JP3860125B2 - Oil pump rotor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インナーロータとアウターロータとの間に形成されるセルの容積変化によって流体を吸入、吐出するオイルポンプのロータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のオイルポンプは、n(nは自然数)枚の外歯が形成されたインナーロータと、この外歯に噛み合う(n+1)枚の内歯が形成されたアウターロータと、流体が吸入される吸入ポートおよび流体が吐出される吐出ポートが形成されたケーシングとを備えており、インナーロータを回転させることによって外歯が内歯に噛み合ってアウターロータを回転させ、両ロータ間に形成される複数のセルの容積変化によって流体を吸入、吐出するようになっている。
【0003】
セルは、その回転方向前側および後側で、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯とがそれぞれ接触することによって、個別に仕切られ、かつ両側面をケーシングによって仕切られており、これによって独立した流体搬送室を構成している。そして、各セルは外歯と内歯との噛み合いの過程の途中において容積が最小となった後、吸入ポートに沿って移動するときに容積を拡大させて流体を吸入し、容積が最大となった後、吐出ポートに沿って移動するときに容積を減少させて流体を吐出する。
【0004】
上記のような構成を有するオイルポンプは、小型で構造が簡単であるため自動車の潤滑油用ポンプや自動変速機用オイルポンプ等として広範囲に利用されている。自動車に搭載される場合のオイルポンプの駆動手段としては、エンジンのクランク軸にインナーロータが直結されてエンジンの回転によって駆動されるクランク軸直結駆動がある。
【0005】
上記のようなオイルポンプについては、ポンプが発する雑音の低減とそれに伴う機械効率の向上を目的として、インナーロータとアウターロータとを組み合わせた状態で噛み合い位置から180°回転した位置におけるインナーロータの歯先とアウターロータの歯先との間に適切な大きさのチップクリアランスが設定されている。
【0006】
チップクリアランスを確保する手段としては、アウターロータの歯形について均等追い込みを行うことで両ロータの歯面間にそれぞれクリアランスを設け、噛み合い状態において両ロータの歯先間にチップクリアランスを確保するもの、サイクロイド曲線の平坦化によるもの等が挙げられる。
【0007】
ところで、インナーロータとアウターロータの歯形を決定するために必要な条件とは、まず、インナーロータriについて、第1外転円ai(直径φai)および第1内転円bi(直径φbi)の転がり距離が1周で閉じなければならない、つまり第1外転円aiおよび第1内転円biの転がり距離の和の整数倍(歯数倍)がインナーロータriの基礎円di(直径φdi)の円周に等しくなければならないことから、
φdi=n・(φai+φbi)
【0008】
同様に、アウターロータroについて、第2外転円ao(直径φao)および第2内転円bo(直径φbo)の転がり距離の和の整数倍(歯数倍)がアウターロータroの基礎円do(直径φdo)の円周に等しくなければならないことから、
φdo=(n+1)・(φao+φbo)
【0009】
つぎに、インナーロータriとアウターロータroとが噛み合うことから、両ロータの偏心量をeとして、
φai+φbi=φao+φbo=2e
【0010】
上記の各式から
(n+1)・φdi=n・φdo
となり、インナーロータriおよびアウターロータroの歯形はこれらの条件を満たして構成される。
【0011】
ここで、クリアランス=sを、噛み合い位置における歯溝と歯先とのクリアランスと、噛み合い位置から180°回転した位置における歯先同士のクリアランス(チップクリアランス)とに振り分けるために、
φao=φai+s/2、φbo=φbi−s/2
を満たすように各外転円および内転円が構成される。
つまり、アウター側の外転円を大きくすることにより、図5に示すように噛み合い位置においてアウターロータroの歯溝とインナーロータriの歯先との間にクリアランスs/2が創成され、内転円はインナー側を小さくすることにより、図6に示すように噛み合い位置においてアウターロータroの歯先とインナーロータriの歯溝との間にクリアランスs/2が創成される(たとえば特許文献1参照)。
【0012】
以上の関係を満たして構成されたオイルポンプロータを図4から図6に示す。このオイルポンプロータは、インナーロータriの基礎円diがφdi=52.00mm、第1外転円aiがφai=2.50mm、第1内転円biがφbi=2.70mm、歯数n=10、アウターロータroの外径がφ70mm、基礎円doがφdo=57.20mm、第2外転円aoがφao=2.56mm、第2内転円boがφbo=2.64mm、歯数n+1=11、偏心量e=2.6mmとなっている。
【0013】
このインナーロータの外歯とアウターロータの内歯との間には、図5および図6に示すように、歯先および歯溝の中心における径方向のクリアランスs1だけでなく、各基礎円と歯面との交差部分近傍における周方向のクリアランスs2も形成されている。
【0014】
【特許文献1】
特開平11−264381号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにアウターロータの第2外転円aoおよび第2内転円boの直径を調節することによりクリアランスsを形成する場合、径方向のクリアランスs1=s/2を確保すると、図5および図6に示すように周方向のクリアランスs2が大きくなってしまい、インナーロータに対するアウターロータのがたつきや歯面間の滑りが大きくなるため、トルク伝達の損失の増大や発熱、両ロータ間の衝撃による騒音の発生が問題となっていた。
