KR100536060B1 - 링 기어 기계 틈새 - Google Patents

Abstract

a) 작동유체를 위한 하나 이상의 공급 포트(10)와 하나 이상의 배출 포트를 포함하는 기어 챔버(4)를 포함하는 케이싱(3);

b) 기어 챔버(4)에 공급되고, 회전축(D₁) 주위를 회전하고 외부날(1a)을 포함하는 내부 기어(1);

c) 내부 기어(1)의 회전축(D₁)에서 중심을 벗어난 롤링원 축(D₂)을 포함하고, 외부날(1a)보다 하나 이상 더 많은 날을 갖고 외부날(1a)과 맞물려서 기어(1,2) 중 하나가 다른 것에 대해서 회전 운동을 할 때, 작동유체를 하나 이상의 공급 포트(10)에서 하나 이상의 배출 포트(11)로 안내하는 팽창하고 수축하는 유체 셀(7)을 형성하는 롤링원 축(D₂) 주위의 내부날(2i)을 포함하는 기어(2),

d) 사이클로이드로부터 유도된 프로파일을 포함하는 두 개의 날(1a, 2i) 중 하나 이상의 팁 또는 루트로, 고정된 원 위의 피치원의 롤링 작용에 의해서 생성될 수 있는 팁 또는 루트, 및

e) 방사형 간극(P_R)과 접선방향의 간극(P_T)을 포함하는 맞물린 날(1a, 2i)를 포함하고,

f) 상기 접선방향의 간극(P_T)은 방사형 간극(P_R)보다 더 작고,

g) 상기 날(1a, 2i) 중 하나 이상의 팁 및 루트의 프로파일은 반경이 팁의 경우에 두 개의 프랭크 부분에서 정점 부분까지 연속적으로 더 작아지고, 또는 루트의 경우에 연속적으로 더 커지거나 연속적으로 더 작아지는 피치원의 외주의 일 지점의 궤적에 의해서 또는 그로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 변위-타입 링 기어 기계(펌프 또는 모터)가 제공된다.

Description

링 기어 기계 틈새{Ring gear machine clearance}

본 발명의 변위 타입 링 기어 펌프와 모터 운전 세트의 간극(clearance)에 관한 것이다.

링 기어 펌프는 작업 유체를 저압 측면에서 고압 측면으로 전달하면서 작업 유체를 압축하는 한편, 링 기어 모터는 링 기어 모터의 고압 측면에서 공급되고 저압 측면에서 배출된 압축된 작업 유체에 의해서 동력을 공급받는다. 두 종류의 링 기어 기계는 모두 외부날을 갖는 내부 스퍼기어와 내부날을 갖는 외부 스퍼기어를 포함하는 운전세트(running set)를 포함한다. 내부날은 일반적으로 외부날보다 하나 더 많은 날을 특징으로 한다. 두 개의 톱날은 맞물려있다. 하나의 기어가 다른 것에 대해서 회전할 때, 유체 셀의 순환, 팽창 및 수축이 내부 기어의 날과 외부 기어의 날 사이에 실현되고, 그것은 펌핑 모드에서 유체를 저압 측면에서 고압 측면으로 안내하고, 모터 모드에서 링 기어 기계의 고압 측면에서 저압 측면으로 안내한다.

그러한 운전세트를 위해서, 에피사이클로이드와 같이 내부 기어의 팁과 외부 기어의 루트를 배열하고, 하이포사이클로이드와 같이 내부 기어의 루트와 외부 기어의 팁을 배열할 가치가 있다. 에피사이클로이드는 작은 피치원의 롤링 작용에 의해서 형성되며, 그것은 각각 내부 기어와 외부 기어의 롤링원 위의, 내부기어와 외부기어에 대해서 반드시 동일할 필요는 없으나, 같을 수 있다. 대응하여 하이포사이클로이드가 형성되고, 내부기어와 외부기어 위의 작은 피치원은 유익하게 동일하나 반드시 그래야 하는 것은 아니다.

두 기어의 간극은 작업 유체의 속도 및 압력 수준에 따라서 다양하여야 한다. 기어의 높은 상대적인 속도를 위해서는, 두 기어 사이의 마찰과 온도 차이로 인해서 큰 간극이 바람직하다. 낮은 상대속도 및 고압 측면 위의 주로 높은 작업 압력에서, 체적 손실(누출 손실)을 최소화하기 위해서 작은 간극이 바람직하다. 그러나, 간극의 치수를 잴 때 고려하여야 하는 다른 영향 인자들이 존재한다. 그러한 다른 영향 인자로는 특히 생산이 결코 완벽하지 않음으로 인한 날의 필연적인 원형에서의 벗어남(out-of-round), 하나 또는 두 기어를 회전적으로 설치하는데 있어서의 정확성 및 기어의 실제적 편심과 계산된 날의 기초를 형성하는 편심 사이의 편차가 있으며, 이러한 문백에서 편심은 주로 기어의 롤링원 축의 간격으로 이해된다.

DE 42 00 883은 에피사이클로이드 또는 하이포사이클로이드 또는 양자를 그들의 롤링원의 방향으로 어느 정도까지 결합해서 평평하게 하여 방사형 간극의 문제점을 해결한다. 평평하게 하기 위해서, 더 작은 피치원이 각 사이클로이드를 위해서 고정된 큰 원 회전하나, 날의 프로파일은 작은 피치원의 외주 위의 일 지점에 의해서가 아니라 작은 피치원의 외주에서 그것의 중심으로 이동된 지점에 의해서 설명된다. 결과적으로 생긴 날의 사이클로이드는 직선 조각에 의해서 상호연결된다. 완전히 맞물리는 지점에서 요구되는 접선방향의 간극, 즉, 백래시(backlash)는 피치원의 롤링 작용에 의해서 얻은 날 중 하나 이상의 윤곽을 등거리로 오프셋하여 얻는다. 이러한 공지된 날 타입에서, 에피사이클로이드에서 하이포사이클로이드로의 전환점을 계산하는 것은 매우 복잡하다. 이와 별도로, 불연속적인 위치로 인해서 기계적인 노이즈가 생긴다.

EP 1 016 784 A는 각각 반경이 다른, 네 개의 작은 피치원의 롤링 작용에 의해서 내부 로터와 외부 로터의 사이클로이드를 생성하는 것을 권한다. 이는 불연속적인 위치를 피하면서 방사형 간극의 조정을 허용하나, 에피사이클로이드 및 하이포사이클로이드를 생성하는데 있어서의 세부사항으로 인해서, 방사형 간극보다 더 큰 접선방향의 간극을 희생시킨다. 완전한 맞물림 지점에서, 메이팅 팁의 정점에서 대응하는 날의 플랭크까지의 날들 사이에 형성된 간격이 넓어지고, 결과적으로 날에 문제가 생기게 된다. 주변으로의 과도한 백래시는 플랭크 접촉에 변화를 촉구하는 수역학의 힘 및 동역학의 힘 때문에 롤링원 영역의 주변에 채터(chatter)가 생기게 된다. 접선방향의 간극이 과도할 경우, 기어의 슬라이드-롤링 플랭크 사이의 유체막은 너무 두껍고 따라서 플랭크 접촉내 변화에 의해서 생기는 충격은 부적합하게 둔화된다. 채터는 특히 고속의, 낮은 점도의 작업 유체와 큰 직경의 운전세트에서 불가피하다. 또한, 플랭크 방향의 간극을 증가시키면 링 기어 기계의 체적 효능에 해롭다.

본 발명의 목적은 체적 효능이 향상되고 운전세트에 의해서 전개되는 노이즈가 감소되도록 링 기어 기계의 내부-축 운전세트의 맞물리는 날을 배열하는 것이다. 동시에, 날은 그들을 생성하기 위한 단순한 수학적인 세부사항에 기초하게 된다.

본 발명과 같은 링 기어 기계는 작업 유체를 위한 공급 및 배출을 포함하는 기어 챔버를 갖는 케이싱을 포함하는 것에 관한 것이다. 작업 유체는 바람직하게 액체이며, 특히 윤활유 또는 수역학적 유체이다. 링 기어 기계는 서로 맞물려 있는 하나 이상의 외부 날이 있는 내부 기어와 하나의 내부 날이 있는 외부 기어의 운전세트를 더 포함한다. 양 기어가 케이싱에 대해서 회전할 경우에, 운전 세트는 기어 챔버에 공급된다. 기어 중 하나가 스테이터일 경우에, 그것은 바람직하게 기어 챔버도 형성한다. 두 개 이상의 기어는 서로 편심적 롤링원 축을 포함한다. 외부 기어의 내부날은 내부 기어의 외부날보다 하나 이상 더 많은 날을 포함한다. 그것은 바람직하게 정확하게 하나 더 많은 날을 포함한다. 기어 중 하나의 회전 운전 작용에서, 맞물린 날은 작업 유체를 공급에서 배출로 안내하기 위해서, 팽창하고 수축하는 유체 셀, 즉, 더 커지고 더 작아지는 작동유체를 형성한다.

