JPH0781895B2 - 容積流量計 - Google Patents
容積流量計Info
- Publication number
- JPH0781895B2 JPH0781895B2 JP61278055A JP27805586A JPH0781895B2 JP H0781895 B2 JPH0781895 B2 JP H0781895B2 JP 61278055 A JP61278055 A JP 61278055A JP 27805586 A JP27805586 A JP 27805586A JP H0781895 B2 JPH0781895 B2 JP H0781895B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tooth profile
- driven side
- tooth
- circular gear
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、背隙を非噛合面のみに配設した容積流量計に
関する。
関する。
従来技術 非円形歯車式容積流量計は特許第189464号で登録されて
以来、“オーバル流量計”として商品化され容積流量計
の主流をなしている。周知のごとく、非円形歯車式容積
流量計は第３図に示すごとく、流入口１、流出口２を一
体的に構成した本体３内に回転中心O1,O2を定点とし
て、この各々の定点から回転角θ1,θ２の関数として与
えられるr1,r2の距離にころがり接触をする条件であ
る。
以来、“オーバル流量計”として商品化され容積流量計
の主流をなしている。周知のごとく、非円形歯車式容積
流量計は第３図に示すごとく、流入口１、流出口２を一
体的に構成した本体３内に回転中心O1,O2を定点とし
て、この各々の定点から回転角θ1,θ２の関数として与
えられるr1,r2の距離にころがり接触をする条件であ
る。
r1＋r2＝一定 …（１） r1dθ１＝r2dθ２ …（２） を満足するピッチ曲線 （但しａを相似係数、ｂを偏平度とする） であらわされる非円形歯車の回転子4,5を回転自在に支
承し内包する構成となっている。
承し内包する構成となっている。
上記非円形歯車式流量計は流体が共通された場合は回転
子4,5に各々作用する流入圧P1,流出圧P2の圧力差に基づ
くトルク差により、流速一定の場合は面積速度一定の運
動をする。
子4,5に各々作用する流入圧P1,流出圧P2の圧力差に基づ
くトルク差により、流速一定の場合は面積速度一定の運
動をする。
第４図は、回転子4,5の上記運動の詳細を示す図で、
（Ａ）は回転子4,5の長径が直交している場合で、この
場合は、回転子５に作用する圧力差は等しく、従って、
軸O2に関するトルクは等しく回転力は発生しないが、回
転子４は流入流出側の圧力差による回転力が発生する。
即ち、回転子４を主動側とし回転子５を従動側とする歯
車の噛合いとなり、時計方向に回転する。（Ａ）図の場
合を最大トルクとして（Ｂ）図に示す動径が等しくなっ
たところで回転子4,5のトルクが等しくなり、この瞬間
から回転子５の回転トルクは回転子４の回転トルクより
も大きくなり（Ａ）図の場合とは逆に回転子５を主動側
とし回転子４を従動側とする（ｃ）図の回転運動とな
り、相方の動径が等しくなるまで上記トルクの受授関係
が維持し、この瞬間から再度前記（Ａ）図のトルク受授
関係に移行する。以下、上記のトルク関係をもって各々
の回転子が１回転当り２回主動，従動を繰り返し乍ら計
測流体からエネルギ供給を受けて回転を継続し、各々の
回転子と本体３とで形成する容積Ｑを回転子1/2回転毎
に排出することにより回転子の回転数に比例した流量を
計測する。
（Ａ）は回転子4,5の長径が直交している場合で、この
場合は、回転子５に作用する圧力差は等しく、従って、
軸O2に関するトルクは等しく回転力は発生しないが、回
転子４は流入流出側の圧力差による回転力が発生する。
即ち、回転子４を主動側とし回転子５を従動側とする歯
車の噛合いとなり、時計方向に回転する。（Ａ）図の場
合を最大トルクとして（Ｂ）図に示す動径が等しくなっ
たところで回転子4,5のトルクが等しくなり、この瞬間
から回転子５の回転トルクは回転子４の回転トルクより
も大きくなり（Ａ）図の場合とは逆に回転子５を主動側
とし回転子４を従動側とする（ｃ）図の回転運動とな
り、相方の動径が等しくなるまで上記トルクの受授関係
が維持し、この瞬間から再度前記（Ａ）図のトルク受授
関係に移行する。以下、上記のトルク関係をもって各々
