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JP2024053919A - Tooth shape evaluation method of internal gear pump and tooth shape forming method - Google Patents

Tooth shape evaluation method of internal gear pump and tooth shape forming method Download PDF

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JP2024053919A
JP2024053919A JP2022160436A JP2022160436A JP2024053919A JP 2024053919 A JP2024053919 A JP 2024053919A JP 2022160436 A JP2022160436 A JP 2022160436A JP 2022160436 A JP2022160436 A JP 2022160436A JP 2024053919 A JP2024053919 A JP 2024053919A
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JP
Japan
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rotor
outer rotor
inner rotor
tooth
gear pump
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Application number
JP2022160436A
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Japanese (ja)
Inventor
優夢 中島
Yume Nakajima
浩之 久保木
Hiroyuki Kuboki
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Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Original Assignee
Toyo Advanced Technologies Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Advanced Technologies Co Ltd filed Critical Toyo Advanced Technologies Co Ltd
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Abstract

To make compatible both the prevention of interference in a position other than an engagement part of an inner rotor and an outer rotor, and the suppression of oil leakage.SOLUTION: A tooth shape evaluation method includes: preparation step S1 for arranging an inner rotor 2 and an outer rotor 3 in ideal center positions; inner rotor rotation step S2 for rotating the inner rotor up until the inner rotor is engaged with the outer rotor at a lower dead point, and the outer rotor and the inner rotor have first contact points 11; and outer rotor rotation step S3 for rotating the outer rotor in a direction which is the same as a rotation direction of the inner rotor in a state in which the inner rotor is fixed in the first contact point. In the outer rotor rotation step, a state whether or not the outer rotor and the inner rotor have second contact points while an external peripheral face 3b of the outer rotor 3 contacts with an internal peripheral face 4a of a casing 4 is made to be an index of an evaluation.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、内接形ギヤポンプの歯形評価方法及び歯形形成方法に関する。 The present invention relates to a tooth profile evaluation method and a tooth profile formation method for an internal gear pump.

エンジン等の動力機構には、オイルによって潤滑部位を潤滑させるためのポンプが設けられる。例えば、内接形ギヤポンプは、インナーロータの外歯と、アウターロータの内歯とが噛み合いながら回転する際に、その間に形成される複数の閉じ込み部の容積変化によってポンプ動作を行うことにより、オイルの吸入と吐出を行う。 Power mechanisms such as engines are equipped with pumps to lubricate parts with oil. For example, an internal gear pump draws in and discharges oil by pumping due to the volume changes of multiple confinement areas formed when the external teeth of an inner rotor and the internal teeth of an outer rotor rotate while meshing with each other.

このような内接形ギヤポンプでは、インナーロータの歯面とアウターロータの歯面との間に所定の歯間隙間が設けられるようにインナーロータ及びアウターロータの歯形が設計される。しかしながら、実際のポンプ稼働時には、歯形の寸法精度によってインナーロータとアウターロータの歯間隙間が設計時の数値から外れ、インナーロータとアウターロータが噛み合い部以外にも接触点を有してしまい、滑らかに回転しないことがあり、駆動トルクが増大する。 In such internal gear pumps, the tooth profiles of the inner and outer rotors are designed so that a specified inter-tooth gap is provided between the tooth surfaces of the inner and outer rotors. However, when the pump is actually operating, the inter-tooth gap between the inner and outer rotors may deviate from the designed value due to the dimensional accuracy of the tooth profile, and the inner and outer rotors may have contact points other than at the meshing points, preventing smooth rotation and increasing the drive torque.

このような問題に対して、特許文献1では、アウターロータとの噛み合い部以外の箇所でアウターロータとの間に歯間隙間を確保できるよう、インナーロータの歯面を歯間隙間相当分インナーロータ中心に対して外側に大きくオフセットさせることを繰り返して、アウターロータの歯形を設計することが提案されている。 In response to this problem, Patent Document 1 proposes designing the tooth profile of the outer rotor by repeatedly offsetting the tooth surface of the inner rotor significantly outward from the center of the inner rotor by an amount equivalent to the tooth gap, so that a tooth gap can be secured between the outer rotor and the inner rotor at points other than the meshing portion with the outer rotor.

