JP2012137024A - Rotor for internal gear type pump - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、歯数差が1枚のインナーロータとアウターロータを偏心させて組み合わせた内接歯車式ポンプ用ロータ、及びそのロータを用いた内接歯車式ポンプに関する。 The present invention relates to an internal gear type pump rotor in which an inner rotor and an outer rotor having a difference in the number of teeth are eccentrically combined, and an internal gear type pump using the rotor.
内接歯車式ポンプは、車のエンジンの潤滑用や自動変速機(AT)用のオイルポンプなどとして利用されている。この内接歯車式ポンプは、この発明の一実施形態を示す図1に示すように、通常、歯数がn(自然数)のインナーロータ2と、歯数が(n+1)のアウターロータ3を偏心させて組み合わせてロータ1とし、そのロータ1を吸入ポート7と吐出ポート8を有するポンプハウジング5のロータ室6に収納した構成である。
このとき、アウターロータ3の歯形は、例えば、インナーロータ2の歯形を決定した後、図5に示すように、そのインナーロータ2をその中心OIがアウターロータ3の中心Ooを中心とする直径(2e+t)の円S上を1周公転させ、その間にインナーロータ2が1/n回自転し、このインナーロータ2の公転と自転の繰り返しにより形成された歯形曲線群の包絡線を描いて決定した前記包絡線とする。
ここに、
e:インナーロータ2の中心OIとアウターロータ3の中心Ooの偏心量
t:チップクリアランス
n:インナーロータ2の歯数
The internal gear pump is used as an oil pump for lubricating a car engine or an automatic transmission (AT). As shown in FIG. 1 showing an embodiment of the present invention, this internal gear type pump normally has an
At this time, the tooth profile of the
here,
e: amount of eccentricity of the center Oo of the center O I and the
この内接歯車式ポンプ9に採用するポンプ用ロータ1の中に、トロコイド曲線を用いてロータ1の歯形を創成したもの(特許文献1参照)や、サイクロイド曲線でロータの歯形を創成したものがある。
トロコイド曲線を用いた歯形は、基礎円、転円、軌跡円、偏心量の値が1つの歯形に対してそれぞれ1つ設定される。その歯形を有するポンプは、吐出量を増加させるためには、歯丈(図3aのH参照)を高くすればよいが、歯丈を高くする目的でインナーロータ2とアウターロータ3の偏心量eを大きくすると、歯幅が狭くなりすぎたり、歯形の設計自体が不可能になったりする。従って、偏心量eが規制され、そのために歯丈も制限されて吐出量を増加させる要求に応えるのが難しい。
また、同じ歯丈でも歯数を増やすと吐出量を増やすことが可能になる。しかし、歯数を増やすとロータ1の径寸法が大きくなってしまい、ロータ1の外径寸法を変えずに吐出量を増加させるという要求に応えるのが難しい。
Among the rotors for
As for the tooth profile using the trochoid curve, the basic circle, the rolling circle, the locus circle, and the amount of eccentricity are set to one for each tooth profile. In order to increase the discharge amount, the pump having the tooth profile needs only to increase the tooth height (see H in FIG. 3a). However, the eccentric amount e of the
Moreover, if the number of teeth is increased even with the same tooth height, the discharge amount can be increased. However, when the number of teeth is increased, the diameter of the
サイクロイド曲線を用いた歯形も、同様に、基礎円の直径と基礎円上を滑らずに転がって創成するため、外転円と内転円の直径によってロータ1の歯数が決まる。また、そのロータ1の歯丈は、外転円と内転円の直径によって決まるため、ポンプの吐出量は基礎円と転円の直径に依存するものになる。そのために、歯丈や歯数の設定に関する自由度が低く、ポンプの吐出量を増加させる要求に応えるのが難しい。
Similarly, the tooth profile using the cycloid curve is created by rolling without sliding on the diameter of the basic circle and the basic circle, and therefore the number of teeth of the
さらに、内接歯車式ポンプは、歯数を増加させるほどインナーロータ2が1回転する間のポンプ室(ポンピングチャンバ)4からの吐出回数が多くなるため、吐出圧の脈動が小さくなる。しかし、上述のように、トロコイド曲線又はサイクロイド曲線の歯形からなる従来の内接歯車式ポンプは、吐出量を満足させながら歯数を増加させるとロータサイズが大きくなるため、歯数を増加させることも制限される。
Furthermore, in the internal gear type pump, since the number of discharges from the pump chamber (pumping chamber) 4 during one rotation of the
このような状況下、本願発明者らは、上記外転円と内転円に相当する創成円を、特定の条件下において、移動自転させることによって、歯先、歯底の創成円の径方向移動量を変更することで歯丈を任意に変化させることができる歯形形成方法を考えた(特許文献2)。この歯丈を任意に変化し得ることは、歯丈を増大させることで、インナーロータ2とアウターロータ3の歯間に形成されるポンプ室4の容積が大きくなってポンプの吐出量を増大させ得る(特許文献2段落0022〜同0023参照)。
