KR20100039523A - Automatic plan system for gerotor oil pump - Google Patents

Automatic plan system for gerotor oil pump Download PDF

Info

Publication number
KR20100039523A
KR20100039523A KR1020080098513A KR20080098513A KR20100039523A KR 20100039523 A KR20100039523 A KR 20100039523A KR 1020080098513 A KR1020080098513 A KR 1020080098513A KR 20080098513 A KR20080098513 A KR 20080098513A KR 20100039523 A KR20100039523 A KR 20100039523A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor
involute
ellipse
equation
tooth
Prior art date
Application number
KR1020080098513A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101024119B1 (en
Inventor
김철
정성윤
문현기
권진규
이현철
이근수
Original Assignee
주식회사 삼한
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 삼한 filed Critical 주식회사 삼한
Priority to KR1020080098513A priority Critical patent/KR101024119B1/en
Priority to CN200910005940.9A priority patent/CN101714173B/en
Publication of KR20100039523A publication Critical patent/KR20100039523A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101024119B1 publication Critical patent/KR101024119B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/17Mechanical parametric or variational design
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

PURPOSE: A rotor design automation system for gerotor oil pump is provided to implement a rotor of with performance is more superior than the performance of existing rotors used in current diesel cars. CONSTITUTION: An input module inputs design parameter values for tooth form design, flow rate, flow rate irregularity, and automation of slip rate calculation. A design module generates a trajectory from an outer rotor to inner rotor by a tooth equation. The design module revises an offset amount between the outer rotor and the inner rotor. An output module performs tooth modeling, rotation simulation, instantaneous, storage of flow rate curves and data files.

Description

원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템{Automatic Plan System for Gerotor Oil Pump}Rotor Design Automation System with Tooth Shape Combined Circle, Ellipse and Involute {Automatic Plan System for Gerotor Oil Pump}

본 발명은 오일 펌프 등에 사용되는 지로터 펌프에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원과 타원에 인벌루트를 조합한 외부로터의 로버(lobe) 형상을 토대로 설계변수를 고려한 운동학적인 분석을 수행하여 내부로터가 자동으로 창출될 수 있도록 구성한 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor pump used in an oil pump and the like, and more specifically, to an internal rotor by performing a kinematic analysis considering a design variable based on the shape of a rover of an external rotor combining an involute with a circle and an ellipse. And a rotor design automation system having a toothed shape in which a circle, an ellipse, and an involute are configured to be automatically generated.

잘 알려진 바와 같이, 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. 이러한 오일 펌프는 다른 펌프에 비하여 소음이 적어 엔진 윤활을 위한 윤활유의 공급원이나 자동 변속기의 유압원으로 널리 사용되고 있다.As is well known, an oil pump is an essential functional part of an engine that is installed in an engine of an automobile, and converts the mechanical energy supplied from the engine into pressure energy and velocity energy of the engine oil, thereby converting each humidity inside the engine. It is a part that supplies lubricating oil to the eastern part to prevent abnormal wear and seizure of parts. The oil pump is less noise than other pumps and is widely used as a source of lubricating oil for lubricating an engine or a hydraulic source of an automatic transmission.

상기 오일 펌프를 구성하는 부품은 전기적인 모터(Electric motor), 키(key), 로터리 샤프트 실(rotary shaft seal), 베어링 쉘(Bearing shell), 플렌지(Flange), 외부로터(Outer rotor), 내부로터(Inner rotor), 로터 케이스(Rotor case), 오링(O-ring), 스크류(Screw) 등으로 구성된다. 상기 오일 펌프에서 기타 표준 제품 이외에 상기 로터 케이스는 오일 펌프의 사양에 따라 다이캐스팅으로 생산되고 있으며, 상기 외부로터 및 내부로터는 분말 단조로 생산되고 있다.Components constituting the oil pump include an electric motor, a key, a rotary shaft seal, a bearing shell, a flange, an outer rotor, and an internal It consists of a rotor, rotor case, O-ring and screw. In addition to the other standard products in the oil pump, the rotor case is produced by die casting according to the specifications of the oil pump, and the outer rotor and the inner rotor are produced by powder forging.

일반적으로 흔히 사용되고 있는 정용량형 유압 내접 기어 펌프 및 모터는 내접 기어의 치형 형태에 대한 결합으로 생성된 스퍼어 기어나 원의 곡선을 변형하여 사용하고 있다.The commonly used fixed-capacity hydraulic internal gear pumps and motors are used by modifying the curves of spur gears or circles created by coupling to the tooth shape of the internal gears.

임의적으로 생성한 로터를 가지는 지로터(Gerotor) 펌프 및 모터는 내부로터와 외부로터로 구성되어 있어 구조가 간단하고 소결 제품의 제작 기술 발달로 가공의 정밀도가 높아짐에 따라 형상이 복잡하더라도 가공이 용이하며 조립이 쉽고, 두 치형 사이에 상대 운동이 적으므로 장기간 사용하여도 효율의 변화가 적으며 흡입 성능이 우수하다. 또한, 피스톤 펌프와 결합된 2연 펌프(Tandeum pump)의 흡입 및 저항을 주는 펌프로 널리 사용되고 있으며, 특히 다른 펌프에 비하여 소음이 적어 엔진 윤활을 위한 윤활유의 공급원이나 자동 변속기의 유압원으로 널리 사용되고 있다. 또한, 전체 체적에 비하여 베인이나 기어 펌프보다 1회전당의 토출량이 많은 것을 장점으로 가지고 있다. 이러한 이유로 유압 시스템에 널리 사용되고 있으며 최근 가공 기술의 발달과 함께 급격하게 응용성이 점차 확대되어 가고 있는 실정이 있다.Gerotor pump and motor with arbitrarily created rotors are composed of internal and external rotors, which are simple in structure and easy to process even if the shape is complicated as the precision of processing increases due to the development of manufacturing technology for sintered products. It is easy to assemble and there is little relative movement between two teeth, so there is little change in efficiency and excellent suction performance even after long-term use. In addition, it is widely used as a suction and resistance pump of a tandem pump combined with a piston pump, and especially as a source of lubricating oil for lubricating an engine or a hydraulic source of an automatic transmission due to less noise than other pumps. have. In addition, it has an advantage that the amount of discharge per revolution is larger than that of the vane or gear pump compared to the total volume. For this reason, it is widely used in hydraulic systems, and there is a situation in which the applicability gradually expands with the recent development of machining technology.

따라서, 지로터형 펌프/모터의 로터 치형 설계와 관련하여 많은 연구가 수행되어 왔다. Colbourne은 내부로터와 외부로터의 접촉을 시뮬레이션하여 내부로터 치형의 좌표를 구하고 내부로터와 외부로터의 치형 곡선으로 폐쇄되는 챔버에서의 면적을 계산하였다. Sae-gusa 등은 내부로터를 고정시키고 외부로터를 회전시켜 외부로터의 치형인 원호의 중심에 대한 궤적을 구하고, 내부로터와 외부로터의 물림 특성으로부터 내부로터의 치형을 구하는 식을 유도하였다.Therefore, much research has been carried out with respect to the rotor tooth design of the gerotor pump / motor. Colbourne simulated the contact between the inner and outer rotors to obtain the coordinates of the inner rotor teeth and calculated the area in the chamber that is closed by the tooth curves of the inner and outer rotors. Sae-gusa et al. Derived the trajectory for the center of the arc of the outer rotor by fixing the inner rotor and rotating the outer rotor and derived the teeth of the inner rotor from the bite characteristics of the inner rotor and the outer rotor.

또한, 최근에 Tsay는 절삭과정을 시뮬레이션하여 내부로터의 치형을 구하는 방법을 발표하였고, 이성철 등은 운전 특성의 해석을 실시하였다. Mimmi 등은 인벌루트 기어 펌프와 로버 펌프의 유량과 유량맥동값을 비교 고찰하였으며, 김충연 등은 지로터 설계변수에 따른 접촉응력의 변화를 관찰하였다. In addition, Tsay recently published a method to obtain the teeth of an internal rotor by simulating the cutting process. Mimmi et al. Investigated the flow rate and flow rate pulsation values of involute gear pumps and rover pumps, and Kim Chung-yeon et al. Observed the change of contact stress according to the Gerotor design parameters.

