JP2016075216A

JP2016075216A - 内接歯車ポンプ

Info

Publication number: JP2016075216A
Application number: JP2014206065A
Authority: JP
Inventors: 宣尚渡邊; Nobuhisa Watanabe
Original assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2034-10-07
Also published as: JP6382674B2; EP3205881B1; EP3205881A4; CN106574615B; CN106574615A; US10337509B2; US20170268504A1; EP3205881A1; WO2016056295A1

Abstract

【課題】外歯と内歯とが全周の全ての歯で略同一の隙間とすることを損なうことなく、歯丈を高くすることが可能で、内歯歯車の外径を小径にし、小型化を図り得る内接歯車ポンプを提供する。
【解決手段】内歯１Ａを有するリング状の内歯歯車１と、内歯歯車１の内歯１Ａと内接噛み合いする外歯３Ａを有する外歯歯車３を内歯歯車１の内部に偏心して収容し、外歯３Ａよりも内歯１Ａの歯数が１枚多い。内歯１Ａは、歯先部７Ａと噛合部７Ｂとを一つの連続した曲率の曲線Ｌで形成し、曲線Ｌは、歯先の頂点ａを最小曲率とし、歯底に向けて漸次曲率を大きくする。外歯３Ａは、歯先部８Ａと噛合部８Ｃと歯底部とを曲線Ｌで創生される包絡曲線Ｌ１で形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内歯歯車の内歯と外歯歯車の外歯とを内接噛み合いするよう内歯歯車の内部に外歯歯車を偏心して収容し、内歯の歯数が外歯の歯数より１個多い内接歯車ポンプに関する。

この種の内接歯車ポンプは、ポンプハウジングの収容孔に、内歯を有するリング状の内歯歯車を回転自在に収容し、この内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、外歯歯車の回転駆動により内歯が外歯と噛み合う内歯歯車が回転され、液体を吸入ポートから吸入し、外歯と内歯とで区画形成される最大容積空間を経て吐出ポートから吐出する。そして、外歯歯車の外歯は、基礎円とその基礎円上を滑らず転がる転円を用い、転円の中心から、外歯歯車の中心と内歯歯車の中心の偏心量離れた半径上の一点の軌跡でトロコイド曲線を描き、このトロコイド曲線上を中心とする一定半径の描画円の包絡線で創成されている。そして、外歯と内歯とが全周の全ての歯で略同一の隙間としている。

特開昭６１−２０１８９２号公報

ところが、かかる従来の内接歯車ポンプでは、外歯はトロコイド曲線を用いて形成している。このため、ポンプの小型化を図る目的で、内歯歯車の外径を小径にして同一の吐出量を得られるよう、外歯歯車の中心と内歯歯車の中心との偏心量を大きくして歯丈を高くしようとすると、歯幅が狭くなりすぎて、要求に応えることが難しかった。

本発明の課題は、外歯と内歯とが全周の全ての歯で略同一の隙間とすることを損なうことなく、歯丈を高くすることが可能で、内歯歯車の外径を小径にし、小型化を図り得る内接歯車ポンプを提供するものである。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
内歯を有するリング状の内歯歯車と、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、外歯よりも内歯の歯数が１枚多い内接歯車ポンプにおいて、外歯と内歯のいずれか一方は、歯先部と噛合部とを一つの連続した曲率の曲線で形成し、この曲線は、歯先の頂点を最小曲率とし、歯底に向けて漸次曲率を大きくする式（１）から（５）で形成されることを特徴とする内接歯車ポンプ。
ｒ＝ｒｏ−ｄｒ・ｃｏｓθ 式（１）
Ｐｘ＝（ｒｏ−ｄｒ）＋１／４ｄｒ｛１−ｃｏｓ（２θ）｝式（２）
Ｐｙ＝１／４ｄｒ｛−２θ＋ｓｉｎ（２θ）｝式（３）
Ｑｘ＝Ｐｘ−ｒ・ｃｏｓθ 式（４）
Ｑｙ＝Ｐｙ＋ｒ・ｓｉｎθ 式（５）
但し、
ｒは曲線の半径、
ｒｏは基準径、
ｄｒは変分量で、ｄｒ＜０、
θは媒介変数、
Ｐｘは軌道中心のＸ座標、
Ｐｙは軌道中心のＹ座標、
Ｑｘは軌道中心（Ｐｘ，Ｐｙ）により生成される曲線上の点のＸ座標、
Ｑｙは軌道中心（Ｐｘ，Ｐｙ）により生成される曲線上の点のＹ座標、
である。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、外歯と内歯のいずれか一方は、歯先部と噛合部とを一つの連続した曲率の曲線で形成し、この曲線は、歯先の頂点を最小曲率とし、歯底に向けて漸次曲率を大きくする。このため、曲線の軌道中心を移動しつつ曲率を大きくすることにより、外歯と内歯とが全周の全ての歯で略同一の隙間とすることを損なわず、歯丈を高くすることが可能で、内歯歯車の外径を小径にでき、小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態を示した内接歯車ポンプの断面図である。図１の要部拡大図である。式１による歯形の模式図である。式２から５による歯形の模式図である。一実施形態の歯先部と噛合部を形成する曲線Ｌにより創生される包絡曲線Ｌ１の模式図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１において、１はリング状の内歯歯車で、１２枚の内歯１Ａを有し、回転中心Ｈを中心としてハウジング２へ回転自在に収容している。３は外歯歯車で、内歯１Ａと内接噛み合いする１１枚の外歯３Ａを有し、内歯歯車１の内部に回転中心Ｈと偏心した回転中心Ｈ１を中心として回転自在に収容している。そして、内歯歯車１と外歯歯車３との偏心量Ｅ１は、内歯歯車１の回転中心Ｈと外歯歯車３の回転中心Ｈ１との間の寸法としている。４は外歯歯車３を回転駆動する駆動軸で、外歯歯車３に係合する。５は油を吸入する吸入ポートで、両歯車１、３の回転により容積が増加する吸入域空間Ｓに連通している。６Ａ、６Ｂは油を吐出する二つの吐出ポートで、両歯車１、３の回転により容積が減少する吐出域空間Ｐに連通している。そして、両吐出ポート６Ａ、６Ｂは両歯車１、３の回転方向Ａに離間している。

