与えることによって、外歯車と筐体との隙間の流体の圧力分布を算出する。   Preferably, the outer pressure distribution calculating unit provides the two-dimensional thermal analysis finite element method software with parameters in which temperature, heat flux, and specific resistance are replaced with pressure, flow velocity, and flow path resistance, respectively. The pressure distribution of the fluid in the gap between the external gear and the housing is calculated.

その結果、新たにソフトウェアを開発する必要がないので、内接歯車ポンプ評価装置の製作コストを削減することができる。   As a result, since it is not necessary to develop new software, the manufacturing cost of the internal gear pump evaluation device can be reduced.

好ましくは、設計データは、内接歯車の歯車形状、筐体形状、外歯車と筐体との径方向の隙間幅、内歯車の回転数、吸入口と吐出口との圧力、および、流体の粘度を含む。   Preferably, the design data includes the gear shape of the internal gear, the housing shape, the radial gap width between the external gear and the housing, the rotational speed of the internal gear, the pressure between the suction port and the discharge port, and the fluid Includes viscosity.

好ましくは、内側圧力分布算出部は、吸入口および吐出口の圧力、内歯車の回転数、流体の粘度、内接歯車の歯車形状に基づいて、流体解析ソフトウェアによって、ポンプ室の流体の圧力分布を算出する。   Preferably, the inner pressure distribution calculation unit uses the fluid analysis software to determine the pressure distribution of the fluid in the pump chamber based on the suction and discharge pressures, the rotation speed of the internal gear, the viscosity of the fluid, and the gear shape of the internal gear. Is calculated.

この発明の他の局面によれば、内接歯車ポンプ評価プログラムは、外部から駆動される内歯車と内歯車と噛合う外歯車とからなる内接歯車、および、内歯車と外歯車との理論的な噛合部で区切られる内歯車と外歯車との間の空間である複数のポンプ室のうちいずれか少なくとも1つに流体を流し込む吸入口と複数のポンプ室のうち流体が流し込まれるポンプ室と異なるポンプ室のいずれか少なくとも1つから流体が吐出される吐出口とを有する筐体から構成される内接歯車ポンプを評価する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、内接歯車ポンプの設計データに基づいて、複数のポンプ室の流体の内側圧力分布を算出するステップと、算出された内側圧力分布に基づく外歯車と筐体との径方向の隙間の流体の外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重と、筐体に対する外歯車の回転による外歯車と筐体との径方向の隙間の流体によって発生される外歯車に対する軸受力とが等しくなる釣合点における筐体に対する内接歯車の釣合偏心率を算出するステップと、算出された釣合偏心率に基づいて、内接歯車の内歯車の駆動トルクを算出するステップとをコンピュータに実行させる。   According to another aspect of the present invention, an internal gear pump evaluation program includes an internal gear composed of an externally driven internal gear and an external gear meshing with the internal gear, and the theory of the internal gear and the external gear. A suction port through which fluid flows into at least one of a plurality of pump chambers which are spaces between an internal gear and an external gear separated by a meshing portion, and a pump chamber into which fluid is poured out of the plurality of pump chambers A program for causing a computer to execute a process for evaluating an internal gear pump including a casing having a discharge port through which fluid is discharged from at least one of different pump chambers, the design of the internal gear pump Calculating the inner pressure distribution of the fluid in the plurality of pump chambers based on the data, and the pressure of the outer pressure distribution of the fluid in the radial gap between the external gear and the housing based on the calculated inner pressure distribution The internal gear with respect to the housing at the balance point where the load on the external gear by the motor and the bearing force against the external gear generated by the fluid in the radial gap between the external gear and the housing due to the rotation of the external gear with respect to the housing are equal And calculating a drive eccentricity of the internal gear of the internal gear based on the calculated balance eccentricity.

この発明に従えば、内接歯車ポンプ評価プログラムによって、内接歯車ポンプの設計データに基づいて複数のポンプ室の流体の内側圧力分布が算出され、算出された内側圧力分布に基づく外歯車と筐体との径方向の隙間の流体の外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重と、筐体に対する外歯車の回転による外歯車と筐体との径方向の隙間の流体によって発生される外歯車に対する軸受力とが等しくなる釣合点における筐体に対する内接歯車の釣合偏心率が算出され、算出された釣合偏心率に基づいて、内接歯車の内歯車の駆動トルクが算出される。   According to this invention, the internal gear pump evaluation program calculates the internal pressure distribution of the fluid in the plurality of pump chambers based on the design data of the internal gear pump, and the external gear and the housing based on the calculated internal pressure distribution. Against the external gear generated by the fluid in the radial gap between the external gear and the housing due to the rotation of the external gear relative to the housing and the load on the external gear due to the pressure of the outer pressure distribution of the fluid in the radial clearance with the body The balance eccentricity of the internal gear with respect to the housing at the balance point at which the bearing force is equal is calculated, and the drive torque of the internal gear of the internal gear is calculated based on the calculated balance eccentricity.

その結果、内接歯車ポンプの性能を容易に評価することが可能な内接歯車ポンプ評価プログラムを提供することができる。   As a result, an internal gear pump evaluation program capable of easily evaluating the performance of the internal gear pump can be provided.

好ましくは、釣合偏心率を算出するステップは、外歯車と前記筐体との隙間の流路抵抗を算出するステップと、算出されたポンプ室の内側圧力分布と算出された流路抵抗とに基づいて、外歯車と筐体との隙間の流体の外側圧力分布を算出するステップと、算出された外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重を算出するステップと、筐体をすべり軸受とし、内接歯車を軸とした場合に、算出された荷重と等しい軸受力を発生するすべり軸受の油膜の状態に対応する筐体に対する内接歯車の偏心率および偏心方向を算出するステップと、N回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値以上である場合、N回目以下の回の偏心率および偏心方向に基づいて、それぞれ、N+1回目の流路抵抗、外側圧力分布、外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重の大きさと方向、偏心率、および、偏心方向を算出するための外歯車と筐体との隙間の幅を算出するステップと、N回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値未満となった場合、N回目の偏心率を釣合偏心率とするステップとを含む。   Preferably, the step of calculating the balance eccentricity includes the step of calculating the flow resistance of the gap between the external gear and the housing, the calculated inner pressure distribution of the pump chamber, and the calculated flow resistance. On the basis of the step of calculating the outer pressure distribution of the fluid in the gap between the outer gear and the casing, the step of calculating the load on the outer gear due to the pressure of the calculated outer pressure distribution, the casing as a slide bearing, Calculating the eccentricity and the eccentric direction of the internal gear with respect to the housing corresponding to the state of the oil film of the sliding bearing that generates a bearing force equal to the calculated load when the connected gear is used as an axis, and the Nth and subsequent times When the error based on the eccentricity calculated at the time is equal to or greater than a predetermined value, the N + 1th channel resistance, the outer pressure distribution, and the outer pressure distribution, respectively, based on the eccentricity and the eccentric direction of the Nth and subsequent times To the pressure of The step of calculating the magnitude and direction of the load on the external gear, the eccentricity, and the width of the gap between the external gear and the housing for calculating the eccentric direction, and the eccentricity calculated in the Nth and subsequent times When the error based on becomes less than a predetermined value, the step of setting the Nth eccentricity as the balanced eccentricity is included.

この発明に従えば、内接歯車ポンプ評価プログラムによって、外歯車と筐体との隙間の流路抵抗が算出され、ポンプ室の内側圧力分布と流路抵抗とに基づいて、外歯車と筐体との隙間の流体の外側圧力分布が算出され、外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重が算出され、筐体をすべり軸受とし、内接歯車を軸とした場合に、荷重と等しい軸受力を発生するすべり軸受の油膜の状態に対応する筐体に対する内接歯車の偏心率および偏心方向が算出される。   According to this invention, the flow resistance of the gap between the external gear and the casing is calculated by the internal gear pump evaluation program, and the external gear and the casing are calculated based on the inner pressure distribution of the pump chamber and the flow resistance. The outer pressure distribution of the fluid in the gap is calculated, the load on the external gear due to the pressure of the outer pressure distribution is calculated, and when the housing is a slide bearing and the internal gear is the shaft, the bearing force equal to the load is The eccentricity and the eccentric direction of the internal gear with respect to the housing corresponding to the state of the oil film of the generated sliding bearing are calculated.