그리고, 김철 등은 지로터 펌프인 트로코이드의 치형에 관한 외부로터의 치형 형상이 원인 경우에 치형 방정식을 유도하는 새로운 방법을 제안하고, 이를 토대로 내ㆍ외부 로터의 궤적, 접촉점의 궤적, 회전시뮬레이션, 유량 및 유량맥동 등을 자동으로 구하는 통합적 시스템을 구축하였다.In addition, Kim Chul et al. Proposed a new method for deriving tooth equations when the tooth shape of the external rotor related to the tooth of the troroid, which is the rotor pump, is based on the trajectory of the internal and external rotor, the trajectory of the contact point, the rotation simulation, An integrated system was established to automatically obtain flow rates and pulsations.

이와 같이, 종래의 연구에서는 원 또는 타원으로만 이루어진 로버(lobe) 형상을 가진 외부로터에서 설계변수를 고려하여 로터를 창출하였다.As described above, in the conventional research, a rotor was created in consideration of design variables in an external rotor having a robe shape consisting of only a circle or an ellipse.

종래기술의 문헌정보Literature Information of the Prior Art

[문헌 1] Colbourne, J. R., "Gear Shape and Theoretical Flow Rate in Internal Gear Pumps," Transactions of the CSME, Vol. 3, No. 4 pp. 215-223, 1975.Colbourne, J. R., "Gear Shape and Theoretical Flow Rate in Internal Gear Pumps," Transactions of the CSME, Vol. 3, No. 4 pp. 215-223, 1975.

[문헌 2] Saegusa, Y., Urashima, K., Sugimoto, M., Onoda, M. and Koiso, T., "Development of Oil-Pump Rotor with a Trochoidal Tooth Shape," SAE Paper, No. 840454. 1984.[2] Saegusa, Y., Urashima, K., Sugimoto, M., Onoda, M. and Koiso, T., "Development of Oil-Pump Rotor with a Trochoidal Tooth Shape," SAE Paper, No. 840 454. 1984.

[문헌 3] Tsay, C. B. and Yu, C. Y., "Mathematical Model for the Profile of Gerotor Pumps" J. CSME, Vol. 10, No. 1, pp. 41-47, 1989.3 Tsay, C. B. and Yu, C. Y., “Mathematical Model for the Profile of Gerotor Pumps” J. CSME, Vol. 10, No. 1, pp. 41-47, 1989.

[문헌 4] Yu, C. Y. and Tsay, C. B., "The Mathematical Model of Gerotor Pump Applicable to Its Characteristic Study" J. CSME, Vol. 11, No. 4, pp. 385-391, 1990.[4] Yu, C. Y. and Tsay, C. B., "The Mathematical Model of Gerotor Pump Applicable to Its Characteristic Study" J. CSME, Vol. 11, No. 4, pp. 385-391, 1990.

[문헌 5] Lee, S. C., and Lee, S. N., "Design and Analysis of Gerotor for Hydraulic Motors" Journal of KSTLE, Vol. 11, No. 2, pp. 63-70, 1995.[5] Lee, S. C., and Lee, S. N., "Design and Analysis of Gerotor for Hydraulic Motors" Journal of KSTLE, Vol. 11, No. 2, pp. 63-70, 1995.

[문헌 6] Mimmi, G. C. and Pennacchi, P. E., "Involute Gear Pumps Versus Lobe Pumps: A Comparison, "Journal of Mechanical Design, Vol. 119, No. 4, pp. 458-465, 1997. [6] Mimmi, G. C. and Pennacchi, P. E., "Involute Gear Pumps Versus Lobe Pumps: A Comparison," Journal of Mechanical Design, Vol. 119, No. 4, pp. 458-465, 1997.

[문헌 7] Kim, C. H., Kim, D. I., Ahn, H. S. and Chong, T. H., "Analysis of Tooth Contact Stress of Gerotor Hydraulic Motors" Journal of KSTLE, Vol. 15, No. 2, pp. 164-170, 1999.[7] Kim, C. H., Kim, D. I., Ahn, H. S. and Chong, T. H., "Analysis of Tooth Contact Stress of Gerotor Hydraulic Motors" Journal of KSTLE, Vol. 15, No. 2, pp. 164-170, 1999.

[문헌 8] Kim, J. H. and Kim, C., "Development of an Integrated System of Automated Design of Gerotor Oil Pump" J. of The Korean society of precision engineering, Vol. 23, No. 2, pp. 88-96, 2006.[Reference 8] Kim, J. H. and Kim, C., "Development of an Integrated System of Automated Design of Gerotor Oil Pump" J. of The Korean society of precision engineering, Vol. 23, No. 2, pp. 88-96, 2006.

[문헌 9] Kim, J. H., Kim, Chul and Chang, Y. J., "Optimum Design on Lobe Shapes of Gerotor Oil Pumps" J. of Mechanical Science and Technology, Vol. 20, issue. 9, pp. 1390-1398, 2006.9, Kim, J. H., Kim, Chul and Chang, Y. J., "Optimum Design on Lobe Shapes of Gerotor Oil Pumps" J. of Mechanical Science and Technology, Vol. 20, issue. 9, pp. 1390-1398, 2006.

[문헌 10] Y. J. Chang, J. H. Kim, C. H. Jeon, Chul Kim and S. Y. Jung., "Development of an Integrated System for the Automated Design of a Gerotor Oil Pumps" Journal of Mechanical Design, ASME, Vol. 129, pp. 1099-1105, 2007.10. Y. J. Chang, J. H. Kim, C. H. Jeon, Chul Kim and S. Y. Jung., "Development of an Integrated System for the Automated Design of a Gerotor Oil Pumps" Journal of Mechanical Design, ASME, Vol. 129, pp. 1099-1105, 2007.

본 발명은 원과 타원 및 인벌루트의 조합된 로버 형상을 가진 외부로터의 기하학적인 분석과 운동학적인 분석을 통하여 로터에 관한 구성방정식을 제안하고, 이를 토대로 내부로터의 치형을 자동으로 창출하고, 상기 창출된 내ㆍ외부 로터의 유량과 유량맥동을 계산시에 수반되는 복잡한 계산과정을 전산화시켜 오일 및 연료 펌프용 통합적 로터 설계 자동화를 구현할 수 있는 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention proposes a configuration equation for the rotor through the geometric and kinematic analysis of the outer rotor having a combined rover shape of circle, ellipse and involute, and based on this automatically generates the teeth of the internal rotor, It has a tooth shape that combines circle, ellipse and involute to realize the integrated rotor design automation for oil and fuel pumps by computerizing the complex calculation process involved in calculating the flow rate and flow pulsation of the generated internal and external rotors. Its purpose is to provide a rotor design automation system for a rotor oil pump.

