JPH067326Y2 - 容積流量計 - Google Patents

容積流量計

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JPH067326Y2
JPH067326Y2 JP1986201180U JP20118086U JPH067326Y2 JP H067326 Y2 JPH067326 Y2 JP H067326Y2 JP 1986201180 U JP1986201180 U JP 1986201180U JP 20118086 U JP20118086 U JP 20118086U JP H067326 Y2 JPH067326 Y2 JP H067326Y2
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JP
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tooth
tooth profile
curve
meshing
backlash
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JP1986201180U
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JPS63105820U (ja
Inventor
浩二 堀田
精悟 小野
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オ−バル機器工業株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、容積流量計、より詳細には、非円形歯車を要
部とした容積流量計の非円形歯車に関する。
従来技術 非円形歯車式容積流量計における非円形歯車の回転運動
は、第5図に示すように、流量計本体30内の回転軸O
1,O2まわりに噛合回転する一対の非円形歯車回転子
(以下単に回転子と呼ぶ)40,50が流入側圧力P1
と流出側圧力P2との圧力差によって生ずる各々の回転
子の回転トルク差によって回転し、本体30の計量室3
1と回転子40又は50とのなす容積Qを排出するもの
である。(A)図の状態では回転子50では回転軸O2
まわりの回転トルクは発生しないが、回転子40には圧
力差P1−P2により矢標Aまわりに回転する。この位置
は圧力差による最大トルクの位置で、回転子40は主
動、回転子50は従動の関係にある。(B)図は前記
(A)図での回転運動を継続し、回転子40,50の噛
合動径が等しく、かつ作用する圧力差が等しい関係にあ
るところである。また、この点は回転子の慣性トルクが
小さい小流域では回転子は圧力差だけにより主動、従動
の関係が反転する位置である。しかし、大流量で高回転
の場合は慣性トルクよりも、圧力差によるトルクが大き
くなるところまで回転子の主動、従動関係が続き、
(A)図の関係が継続される。(C)図は(A)図と反
対に、回転子50が主動で回転子40が従動となり、圧
力差による回転トルクが最大の位置であり、通常の流量
範囲においての主動、従動関係の反転位置は(A)、
(C)図の最大圧力差近傍にあることが確かめられてい
る。前述のごとく、回転子の主動、従動の関係は流れが
定まれば、一義的に決められ、第6図に示すように、回
転子1/4回転ごと、主動、従動の関係が反転する。第
6図において、第5図(A)の関係にあるときは回転子
40の歯形41が主動、回転子50の歯形51が従動と
なり、第5図(C)では、回転子50の歯形54が主
動、回転子40の歯形44が従動となる。次の半周期で
は、歯形41,51と対称関係にある歯形43,53が
各々主動、従動関係となり、歯形54,44の対称関係
である歯形52,42が各々主動、従動の関係となる。
一方、非円形歯車の歯形曲線はインボリュート歯形が用
いられており、ピッチ曲線と転がり接触する基準ラック
歯形は、圧力角一定な直線であるために、インボリュー
ト歯形は非円形ピッチ曲線の瞬間中心に対して刻まれる
ことになり、この結果この瞬間中心は近似的に通常の円
歯車と同一構成の噛合圧力角をもっている。
第4図の第1象限O′Yには回転中心をO′とし、ピ
ッチ曲線をPCとした歯数Z=26,偏平度b=0.3の
非円形歯車の歯形曲線Cを示す。今、歯形T4について
みると、回転中心O′に対し歯形T4の瞬間中心Oは異
なる位置にある。このような瞬間中心は歯形T1〜T7
ついても存在し、非円形ピッチ曲線の曲率半径の大きい
短径側では近似ピッチ円半径は大きく長径側では小さい
近似ピッチ円半径となる。この結果、通常の非円形歯車
では噛合圧力角が負になる現象が現われる。歯形T4
噛合歯面(8),反噛合歯面(7)の各々のピッチ点P8,P7