【0016】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、両ロータが噛み合う過程でのインナーロータの歯形とアウターロータの歯形とを適切な形状に設定するとともに両ロータ間の間隙を適切に設定し、両ロータの歯面間の摺動抵抗やがたつきを低減することでオイルポンプの静粛性の向上を図ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1の発明に係るオイルポンプロータは、n枚の外歯が形成されたインナーロータと、該外歯と噛み合う(n+1)枚の内歯が形成されたアウターロータと、流体が吸入される吸入ポートおよび流体が吐出される吐出ポートが形成されたケーシングとを備え、両ロータが噛み合って回転するときに両ロータの歯面間に形成されるセルの容積変化により流体を吸入、吐出することによって流体を搬送するオイルポンプに用いられるオイルポンプロータにおいて、インナーロータの歯形が、基礎円Diに外接してすべりなく転がる第1外転円Aiによって創成される外転サイクロイド曲線を歯先の歯形とし、基礎円Diに内接してすべりなく転がる第1内転円Biによって創成される内転サイクロイド曲線を歯溝の歯形として形成され、アウターロータの歯形が、基礎円Doに外接してすべりなく転がる第2外転円Aoによって創成される外転サイクロイド曲線を歯溝の歯形とし、基礎円Doに内接してすべりなく転がる第2内転円Boによって創成される内転サイクロイド曲線を歯先の歯形として形成されており、インナーロータの基礎円Diの直径をφDi、第1外転円Aiの直径をφAi、第1内転円Biの直径をφBi、アウターロータの基礎円Doの直径をφDo、第2外転円Aoの直径をφAo、第2内転円Boの直径をφBo、(φDo−φBo+φAo)−(φDi+φAi+φAi)で表されるインナーロータとアウターロータとの間のクリアランスをt(≠0)とするとき、
φBo=φBiかつ
φDo=φDi・(n+1)/n+t・(n+1)/(n+2)
φAo=φAi+t/(n+2)を満たしてインナーロータとアウターロータとが構成されていることを特徴としている。
【0018】
すなわち、インナーロータおよびアウターロータの歯形を決定するにはまず、インナーロータおよびアウターロータの外転円および内転円の転がり距離が1周で閉じなければならないから、
φDi=n・(φAi+φBi)
φDo=(n+1)・(φAo+φBo)
の各式を満たす必要がある。
さらに本発明では、インナーロータの歯溝とアウターロータの歯先との周方向のクリアランスを小さくするために、インナーロータおよびアウターロータの内転円の直径を同じくしている。
φBo=φBi
【0019】
この条件によりアウターロータの内転円は、従来のもの(φBi−t/2)よりも大きくなるので、適正なクリアランスtを確保するためには、アウターロータの基礎円は従来のもの(φDi・(n+1)/n)よりも大きくなる。
φDo=φDi・(n+1)/n+(n+1)・t/(n+2)
基礎円の変更に伴い、外転円および内転円の転がり距離を閉じるために、アウターロータの外転円を調整すると、
φAo=φAi+t/(n+2)
【0020】
この発明によれば、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との径方向のクリアランスは確保され、各ロータの歯面間の周方向のクリアランスは従来よりも小さくなるので、両ロータのがたつきが小さく、静粛性の高いオイルポンプの実現が可能となる。
【0021】
請求項2の発明に係るオイルポンプロータは、請求項1のオイルポンプロータにおいて、
0.03mm≦t≦0.25mm(mm:ミリメートル)
の範囲に設定されたうえでインナーロータとアウターロータとが構成されていることを特徴としている。
【0022】
この発明によれば、0.03mm≦tとすることにより圧力脈動やキャビテーション騒音、歯面の摩耗を防止するとともに、t≦0.25mmとすることにより容積効率の低下を防止することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施形態について、図1から図3を参照して説明する。図1に示すオイルポンプは、n(nは自然数、本実施形態においてはn=10)枚の外歯が形成されたインナーロータ10と、各外歯と噛み合う(n+1)(本実施形態においてはn+1=11)枚の内歯が形成されたアウターロータ20とを備え、これらインナーロータ10とアウターロータ20とがケーシング50の内部に収納されている。
【0024】
インナーロータ10,アウターロータ20の歯面間には、両ロータ10,20の回転方向に沿ってセルCが複数形成されている。各セルCは、両ロータ10,20の回転方向前側と後側で、インナーロータ10の外歯11とアウターロータ20の内歯21とがそれぞれ接触することによって個別に仕切られ、かつ両側面をケーシング50によって仕切られており、これによって独立した流体搬送室を形成している。そして、セルCは両ロータ10,20の回転に伴って回転移動し、1回転を1周期として容積の増大、減少を繰り返すようになっている。
【0025】
インナーロータ10は、回転軸に取り付けられて軸心Oiを中心として回転可能に支持されており、インナーロータ10の基礎円Diに外接してすべりなく転がる第1外転円Aiによって創成される外転サイクロイド曲線を歯先の歯形とし、基礎円Diに内接してすべりなく転がる第1内転円Biによって創成される内転サイクロイド曲線を歯溝の歯形として形成されている。
【0026】
アウターロータ20は、軸心Ooをインナーロータ10の軸心Oiに対して偏心(偏心量:e)させて配置され、軸心Ooを中心としてケーシング50の内部に回転可能に支持されており、アウターロータ20の基礎円Doに外接してすべりなく転がる第2外転円Aoによって創成される外転サイクロイド曲線を歯溝の歯形とし、基礎円Doに内接してすべりなく転がる第2内転円Boによって創成される内転サイクロイド曲線を歯先の歯形として形成されている。
【0027】