また、内接歯車ポンプ評価プログラムによって、N回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値以上である場合、N回目以下の回の偏心率および偏心方向に基づいて、それぞれ、N+1回目の流路抵抗、外側圧力分布、外側圧力分布の圧力による外歯車に対する荷重の大きさと方向、偏心率、および、偏心方向を算出するための外歯車と筐体との隙間の幅が算出され、N回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値未満となった場合、N回目の偏心率が釣合偏心率とされる。   Further, when the error based on the eccentricity calculated in the Nth or less times by the internal gear pump evaluation program is equal to or greater than a predetermined value, N + 1 is determined based on the eccentricity and the eccentric direction of the Nth or less times, respectively. The flow path resistance, the outer pressure distribution, the magnitude and direction of the load on the outer gear due to the pressure of the outer pressure distribution, the eccentricity, and the width of the gap between the outer gear and the housing for calculating the eccentric direction are calculated. When the error based on the eccentricity calculated in the Nth and subsequent times becomes less than a predetermined value, the Nth eccentricity is set as the balanced eccentricity.

その結果、ポンプ室の内側圧力分布の算出は繰返されないので、効率よく内接歯車ポンプの性能を評価することができる。   As a result, the calculation of the inner pressure distribution of the pump chamber is not repeated, so that the performance of the internal gear pump can be evaluated efficiently.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図中同一符号は同一または相当する部材を示し、重複する説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol in the figure shows the same or equivalent member, and the overlapping description is not repeated.

図1は、本実施の形態において評価するトロコイドポンプ1の構成を示す斜視図である。図1を参照して、トロコイドポンプ1は、インナロータ2とアウタロータ3とからなるトロコイド歯車、および、ケース4,5から構成される。   FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a trochoid pump 1 to be evaluated in the present embodiment. Referring to FIG. 1, trochoid pump 1 includes a trochoid gear including inner rotor 2 and outer rotor 3, and cases 4 and 5.

ケース5には、まゆ型の吸入ポートおよび吐出ポートと、インナロータ2を駆動するための駆動軸が貫通する丸穴とが加工される。インナロータ2には、駆動軸が嵌め合わされるボス穴が加工される。   The case 5 is machined with eyebrows-type intake and discharge ports and a round hole through which a drive shaft for driving the inner rotor 2 passes. A boss hole into which the drive shaft is fitted is machined in the inner rotor 2.

そして、インナロータ2とアウタロータ3とをケース5にセットして、ケース4をケース5に締結することによって、トロコイドポンプ1が組立てられる。また、ケース5の丸穴にオイルシールが取付けられ、ケース5の外側から内部のインナロータ2のボス穴にシャフトが嵌め合わされる。   And the trochoid pump 1 is assembled by setting the inner rotor 2 and the outer rotor 3 in the case 5 and fastening the case 4 to the case 5. An oil seal is attached to the round hole of the case 5, and the shaft is fitted into the boss hole of the inner rotor 2 from the outside of the case 5.

さらに、吸入ポートおよび吐出ポートには、それぞれ、吸入管路および吐出管路が取付けられる。なお、吸入管路および吐出管路は、ケース5と一体成型されるようにしてもよい。   Further, a suction pipe and a discharge pipe are attached to the suction port and the discharge port, respectively. Note that the suction pipe and the discharge pipe may be formed integrally with the case 5.

本実施の形態においては、インナロータ2とアウタロータ3との理論的な噛合部で区切られるインナロータ2とアウタロータ3との間のそれぞれの空間をポンプ室という。理論的な噛合部は、インナロータ2およびアウタロータ3の形状から計算で求められる。なお、理論的な噛合部で実際にインナロータ2およびアウタロータ3が噛合っていない場合であっても、ポンプ室は理論的な噛合部で区切られていることとする。駆動軸によって駆動されることによってインナロータ2が回転すると、インナロータ2との噛合いによってアウタロータ3が回転する。   In the present embodiment, each space between the inner rotor 2 and the outer rotor 3 divided by a theoretical meshing portion between the inner rotor 2 and the outer rotor 3 is referred to as a pump chamber. The theoretical meshing portion is obtained by calculation from the shapes of the inner rotor 2 and the outer rotor 3. Even if the inner rotor 2 and the outer rotor 3 are not actually meshed with each other at the theoretical meshing portion, the pump chamber is divided by the theoretical meshing portion. When the inner rotor 2 rotates by being driven by the drive shaft, the outer rotor 3 rotates by meshing with the inner rotor 2.

インナロータ2およびアウタロータ3が回転することによって、複数のポンプ室の体積がそれぞれ変化する。ポンプ室の体積が大きくなる過程において、オイルなどの流体が吸入ポートからポンプ室に吸い込まれ、ポンプ室の体積が小さくなる過程において、流体がポンプ室から吐出ポートに吐き出される。   As the inner rotor 2 and the outer rotor 3 rotate, the volumes of the plurality of pump chambers change. In the process of increasing the volume of the pump chamber, fluid such as oil is sucked into the pump chamber from the suction port, and in the process of decreasing the volume of the pump chamber, the fluid is discharged from the pump chamber to the discharge port.

これによって、トロコイドポンプ1が駆動されることによって、吸入ポートから流体が吸い込まれ、吐出ポートから流体が吐き出される。   Thus, when the trochoid pump 1 is driven, fluid is sucked from the suction port and fluid is discharged from the discharge port.

トロコイドポンプ1は、たとえば、自動車であれば、エンジン潤滑用オイルポンプ、AT(Automatic Transmission、自動変速機)用オイルポンプ、CVT(Continuously Variable Transmission、無段変速機)用オイルポンプ、または、ディーゼル燃料供給用ポンプとして用いられる。   For example, in the case of an automobile, the trochoid pump 1 is an oil pump for engine lubrication, an oil pump for AT (Automatic Transmission), a CVT (Continuously Variable Transmission) oil pump, or diesel fuel. Used as a supply pump.

図2は、本実施の形態におけるトロコイドポンプ1のモデル化した流体の流路を示す斜視図である。図2を参照して、中ほどの波型状の立体は、トロコイドポンプ1のポンプ室内の流体の外形を示す。トロコイドポンプ1が駆動されることによって、この波型状の立体が駆動軸周りに回転する。   FIG. 2 is a perspective view showing the fluid flow path modeled by the trochoid pump 1 in the present embodiment. Referring to FIG. 2, the middle wavy solid indicates the outer shape of the fluid in the pump chamber of trochoid pump 1. When the trochoid pump 1 is driven, this undulating solid rotates around the drive axis.

また、波型状の立体の手前の中空円筒を切り取ったような形状の2つの立体は、それぞれ、吸入管路から吸入ポートまでの流体の外形、および、吐出ポートから吐出管路までの流体の外形を示す。   In addition, two solid bodies shaped like a hollow cylinder cut out in front of a corrugated solid body are the outline of the fluid from the suction line to the suction port and the fluid shape from the discharge port to the discharge line, respectively. The outline is shown.

トロコイドポンプ1などの内接歯車ポンプにおいては、内接歯車の吸入ポートおよび吐出ポートがある側と反対側にも、吸入ポートおよび吐出ポートがある側と同程度の圧力が掛かるように、ケース4,5に導圧管路を設けて、内接歯車がケース内で駆動軸方向にセンタリングされるようにすることが多い。   In the internal gear pump such as the trochoid pump 1, the case 4 is arranged so that the pressure on the side opposite to the side where the suction port and the discharge port of the internal gear are located is the same as the side where the suction port and the discharge port are located. , 5 are often provided with pressure guiding lines so that the internal gear is centered in the direction of the drive shaft in the case.