대부분의 적용에서, 운전세트 중 두 개 이상의 기어는 모두 각각 그것 자신의 롤링원 축 주위를 회전하고, 케이싱은 주로 두 개의 기어 중 하나를 위해서 회전 마운트를 형성하고, 다른 것은 회전 운전 또는 출력 부재에 비회전적으로 연결되어 있다. 그러나, 케이싱에 대해서 두 개 이상의 기어 중 두 개가 모두 그들의 회전축 주위를 회전할 필요는 없다. 케이싱에 대해 고정된 외부 기어, 소위 외부 스테이터는 내부 기어가 케이싱에 대해서 고정된 외부 스테이터에서 두 개의 궤도 운동, 즉 케이싱에 대해 고정된 회전축 주위의 원형 궤도 운동과 그것 자신의 롤링원 축 주위의 회전운동을 나타내면서, 특히 소위 궤도 기계로 공지되어 있다.

맞물린 날 중 하나 이상의 날의 형태에 대해서, 그들의 팁 또는 루트 또는 그들의 결합된 팁과 루트는 사이클로이드로부터 유도된다. 즉, 연관된 팁 또는 루트 외형은 고정된 원에 대한 피치원의 롤링 작용에 의해서 생성될 수 있다. 고정된 원은 대응하는 날의 롤링 회전축과 중심을 공유한다. 따라서, 하기에서 지칭하는 바와 같이 유도된 사이클로이드는 고정된 원에 대한 가변적인 반경의 피치원의 롤링작용에 의해서 생성될 수 있는 사이클로이드로서 이해되어야 한다. 맞물린 날은 방사형과 접선방향의 간극으로 움직인다. 반경 간극은 날이 서로에 대해서 그들의 생성의 기초를 형성하는 편심의 특징을 이룰 때 하나의 날의 어덴덤원과 다른 날의 디덴덤원 사이에 간격인 것으로 이해된다. 동일한 조건에서 접선방향의 간극은 후방 클랭크의 백래시, 즉, 완전히 맞물린 지점에서 기어 중 하나의 롤링원에서 계량된 것과 같은 외주 간극이다.

본 발명은 상기의 간극 정의에 관한 것이다. 그러나, 실제로 계량은 그들의 어덴덤원과 디덴덤원에 대해서 개별적으로 운전세트의 기어 각각을 계량하고, 획득한 데이터로부터 간극을 계산하여 계량 기계에서 편리하게 행해진다.

특히 단순하고, 실제로 적합한 계량방법은 최소 맞물림 지점에서 마주보는 팁 사이의 간격으로서 반경 간극 P_R을, 완전한 맞물림 지점에서의 날에 의해서 서로에 대해서 방사상으로 제거되고 추진되는 기어로 계량하는 것을 포함한다. 이러한 조건에서, 두 개의 날이 서로에 대해서 단지 방사형으로 정확하게 추진될 때, 백래시는 메이팅 팁 정점의 양 면의 완전히 맞물린 지점에 있는 두 개의 날 사이에 외주에 남아있다. 기어 중 하나의 롤링원 위의 양 면의 각 백래시의 총합은 접선 간극을 제 1 근사값으로 나타낸다. 날을 서로에 실제적으로 추진함에 의해서, 유사하게 반경 간극은 날의 마주보는 팁 사이에 틈새 게이지를 단순히 삽입함으로써 최소 맞물림 지점에서 제 1 근사값으로 계량될 수 있다.

실제로 간극을 계량하는 것에 관한 이러한 지시는 이미 상기한 바와 같이 두 개의 간극이 특히 정확한 편심과 같이 생성에 대한 기초를 형성하는 조건에 관련되기 때문에, 단지 보충적인 의미이다. 즉, 보다 정확하게 기어가 생산되고 간극이 계량될수록, 실제로 계량에 의해서 얻는 더 많은 간극이 본 발명의 견지에서 수학적인 간극에 가까울 것이다.

본 발명에 따라서, 맞물린 스퍼 날은 접선방향의 간극이 방사형 간극보다 더 작도록 구성되어 있다. 날 중 하나 이상을 생성하기 위해 본 발명의 상세한 설명에 따라서, 이러한 날의 팁 또는 루트의 프로파일은 작은 피치원의 외주 위의 궤적에 의해서 또는 일 지점의 궤적으로부터 형성되고, 그러한 작은 피치원의 반경은 팁 프로파일을 생성하기 위해 두 개의 플랭크 부분에서 정점 부분까지 계속해서 더 작아지거나, 또는 루트 프로파일을 생성하기 위해 계속해서 더 커진다. 추가적인 이점은 작은 피치원의 외주 위의 궤적에 의해서 또는 일 지점의 궤적으로부터 형성되는 루트 프로파일이며, 상기 작은 피치원의 반경은 두 개의 플랭크 부분에서 각 루트의 정점 부분까지 계속해서 더 작아진다. 본 발명에 따라서 대응하는 기어의 롤링원의 방향으로 평평해진 루트 프로파일은 단순한 방법 및 수단에 의해서 수학적으로 및 실제적으로 생성될 수 있으며, 특히 하나의 기어의 다른 것에 대한 지지를 개선하도록 하고 또한 맞물린 편평해진 팁에 무효 부피(dead volume)를 감소시키도록 작용한다. 루트의 편평화와 결합해서, 그렇게 편형해진 팁은 특히 본 발명에 따라서 팁일 수 있으며 또는 그것을 생성하기 위해서 다른 상세한 설명에 따라서 편평해진 팁일 수 있다. 본 출원인은 피치원을 변화시키기 위해서, 본 발명에 따라 그것을 생성하기 위해서 상세한 설명에 따라 날을 갖는 기어를 청구할 권리를 보유할 뿐만 아니라, 그러한 기어를 포함하는 운전세트, 특히, 본 발명에 따라 더 큰 방사형의 간극의 특징이 없는, 링 기어 기계용 운전세트를 청구할 권리를 보유한다.

바람직하게, 대응하는 피치원의 반경은 각 팁의 루트 지점 또는 날의 롤링원 위의 루트에서 연속적으로 변화한다. 이러한 상세한 설명에 의해서 생성되거나 생성가능한 궤적은 직접 대응하는 프로파일을 형성할 수 있다. 그러나, 프로파일은 또한 예를 들어, 대응하는 궤적 뒤에 등거리로 오프셋되어 그러한 자치에만 기초할 수 있다. 그러나, 그것을 생성하기 위해 상세한 설명에 따라 생성된 자치에서 프로파일의 편차는 본 발명에 따른 작은 접선방향의 간극이 설정되도록 하는 것 보다 결코 크지 않다.

피치원은 더 큰 고정된 원을 둘러싸지 않고, 고정된 원을 외부에서 회전하는 작은 피치원일 수 있다. 그러나, 피치원은 또한 이러한 경우에 더 작은 고정된 원을 둘러싸지 않고 고정된 원의 외부에서 회전하는 큰 피치원일 수 있다. 수학적으로, 이는 생성될 날의 롤링원의 평면에 두 개의 크랭크 운동을 포함한다. 두 개의 크랭크는 회전축에 상호연결되어 있다. 두 개의 크랭크 중 하나는 롤링원의 축 위의 고정된 지점 주위를 회전하는 한편, 두 개의 크랭크의 외부는 고정된 지점에서 관찰되는 바와 같이, 공통 회전축의 지점 주위를 회전한다. 두 개의 크랭크의 각속도는 다르나, 각각 일정하다. 큰 고정된 원을 둘러싸지 않는 작은 피치원의 롤링 작용에서, 고정된 지점 주위를 회전하는 내부 크랭크는 공통 회전축의 지점 주위를 회전하는 외부 크랭크보다 더 길다. 작은 고정된 원에 대한 둘러싸는 큰 피치원의 롤링 작용이 관여하는 경우에, 내부 크랭크는 외부 크랭크보다 더 작다. 동일한 날이 두 개의 롤링 작용, 즉, 두 개의 크랭크 관계에 의해서 각 경우에 생성될 수 있다는 사실은 예를 들어, 1960년에 발행된 VDI의 보고서 No. 45의 내연 엔진으로서 회전 및 궤도 피스톤 엔진에 대한 오. 바이에르의 독일 논문에 의해서 입증되었다. 본 발명은 또한 피치원이 두 개의 원 중 더 작거나 더 큰지 여부를 정의하지 않는다는 점에서 이것과 다시 관련이 있다. 또한, 피치원의 외주의 일 지점의 궤적으로서 팁 및/또는 루트 프로파일의 정의는 관련된 프로파일을 생성하기 위해서 실제적으로 변화하는 대응하는 피치원의 반경에 의해서 본 발명을 제한하지 않는다. 롤링원의 축과 중심을 공유하는, 원 위에 일정한 반경을 갖는 피치원의 롤링 작용과, 반경을 계속적으로 변화시킴으로써, 또는 일부 다른 상세한 설명에 의해서 동일한 자치가 생성될 수 있다면, 그러한 상세한 설명에 따라서 생성된 프로파일 또한 본 발명에 따라서 이해될 것이다.