特許第5561287号公報Patent No. 5561287

ところで、インナーロータとアウターロータの歯間隙間を可能な限り狭くすれば、オイルの漏れを防ぐことが可能である。しかしながら、歯間隙間を狭く設計しすぎると上記のような干渉が起こり易く、駆動トルクが増大する。一方、歯間隙間を広く設計しすぎると上記のような干渉は起こり難いが漏れが増加してしまうおそれがある。特許文献1では、加工誤差が生じた場合にも、インナーロータとアウターロータの噛み合い部以外の位置での干渉を防げるように、インナーロータのインナーロータ回転角の各位置におけるオフセット量をロータに許容される加工誤差よりも大きく設定する。特許文献1のような歯形形成方法では、歯間隙間が必要以上に拡大されることで漏れの増加が懸念され、かつ、2点接触を回避できないおそれがある。 By the way, if the gap between the teeth of the inner rotor and the outer rotor is made as narrow as possible, it is possible to prevent oil leakage. However, if the gap between the teeth is designed too narrow, the above-mentioned interference is likely to occur, and the drive torque increases. On the other hand, if the gap between the teeth is designed too wide, the above-mentioned interference is unlikely to occur, but there is a risk of increased leakage. In Patent Document 1, the offset amount at each position of the inner rotor rotation angle is set to be larger than the machining error allowed for the rotor, so that interference at positions other than the meshing portion of the inner rotor and outer rotor can be prevented even if a machining error occurs. In the tooth profile formation method such as that in Patent Document 1, there is a concern that the gap between the teeth is enlarged more than necessary, which may increase leakage, and there is a risk that two-point contact cannot be avoided.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インナーロータとアウターロータの噛み合い部以外の位置での干渉を防止し、駆動トルクの増加を防ぐことと、歯間隙間を可能な限り狭くして漏れの増加を抑制することを両立させた内接形ギヤポンプの歯形評価方法及び歯形形成方法を提供することにある。 The present invention was made in consideration of these points, and its purpose is to provide a tooth profile evaluation method and tooth profile formation method for an internal gear pump that prevents interference at positions other than the meshing portion of the inner rotor and outer rotor, preventing an increase in drive torque, and narrowing the inter-tooth gap as much as possible to suppress an increase in leakage.

上記の目的を達成するために、この発明では、アウターロータの外周面とケーシングの内周面との間のボディクリアランスを考慮することで、歯間隙間を必要以上に拡大させることなくインナーロータとアウターロータの噛み合い部以外の位置での干渉を防ぐものとした。 To achieve the above objective, this invention takes into consideration the body clearance between the outer peripheral surface of the outer rotor and the inner peripheral surface of the casing, thereby preventing interference at positions other than the meshing area between the inner rotor and outer rotor without unnecessarily expanding the inter-tooth gap.

具体的には、第1の発明では、
n枚の外歯を有するインナーロータと、
前記外歯に外周側から噛み合うn+1枚の内歯を有するアウターロータと、
前記アウターロータとの間にボディクリアランスを有し、前記アウターロータの外周を覆うケーシングと、を備え、
前記インナーロータ及び前記アウターロータが噛み合って回転する際に、前記インナーロータ及び前記アウターロータの歯面間に形成される複数の閉じ込み部の容積変化によって流体を吸入又は吐出して流体を搬送する内接形ギヤポンプにおいて、
前記インナーロータ及び前記アウターロータをそれぞれ理想中心位置に配置する準備工程と、
下死点において前記アウターロータと噛み合い、該アウターロータと前記インナーロータとが第1接触点を有するまで、前記インナーロータを回転させるインナーロータ回転工程と、
前記第1接触点において前記インナーロータを固定した状態で、前記アウターロータを前記インナーロータの回転方向と同じ方向へ回転させるアウターロータ回転工程と、を含み、
前記アウターロータ回転工程において、前記アウターロータの外周面が前記ケーシングの内周面と接触するまでの間に、前記アウターロータと前記インナーロータとが第2接触点を有するか否かを評価の指標とする。
Specifically, in the first invention,
an inner rotor having n external teeth;
an outer rotor having n+1 internal teeth that mesh with the external teeth from an outer circumferential side;
a casing having a body clearance between the casing and the outer rotor and covering an outer periphery of the outer rotor,
An internal gear pump that transports a fluid by sucking or discharging the fluid by changing the volume of a plurality of confinement portions formed between the tooth surfaces of the inner rotor and the outer rotor when the inner rotor and the outer rotor rotate in mesh with each other,
a preparation step of arranging the inner rotor and the outer rotor at their ideal central positions;
an inner rotor rotating step of rotating the inner rotor until the inner rotor meshes with the outer rotor at a bottom dead center and the outer rotor and the inner rotor have a first contact point;
an outer rotor rotating step of rotating the outer rotor in the same direction as a rotation direction of the inner rotor while the inner rotor is fixed at the first contact point,
In the outer rotor rotating process, an index for evaluation is whether or not the outer rotor and the inner rotor have a second contact point before the outer peripheral surface of the outer rotor comes into contact with the inner peripheral surface of the casing.

