KR101606815B1 - Method for Designing Outer Rotor Lobe Shape Using 2 Ellipses and Gerotor Pump Designed by the Method - Google Patents
Method for Designing Outer Rotor Lobe Shape Using 2 Ellipses and Gerotor Pump Designed by the Method Download PDFInfo
- Publication number
- KR101606815B1 KR101606815B1 KR1020150073176A KR20150073176A KR101606815B1 KR 101606815 B1 KR101606815 B1 KR 101606815B1 KR 1020150073176 A KR1020150073176 A KR 1020150073176A KR 20150073176 A KR20150073176 A KR 20150073176A KR 101606815 B1 KR101606815 B1 KR 101606815B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ellipse
- shape
- rotor
- outer rotor
- equation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G06F17/5086—
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2240/00—Components
- F04C2240/20—Rotors
Abstract
Description
본 발명은 지로터 펌프의 설계 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2개의 타원을 조합하여 외부로터 및 내부로터의 치형을 설계하는 지로터 펌프의 치형 설계 방법 및 그 설계 방법에 의해 설계된 지로터 펌프에 관한 것이다. The present invention relates to a method of designing a geared rotor pump, and more particularly, to a geared design method of a geared rotor pump for designing a tooth profile of an outer rotor and an inner rotor by combining two ellipses, .
본 발명에 의해 설계된 지로터 펌프의 로터 치형을 "SDICHOID Ⅲ(상품명)"으로 명명하며, 그 뜻은 본 출원인인 삼한에서 개발한 역동적이며 혁신적인 치형곡선(SAMHAN DYNAMIC INNOVATION CHOID Ⅲ)를 의미하는 것이다. The rotor tooth profile of a ground rotor pump designed according to the present invention is referred to as " SDICHOID III (trade name) ", which means SAMHAN DYNAMIC INNOVATION CHOID III developed by Samhan who is Applicant.
자동차 엔진의 윤활장치는 엔진작동을 원활히 하고 수명을 오래 유지하기 위한 필수장치이며 이러한 윤활장치의 구성품 중 하나인 오일펌프는 유량, 내구성, 소음 및 소형화 측면에서 유리한 내접형 오일 펌프가 주로 사용된다.The lubrication system of an automobile engine is an indispensable device for smooth engine operation and long life. An oil pump, which is one of the components of such a lubrication apparatus, is mainly used for an internal-type oil pump which is advantageous in terms of flow rate, durability, noise and miniaturization.
이러한 오일 펌프(oil pump)는 자동차의 엔진 등에 장착되어 구동되는 엔진의 필수 기능 부품으로 엔진으로부터 공급받는 기계적인 에너지를 엔진 오일의 압력 에너지 및 속도 에너지로 변환시켜 엔진 내부의 각 습동부에 윤활 오일을 공급하여 부품의 이상 마모, 소착 등이 발생하지 않도록 하는 부품이다. 상기 오일 펌프를 구성하는 부품은 전기적인 모터(electric motor), 키이(key), 내부로터(inner rotor), 로터 케이스(rotor case), 오링(O-ring), 스크류(screw) 등으로 구성된다. 상기 오일 펌프에서 기타 표준 제품 이외에 로터 케이스는 오일 펌프의 사양에 따라 다이캐스팅으로 생산되고 있으며, 상기 외부로터 및 내부로터는 분말 단조로 생산되고 있다.Such an oil pump is an essential functional part of an engine that is mounted on an engine of an automobile and converts mechanical energy supplied from the engine to pressure energy and speed energy of the engine oil so that lubricating oil To prevent abnormal wear, disconnection, and the like of the components. The components constituting the oil pump are composed of an electric motor, a key, an inner rotor, a rotor case, an O-ring, a screw, and the like . In addition to other standard products in the oil pump, the rotor case is manufactured by die casting according to the specifications of the oil pump, and the outer rotor and the inner rotor are produced by powder forging.
이와 같은 오일 펌프는 지로터(gerotor)의 치형 형상에 따라 오일펌프의 성능, 진동, 효율이 달라지므로 오일 펌프의 성능과 진동, 효율을 향상시키기 위해서는 치형에 관련된 인자를 분석하여 치형의 기하학적(geometry), 유체역학적(CFD: computational fluid dynamics), 시스템적(system simulation) 접근이 요구되었다.In order to improve the performance, vibration and efficiency of the oil pump, the parameters related to the tooth profile are analyzed to determine the geometry of the gear pump ), Computational fluid dynamics (CFD), and system simulation approaches.