본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로, 그 기술적 특징은 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템에 있어서; 치형 설계와 유량, 유량맥동 및 미끄럼률 계산의 자동화를 위하여 설계 변수값에 해당하는 외부로터의 치차 개수(z2), 편심량(e), 타원 단축거리(r12), 아웃로터의 중심점과 타원 중심간의 거리(d), 타원의 장단축비(k), 팁 틈새(tp)와 인벌루트의 시작각(γ)과 범위각(η)을 입력하는 입력 모듈과; 상기 입력 모듈로부터 입력된 상기 설계 변수값으로부터 치형 방정식에 의하여 외부로터로부터 내부로터의 궤적을 창출하고, 상기 내부로터 및 외부로터 사이의 오프셋 량 을 보정한 후, 상기 창출된 치형의 유량 및 맥동과 미끄럼률을 계산하는 설계 모듈과; 상기 설계 모듈에서 구한 내ㆍ외부로터의 궤적을 이용하여 외부로터의 끝단부의 곡률, 내ㆍ외부 로터간의 거리, 내부로터의 옵셋량, 내부로터의 회전각도를 입력받아 회전 각도에 따른 치형을 창출시키는 치형 모델링 부모듈과, 실제 내ㆍ외부 로터가 회전하는 모습을 시뮬레이션하여 챔버의 모양 및 크기, 회전시 간섭 등을 체크하는 회전 시뮬레이션 부모듈로 구성된 출력 모듈을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.The present invention is to achieve the object as described above, the technical features of the rotor design automation system for a rotor rotor pump having a tooth shape combined circle, ellipse and involute; For the tooth design and the automation of flow rate, flow pulsation and slip rate calculation, the number of teeth of the external rotor corresponding to the value of the design variable (z 2 ), the eccentricity (e), the ellipse shortening distance (r 12 ), the center of the outer rotor and the ellipse An input module for inputting a distance (d) between centers, a length-to-axis ratio (k) of an ellipse, a tip clearance (t p ) and a starting angle (γ) and a range angle (η) of the involute; After generating the trajectory of the internal rotor from the external rotor by the tooth equation from the value of the design variable input from the input module, correcting the offset amount between the internal rotor and the external rotor, and the flow rate and pulsation of the generated tooth A design module for calculating a sliding rate; By using the trajectory of the inner and outer rotors obtained in the design module, the teeth can be created according to the rotation angle by inputting the curvature of the end of the outer rotor, the distance between the inner and outer rotors, the amount of offset of the inner rotor, and the rotation angle of the inner rotor. It comprises a tooth modeling submodule, and an output module consisting of a rotation simulation submodule that checks the shape and size of the chamber, interference during the rotation by simulating the actual rotation of the inner and outer rotor.

본 발명은 내부로터 형상의 자동 창출과 창출된 로터 형상에 대하여 유량과 유량맥동을 자동으로 계산할 수 있는 통합적 로터 설계 자동화 시스템을 개발하여 현재 디젤 승용차에 사용중인 로터 보다 성능이 훨씬 더 우수한 로터를 구현할 수 있다. 뿐만 아니라 종래의 원 및 타원의 로버 형상을 가진 외부로터 형상에 인벌루트 형상을 조합시켜 유량과 유량맥동을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The present invention has developed an integrated rotor design automation system that can automatically calculate the flow rate and flow rate pulsation for the automatic creation of the internal rotor shape and the generated rotor shape, thereby realizing a rotor with much higher performance than the rotor currently used in diesel passenger cars. Can be. In addition, there is an advantage that the flow rate and flow rate pulsation can be further improved by combining the involute shape with the external rotor shape having the rover shape of the conventional circle and ellipse.

또한, 본 발명의 출력모듈에서는 입력 변수값에 의하여 치형을 창출시키고 외부로터의 회전각도에 따른 순간 유동 및 맥동을 자동으로 계산하여 그 결과를 그래프로 출력시킬 수 있는 이점이 있다. 그리고 로터가 회전하는 모습을 시뮬레이션 함으로써 설계 오류를 사전에 방지할 수 있고, 완성차 업체의 사양에 따른 제조업체들에게 적절한 치형 형태의 결정방법을 제시할 수 있는 효과가 있다.In addition, the output module of the present invention has the advantage of generating a tooth by the input variable value and automatically calculates the instantaneous flow and pulsation according to the rotation angle of the external rotor and outputs the result as a graph. And by simulating the rotation of the rotor, it is possible to prevent design errors in advance, and it is effective to suggest a proper tooth shape determination method to the manufacturers according to the specifications of the automaker.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following detailed description, exemplary embodiments of the present invention will be described in order to accomplish the above-mentioned technical problems. And other embodiments that can be presented with the present invention are replaced by the description in the configuration of the present invention.

본 발명에서는 원과 타원에 인벌루트를 조합한 외부로터의 로버(lobe) 형상을 토대로 설계변수를 고려한 운동학적인 분석을 수행하여 내부로터가 자동으로 창출되는 로터 설계 자동화 시스템을 구현하고자 한다.The present invention is to implement a rotor design automation system in which the internal rotor is automatically generated by performing kinematic analysis in consideration of design variables based on the robe shape of the external rotor combining involutes with circles and ellipses.

구체적으로는, 외부로터의 치차 개수(z2), 내ㆍ외부 로터의 중심 간의 거리, 즉 편심량(e), 타원 단축거리(r12), 외부로터의 중심점과 타원 중심 간의 거리(d). 타원의 장단축비(k), 그리고 팁 틈새(tp)의 설계 변수값과 타원의 형상중 일부를 인벌루트 형상으로 바꾸기 위한 인벌루트의 시작각(γ)과 범위각(η)을 본 발명의 로터 설계 자동화 시스템에 입력하면, 상기 본 발명의 시스템은 기하학적 설계 한계인 첨점(cusp)과 루프(loop)를 발생시키지 않는 영역범위 안에서 내부로터를 자동으로 창출시키고, 상기 창출된 로터에 대해 유량, 유량맥동, 미끄럼율을 자동으로 계산하여 그 결과를 그래픽으로 출력시킬 수 있는 로터 설계 자동화 시스템을 제시한다.Specifically, the number of teeth of the outer rotor (z 2 ), the distance between the center of the inner and outer rotor, that is, the amount of eccentricity (e), the ellipse shortening distance (r 12 ), the distance (d) between the center of the outer rotor and the center of the ellipse. The starting angle (γ) and the range angle (η) of the involute for changing the length and length ratio (k) of the ellipse, the design variable value of the tip clearance (t p ) and the shape of the ellipse into the involute shape are described in the present invention. In the rotor design automation system of the present invention, the system of the present invention automatically generates an internal rotor within a range that does not generate cusps and loops, which are geometric design limitations, and flows through the generated rotors. We propose a rotor design automation system that can automatically calculate the flow rate, pulsation rate and slip rate and output the result graphically.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 로터 구성방정식을 도 1 내지 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.First, a rotor configuration equation according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.

외부로터의 로버 개수, 내부로터 및 외부로터의 피치원 반경은 <수학식 1>과 같다. The number of rovers of the outer rotor, the radius of the pitch circle of the inner rotor and the outer rotor is shown in Equation 1.

z2 = z1 + 1, r1 = ez1, r2 = ez2 z 2 = z 1 + 1, r 1 = ez 1 , r 2 = ez 2

내ㆍ외부 로터의 피치원이 교차되는 피치점(P)을 고정시키고, 상기 외부로터를 피치원의 중심(O2)에 대하여 회전시켜 치형 방정식을 유도하고자 한다. 상기 외부로터의 피치원의 중심(O2), 내부로터의 피치원의 중심(O1), 상기 O2와 O1 사이의 편심량(e), 외부로터가 타원의 형상을 갖는 곡률의 일부분일 때, 도 1에서 도시한 바와 같이 초기 시작점에서 법선과 O2의 중심점과 타원의 중심을 잇는 선분의 교점은 C' 0(x',0)이며, O2를 중심으로 회전하여 회전각이 αa가 될 때 C' 0의 회전 후의 점을 C' a라고 했을 때 직선 C' aP와 외부 로버 형상의 교점이 접촉점 Qa(xa,ya)이 되며, 상기 접촉점 Qa를 구하기 위하여 ∠O2CaP인 ζ를 구하고, <수학식 2>로부터 η를 구하여 초기 외부 로버 형상 위의 점 Q0(x0,y0)를 구한다.The pitch point P at which the pitch circles of the inner and outer rotors intersect is fixed, and the outer rotor is rotated about the center of the pitch circle O 2 to derive the tooth equation. The center of the pitch circle of the outer rotor (O 2 ), the center of the pitch circle of the inner rotor (O 1 ), the amount of eccentricity (e) between the O 2 and O 1 , the outer rotor is part of the curvature having the shape of the ellipse At this time, as shown in FIG. 1, the intersection point of the normal line, the center point of O 2 , and the line segment connecting the center of the ellipse is C ' 0 (x ' , 0) at the initial starting point, and the rotation angle is α by rotating around O 2 . When a is the point after the rotation of C ' 0 , C ' a is the intersection point of the straight line C ' a P and the outer rover shape becomes the contact point Q a (x a , y a ), and to obtain the contact point Q a Ζ, which is ∠O 2 C a P, is obtained, and η is obtained from Equation 2 to obtain the point Q 0 (x 0 , y 0 ) on the initial outer rover shape.