このため、図2においては、波型状の立体の向こう側にも、手前側と同様の流体が存在するモデルとしている。これによって、インナロータ2、および、アウタロータ3には、回転軸方向の両側の側面に同程度の圧力が掛かるとして、モデルを解析することができる。   For this reason, in FIG. 2, it is set as the model in which the fluid similar to the near side exists also on the other side of a wave-like solid. As a result, the inner rotor 2 and the outer rotor 3 can be modeled on the assumption that the same pressure is applied to the side surfaces on both sides in the rotation axis direction.

図3は、本実施の形態におけるトロコイド歯車の外周とケース5の内周との関係を示す図である。図3を参照して、本実施の形態においては、インナロータ2およびアウタロータ3からなるトロコイド歯車とケース5との関係を、ジャーナル軸受の軸と軸受との関係とする。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the outer periphery of the trochoidal gear and the inner periphery of the case 5 in the present embodiment. Referring to FIG. 3, in the present embodiment, the relationship between the trochoid gear formed of inner rotor 2 and outer rotor 3 and case 5 is the relationship between the shaft of the journal bearing and the bearing.

ジャーナル軸受においては、油で潤滑された軸受で軸が回転する場合に、軸受と軸との間に油膜が形成される。この軸受と軸との間のくさび状の油膜の狭まり部は、軸の回転に応じて高圧領域となる。このため、高圧領域には、軸を持上げる軸受力Pが発生する。   In a journal bearing, when a shaft rotates with a bearing lubricated with oil, an oil film is formed between the bearing and the shaft. The narrow portion of the wedge-shaped oil film between the bearing and the shaft becomes a high pressure region according to the rotation of the shaft. For this reason, a bearing force P for lifting the shaft is generated in the high pressure region.

同様に、ケースとトロコイド歯車との隙間には、トロコイドポンプ1で送り出されるオイルがトロコイド歯車の側面とケースとの隙間から充填されるので、トロコイド歯車が駆動されて回転する場合に、ケースとトロコイド歯車との間に油膜が形成される。また、トロコイド歯車は、ケースに対して偏心して回転する。   Similarly, since the oil sent out by the trochoid pump 1 is filled in the gap between the case and the trochoid gear from the gap between the side surface of the trochoid gear and the case, when the trochoid gear is driven to rotate, the case and the trochoid gear are rotated. An oil film is formed between the gears. Further, the trochoid gear rotates eccentrically with respect to the case.

このため、トロコイド歯車が反時計回りに回転している場合、くさび状の油膜によって、ケースとトロコイド歯車との最近接位置から時計回りにψ°の位置からトロコイド歯車の回転中心に向かう方向に軸受力Pが発生する。   For this reason, when the trochoid gear rotates counterclockwise, the wedge-shaped oil film causes the bearing to move in the direction from the position closest to the case and the trochoid gear toward the rotation center of the trochoid gear clockwise from ψ °. A force P is generated.

図4は、本実施の形態におけるトロコイド歯車とケースとの間の油膜の圧力と角度との関係を示すグラフである。図4を参照して、トロコイド歯車がケースの中心にあるときのトロコイド歯車の外周とケースの内周との隙間の幅をC、ケースに対するトロコイド歯車の偏心量をeとすると、偏心率ε=e/Cと表わせる。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the pressure and angle of the oil film between the trochoid gear and the case in the present embodiment. Referring to FIG. 4, when the width of the gap between the outer periphery of the trochoid gear and the inner periphery of the case when the trochoid gear is at the center of the case is C, and the amount of eccentricity of the trochoid gear with respect to the case is e, the eccentricity ε = e / C.

図4に示すグラフは、偏心率ε=0.5,0.75,0.9に対するトロコイド歯車とケースとの間の油膜の圧力と角度との関係を示す。なお、偏心率ε=0.5,0.75,0.9に対するプロットは、それぞれ、□,◇,△で示す。   The graph shown in FIG. 4 shows the relationship between the pressure and angle of the oil film between the trochoid gear and the case with respect to the eccentricity ε = 0.5, 0.75, 0.9. The plots for the eccentricity ε = 0.5, 0.75, 0.9 are indicated by □, ◇, and Δ, respectively.

ここでは、図3において、トロコイド歯車の回転中心から12時の方向を0°としたときの反時計回りの角度における圧力を示す。このとき、トロコイド歯車とケースとの最近接の位置は、180°である。   Here, in FIG. 3, the pressure at the counterclockwise angle when the 12 o'clock direction from the rotation center of the trochoidal gear is 0 ° is shown. At this time, the closest position between the trochoid gear and the case is 180 °.

図4で示すように、いずれの偏心率εにおいても、120°から180°の位置で最も圧力が高くなっている。このグラフで示す結果に基づいて、最近接位置からの軸受力の角度ψ=−35.893×ε2−35.788×ε+89.97の式が算出される。 As shown in FIG. 4, at any eccentricity ε, the pressure is highest at a position of 120 ° to 180 °. Based on the result shown in this graph, an equation of the bearing force angle ψ = −35.893 × ε 2 −35.788 × ε + 89.97 from the closest position is calculated.

図5は、本実施の形態におけるトロコイド歯車ポンプ評価装置10の構成の概略を示すブロック図である。図5を参照して、トロコイド歯車ポンプ評価装置10は、パーソナルコンピュータやワークステーションなどの汎用的なコンピュータで構成される。   FIG. 5 is a block diagram showing an outline of the configuration of the trochoid gear pump evaluation device 10 in the present embodiment. Referring to FIG. 5, trochoid gear pump evaluation apparatus 10 is configured by a general-purpose computer such as a personal computer or a workstation.

トロコイド歯車ポンプ評価装置10は、トロコイド歯車ポンプ評価装置10の全体を制御するための制御部11と、所定の情報を記憶するための記憶部12と、トロコイド歯車ポンプ評価装置10に所定の情報を入力するための入力部13と、トロコイド歯車ポンプ評価装置10から所定の情報を出力するための出力部14と、記録媒体17に記録された情報を入力したり、記録媒体17に必要な情報を記録するための外部記憶装置15と、ネットワーク20を介して外部のコンピュータと通信をするための通信部16とを含む。   The trochoid gear pump evaluation device 10 includes a control unit 11 for controlling the entire trochoid gear pump evaluation device 10, a storage unit 12 for storing predetermined information, and predetermined information in the trochoid gear pump evaluation device 10. An input unit 13 for inputting, an output unit 14 for outputting predetermined information from the trochoid gear pump evaluation device 10, and information recorded in the recording medium 17 are input, or necessary information is stored in the recording medium 17. An external storage device 15 for recording and a communication unit 16 for communicating with an external computer via the network 20 are included.

制御部11は、MPU(Micro Processing Unit)およびMPUの補助回路からなり、記憶部12、入力部13、出力部14、外部記憶装置15、および、通信部16を制御し、記憶部12に記憶されたプログラムやデータにしたがって所定の処理を実行し、入力部13、外部記憶装置15、または、通信部16から入力されたデータを処理し、処理されたデータを、記憶部12に記憶させたり、出力部14、外部記憶装置15、または、通信部16に出力したりする。   The control unit 11 includes an MPU (Micro Processing Unit) and an auxiliary circuit of the MPU, and controls the storage unit 12, the input unit 13, the output unit 14, the external storage device 15, and the communication unit 16, and stores them in the storage unit 12. A predetermined process is executed in accordance with the program or data thus processed, the data input from the input unit 13, the external storage device 15, or the communication unit 16 is processed, and the processed data is stored in the storage unit 12. To the output unit 14, the external storage device 15, or the communication unit 16.

記憶部12は、制御部11でプログラムを実行するために必要な作業領域として用いられるRAM(Random Access Memory)と、制御部11で実行するためのプログラムを記憶するためのROM(Read Only Memory)とを含む。また、RAMには、所定の処理を実行するためのプログラムが、外部記憶装置15や通信部16から読込まれて記憶される。さらに、RAMの記憶領域を補助するための補助記憶装置として、外部記憶装置15のハードディスクドライブ(以下、「HDD(Hard Disk Drive)」という)等の磁気ディスク記憶装置が用いられる。   The storage unit 12 includes a RAM (Random Access Memory) used as a work area necessary for executing the program by the control unit 11 and a ROM (Read Only Memory) for storing a program to be executed by the control unit 11. Including. In addition, a program for executing a predetermined process is read from the external storage device 15 and the communication unit 16 and stored in the RAM. Further, a magnetic disk storage device such as a hard disk drive (hereinafter referred to as “HDD (Hard Disk Drive)”) of the external storage device 15 is used as an auxiliary storage device for assisting the storage area of the RAM.