インナーロータ10の基礎円Diの直径をφDi、第1外転円Aiの直径をφAi、第1内転円Biの直径をφBi、アウターロータ20の基礎円Doの直径をφDo、第2外転円Aoの直径をφAo、第2内転円Boの直径をφBoとするとき、インナーロータ10とアウターロータ20との間には以下の関係式が成り立つ。なお、ここでは寸法単位をmm(ミリメートル)とする。
【0028】
まず、インナーロータ10について、第1外転円Aiおよび第1内転円Biの転がり距離が1周で閉じなければならない。つまり、第1外転円Aiおよび第1内転円Biの各転がり距離の整数倍(歯数倍)の和が基礎円Diの円周に等しくなければならないことから、
π・φDi=n・π・(φAi+φBi)
すなわち、φDi=n・(φAi+φBi) …(Ia)
同様に、アウターロータ20について、第2外転円Aoおよび第2内転円Boの各転がり距離の整数倍(歯数倍)の和が基礎円Doの円周に等しくなければならないことから、
π・φDo=(n+1)・π・(φAo+φBo)
すなわち、φDo=(n+1)・(φAo+φBo) …(Ib)
【0029】
つぎにアウターロータ20について、従来技術として説明したアウターロータro(第2外転円ao(直径φao)、第2内転円bo(直径φbo)、基礎円do(直径φdo))を基にして、本実施形態のアウターロータ20の歯形を決定する条件について説明する。
なお、アウターロータroは本実施形態のインナーロータ10に対して偏心させて(偏心量e)で配置され、クリアランスtを有して噛み合い、上述したように
φdo=φDi・(n+1)/n …(II)
かつ
φdo=(n+1)・(φao+φbo) …(III)
φao=φAi+t/2 …(IIIa)
φbo=φBi−t/2 …(IIIb)
を満たすものとする。
なお、アウターロータroに噛み合うインナーロータ10については、一般的な関係式
φai+φbi=φAi+φBi=2e …(1)
φDi=φdo−2e …(2)
を満たしている。
【0030】
本実施形態では、噛み合い位置におけるアウターロータ20の歯先とインナーロータ10の歯溝との間の周方向のクリアランスt2を小さくするとともに径方向のクリアランスt1を確保するために、
φBo=φbi=φBi …(IV)
また、この式(VI)および式(1)から、
φai=φAi …(3)
このようにアウターロータ20の内転円を設定すると、
t=(φDo−φBo+φAo)−(φDi+φAi+φAi)
であるクリアランスtは、式(1)〜(3)および式(IV)から、
t=(φDo−φdo)+(φAo−φai) …(V)
となる。
上記の式(Ib),(III),(IV),(V)から、
t=(φAo−φai)・(n+2) …(VI)
であるから、
φAo=φai+t/(n+2)
となる。
【0031】
ここで、まず基礎円Doの直径φDoを求める。(Ib),(III)から
φDo−φdo=(n+1)・(φAo+φBo)−(n+1)・(φao+φbo)
であって、さらに(IIIa),(IIIb),(IV)により
φDo−φdo=(n+1)・(φAo−φai) …(VII)
(VI)から(VII)は
φDo−φdo=(n+1)・t/(n+2)
となるので、さらに(II)から、φDoは
φDo=(n+1)・φDi/n+(n+1)・t/(n+2) …(A)
【0032】
つぎに、(Ib)から
φAo=φDo/(n+1)−φBo
であるから、(A)により
φAo=φDi/n+t/(n+2)−φBo
さらに(Ia)、(IV)から
φAo=φAi+t/(n+2) …(B)
【0033】
上記の各式をまとめると、アウターロータ20は、
φBo=φbi=φBi …(IV)
φDo=(n+1)・φDi/n+(n+1)・t/(n+2) …(A)
φAo=φAi+t/(n+2) …(B)
を満たして構成される。
【0034】
図1に、以上の関係を満たして構成されたインナーロータ10(基礎円DiがφDi=52.00mm、第1外転円AiがφAi=2.50mm、第1内転円BiがφBi=2.70mm、歯数n=10)およびアウターロータ20(外径がφ70mm、基礎円DoがφDo=57.31mm、第2外転円AoがφAo=2.51mm、第2内転円BoがφBo=2.70mm)がクリアランスt=0.12mm、偏心量e=2.6mmで組み合わされたオイルポンプロータを示す。
【0035】
ケーシング50には、両ロータ10,20の歯面間に形成されるセルCのうち、容積が増大過程にあるセルCに沿って円弧状の吸入ポート(図示せず)が形成されているとともに、容積が減少過程にあるセルCに沿って円弧状の吐出ポート(図示せず)が形成されている。
【0036】
セルCは、外歯11と内歯21との噛み合いの過程の途中において容積が最小となった後、吸入ポートに沿って移動するときに容積を拡大させて流体を吸入し、容積が最大となった後、吐出ポートに沿って移動するときに容積を減少させて流体を吐出するようになっている。
【0037】
なお、クリアランスtが小さすぎると、容積が減少過程にあるセルCから絞り出される流体に圧力脈動が生じてキャビテーション雑音が発生しポンプの運転音が大きくなるとともに、圧力脈動によって両ロータの回転が円滑に行われなくなる。
一方クリアランスtが大きすぎると、流体の圧力脈動が生じなくなり運転音が低減するとともに、バックラッシュが大きくなるので歯面間の摺動抵抗が減少し機械効率が向上するが、その反面、個々のセルCにおける液密性が損なわれ、ポンプ性能、特に容積効率を悪化させてしまう。しかも、正確な噛み合い位置での駆動トルクの伝達が行われなくなり、回転の損失が大きくなるためにやはり機械効率が低下してしまう。
そこでクリアランスtは、0.03mm≦t≦0.25mmを満たす範囲とすることが好ましく、本実施形態では最も好適な0.12mmとしている。
【0038】