図２に、内歯歯車１の内歯１Ａと外歯歯車３の外歯３Ａの歯形形状の詳細を示す。
内歯１Ａは、歯先から歯底に向けて歯先部７Ａと噛合部７Ｂと接続部７Ｃと歯底部７Ｄとで、歯先の頂点ａから右半分を構成している。なお、歯先の頂点ａから左半分は、内歯歯車１の中心Ｈと頂点ａとを通る直線を対称とし、右半分と対称形状に形成している。歯先部７Ａと噛合部７Ｂは、頂点ａを最小曲率とし、歯底に向けて漸次曲率を大きくする曲線Ｌで形成して点ａｂ間を結び、以下の式（１）〜（５）で求める。

ｒ＝ｒｏ−ｄｒ・ｃｏｓθ 式（１）
Ｐｘ＝（ｒｏ−ｄｒ）＋１／４ｄｒ｛１−ｃｏｓ（２θ）｝式（２）
Ｐｙ＝１／４ｄｒ｛−２θ＋ｓｉｎ（２θ）｝式（３）
Ｑｘ＝Ｐｘ−ｒ・ｃｏｓθ 式（４）
Ｑｙ＝Ｐｙ＋ｒ・ｓｉｎθ 式（５）
但し、
ｒは曲線の半径、
ｒｏは基準径、
ｄｒは変分量で、ｄｒ＜０、
θは媒介変数、
Ｐｘは軌道中心のＸ座標、
Ｐｙは軌道中心のＹ座標、
Ｑｘは軌道中心（Ｐｘ，Ｐｙ）により生成される曲線上の点のＸ座標、
Ｑｙは軌道中心（Ｐｘ，Ｐｙ）により生成される曲線上の点のＹ座標、
である。

図３に、式１による歯形の模式図を示す。図３は、縦軸に曲線Ｌの半径ｒをとり、横軸に媒介変数θをとり、θが０からπ／２に推移するのに伴いｒがｒｏ＋|ｄｒ|からｒｏに推移することを図化している。

図４に、式２から５による歯形の模式図を示す。図４は、曲線Ｌを形成する半径ｒの軌道中心ＰのＸ，Ｙ座標と、軌道中心Ｐにより生成される曲線Ｌ上の点ＱのＸ，Ｙ座標を、媒介変数θに応じて推移することを図化している。

図２に示す如く、歯底部７Ｄは、中心７Ｅを有する半径Ｒ１の円弧で形成して点ｃｄ間を結ぶ。半径Ｒ１の円弧は、後述詳記する外歯歯車３Ａの歯先部８Ａにより創成される包絡曲線より若干大きい円弧で形成される。中心７Ｅは内歯歯車１の回転中心Ｈと、歯底部７Ｄの周方向中心とを通る線上に位置する。接続部７Ｃは中心７Ｆを有する半径Ｒ３の円弧で形成し、点ｂｄ間を結ぶ。

外歯３Ａは、歯先部８Ａと噛合部８Ｂと歯底部８Ｄとで構成している。歯先部８Ａと噛合部８Ｂと歯底部８Ｃは、内歯１Ａの歯先部７Ａと噛合部７Ｂを形成する曲線Ｌにより創成される包絡曲線Ｌ１で形成する。そして、包絡曲線Ｌ１は歯先部８Ａの点Ａと歯底部８Ｃの点Ｂ間を結ぶ。