入力部13は、キーボード、マウス、タッチパネル等からの信号を入力するためのインターフェイスであり、トロコイド歯車ポンプ評価装置10に必要な情報を入力することができる。   The input unit 13 is an interface for inputting signals from a keyboard, a mouse, a touch panel, and the like, and can input necessary information to the trochoid gear pump evaluation device 10.

出力部14は、液晶表示装置(LCD、Liquid Crystal Display)等のディスプレイ、および、スピーカに信号を出力するためのインターフェイスであり、トロコイド歯車ポンプ評価装置10から必要な情報を出力することができる。   The output unit 14 is an interface for outputting a signal to a display such as a liquid crystal display (LCD) or a speaker and a speaker, and can output necessary information from the trochoid gear pump evaluation device 10.

外部記憶装置15は、記録媒体17に記録されたプログラムやデータを読込み、制御部11に送信する。また、外部記憶装置15は、制御部11からの指示により、記録媒体17に必要なデータを書込む。   The external storage device 15 reads a program or data recorded on the recording medium 17 and transmits it to the control unit 11. Further, the external storage device 15 writes necessary data to the recording medium 17 in accordance with an instruction from the control unit 11.

コンピュータ読取可能な記録媒体17は、磁気テープ、カセットテープ、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク等の磁気ディスク、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)等の光ディスク、MO(Magneto Optical disk)、MD(MiniDisc)等の光磁気ディスク、ICカード、光カード等のメモリカード、あるいは、マスクROM,EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrionically Erasable and Programmable Read Only Memory)、フラッシュROM等の半導体メモリを含めた、固定的にプログラムを担持する記録媒体である。   The computer-readable recording medium 17 includes a magnetic tape, a cassette tape, a floppy (registered trademark) disk, a magnetic disk such as a hard disk, an optical disk such as a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) and a DVD (Digital Versatile Disk), an MO (Magneto Optical disk), MD (MiniDisc) and other magneto-optical disks, IC cards, memory cards such as optical cards, mask ROM, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrionally Erasable and Programmable Read Only Memory) A recording medium that carries a fixed program including a semiconductor memory such as a flash ROM.

通信部16は、有線または無線のネットワーク20に接続され、ネットワーク20に接続された他のコンピュータと通信をする。通信部16は、制御部11に制御されて、所定の情報を他のコンピュータに送信したり、他のコンピュータからの情報を受信したりする。   The communication unit 16 is connected to a wired or wireless network 20 and communicates with other computers connected to the network 20. The communication unit 16 is controlled by the control unit 11 and transmits predetermined information to another computer or receives information from another computer.

図6は、本実施の形態におけるトロコイド歯車ポンプ評価処理の流れを示すフローチャートである。このトロコイド歯車ポンプ評価処理は、トロコイド歯車ポンプ評価装置10で実行される処理である。   FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the trochoid gear pump evaluation process in the present embodiment. This trochoid gear pump evaluation process is a process executed by the trochoid gear pump evaluation apparatus 10.

図6を参照して、まず、ステップS11で、トロコイド歯車ポンプ評価装置10の制御部11が、トロコイド歯車の内側のポンプ室の圧力分布を計算する。ここでは、トロコイド歯車の内側の圧力分布は、有限体積法をベースとしてVOF(Volume of Fluid)法という理論境界を取扱える手法を用いた流体解析ソフトウェアによって計算される。   With reference to FIG. 6, first, in step S11, the control unit 11 of the trochoid gear pump evaluation apparatus 10 calculates the pressure distribution in the pump chamber inside the trochoid gear. Here, the pressure distribution inside the trochoidal gear is calculated by fluid analysis software using a method of handling a theoretical boundary called a VOF (Volume of Fluid) method based on the finite volume method.

流体解析ソフトウェアに入力されるデータは、予め、入力部13または通信部16から入力され、記憶部12または外部記憶装置15に記憶されたデータであって、吸入ポート圧力、吐出ポート圧力、トロコイド歯車の回転数、流体の粘度、および、トロコイド歯車の形状のデータである。   The data input to the fluid analysis software is data input in advance from the input unit 13 or the communication unit 16 and stored in the storage unit 12 or the external storage device 15, and includes the suction port pressure, the discharge port pressure, and the trochoidal gear. The rotational speed, the viscosity of the fluid, and the shape of the trochoidal gear.

なお、この液相の境界が変化する時の流体解析の手法は、たとえば、C.W.Hirt et al.,”Volume of fluid(VOF)Method for the Dynamics of Free Boundaries”,Journal of Computational Physics,39(1981),P.201に記載されている。   For example, CWHirt et al., “Volume of fluid (VOF) Method for the Dynamics of Free Boundaries”, Journal of Computational Physics, 39 (1981). ), P.M. 201.

また、自動要素再分割により液相の境界を自動的にモデル化する方法は、たとえば、CDAJ news,vol.38(2004),P.24や、http://www.cd-adapco.com/news/19/gerotor.htmに示されている。   A method for automatically modeling a liquid phase boundary by automatic element subdivision is described in, for example, CDAJ news, vol. 38 (2004), p. 24 and http://www.cd-adapco.com/news/19/gerotor.htm.

図7は、本実施の形態におけるトロコイドポンプ1のポンプ室の圧力分布を示す図である。図7においては、ハッチングの密度の濃い部分が圧力の高い部分であり、ハッチングの密度が薄い部分が圧力の低い部分である。   FIG. 7 is a diagram showing the pressure distribution in the pump chamber of the trochoid pump 1 in the present embodiment. In FIG. 7, a portion where the hatching density is high is a portion where the pressure is high, and a portion where the hatching density is low is a portion where the pressure is low.

図7を参照して、この図で示される圧力分布は、ステップS11の計算で得られる。図7の右側の吸入ポートと連通しているポンプ室の圧力は、吸入ポートと等しい圧力となっている。図7の左側の吐出ポートと連通しているポンプ室の圧力は、吐出ポートと等しい圧力となっている。なお、吐出ポートの圧力は、吸入ポートの圧力よりも高い。   Referring to FIG. 7, the pressure distribution shown in this figure is obtained by the calculation in step S11. The pressure in the pump chamber communicating with the suction port on the right side of FIG. 7 is equal to that of the suction port. The pressure in the pump chamber communicating with the discharge port on the left side of FIG. 7 is equal to that of the discharge port. The pressure at the discharge port is higher than the pressure at the suction port.

図7の上側の吸入ポートとの離れつつあるポンプ室の圧力は、吸入ポートと連通しているポンプ室の圧力よりも高く、吐出ポートと連通しているポンプ室の圧力よりも低くなっている。   The pressure in the pump chamber that is moving away from the upper suction port in FIG. 7 is higher than the pressure in the pump chamber that communicates with the suction port, and is lower than the pressure in the pump chamber that communicates with the discharge port. .

図7の下側の吸入ポートと連通されたばかりのポンプ室の圧力は、吸入ポートと連通している他のポンプ室の圧力よりも低くなっている。   The pressure of the pump chamber just communicated with the lower suction port in FIG. 7 is lower than the pressure of other pump chambers communicating with the suction port.

図6に戻って、ステップS12で、制御部11は、トロコイド歯車とケースとの隙間の流路抵抗を算出する。ここで、トロコイド歯車がケースの中心にあるときのトロコイド歯車の外周とケースの内周との隙間の幅は、前述したようにCである。また、暫定偏心率をεN’(初期値ε1’=0)、偏心方向をφN(初期値φ1=0)とする。なお、Nは、緩和法における収束ステップの繰返し回数である。 Returning to FIG. 6, in step S <b> 12, the control unit 11 calculates the flow path resistance of the gap between the trochoidal gear and the case. Here, the width of the gap between the outer periphery of the trochoid gear and the inner periphery of the case when the trochoid gear is at the center of the case is C as described above. The provisional eccentricity is ε N ′ (initial value ε 1 ′ = 0), and the eccentric direction is φ N (initial value φ 1 = 0). N is the number of times the convergence step is repeated in the relaxation method.