上記の構成によると、実際のポンプ稼働時にアウターロータが移動してケーシングの内周面と干渉することを考慮して、歯間隙間を必要以上に拡大させることなくインナーロータとアウターロータの噛み合い部以外の位置での干渉を防ぐような歯形か否かを評価できる。 The above configuration allows for an evaluation of whether the tooth profile is such that it prevents interference at positions other than the meshing points of the inner and outer rotors without unnecessarily widening the inter-tooth gap, taking into consideration that the outer rotor will move and interfere with the inner surface of the casing during actual pump operation.

第2の発明では、第1の発明の前記アウターロータ回転工程において、
前記アウターロータと前記インナーロータとが第2接触点を有しない場合に、前記アウターロータ及び前記インナーロータの歯形を合格と判定し、
前記アウターロータと前記インナーロータとが第2接触点を有する場合に、前記アウターロータ及び前記インナーロータの歯形を不合格と判定する。
In a second aspect of the present invention, in the outer rotor rotating step of the first aspect of the present invention,
If the outer rotor and the inner rotor do not have a second contact point, the tooth profiles of the outer rotor and the inner rotor are determined to be acceptable;
When the outer rotor and the inner rotor have a second contact point, the tooth profiles of the outer rotor and the inner rotor are judged to be unacceptable.

上記の構成によると、歯間隙間を必要以上に拡大させることなくインナーロータとアウターロータの噛み合い部以外の位置での干渉を防ぐような歯形であるかの合否を容易に判定することが可能である。 The above configuration makes it easy to determine whether the tooth profile is suitable for preventing interference at positions other than the meshing points of the inner rotor and outer rotor without unnecessarily widening the inter-tooth gap.

第3の発明は、第2の発明において、不合格と判定された前記インナーロータの歯形形成方法であって、
前記インナーロータの歯先の方向を、前記アウターロータの歯底の方向へ一致させ、前記インナーロータ及び前記アウターロータを噛み合わせる噛み合わせ工程と、
底部と該底部の両側に位置する湾曲部により形成される前記アウターロータの歯底において、該湾曲部の曲率半径を仮想的に拡大させ、前記インナーロータの歯先よりも内側へ食い込む仮想湾曲部を設定するアウターロータ設定工程と、
前記インナーロータの歯先の、前記仮想湾曲部よりも外側にはみ出した部分を削り取るインナーロータ修正工程と、を含む。
A third aspect of the present invention is a tooth profile forming method for an inner rotor determined to be unacceptable in the second aspect of the present invention, comprising:
a meshing process in which a direction of a tooth tip of the inner rotor is aligned with a direction of a tooth bottom of the outer rotor, and the inner rotor and the outer rotor are meshed with each other;
an outer rotor setting process for virtually expanding a radius of curvature of a curved portion at a tooth bottom of the outer rotor, the curved portion being formed by a bottom portion and curved portions located on both sides of the bottom portion, and setting a virtual curved portion that bites into the inner side of the tooth tip of the inner rotor;
and an inner rotor correcting process for cutting off the portion of the tooth tip of the inner rotor that protrudes outward beyond the imaginary curved portion.