작은 접선방향의 간극은 하나를 위해 두 개 날의 플랭크 간의 작은 쇼크 펄스 거리에 맞고, 플랭크 간의 더 얇은 유체 필름을 위한 다른 것에 맞고, 그것은 더 높은 압착 압력을 강화하고 따라서 플랭크가 공지된 날보다 더 잘 접촉하지 못하게 한다.

본 발명은 날을 배열하는데 있어서 높은 정도의 자유를 허용하면서, 어떤 특별한 적용시 특정한 간극 요건을 고려하는 것을 단순하게 한다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 돌출된 맞물림 지점의 간극을 미리 정하는 것만이 아니라, 예를 들어, 열적 변형, 소결된 성분을 교정하는데 있어서의 변형 또는 기어 블랭크를 브로칭하거나 소결하는데 있어서의 도구 변형과 같이 생산에서의 특정한 요건도 동시에 고려하는 것이 가능하다. 수백 바만큼 높은 작업 압력에서 본 발명에 따른 링 기어 기계를 작동시키면 기어의 탄성적 변형을 고려할 필요가 있는 한편, 유사하게 선택된 날 형태를 교정할 필요가 있다. 그렇게 교정을 하는 것은 피치원의 보조물과 각각 일정한 반경의 고정된 원으로 생성된 전통적인 사이클로이드 날로는 불가능하다. 본 발명에 의해 제안된 바와 같이, 사이클로이드를 체계적으로 변경하는 것은 특별한 적용에 따라서 간극을 변경시키는 새롭게 얻은 자유와 단순한 생성 세부사항의 이점을 결합시킨다.

본 발명은 또한 날의 강도에 대해서, 즉, 외주로 계량된 생산 내성이 기어 반경, 즉, 방사형으로 계량된 생산 내성보다 대체로 더 작을 수 있기 때문에, 기어를 생산하는데 대해서 유익하다. 이는 기어가 원형에서 벗어나고 타원형이기 때문이다. 특히 그것의 내부 기어가 피스톤 엔진의 크랭크축에 직접 설치되어 있고 그들의 주된 베어링에 현저한 방사형 운동을 생성하는 것으로 공지되어 있는 링 기어 펌프가 관게하는 경우에, 맞물린 기어의 증가된 방사형 간극이 유익하다. 이는 보통 자동차의 내연 엔진에 윤활유 펌프를 조립하는 경우이며, 그것은 본 발명에 따른 링 기어 펌프의 바람직한 이용을 나타낸다.

본 발명에 따른 궤적의 위치를 컴퓨터로 계산하는 것은 X축과 이동 빔, 즉 내부 크랭크 간의 중심각 χ로서 바람직하게 선택된 운전 변수를 이용하여 수학적으로 매우 간단하다. X축과 상기 이동 빔은 대응하는 기어의 롤링원의 중심점에서, 즉, 그것의 롤링원 축에서 만난다. 보통 방법에 의해서 작업 변수를 증가시키는 것은 팁/루트 전환에 어떠한 단절을 가져오지 않으면서, 매우 간단하다. 본 발명에 따라서 생성된 외부 날의 팁은 따라서 하이포사이클로이드 루트 또는 본 발명에 따라 유사하게 생성된 루트로 접선방향으로 이동된다. 물론, 본 발명에 따라서 생성된 외부 날의 루트에 동일하게 적용된 다음에, 그것은 에피사이클로이드 또는 본 발명에 따라 유사하게 생성된 외부 날의 팁으로 접선방향으로 이동한다. 본 발명에 따라 형성된 날이 내부 날일 때, 그것은 동일한 의도에서 예를 들어, 에피사이클로이드 루트 또는 본 발명에 따른 에피사이클로이드에서 유도된 루트 및 하이포사이클로이드 팁 또는 본 발명에 따라 하이포사이클로이드에서 유도된 팁으로 적용된다.

날의 팁 및/또는 루트에 대한 피치원의 가변적인 반경에 대해서, r=상수 는 적용되지 않으며, 오히려 r=r(χ)이다. r₀이 본 발명에 따라 팁을 생성하기 위해 피치원의 가장 큰 반경을 나타내고, r₀이 본 발명에 따라 루트를 생성하는데 피치원의 가장 작은 반경을 나타낸다면, r(χ) = r₀ ±△r(χ)이며, 여기서, r(χ)=r₀ 는 팁 또는 루트 플랭크의 가장 바깥쪽 위치이고, △r(χ)는 연속적, 바람직하게 연속적으로 식별가능하다.

피치원 반경이 본 발명에 따라 변화하는 것에 따른 함수는 특정한 편의에 따라서 선택될 수 있다. 피치원 반경은 특히 직선 함수 또는 적어도 2차 함수, 바람직하게 예를 들어, 포물선 함수 또는 폴리놈(polynome)과 같은 원뿔 곡선 함수에 따라서 변할 수 있다. 사인 또는 코사인 함수는 간단하기 때문에 특히 바람직하다. 피치원에서의 변화는 지지 위치에서 경험으로 얻은 값을 기초로 설명될 수 있으며 지지 위치에서의 내삽법 함수의 보조물로 어림잡을 수 있다. 그에 따라 얻은 내삽법 함수는 본 발명의 견지에서 경험 함수로 정의된다.

시작점 χ=0 및 종점 χ=2χs(여기서, χs는 정점의 중심각을 나타냄)에서 본 발명에 따라 생성된 팁 또는 루트의 정점의 양 면에서의 제로의 기울기의 특징을 나타내는 함수 △r(χ)에서 시작하는 상수값 r₀≠0으로부터 피치원 반경을 변화시키는 것이 특히 바람직하다.

각 팁 또는 각 루트의 양 면에서의 피치원 반경의 변화는 바람직하게 동일하여, 본 발명에 따라서 생성된 팁 및/또는 루트는 그들의 정점의 양 면에서 대칭적인 프로파일의 특색을 나타낸다.

본 발명에 따라 팁 및/또는 루트 프로파일을 생성하기 위해서, 함수가 연속적으로, 바람직하게 연속적으로 식별가능하게 및 따라서 서로에 대해서 접선방향으로 이동하는 한, 언급된 것들의 군에서 바람직하게 많은 다른 함수가 이용될 수 있다. 반경의 변화는 팁 프로파일을 생성하는데 있어서 단조로와야 하며, 예를 들어, 반경은 롤링 작용에서 팁의 정점에서 두 개의 플랭크를 향해서 단조롭게 증대하여야 한다. 그러나, 반경의 변화는 전체적인 롤링 작용을 통해서 반드시 연속적으로 생길 필요는 없으나, 연속적인 변화가 유익하다. 따라서, 반경은 특히 플랭크의 영역에서, 전체적으로 어느 정도 일정할 수 있어서, 예를 들어, 팁에서 정점을 향해 더 작아지게 되나 각 팁 또는 루트를 위해 어디에서나 연속적이게 된다.