このとき、トロコイド歯車の回転中心から12時の方向を0°としたときの反時計回りの角度θにおける隙間幅dNは、数式(1)で表わされる。 At this time, the gap width d N at the counterclockwise angle θ when the 12 o'clock direction from the rotation center of the trochoidal gear is 0 ° is expressed by Expression (1).

Figure 2007077916
Figure 2007077916

また、数式(1)で算出されたdNを用いて、角度θにおける流路抵抗ρNは、数式(2)で表わされる。 Further, the flow path resistance ρ N at the angle θ is expressed by Expression (2) using d N calculated by Expression (1).

Figure 2007077916
Figure 2007077916

次に、ステップS13で、制御部11は、ステップS11で計算したポンプ室の圧力分布を境界条件として、ステップS12で算出した流路抵抗、トロコイド歯車の回転数、流体の粘度、トロコイド歯車の形状、および、ケース4,5の形状のデータに基づいて、トロコイド歯車の外側のトロコイド歯車とケースとの隙間の圧力分布Q(θ)を計算する。   Next, in step S13, the control unit 11 uses the pressure distribution in the pump chamber calculated in step S11 as a boundary condition, and the flow path resistance, the rotation speed of the trochoid gear, the viscosity of the fluid, and the shape of the trochoid gear calculated in step S12. Based on the shape data of the cases 4 and 5, the pressure distribution Q (θ) of the gap between the trochoid gear outside the trochoid gear and the case is calculated.

ここでは、2次元熱解析用有限要素法ソフトウェアに与えるパラメータである温度、熱流束、および、固有抵抗を、それぞれ、圧力、流速、および、流路抵抗と置換えたパラメータと、トロコイド歯車の回転数、流体の粘度、トロコイド歯車の形状、および、ケース4,5の形状のデータとを、2次元熱解析用有限要素法ソフトウェアに与えることによって、トロコイド歯車の外側の圧力分布Q(θ)が計算される。   Here, parameters for the two-dimensional thermal analysis finite element method software, temperature, heat flux, and specific resistance are replaced with pressure, flow velocity, and flow resistance, respectively, and the rotational speed of the trochoidal gear. , Fluid viscosity, trochoid gear shape, and case 4 and 5 shape data are given to the finite element method software for two-dimensional thermal analysis to calculate the pressure distribution Q (θ) outside the trochoid gear Is done.

なお、トロコイド歯車の回転数、流体の粘度、トロコイド歯車の形状、および、ケース4,5の形状のデータは、予め、入力部13または通信部16から入力され、記憶部12または外部記憶装置15に記憶される。   The rotational speed of the trochoid gear, the viscosity of the fluid, the shape of the trochoid gear, and the data of the shapes of the cases 4 and 5 are input in advance from the input unit 13 or the communication unit 16, and are stored in the storage unit 12 or the external storage device 15. Is remembered.

図8は、本実施の形態におけるトロコイドポンプ1のトロコイド歯車とケースとの隙間の圧力分布を示す図である。図8においては、ハッチングの密度の濃い部分が圧力の高い部分であり、ハッチングの密度が薄い部分が圧力の低い部分である。   FIG. 8 is a diagram showing the pressure distribution in the gap between the trochoid gear of the trochoid pump 1 and the case in the present embodiment. In FIG. 8, the portion where the hatching density is high is the portion where the pressure is high, and the portion where the hatching density is low is the portion where the pressure is low.

図8を参照して、この図で示される圧力分布は、ステップS13の計算で得られる。図8の左側の圧力が、図8の右側の圧力よりも高くなっている。また、圧力の高い部分から低い部分への遷移部分については、徐々に圧力が低くなっている。   Referring to FIG. 8, the pressure distribution shown in this figure is obtained by the calculation in step S13. The pressure on the left side of FIG. 8 is higher than the pressure on the right side of FIG. Further, the pressure gradually decreases in the transition portion from the high pressure portion to the low pressure portion.

図6に戻って、ステップS14で、制御部11は、ステップS13で算出したトロコイド歯車の外側の圧力分布Q(θ)の圧力によってトロコイド歯車に及ぼされる荷重Fを算出する。ここで、Q(θ)の成分は、x軸方向とy軸方向とに分解することができるので、式(3)のように表わすことができる。   Returning to FIG. 6, in step S <b> 14, the control unit 11 calculates the load F exerted on the trochoid gear by the pressure of the pressure distribution Q (θ) outside the trochoid gear calculated in step S <b> 13. Here, since the component of Q (θ) can be decomposed into the x-axis direction and the y-axis direction, it can be expressed as in equation (3).

Figure 2007077916
Figure 2007077916

そして、式(4),(5)に示すように、Q(θ)のx軸方向成分とy軸方向成分とに微小面積を掛けたものを図8で示したようにθについて積分すると、それぞれ、荷重FNのx軸方向成分Fxとy方向成分Fyとが求まる。また、荷重FNの荷重方向τNは、式(6)で表わされる。 Then, as shown in equations (4) and (5), when a component obtained by multiplying the x-axis direction component and the y-axis direction component of Q (θ) by a minute area is integrated with respect to θ as shown in FIG. In each case, an x-axis direction component F x and a y-direction component F y of the load F N are obtained. Further, load direction tau N load F N is represented by the formula (6).

Figure 2007077916
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Figure 2007077916
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Figure 2007077916
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そして、ステップS15で、制御部11は、荷重FNと釣合う軸受力PNを算出する。つまり、軸受力PN=|FN|として、軸受力PNを算出する。 Then, in step S15, the control unit 11 calculates the bearing force P N to balance the load F N. That is, the bearing force P N is calculated as bearing force P N = | F N |.

次に、ステップS16で、制御部11は、まず、軸受力PNが発生する偏心率εNを算出し、記憶部12に記憶させる。偏心率εNは、式(7)で算出する。なお、μは流体の粘度、Uはトロコイド歯車の外面の周速度、Dはトロコイド歯車の外面の直径、Hはトロコイド歯車の歯幅である。 Next, in step S <b> 16, the control unit 11 first calculates an eccentricity ε N at which the bearing force P N is generated and stores it in the storage unit 12. The eccentricity ε N is calculated by equation (7). Here, μ is the viscosity of the fluid, U is the peripheral speed of the outer surface of the trochoid gear, D is the diameter of the outer surface of the trochoid gear, and H is the tooth width of the trochoid gear.

Figure 2007077916
Figure 2007077916

そして、制御部11は、算出した偏心率εNを式(8)に代入して、偏心方向φNを算出する。 Then, the control unit 11 calculates the eccentric direction φ N by substituting the calculated eccentricity ε N into the equation (8).

Figure 2007077916
Figure 2007077916

次に、ステップS17で、制御部11は、偏心率が収束したか否かを判断する。ここでは、誤差eNを式(9)で算出して、誤差eN<許容値(たとえば、0〜0.01の適当な値)である場合に、制御部11は、偏心率が収束したと判断する。 Next, in step S17, the control unit 11 determines whether or not the eccentricity has converged. Here, the error e N is calculated by the equation (9), and when the error e N <allowable value (for example, an appropriate value of 0 to 0.01), the control unit 11 converges the eccentricity rate. Judge.

Figure 2007077916
Figure 2007077916

偏心率が収束していないと判断した場合(ステップS17でNOの場合)、制御部11は、式(10)で暫定偏心率ε’N+1を算出する。ここで、αは、緩和法における緩和係数である。そして、制御部11は、Nに1加算して、実行する処理をステップS12に戻す。 When it is determined that the eccentricity has not converged (NO in step S17), the control unit 11 calculates the temporary eccentricity ε ′ N + 1 using equation (10). Here, α is a relaxation coefficient in the relaxation method. And the control part 11 adds 1 to N, and returns the process to perform to step S12.