の回転子が１回転当り２回主動，従動を繰り返し乍ら計
測流体からエネルギ供給を受けて回転を継続し、各々の
回転子と本体３とで形成する容積Ｑを回転子1/2回転毎
に排出することにより回転子の回転数に比例した流量を
計測する。
従来技術の問題点 通常、円歯車の歯形には背隙が設けられており、歯車創
成時に付与される。例えば、歯車を基準ラック又はホブ
等の切削工具で創成するときは、該工具に予め工具背隙
と呼ばれる背隙が付与されており、これらの背隙は歯車
の両歯面に均等に配分される。非円形歯車は通常インボ
リュート歯形をもっておりピッチ曲線は非円形であるこ
とから基礎円もピッチ曲線上の位置により異なり円歯車
の場合の創成とは異なる高度な技術を要するが、背隙に
関しては、円歯車同様に両側歯面に均等に配分されてい
る。容積流量計の非円形歯車の運動は前記のごとく各々
の非円形歯車の等同径位置を基準としてトルクの主動、
従動関係を反転するが、この場合、両側歯面に均等に付
与された背隙は非噛合面に２倍の背隙をもつこととな
る。逆に、噛合面においては噛合点は基準ピッチ曲線か
ら外れるため、通常のころがり接触は行われずすべり率
が増大することとなり、歯面の摩耗、騒音の増大をもた
らすものである。これらによるエネルギの損失分は圧力
損失を生み、流量計の精度を低下させる一要因となって
いた。
成時に付与される。例えば、歯車を基準ラック又はホブ
等の切削工具で創成するときは、該工具に予め工具背隙
と呼ばれる背隙が付与されており、これらの背隙は歯車
の両歯面に均等に配分される。非円形歯車は通常インボ
リュート歯形をもっておりピッチ曲線は非円形であるこ
とから基礎円もピッチ曲線上の位置により異なり円歯車
の場合の創成とは異なる高度な技術を要するが、背隙に
関しては、円歯車同様に両側歯面に均等に配分されてい
る。容積流量計の非円形歯車の運動は前記のごとく各々
の非円形歯車の等同径位置を基準としてトルクの主動、
従動関係を反転するが、この場合、両側歯面に均等に付
与された背隙は非噛合面に２倍の背隙をもつこととな
る。逆に、噛合面においては噛合点は基準ピッチ曲線か
ら外れるため、通常のころがり接触は行われずすべり率
が増大することとなり、歯面の摩耗、騒音の増大をもた
らすものである。これらによるエネルギの損失分は圧力
損失を生み、流量計の精度を低下させる一要因となって
いた。
問題点解決のための手段 本発明は、叙上の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非円形歯車のトルク主動、従
動が反転する運動において、歯形の噛合面と、非噛合面
とは一義的に定まることに着目して噛合面の歯面に背隙
をなくし、非噛合面のみに背隙を設けることにより、実
質的には背隙をもっているが、噛合面においては正確な
ピッチ曲線のころがり接触が維持される効果を与えるも
のである。
ので、容積流量計における非円形歯車のトルク主動、従
動が反転する運動において、歯形の噛合面と、非噛合面
とは一義的に定まることに着目して噛合面の歯面に背隙
をなくし、非噛合面のみに背隙を設けることにより、実
質的には背隙をもっているが、噛合面においては正確な
ピッチ曲線のころがり接触が維持される効果を与えるも
のである。
実施例 第１図は、本発明の容積流量計における基準ピッチ曲線
Psの非円形歯車の短径rs上の第I,II象限の歯形曲線を示
し、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、実線は背隙のない非円形
歯車の歯形曲線をしめすものでインボリュート歯形をも
っている。rLは長径をしめし、Ｓは噛合する一対の非円
形歯車の動径が等しいroの点である。
Psの非円形歯車の短径rs上の第I,II象限の歯形曲線を示
し、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、実線は背隙のない非円形
歯車の歯形曲線をしめすものでインボリュート歯形をも
っている。rLは長径をしめし、Ｓは噛合する一対の非円
形歯車の動径が等しいroの点である。
第２図（Ａ）は第１図に示す実線の基準歯厚を示すもの
で、歯厚toと歯溝の幅twとは等しく、第２図（Ｂ）は従
来の非円形歯車で、歯面両側に等しい背隙BLを削除して
おり、その分歯厚toは歯溝の幅twよりも小さい。
で、歯厚toと歯溝の幅twとは等しく、第２図（Ｂ）は従
来の非円形歯車で、歯面両側に等しい背隙BLを削除して
おり、その分歯厚toは歯溝の幅twよりも小さい。