본 발명에 따라 생성된 날의 대응하는 날은 바람직하게 본 발명에 따라서 유사하게 생성된다. 즉, 본 발명에 따라서 유사하게 생성된 팁 및/또는 루트를 바람직하게 포함한다. 그러나, 대응하는 날은 또한 바람직하게 정확한 또는 연장되거나 축소된 에피사이클로이드 및 바람직하게 정확한, 연장되거나 축소된 하이포사이클로이드인 팁과 루트를 포함하는, 순수하게 에피사이클로이드 또는 하이포사이클로이드일 수 있다. 따라서, 외부 날의 팁과 내부 날의 팁은 각각 본 발명에 따라서 생성될 수 있는 한편, 외부 날의 루트는 하이포사이클로이드이고 내부 날의 루트는 에피사이클로이드이다. 그러나, 대응하는 날은 필연적으로 에피사이클로이드와 하이포사이클로이드를 포함할 필요는 없으며, 예를 들어, 날법(toothing law)에 따라서 형성될 수 있다. 그러나, 양 날은 사이클로이드인 또는 본 발명에 따라서 사이클로이드에서 유도된 것인 팁과 루트만을 포함하는 것이 바람직하고, 여기서, 상세한 설명 및 청구범위에서와 같은 결합이 가능하다.

본 발명에 따라서 생성된 하나 이상의 날에서, 단지 팁 또는 루트가 본 발명에 따라 사이클로이드에서 유도된다면, 본 발명에 따라서 팁을 생성하는 것이 바람직하나, 단지 본 발명에 따라서 루트를 생성하는 것만이 여전히 유익하다. 본 발명에 따라서 팁을 편평하게 함으로써, 필요한 최소 맞물림 지점에서 필요한 방사형 간극과 완전한 맞물림 지점에서의 압축 유체용 공간을 동시에 얻는다. 단지 루트가 본 발명에 따라 피치원을 증가시킴으로써 생성된다면, 완전한 맞물림 지점에서 적어도 압착 유체를 위한 공간도 형성되는 한편, 최소 맞물림 지점에서 필요한 방사형 간극이 공지된 다른 수단에 의해서 획득될 수 있다.

방사형 간극을 생성하기 위해서, 두 개의 날 중 하나의 단지 하나의 피치원 반경은 팁 프로파일을 형성하기 위한 대응하는 고정된 원에 대한 롤링 작용에서 연속적으로 변경되기에 충분하다. 그러나, 해로운 공간을 줄이고 서로에 대해서 기어의 최적 방사형 안내를 위해서, 대응하는 날의 팁과 루트가 본 발명에 따라서 날에 가능한 한 정확하게 적합한 형태가 된다면, 본 발명에 따라 대응하는 날을 생성하는 것도 쉽게 가능하다. 따라서, 로터의 상호 방사형 지지는 각 루트의 정점으로 그들의 피치원을 감소시킴에 의한 팁 외에, 본 발명에 따라서 가장 유익하게 유사하게 그들을 생성함에 의해서, 본 발명에 따라서 형성된 팁에 방사형으로 더 가까운 대응하는 날의 루트를 가져오는 것이 유익할 것이다.

접선방향의 간극은 합계가 방사형 간극의 20 내지 60%이어야 하며, 이러한 표시는 다시 수학적 간극에 관한 것이며 정확한 편심을 가정한다. 접선방향의 간극이 대략 방사형 간극의 반인 경우에 특히 바람직하다.

매우 작은 간극에 대해서, 소위 변위 압축압력이 상대 속도가 증가함에 따라 완전히 맞물리는 지점에서 맞물리는 기어 사이에서 생길 것이며, 그것은 시끄러운 노이즈를 생기게 할 수 있으며 또한 기어의 추가 마모를 생기게 할 수 있다. 이를 막기 위해서, 하나의 갭에, 또는 본 발명에 따라 구성된 링 기어 기계내 필수적인 두 개의 기어에 공동이 바람직하게 좁은 축 그루브 형태로 제공될 수 있다. 이는 특히 배출관에 연결되어 있어서, 큰 피크 압축압력은 메이팅과 간극 조건을 혼란시키지 않으면서 말소될 수 있다.

링 기어 펌프의 즉각적인 변위의 변동을 최소화하기 위해서, 대응하는 참고원 또는 롤링 원에 대해서 측정된 갭의 위주 범위와 기어의 날은 청구항 14 또는 청구항 15에 따라서 형성되어야 한다.

접선방향의 간극은 궤적을 생성하기 위해서 두 개의 날이 수학적인 세부사항에 따라서 0의 접선방향 간극로 형성된 후에 두 개의 날 중 하나를 등거리로 오프셋하여 유익하게 얻을 수 있다. 마찬가지로 유익하겠지만, 그러나, 방사형 및 접선방향의 간극은 피치원 반경을 날 중 하나의 단지 팁에 대해서 피치원 반경을 변화시키기만 하면 얻을 수 있다. 대응하는 날이 사이클로이드 날일 경우, 접선방향의 간극도 0의 접선방향의 간극을 갖는 피치원 반경의 그것보다 더 큰 1/2 접선방향의 간극이 되도록 대응하는 날의 루트의 피치원을 선택하여 얻을 수 있는 반면에, 대응하는 날의 팁의 피치원의 반경은 0의 접선방향의 간극을 갖는 피치원 반경보다 더 작은 1/2 접선방향의 간극이 되도록 선택된다. 롤링원에 대해서 측정된 대응하는 날의 날 간격의 정도는 접선방향의 간극에 의해서 더 크고 롤링원에 대해서 측정된 대응하는 날의 팁의 두께는 롤링원에서의 그것의 간격과 팁이 각각 본 발명에 따른 날과 같은 정도 및 두께를 갖는 대응하는 날의 그것보다 접선방향의 간극에 의해서 더 작다. 물론, 사이클로이드 대응 날을 명목상의 치수로 생성하고 본 발명에 따른 날을 원하는 접선방향의 간극의 설정으로 생성하는 것의 반대 상황도 가능하다. 필요할 경우에, 접선방향의 간극은 피치원 반경을 변화시킴과 함께 날 중 하나, 필요하다면 두 개의 날을 등전위로 오프셋하여, 형성될 수 있다.

완전성을 위해서, 날을 생성하기 위한 본 발명에 따른 상세한 설명은 소위 제로터(gerotor) 날에도 적용가능하다는 것에 주목하여야 한다. 이러한 문맥에서, 정확하게 원형의 팁 형태는 일정한 플랭크 반경의 특색을 나타내면서, 외부 기어에 제공된다. 이러한 일정한 플랭크 반경은 규칙적인 원통형 형태를 기계로 만드는 것이 특히 제어하기 쉽기 때문에 역사적으로 기어 개발에서 유래한다. 외부 기어의 팁이 기어에 회전적으로 설치된 롤러에 의해서 형성된다면, 사실 일정한 반경이 강제적이다. 원형 팁과 맞물리는 대응 날, 즉, 내부 기어의 외부 날은 본 발명에 따라서 형성된다. 그러나, 이러한 문맥에서, 이것은 고정된 원을 감는 피치원의 변화는 아니다. 대신에, 발생기 과정에서, 또한 엔벨로프(envelope) 과정이라고도 불리는 과정에서, 두 개의 날에서의 메이팅 문제, 즉, 완전한 맞물림과 최소한의 맞물림 지점의 측면에 대한 플랭크 접촉으로 인해 최소 맞물림 지점에서 바람직하지 않게 커지는 두 개의 날의 마주보는 팁 사이에 공간이 생기는 문제를 막아서, 결과적으로 체적 효능의 감소를 생기게 하기 위해서 변경되는 것은 제로터의 아크의 반경이다.

제로터 날, 즉, 외부 기어의 내부 날의 원형 호를 변경시키면 내부 기어의 외부 날의 팁은 보통 엔벨로프 과정에서의 경우보다 더 가느다랗게 되도록 실시된다. 본 발명의 따라서, 내부 날의 팁의 아호의 반경은 외부 날의 팁의 정점이 생성될 때 최소이다. 정점에서 출발하여 외부 날의 팁의 두 개의 플랭크 부분까지, 내부 날의 팁의 아호의 반경은 증가하고, 결과적으로 롤링 원위 외부 날의 팁은 일정한 반경의 아호를 갖는 엔벨로프 과정에 따른 경우 보다 더 가느다랗게 되고, 따라서 날의 횡적 메이팅, 즉, 플랭크 접촉으로 인한 메이팅 문제의 위험을 막거나 적어도 감소시킨다. 본 발명에 따른 이러한 배열은 특히 유체 셀들 간의 누설 문제의 위험과 높은 작업 압력을 인해 변형하는 내부 기어의 위험이 있을 경우에 유익하다.

다른 유리한 실시예들이 하위 청구항들에 기재되어 있는 경우, 이들 하위 청구항들도 마땅히 참조되어야 한다.