Figure 2007077916
Figure 2007077916

一方、偏心率が収束したと判断した場合(ステップS17でYESの場合)、制御部11は、実行する処理をステップS18に進める。   On the other hand, if it is determined that the eccentricity has converged (YES in step S17), the control unit 11 advances the process to be executed to step S18.

ステップS18では、制御部11は、ステップS17で算出した偏心率εNを式(11)に代入して、駆動トルクMを算出する。そして、算出した駆動トルクMと、ステップS17で算出した偏心率εNとを出力部14のディスプレイや外部記憶装置15のハードディスクなどに出力する。その後、制御部11は、トロコイド歯車ポンプ評価処理を終了する。 In step S18, the control unit 11 calculates the drive torque M by substituting the eccentricity ε N calculated in step S17 into the equation (11). Then, the calculated drive torque M and the eccentricity ε N calculated in step S17 are output to the display of the output unit 14, the hard disk of the external storage device 15, or the like. Thereafter, the control unit 11 ends the trochoid gear pump evaluation process.

Figure 2007077916
Figure 2007077916

図9は、本実施の形態における圧力分布の計算と実測値との比較においての角度の取り方を説明するための図である。図9を参照して、トロコイド歯車の回転中心から12時の方向を基準とした反時計回りの角度がθである。   FIG. 9 is a diagram for explaining how to obtain an angle in the comparison between the calculation of the pressure distribution and the actual measurement value in the present embodiment. Referring to FIG. 9, the counterclockwise angle with respect to the 12 o'clock direction from the center of rotation of the trochoidal gear is θ.

図10は、本実施の形態における圧力分布の計算と実測値との比較結果を示すグラフである。図10を参照して、◇でプロットされた点は、実験治具のトロコイドポンプにおいて、駆動軸の回転数を500rpmとした場合におけるトロコイド歯車とケースとの隙間の圧力を圧力センサで計測したときの圧力の実測値を示す。   FIG. 10 is a graph showing a comparison result between the calculation of the pressure distribution and the actual measurement value in the present embodiment. Referring to FIG. 10, the points plotted with ◇ are when the pressure of the gap between the trochoidal gear and the case is measured with a pressure sensor when the rotational speed of the drive shaft is 500 rpm in the trochoid pump of the experimental jig. The measured value of the pressure is shown.

また、実線で描かれているグラフは、図6で説明したトロコイド歯車ポンプ評価処理において、与える条件を実験治具のトロコイドポンプと同様にして、駆動軸の回転数を500rpmとした場合における偏心率εが収束したときのトロコイド歯車とケースとの隙間の圧力分布の計算結果を示す。   In addition, the graph drawn with a solid line shows the eccentricity when the rotational speed of the drive shaft is 500 rpm in the trochoid gear pump evaluation process described in FIG. The calculation result of the pressure distribution of the clearance gap between the trochoid gear and a case when (epsilon) converges is shown.

図10で示すように、θ=60°において、実測値は、0.83MPaであり、計算結果は、0.82MPaである。また、θ=330°において、実測値は、0.33MPaであり、計算結果は、0.29MPaである。このように、実測値と計算結果とがほぼ整合しているといえる。   As shown in FIG. 10, at θ = 60 °, the actually measured value is 0.83 MPa, and the calculation result is 0.82 MPa. Further, at θ = 330 °, the actually measured value is 0.33 MPa, and the calculation result is 0.29 MPa. Thus, it can be said that the actual measurement value and the calculation result are substantially matched.

以上説明したように、本実施の形態においては、ポンプ室の圧力に基づくトロコイド歯車とケースとの径方向の隙間の流体の圧力分布Q(θ)の圧力によるトロコイド歯車に対する荷重FNと、ケースに対するトロコイド歯車の回転によるトロコイド歯車とケースとの径方向の隙間の流体によって発生されるトロコイド歯車に対する軸受力PNとが等しく釣合うときのケースに対するトロコイド歯車の偏心率εNを算出し、算出された偏心率εNに基づいて、トロコイド歯車の内歯車の駆動トルクMを算出するようにした。 As described above, in the present embodiment, the load F N to the trochoid gear due to the pressure of the fluid pressure distribution Q (θ) in the radial gap between the trochoid gear and the case based on the pressure in the pump chamber, and the case The eccentricity ε N of the trochoid gear with respect to the case when the bearing force P N against the trochoid gear generated by the fluid in the radial gap between the trochoid gear and the case due to the rotation of the trochoid gear is equally balanced The drive torque M of the internal gear of the trochoid gear is calculated on the basis of the eccentricity ε N that has been set.

このため、駆動トルクMや流体の圧力分布Q(θ)や偏心率εNや各部に掛かる力などのトロコイド歯車ポンプの性能を容易に評価することができる。 Therefore, it is possible to easily evaluate the performance of the trochoidal gear pump such as the driving torque M, the fluid pressure distribution Q (θ), the eccentricity ε N and the force applied to each part.

また、ステップS11での流体解析によるトロコイド歯車内の主な流路の圧力分布の計算結果を用いて、ステップS12およびステップS13で、非常に狭いケースとトロコイド歯車との隙間の圧力分布Q(θ)を計算するようにした。   In addition, using the calculation result of the pressure distribution of the main flow path in the trochoid gear by the fluid analysis in step S11, in step S12 and step S13, the pressure distribution Q (θ of the gap between the very narrow case and the trochoid gear is calculated. ) Was calculated.

ケースとトロコイド歯車との隙間の圧力分布Q(θ)は、トロコイド歯車の偏心に特に影響を受ける。一方、トロコイド歯車内の圧力分布は、トロコイド歯車の偏心にあまり影響を受けない。また、トロコイド歯車内の圧力分布の計算には比較的時間が掛かり、ケースとトロコイド歯車との隙間の圧力分布Q(θ)の計算にはさほど時間が掛からない。   The pressure distribution Q (θ) in the gap between the case and the trochoid gear is particularly affected by the eccentricity of the trochoid gear. On the other hand, the pressure distribution in the trochoid gear is not significantly affected by the eccentricity of the trochoid gear. Further, the calculation of the pressure distribution in the trochoid gear takes a relatively long time, and the calculation of the pressure distribution Q (θ) in the gap between the case and the trochoid gear does not take much time.

このため、ステップS17で偏心率εを更新しても、トロコイド歯車内の圧力分布の計算を繰返す必要がなく、ケースとトロコイド歯車との隙間の圧力分布Q(θ)の計算を繰返すだけでよいので、効率よく偏心率εの収束計算をすることができる。   Therefore, even if the eccentricity ε is updated in step S17, it is not necessary to repeat the calculation of the pressure distribution in the trochoidal gear, and it is only necessary to repeat the calculation of the pressure distribution Q (θ) in the gap between the case and the trochoidal gear. Therefore, the convergence calculation of the eccentricity ε can be efficiently performed.

また、トロコイド歯車の内部、および、ケースとトロコイド歯車との隙間は、体積が著しく異なるため、要素分割の際のメッシュの数が極端に異なる。本実施の形態においては、トロコイド歯車の内部、および、ケースとトロコイド歯車との隙間を2つの系に分けて計算するので、体積が著しく小さい部分の影響を十分に反映することができる。   In addition, since the volume of the inside of the trochoid gear and the gap between the case and the trochoid gear are significantly different, the number of meshes at the time of element division is extremely different. In the present embodiment, the inside of the trochoid gear and the gap between the case and the trochoid gear are calculated by dividing them into two systems, so that the influence of the portion having a remarkably small volume can be sufficiently reflected.

また、トロコイド歯車の偏心によるケースとトロコイド歯車との隙間幅の変化を考慮して、ケースとトロコイド歯車との隙間の圧力分布Q(θ)の計算を行なうので、精度のよい圧力分布の計算をすることができる。   In addition, the pressure distribution Q (θ) of the gap between the case and the trochoid gear is calculated in consideration of the change in the gap width between the case and the trochoid gear due to the eccentricity of the trochoid gear. can do.