インナーロータの歯面の形状は、歯先円と歯底円とが連なるように設計されるが、この歯先円と歯底円との繋ぎ目部分が角張っている場合にアウターロータとの干渉に影響すると考えられる。上記の構成によると、インナーロータの歯形をアウターロータの歯底の隅Rの形状に基づいて修正することで、歯先円と歯底円との繋ぎ目部分が滑らかに形成され、インナーロータとアウターロータとの歯間隙間を必要以上に拡大させない。これにより、インナーロータとアウターロータとの干渉を防いで駆動トルクの増加を抑制することと、オイルの漏れの防止を両立させることができる。 The shape of the tooth surface of the inner rotor is designed so that the tip circle and the root circle are connected, but if the joint between the tip circle and the root circle is angular, it is thought that this will affect interference with the outer rotor. With the above configuration, the tooth profile of the inner rotor is modified based on the shape of the corner R of the bottom of the teeth of the outer rotor, so that the joint between the tip circle and the root circle is formed smoothly, and the gap between the teeth of the inner rotor and the outer rotor is not enlarged more than necessary. This makes it possible to prevent interference between the inner rotor and the outer rotor, suppressing an increase in drive torque, and preventing oil leakage at the same time.

以上説明したように、本開示の技術により、インナーロータとアウターロータの噛み合い部以外の位置での干渉を防いで駆動トルクの増加を抑制することと、漏れの増加を防ぐことを両立させた内接形ギヤポンプの歯形評価方法及び歯形形成方法を提供することが可能である。 As described above, the technology disclosed herein makes it possible to provide a tooth profile evaluation method and a tooth profile formation method for an internal gear pump that simultaneously prevents interference at positions other than the meshing portion of the inner rotor and outer rotor, suppressing an increase in drive torque, and preventing an increase in leakage.

本発明の実施形態に係る内接形ギヤポンプを示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an internal gear pump according to an embodiment of the present invention. インナーロータの作成方法を説明する概略図である。5A to 5C are schematic diagrams illustrating a method for producing the inner rotor. アウターロータの作成方法を説明する概略図である。5A to 5C are schematic diagrams illustrating a method for producing the outer rotor. アウターロータの作成方法を説明する一部拡大図である。5A to 5C are partially enlarged views for explaining a method for producing the outer rotor. インナーロータ及びアウターロータが第1接触点を有する状態を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which the inner rotor and the outer rotor have a first contact point. アウターロータがケーシングの内周面に接触した状態を示す概略図である。4 is a schematic diagram showing a state in which an outer rotor is in contact with an inner circumferential surface of a casing. FIG. インナーロータの歯形修正方法を説明する概略図である。5 is a schematic diagram illustrating a method for modifying the tooth profile of the inner rotor. FIG. インナーロータの歯形修正方法を説明する一部拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view illustrating a method for modifying the tooth profile of the inner rotor. インナーロータの歯形修正方法を説明する一部拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view illustrating a method for modifying the tooth profile of the inner rotor. インナーロータの歯形修正方法を説明する一部拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view illustrating a method for modifying the tooth profile of the inner rotor. 内接形ギヤポンプの歯形評価方法及び歯形形成方法のフローチャートである。4 is a flowchart of a tooth profile evaluation method and a tooth profile forming method for an internal gear pump. インナーロータの歯形修正後の歯形のRサイズを説明する概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the R size of the tooth profile of the inner rotor after the tooth profile has been modified. オイル漏れに影響する範囲を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an area affected by oil leakage.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

[ギヤポンプの構成]
図1は、本発明の実施形態に係るギヤポンプを示す概略図である。図1に示すように、このギヤポンプは、内接型のギヤポンプ1であり、インナーロータ2、アウターロータ3及びケーシング4を備える。ギヤポンプ1は、インナーロータ2及びアウターロータ3が噛み合って回転する際に、インナーロータ2及びアウターロータ3の歯面間に形成される複数の閉じ込み部5の容積変化によって流体を吸入又は吐出してオイル等の流体を搬送する。
[Gear pump configuration]
Fig. 1 is a schematic diagram showing a gear pump according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, this gear pump is an internal gear pump 1, and includes an inner rotor 2, an outer rotor 3, and a casing 4. When the inner rotor 2 and the outer rotor 3 rotate in mesh with each other, the gear pump 1 transports a fluid such as oil by sucking in or discharging the fluid due to a change in volume of a plurality of confinement portions 5 formed between the tooth surfaces of the inner rotor 2 and the outer rotor 3.