Under such circumstances, the inventors of the present application made the creation circle corresponding to the abduction circle and the inversion circle move and rotate under specific conditions, thereby generating the radial direction of the creation circle of the tooth tip and the root. The tooth profile formation method which can change a tooth height arbitrarily by changing a movement amount was considered (patent document 2). The fact that the tooth height can be changed arbitrarily is that the volume of the
また、創成円の直径や創成円の径方向移動量などの諸条件の設定に自由度がでるため、歯形設計の自由度も高まる。特に、インナーロータ2の歯先や歯底の歯形が、径変化を伴って移動する創成円を用いて創成されたものは、創成円の移動始点から移動終点に至る間の直径変化量を変えることにより、歯形を変化させることができるため、歯形設計の自由度がより高まる(特許文献2段落0024等参照)。
In addition, since the degree of freedom can be set in various conditions such as the diameter of the creation circle and the amount of radial movement of the creation circle, the degree of freedom in the tooth profile design is also increased. In particular, when the tooth tip of the
さらに、この考えは、基礎円という概念がなく、基礎円と偏心量によらず歯数を決めることができるため、歯数の設定にも自由度がある。このため、歯数を増加させてポンプの吐出脈動を小さくしてその脈動による騒音を小さくすることも可能である(特許文献2段落0026参照)。 Furthermore, this idea does not have the concept of a basic circle, and the number of teeth can be determined regardless of the basic circle and the amount of eccentricity, so there is a degree of freedom in setting the number of teeth. For this reason, it is also possible to reduce the noise caused by the pulsation by increasing the number of teeth to reduce the discharge pulsation of the pump (see paragraph 0026 of Patent Document 2).
ところで、歯丈Hを高くすると、後述の図4の(a)、(b)から理解できるように、インナーロータ2とアウターロータ3の理論偏心位置でのチップクリアランスtがトップの位置(同図(a)の状態、例えば、t=0.030mm)に対し、その状態から、インナーロータ2が22.5度回転した半歯の位置(同図(b)の状態、同t=0.045mm)で大きくなる場合がある。このチップクリアランスtが大きくなると、ポンプ室4の容積効率の低下の要因となる。
この発明は、その半歯の位置でのチップクリアランスtが大きくなることを抑制することを課題とする。
By the way, when the tooth height H is increased, as can be understood from FIGS. 4A and 4B described later, the tip clearance t at the theoretical eccentric position of the
This invention makes it a subject to suppress that the chip clearance t in the position of the half tooth becomes large.
上記の課題を解決するため、この発明は、従来、例えば、サイクロイド歯形の場合、インナーロータ2の大径LIo−同小径LIsは歯丈Hの2倍であり(図4(a)はサイクロイド歯形ではないが、そのLIo等参照)、偏心量eはその歯丈Hの1/2となる。このため、e=H/2=(インナーロータ大径LIo−同小径LIs)/4としており、他のトロコイド歯形や上記特許文献2記載の創成方法においても、その点を踏襲して、前記偏心量eは、(インナーロータ大径LIo−同小径LIs)/4としていた。
In order to solve the above-described problems, the present invention is conventionally, for example, in the case of a cycloid tooth profile, the large diameter L I o -the same small diameter L I s of the
しかし、その偏心量eを、(インナーロータ大径LIo−同小径LIs)/4より小さくした(約0.1mm小さくした)ところ、後述の図3(a)、(b)から理解できるように、インナーロータ2とアウターロータ3の理論偏心位置でのチップクリアランスtがトップの位置(同図(a)の状態、例えば、t=0.030mm)と半歯の位置(同図(b)の状態、同t=0.030mm)で同一になって、従来の半歯の位置でのチップクリアランスt(0.045mm)より小さくなることを確認した。
すなわち、偏心量eを、(インナーロータ大径LIo−同小径LIs)/4より小さくすれば、半歯の位置でのチップクリアランスtが大きくならないことを発見した。
However, when the amount of eccentricity e is made smaller than (inner rotor large diameter L I o −the same small diameter L I s) / 4 (about 0.1 mm smaller), from FIGS. 3A and 3B described later. As can be understood, the tip clearance t at the theoretical eccentric position of the
That is, it was discovered that the tip clearance t at the half-tooth position does not increase if the amount of eccentricity e is made smaller than (inner rotor large diameter L I o −the same small diameter L I s) / 4.