Figure 112008070138911-PAT00001
Figure 112008070138911-PAT00001

이때, 초기 외부 로버 형상 위의 점 Q0는 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 외부 로버 형상 위의 한 점으로써 타원 구간에 존재할 경우와 인벌루트의 구간에 존재할 경우를 각각 나누어 구한다. 이는 하기에서 구체적으로 설명한다. In this case, the point Q 0 on the initial outer rover shape is a point on the outer rover shape in which a circle, an ellipse and an involute are combined to obtain a case in which an ellipse section and an involute section are respectively divided. This is described in detail below.

또한, 상기 회전각 αa로 회전시킨 접촉점 Qa(xa,ya)는 <수학식 3>으로 나타낼 수 있다.In addition, the contact point Q a (x a , y a ) rotated by the rotation angle α a can be represented by Equation (3).

Figure 112008070138911-PAT00002
Figure 112008070138911-PAT00002

하기에서는 위에서 언급한 초기 외부 로버 형상 위의 점 Q0가 타원 구간에 존재할 경우와 인벌루트 구간에 존재할 경우를 각각 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the case where the point Q 0 on the initial outer rover shape mentioned above exists in the ellipse section and in the involute section will be described in detail.

첫 번째로, 외부로터가 인벌루트 치형의 일부분인 경우를 도 2를 참조하여 설명한다. 상기 도 2에 도시한 바와 같이, 인벌루트 함수는 직선 AB와 호 DB가 같아야 한다.First, the case where the external rotor is part of the involute tooth shape will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the involute function should be the same as the straight line AB and the arc DB.

Figure 112008070138911-PAT00003
Figure 112008070138911-PAT00003

표준 인벌루트 치차에서 기초원(base circle)의 반경은 <수학식 5>와 같이 정의된다. 이때, 상기 <수학식 5>는 『J. R. Colbourne, "The Geometry of Involute Gears" Springer-Verlag, pp. 24-44, 1987.』에 정의되어 있다.In the standard involute tooth, the radius of the base circle is defined as shown in Equation 5. In this case, Equation 5 is &quot; J. R. Colbourne, "The Geometry of Involute Gears" Springer-Verlag, pp. 24-44, 1987.

Figure 112008070138911-PAT00004
Figure 112008070138911-PAT00004

여기서, αa는 <수학식 6>과 같다.Α a is the same as Equation 6.

Figure 112008070138911-PAT00005
Figure 112008070138911-PAT00005

상기 <수학식 4>와 <수학식 5>로부터 얻어지는 인벌루트 치형 궤적 방정식은 하기의 <수학식 7>로 나타낼 수 있다.Involute tooth locus equations obtained from Equations 4 and 5 may be represented by Equations 7 below.

Figure 112008070138911-PAT00006
Figure 112008070138911-PAT00006

두 번째로, 외부로터가 타원의 일부분인 경우를 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.Secondly, a case in which the external rotor is part of an ellipse will be described in detail with reference to FIG. 3.

외부로터의 모체가 되는 타원에서 타원의 중심점에서 접촉점까지 거리(ρ)와 인벌루트 범위각(η)은 도 3으로부터 <수학식 8>, <수학식 9>, <수학식 10>에 의해 구할 수 있다.The distance from the center of the ellipse to the contact point (ρ) and the involute range angle (η) in the ellipse, which is the parent of the external rotor, are obtained from Equation 8, Equation 9 and Equation 10 from FIG. Can be.

Figure 112008070138911-PAT00007
Figure 112008070138911-PAT00007

Figure 112008070138911-PAT00008
Figure 112008070138911-PAT00008

Figure 112008070138911-PAT00009
Figure 112008070138911-PAT00009

상기의 <수학식 8> 내지 <수학식 10>으로부터 타원 형상의 치형 궤적 방정식은 하기의 <수학식 11>로 나타낼 수 있다.From the above Equations 8 to 10, an elliptic tooth locus equation may be represented by Equation 11 below.

Figure 112008070138911-PAT00010
Figure 112008070138911-PAT00010

한편, 본 발명에서는 외부로터가 타원 및 인벌루트 형상의 조합인 경우에 대해서도 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.Meanwhile, in the present invention, a case in which the external rotor is a combination of an ellipse and an involute shape will be described in detail with reference to FIG. 4.

상기 도 4를 참조하면, 기울기 e1(이하 "grad e1"이라 함)과 기울기 i1(이하 "grad i1"이라 함) 점에서 순간 기울기가 같은 Ge1과 인벌루트의 순간 기울기 Gi1 점을 찾고, grad e2와 grad i2 점에서도 순간 기울기가 같은 Ge2와 Gi2 점을 찾는다. 이때, 타원과 인벌루트의 순간 기울기는 <수학식 12>와 <수학식 13>으로 나타낼 수 있다.Referring to FIG 4, the slope e 1 (hereinafter referred to as "grad e 1") and the slope i 1 (hereinafter "grad i 1" shall mean) of G e1 and involute tilt the same moment in that moment gradient G i1 Find the point and find the G e2 and G i2 points with the same instantaneous slope at the grad e 2 and grad i 2 points. At this time, the instantaneous slope of the ellipse and the involute may be represented by Equation 12 and Equation 13.

Figure 112008070138911-PAT00011
Figure 112008070138911-PAT00011

Figure 112008070138911-PAT00012
Figure 112008070138911-PAT00012

전술한 도 4에서 Ge1Ge2의 선분 기울기와 Gi1Gi2의 선분 기울기가 같아지도록 인벌루트를 회전시켜가면서 인벌루트상의 두점 Gi1과 Gi2를 다시 찾는다. 그리고 난 후 Ge1Ge2의 선분길이 le와 Gi1Gi2의 선분길이 li가 같도록 인벌루트의 기초원 반경(rb)의 크기를 증감시킨다.So that the slope of the line G G e1 e2 segment slope and G G i1 i2 of the same on the above-described Fig. 4 going to rotate the involute find again the two points G i1 and G i2 on the involute. Then increase or decrease the size of the base circle radius (r b ) of the involute so that the segment length l e of G e1 G e2 and the segment length l i of G i1 G i2 are equal.

또 한편으로, 본 발명에서는 유량, 유량맥동 및 미끄럼율 계산식을 구할 수 있는데, 이는 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.On the other hand, in the present invention, it is possible to obtain a flow rate, flow rate pulsation and sliding rate calculation formula, which will be described in detail with reference to FIG.

접촉점 및 내ㆍ외부 로터의 치형에 관한 정보를 이용하여 순간유량 및 맥동을 계산할 수 있다. 작동유체는 비압축성 유체로써 체적의 변화가 발생하지 않는다고 가정하였다. 상기 도 5에서 해칭된 챔버(Chamber)는 내ㆍ외부 로터가 만나는 두개의 접촉점을 경계로 닫혀진 폐구간 영역이다.Instantaneous flow rates and pulsations can be calculated using information on contact points and teeth of internal and external rotors. It is assumed that the working fluid is an incompressible fluid and no volume change occurs. The chamber hatched in FIG. 5 is a closed section region closed by two contact points where the inner and outer rotors meet.

각 챔버는 로터가 일정한 간격으로 미소 각도만큼 회전함으로써 측면의 길이가 변화되어 체적이 증감한다. 이때 흡입이 일어나는 영역과 토출이 일어나는 영역이 나타내는 면적들은 각각 중심으로부터 접촉점 사이의 거리의 제곱에 비례하기 때문에 챔버가 유량의 변화에 기여하는 정도를 나타내는 순간 유량(instantaneous flow rate)은 <수학식 14>로 구할 수 있다.In each chamber, the length of the side changes as the rotor rotates by a minute angle at regular intervals, thereby increasing and decreasing the volume. At this time, since the area indicated by the suction and discharge areas is proportional to the square of the distance from the center to the contact point, the instantaneous flow rate, which represents the degree to which the chamber contributes to the change in flow rate, is expressed by Equation 14 Can be obtained as>

Figure 112008070138911-PAT00013
Figure 112008070138911-PAT00013

그리고 상기 도 5를 보면, 내부 및 외부 로터의 중심점에서 i번째 챔버의 시작 접촉점(A), 끝 접촉점(B)까지 거리는 각각 <수학식 15>와 <수학식 16>에 의해 구해진다.5, the distances from the center points of the inner and outer rotors to the start contact point A and the end contact point B of the i-th chamber are obtained by Equation 15 and Equation 16, respectively.