지로터 오일 펌프의 외부로터 로브 형상 설계에 관한 종래의 기술로서 본 발명자에 의해 제안되어 특허등록된 지로터 펌프의 설계 방법(등록특허공보 제10-1269057호)이 있다. 도 1을 참조하면, 상기 등록특허는 외부로터(1)의 로브(1a) 형상이 0°에서 γ까지는 첫번째 타원형 곡선(타원1)으로, η까지는 인벌루트(involute) 곡선으로, η 이상에서는 두번째 타원형 곡선(타원2)으로 조합된 형상을 갖도록 설계하는 방법을 제시하고 있다. 여기서 상기 인벌루트 곡선은 원형에서 도출되는 인벌루트 곡선이다. There is a method for designing a ground rotor pump proposed by the present inventor and registered as a patent (Patent Registration No. 10-1269057) as a conventional technique for designing an outer rotor lobe shape of a rotor oil pump. 1, the lap 1a of the
그런데 상기한 등록특허공보의 설계방법에 의해 제작된 지로터 오일 펌프를 비롯하여, 2타원-폴리서클 조합형 치형, 그리고 하이포사이클로이드-폴리서클-에피사이클로이드 조합형 치형을 갖는 지로퍼 오일 펌프는 기존의 지로터 오일 펌프에 비하여 유량과 내마모성, 소음 측면에서 획기적인 장점을 갖는 것이 사실이지만, 인벌루트 곡선의 궤적으로 인하여 유량을 증가시키고, 미끄럼률과 압력각을 감소시키는데 한계가 있었다. However, the geothermal oil pump having the two-elliptic-poly-circle combination tooth type and the hypocyloid-poly-circle-epicycloid combination tooth type manufactured by the above-mentioned design method of the patent publication, It is true that it has a remarkable advantage in terms of flow rate, abrasion resistance, and noise compared to an oil pump. However, due to the trajectory of the involute curve, there is a limit to increase the flow rate and reduce the slip rate and the pressure angle.
또한 종래의 지로터 오일 펌프의 치형을 설계함에 있어서 외부로터 로브의 치형을 설계할 때, 첫번째 타원형 곡선과 두번째 타원형 곡선 사이에 인벌루트 곡선을 삽입할 때 병진 이동 알고리즘만 적용하여 설계하도록 되어 있다. 즉, 기존의 병진 이동 알고리즘만을 이용한 설계 방법에서는 인벌루트의 좌표축을 x축 및 y축으로 병진이동을 통하여 타원1 및 타원2와 조합한다. In designing the tooth profile of the conventional rotor oil pump, when designing the tooth profile of the outer rotor lobe, it is designed to apply only the translation movement algorithm when inserting the involute curve between the first elliptic curve and the second elliptic curve. That is, in the design method using only the conventional translation movement algorithm, the coordinate axes of the involute are combined with the
이러한 병진 이동 알고리즘만 적용하는 방식에서는 곡선의 설계인자가 제한적이므로 조합 형상의 첨점(cusp) 및 루프(loop)가 나타나게 되며, 이는 로터 성능인자 중 미끄럼률과 압력각 등에 좋지 않은 영향을 준다. In the method of applying only the translational movement algorithm, the design parameter of the curve is limited, so that the cusp and the loop of the combination shape appear, which adversely affects the slip rate and the pressure angle among the rotor performance factors.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 회전 및 병진 이동 알고리즘을 이용하여 2개의 타원이 조합된 외부로터 로브 및 내부로터 형상을 설계하고, 이를 통해 지로터 오일 펌프의 유량을 증가시키고, 유량맥동과 미끄럼률 및 압력각을 감소시켜 소음을 저감할 수 있는 지로터 펌프의 치형 설계 방법 및 그 설계 방법에 의해 설계된 지로터 펌프를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to design an outer rotor lobe and an inner rotor shape in which two ellipses are combined using a rotation and translational motion algorithm, The present invention provides a ground rotor pump designed to increase the flow rate and reduce noise by reducing flow pulsation, slip rate and pressure angle.