ところで、上記のように構成されたオイルポンプロータにおいては、上記式(IV),(A),(B)の関係を満たすことにより、図2に示すように、アウターロータ20の歯先の歯形がインナーロータ10の歯溝の歯形とほぼ等しくなっている。これにより図2に示すように、噛み合い位置における径方向のクリアランスt1は従来と同じt/2=0.06mmが確保されたまま、周方向のクリアランスt2が小さくなるので、回転時に両ロータ10,20が互いに受ける衝撃が小さくなっている。また、噛み合い時の圧力方向が歯面に対して直角となるので、両ロータ10,20間のトルク伝達がすべりなく高効率で行われ、摺動抵抗による発熱や騒音が低減されている。
【0039】
図3に、従来技術によるオイルポンプロータを用いた場合に発生する騒音と、本実施形態によるオイルポンプロータを用いた場合に発生する騒音とを比較するグラフを示す。このグラフから、本実施形態によるオイルポンプロータは、従来よりも騒音が小さく、静粛性が高いことがわかる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係るオイルポンプロータによれば、アウターロータの内転円をインナーロータの内転円と同径とすることにより、径方向のクリアランスを確保しつつ周方向のクリアランスを従来よりも小さくすることができるので、両ロータのがたつきが小さく、静粛性の高いオイルポンプの実現が可能となる。
【0041】
請求項2の発明に係るオイルポンプロータによれば、0.03mm≦tとすることにより圧力脈動やキャビテーション騒音、歯面の摩耗を防止するとともに、t≦0.25mmとすることにより容積効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るオイルポンプロータの第1の実施形態を示す図であって、インナーロータとアウターロータとが、
φBo=φBi
かつ
φDo=φDi・(n+1)/n+t・(n+1)/(n+2)
φAo=φAi+t/(n+2)
の関係を満たし、さらにtの値が
t=0.12mm
に設定されて構成されたオイルポンプを示す平面図である。
【図2】 図1に示すオイルポンプの噛み合い部分を示すII部拡大図である。
【図3】 図1に示すオイルポンプによる騒音と従来のオイルポンプによる騒音との比較を示すグラフである。
【図4】 従来のオイルポンプロータを示す図であって、インナーロータとアウターロータとが、
φdi=n・(φai+φbi)、φdo=(n+1)・(φao+φbo)
(n+1)・φdi=n・φdo
φao=φai+s/2、φbo=φbi−s/2
の関係を満たし、さらにsの値が
s=0.12mm
に設定されて構成されたオイルポンプを示す平面図である。
【図5】 図4に示すオイルポンプの噛み合い部分を示すV部拡大図である。
【図6】 図4に示すオイルポンプの噛み合い部分を示し、アウターロータの歯先とインナーロータの歯溝とが噛み合う状態を示す拡大図である。
【符号の説明】
10 インナーロータ
11 外歯
20 アウターロータ
21 内歯
50 ケーシング
Ai インナーロータの外転円(第1外転円)
Ao アウターロータの外転円(第2外転円)
Bi インナーロータの内転円(第1内転円)
Bo アウターロータの内転円(第2内転円)
C セル
Di インナーロータの基礎円
Do アウターロータの基礎円
Oi インナーロータの軸心
Oo アウターロータの軸心[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an oil pump rotor that sucks and discharges fluid by changing the volume of a cell formed between an inner rotor and an outer rotor.
[0002]
[Prior art]
A conventional oil pump includes an inner rotor formed with n (n is a natural number) external teeth, an outer rotor formed with (n + 1) internal teeth that mesh with the external teeth, and suction through which fluid is sucked. And a casing formed with a discharge port through which fluid is discharged, and by rotating the inner rotor, the outer teeth mesh with the inner teeth to rotate the outer rotor, and a plurality of parts formed between the rotors. Fluid is sucked and discharged by changing the volume of the cell.
[0003]
The cells are individually partitioned by the contact between the outer teeth of the inner rotor and the inner teeth of the outer rotor on the front side and the rear side in the rotation direction, and both sides are partitioned by a casing. The fluid transfer chamber is configured. Then, after the volume of each cell is minimized during the process of meshing between the external teeth and the internal teeth, the volume is expanded when moving along the suction port, and the volume is maximized. After that, when moving along the discharge port, the volume is reduced and the fluid is discharged.