Figure 112008070138911-PAT00014
Figure 112008070138911-PAT00014

Figure 112008070138911-PAT00015
Figure 112008070138911-PAT00015

여기서, αi+1 = αi + 2π/z2 이다.Here, α i + 1 = α i + 2π / z 2 .

또한, 회전당 유량은 <수학식 17>로 나타내고, 비유량(specific flow rate)은 <수학식 18>로 구할 수 있다.In addition, the flow rate per revolution is represented by <Equation 17>, and the specific flow rate can be obtained by <Equation 18>.

Figure 112008070138911-PAT00016
Figure 112008070138911-PAT00016

Figure 112008070138911-PAT00017
Figure 112008070138911-PAT00017

그리고, 소음 및 진동에 영향을 미치는 유량맥동(Flow rate irregularity)은 <수학식 19>로 나타낼 수 있으며, 비미끄럼률은 <수학식 20>으로부터 구할 수 있다.In addition, the flow rate irregularity affecting the noise and vibration may be represented by Equation 19, and the specific sliding rate may be obtained from Equation 20.

Figure 112008070138911-PAT00018
Figure 112008070138911-PAT00018

Figure 112008070138911-PAT00019
Figure 112008070138911-PAT00019

여기서, s1과 s2는 회전량에 따라서 접촉점이 내ㆍ외부 로터의 형상으로부터 각각 움직인 거리이다.Here, s 1 and s 2 are distances at which contact points move from the shapes of the inner and outer rotors, respectively, in accordance with the amount of rotation.

다음으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템은 타원의 치형 및 인벌루터 형상을 갖는 외부로터로부터 내부로터를 자동으로 창출하기 위하여 오토 캐드(Auto CAD)의 Auto LISP 언어를 사용한다.Next, a rotor design automation system for a rotor rotor pump having a tooth shape combining a circle, an ellipse, and an involute according to an embodiment of the present invention may automatically generate an internal rotor from an external rotor having an ellipse tooth and an inverter shape. The Auto LISP language of Auto CAD is used to create the software.

특히, 본 발명의 로터 설계 자동화 시스템은 입력 모듈과 설계 모듈 및 출력 모듈로 구성되며, 이를 위한 개략도를 도 6에 구체적으로 나타내었다. 또한 본 발명에 있어서 내부로터의 궤적을 창출하는 알고리즘은 도 8a의 흐름도를 통해, 순간 유량 및 맥동 계산을 위한 알고리즘은 도 8b의 흐름도를 통해 각각 구체적으로 나타내었다.In particular, the rotor design automation system of the present invention is composed of an input module, a design module and an output module, and a schematic diagram for this is shown in detail in FIG. 6. In addition, in the present invention, the algorithm for generating the trajectory of the internal rotor is shown in detail with reference to the flowchart of FIG.

하기에서는 본 발명의 자동화 시스템을 구성하는 입력 모듈과 설계 모듈 및 출력 모듈을 각각 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the input module, the design module, and the output module constituting the automation system of the present invention will be described in detail.

입력 모듈Input module

입력 모듈은 치형 설계와 유량, 유량맥동 및 미끄럼률 계산의 자동화를 위하여 설계 변수값들을 입력하는 모듈이다. 입력 변수는 외부로터의 치차 개수(z2), 내ㆍ외부 로터 중심간의 거리, 즉 편심량(e), 타원 단축거리(r12), 아웃로터의 중심점과 타원 중심간의 거리(d), 타원의 장단축비(k), 팁 틈새(tp)와 인벌루트의 시작각(γ)과 범위각(η)이다. 이러한 설계 변수의 값을 입력하기 위한 본 발명의 로터 설계 자동화 시스템의 입력창을 도 7에서 나타내었다.The input module is a module for inputting design variable values for tooth design and automation of flow rate, flow pulsation and slip rate calculations. The input variables are the number of teeth of the outer rotor (z 2 ), the distance between the center of the inner and outer rotor, that is, the amount of eccentricity (e), the short distance of the ellipse (r 12 ), the distance between the center of the outer rotor and the center of the ellipse (d), The length-to-short ratio k, the tip clearance t p and the starting angle γ and range angle η of the involute. An input window of the rotor design automation system of the present invention for inputting the value of such a design variable is shown in FIG. 7.

설계 모듈Design module

설계 모듈에서는 입력된 설계 변수값으로부터 치형 방정식에 의하여 외부로터로부터 내부로터의 궤적을 창출하고, 내부 및 외부 로터 사이의 오프셋 량을 보정한 후, 상기 창출된 치형의 유량 및 맥동과 미끄럼률을 계산한다.In the design module, the trajectory of the internal rotor is generated from the external rotor by the tooth equation from the input design variable value, the offset amount between the internal and external rotor is corrected, and the flow rate, pulsation and slip rate of the generated tooth are calculated. do.

상기 내부로터의 궤적을 창출하는 알고리즘은 도 8a의 흐름도에 나타내었고, 상기 순간 유량 및 맥동 계산을 위한 알고리즘은 도 8b의 흐름도에 구체적으로 나타내었다.An algorithm for generating the trajectory of the inner rotor is shown in the flowchart of FIG. 8A, and the algorithm for calculating the instantaneous flow rate and pulsation is shown in detail in the flowchart of FIG. 8B.

출력 모듈Output module

출력 모듈에서는 모델링, 회전시뮬레이션, 순간 유량 곡선 및 데이터 파일의 저장을 수행한다. 상기 출력 모듈의 치형 모델링 부모듈에서는 설계 모듈에서 구한 내ㆍ외부 로터의 궤적을 이용하여 외부로터의 끝단부의 곡률, 내ㆍ외부 로터간의 거리, 내부로터의 옵셋량, 내부로터의 회전각도를 입력받아 회전 각도에 따른 치형을 창출시킨다. 상기 회전 시뮬레이션 부모듈에서는 실제 내ㆍ외부 로터가 회전하는 모습을 시뮬레이션하여 챔버의 모양 및 크기, 회전시 간섭 등을 체크함으로써 사용자로 하여금 오류를 미리 방지할 수 있다.The output module performs modeling, rotational simulations, instantaneous flow curves and storage of data files. The tooth modeling submodule of the output module receives the curvature of the end of the outer rotor, the distance between the inner and outer rotors, the amount of offset of the inner rotor, and the rotation angle of the inner rotor using the trajectories of the inner and outer rotors obtained from the design module. Create teeth according to the angle of rotation. In the rotation simulation submodule, the user may prevent the error in advance by checking the shape and size of the chamber and the interference during the rotation by simulating the actual rotation of the inner and outer rotors.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템을 적용한 결과를 살펴보면 아래와 같다.As described above, the results of applying the rotor design automation system for the rotor rotor pump having a tooth shape combining a circle, an ellipse, and an involute according to the embodiment of the present invention will be described below.

외부로터의 치선경과 치저경을 계산하는 <수학식 21>과 <수학식 22>에 의해 계산된 외부로터의 외경을 일정하게 하고 설계변수를 변화시키면서 목적함수인 유량과 유량맥동에 대하여 조사하였다.The outer diameters of the external rotors calculated by Equation 21 and Equation 22, which calculate the tooth diameter and the base diameter of the external rotor, were fixed, and the flow rate and flow rate pulsations, which are the objective functions, were investigated.