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따른 지로터 펌프의 치형 설계 방법은, 외부로터의 로브 형상이 2개의 타원이 조합된 형상을 갖도록 지로터 펌프의 치형을 설계하는 방법으로서, (S1) 외부로터(1)의 로브(lobe)(1a) 형상이 타원의 단일 형상인 경우에서 외부로터의 로브 형상의 구성방정식을 도출하는 단계; (S2) S1 단계에서 도출된 구성방정식에 의해 얻어진 타원1의 좌표축을 회전 및 병진 이동하여 타원1에 대한 형상 함수를 도출하고, 타원1을 X축을 기준으로 대칭시켜 타원2의 형상 함수를 도출하는 단계; (S3) 상기 S2 단계에서 구해진 타원1 및 타원2에 대하여 내부로터와 외부로터의 접촉점 방정식을 도출하는 단계; (S4) 상기 접촉점 방정식으로부터 내부로터 및 외부로터의 형상을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of designing a tooth profile of a ground rotor pump such that a lobe shape of an outer rotor has a shape in which two ellipses are combined, (S1) deriving a constitutive equation of the lobe shape of the outer rotor in the case where the shape of the lobe (1a) of the outer rotor (1) is a single shape of an ellipse; (S2) The shape function for the
본 발명에 따르면, 지로터 펌프의 외부로터 및 내부로터의 치형이 회전 및 병진 이동 알고리즘에 의해 2개의 타원이 조합된 치형을 갖게 됨으로써 기존보다 유량이 증가됨과 동시에, 유량맥동과 미끄럼률 및 압력각이 감소되어 소음이 저감되는 효과를 얻을 수 있음이 확인되었다.According to the present invention, since the tooth profile of the outer rotor and the inner rotor of the geared pump has a tooth shape in which two ellipses are combined by the rotation and translation movement algorithm, the flow rate is increased more than the conventional one, and the flow rate pulsation, It is confirmed that the effect of reducing the noise can be obtained.
도 1은 종래의 타원1-인벌루트-타원2 조합의 치형을 갖는 지로터 펌프를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 지로퍼 펌프를 설계하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 타원의 구성 방정식을 도출하기 위한 도면이다.
도 4는 회전 이동 및 병진 이동 알고리즘을 이용한 타원1-타원2의 조합 형상을 나타낸 도면이다.
도 5는 단일 타원 및 인벌루트 형상에 대한 내부로터와 외부로터의 접촉점 방정식을 도출하기 위한 도면이다.
도 6은 타원1 및 타원 2에 대한 내부로터와 외부로터의 접촉점 방정식을 도출하기 위한 도면이다.
도 7은 접촉점을 이용하여 외부로터의 치형을 설계하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 접촉점을 이용하여 내부로터의 치형을 설계하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 지로터 펌프의 치형 설계 시스템의 입력모듈을 통해 설계변수가 입력된 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 창출모듈에 의해 창출된 외부로터 및 내부로터가 출력모듈을 통해 출력된 예를 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a plan view schematically illustrating a ground rotor pump having a tooth profile of a conventional elliptical 1-involute-elliptic 2 combination.
FIG. 2 is a view sequentially illustrating a process of designing a geopower pump according to the present invention.
3 is a diagram for deriving a constitutive equation of an ellipse.
4 is a view showing a combination shape of an elliptical 1-
5 is a diagram for deriving a contact point equation between an inner rotor and an outer rotor for a single ellipse and involute shape.
6 is a diagram for deriving a contact point equation between the inner rotor and the outer rotor for the
7 is a view showing a process of designing a tooth profile of an outer rotor using a contact point.
8 is a view showing a process of designing a tooth profile of an inner rotor using a contact point.
9 is a diagram showing an example in which design variables are inputted through an input module of a tooth type design system of a ground rotor pump.