この発見に基づき、この発明は、歯数がnのインナーロータ2と歯数が(n+1)のアウターロータ3とを、偏心させて組み合わせた内接歯車式ポンプ用ロータにおいて、インナーロータ2がその小径、歯数nが同じサイクロイド歯形と比較して歯丈が高いものであって、上記偏心量e<(インナーロータ2の大径LIo−インナーロータ2の小径LIs)/4とした構成を採用したのである。
ここで、「インナーロータ2がその小径、歯数nが同じサイクロイド歯形と比較して歯丈が高いもの」を条件としたのは、例えば、インナーロータ2がその小径、歯数nが同じサイクロイド歯形と比較して歯丈を高くした上記特許文献2記載の歯形創成方法による前記条件の歯形の場合において、偏心量e=(インナーロータ大径LIo−同小径LIs)/4として、図4(a)、(b)に示すチップクリアランスtの問題が生じたからである。
Based on this discovery, the present invention is an internal gear type pump rotor in which the
Here, the condition that “the
このインナーロータ2がその小径、歯数nが同じサイクロイド歯形と比較して歯丈が高いものであって、上記偏心量e<(インナーロータ2の大径LIo−インナーロータ2の小径LIs)/4となし得る歯形としては、上記特許文献2に記載の、歯丈や歯形が任意等の歯形設計の自由度が高いことが好ましい。このため、上記の構成の内接歯車式ポンプ用のロータ1において、図2a、図2bで示す、下記の構成等を採用することが好ましい。
記
下記の条件(1)〜(3)を満たして創成円B、Cを移動させ、その間にインナーロータ中心OIと同心である基準円A上の基準点Jと重なる前記創成円B、C上の点jが描く軌跡曲線を基準円中心OIから歯先頂点TT又は歯底頂点TBに至る直線L2、L3に対して対称形状に描いて歯形の歯先曲線2a、歯底曲線2bの少なくとも一方とする構成を採用する。
The
The creation circles B and C that satisfy the following conditions (1) to (3) are moved, and the creation circles B and C overlap with the reference point J on the reference circle A that is concentric with the inner rotor center O I during the movement. The locus curve drawn by the upper point j is drawn symmetrically with respect to the straight lines L 2 and L 3 extending from the reference circle center O I to the tooth tip vertex T T or the tooth root vertex T B , and the tooth shape
−創成円B、Cの移動条件(1)〜(3)−
(1)前記創成円B、C上の点jが前記基準円A上の基準点Jに重なるように創成円B、Cを配置したときにその創成円中心pa、pbが位置決めされる移動始点Spa、Spbから、創成円B、C上の点jが歯先頂点TT又は歯底頂点TBに位置するように創成円B、Cを配置したときにその創成円中心pa、pbが位置決めされる移動終点Lpa、Lpbまでの創成円中心移動曲線AC1、AC2上を創成円中心pa、pbが移動し、かつ、創成円B、Cがその創成円の移動方向と同方向に一定角速度で自転する。
この条件(1)によって、創成円B、Cの中心pa、pbが創成円中心移動曲線AC1、AC2上を移動することにより、その創成円上の点jが歯形を描き、かつ、その創成円B、Cが一定角速度で自転することによって、その点jは、弧状の軌跡を描くこととなる。
-Moving conditions for creation circles B and C (1)-(3)-
(1) Moving start point where the creation circle centers pa and pb are positioned when the creation circles B and C are arranged so that the point j on the creation circles B and C overlaps the reference point J on the reference circle A Spa, from Spb, creation circle B, creating a circle B so as to be positioned at a point j Gaha destination vertex T T or tooth root apex T B on C, its creation circle center pa when placing the C, and pb positioning The creation circle centers pa and pb move on the creation circle center movement curves AC 1 and AC 2 up to the movement end points Lpa and Lpb, and the creation circles B and C are constant in the same direction as the creation circle movement direction. Rotates at angular velocity.
With this condition (1), the centers pa and pb of the creation circles B and C move on the creation circle center movement curves AC 1 and AC 2 , so that the point j on the creation circle draws a tooth profile, and When the generating circles B and C rotate at a constant angular velocity, the point j draws an arc-shaped locus.
(2)前記創成円中心移動曲線AC1、AC2は、前記インナーロータ中心OIから創成円中心pa、pbまでの基準円径方向の距離を、前記移動始点Spa、Spbから移動終点Lpa、Lpbまで、前記歯先曲線2aにあってはその距離を増加変化させ、又は前記歯底曲線2bにあってはその距離を減少変化させる。
この「歯先曲線2aにあってはその距離を増加変化させ、又は前記歯底曲線2bにあってはその距離を減少変化させる。」条件によって、創成円中心移動曲線AC1、AC2は、歯先側にあっては創成円の移動方向に対し外側に徐々に移動する傾斜曲線(図2aにおいて右上がり)となり、歯底側にあっては、創成円の移動方向に対し内側に徐々に移動する傾斜曲線(図2aにおいて左上がり)となって、それに伴い、上記点jの描く弧状の軌跡(歯形曲線)が創成円の移動方向に対し斜めとなる(歯先側にあっては外側に向かい、歯底にあっては内側に向かう)。
(2) The creation circle center movement curves AC 1 , AC 2 indicate the distance in the reference radial direction from the inner rotor center O I to the creation circle center pa, pb, from the movement start point Spa, Spb to the movement end point Lpa, Up to Lpb, the distance is increased in the
Depending on this condition, the distance of the
(3)歯先頂点TT又は歯底頂点TBは、前記基準円Aの径方向において、創成円Bの移動始点Spaと基準円中心OIの距離R0に移動始点時の創成円Bの半径を足した長さを超えて基準円中心OIから離れている、又は、創成円Cの移動始点Spbと基準円中心OIの距離r0に移動始点時の創成円Cの半径を引いた長さを超えて基準円中心OIに近づいている。
この条件によって、創成円径より高い歯丈となって、基礎円上を転動する転円のサイクロイド曲線歯形より、歯丈が高くなる。
(3) the addendum vertex T T or tooth root apex T B is in the radial direction of the reference circle A, creating a circular moving start point Spa and the reference circle center O I of the distance R 0 creation circle at moving start point to the B and B of being away radially from the reference circle center O I beyond the length obtained by adding, or the radius of the creation circle C at moving start point to the distance r 0 of the moving starting point Spb and the reference circle center O I of the created circle C It is close to the reference circle center O I beyond the length obtained by subtracting.