[0004]
The oil pump having the above-described configuration is widely used as a lubricating oil pump for an automobile, an oil pump for an automatic transmission, and the like because of its small size and simple structure. As a drive means of the oil pump when mounted on an automobile, there is a crankshaft direct connection drive in which an inner rotor is directly connected to an engine crankshaft and driven by the rotation of the engine.
[0005]
For the oil pump as described above, the teeth of the inner rotor at a position rotated 180 ° from the meshing position in a state where the inner rotor and the outer rotor are combined for the purpose of reducing the noise generated by the pump and improving the mechanical efficiency associated therewith. A chip clearance of an appropriate size is set between the tip and the tooth tip of the outer rotor.
[0006]
As means for ensuring the tip clearance, a clearance is provided between the tooth surfaces of both rotors by uniformly driving in the tooth profile of the outer rotor, and a tip clearance is ensured between the tooth tips of both rotors in a meshed state, cycloid The thing by the flattening of a curve etc. are mentioned.
[0007]
By the way, the conditions necessary for determining the tooth profiles of the inner rotor and the outer rotor are first the rolling of the first abduction circle ai (diameter φai) and the first inversion circle bi (diameter φbi) for the inner rotor ri. The distance must be closed in one turn, that is, an integral multiple (number of teeth) of the sum of the rolling distances of the first abduction circle ai and the first addition circle bi is the basic circle di (diameter φdi) of the inner rotor ri. Because it must be equal to the circumference,
φdi = n · (φai + φbi)
[0008]
Similarly, for the outer rotor ro, an integral multiple (number of teeth times) of the sum of the rolling distances of the second abduction circle ao (diameter φao) and the second inversion circle bo (diameter φbo) is the basic circle do of the outer rotor ro. Since it must be equal to the circumference of (diameter φdo),
φdo = (n + 1) · (φao + φbo)
[0009]
Next, since the inner rotor ri and the outer rotor ro mesh with each other, the eccentric amount of both rotors is represented as e.
φai + φbi = φao + φbo = 2e
[0010]
From the above equations, (n + 1) · φdi = n · φdo
Thus, the tooth profiles of the inner rotor ri and the outer rotor ro are configured to satisfy these conditions.