링 기어 기계에 더해서, 본 발명은 또한 본 발명에 따라서 생성된 하나 이상의 날을 갖는 맞물린 기어를 포함하거나, 또는 이러한 두 개의 기어만에 의해서 단순히 형성된 운전세트에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예는 도면을 참고로 구체화될 것이다. 실시예에 의해서 설명된 특징들은 청구항의 주제를 각각 개별적으로 및 개시된 결합으로 유익하게 발달시킨다. 또한, 실시예 중 단지 하나에 개시된 특징들은 달리 개시되지 않거나 단지 그 경우만 가능하지 않는 한, 각각 다른 예들을 발달시키거나 개별적인 특징 또는 특징들의 결합에 대한 대안을 발달시킨다.

도 1은 펌프 케이싱(3)의 기어 챔버(4)에 회전적으로 설치된 운전세트에 대해서 수직하게 본 링 기어 펌프를 나타낸다. 펌프 케이싱(3)의 커버는 운전세트와 기어 챔버(4)를 노출시키기 위해서 생략하였다. 링 기어 펌프의 운전세트는 도 2에 따로 다시 도시하였다.

링 기어 펌프는 운전세트를 형성하는 외부날(1a)을 갖는 내부기어(1)와 내부날(2i)을 갖는 외부기어(2)를 포함한다. 외부날(1a)은 내부날(2i) 보다 더 적은 날을 갖는다. 내부 축 운전세트에 대해서, 내부날(2i)의 날 수는 바람직하게 4개 이상이며 바람직하게 많아야 15개이고, 보다 바람직하게 5개 이상인 것에 주목하여야 한다. 실시예에서, 내부날(2i)은 12개의 날을 갖는다.

내부기어(1)의 회전축 D₁은 외부기어(2)의 회전축 D₂에 평행하게 간격을 두고 즉, 중심을 벗어나 운전된다. 이러한 편심거리, 즉, 두 개의 회전축 D₁과 D₂ 사이의 간격은 "e"로 식별된다. 또한, 내부기어(1)의 롤링원과 외부기어(2)의 롤링원이 표시되고 W₁과 W₂로 명시된다. 회전축 D₁과 D₂는 기어(1 및 2)의 롤링원 축과 일치한다.

내부기어(1)와 외부기어(2)는 그들 사이에 유체 전달 공간을 형성한다. 이러한 유체 전달 공간은 유체 셀(7)로 나뉘고, 각각은 다른 것으로부터 압력이 통하지 않게 고립되어 있다. 각각의 개별적인 유체 셀(7)은 내부날(2i)의 각각 두 개의 연속적인, 방사형으로 마주보는 날과 팁 또는 플랭크 접촉을 갖는 외부날(1a)의 각각의 두 개의 연속적인 날에 의해서 외부날(1a)과 내부날(2i)의 두 개의 연속적인 날 사이에 형성되어 있다. 두 개의 날(1a 및 2i)의 팁 사이에, 최소 맞물림 지점에, 적은 방사형 간극이 존재한다. 이러한 간극은 P_R로 표시되고, 이 때, 회전축(D₁ 및 D₂)은 날(1a 및 2i)을 생성하기 위한 기초를 형성하는 이론적인 편심거리 "e"을 나타낸다. 방사형 간극(P_R)에 상당하는 간격은 불가피한 손실이 최소가 되도록 크기가 정해져야 한다.

직경방향으로 대립한 완전히 맞물리는 지점에서 최소로 맞물리는 지점까지, 유체 셀(7)은 회전방향(D)으로 증가하면서 더 커진 다음에. 최소한 맞물리는 지점에서 다시 축소된다. 펌프 동작에서, 팽창하는 유체 셀(7)은 저압 측면을 형성하고 축소하는 유체셀(7)은 고압 측면을 형성한다. 저압 측면은 펌프 공급관에 연결되어 있고, 고압 측면은 펌프 출구에 연결되어 있다. 축방향으로 인접한, 웨브에 의해서 서로 분리되어 있는, 신장 형태의 포트(10 및 11)는 유체 셀(7) 영역내 케이싱(1)에 공급되어 있다. 포트(10)는 저압 측면의 유체셀(7)을 덮고, 대응하여 저압 포트 펌프 동작시 공급 포트를 형성하고, 다른 포트(11)는 대응하여 고압 포트 펌프 동작시 배출 포트를 형성한다. 그러한 링 기어 기계와 동등하게 가능한, 모터 동작에서, 관계는 물론 반대이다. 완전히 맞물리는 지점과 최소한 맞물리는 지점에서, 케이싱은 각각의 인접한 공급 및 배출 포트(10 및 11) 사이에 밀봉 웨브를 형성한다.

기어(1 및 2) 중 하나가 회전 운전될 때, 유체는 최소한의 맞물림 지점을 통해서 전달된, 저압 측면의 팽창하는 유체셀(7)과 포트(11)를 통해서 펌프 배출로 더 높은 압력에서 배출된 고압 측면의 팽창하는 유체셀(7)에 의해서 포트(10)를 통해서 끌어당겨진다. 실시예에서, 펌프는 운전축에 의해서 형성된 회전 운전부재(5)로부터 그것의 회전운전을 받는다. 내부기어(1)는 회전운전부재(5)에 회전가능하지 않게 연결되어 있다.

내연 엔진용 윤활유 펌프, 즉, 모터 오일 펌프와 같은 펌프의 바람직한 적용에서, 회전운전부재(5)는 주로 직접 크랭축이거나 그것의 입구축이 엔진의 크랭크축인 변속기의 출구축이다. 동일하게, 회전운전부재(5)는 엔진의 힘 또는 토크를 같아지게 하기 위한 출구축에 의해서 형성될 수 있다. 그러나, 다른 회전운전부재 특히, 예를 들어, 자동차 서보(servo) 운전용 수압펌프와 같은 다른 펌프의 적용에서 동등하게 생각할 수 있다. 운전되는 내부기어(1) 대신에, 외부기어(2)가 회전운전될 수 있으며, 그러한 회전 운동에 내부기어(1)가 종속되게 된다. 그러나, 실시예에서, 외부기어(2)는 대부분의 적용에서 일반적인 것과 같이, 그것의 외부 원주를 통해서 케이싱(3)에 회전적으로 설치된다.

외부날(1a) 및 내부날(2i)은 운전기어의 리딩(leading) 플랭크가 피동기어의 메이팅(mating) 플랭크와 접촉할 때, 트레일링(trailing) 플랭크 사이의 공간에 따라서, 기어(1 및 2) 중 하나의 롤링원 위의 완전히 맞물리는 지점에서, 방사형 간극(P_R)이 원주로 측정된, 즉, 접선방향으로 측정된 접선방향 간극 보다 더 크도록 형성되어 있다. 외부날(1a)의 프로파일과 내부날(2i)의 프로파일은 각각 사이클로이드에 의해서 형성되거나 사이클로이드로부터 유래한다. 즉, 날(1a 및 2i)의 팁과 루트는 고정된 원 위의 피치원의 롤링 작용에 의해서 생성될 수 있다. 접선방향의 간극보다 더 큰 방사형 간극 P_R을 얻기 위해서, 날(1a 및 2i) 중 하나 이상의 팁의 프로파일은 고정된 원 위의 일정한 반경의 피치원의 롤링 작용에 의해서 생성된 사이클로이드에 비해서 특별한 방식으로 방사형으로 평평해진다. 대응하는 날(1a 또는 2i)의 팁의 프로파일은 유사하게 평평해지거나 또한, 예를 들어, 일정한 반경의 고정된 원 위의 일정한 반경의 피치원의 롤링 작용에 의해서 얻은 사이클로이드로부터 형성될 수 있다. 원칙적으로, 바람직하지 않을지라도, 대응하는 날(1a 또는 2i)은 방사형 간극 P_R이 접선방향의 간극보다 더 크다고 가정되는 한, 사이클로이드의 그것보다 더 뾰족한 팁 프로파일을 포함할 수 있다.

실시예에서, 외부날(1a) 루트의 프로파일은 하이포사이클로이드이고, 내부날(2i) 루트의 프로파일은 에피사이클로이드이다. 양 사이클로이드는 각각 대응하는 기어(1 또는 2)의 롤링원 W₁ 또는 W₂에서, 각각 일정한 반경을 갖는, 그들의 피치원의 롤링 작용에 의해서 생성되고, 그에 따라, 에피사이클로이드의 피치원은 바람직하게 하이포사이클로이드의 피치원과 같지 않다.

도 3은 팁이 내부기어(1)에 대해서 어떻게 생성되는지를 예를 들어 설명하고 있다. 그러나, 예시의 목적을 위해서, 날 두께와 기어 지름의 비는 도 1에 도시된 내부기어(1)에 대해서 보다 더 큰 것으로 도시되어 있다.