Under this condition, the tooth height is higher than the generating circle diameter, and the tooth height is higher than the cycloidal curve tooth profile of the rolling circle rolling on the basic circle.
上記創成円B、Cは、それぞれの直径Bd、Cdを一定に保って創成円の中心が移動始点から移動終点へ移動する円と、それぞれの直径Bd、Cdを縮めながら創成円の中心が移動始点から移動終点へ移動する円の2通りが考えられる。これ等の創成円は、ポンプの要求性能を考慮して適当な方を選ぶことができる。創成円B、Cの直径Bd、Cdを縮めながら移動させれば、歯形設計の自由度が増す。
また、創成円B、Cの中心の移動始点Spa、Spbは基準円中心OIから基準点Jに至る直線L1にあったり、その直線L1に対して創成円B、Cの移動方向前方に位置したりすることができる。その前方に位置させると、歯先曲線2a又は歯底曲線2bの始点接線が歯先TT又は歯底TB側に傾き、歯形(歯先・歯底曲線)2a、2bの初期(歯先部と歯底部の分岐点Jから歯先TT及び歯底TBに向かう最初の部分)が寝ることとなって、その初期の歯間間隔が大きくなる。この歯間間隔が大きくなることは、脈動が小さくなるとともに、吸入特性が向上する。
創成円B、Cの移動終点Lpa、Lpbは、直線L2、L3上にあることが好ましいが、直線L2、L3に対して創成円B、Cの移動方向前後方に位置させることもできる。
The creation circles B and C are a circle in which the center of the creation circle moves from the movement start point to the movement end point while keeping the diameters Bd and Cd constant, and the center of the creation circle moves while reducing the diameters Bd and Cd. There are two possible circles that move from the starting point to the moving end point. These creation circles can be selected appropriately in consideration of the required performance of the pump. If the diameters Bd and Cd of the creation circles B and C are moved while being reduced, the degree of freedom in designing the tooth profile increases.
In addition, the movement start points Spa and Spb at the center of the creation circles B and C are on the straight line L 1 from the reference circle center O I to the reference point J, or the creation circles B and C move forward in the movement direction with respect to the straight line L 1 . Or can be located in When is positioned in front, starting tangent of the
Creating circles B, C of the moving end point Lpa, Lpb is preferably located on the
この内接歯車式ポンプ用ロータにおいて、インナーロータ中心OIと創成円中心pa、pbとの間の距離の変化率ΔR’が移動終点Lpa、Lpbにおいて0である曲線AC1、AC2上を前記創成円中心pa、pbが移動すると好ましい。 In this internal gear type pump rotor, on the curves AC 1 and AC 2 where the change rate ΔR ′ of the distance between the inner rotor center O I and the generating circle centers pa and pb is 0 at the movement end points Lpa and Lpb. It is preferable that the creation circle centers pa and pb move.
また、前記曲線AC1、AC2が正弦関数を利用した曲線であると好ましい。例えば、創成円中心移動曲線AC1、AC2上を創成円中心pa、pbが移動始点Spa、Spbから基準円Aの径方向において移動した移動量ΔRが、以下の式を満たす曲線である。
ΔR=R×sin((π/2)×(m/S))
ここにおいて、R:(インナーロータ中心OIから創成円中心paの移動終点Lpaまでの距離)−(インナーロータ中心OIから創成円中心paの移動始点Spaまでの距離)、又は(インナーロータ中心OIから創成円中心pbの移動始点Spbまでの距離)−(インナーロータ中心OIから創成円中心pbの移動終点Lpbまでの距離)であって、以下、「創成円の径方向移動距離」又は単に「移動距離」と言う。S:ステップ数、m=0→Sであり、そのステップ数Sは、前記移動始点Spa、Spb、インナーロータ中心OIおよび移動終点Lpa、Lpbで作られる創成円移動角度θT又はθBを等間隔に分割した数を言う。
The curves AC 1 and AC 2 are preferably curves using a sine function. For example, the amount of movement ΔR in which the creation circle centers pa and pb move on the creation circle center movement curves AC 1 and AC 2 from the movement start points Spa and Spb in the radial direction of the reference circle A is a curve that satisfies the following expression.