本実施の形態においては、収束計算の手法として緩和法を用いたが、これに限定されず、偏心率εを収束させることができる手法であれば、ニュートン法など他の収束計算の手法を用いるようにしてもよい。   In this embodiment, the relaxation method is used as the convergence calculation method. However, the present invention is not limited to this, and other convergence calculation methods such as Newton's method can be used as long as the eccentricity ε can be converged. You may do it.

本実施の形態においては、トロコイドタイプの内接歯車ポンプの評価について説明した。しかし、これに限定されず、内接歯車の外歯車と内歯車とで流体を送出するポンプであれば、他の内接歯車ポンプであってもよい。たとえば、インボリュート曲線またはサイクロイド曲線で歯車がそれぞれ形成されるインボリュートタイプまたはサイクロイドタイプの内接歯車ポンプであってもよいし、外歯車の歯数が内歯車の歯数より2以上多いクレセント歯車を用いた内接歯車ポンプであってもよい。   In the present embodiment, the evaluation of the trochoid type internal gear pump has been described. However, the present invention is not limited to this, and any other internal gear pump may be used as long as it is a pump that sends fluid by the external gear and the internal gear of the internal gear. For example, an involute type or cycloid type internal gear pump in which gears are formed by an involute curve or a cycloid curve may be used, or a crescent gear having two or more external gear teeth than the internal gear teeth is used. It may be an internal gear pump.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本実施の形態において評価するトロコイドポンプの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the trochoid pump evaluated in this Embodiment. 本実施の形態におけるトロコイドポンプのモデル化した流体の流路を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the flow path of the fluid which the trochoid pump in this Embodiment modeled. 本実施の形態におけるトロコイド歯車の外周とケースの内周との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the outer periphery of the trochoid gear in this Embodiment, and the inner periphery of a case. 本実施の形態におけるトロコイド歯車とケースとの間の油膜の圧力と角度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pressure of an oil film between a trochoid gearwheel and a case in this Embodiment, and an angle. 本実施の形態におけるトロコイド歯車ポンプ評価装置の構成の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the trochoid gear pump evaluation apparatus in this Embodiment. 本実施の形態におけるトロコイド歯車ポンプ評価処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the trochoid gear pump evaluation process in this Embodiment. 本実施の形態におけるトロコイドポンプのポンプ室の圧力分布を示す図である。It is a figure which shows the pressure distribution of the pump chamber of the trochoid pump in this Embodiment. 本実施の形態におけるトロコイドポンプのトロコイド歯車とケースとの隙間の圧力分布を示す図である。It is a figure which shows the pressure distribution of the clearance gap between the trochoid gearwheel and case of the trochoid pump in this Embodiment. 本実施の形態における圧力分布の計算と実測値との比較においての角度の取り方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating how to take the angle in the comparison of the calculation of the pressure distribution in this Embodiment, and a measured value. 本実施の形態における圧力分布の計算と実測値との比較結果を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison result of the calculation of pressure distribution in this Embodiment, and an actual measurement value.

符号の説明Explanation of symbols

1 トロコイドポンプ、2 インナロータ、3 アウタロータ、4,5 ケース、10 トロコイド歯車ポンプ評価装置、11 制御部、12 記憶部、13 入力部、14 出力部、15 外部記憶装置、16 通信部、17 記録媒体、20 ネットワーク。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Trochoid pump, 2 inner rotor, 3 outer rotor, 4, 5 case, 10 trochoid gear pump evaluation apparatus, 11 control part, 12 memory | storage part, 13 input part, 14 output part, 15 external storage device, 16 communication part, 17 recording medium 20 network.

Claims (7)