10 is a diagram showing an example in which the outer rotor and the inner rotor generated by the creation module are output through the output module.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지로터 펌프의 치형 설계 방법 및 그 설계 방법에 의해 설계된 지로터 펌프의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a ground rotor pump according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 지로퍼 펌프를 설계하는 과정을 순차적으로 나타낸 것으로, 먼저 내부로터와 외부로터에 대한 피치원(pitch circle)을 설계하고(step 1), 타원1과 타원2에 대한 구성 방정식을 통해 2개의 타원이 조합된 외부로터의 로브 형상을 설계한다(step 2-1, 2-2). 그리고, 2개의 타원의 조합형상에 대하여 내부로터와 외부로터의 접촉점 방정식을 도출하고(step 3), 상기 접촉점 방정식으로부터 내부로터 및 외부로터의 형상을 산출한다(step 4 및 5). FIG. 2 is a diagram illustrating a process of designing a geopower pump according to an embodiment of the present invention. First, a pitch circle for an inner rotor and an outer rotor is designed (step 1), and a configuration for an
이러한 설계 방법에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.This design method will be described in more detail as follows.
● 타원 단일 형상의 매개변수 방정식 ● Parameter equation of elliptic shape
외부로터(1)의 로브(lobe)(1a) 형상이 타원 단일 형상인 경우의 외부로터 로브(lobe) 형상에 대한 매개변수 방정식을 구한다. 이 때, 타원 형상은 원(수학식 1)을 하나의 축 방향으로 확대하거나 축소하여 얻을 수 있다. 도 3에 도시한 것과 같이 타원 위의 임의의 한 점 F와 F에서 내린 수선의 교점 A의 중심점과의 거리(ρ)는 원의 반경(rl2)과 수학식 2와 같은 관계가 성립한다. 타원은 원을 한 축방향으로 축소 및 확대하여 얻게 되므로 이를 이용하면 원과 타원의 매개변수 방정식은 수학식4로 표현된다.The parameter equation for the shape of the outer rotor lobe in the case where the shape of the lobe 1a of the
● 타원1-타원2 조합 형상 함수 ● Ellipse 1 - Ellipse 2 Combining shape function
도 4에 도시한 것과 같이, 본 발명의 회전 및 병진이동 알고리즘을 이용한 2-타원이 조합된 외부로터의 로브형상은 타원1-타원2의 두 부분으로 구성된다. 첫 번째 형상인 타원1의 좌표축을 기준으로 시계반대 방향으로 η 만큼 회전 이동시킨 후, 이를 b만큼 -y방향으로 병진 이동시켜 타원1에 대한 형상 함수를 수학식 5와 같이 구한다. 타원2의 경우, x축을 기준으로 타원1을 대칭시킨 형상으로, 수학식 6 과 같이 표현하며 회전 및 병진이동 알고리즘을 도 4에 나타내었다. 이 때, b는 수학식 5의 y1와 수학식 6의 y2가 같아지기 위한 값이며, O1및 O2는 각각 내부로터 및 외부로터의 중심이다. γ은 타원을 삽입할 구간의 각도이며, d는 외부로터의 중심과 외부로터 로브의 곡률 중심 사이의 거리, rl2은 외부로터 로브의 반경, k는 타원의 장단축비를 나타낸다. As shown in FIG. 4, the lobe shape of the outer rotor combined with the 2-ellipse using the rotation and translational motion algorithm of the present invention is composed of two parts of the ellipse 1-
● 2-타원 조합 형상의 접촉점 방정식 ● Contact Point Equation of 2-elliptic Combined Shape
도 6 및 수학식 8 ~ 수학식 11 과 같이, 치형의 기구학적 조건을 이용하여 외부로터 로브의 한점에서 피치점 P2와의 방향벡터(V1)와 접선벡터(V2)가 직각을 이루는 각도 θ를 Newton-Rahpson 법을 이용하여 찾고 접촉점을 구한다. 여기서, α는 P2와 외부로터의 중심(O2)이 이루는 각도이다.As shown in FIG. 6 and (8) to (11), an angle at which a direction vector (V 1 ) and a tangent vector (V 2 ) from the pitch point P 2 at one point of the outer rotor lobe are perpendicular to each other θ is found by using the Newton-Rahpson method and the contact point is obtained. Where α is the angle between P 2 and the center O 2 of the outer rotor.