ΔR = R × sin ((π / 2) × (m / S))
Here, R: (distance from the inner rotor center O I to the moving end point Lpa of the generating circle center pa) − (distance from the inner rotor center O I to the moving starting point Spa of the generating circle center pa), or (inner rotor center The distance from O I to the movement start point Spb of the creation circle center pb) − (the distance from the inner rotor center O I to the movement end point Lpb of the creation circle center pb), and hereinafter, “the radial movement distance of the creation circle” Or simply called “movement distance”. S: Number of steps, m = 0 → S, and the number of steps S represents the creation circle movement angle θ T or θ B formed by the movement start points Spa, Spb, the inner rotor center O I and the movement end points Lpa, Lpb. The number divided into equal intervals.
歯先頂点TTは、基準円A上の基準点Jとインナーロータ中心とを結ぶ直線L1から一定角度θT回転した位置の直線L2上に設定され、歯底頂点TBは、直線L1から一定角度θB回転した位置の直線L3上に設定される。その一定角度θT、θBは、歯数や歯先部、歯底部の設置領域の比率などを考慮して設定される。 The tooth tip vertex T T is set on a straight line L 2 at a position rotated by a constant angle θ T from the straight line L 1 connecting the reference point J on the reference circle A and the center of the inner rotor, and the tooth bottom vertex T B is a straight line. is set from the L 1 on predetermined angle theta B rotated position of the straight line L 3. The fixed angles θ T and θ B are set in consideration of the number of teeth, the tip portion, and the ratio of the installation region of the bottom portion.
歯先創成円Bや歯底創成円Cが、移動中に径が変化する円である場合、上記特許文献2と同様に、それらの創成円の移動始点における直径Bdmax、Cdmaxは、目標歯丈を考慮して設定される。両創成円の移動始点から移動終点に至る間の直径変化量をそれぞれΔBd、ΔCdとすると、歯丈を決定する歯先高さと歯底深さは下式で求まる。
歯先高さ=R+(Bd/2)+{(Bd−ΔBd)/2}
歯底深さ=R+(Cd/2)+{(Cd−ΔCd)/2}
When the tooth tip creation circle B and the tooth bottom creation circle C are circles whose diameters change during movement, the diameters Bd max and Cd max at the movement start point of these creation circles are the target values as in the above-mentioned
Tooth height = R + (Bd / 2) + {(Bd−ΔBd) / 2}
Tooth depth = R + (Cd / 2) + {(Cd−ΔCd) / 2}
この2つの式において、R、Bd、ΔBd、Cd、ΔCdはいずれも任意に設定できる数値である。そして、移動量ΔRの変化率ΔR’を考慮してこれらの値を種々変化させたいくつかの歯形モデルを作製し、その中から最適なモデルを選ぶなどの方法により、R、Bd、ΔBd、Cd、ΔCdの適正値を見出すことができる。
創成円B、Cの直径は、移動終点Lpa、Lpbでの直径が移動始点Spa、Spbでの直径に対して0.2倍以上かつ1倍以下が適当である。
In these two expressions, R, Bd, ΔBd, Cd, and ΔCd are all numerical values that can be arbitrarily set. Then, several tooth profile models in which these values are variously changed in consideration of the change rate ΔR ′ of the movement amount ΔR are prepared, and R, Bd, ΔBd, Appropriate values of Cd and ΔCd can be found.
As for the diameters of the creation circles B and C, the diameters at the movement end points Lpa and Lpb are suitably 0.2 times or more and 1 time or less than the diameters at the movement start points Spa and Spb.
上記の構成の内接歯車式ポンプ用ロータにおけるアウターロータの歯形は、従来周知の手段でもって創成することができるが、例えば、図5に示す、インナーロータ2の中心OIがアウターロータ3の中心OOを中心とする直径(2e+t)の円S上を1周公転し、その間にインナーロータ2が(1/n)回自転し、このインナーロータ2の公転と自転により形成された歯形曲線群の包絡線を描き、この包絡線と同一又はそれより外側に描かれる歯形としたものを採用することができる。
このようなポンプ用ロータは、当然なこととして、従来と同様に、ポンプハウジングに設けられたロータ室に収納して内接歯車式ポンプを構成することができる。
The tooth profile of the outer rotor in the internal gear type pump rotor having the above-described configuration can be created by a conventionally known means. For example, the center O I of the
Of course, such a pump rotor can be housed in a rotor chamber provided in the pump housing to form an internal gear pump, as in the conventional case.