[0011]
Here, in order to distribute the clearance = s to the clearance between the tooth gap and the tooth tip at the meshing position and the clearance between the tooth tips (tip clearance) at a position rotated by 180 ° from the meshing position,
φao = φai + s / 2, φbo = φbi−s / 2
Each abduction circle and adduction circle are configured to satisfy
That is, by increasing the outer rotation circle on the outer side, a clearance s / 2 is created between the tooth groove of the outer rotor ro and the tooth tip of the inner rotor ri at the meshing position as shown in FIG. By reducing the inner side of the circle, a clearance s / 2 is created between the tooth tip of the outer rotor ro and the tooth groove of the inner rotor ri at the meshing position as shown in FIG. 6 (see, for example, Patent Document 1). ).
[0012]
An oil pump rotor configured to satisfy the above relationship is shown in FIGS. In this oil pump rotor, the basic circle di of the inner rotor ri is φdi = 52.00 mm, the first abduction circle ai is φai = 2.50 mm, the first abduction circle bi is φbi = 2.70 mm, the number of teeth n = 10. The outer diameter of the outer rotor ro is φ70 mm, the base circle do is φdo = 57.20 mm, the second abduction circle ao is φao = 2.56 mm, the second addendum circle bo is φbo = 2.64 mm, the number of teeth n + 1 = 11, eccentricity e = 2.6 mm.
[0013]
Between the outer teeth of the inner rotor and the inner teeth of the outer rotor, as shown in FIGS. 5 and 6, not only the radial clearance s1 at the center of the tooth tip and the tooth gap but also each basic circle and tooth. A circumferential clearance s2 near the intersection with the surface is also formed.
[0014]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-264381
[Problems to be solved by the invention]
However, when the clearance s is formed by adjusting the diameters of the second outer rotation circle ao and the second inner rotation circle bo of the outer rotor in this way, if the radial clearance s1 = s / 2 is secured, FIG. As shown in FIG. 6, the circumferential clearance s2 becomes large, and the outer rotor rattling with respect to the inner rotor and slippage between the tooth surfaces become large, increasing torque transmission loss and heat generation, and between the two rotors. The generation of noise due to the impact of this was a problem.
[0016]
The present invention has been made in view of such problems, and sets the tooth profile of the inner rotor and the tooth profile of the outer rotor to an appropriate shape while the rotors are engaged with each other, and appropriately sets the gap between the rotors. The purpose is to improve the quietness of the oil pump by reducing the sliding resistance and rattling between the tooth surfaces of both rotors.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, an oil pump rotor according to the invention of
φBo = φBi and φDo = φDi · (n + 1) / n + t · (n + 1) / (n + 2)
The inner rotor and the outer rotor are configured to satisfy φAo = φAi + t / (n + 2).
[0018]
That is, in order to determine the tooth profile of the inner rotor and outer rotor, first, the rolling distance of the outer and inner rotation circles of the inner rotor and outer rotor must be closed in one round.
φDi = n · (φAi + φBi)
φDo = (n + 1) ・ (φAo + φBo)
It is necessary to satisfy each formula of
Furthermore, in the present invention, in order to reduce the circumferential clearance between the tooth groove of the inner rotor and the tooth tip of the outer rotor, the diameters of the inner rotation circles of the inner rotor and the outer rotor are made the same.
φBo = φBi
[0019]
Under these conditions, the inner rotation circle of the outer rotor becomes larger than the conventional one (φBi−t / 2). Therefore, in order to ensure an appropriate clearance t, the outer rotor base circle is the conventional one (φDi · (N + 1) / n).
φDo = φDi · (n + 1) / n + (n + 1) · t / (n + 2)
When adjusting the outer rotor abduction circle to close the rolling distance of the abduction circle and the inversion circle with the change of the base circle,
φAo = φAi + t / (n + 2)
[0020]
According to the present invention, the radial clearance between the outer teeth of the inner rotor and the inner teeth of the outer rotor is ensured, and the circumferential clearance between the tooth surfaces of each rotor is smaller than in the prior art. It is possible to realize an oil pump that is small in roughness and highly quiet.
[0021]
An oil pump rotor according to the invention of
0.03 mm ≦ t ≦ 0.25 mm (mm: millimeter)
It is characterized in that the inner rotor and the outer rotor are configured after being set in the range of.