각 타원의 형상 함수 및 기구학적 조건을 이용하여 2-타원에 대한 조합형상인 타원1 및 타원2의 접촉점 방정식(Ce1,Ce2)을 나타내면 수학식 12 및 수학식 13과 같다.The contact point equations (C e1 , C e2 ) of the
● 접촉점을 이용한 로터 창출 방정식 ● Rotor creation equation using contact points
다음으로 내부로터의 곡률 형상을 이용하여 외부로터의 로브의 형상 설계를 수행한다. Next, the shape of the lobe of the outer rotor is designed using the curvature shape of the inner rotor.
외부로터의 잇수가 Z2 라 하면, 내부로터의 곡률반경이 최대가 되는 경우는 도 7 에서와 같이 내부로터가 외부 로터의 중심으로부터 회전각이 아래의 수학식 14와 같이 되는 경우이다. If the number of teeth of the outer rotor LA Z 2, a case where in each case the radius of curvature of the inner rotor becomes the maximum is the inner rotor, as shown in Fig. 7 is rotated from the center of the outer rotor have to be as shown in Equation 14 below.
도 7에서 ①구간은 치저경 부분으로, 외부 로터의 접촉점 A’을 외부로터의 중심으로부터 회전시켜 얻는다. 이는 수학식 15에 나타내었다. ②구간은 치선경 부분으로 창출된 내부 로터 형상의 일부분을 외부 로터의 중심을 기준으로 수학식 14만큼 회전한 형상으로 구성된다. 이는 수학식 16에 나타내었다.In Fig. 7, the section (1) is a toothbrush portion, and the contact point A 'of the outer rotor is obtained by rotating the center of the outer rotor. This is shown in equation (15). The section (2) consists of a part of the internal rotor shape created by the tooth-turning part and rotated by the equation (14) with respect to the center of the external rotor. This is shown in Equation (16).
도 8에 도출된 접촉점으로부터 내부로터를 설계하는 과정을 나타내면, 아래의 수학식 17와 같이 접촉점 A'를 내부로터 중심점(O1)의 시계방향으로 α'만큼 회전 시키면 내부로터 형상이 창출된다. 여기서, α'는 아래의 수학식 18과 같다.Referring to the process of designing the inner rotor from the contact point derived in FIG. 8, the inner rotor shape is created by rotating the contact point A 'by the angle?' In the clockwise direction of the inner rotor center point O 1 as shown in Equation 17 below. Here, α 'is expressed by the following equation (18).
여기서 α'는 아래의 수학식 20과 같다. Here, α 'is expressed by the following equation (20).
지로터 설계 시스템Geothermal Design System
상술한 것과 같은 본 발명의 타원1-타원2가 조합된 지로터 펌프의 외부로터 및 내부로터의 치형 설계 방법은 지로터 펌프 설계 시스템에서 설계 프로그램으로서 구현된다. The method of designing the outer rotor and the inner rotor teeth of the ground rotor pump in which the ellipse 1-
본 발명의 지로터 펌프의 치형 설계 시스템은, 설계변수를 입력하는 입력모듈(Input module), 상술한 본 발명의 회전 및 병진 이동 알고리즘을 이용한 타원1-타원2 조합 치형 형상을 생성하는 창출모듈(Generating profile module), 성능인자 계산 및 계산결과를 화면에 출력하는 출력모듈(Output module)을 포함한다. The gear tooth designing system of the present invention includes an input module for inputting design parameters, a creation module for generating an elliptical 1-
이러한 지로터 펌프의 치형 설계 시스템은 입력된 설계변수로부터 치형 방정식에 의하여 외부 및 내부로터의 궤적을 창출하고, 이를 토대로 유량, 유량맥동, 미끄럼률 및 압력각을 계산한다.The geotechnical design system of the geothermal pump generates the trajectories of the external and internal rotors from the input design variables by the toothed equation and calculates the flow rate, flow rate pulsation, slip rate and pressure angle based on the generated trajectories.
도 9는 지로터 펌프의 치형 설계 시스템의 입력모듈을 통해 설계변수가 입력된 예를 나타내고, 도 10은 창출모듈에 의해 창출된 외부로터 및 내부로터가 출력모듈을 통해 출력된 예를 나타낸다. FIG. 9 shows an example in which design variables are input through an input module of a tooth type design system of a ground rotor pump, and FIG. 10 shows an example in which an outer rotor and an inner rotor generated by a creation module are output through an output module.