Figure 112008070138911-PAT00020
Figure 112008070138911-PAT00020

Figure 112008070138911-PAT00021
Figure 112008070138911-PAT00021

전술한 입력 모듈에 로터의 내ㆍ외부 로터 잇수, 9/10개 외부로터 폭(w=7.2mm), 외경(Φ29mm), 편심량(e=1.15mm), 곡률반경(r12), 곡률반경과 외부로터의 중심까지 거리(d=11.93mm), 타원의 장단축비(k=1.21), 외부로터 간극 량(tp=0.02mm), 인벌루트 시작각(γ=0°)과 범위각(η=30°)을 각각 입력시키면, 타원과 인벌루트의 조합된 외부로터의 형상이 창출된다. 이는 도 9에 구체적으로 나타내었다.The number of internal and external rotor teeth, 9/10 external rotor width (w = 7.2mm), outer diameter (Φ29mm), eccentricity (e = 1.15mm), radius of curvature (r 12 ), and radius of curvature Distance to the center of the outer rotor (d = 11.93mm), long and short ratio of the ellipse (k = 1.21), external rotor clearance (t p = 0.02mm), involute starting angle (γ = 0 °) and range angle ( By inputting η = 30 ° respectively, the shape of the combined external rotor of the ellipse and the involute is created. This is illustrated in detail in FIG. 9.

전술한 설계 모듈에서는 타원과 인벌루트의 조합된 외부로터의 형상에 대하여 구성방정식에 의하여 계산한 후 자동으로 접촉점과 내부로터의 형상을 완성하는데, 이를 도 10a와 도 10b에 나타내었다.In the above-described design module, the shape of the outer rotor of the ellipse and the involute is calculated by the configuration equation, and then automatically completes the shape of the contact point and the inner rotor, which are shown in FIGS. 10A and 10B.

전술한 출력 모듈에서는 창출된 치형에 대해 치폭(b=7.2mm)를 입력하면 유량과 유량맥동이 자동으로 계산되어 도 11과 같이 출력되며, 또한 도 12와 같이 실제 내ㆍ외부 로터가 회전하는 모습을 시뮬레이션하여 챔버의 모양 및 크기, 회전시 간섭 등을 체크함으로써 사용자로 하여금 오류를 미리 방지할 수 있다.In the above-described output module, when the tooth width (b = 7.2mm) is input for the created tooth, the flow rate and the flow pulsation are automatically calculated and output as shown in FIG. 11, and the actual inner and outer rotors are rotated as shown in FIG. 12. By checking the shape and size of the chamber, interference during rotation, etc., the user can prevent the error in advance.

한편, 허용 압력각 이내이면서 첨점 혹은 루프가 발생되지 않은 범위 내에서 목적함수는 유량과 유량맥동을 우선 고려하고 그 후에 수명에 영향을 주는 미끄럼율을 고려했다.On the other hand, the objective function considers the flow rate and the flow rate pulsation first, and then the sliding rate affecting the service life within the allowable pressure angle and within the range where no peak or loop occurs.

동일한 크기의 로터들 가운데 최적의 로터를 찾기 위하여 로터의 내ㆍ외부 로터 잇수(9/10개), 외부로터 폭(w=7.2mm), 외경(Φ29mm), 외부로터의 최외경과 치저경 사이의 거리(d=2.5mm)를 일정하게 유지하였다. 이에 편심량(e)을 1.11, 1.14, 1.18로 하고, 타원의 곡률반경(r12)을 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5로 하고, 타원의 장단축비(k)를 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3으로 변화시켜가면서 타원 형상을 갖는 외부로터로부터 내부로터를 창출하고 이에 따른 유량과 유량맥동을 구하여 도 13a와 도 13b에 나타내었다. Among the rotors of the same size, in order to find the optimal rotor, the number of inner and outer rotor teeth of rotor (9/10), outer rotor width (w = 7.2mm), outer diameter (Φ29mm), between outer rotor and outer diameter of outer rotor The distance of (d = 2.5 mm) was kept constant. The eccentricity (e) is set to 1.11, 1.14, 1.18, and the radius of curvature of the ellipse (r 12 ) is set to 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, and the long-to-short ratio k of the ellipse is 0.9, 1.0, 1.1, The internal rotor is generated from an external rotor having an elliptic shape while changing to 1.2 and 1.3, and the flow rate and flow rate pulsation are calculated and shown in FIGS. 13A and 13B.

상기 도 13a와 도 13b에서 보는 바와 같이, 편심량이 커질수록 유량과 유량맥동이 좋아짐을 알 수 있다. 그러나 편심량이 어느 한계값 이상으로 커지면 첨점과 루프가 발생하기 때문에 첨점과 루프가 발생하지 않는 영역에서 최적의 편심량이 1.15 임을 알 수 있다. 또한 타원의 장단축비(k)는 작을수록 유량이 좋았으나, 유량맥동은 k=1.21 까지는 커질수록 우수하였다. 그리고 타원과 인벌루트의 조합된 치형에서는 유량이 우수하고 최적의 유량맥동은 k=1.21 일 때 임을 알 수 있다. 이때 곡률반경은 유량에 크게 관여하지는 않지만 유량맥동은 곡률반경이 클수록 우수함을 또한 알 수 있었다.As shown in FIGS. 13A and 13B, it can be seen that the flow rate and flow rate pulsation are improved as the amount of eccentricity increases. However, when the eccentricity increases above a certain threshold, since peaks and loops occur, it can be seen that the optimum amount of eccentricity is 1.15 in the region where peaks and loops do not occur. In addition, the smaller the long-term reduction ratio (k) of the ellipse was, the better the flow rate was. In the combination of ellipse and involute, the flow rate is excellent and the optimum flow rate pulsation is k = 1.21. At this time, the radius of curvature is not significantly related to the flow rate, but the flow rate pulsation is also excellent.

한편, 회전시뮬레이션 부모듈에서 창출된 도 14의 외부 로버의 형상에서 인벌루트 시작각(γ)과 인벌루트 영역의 범위각(η)을 변화시키면서 유량과 유량맥동에 대한 영향도를 조사하여 표 1에 구체적으로 나타내었다. 하기의 표 1에서 보는 바와 같이 시작각이 중심(γ=0°)일 때, 범위각(η)의 범위가 클수록 유량 맥동이 낮음을 알 수 있다.On the other hand, influencing the flow rate and flow rate pulsation while changing the involute start angle (γ) and the range angle (η) of the involute region in the shape of the external rover of FIG. Specifically shown. As shown in Table 1 below, when the starting angle is the center (γ = 0 °), the larger the range of the range angle (η), the lower the flow rate pulsation.

시작각(γ)Starting angle (γ) 범위각(η)Range angle (η) Flow rate(cc/rev)Flow rate (cc / rev) Irregularity(%)Irregularity (%)  0 ° 10°10 ° 0.15470.1547 2.23652.2365 20°20 ° 0.15480.1548 2.22382.2238 30°30 ° 0.15480.1548 2.20712.2071 10°  10 ° 10°10 ° 0.15460.1546 2.38312.3831 20°20 ° 0.15460.1546 2.37992.3799 30°30 ° 0.15470.1547 2.34172.3417 20°  20 ° 10°10 ° 0.15470.1547 2.34172.3417 20°20 ° 0.15470.1547 2.34172.3417 30°30 ° 0.15470.1547 2.34172.3417 30°  30 ° 10°10 ° 0.15470.1547 2.34172.3417 20°20 ° 0.15470.1547 2.34172.3417 30°30 ° 0.15470.1547 2.34182.3418

또 한편으로, 현재 디젤 자동차에서 사용되는 외부로터의 형상이 원일 때와, 연료펌프용으로 사용되는 로터가 타원 일 때와, 타원과 인벌루트의 조합된 새로운 치형의 최적화된 형상에 대한 설계 변수값들과, 이들로부터 자동 계산된 유량 및 유량맥동의 결과와, 본 발명의 자동화 시스템에 의해 창출된 로터 형상의 결과를 표 2와 도 15에서 구체적으로 나타내었다.On the other hand, the design variable values for the optimized shape of the outer rotor used in diesel vehicles in the original, the rotor used for the fuel pump in the ellipse, and the combination of the new tooth with the ellipse and involute And the results of the flow rate and flow rate pulsation calculated automatically from these, and the results of the rotor shape generated by the automation system of the present invention are shown in detail in Table 2 and FIG.