における噛合圧力角を瞬間回転中止にOについてみる
と、当然乍らほぼ等しい角度αであり、回転中心O′に
関してみると噛合面(8)のピッチ点P8では、図示の
ごとく−γとなり負の値となり、反噛合面(7)のピッ
チ点P7ではβ>αとなり正の角度となる。噛合時に生
ずる軸力は噛合圧力角が負になる噛合面(8)では回転中
心O′に対し、中心距離を縮める方向の軸力Pd′、反
対に反噛合面(7)では中心距離を伸ばす方向の軸力Pd
が発生し、この結果円滑な回転を阻害し、歯形噛合面の
早期摩耗、雑音、振動の原因となり、軸摩耗トルクを増
大する結果、流量計の器差特性、特に少流域での特性を
劣化させた。
上述のごとき非円形歯車に対し、本出願人は特願昭56
−19338号において、各歯形の歯付位置に対応し
て、夫々異った基準歯形ラックを想定し、理想的な噛合
関係を保持するように構成し、特に回転中心O′に関す
る噛合圧力角が負にならない非円形歯車を提案した。こ
の非円形歯車を従来の第1象限にしめした非円形歯車と
対比するため第2象限XO′Yに1例を示す。この非円
形歯車はピッチ曲線PCに刻まれた歯形が回転中心O′
方向に歯付されており、転がり接触するピッチ曲線の接
線を共有する位置に互いに互換性を有する歯形曲線をも
っていて、図の非円形歯車では奇数の歯形部(1)′,
(3)′,(5)′,(9)′,(11)′,(13)′は噛合圧力角の
増加を防ぐためにサイコロイドの歯形曲線を用いてい
る。
従来技術の問題点 以上に述べた回転子では噛合圧力角が負になることがな
いため、回転子回転に伴って生ずる交番軸力、噛合面の
早期摩耗に対しては改善されている。しかし、非円形歯
車の創成においては、通常の円歯形の場合と同様に工具
である基準ラック、ホブ等に与えている工具バックラッ
シにより歯形の噛合および反噛合面に均等なバックラッ
シを与えている。このようなバックラッシを両歯面に均
等に与えた場合、噛合いする歯面での接触点はピッチ曲
線上にはなく、バックラッシに相当する位相分だけ離れ
るので、正規の転がり接触が行われず接触面で滑りが起
り、歯面の摩耗を促進することとなり、回転子の噛合い
面の摩耗に悪影響を及ぼし流量の器差特性、特に小流の
器差を低下させる要因となる。
問題点解決のための手段 本発明は上述した問題点を解決することを目的とするも
ので、容積流量計における回転子の回転駆動トルクの主
動、従動が反転する噛合運動において、歯形の噛合面
と、反噛合面とは一義的に定まることに着目して、前記
非円形歯車の長径および又は短径軸上にある頂点歯形に
は、通常の歯形と同様に両歯面にバックラッシを設け、
他の歯形においては反噛合面のみにバックラッシを設け
ることにより、実質的にはバックラッシをもっている
が、噛合面においては正常なピッチ曲線の転がり接触が
推持される効果を与え、歯面の接触滑りによる問題点を
解決し、耐久性があり騒音の小さい高精度の流量計を提
供するものである。
実施例 第1図の実線は、本発明による容積流量計の非円形歯車
を示すもので、長径軸O′Y上に頂点歯形Tnがあり、基
準ピッチ曲線PCをもつ非円形歯車の短径rs、長径rL
する歯車の短径rs上の第I,II象限の歯形曲線を示す。
第2図は基準ピッチ曲線を直線上に展開して得た歯厚を
示す。第1図において、点線はバックラッシのない非円
形歯車の歯形曲線を示すもので、各歯形は回転中心O′
の向きに歯付けされている。第I象限の歯形T1,T2
Tnの噛合面は主動側であるA歯面でインボリュート歯
形曲線をもっており、反噛合歯面Bはサイコロイド曲線
である。第2図(i)は第1図におけるバックラッシの
ない場合の基準歯厚を示すもので、歯形の歯厚toと歯溝
twとはすべて等しく、第2図(ii)はこれら歯形に等し
いバックラッシBLを歯面側に設けた従来例の歯厚であ
る。これに対し本考案においては第2図(iii)に示す
ように噛合歯面Aではバックラッシのない正規の歯形曲
線のままとし、反噛合面Bのみに2倍のバックラッシ2
Lを設けた。第2象限IIの歯形曲線でも第1象限の場
合と同様であるが、噛合する相手の歯車との間で主動、
従動の関係が反転するので、噛合歯面は短径O′X側に
移動し歯面Cが噛合側、反噛合面は歯面Dとなる。従っ
て、歯面Cはバックラッシのない正規の歯形曲線で、こ
の場合はインボリュート曲線となる。噛合する相手側の
歯車も噛合条件は充たされなければならないので1対の
非円形歯車の各々の噛合側歯面はインボリュート曲線を
もっている。第2図(iv)は第II象限の歯厚を第2図
(iii)の第I象限の場合と同様に直線上に展開したも
のである。上述したような関係では頂点歯形Tn1,T
n′では両歯面が噛合歯面となり、この歯形Tn1,T