아래의 표 1과 같은 설계 인자들을 입력하여 본 발명의 2-타원 조합 형상을 갖는 치형에 대해 최적 설계를 한 결과, 유량의 경우 20.4710 cc/rev이며, 소음을 나타내는 인자인 유량맥동은 4.1424%, 미끄럼률 1.0945 및 압력각이 22.5056°인 것으로 나타났다. 이는 기존의 원형의 로브 형상을 갖는 지로터 펌프와 비교하여 유량은 4.39% 증가하여 연비가 향상되고, 유량맥동은 22.92%, 미끄럼률은 52.62%, 압력각은 18.07%로 감소하여 소음이 크게 감소하는 것으로 예측되었다. As a result of the optimal design of the tooth profile having the 2-elliptical combination shape according to the present invention by inputting the design factors as shown in the following Table 1, the flow rate was 20.4710 cc / rev, the flow rate pulsation as the noise factor was 4.1424% Slip ratio of 1.0945 and a pressure angle of 22.5056 °. The flow rate was increased by 4.39% compared to the conventional circular rotor type lobe pump, and the flow rate was improved by 22.92%, slip rate by 52.62% and pressure angle by 18.07% .
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. And it is to be understood that such modified embodiments belong to the scope of protection of the present invention defined by the appended claims.
1 : 외부로터
1a : 로브(lobe)
2 : 내부로터1: outer rotor
1a: lobe
2: Internal rotor
Claims (7)
(S1) 외부로터(1)의 로브(lobe)(1a) 형상이 타원의 단일 형상인 경우에서 외부로터의 로브 형상의 구성방정식을 도출하는 단계;
(S2) S1 단계에서 도출된 구성방정식에 의해 얻어진 타원1의 좌표축을 기준으로 시계반대 방향으로 η 만큼 회전 이동시킨 후, 이를 b만큼 -y방향으로 병진 이동시켜 타원1에 대한 형상 함수를 도출하고, 타원1을 X축을 기준으로 대칭시켜 타원2의 형상 함수를 도출하는 단계;
(S3) 상기 S2 단계에서 구해진 타원1 및 타원2에 대하여 내부로터와 외부로터의 접촉점 방정식을 도출하는 단계;
(S4) 상기 접촉점 방정식으로부터 내부로터 및 외부로터의 형상을 산출하는 단계;를 포함하고,
상기 S2 단계에서 도출되는 타원1의 형상 함수는 아래의 식과 같고,
타원2의 형상 함수는 아래의 수학식과 같으며,
여기서, b는 타원1의 형상 함수의 y1와 타원2의 형상 함수의 y2가 같아지기 위한 값이며, O1및 O2는 각각 내부로터 및 외부로터의 중심이고, γ은 타원을 삽입할 구간의 각도이며, d는 외부로터의 중심과 외부로터 로브의 곡률 중심 사이의 거리, rl2은 외부로터 로브의 반경, k는 타원의 장단축비를 나타내며,
상기 S3 단계에서는, 외부로터의 로브의 피치점 P를 시계방향으로 각도 α만큼 회전시킨 점 P'와 타원 형상 위의 점을 연결한 후, Newton-Rahpson 법을 이용하여 아래의 수학식
으로 접촉식 방정식을 도출하는 것을 특징으로 하는 지로터 펌프의 치형 설계 방법.A method of designing a tooth profile of a ground rotor pump so that a lobe shape of an outer rotor has a shape in which two ellipses are combined,
(S1) deriving a constitutive equation of the lobe shape of the outer rotor in the case where the shape of the lobe (1a) of the outer rotor (1) is a single shape of an ellipse;
(S2) After rotating the ellipse 1 in the clockwise direction about the coordinate axis of the ellipse 1 obtained by the constitutive equation derived in the step S1 by 侶, the shape function for the ellipse 1 is derived by translating it by -y direction by b , Deriving a shape function of the ellipse 2 by symmetry of the ellipse 1 with respect to the X axis;
(S3) deriving a contact point equation between the inner rotor and the outer rotor for the ellipse 1 and the ellipse 2 obtained in the step S2;
(S4) calculating a shape of the inner rotor and the outer rotor from the contact point equations,
The shape function of the ellipse 1 derived in the step S2 is expressed by the following equation,
The shape function of the ellipse 2 is expressed by the following equation,
Here, b is a value to become a y 2 of the shape function of the y 1, the shape function of the elliptical one with ellipse 2 I, O1 and O2 and the center of each of the inner rotor and the outer rotor, γ is the period to insert the oval D is the distance between the center of the outer rotor and the center of curvature of the outer rotor lobe, rl 2 is the radius of the outer rotor lobe, k is the longitudinal short axis ratio of the ellipse,
In step S3, a point P 'obtained by rotating the pitch point P of the lobe of the outer rotor by an angle? In the clockwise direction is connected to a point on the elliptic shape, and then the point P'
Wherein the contact equation is derived from the contact equation.