하기의 표 2와 도 15에서는 외부로터가 원일 때는 "(a)Circle"로 나타내고, 타원일 때는 "(b)Ellipse"로 나타내고, 타원과 인벌루트가 조합된 새로운 치형 형상일 때는 "(c)Ellipse-involute"로 각각 나타내었다. In Table 2 and FIG. 15 below, when the external rotor is a circle, it is represented by "(a) Circle", and when it is an ellipse, it is represented by "(b) Ellipse", and when it is a new tooth shape in which an ellipse and an involute are combined, "(c) Ellipse-involute ".

ProductProduct z2 z 2 ee dd r12 r 12 kk γγ ηη Flow rate (cc/rev)Flow rate (cc / rev) Irregularity (%)Irregularity (%) (a)Circle(a) Circle 10  10 1.14 1.14 11.9 11.9 2.29 2.29 1.131.13 .. .. 0.14860.1486 2.73462.7346 (b)Ellipse(b) Ellipse 1.01.0 .. .. 0.14860.1486 2.57872.5787 (c)Ellipse-involute(c) Ellipse-involute 1.151.15 11.9311.93 2.252.25 1.211.21 0 ° 20°20 ° 0.15480.1548 2.29382.2938

상기의 표 2와 도 15에서 보는 바와 같이. 본 발명의 "(c)Ellipse-involute"가 유량과 유량맥동 면에서 우수함을 알 수 있다.As shown in Table 2 and FIG. 15 above. It can be seen that "(c) Ellipse-involute" of the present invention is excellent in terms of flow rate and flow rate pulsation.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 타원과 인벌루트의 형상에 대한 접촉점 방정식을 보이고 있는 도면.1 is a view showing the contact point equation for the shape of the ellipse and involute according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 인벌루트의 구성방정식을 보이고 있는 도면.2 is a view showing a configuration equation of the involute according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 타원의 구성방정식을 보이고 있는 도면.3 is a view showing a configuration equation of an ellipse according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 타원과 인벌루트의 조합 방법을 보이고 있는 도면.4 is a view showing a combination method of the ellipse and the involute according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 순간 유량을 결정하기 위한 챔버의 형상을 보이고 있는 도면.Figure 5 shows the shape of the chamber for determining the instantaneous flow rate in accordance with the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템을 보이고 있는 도면.Figure 6 is a view showing a rotor design automation system for a rotor rotor pump having a tooth-shaped combination of the circle, ellipse and involute according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 설계변수 입력창을 보이고 있는 도면.7 is a view showing a design variable input window according to the present invention.

도 8a는 본 발명에 따른 내부 치형 형상의 흐름도를 보이고 있는 도면.8A shows a flow chart of an internal tooth shape in accordance with the present invention.

도 8b는 본 발명에 따른 유량 및 유량 맥동의 흐름도를 보이고 있는 도면.8B shows a flow chart of flow rate and flow rate pulsation in accordance with the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 로터 설계 자동화 시스템에 변수값을 입력 후 그 결과를 보이고 있는 도면.9 is a view showing the result after inputting the variable value in the rotor design automation system according to the present invention.

도 10a는 본 발명에 따른 자동으로 창출된 내부로터의 형상을 나타낸 도면.Figure 10a is a view showing the shape of the automatically generated internal rotor according to the present invention.

도 10b는 본 발명에 따른 자동으로 창출된 외부로터의 형상을 나타낸 도면.Figure 10b is a view showing the shape of the automatically generated external rotor according to the present invention.

도 11은 본 발명에 따른 자동으로 창출된 유량 및 유량 맥동을 나타낸 도면.11 shows the automatically generated flow rate and flow rate pulsation in accordance with the present invention.

도 12는 본 발명에 따른 회전 시뮬레이션의 결과를 나타낸 도면.12 shows the results of a rotation simulation according to the invention.

도 13a는 본 발명에 따른 다양한 설계변수에 대한 유량의 결과값을 보이고 있는 도면.Figure 13a is a view showing the result of the flow rate for the various design variables in accordance with the present invention.

도 13b는 본 발명에 따른 다양한 설계변수값에 대한 유량 맥동의 결과값을 비교하여 보이고 있는 도면.Figure 13b is a view showing a comparison of the results of the flow rate pulsation with respect to various design variable values in accordance with the present invention.

도 14는 본 발명에 따른 설계 모듈에서 인벌루트의 범위를 결정하는 방법을 보이고 있는 도면.14 shows a method of determining the extent of an involute in a design module according to the invention.

도 15는 본 발명에 따른 원과 타원 및 인벌루트의 각 로터를 비교하여 보이고 있는 도면.Figure 15 is a view showing a comparison of each rotor of the circle, ellipse and involute according to the present invention.

Claims (6)

치형 설계와 유량, 유량맥동 및 미끄럼률 계산의 자동화를 위하여 설계 변수값들을 입력하는 입력 모듈과; 상기 입력 모듈로부터 입력된 상기 설계 변수값으로부터 치형 방정식에 의하여 외부로터로부터 내부로터의 궤적을 창출하고, 상기 내부로터 및 외부로터 사이의 오프셋 량을 보정한 후, 상기 창출된 치형의 유량 및 맥동과 미끄럼률을 계산하는 설계 모듈과; 치형 모델링, 회전시뮬레이션, 순간 유량 곡선 및 데이터 파일의 저장을 수행하는 출력 모듈로 구성된 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템에 있어서,An input module for inputting design variable values for tooth design and automation of flow rate, flow pulsation and slip rate calculations; After generating the trajectory of the internal rotor from the external rotor by the tooth equation from the value of the design variable input from the input module, correcting the offset amount between the internal rotor and the external rotor, and the flow rate and pulsation of the generated tooth A design module for calculating a sliding rate; In a rotor design automation system for a rotor rotor pump consisting of an output module that performs tooth modeling, rotational simulation, instantaneous flow curves and storage of data files, 상기 입력모듈에 입력되는 설계 변수값은, 외부로터의 치차 개수(z2), 편심량(e), 타원의 단축거리(r12), 아웃로터의 중심점과 타원 중심간의 거리(d), 타원의 장단축비(k), 팁 틈새(tp), 인벌루트의 시작각(γ)과 범위각(η)으로 이루어짐을 특징으로 하는 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템.The design variable values input to the input module may include the number of teeth of the external rotor (z 2 ), the amount of eccentricity (e), the short distance of the ellipse (r 12 ), the distance d between the center of the outer rotor and the center of the ellipse, Gerotor oil having a tooth-shaped combination of a circle, an ellipse and an involute, characterized in that it consists of a short and short ratio (k), a tip clearance (t p ), a starting angle (γ) and a range angle (η) of the involute. Rotor design automation system for pumps. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 외부로터가 인벌루트 치형의 일부분인 경우일 때, 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 외부로버의 형상 위의 한 점 Q0(x0,y0)는 하기 <수학식 7>로부터 결정 됨을 특징으로 하는 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템.When the outer rotor is part of an involute tooth, a point Q 0 (x 0 , y 0 ) on the shape of the outer rover in which a circle, an ellipse and an involute are combined is determined from Equation 7 below. A rotor design automation system for a toothed rotor pump having a toothed shape combining a circle, an ellipse and an involute. [수학식 7][Equation 7]
Figure 112008070138911-PAT00022
Figure 112008070138911-PAT00022
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 외부로터가 타원의 일부분인 경우일 때, 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 외부로버의 형상 위의 한 점 Q0(x0,y0)는 하기 <수학식 11>로부터 결정됨을 특징으로 하는 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템.When the outer rotor is part of an ellipse, a point Q 0 (x 0 , y 0 ) on the shape of the outer rover in which the circle, the ellipse and the involute are combined is determined from Equation 11 below. Rotor design automation system having a toothed shape that combines a circle, an ellipse and an involute. [수학식 11][Equation 11]
Figure 112008070138911-PAT00023
Figure 112008070138911-PAT00023
제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 타원의 중심점에서 접촉점까지의 거리(ρ)는 하기 <수학식 8>로부터 결 정되고, 상기 인벌루트 범위각(η)은 하기 <수학식 9>와 <수학식 10>으로부터 결정됨을 특징으로 하는 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템.The distance ρ from the center point of the ellipse to the contact point is determined from Equation 8 below, and the involute range angle η is determined from Equations 9 and 10 below. A rotor design automation system having a toothed shape in which a circle, an ellipse and an involute are combined. [수학식 8][Equation 8]
Figure 112008070138911-PAT00024
Figure 112008070138911-PAT00024
[수학식 9][Equation 9]
Figure 112008070138911-PAT00025
Figure 112008070138911-PAT00025
[수학식 10][Equation 10]
Figure 112008070138911-PAT00026
Figure 112008070138911-PAT00026
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 외부로터가 타원 및 인벌루트 형상의 조합인 경우일 때, 기울기 e1과 기울기 i1 점에서 순간 기울기가 같은 Ge1과 인벌루트의 순간 기울기 Gi1 점을 찾은 다음, 상기 기울기 e2와 기울기 i2 점에서도 순간 기울기가 같은 Ge2와 Gi2 점을 찾은 후, 상기 Ge1Ge2의 선분 기울기와 Gi1Gi2의 선분 기울기가 같아지도록 인벌루트를 회 전시켜가면서 인벌루트상의 두점 Gi1과 Gi2를 다시 찾은 다음, 상기 Ge1Ge2의 선분길이 le와 Gi1Gi2의 선분길이 li가 같도록 인벌루트의 기초원 반경(rb)의 크기를 증감시키는 것을 특징으로 하는 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템.The outer rotor is oval and involute the case of a root-like combining one case, the inclination e 1 and the slope i, find the point G e1 and the involute moment gradient G i1 point of the gradient moment in the following, the inclination e 2 and slope find the G e2 and G i2 point of the instantaneous slope in i 2 points, the G e1 line slope of G e2 and G i1 G so that the line gradient of the i2 like involute two points on going to the root rotating involute G i1 And G i2 is found again, and the base circle radius r b of the involute is increased or decreased such that the segment length l e of G e1 G e2 is the same as the segment length l i of G i1 G i2 . Automated rotor design for Gerotor Oil Pumps with tooth-shaped combination of circle, ellipse and involute. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 타원과 인벌루트의 순간 기울기는 하기 <수학식 12>와 <수학식 13>으로부터 결정됨을 특징으로 하는 원과 타원 및 인벌루트가 조합된 치형 형상을 갖는 지로터 오일 펌프용 로터 설계 자동화 시스템.The instantaneous slope of the ellipse and the involute is a rotor design automation system for a rotor rotor pump having a tooth shape combined with the ellipse and the involute, characterized in that the following formula (12) and (13). [수학식 12][Equation 12]
Figure 112008070138911-PAT00027
Figure 112008070138911-PAT00027
[수학식 13][Equation 13]
Figure 112008070138911-PAT00028
Figure 112008070138911-PAT00028
KR1020080098513A 2008-10-08 2008-10-08 Automatic Plan System for Gerotor Oil Pump KR101024119B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080098513A KR101024119B1 (en) 2008-10-08 2008-10-08 Automatic Plan System for Gerotor Oil Pump
CN200910005940.9A CN101714173B (en) 2008-10-08 2009-01-22 Automatic plan system for gerotor oil pump with tooth form shape