この発明においては、以上の構成を採用することによって、半歯の位置でのチップクリアランスtが大きくなることを抑制することができるため、ポンプ室4の容積効率の低下を招く恐れが少なくなる。
In the present invention, by adopting the above configuration, it is possible to suppress an increase in the tip clearance t at the position of the half-tooth, and therefore, the possibility of causing a decrease in volumetric efficiency of the
図1乃至図3にこの発明の一実施形態を示し、この実施形態は、特許文献2に記載の歯形創成法によって、各々が鉄系焼結合金で形成された歯数8枚のインナーロータ2と歯数9枚のアウターロータ3を製造し、その両者2、3を組み合わせて内接歯車式オイルポンプ用ロータ1とし、そのロータ1を吸入ポート7と吐出ポート8を有するポンプハウジング5のロータ室6に収納して内接歯車式ポンプ9を構成したものである。
FIG. 1 to FIG. 3 show an embodiment of the present invention. This embodiment is an
すなわち、図2a、図2bに示すように、インナーロータ2は、その歯形が、インナーロータと同心の基準円Aと、円周上の点jが基準円AとY軸の交点である基準点Jを通過する創成円B及び/もしくは歯底創成円Cを用いて創成する。その歯形は、下記条件に基づいて創成した歯先と歯底を組み合わせたものとし、基準円Aは、インナーロータ中心から歯先と歯底の境界点までを半径とする円であり、この円上から前記点jが移動を開始する。
That is, as shown in FIGS. 2a and 2b, the
図2aにおいて、歯先創成円Bの直径をBd、
インナーロータ中心OIと前記基準点Jを結ぶ直線をL1、
インナーロータの中心OIと歯先頂点TTを結ぶ直線をL2、
前記歯先創成円Bの中心の移動始点Spaと、インナーロータ中心OIおよび前記歯先頂点TTの3点で作られる角度∠SpaOITT(直線L1からL2までの回転角)をθTとする。
前記歯先創成円Bの中心paが、移動始点Spa(前記点jが前記基準点Jに重なる位置での歯先創成円Bの中心位置であり、図2aではその移動始点Spaが直線L1上にある)から、前記直線L2側に向って移動終点Lpa(これは直線L2上にある)まで角度θTの範囲で移動する。このとき、前記歯先創成円Bの中心paの周方向の角速度は一定である。
この間に前記歯先創成円Bの中心paは、基準円Aの径方向に距離R移動する。
この歯先創成円Bの中心paが、移動始点Spaから移動終点Lpaに至る間に、歯先創成円Bは角度θ自転し、創成円上の点jが基準点Jから歯先頂点TTに到達する。この間に前記点jが移動した軌跡によってインナーロータの歯先2aの歯形の半分が描かれる(図2bも同時参照)。
In FIG. 2a, the diameter of the tooth creation circle B is Bd,
A straight line connecting the inner rotor center O I and the reference point J is L 1 ,
A straight line connecting the center O I and the tooth tip apex T T of the
Angle ∠SpaO I T T (rotation angle from straight line L 1 to L 2 ) formed by three points of the movement start point Spa of the center of the tooth tip creation circle B, the inner rotor center O I and the tooth tip vertex T T Is θT .
The center pa of the tooth tip creation circle B is the movement start point Spa (the center position of the tooth tip creation circle B at the position where the point j overlaps the reference point J. In FIG. 2a, the movement start point Spa is a straight line L 1. from the overlying), the moving end point Lpa (this toward the straight line L 2 side is moved in a range of angle theta T until on the straight line L 2). At this time, the angular velocity in the circumferential direction of the center pa of the tooth tip creation circle B is constant.
During this time, the center pa of the tooth tip creation circle B moves a distance R in the radial direction of the reference circle A.
While the center pa of the tooth tip creation circle B reaches the movement end point Lpa from the movement start point Spa, the tooth tip creation circle B rotates at an angle θ, and the point j on the creation circle changes from the reference point J to the tooth tip vertex T T. To reach. During this time, a half of the tooth profile of the
この際の、歯先創成円Bの自転の方向と、角度θTの移動方向は同一である。つまり、自転の方向が右回りであれば、歯先創成円Bの移動の方向も右回りである。 In this case, the direction of rotation of the addendum creation circle B, the moving direction of the angle theta T are the same. That is, if the direction of rotation is clockwise, the direction of movement of the tooth creation circle B is also clockwise.
このようにして描いた歯形曲線を、直線L2に対して反転する(直線L2を中心にして対称形状にする)ことにより、インナーロータの歯先曲線が出来上がる。 The tooth profile curve of the inner rotor is completed by reversing the tooth profile curve drawn in this way with respect to the straight line L 2 (making the shape symmetrical about the straight line L 2 ).