n′と噛合する相手側の短径側の歯溝側の歯面、第1図
では歯形TおよびT′の歯面A,Cは共に噛合歯面とな
る。従って、長径歯形と短径歯溝とは共にバックラッシ
がない歯形となるので、長径歯形の両歯面に均等にバッ
クラッシBLを設ける必要がある。また叙上の場合と反
対に長径歯形は正規の歯形で、バックラッシを設けず、
短径歯形の歯溝側の噛合歯面AおよびCに均等にバック
ラッシBLを設けてもよい。なお、前記において反噛合
面のバックラッシを2BLとしたが、この量は限定され
たものではなく、噛合率1の噛合条件で満足するのであ
ればバックラッシの量は大きくしてもよい。
第3図は頂点歯形が短径軸XX′上にある場合の歯形曲
線を示すもので、噛合運動における主動、従動の関係は
第1図と同様であるから、第I象限の歯形の歯面A,第
2象限の歯形の歯面Cが噛合歯面で、歯面B,Dは反噛
合歯面である。短径軸XX′上の頂点歯形T1,T1′を
バックラッシのない正規の歯形とし、この歯形と噛合関
係にある長径Y,Y′軸上の歯溝、即ち歯形Tn,Tn
間の歯溝における歯面B,DにはバックラッシBLを設
けてある。更に歯形T1,T2および歯形T1′,T2′間
の歯溝A,BおよびD,Cにはバックラッシがないので
噛合関係にある長径側の歯形Tn,Tn′の噛合歯面A,
Cに各々等しいバックラッシを設ける必要がある。第3
図の場合も反噛合面におけるバックラッシの量は2BL
に限定されるものではなく、第1図の場合と同様に噛合
条件が満足されればよい程度のものである。
効果 上述のように、本考案による非円形歯形では、噛合圧力
角が負にならない噛合運動をするので軸力変動が少く、
更に、基準ピッチ曲線上でころがり接触する正規の運動
となるので、従来の非円形歯車の歯形のごとく両歯面に
バックラッシがある場合の接触歯面すべりがなくなり歯
面の早期摩耗、騒音が減少し、この結果、流量計の器差
精度は向上し、耐久性ものびて信頼性の高い流量計を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本考案による容積流量計の非円形歯車におけ
る歯形の概要を説明する歯形曲線の第1,2象限を示す
もので実線は本考案、点線は従来の非円形歯車の歯形で
ある。第2図は第1図における基準歯厚の直線上の展開
図、第3図は本考案の他の実施例、第4図は一般の非円
形歯車を第1象限に示し、第2象限は該一般の非円形歯
車と比較する本考案の従来例とする非円形歯車を示す。
第5図,第6図は非円形歯車式流量計の回転子の運動説
明図である。 T1〜Tn,T1′〜Tn′……歯形,30……流量計本
体,40,50……非円形歯車。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】ピッチ曲線に刻まれる歯形が回転中心方向
    に歯付けされ、該歯形の歯形曲線がインボリュートおよ
    びサイコロイド曲線またはインボリュート曲線とサイコ
    ロイド曲線との合成曲線の何れかで構成され、転がり接
    触するピッチ曲線を共有する位置に互いに互換性を有す
    る歯形曲線を有する一対の非円形歯車が計量室内に枢動
    自在に噛合して配設される容積流量計において、流入す
    る流体の差圧により、前記一対の非円形歯車が、長径お
    よび短径により四等分に区画された区分毎に、順次主動
    と従動とを繰り返して噛合する歯形の歯合面を前記歯形
    曲線とし、非噛合面にバックラッシを与え、且つ、長径
    軸上又は短径軸上にある歯形又は歯溝には両歯面にバッ
    クラッシを与えたことを特徴とする容積流量計。
JP1986201180U 1986-12-26 1986-12-26 容積流量計 Expired - Lifetime JPH067326Y2 (ja)

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JPS63105820U JPS63105820U (ja) 1988-07-08
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4933275U (ja) * 1972-06-30 1974-03-23
JPS57133320A (en) * 1981-02-12 1982-08-18 Oval Eng Co Ltd Non-circular gear and flowmeter thereby

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JPS63105820U (ja) 1988-07-08

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