インナーロータ2は、外周面にn枚の外歯2aを有し、中央部にポンプシャフト(図示省略)が挿通される。外歯2aは、周方向に連続して形成され、アウターロータ3の内歯3aと噛み合う。インナーロータ2の外歯2aは、アウターロータ3の内歯3aよりも1枚少なく形成されている。本実施形態では、インナーロータ2には6枚の外歯2aが形成されている。 The inner rotor 2 has n external teeth 2a on its outer circumferential surface, and a pump shaft (not shown) is inserted through the center. The external teeth 2a are formed continuously in the circumferential direction and mesh with the internal teeth 3a of the outer rotor 3. The external teeth 2a of the inner rotor 2 are formed with one less tooth than the internal teeth 3a of the outer rotor 3. In this embodiment, the inner rotor 2 has six external teeth 2a.

アウターロータ3は、内周面にn+1枚の内歯3aを有する。本実施形態では、アウターロータ3には7枚の外歯2aが形成されている。内歯3aは、周方向に連続して形成され、インナーロータ2の外歯2aに外周側から噛み合う。アウターロータ3は、インナーロータ2に対して偏心するように配置される。アウターロータ3は、インナーロータ2の回転に従動して回転する。 The outer rotor 3 has n+1 internal teeth 3a on its inner circumferential surface. In this embodiment, seven external teeth 2a are formed on the outer rotor 3. The internal teeth 3a are formed continuously in the circumferential direction and mesh with the external teeth 2a of the inner rotor 2 from the outer periphery. The outer rotor 3 is disposed eccentrically relative to the inner rotor 2. The outer rotor 3 rotates following the rotation of the inner rotor 2.

ケーシング4は、アウターロータ3の外周を覆う。ケーシング4は断面円形のロータ収容空間を備え、そのロータ収容空間にアウターロータ3及びインナーロータ2を収容している。ギヤポンプ1は、ロータ収容空間を形成する内周面4aとアウターロータの外周面3bとの間に所定のボディクリアランス6を有する。 The casing 4 covers the outer periphery of the outer rotor 3. The casing 4 has a rotor accommodating space with a circular cross section, and accommodates the outer rotor 3 and the inner rotor 2 in the rotor accommodating space. The gear pump 1 has a predetermined body clearance 6 between the inner circumferential surface 4a that forms the rotor accommodating space and the outer circumferential surface 3b of the outer rotor.

[インナーロータの作成方法]
図2は、インナーロータの作成方法を説明する概略図である。図2に示すように、本実施形態のインナーロータ2は、トロコイド曲線20をベースにした一般的な作成方法で作成される。すなわち、まずベースとなるトロコイド曲線20を作成する。
[How to make an inner rotor]
Fig. 2 is a schematic diagram for explaining a method for creating an inner rotor. As shown in Fig. 2, the inner rotor 2 of this embodiment is created by a general creation method based on a trochoid curve 20. That is, first, a trochoid curve 20 serving as a base is created.

パラメータA,B,eを下記のように定義したとき、下記パラメータと角度の媒介変数θにより、トロコイド曲線の座標(x,y)は下記式(1)により表される。
A:インナーロータの中心点を中心とする固定円(基礎円)の直径である。
B:基礎円周上を転がる円(転円)の直径である。
e:転円が転がった時の転円の中心からeだけ離れた点の軌跡によりトロコイド曲線が描かれる。アウターロータの偏心量に相当する。
When the parameters A, B, and e are defined as follows, the coordinates (x, y) of the trochoid curve are expressed by the following equation (1) using the following parameters and an angle parameter θ.
A: The diameter of a fixed circle (base circle) centered on the center point of the inner rotor.
B: The diameter of the circle (rolling circle) that rolls on the base circumference.
e: A trochoid curve is drawn by the locus of points e away from the center of the rotating circle when the rotating circle rolls. This corresponds to the eccentricity of the outer rotor.

上記式(1)によって得られたトロコイド曲線20上の点を中心とする軌跡円21群の包絡線により、インナーロータ2の歯形曲線が設計される。 The tooth profile curve of the inner rotor 2 is designed by the envelope of a group of locus circles 21 centered on a point on the trochoid curve 20 obtained by the above formula (1).