[0022]
According to the present invention, pressure pulsation, cavitation noise, and tooth surface wear can be prevented by setting 0.03 mm ≦ t, and a decrease in volumetric efficiency can be prevented by setting t ≦ 0.25 mm.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The oil pump shown in FIG. 1 has an
[0024]
A plurality of cells C are formed between the tooth surfaces of the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The diameter of the base circle Di of the
[0028]
First, with respect to the
π · φDi = n · π · (φAi + φBi)
That is, φDi = n · (φAi + φBi) (Ia)
Similarly, for the
π · φDo = (n + 1) · π · (φAo + φBo)
That is, φDo = (n + 1) · (φAo + φBo) (Ib)
[0029]
Next, the
The outer rotor ro is arranged eccentrically with respect to the
And φdo = (n + 1) · (φao + φbo) (III)
φao = φAi + t / 2 (IIIa)
φbo = φBi−t / 2 (IIIb)
Shall be satisfied.
For the
φDi = φdo-2e (2)
Meet.
[0030]
In the present embodiment, in order to reduce the circumferential clearance t2 between the tooth tip of the
φBo = φbi = φBi (IV)
From the formula (VI) and the formula (1),
φai = φAi (3)
When the inner rotation circle of the
t = (φDo−φBo + φAo) − (φDi + φAi + φAi)
The clearance t, which is: from the formulas (1) to (3) and the formula (IV),
t = (φDo−φdo) + (φAo−φai) (V)
It becomes.
From the above formulas (Ib), (III), (IV), (V),
t = (φAo−φai) · (n + 2) (VI)
Because
φAo = φai + t / (n + 2)
It becomes.
[0031]
Here, the diameter φDo of the basic circle Do is first obtained. From (Ib) and (III), φDo−φdo = (n + 1) · (φAo + φBo) − (n + 1) · (φao + φbo)
Further, φDo−φdo = (n + 1) · (φAo−φai) (VII) from (IIIa), (IIIb), and (IV).
(VI) to (VII) are φDo−φdo = (n + 1) · t / (n + 2)
Therefore, from (II), φDo becomes φDo = (n + 1) · φDi / n + (n + 1) · t / (n + 2) (A)
[0032]
Next, from (Ib) to φAo = φDo / (n + 1) −φBo
Therefore, according to (A), φAo = φDi / n + t / (n + 2) −φBo
Further, from (Ia) and (IV), φAo = φAi + t / (n + 2) (B)
[0033]
Summarizing the above equations, the
φBo = φbi = φBi (IV)
φDo = (n + 1) · φDi / n + (n + 1) · t / (n + 2) (A)
φAo = φAi + t / (n + 2) (B)
It is configured to satisfy.
[0034]
FIG. 1 shows an
[0035]
The
[0036]
The cell C has a minimum volume during the process of meshing between the
[0037]
If the clearance t is too small, pressure pulsation is generated in the fluid squeezed out from the cell C whose volume is decreasing, cavitation noise is generated, pump operating noise is increased, and both rotors are rotated by the pressure pulsation. It will not be performed smoothly.
On the other hand, if the clearance t is too large, the pressure pulsation of the fluid does not occur and the operation noise is reduced, and the backlash is increased, so that the sliding resistance between the tooth surfaces is reduced and the mechanical efficiency is improved. The liquid tightness in the cell C is impaired, and the pump performance, particularly volumetric efficiency, is deteriorated. In addition, the transmission of drive torque at the correct meshing position is not performed, and the loss of rotation increases, so that the mechanical efficiency is also lowered.
Therefore, the clearance t is preferably in a range satisfying 0.03 mm ≦ t ≦ 0.25 mm, and is most preferably 0.12 mm in the present embodiment.
[0038]
By the way, in the oil pump rotor comprised as mentioned above, by satisfy | filling the relationship of the said Formula (IV), (A), (B), as shown in FIG. Is substantially equal to the tooth profile of the tooth groove of the
[0039]
FIG. 3 shows a graph comparing the noise generated when the oil pump rotor according to the prior art is used and the noise generated when the oil pump rotor according to the present embodiment is used. From this graph, it can be seen that the oil pump rotor according to the present embodiment has lower noise and higher quietness than conventional ones.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the oil pump rotor of the first aspect, the inner rotor circle of the outer rotor has the same diameter as the inner rotor circle of the inner rotor, thereby ensuring the radial clearance while ensuring the radial clearance. Since the clearance can be made smaller than before, it is possible to realize an oil pump with low noise and high quietness of both rotors.
[0041]
According to the oil pump rotor of the second aspect of the present invention, pressure pulsation, cavitation noise, and tooth surface wear can be prevented by setting 0.03 mm ≦ t, and volume efficiency can be improved by setting t ≦ 0.25 mm. A decrease can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an oil pump rotor according to the present invention, wherein an inner rotor and an outer rotor are
φBo = φBi
And φDo = φDi · (n + 1) / n + t · (n + 1) / (n + 2)
φAo = φAi + t / (n + 2)
And the value of t is t = 0.12 mm
It is a top view which shows the oil pump comprised by setting to.