상기 S4 단계에서 도출되는 타원1에 대한 내부로터와 외부로터의 접촉점 방정식은 아래의 수학식,
으로 표현되는 것을 특징으로 하는 지로터 펌프의 치형 설계 방법.6. The method of claim 5, wherein the contact point equation between the inner rotor and the outer rotor for the ellipse 1 derived in step S4 is expressed by the following equation,
The contact point equation between the inner rotor and the outer rotor for the ellipse 1 derived in the step S4 is expressed by the following equation,
Wherein said step (d) comprises the steps of:
Characterized in that it is designed by the designing method according to any one of claims 1 to 6 and has a lobe tooth profile of an outer rotor of a shape in which two ellipses are combined by a rotational movement and translation movement algorithm Rotor pumps.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150073176A KR101606815B1 (en) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Method for Designing Outer Rotor Lobe Shape Using 2 Ellipses and Gerotor Pump Designed by the Method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150073176A KR101606815B1 (en) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Method for Designing Outer Rotor Lobe Shape Using 2 Ellipses and Gerotor Pump Designed by the Method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101606815B1 true KR101606815B1 (en) | 2016-03-28 |
Family
ID=57003665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150073176A KR101606815B1 (en) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Method for Designing Outer Rotor Lobe Shape Using 2 Ellipses and Gerotor Pump Designed by the Method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101606815B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200141765A (en) * | 2019-06-11 | 2020-12-21 | 울산대학교 산학협력단 | Calculation method of circular tooth profile of silenced gear pump and gear calculated by the same |
KR20220073433A (en) * | 2020-11-26 | 2022-06-03 | 부산대학교 산학협력단 | Method for Designing Lobe Shape of Gerotor Oil Pump Using Lemniscate Curve And Design System of Gerotor Oil Pump Using the Same |
CN115788880A (en) * | 2022-11-30 | 2023-03-14 | 西安交通大学 | Inner-meshing double-screw rotor based on ellipse generation molded line and design method thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100940980B1 (en) | 2007-09-12 | 2010-02-05 | 주식회사 삼한 | Gerotor oil pump |
KR20100039523A (en) | 2008-10-08 | 2010-04-16 | 주식회사 삼한 | Automatic plan system for gerotor oil pump |
KR20120074898A (en) * | 2010-12-28 | 2012-07-06 | 부산대학교 산학협력단 | Gerotor pump and method for designing the same |
KR20120111337A (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-10 | 부산대학교 산학협력단 | Gerotor pump and method for designing the same |
KR101382540B1 (en) * | 2013-04-22 | 2014-04-07 | 부산대학교 산학협력단 | Method for designing gerotor oil pump rotors refered to sdichoid |
-
2015
- 2015-05-26 KR KR1020150073176A patent/KR101606815B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100940980B1 (en) | 2007-09-12 | 2010-02-05 | 주식회사 삼한 | Gerotor oil pump |
KR20100039523A (en) | 2008-10-08 | 2010-04-16 | 주식회사 삼한 | Automatic plan system for gerotor oil pump |
KR20120074898A (en) * | 2010-12-28 | 2012-07-06 | 부산대학교 산학협력단 | Gerotor pump and method for designing the same |
KR20120111337A (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-10 | 부산대학교 산학협력단 | Gerotor pump and method for designing the same |
KR101269057B1 (en) | 2011-03-31 | 2013-05-29 | 부산대학교 산학협력단 | Gerotor Pump and Method for Designing the Same |