도 3에서, R은 롤링원 W₁의 반경을 나타낸다. 롤링원 W₁은 회전축 D₁에 공심인 큰 고정된 원을 형성하고, 더 작은 피치원 B는 외부적으로 팁을 생성하기 위해서 이러한 고정된 원에 롤링작용을 갖는다. 작은 피치원 B는 롤링작용 동안 연속적으로 변하는 반경 b를 갖는다. 예를 들어, 도 3의 단일한 팁에 도시되어 있는 바와 같이, 내부기어(1)의 팁들은 각각 동일한 형태를 갖는다. 반경 r의 변화로 인해서, 작은 피치원 B는 기술적으로 피치원이 아니나, "피치원(pitch circle)"이라는 용어를 설명하기 위해서 계속 사용될 것이다.

수학적으로, 롤링작용은 특히 고정된 원 및/또는 롤링 원 W₁의 평면의 두 개의 크랭크의 운동에 의해서 처리될 수 있다. 이러한 두 개의 크랭크 중에서 하나는 피치원 B의 중심점 M과 고정된 원 W₁의 중심점 0을 연결하는 직선 F이다. 고정된 원 W₁의 중심점 0은 롤링원 축 D₁에 놓여있다. 다른 크랭크는 피치원 B의 반경 b와 동일한 길이를 갖는 직선이다. 직선 b는 피치원 B의 원주의 일 지점을 중심점 M과 연결한다. 지점 0에서 보는 바와 같이, 직선 F는 내부 크랭크를 형성하고, 직선 b는 외부 크랭크를 형성한다. 두 개의 크랭크 F 및 b는 중심점 M에서 서로 회전적으로 연결되어 있다.

기어(1)에 고정적으로 연결되어 있고, 고정된 원 W₁의 중심점 0에서 그것의 근원을 갖는, 데카르트 좌표 X/Y 공동 시스템도 도 3에 도시되어 있다. 시작 위치에서, 두 개의 크랭크 F와 b는 X축에서 하나가 다른 것보다 높게 놓여 있고, 외부 크랭크 b의 종점은 A로 표시되어 있다. 피치원 B의 원주의 이러한 점 A는 또한 시작 위치에서 고정된 원 W₁에 놓인다. 상기 정의된 X축과 내부 크랭크 F간의 중심각 χ은 크랭크 운동을 위한 운전 변수로서 작용한다. 따라서, 중심각 χ은 시작 위치에서 0이다. 피치원 B의 롤링작용은 내부 크랭크 F의 고정된 원 W₁의 중심점 0 주위로의 회전운동에 대응하고, 그 위에 외부 크랭크 b의 피치원 B의 중심점 M의 주위로의 회전운동이 놓인다. 도 3에서, 피치원 B는 시작 위치, 두 개의 중간 위치와 종점 위치에 도시되어 있다. 종점 위치에서, 외부 크랭크 b의 위치 A는 고정된 원 W₁으로 복귀하였다. 두 개의 중간 위치 중 하나에서, 피치원 B의 원주 위의 점 A는 팁 프로파일의 정점 S와 일치한다. 피치원 B의 이러한 위치에서, 외부 크랭크 b는 내부 크랭크 F의 직렬(in-line) 연장을 형성한다. 외부 크랭크 b는 이러한 위치에서, 피치원 B의 최소 반경 b_min에 대응하여, 최소 길이를 나타낸다. 유사하게 대응하는 중심각이 도입되고, χs로 표시된다. 피치원 B는 χ=0의 시작 위치와 χ=2χs의 종점 위치에서 최대 반경 b0을 나타낸다. 점 A가 팁의 정점 S와 일치하는 중간 위치 χ=χs에서 출발하여, 피치원 B의 반경 b는 고정 원 W₁ 위의 가장 큰 값 b₀에 도달할 때까지, 정점 S의 양 측면에서 단조증가하거나 대칭적으로 증가한다. 롤링 작용동안, 내부 크랭크 F의 길이는 일정하다. 외부 크랭크 b의 길이는 하기에 의해서 주어진다:

b(χ) = b₀ - △b(χ) 이고, χ∈(0, 2χs).

△b는 바람직하게 사인 또는 코사인 함수이며, 예를 들어 하기와 같다:

△b(χ) = (C/2)sin((πχ)/(2χs)),

상기 식에서, 상수 C/2는 팁 또는 루트의 정점에서 피치원 반경이 b₀에서 벗어나는 길이의 양이다. 상기 함수 △b(χ)에 따라서, 외부 크랭크 b의 길이는 두 개의 연속되는 제로 사이에 놓인 사인 함수 부분의 양에 따라서 변화한다. 그러나, 외부 크랭크 b의 길이가 대응하는 함수의 최소값와 인접한 최대값 사이에 놓인 사인 또는 코사인 함수 부분의 양에 따라서 변한다면, 팁의 플랭크 부분내 외부 크랭크 b의 길이는 일정한 반경 r₀을 갖는 피치원의 에피사이클로이드의 더 근접한 근사값이기 때문에, 보다 유익하다. 따라서, △b(χ)는 하기의 두 개의 식 중 특정한 하나를 만족시킬 수 있다:

△b(χ) = (C/2)∥sin((πχ)/(2χs)-π/2)｜-1｜

△b(χ) = (C/2)∥cos((πχ)/(2χs)｜-1｜,

상기 식에서, 수직선은 절대양을 나타낸다.

도 4와 연이은 도 5 및 6은 날(1a 및 2i)을 각각 나타내고, 여기서, 두 개의 회전축 D₁ 및 D₂는 날(1a 및 2i)을 생성하기 위해 기초를 형성하는 서로에 대한 편심거리 e를 나타내고, 외부날(1a)의 팁의 정점 S₁과 내부날(2i)의 루트의 정점 S₂는 동일한 방사부에 위치한다. 운전세트 중에, 두 개의 날(1a 및 2i)은, 기어(1 및 2) 중 하나가 다른 것에 대해서 회전 운전을 하기 때문에, 이러한 이론적인 위치를 자연적으로 가정하지 않는다. 그러나, 도 4 내지 6은 그러나, 예시적인 날 쌍을 설명한다.

도 4는 도 1 및 2에서 설명한 바와 같은 실시예에 따른 운전 세트에 대한 완전한 맞물림 지점을 나타내고, 여기서 내부기어(1)의 외부날(1a)만이 본 발명에 따라 형성된다. 도 3을 참고로 설명한 바와 같이, 외부날(1a)의 각각의 팁의 프로파일은 에피사이클로이드에서 유래하고, 대응하게 E1_mod로 나타낸다. 반대로, 외부날(a)의 루트의 프로파일은 롤링원 W₁의 내부의 일정한 반경의 작은 피치원의 롤링작용에 의해서 생성될 수 있는 하이포사이클로이드 H1이다. 내부기어(1)의 롤링원 W1에서, 외부날(1a)의 팁과 루트는 접선방향으로 결합한다. 외부기어(2)의 내부날(2i)는 외부기어(2)의 롤링원 W2 위의 작은 피치원의 롤링작용에 의해서 생성될 수 있는 하이포사이클로이드 팁 H2와 에피사이클로이드 루트 E2를 포함하는 종래의 사이클로이드 프로파일을 나타낸다. 하이포사이클로이드 팁 H2를 생성하기 위한 피치원은 내부기어(1)의 하이포사이클로이드 루트(H1)를 생성하기 위한 피치원과 같은, 일정한 반경을 포함한다. 외부기어(2)의 롤링원 W₂에 대해서 측정된, 에피사이클로이드 E2는 에피사이클로이드로부터 유도된, 내부기어(1)의 팁 E1_mod와 두께가 같다.