図５に、内歯１Ａの歯先部７Ａと噛合部７Ｂを形成する曲線Ｌにより創生される包絡曲線Ｌ１の模式図を示す。包絡曲線Ｌ１は、歯先部８Ａと噛合部８Ｂと歯底部８Ｃを形成している。

次に、かかる構成の作動を説明する。
駆動軸４により外歯歯車３を回転方向Ａに回転駆動すると、外歯歯車３と内接噛み合いする内歯歯車１が回転駆動され、吸入ポート５より吸入された油が吐出ポート６Ａ、６Ｂより吐出される。そして、外歯３Ａと内歯１Ａとが全周の全ての歯で略同一の隙間としているから、外歯３Ａと内歯１Ａとによるシール性を維持でき、吐出ポート６Ａから吐出ポート６Ｂへの漏れ量、もしくは吐出ポート６Ｂから吐出ポート６Ａへの漏れ量を増加することなくできる。

かかる作動で、内歯１Ａは、歯先部７Ａと噛合部７Ｂとを一つの連続した曲率の曲線Ｌで形成し、曲線Ｌは、歯先の頂点ａを最小曲率とし、歯底に向けて漸次曲率を大きくした。このため、内歯１Ａの歯先部７Ａと噛合部７Ｂとを形成する曲線Ｌで創生され、外歯３Ａの歯先部８Ａと噛合部８Ｂと歯底部８Ｃとを形成する包絡曲線Ｌ１は、歯先部８Ａと噛合部８Ｂとの間で交差する曲線とならないから、外歯３Ａと内歯１Ａとが全周の全ての歯で略同一の隙間とすることができる。そして、歯先部７Ａと噛合部７Ｂとを一つの連続した曲率で、歯先の頂点ａを最小曲率とし、歯底に向けて漸次曲率を大きくする曲線Ｌで形成するから、歯丈を高くすることが可能で、内歯歯車１の外径を小径にでき、小型化を図ることができる。

なお、一実施形態では、内歯１Ａは歯先部７Ａと噛合部７Ｂとを歯先の頂点ａを最小曲率とし、歯底に向けて漸次曲率を大きくする曲線Ｌで形成し、外歯３Ａの歯先部８Ａと噛合部８Ｂと歯底部８Ｃとを、曲線Ｌで創成される包絡曲線Ｌ１で形成したが、これとは逆に、外歯３Ａの歯先部と噛合部とを歯先の頂点を最小曲率とし、歯底に向けて漸次曲率を大きくする曲線で形成し、内歯１Ａの歯先部と噛合部と歯底部とをそれぞれ外歯３Ａの歯先部と噛合部とを形成する曲線で創成される包絡曲線で形成しても良いことは勿論である。

１：内歯歯車
１Ａ：内歯
３：外歯歯車
３Ａ：外歯
７Ａ、８Ａ：歯先部
７Ｂ、８Ｃ：噛合部
Ｌ：曲線

Claims

内歯を有するリング状の内歯歯車と、内歯歯車の内歯と内接噛み合いする外歯を有する外歯歯車を内歯歯車の内部に偏心して収容し、外歯よりも内歯の歯数が１枚多い内接歯車ポンプにおいて、外歯と内歯のいずれか一方は、歯先部と噛合部とを一つの連続した曲率の曲線で形成し、この曲線は、歯先の頂点を最小曲率とし、歯底に向けて漸次曲率を大きくする式（１）から（５）で形成されることを特徴とする内接歯車ポンプ。
ｒ＝ｒｏ−ｄｒ・ｃｏｓθ 式（１）
Ｐｘ＝（ｒｏ−ｄｒ）＋１／４ｄｒ｛１−ｃｏｓ（２θ）｝式（２）
Ｐｙ＝１／４ｄｒ｛−２θ＋ｓｉｎ（２θ）｝式（３）
Ｑｘ＝Ｐｘ−ｒ・ｃｏｓθ 式（４）
Ｑｙ＝Ｐｙ＋ｒ・ｓｉｎθ 式（５）
但し、
ｒは曲線の半径、
ｒｏは基準径、
ｄｒは変分量で、ｄｒ＜０、
θは媒介変数、
Ｐｘは軌道中心のＸ座標、
Ｐｙは軌道中心のＹ座標、
Ｑｘは軌道中心（Ｐｘ，Ｐｙ）により生成される曲線上の点のＸ座標、
Ｑｙは軌道中心（Ｐｘ，Ｐｙ）により生成される曲線上の点のＹ座標、
である。