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080098513A KR101024119B1 (en) 2008-10-08 2008-10-08 Automatic Plan System for Gerotor Oil Pump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100039523A true KR20100039523A (en) 2010-04-16
KR101024119B1 KR101024119B1 (en) 2011-03-22

Family

ID=42215907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080098513A KR101024119B1 (en) 2008-10-08 2008-10-08 Automatic Plan System for Gerotor Oil Pump

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101024119B1 (en)
CN (1) CN101714173B (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110091014A (en) * 2008-12-02 2011-08-10 마조찌 폼페 에스피에이 Tooth profile for rotors of positive displacement external gear pumps
KR101238906B1 (en) * 2010-12-28 2013-03-06 부산대학교 산학협력단 Gerotor Pump and Method for Designing the Same
KR101606815B1 (en) 2015-05-26 2016-03-28 주식회사 삼한 Method for Designing Outer Rotor Lobe Shape Using 2 Ellipses and Gerotor Pump Designed by the Method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102262697B (en) * 2011-07-20 2013-03-06 上海师范大学 Modeling method for helical bevel gear
KR101382540B1 (en) * 2013-04-22 2014-04-07 부산대학교 산학협력단 Method for designing gerotor oil pump rotors refered to sdichoid
CN111079269B (en) * 2019-11-29 2023-08-29 宿迁学院 General calculation model for flow pulsation coefficient of rotor pump
CN111266032B (en) * 2020-02-12 2022-03-25 淮南北新建材有限公司 Mixer rotor and construction method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3827655B2 (en) * 2003-06-24 2006-09-27 株式会社オーバル Volumetric flow meter using non-circular gear and non-circular gear
JP4557514B2 (en) * 2003-07-15 2010-10-06 住友電工焼結合金株式会社 Internal gear pump and inner rotor of the pump
KR20050055652A (en) * 2005-05-13 2005-06-13 대림기업 주식회사 Development of an integrated system for automated design of gerotor oil pump and thereof method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110091014A (en) * 2008-12-02 2011-08-10 마조찌 폼페 에스피에이 Tooth profile for rotors of positive displacement external gear pumps
KR101238906B1 (en) * 2010-12-28 2013-03-06 부산대학교 산학협력단 Gerotor Pump and Method for Designing the Same
KR101606815B1 (en) 2015-05-26 2016-03-28 주식회사 삼한 Method for Designing Outer Rotor Lobe Shape Using 2 Ellipses and Gerotor Pump Designed by the Method

Also Published As

Publication number Publication date
CN101714173B (en) 2014-10-08
CN101714173A (en) 2010-05-26
KR101024119B1 (en) 2011-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101024119B1 (en) Automatic Plan System for Gerotor Oil Pump
KR100940980B1 (en) Gerotor oil pump
JP4243498B2 (en) Ring gear machine clearance
US8579617B2 (en) Oil pump rotor
Choi et al. Design of rotor for internal gear pump using cycloid and circular-arc curves
Stosic et al. Geometry of screw compressor rotors and their tools
US7427192B2 (en) Toothing of a toothed wheel
KR101948229B1 (en) Method of designing tooth profile of gerotor pump and gerotor pump manufactured by it
KR101101610B1 (en) Method for designing the gerotor pump
Panchenko et al. The Influence of the form error after rotor manufacturing on the output characteristics of an orbital hydraulic motor
US9273687B2 (en) Method for producing the tooth shape of the inner and outer ring of an annular gear machine and toothed ring produced by means of said method
KR101382540B1 (en) Method for designing gerotor oil pump rotors refered to sdichoid
KR100345406B1 (en) Oil Pump Projector
Wu et al. Improved rotor profiling based on the arbitrary sealing line for twin-screw compressors
EP2469092B1 (en) Rotor for pump and internal gear pump using same
KR101269057B1 (en) Gerotor Pump and Method for Designing the Same
KR101251632B1 (en) Gerotor oil pump and method for designing the same
KR101606815B1 (en) Method for Designing Outer Rotor Lobe Shape Using 2 Ellipses and Gerotor Pump Designed by the Method
곽효서 et al. Performance Improvement of Oil Pump by Design of Gerotor (Combined Profile? Two Ellipses) and Port
Lee et al. Optimal Design of Gerotor Profile with Lemniscate Lobe Shape for Noise Reduction
CN111079269A (en) Universal calculation model for flow pulsation coefficient of rotor pump
KR20050055652A (en) Development of an integrated system for automated design of gerotor oil pump and thereof method
KR102475876B1 (en) Method for Designing Lobe Shape of Gerotor Oil Pump Using Lemniscate Curve And Design System of Gerotor Oil Pump Using the Same
Lingeswaramurthy et al. Development of analytical model for design of gerotor oil pump and experimental validation
KR101238906B1 (en) Gerotor Pump and Method for Designing the Same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140110

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150217

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160112

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170217

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200129

Year of fee payment: 10