第１図の第１象限が主動側となる歯形曲線の非円形歯車
の運動において、該非円形歯車の回転モーメントが無視
でき歯車の流入・流出側間の差圧に依存する回転トルク
のみによる運動の場合は非円形歯車の動径の等しいＳ点
で主動・従動のトルク受授が転換することを述べたが、
実際の流量計においては各々の非円形歯車は慣性モーメ
ントがあるので、Ｓ点においても回転運動は維持し、Ｓ
点を過ぎて差圧による反転トルクが上記慣性トルクに打
勝つ位置において初めて主動・従動の切換えが行われ
る。従って、この切換点は非円形歯車の慣性モーメン
ト、流量変動による回転速度、被測定流体の粘性等によ
り変化するものであるが、本出願人は主動側非円形歯車
で最大トルク点である短径rs近傍の歯形T1から、該主動
側非円形歯車と噛合する従動側非円形歯車が次の周期で
主動側に変換して最大トルク点となる短径歯形と噛合す
る長径rLの歯形Tnまで、噛合は、歯形Ａ面で行われるこ
とを見出した。従って、歯形Ａ面の反対歯面Ｂは非噛合
面となり、該歯形Ｂ面に第２図（ｃ）に示すように従来
の背隙BLの２倍の背隙を与えるものである。この背隙の
量は、噛合する一対の非円形歯車の噛合特性に関係する
ものではないので、特別に規定できる量ではなく、単な
る目安となる値である。この時の基準歯厚と背隙との関
係を第２図（ｃ）に示す。
の運動において、該非円形歯車の回転モーメントが無視
でき歯車の流入・流出側間の差圧に依存する回転トルク
のみによる運動の場合は非円形歯車の動径の等しいＳ点
で主動・従動のトルク受授が転換することを述べたが、
実際の流量計においては各々の非円形歯車は慣性モーメ
ントがあるので、Ｓ点においても回転運動は維持し、Ｓ
点を過ぎて差圧による反転トルクが上記慣性トルクに打
勝つ位置において初めて主動・従動の切換えが行われ
る。従って、この切換点は非円形歯車の慣性モーメン
ト、流量変動による回転速度、被測定流体の粘性等によ
り変化するものであるが、本出願人は主動側非円形歯車
で最大トルク点である短径rs近傍の歯形T1から、該主動
側非円形歯車と噛合する従動側非円形歯車が次の周期で
主動側に変換して最大トルク点となる短径歯形と噛合す
る長径rLの歯形Tnまで、噛合は、歯形Ａ面で行われるこ
とを見出した。従って、歯形Ａ面の反対歯面Ｂは非噛合
面となり、該歯形Ｂ面に第２図（ｃ）に示すように従来
の背隙BLの２倍の背隙を与えるものである。この背隙の
量は、噛合する一対の非円形歯車の噛合特性に関係する
ものではないので、特別に規定できる量ではなく、単な
る目安となる値である。この時の基準歯厚と背隙との関
係を第２図（ｃ）に示す。
第１図のII象限の歯形曲線においては、前記第Ｉ象限の
場合と逆に従動側となるので噛合面はＣとなり背隙は非
噛合面Ｄに穿設される。同様な関係を図示しない第III,
IV象限においても適用される。なお、このような背隙関
係をもたせるときは、長径rL側の頂点歯形Tnの第Ｉ象限
側には僅かの背隙BLoを穿設しておくことが必要であ
り、同様に第II象限側でもBLo′が穿設される。同様な
僅かな背隙は短径部歯形溝歯面および長径部歯面と短径
部歯溝歯面の相方に設けてもよい。更に、上記説明にお
いては長径rL側に頂点歯形Tnがある場合について述べた
が非円形歯車においては短径rs側に頂点歯形がある場合
も噛合は成立するもので、この場合においても背隙を非
噛合側に穿設する本発明の思想を同じように適用するこ
とができる。
場合と逆に従動側となるので噛合面はＣとなり背隙は非
噛合面Ｄに穿設される。同様な関係を図示しない第III,
IV象限においても適用される。なお、このような背隙関
係をもたせるときは、長径rL側の頂点歯形Tnの第Ｉ象限
側には僅かの背隙BLoを穿設しておくことが必要であ
り、同様に第II象限側でもBLo′が穿設される。同様な
僅かな背隙は短径部歯形溝歯面および長径部歯面と短径
部歯溝歯面の相方に設けてもよい。更に、上記説明にお
いては長径rL側に頂点歯形Tnがある場合について述べた
が非円形歯車においては短径rs側に頂点歯形がある場合
も噛合は成立するもので、この場合においても背隙を非
噛合側に穿設する本発明の思想を同じように適用するこ
とができる。
効果 上述のように、本発明によると、流量計の要部として噛
合回転する非円形歯車の噛合は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、従来の両歯面が背
隙をもつことによる接触歯面のすべり等がなくなり、歯