歯底曲線も同様にして描くことができる。直径Cdの歯底創成円Cを歯先創成円Bが回転する方向とは逆方向に一定角速度で自転させながら歯底創成円Cの中心pbを移動始点Spbから移動終点Lpbに向けて角度θBの範囲で移動させる。このときの、歯底創成円Cの円周の一点jが前記基準点Jから直線L3上に設定された歯底頂点TBに到達するまでに移動した軌跡によってインナーロータの歯底の歯形の半分が描かれる。このようにして描いた歯底曲線を、直線L3に対して反転する(直線L3を中心にして対称形状にする)ことにより、インナーロータの歯底曲線が出来上がる。 The root curve can be similarly drawn. While rotating the root creation circle C having a diameter Cd at a constant angular velocity in the direction opposite to the direction in which the tooth creation circle B rotates, the center pb of the root creation circle C is moved from the movement start point Spb toward the movement end point Lpb by an angle θ. Move within the range of B. In this case, the tooth profile of the tooth bottom of the inner rotor by the moving trajectory until a point j of the circumference of the dedendum creation circle C has reached the tooth bottom vertex T B which is set on the straight line L 3 from the reference point J Half of is drawn. The root curve of the inner rotor is completed by reversing the root curve drawn in this manner with respect to the straight line L 3 (symmetrical with respect to the straight line L 3 ).
この歯形創成による実施例と比較例の歯数8枚のインナーロータ2の歯形を下記の諸元でもって作製し、アウターロータ3の歯形は、図5に示す、インナーロータ2の中心OIがアウターロータ3の中心OOを中心とする直径(2e+t)の円S上を1周公転し、その間にインナーロータ2が(1/n)回自転し、このインナーロータ2の公転と自転により形成された歯形曲線群の包絡線を描き、この包絡線からなるものとした。
The tooth profile of the
「共通諸元」、
アウターロータ歯底径(大径:Loo):φ51.94mm
アウターロータ歯先径(小径:Los):φ38.34mm
インナーロータ歯先径(大径:LIo):φ45.08mm
θT:11.25°
θB:11.25°
ステップ数S:30
“Common Specifications”,
Outer rotor tooth root diameter (large diameter: Loo): φ51.94mm
Outer rotor tooth tip diameter (small diameter: Los): φ38.34 mm
Inner rotor tooth tip diameter (large diameter: L I o): φ45.08 mm
θ T : 11.25 °
θ B : 11.25 °
Number of steps S: 30
「実施例」
インナーロータ歯底径(小径:LIs):φ31.04mm
基準円Aの直径Ad:φ35.50mm
創成円Bの直径Bd:φ2.22mm
創成円Bの径方向移動距離R:2.58mm
歯先移動量ΔR:2.58×sin(π/2×m/S)
創成円Cの直径Cd:φ2.2mm
偏心量e:3.40mm=((45.08−31.04)/4−0.11)mm
"Example"
Inner rotor tooth root diameter (small diameter: L I s): φ31.04 mm
Diameter Ad of reference circle A: φ35.50mm
Creation circle B diameter Bd: φ2.22mm
Radial movement distance R of the creation circle B: 2.58mm
Tooth tip movement amount ΔR: 2.58 × sin (π / 2 × m / S)
Creation circle C diameter Cd: φ2.2mm
Eccentricity e: 3.40 mm = ((45.08-31.04) /4-0.11) mm
「比較例」
インナーロータ歯底径(小径:LIs):φ31.48mm
基準円Aの直径Ad:φ36.00mm
創成円Bの直径Bd:φ2.25mm
創成円Bの径方向移動距離R:2.30mm
歯先移動量ΔR:2.30×sin(π/2×m/S)
創成円Cの直径Cd:φ2.25mm
偏心量e:3.4mm=((45.08−31.48)/4)mm
"Comparative example"
Inner rotor tooth root diameter (small diameter: L I s): φ31.48 mm
Diameter Ad of reference circle A: φ36.00mm
Creation circle B diameter Bd: φ2.25mm
Radial movement distance R of the creation circle B: 2.30mm
Tooth tip movement amount ΔR: 2.30 × sin (π / 2 × m / S)
Diameter Cd of creation circle C: φ2.25mm
Eccentricity e: 3.4 mm = ((45.08-31.48) / 4) mm
図3に実施例のインナーロータ2とアウターロータ3を噛み合わせたロータ、図4に比較例のインナーロータ2とアウターロータ3を噛み合わせたロータをそれぞれ示し、その各(a)は、インナーロータ2とアウターロータ3の理論偏心位置でのチップクリアランスtがトップの位置、(b)は半歯の位置である。
この図3と図4から、実施例は、(a)と(b)状態において、チップクリアランスtは「0.030mm」と同一であるのに対し、比較例は、(a)と(b)状態において、チップクリアランスtは、トップの位置では0.030mmであるのに対し、半歯の位置では0.045mmと0.015mm大きくなった。
このことから、図3で示す実施例のロータ1を組み込んだ内接歯車式ポンプ9は、図4で示す従来例のロータを組み込んだ内接歯車式ポンプに対してポンプ室4の容積効率が優れたものとなることが理解できる。
FIG. 3 shows a rotor in which the
From FIG. 3 and FIG. 4, in the example, the tip clearance t is the same as “0.030 mm” in the states (a) and (b), whereas the comparative example is (a) and (b). In the state, the tip clearance t was 0.030 mm at the top position, but increased by 0.045 mm and 0.015 mm at the half-tooth position.