KR101382540B1 (en) * | 2013-04-22 | 2014-04-07 | 부산대학교 산학협력단 | Method for designing gerotor oil pump rotors refered to sdichoid |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"회전이동 및 병진이동 알고리즘을 이용한 조합된 치형형상(3-타원 및 타원-인벌루트-타원)을 갖는 지로터의 최적설계", 대한기계학회논문집 A권 제39권 제2호(페이지 169-177), 2015년 02월* * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200141765A (en) * | 2019-06-11 | 2020-12-21 | 울산대학교 산학협력단 | Calculation method of circular tooth profile of silenced gear pump and gear calculated by the same |
KR102284662B1 (en) | 2019-06-11 | 2021-08-03 | 울산대학교 산학협력단 | Calculation method of circular tooth profile of silenced gear pump and gear calculated by the same |
KR20220073433A (en) * | 2020-11-26 | 2022-06-03 | 부산대학교 산학협력단 | Method for Designing Lobe Shape of Gerotor Oil Pump Using Lemniscate Curve And Design System of Gerotor Oil Pump Using the Same |
KR102475876B1 (en) | 2020-11-26 | 2022-12-09 | 부산대학교 산학협력단 | Method for Designing Lobe Shape of Gerotor Oil Pump Using Lemniscate Curve And Design System of Gerotor Oil Pump Using the Same |
CN115788880A (en) * | 2022-11-30 | 2023-03-14 | 西安交通大学 | Inner-meshing double-screw rotor based on ellipse generation molded line and design method thereof |
CN115788880B (en) * | 2022-11-30 | 2023-12-26 | 西安交通大学 | Internally-meshed double-screw rotor based on elliptic generating molded lines and design method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101606815B1 (en) | Method for Designing Outer Rotor Lobe Shape Using 2 Ellipses and Gerotor Pump Designed by the Method | |
US6739852B1 (en) | Rotary engine and method for determining engagement surface contours therefor | |
KR101916938B1 (en) | design method of tooth profile for gerotor pump using super ellipse | |
KR101948229B1 (en) | Method of designing tooth profile of gerotor pump and gerotor pump manufactured by it | |
US11187227B2 (en) | Bi-helical toothed wheel with variable helix angle and non-encapsulated profile for a hydraulic gear apparatus | |
KR100940980B1 (en) | Gerotor oil pump | |
KR101101610B1 (en) | Method for designing the gerotor pump | |
Karamooz Ravari et al. | Flow irregularity and wear optimization in epitrochoidal gerotor pumps | |
CN101714173B (en) | Automatic plan system for gerotor oil pump with tooth form shape | |
KR101605089B1 (en) | Method for Designing Outer Rotor Lobe Shape Using Rotation And Translation Algorithm and Design System of Gerotor Pump Using the Same | |
Mimmi et al. | Analytical model of a particular type of positive displacement blower | |
KR101382540B1 (en) | Method for designing gerotor oil pump rotors refered to sdichoid | |
KR20080020923A (en) | Tooth profile of internal gear | |
CA2890853A1 (en) | Reduced noise screw machines | |
KR101269057B1 (en) | Gerotor Pump and Method for Designing the Same | |
KR102475876B1 (en) | Method for Designing Lobe Shape of Gerotor Oil Pump Using Lemniscate Curve And Design System of Gerotor Oil Pump Using the Same | |
KR101251632B1 (en) | Gerotor oil pump and method for designing the same | |
JP6080300B2 (en) | Manufacturing method of gear pump and inner rotor | |
KR101605091B1 (en) | Method for Designing Outer Rotor Lobe Shape Using Elliptic Involute and Gerotor Pump Designed by the Method | |
KR20050055652A (en) | Development of an integrated system for automated design of gerotor oil pump and thereof method | |
Prakash et al. | Design and analysis of gerotors of main gear box lubricating oil pump | |
JP2019178614A (en) | Screw rotor and fluid machine body | |
CN112182795B (en) | Different tooth form comparison modeling method for harmonic speed reducer | |
CN110242560B (en) | Gear rotor of gear pump and design method thereof | |
KR101748310B1 (en) | Rotors design method for gerotor oil pump and gerotor oil pump manufacturing through it |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200129 Year of fee payment: 5 |