面の摩耗、騒音が減少し、この分、圧力損失の減少、器
差精度の向上をもたらし、総合的に流量計としての性能
の向上をもたらす。
合回転する非円形歯車の噛合は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、従来の両歯面が背
隙をもつことによる接触歯面のすべり等がなくなり、歯
面の摩耗、騒音が減少し、この分、圧力損失の減少、器
差精度の向上をもたらし、総合的に流量計としての性能
の向上をもたらす。
第１図は、本発明の容積流量計における非円形歯車を説
明する歯車曲線の一部を示す図、第２図は、直線上に展
開した基準ピッチ曲線上の歯厚を示す図、第３図及び第
４図は、非円形歯車の運動を説明するための図である。 １……流入口、２……流出口、３……本体、4,5……回
転子。
明する歯車曲線の一部を示す図、第２図は、直線上に展
開した基準ピッチ曲線上の歯厚を示す図、第３図及び第
４図は、非円形歯車の運動を説明するための図である。 １……流入口、２……流出口、３……本体、4,5……回
転子。
Claims (1)
- 【請求項１】回転可能に軸支され互いに噛合する一対の
非円形歯車を有し、噛合した該非円形歯車の各々の動径
が等しくなったとき、流入した流体の差圧により回転ト
ルクが生ずる主動側と、該主動側のトルクを受けて回転
する従動側となる容積形流量計において、回転により主
動側および従動側となったときの前記非円形歯車の動径
を挟む短径と長径との90゜区間に設けられた歯形の背隙
を噛合面をなくし非噛合面のみに設け、該歯形を前記短
径と長径で区切られた90゜毎交互に前記主動側と従動側
となるようにし、頂点歯形のみ両歯形面に背隙を設けた
ことを特徴とする容積流量形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61278055A JPH0781895B2 (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 容積流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61278055A JPH0781895B2 (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 容積流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63132117A JPS63132117A (ja) | 1988-06-04 |
| JPH0781895B2 true JPH0781895B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=17592026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61278055A Expired - Lifetime JPH0781895B2 (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 容積流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781895B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3827655B2 (ja) * | 2003-06-24 | 2006-09-27 | 株式会社オーバル | 非円形歯車及び非円形歯車を用いた容積式流量計 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5622111Y2 (ja) * | 1980-05-09 | 1981-05-25 | ||
| JPS5990017A (ja) * | 1983-10-14 | 1984-05-24 | Akitoshi Kitano | 非円型歯車式流量計 |
-
1986
- 1986-11-21 JP JP61278055A patent/JPH0781895B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63132117A (ja) | 1988-06-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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