에피사이클로이드 E2를 생성하기 위한 일정한 피치원 반경을 기초로 하여, 외부날(1a)의 팁 프로파일을 생성하기 위하 변형함수 △b는 롤링원 W₁ 또는 내부기어(1)의 참고원을 감는 가변적인 피치원 B의 길이가 내부날(2i)의 에피사이클로이드 E2의 두께와 동일하도록 형성될 필요가 있다. 따라서, 날(1a 및 2i)을 생성하기 위한 세부사항은 결과적으로 실제로 실시될 수 없는 0의 접선방향 간극 P_T이 된다. 가능한 한 작지만, 상대적인 운동을 위해서 충분히 큰, 기어(1 및 2) 사이의 접선방향의 간극 P_T에 도달하기 위해서, 상기한 바와 같이 생성된 두 개의 날(1a 및 2i) 중 하나는 예를 들어, 생성을 위한 세부사항에 따라서 얻은 소결된 기어 블랭크의 와이어 부식에 의해서 그것의 전체적인 프로파일에 걸쳐서, 등거리로, 즉, 프로파일에 표준적으로 오프셋(offset)된다. 이러한 예에서, 각각의 롤링원에 대해서 측정된 동일한 두께를 갖는 주어진 에피사이클로이드 E2 및 유도된 에피사이클로이드 E1_mod의 등거리 오프셋 양 Ω은 따라서 P_T/2와 같다. 따라서, 완전히 맞물리는 점에서, 두 개의 정점 S₁ 및 S₂는 방사형 간격을 나타내고, Ω=P_T/2와 2(b₂ -b_min)의 합계이고, 여기서, b₂는 에피사이클로이드 E2의 피치원의 일정한 반경이다. 이러한 방사형 간격은 방사형 간극에 대응한다. 즉, P_R은 P_R = 2(b₂-b_min) + Ω에 의해서 주어진다.

동일한 방사형 간극 P_R은 결과적으로 두 개의 날(1a 및 2i)의 팁 사이의 최소한 맞물리는 점에서 도 4에서 설명한 바와 같은 실시예가 된다.

예를 들어, 본 발명에 따른 내부기어(1)의 팁 프로파일을 생성하는 것과 등거리로 오프셋하는 것을 결합하여, 접선방향의 간극 P_T는 본 발명에 따른 등거리 오프셋과 반경 △b(χs)의 변화를 덮붙여서 등거리 오프셋과 방사형 간극 P_R에 의해서 형성될 수 있다. 이는 결과적으로 본 발명에 따른 날(1a 및 2i) 중 하나 이상의 프로파일을 생성함에 의해서만 가능한 것 이상으로 다양한 추가적인 방법이 된다.

도 4의 실시예에서, 0.02㎜의 접선방향의 간극 P_T와 0.06㎜의 방사형 간극 P_R이 예를 들어, 바람직하다면, 등거리 오프셋은 Ω=0.01㎜가 되고, 상기한 반경의 차이는 (b₂-b_min)=b₂-(b₀-△b(χs))=0.05㎜가 될 것이다.

도 5는 외부날(1a)과 내부날(2i)이 모두 본 발명에 따라서 생성된 운전 세트에 대해 맞물린 지점을 나타낸다. 외부날(1a)의 팁 프로파일과 내부날(2i)의 팁 프로파일은 모두 도 3에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 롤링 원 W₁과 W₂의 각각의 방향으로 평평해진다. 사이클로이드로부터 유도된 팁 프로파일은 E1_mod 및 H2_mod로 표시된다. 피치원이 변화함으로 인한 팁 프로파일의 평평함은 한편의 외부날(1a)과 다른 편의 내부날(2i)의 경우에, 동일하나 반드시 동일할 필요는 없기 때문에, 팁과 루트의 정점 사이의 방사형 간격은 P_R과 P'_R에 의해서 다르게 표시되며, 여기서, 곡선 H1과 H2_mod는 완전히 맞물린 지점에서 전환되어야 한다. 도 4의 운전세트에서와 같이, 접선방향의 간극 P_T는 오프셋 생성에 의해서, 즉, 양 Ω에 의해서 두 개의 날(1a 및 2i) 중 하나 이상, 바람직하게 단지 하나를 등거리로 오프셋하여 얻는다. 그러나, 도 5의 날(1a 및 2i)의 경우에, 최소한 맞물린 지점에서 마주보는 팁 사이의 간격은 P_R이 아니고 P_R + P'_R + Ω이다.

도 6은 제 3 실시예에 따른 운전세트에 대해 완전히 맞물리는 지점을 나타낸다. 팁 프로파일 E1_mod와 H2_mod는 본 발명에 따라서 형성된다. 두 개의 루트 프로파일 H1_mod와 E2_mod는 롤링원 W₁ 위의 가변적인 반경의 피치원과 외부기어(2)의 롤링원 W₂ 위의 가변적인 반경의 피치원의 롤링작용에 의해서 생성된다. 그러나, 루트 프로파일을 생성하는데 있어서, 대응하는 피치원의 반경은 루트의 정점에서 두 개의 프랭크로 팽창되어, 압착 유체를 수용하거나 및/또는 배출하기에 충분한 하나의 압착 유체 공간을 제외하고, 루트와 메이팅 팁 사이의 무효공간을 감소시킨다. 방사형 간극은 전체적으로 도 5의 실시예의 그것에 대응한다고 가정한다.

도 7은 날(1a 및 2i)을 갖는 두 개의 맞물리는 기어(1 및 2)를 나타내며, 그들 중 하나 이상은 본 발명에 따라서 생성된다. 완전히 맞물리는 지점에 압착 유체를 위한 공간을 만들거나, 또는 이미 존재하는 그러한 공간을 팽창시키기 위해서, 축방향 그루브(8)가 내부기어(1)의 루트 각각의 기부에 기계로 만들어진다. 기어(1 및 2)가 링 기어 펌프의 운전세트를 형성한다면, 축방향의 그루브(8)는 각각 링 기어 펌프의 배출과 통한다. 기어(1)의 참고원 또는 롤링원에 계량된, 내부기어(1)의 날에 따라서, 청구항 14에 대응하는 날(1a 및 2i)은 날 간격 보다 더 얇다. 롤링원 또는 참고원에 대해서 계량된, 날에 대한 날 간격의 외주 정도의 비를 1.5 내지 3 범위로 선택하면 펌프 전달시 불가피한 순간적인 진동을 최소화한다.

도 8은 전달시 진동이 외주 정도의 역 비를 선택하여 최소로 될 수 있다는 것에 따라서, 청구항 15를 설명한다. 도 8의 실시예에서, 외부날(1a)의 날은 그것의 날 간격보다 대응하게 더 두껍다.

도 9의 링 기어 기계는 모터로서 작동된다. 외부기어(2)는 외부기어(2)의 외주 주변에 균일하게 분포되어 배열된 다수의 볼트(9)를 통해서 케이싱(3)에 회전가능하지 않게 연결되어, 내부날(2i)을 갖는 스테이터를 형성한다. 링 기어 기계는 궤도 기계로서 형성된다. 내부기어(1)는 그것의 외부날(1a)에 더해서, 회전운전부재(5)에 비회전적으로 고정된 운전 피니언(6)을 갖는 내부 날 맞물림을 포함한다. 날(1a 및 2i) 중 하나 이상은 본 발명에 따라서 형성된다. 특히 도 3에 의해서 약술한 바와 같이 형성될 수 있다.

도 10은 알맞은 경우에 궤도 기계의 스테이터를 형성하는 외부 기어(2)를 유사하게 포함하는 운전세트의 추가적인 예를 도시한다. 도 10의 실시예에서, 외부기어(2)는 제로터(gerotor) 내부날(2i')을 포함한다. 외부기어(2)의 내부날(2i')의 날, 특히 팁은 롤러에 의해서 형성되며, 개별적으로 외부기어(2)의 롤링원 축에 평행한 장축 중심선 주위의 외부기어(2)의 나머지에 회전가능하게 연결되어 있다. 모든 롤러(12)는 동일한, 일정한 반경을 갖는다.

대응하는 날, 즉, 내부기어(1)의 외부날(1a')은 고정된 원 위의 피치원의 롤링작용에 의하지 않고, 외부날(1a')이 생성됨에 의해 발생기 또는 엔벨로프(envelope) 과정에서의 롤러(12)의 반경을 변화시켜서 유사하게 생성된다. 엔벨로프 과정에서, 그러나 롤러(12)의 반경은 상수로서 처리되지 않고, 최소값에서 시작하여 계속적으로 더 커지게 된다. 외부날(1a')의 팁의 각각의 정점을 얻기 위한 롤러(12)의 반경은 최소값을 나타낸다. 정점에서 두 개의 플랭크 영역까지, 바람직하게 외부날(1a')의 팁의 각각의 롤링원 위의 팁 플랭크의 두 개의 루트 지점까지, 롤러(12)의 반경은 실제로 실시된 내부날(2i')의 롤러(12)에 의해서 제시된 값까지 증가된다. 접선방향의 간극은 따라서 일정한 반경을 이용하여 엔벨로프 과정에서 접선방향의 간극에 대해서 증가한다.