FIG. 2 is an enlarged view of a portion II showing a meshing portion of the oil pump shown in FIG.
FIG. 3 is a graph showing a comparison between noise from the oil pump shown in FIG. 1 and noise from a conventional oil pump.
FIG. 4 is a view showing a conventional oil pump rotor, in which an inner rotor and an outer rotor are
φdi = n · (φai + φbi), φdo = (n + 1) · (φao + φbo)
(N + 1) · φdi = n · φdo
φao = φai + s / 2, φbo = φbi−s / 2
And the value of s is s = 0.12mm
It is a top view which shows the oil pump comprised by setting to.
FIG. 5 is an enlarged view of a V portion showing a meshing portion of the oil pump shown in FIG. 4;
6 is an enlarged view showing a meshing portion of the oil pump shown in FIG. 4 and showing a state in which a tooth tip of an outer rotor meshes with a tooth groove of an inner rotor.
[Explanation of symbols]
10
Ao Outer rotor abduction circle (second abduction circle)
Bi Inner rotor inversion circle (first inversion circle)
Bo Addendum circle of outer rotor (second addendum circle)
C Cell Di Inner rotor base circle Do Outer rotor base circle Oi Inner rotor axis Oo Outer rotor axis
Claims (2)
インナーロータの歯形が、基礎円Diに外接してすべりなく転がる第1外転円Aiによって創成される外転サイクロイド曲線を歯先の歯形とし、基礎円Diに内接してすべりなく転がる第1内転円Biによって創成される内転サイクロイド曲線を歯溝の歯形として形成され、アウターロータの歯形が、基礎円Doに外接してすべりなく転がる第2外転円Aoによって創成される外転サイクロイド曲線を歯溝の歯形とし、基礎円Doに内接してすべりなく転がる第2内転円Boによって創成される内転サイクロイド曲線を歯先の歯形として形成されており、
インナーロータの基礎円Diの直径をφDi、第1外転円Aiの直径をφAi、第1内転円Biの直径をφBi、アウターロータの基礎円Doの直径をφDo、第2外転円Aoの直径をφAo、第2内転円Boの直径をφBo、(φDo−φBo+φAo)−(φDi+φAi+φAi)で表されるインナーロータとアウターロータとの間のクリアランスをt(≠0)とするとき、
φBo=φBiかつ
φDo=φDi・(n+1)/n+t・(n+1)/(n+2)
φAo=φAi+t/(n+2)を満たしてインナーロータとアウターロータとが構成されていることを特徴とするオイルポンプロータ。An inner rotor formed with n outer teeth, an outer rotor formed with (n + 1) inner teeth meshing with the outer teeth, a suction port for sucking fluid and a discharge port for discharging fluid are formed. And an oil pump used for an oil pump that conveys fluid by sucking and discharging fluid by changing the volume of a cell formed between the tooth surfaces of both rotors when both rotors mesh with each other and rotate In the rotor
The tooth profile of the inner rotor is the abduction cycloid curve created by the first abduction circle Ai that circumscribes the base circle Di and rolls without slipping. An abduction cycloid curve created by the second abduction circle Ao formed by the addendum cycloid curve created by the rolling circle Bi as the tooth profile of the tooth gap and the tooth profile of the outer rotor circumscribing the base circle Do and slipping. Is formed as a tooth profile of the addendum cycloid curve created by the second addendum circle Bo inscribed in the basic circle Do and slipping without slipping,
The diameter of the base circle Di of the inner rotor is φDi, the diameter of the first abduction circle Ai is φAi, the diameter of the first inversion circle Bi is φBi, the diameter of the base circle Do of the outer rotor is φDo, and the second abduction circle Ao ΦAo, the diameter of the second addendum circle Bo is φBo, and the clearance between the inner rotor and the outer rotor represented by (φDo−φBo + φAo) − (φDi + φAi + φAi) is t (≠ 0),
φBo = φBi and φDo = φDi · (n + 1) / n + t · (n + 1) / (n + 2)
An oil pump rotor characterized in that an inner rotor and an outer rotor are configured to satisfy φAo = φAi + t / (n + 2).
0.03mm≦t≦0.25mm(mm:ミリメートル)の範囲に設定されたうえでインナーロータとアウターロータとが構成されていることを特徴とするオイルポンプロータ。The oil pump rotor according to claim 1,
An oil pump rotor, wherein an inner rotor and an outer rotor are configured after being set in a range of 0.03 mm ≦ t ≦ 0.25 mm (mm: millimeter).
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