外部から駆動される内歯車と前記内歯車と噛合う外歯車とからなる内接歯車、および、前記内歯車と前記外歯車との理論的な噛合部で区切られる前記内歯車と前記外歯車との間の空間である複数のポンプ室のうちいずれか少なくとも1つに流体を流し込む吸入口と前記複数のポンプ室のうち前記流体が流し込まれるポンプ室と異なるポンプ室のいずれか少なくとも1つから前記流体が吐出される吐出口とを有する筐体から構成される内接歯車ポンプを評価する内接歯車ポンプ評価装置であって、
前記内接歯車ポンプの設計データに基づいて、前記複数のポンプ室の前記流体の内側圧力分布を算出する内側圧力分布算出手段と、
前記内側圧力分布算出手段によって算出された内側圧力分布に基づく前記外歯車と前記筐体との径方向の隙間の前記流体の外側圧力分布の圧力による前記外歯車に対する荷重と、前記筐体に対する前記外歯車の回転による前記外歯車と前記筐体との径方向の隙間の流体によって発生される前記外歯車に対する軸受力とが等しくなる釣合点における前記筐体に対する前記内接歯車の釣合偏心率を算出する釣合偏心率算出手段と、
前記釣合偏心率算出手段によって算出された釣合偏心率に基づいて、前記内接歯車の前記内歯車の駆動トルクを算出するトルク算出手段とを備える、内接歯車ポンプ評価装置。
An internal gear composed of an internal gear driven from the outside and an external gear meshing with the internal gear, and the internal gear and the external gear separated by a theoretical meshing portion between the internal gear and the external gear From at least one of the suction port through which fluid flows into at least one of the plurality of pump chambers that are spaces between the pump chamber and the pump chamber different from the pump chamber into which the fluid flows into among the plurality of pump chambers An internal gear pump evaluation device for evaluating an internal gear pump composed of a housing having a discharge port through which fluid is discharged,
An inner pressure distribution calculating means for calculating an inner pressure distribution of the fluid in the plurality of pump chambers based on design data of the internal gear pump;
The load on the external gear due to the pressure of the outer pressure distribution of the fluid in the radial gap between the outer gear and the housing based on the inner pressure distribution calculated by the inner pressure distribution calculating means, and the The balance eccentricity ratio of the internal gear with respect to the housing at a balance point at which the bearing force against the external gear generated by the fluid in the radial gap between the external gear and the housing due to the rotation of the external gear becomes equal. A balanced eccentricity calculating means for calculating
An internal gear pump evaluation device comprising: torque calculation means for calculating a drive torque of the internal gear of the internal gear based on the balance eccentricity calculated by the balance eccentricity calculation means.
前記釣合偏心率算出手段は、
前記外歯車と前記筐体との隙間の流路抵抗を算出する流路抵抗算出手段と、
前記内側圧力分布算出手段によって算出された前記ポンプ室の内側圧力分布と前記流路抵抗算出手段によって算出された流路抵抗とに基づいて、前記外歯車と前記筐体との隙間の前記流体の外側圧力分布を算出する外側圧力分布算出手段と、
前記外側圧力分布算出手段によって算出された外側圧力分布の圧力による前記外歯車に対する荷重を算出する対歯車力算出手段と、
前記筐体をすべり軸受とし、前記内接歯車を軸とした場合に、前記対歯車力算出手段によって算出された荷重と等しい軸受力を発生する前記すべり軸受の油膜の状態に対応する前記筐体に対する前記内接歯車の偏心率および偏心方向を算出する偏心算出手段と、
前記偏心算出手段によってN回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値以上である場合、前記N回目以下の回の偏心率および偏心方向に基づいて、前記流路抵抗算出手段、前記外側圧力分布算出手段、前記対歯車力算出手段、および、前記偏心算出手段によって、それぞれ、N+1回目の前記流路抵抗、前記外側圧力分布、前記外側圧力分布の圧力による前記外歯車に対する荷重の大きさと方向、前記偏心率、および、前記偏心方向を算出するための前記外歯車と前記筐体との隙間の幅を算出する隙間幅算出手段と、
前記偏心算出手段によってN回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値未満となった場合、前記N回目の偏心率を前記釣合偏心率とする釣合偏心率算出手段とを含む、請求項1に記載の内接歯車ポンプ評価装置。
The balance eccentricity calculating means is:
Channel resistance calculation means for calculating channel resistance of the gap between the external gear and the housing;
Based on the inner pressure distribution of the pump chamber calculated by the inner pressure distribution calculating means and the flow path resistance calculated by the flow path resistance calculating means, the fluid in the gap between the external gear and the housing An outer pressure distribution calculating means for calculating an outer pressure distribution;
Counter gear force calculating means for calculating a load on the external gear by the pressure of the outer pressure distribution calculated by the outer pressure distribution calculating means;
The case corresponding to the state of the oil film of the slide bearing that generates a bearing force equal to the load calculated by the gear force calculation means when the case is a slide bearing and the internal gear is an axis. An eccentricity calculating means for calculating an eccentricity rate and an eccentric direction of the internal gear with respect to
When the error based on the eccentricity calculated at the Nth or less times by the eccentricity calculating means is a predetermined value or more, the flow path resistance calculating means based on the eccentricity and the eccentric direction of the Nth or less times, By the outer pressure distribution calculating means, the gear force calculating means, and the eccentricity calculating means, the flow resistance of the N + 1th passage, the outer pressure distribution, and the load on the outer gear due to the pressure of the outer pressure distribution, respectively. A gap width calculating means for calculating a width of the gap between the external gear and the housing for calculating the size and direction, the eccentricity, and the eccentric direction;
When the error based on the eccentricity calculated by the eccentricity calculation means in the Nth or less times becomes less than a predetermined value, a balanced eccentricity calculation means that uses the Nth eccentricity as the balance eccentricity; The internal gear pump evaluation device according to claim 1, comprising:
前記外側圧力分布算出手段は、温度、熱流束、および、固有抵抗を、それぞれ、圧力、流速、および、流路抵抗に置換えたパラメータを2次元熱解析用有限要素法ソフトウェアに与えることによって、前記外歯車と前記筐体との隙間の前記流体の圧力分布を算出する、請求項2に記載の内接歯車ポンプ評価装置。   The outer pressure distribution calculating means provides the two-dimensional thermal analysis finite element method software with parameters obtained by replacing temperature, heat flux, and resistivity with pressure, flow velocity, and channel resistance, respectively. The internal gear pump evaluation device according to claim 2, wherein a pressure distribution of the fluid in a gap between the external gear and the housing is calculated. 前記設計データは、前記内接歯車の歯車形状、筐体形状、前記外歯車と前記筐体との径方向の隙間幅、前記内歯車の回転数、前記吸入口と前記吐出口との圧力、および、前記流体の粘度を含む、請求項1の内接歯車ポンプ評価装置。   The design data includes the gear shape of the internal gear, the housing shape, the gap width in the radial direction between the external gear and the housing, the rotational speed of the internal gear, the pressure at the suction port and the discharge port, And the internal gear pump evaluation apparatus of Claim 1 containing the viscosity of the said fluid. 前記内側圧力分布算出手段は、前記吸入口および前記吐出口の圧力、前記内歯車の回転数、前記流体の粘度、前記内接歯車の歯車形状に基づいて、流体解析ソフトウェアによって、前記ポンプ室の前記流体の圧力分布を算出する、請求項1に記載の内接歯車ポンプ評価装置。   The inner pressure distribution calculating means is configured to calculate the pressure in the pump chamber based on the pressure of the suction port and the discharge port, the rotational speed of the internal gear, the viscosity of the fluid, and the shape of the gear of the internal gear. The internal gear pump evaluation device according to claim 1, wherein a pressure distribution of the fluid is calculated. 外部から駆動される内歯車と前記内歯車と噛合う外歯車とからなる内接歯車、および、前記内歯車と前記外歯車との理論的な噛合部で区切られる前記内歯車と前記外歯車との間の空間である複数のポンプ室のうちいずれか少なくとも1つに流体を流し込む吸入口と前記複数のポンプ室のうち前記流体が流し込まれるポンプ室と異なるポンプ室のいずれか少なくとも1つから前記流体が吐出される吐出口とを有する筐体から構成される内接歯車ポンプを評価する処理をコンピュータに実行させる内接歯車ポンプ評価プログラムであって、
前記内接歯車ポンプの設計データに基づいて、前記複数のポンプ室の前記流体の内側圧力分布を算出するステップと、
前記算出された内側圧力分布に基づく前記外歯車と前記筐体との径方向の隙間の前記流体の外側圧力分布の圧力による前記外歯車に対する荷重と、前記筐体に対する前記外歯車の回転による前記外歯車と前記筐体との径方向の隙間の流体によって発生される前記外歯車に対する軸受力とが等しくなる釣合点における前記筐体に対する前記内接歯車の釣合偏心率を算出するステップと、
前記算出された釣合偏心率に基づいて、前記内接歯車の前記内歯車の駆動トルクを算出するステップとをコンピュータに実行させる、内接歯車ポンプ評価プログラム。
An internal gear composed of an internal gear driven from the outside and an external gear meshing with the internal gear, and the internal gear and the external gear separated by a theoretical meshing portion between the internal gear and the external gear From at least one of the suction port through which fluid flows into at least one of the plurality of pump chambers that are spaces between the pump chamber and the pump chamber different from the pump chamber into which the fluid flows into among the plurality of pump chambers An internal gear pump evaluation program for causing a computer to execute a process of evaluating an internal gear pump composed of a housing having a discharge port through which fluid is discharged,
Calculating an internal pressure distribution of the fluid in the plurality of pump chambers based on design data of the internal gear pump;
The load on the external gear due to the pressure of the external pressure distribution of the fluid in the radial gap between the external gear and the housing based on the calculated internal pressure distribution, and the rotation of the external gear with respect to the housing Calculating a balance eccentricity ratio of the internal gear with respect to the housing at a balance point at which a bearing force against the external gear generated by a fluid in a radial gap between the external gear and the housing is equal;
An internal gear pump evaluation program for causing a computer to execute a step of calculating a driving torque of the internal gear of the internal gear based on the calculated balance eccentricity.
前記釣合偏心率を算出するステップは、
前記外歯車と前記筐体との隙間の流路抵抗を算出するステップと、
前記算出された前記ポンプ室の内側圧力分布と前記算出された流路抵抗とに基づいて、前記外歯車と前記筐体との隙間の前記流体の外側圧力分布を算出するステップと、
前記算出された外側圧力分布の圧力による前記外歯車に対する荷重を算出するステップと、
前記筐体をすべり軸受とし、前記内接歯車を軸とした場合に、前記算出された荷重と等しい軸受力を発生する前記すべり軸受の油膜の状態に対応する前記筐体に対する前記内接歯車の偏心率および偏心方向を算出するステップと、
N回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値以上である場合、前記N回目以下の回の偏心率および偏心方向に基づいて、それぞれ、N+1回目の前記流路抵抗、前記外側圧力分布、前記外側圧力分布の圧力による前記外歯車に対する荷重の大きさと方向、前記偏心率、および、前記偏心方向を算出するための前記外歯車と前記筐体との隙間の幅を算出するステップと、
前記N回目以下の回で算出された偏心率に基づく誤差が所定値未満となった場合、前記N回目の偏心率を前記釣合偏心率とするステップとを含む、請求項6に記載の内接歯車ポンプ評価プログラム。
The step of calculating the balance eccentricity includes:
Calculating a flow path resistance of a gap between the external gear and the housing;
Calculating an outer pressure distribution of the fluid in a gap between the outer gear and the housing based on the calculated inner pressure distribution of the pump chamber and the calculated flow path resistance;
Calculating a load on the external gear by the pressure of the calculated outer pressure distribution;
When the housing is a sliding bearing and the internal gear is an axis, the internal gear with respect to the housing corresponding to the state of the oil film of the sliding bearing that generates a bearing force equal to the calculated load is used. Calculating an eccentricity rate and an eccentric direction;
When the error based on the eccentricity calculated in the Nth time or less is a predetermined value or more, based on the eccentricity and the eccentric direction in the Nth time or less, the N + 1th flow path resistance and the outer side, respectively. Calculating the pressure distribution, the magnitude and direction of the load on the external gear due to the pressure of the outer pressure distribution, the eccentricity, and the width of the gap between the external gear and the housing for calculating the eccentric direction. When,
The method according to claim 6, further comprising the step of setting the Nth eccentricity as the balance eccentricity when an error based on the eccentricity calculated in the Nth or less times is less than a predetermined value. Contacted gear pump evaluation program.
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