도 1은 내부축 운전세트를 포함하는 내부 링 기어 펌프의 도면이고;

도 2는 도 1의 운전세트이고;

도 3은 생성되고 있는 팁이고;

도 4는 제 1 실시예의 운전세트의 완전한 맞물림 지점이고;

도 5는 제 2 실시예의 운전세트의 완전한 맞물림 지점이고;

도 6은 제 3 실시예의 운전세트의 완전한 맞물림 지점이고;

도 7은 압착 유체 공간을 포함하는 운전세트이고;

도 8은 각각의 롤링원에 대해서 계량된, 운전세트, 날 및 다른 두께를 갖는 갭이고;

도 9는 케이싱에 회전가능하지 않게 연결된 외부 기어를 포함하는 궤도 기계이고;

도 10은 외부 기어, 롤러에 의해서 형성된 외부 기어의 날을 포함하는 궤도기계의 운전세트이다.

Claims (18)

1. a) 작동유체를 위한 하나 이상의 공급 포트(10)와 하나 이상의 배출 포트를 포함하는 기어 챔버(4)를 포함하는 케이싱(3);

   b) 기어 챔버(4)에 공급되고, 회전축(D₁) 주위를 회전하고 외부날(1a)을 포함하는 내부 기어(1);

   c) 내부 기어(1)의 회전축(D₁)에서 중심을 벗어난 롤링원 축(D₂)을 포함하고, 외부날(1a)보다 하나 이상 더 많은 날을 갖고 외부날(1a)과 맞물려서 기어(1,2) 중 하나가 다른 것에 대해서 회전 운동을 할 때, 작동유체를 하나 이상의 공급 포트(10)에서 하나 이상의 배출 포트(11)로 안내하는 팽창하고 수축하는 유체 셀(7)을 형성하는 롤링원 축(D₂) 주위의 내부날(2i)을 포함하는 기어(2),

   d) 사이클로이드로부터 유도된 프로파일을 포함하는 두 개의 날(1a, 2i) 중 하나 이상의 팁 또는 루트로, 고정된 원 위의 피치원의 롤링 작용에 의해서 생성될 수 있는 팁 또는 루트, 및

   e) 방사형 간극(P_R)과 접선방향의 간극(P_T)을 포함하는 맞물린 날(1a, 2i)를 포함하고,

   f) 상기 접선방향의 간극(P_T)은 방사형 간극(P_R)보다 더 작고,

   g) 상기 날(1a, 2i) 중 하나 이상의 팁 및 루트의 프로파일은 반경이 팁의 경우에 두 개의 프랭크 부분에서 정점 부분까지 연속적으로 더 작아지고, 또는 루트의 경우에 연속적으로 더 커지거나 연속적으로 더 작아지는 피치원의 원주 상의 하나의 지점의 궤적에 의해서 또는 그 궤적으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 변위-타입 링 기어 기계.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 팁의 프로파일은 반경이 두 개의 프랭크 부분에서 정점 부분까지 연속적으로 더 작아지는 제 1 피치원의 원주 상의 하나의 지점의 궤적에 의해서 또는 그로부터 형성되고, 루트의 프로파일은 반경이 두 개의 프랭크 부분에서 루트의 정점 부분까지 연속적으로 더 커지는 제 2 피치원의 원주 상의 하나의 지점의 궤적에 의해서 또는 그로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 두 개의 날(1a, 2i) 중 다른 것의 팁의 프로파일은 반경이 두 개의 프랭크 부분에서 팁의 정점 부분까지 연속적으로 더 작아지는 제 3 피치원의 원주 상의 하나의 지점의 궤적에 의해서 또는 그로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 날(1a, 2i) 중 다른 것의 루트의 프로파일은 반경이 두 개의 프랭크 부분에서 루트의 정점 부분까지 연속적으로 더 커지는 제 4 피치원의 원주 상의 하나의 지점의 궤적에 의해서 또는 그로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 날(1a, 2i) 중 하나 이상의 팁의 프로파일은 반경이 두 개의 프랭크 부분에서 팁의 정점 부분까지 연속적으로 더 작아지는 피치원의 원주 상의 하나의 지점의 궤적에 의해서 또는 그로부터 형성되고, 두 개의 날(1a, 2i) 중 다른 것의 루트의 프로파일은 반경이 두 개의 프랭크 부분에서 루트의 정점 부분까지 연속적으로 더 작아지는 제 4 피치원의 원주 상의 하나의 지점의 궤적에 의해서 또는 그로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 롤링 작용시, 상기 피치원의 반경은 일차 함수 또는 사인 또는 코사인 함수 또는 적어도 이차 함수, 바람직하게 원뿔 곡선 함수 또는 폴리놈에 따라서 변하는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 롤링 작용시, 상기 피치원의 반경은 경험에서 얻은 것과 같은 함수에 따라서 변하는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접선방향의 간극(P_T)은 방사형 간극(P_R)의 20 내지 60%인 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 날(1a, 2i) 중 하나 이상의 프로파일은 궤적을 형성하는 프로파일을 생성하기 위한 세부사항과 비교할 때 등거리로 오프셋되어, 롤링원(W1, W2)에서 계량된 접선방향의 간극(P_T) 중 일부 또는 바람직하게 총 접선방향의 간극(P_T)을 얻는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 날(1a, 2i)의 팁 프로파일과 루트 프로파일은 사이클로이드이거나 사이클로이드로부터 유도되고, 프로파일의 생성 피치원은 서로 어울려서 피치원의 외주의 지점의 궤적에서, 롤링원(W1, W2)에서 계량된 접선방향의 간극(P_T)의 일부, 또는 바람직하게 총 접선방향의 간극(P_T)을 얻는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 날(1a, 2i)의 팁과 루트의 프로파일은 교차점에서 접선방향으로 서로를 향해 있는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 날(1a, 2i) 중 단지 하나는, 팁의 피치원과 루트의 피치원중 어느 하나 또는 모두가 변하는 것을 생성하기 위한 프로파일을 포함하는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 날(1a, 2i)의 팁과 루트중 어느 하나 또는 모두의 프로파일은 반경이 정점 부분에서 팁과 루트중 어느 하나 또는 모두의 두 개의 프랭크 부분까지 연속적으로 변하는 피치원의 외주 위의 지점의 궤적에 의해서 또는 그로부터 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 대응하는 롤링원에서 계량된, 상기 외부날(1a)의 날 갭과 내부날(2i)의 날의 외주 범위는 대응하는 롤링원에서 계량된, 외부날(1a)의 날과 내부날(2i)의 날 갭의 외주 범위의 1.5 내지 3배인 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 대응하는 롤링원에서 계량된, 상기 외부날(1a)의 날과 내부날(2i)의 날 갭의 외주 범위는 대응하는 롤링원에서 계량된, 외부날(1a)의 날 갭과 내부날(2i)의 날의 외주 범위의 1.5 내지 3배인 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 날(1a, 2i) 중 하나 이상의 루트에, 압착 유체를 위해 공동(8)이 제공되는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
17. 제 1 항 내지 제 16 중 어느 한 항에 있어서, 기어(1,2) 중 하나, 바람직하게 외부 기어(2)는 모터 동작을 위해서, 케이싱(3)에 대해서 비회전적인 스테이터를 형성하는 것을 특징으로 하는 링 기어 기계.
18. 변위-타입 링 기어 기계, 바람직하게 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항의 링 기어 기계를 위한 운전세트로,

    a) 외부날(1a)을 갖는 내부 기어(1);

    b) 외부날(1a)보다 하나 이상 더 많은 날을 포함하고, 기어(1,2) 중 하나의 회전축(D₁)이 기어(1,2) 중 다른 것의 롤링원 축(D₂)에서 중심을 벗어난 날(1a, 2i)의 맞물림 작용시 외부날(1a)로 팽창 및 수축 유체 셀을 형성하는 내부날(2i)을 갖는 외부 기어(2),

    c) 사이클로이드로부터 유도된 프로파일을 포함하고, 고정된 원 위 피치원의 롤링작용에 의해서 생성될 수 있는, 날(1a, 2i) 중 하나 이상의 팁 또는 루트,

    d) 방사형 간극(P_R)과 접선방향의 간극(P_T)을 포함하는 맞물린 날(1a, 2i)을 포함하고,

    e) 상기 접선방향의 간극(P_T)은 방사형 간극(P_R)보다 더 작고,

    f) 날(1a, 2i) 중 하나 이상의 팁 또는 루트의 프로파일은 반경이 팁의 경우에 두 개의 프랭크 부분에서 정점 부분까지 연속적으로 더 작아지고, 루트의 경우에 연속적으로 더 커지거나 연속적으로 더 작아지는 피치원의 원주 상의 하나의 지점의 궤적에 의해서 또는 그로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 운전세트.