From this, the
なお、上記実施形態においては、歯先創成円Bや歯底創成円Cが自己の直径Bd、Cdを一定に保ちながら移動始点Spa、Spbから移動終点Lpa、Lpbに移動し、その間の前記点jの軌跡によってインナーロータ2の歯先2aの歯形の半分を描いたが、歯形創成方法は、これらに限定されるものではない。例えば、特許文献2記載の歯先創成円Bや歯底創成円Cがその直径を変化させながら移動始点Spa、Spbから移動終点Lpa、Lpbに移動し、その間に前記点jが移動した軌跡によりインナーロータの歯先や歯底の歯形の半分を描く方法を採用することもできる。
また、創成円B、Cの移動始点Spa、Spbを基準円中心O1から基準点Jに至る直線L1に対して創成円B、Cの移動方向前方に位置させたものとすることができる。
さらに、特願2009−163702号に記載の「楕円の組み合わせによる」歯形創成方法などを採用し得る。すなわち、例えば、歯数差が一枚のインナーロータとアウターロータを偏心配置にして組み合わせて構成される内接歯車式ポンプ用ロータにおいて、複数の楕円を、隣り合う楕円が互いに接触又は部分的に重なるように組み合わせて各楕円の曲線の一部を連続的に連ならせ、その連続的に連なった曲線でインナーロータの歯形を創成する方法等も採用することができる。
また、アウターロータ3の歯形は、上述のインナーロータ2の公転と自転により形成された歯形曲線群の包絡線に限られるものではない。インナーロータ2とアウターロータ3が干渉せずに回転するためのアウターロータ3の最小歯形線が前記包絡線であり、その包絡線より外側に描かれる歯形とする等、アウターロータ3とし得るものであれば、いずれの手段による歯形であっても良い。
In the above embodiment, the tip creation circle B and the root creation circle C move from the movement start points Spa, Spb to the movement end points Lpa, Lpb while keeping their own diameters Bd, Cd constant, and the points in between Although the half of the tooth profile of the
In addition, the movement start points Spa and Spb of the creation circles B and C may be positioned forward of the creation circles B and C in the movement direction with respect to the straight line L 1 from the reference circle center O 1 to the reference point J. .
Furthermore, a tooth profile creating method described in Japanese Patent Application No. 2009-163702 “by combining ellipses” may be employed. That is, for example, in an internal gear type pump rotor configured by combining an inner rotor and an outer rotor with a single tooth difference in an eccentric arrangement, a plurality of ellipses are in contact with each other or partially adjacent to each other. It is also possible to adopt a method in which a part of the curves of each ellipse are continuously connected in combination so as to overlap, and the tooth profile of the inner rotor is created by the continuously connected curves.
The tooth profile of the
1 ポンプ用ロータ
2 インナーロータ
3 アウターロータ
4 ポンプ室
5 ポンプハウジング
6 ロータ室
7 吸入ポート
8 吐出ポート
9 内接歯車式ポンプ
e インナーロータとアウターロータの偏心量
t チップクリアランス
n インナーロータの歯数
OI インナーロータ中心
OO アウターロータ中心
S 2e+tの直径を持つ円
LIo インナーロータ大径
LIs インナーロータ小径
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記インナーロータ(2)がその小径(LIs)、歯数(n)が同じサイクロイド歯形と比較して歯丈(H)が高いものであって、上記偏心量(e)<(インナーロータ(2)の大径(LIo)−インナーロータ(2)の小径(LIs))/4としたことを特徴とする内接歯車式ポンプ用ロータ。 In the internal gear type pump rotor in which the inner rotor (2) having n teeth and the outer rotor (3) having (n + 1) teeth are eccentrically combined,
The inner rotor (2) whose diameter (L I s), be one tooth height number of teeth (n) is compared to the same cycloid tooth (H) is high, the eccentricity (e) <(inner rotor large diameter (2) (L I o) - diameter (L I s)) / 4 and to internal gear rotor pump, characterized in that the inner rotor (2).
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104500388A (en) * | 2014-12-10 | 2015-04-08 | 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心 | Method for designing and manufacturing cycloid rotor pump |
KR102187157B1 (en) * | 2020-02-25 | 2020-12-04 | 명화공업주식회사 | Design method of rotor robe profile for internal gear pump and Rotor for internal gear pump |
Citations (2)
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JP2007085256A (en) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Aisin Seiki Co Ltd | Oil pump rotor |
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-
2010
- 2010-12-27 JP JP2010290023A patent/JP2012137024A/en active Pending
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