トロコイド曲線20上の点を中心とする軌跡円21の直径をCとしたとき、包絡線の座標(X,Y)は下記式(2)及び(3)で表され、式(2),(3)のうち、(X+Y)の値の小さい方を取った(X,Y)をインナーロータ2の歯形曲線とする。なお、式(2),(3)中のパラメータKは式(4)で表される。 When the diameter of a locus circle 21 centered on a point on the trochoid curve 20 is C, the coordinates (X, Y) of the envelope are expressed by the following equations (2) and (3), and the smaller value of ( X2 + Y2 ) in equations (2) and (3) is taken as (X, Y) to represent the tooth profile curve of the inner rotor 2. Note that the parameter K in equations (2) and (3) is expressed by equation (4).

[アウターロータの作成方法]
図3は、アウターロータの作成方法を説明する概略図である。図3に示すように、本実施形態のアウターロータ3は、トロコイド曲線20をベースに作成されたインナーロータ2に対するアウターロータ3の作成方法として一般的な方法で作成される。すなわち、まずアウターロータ3の歯底に沿う歯底円31を作成する。歯底円の直径Dは上記パラメータA~C及びeを用いた下記式(5)で表される。下記式(5)において、γ1は、インナーロータ2とアウターロータ3との歯形の間に歯間隙間を設けるために設定される調整寸法である。このパラメータDを用いて、下記式(6)で表される歯底円31を作成する。
[How to make an outer rotor]
3 is a schematic diagram for explaining a method for creating an outer rotor. As shown in FIG. 3, the outer rotor 3 of this embodiment is created by a general method for creating an outer rotor 3 for an inner rotor 2 created based on a trochoid curve 20. That is, first, a bottom circle 31 along the bottom of the outer rotor 3 is created. The diameter D of the bottom circle is expressed by the following formula (5) using the above parameters A to C and e. In the following formula (5), γ1 is an adjustment dimension set to provide an intertooth gap between the tooth profiles of the inner rotor 2 and the outer rotor 3. Using this parameter D, the bottom circle 31 expressed by the following formula (6) is created.

D=A+B+4e-C+γ1 ・・・(5)
+Y=(D/2) ・・・(6)
次にアウターロータ3の歯先に沿う歯先円32を作成する。歯先円32のパラメータPCDは、上記パラメータA及びBと、インナーロータ2とアウターロータ3との歯面の間に歯間隙間を設けるために設定される調整寸法γ2を用いて、PCD=A+B+γ2と定義される。このようなPCDを用いて、アウターロータ3の歯先円32は下記式(7)で表される。下記式(7)において、Cはアウターロータ3の歯先円32の直径であり、上記軌跡円21の直径と同じである。
D = A + B + 4e - C + γ1 ... (5)
X2 + Y2 =(D/2) 2 ...(6)
Next, a tip circle 32 is created along the tooth tips of the outer rotor 3. The parameter PCD of the tip circle 32 is defined as PCD = A + B + γ2 using the above parameters A and B and an adjustment dimension γ2 that is set to provide an intertooth gap between the tooth surfaces of the inner rotor 2 and the outer rotor 3. Using such PCD, the tip circle 32 of the outer rotor 3 is expressed by the following formula (7). In the following formula (7), C is the diameter of the tip circle 32 of the outer rotor 3, and is the same as the diameter of the locus circle 21.

アウターロータ3は、上記式(6)で表される歯底円31及び上記式(7)で表される歯先円32を繋ぎ合わせて作成される。以上のように作成されたアウターロータ3の歯形は、歯底円31と歯先円32との繋ぎ目が角張った形状であるため、繋ぎ目をR形状にする必要がある。 The outer rotor 3 is created by connecting the root circle 31 expressed by the above formula (6) and the tip circle 32 expressed by the above formula (7). The tooth profile of the outer rotor 3 created in this manner has an angular joint between the root circle 31 and the tip circle 32, so the joint needs to be rounded.

図4は、アウターロータの作成方法を説明する概略図であって、一部を拡大した図である。アウターロータ3の歯底円31と歯先円32との繋ぎ目は、歯先円32の外接する円であり、かつ、歯底円31に内接する円である補正円33に沿うR形状に形成される。 Figure 4 is a schematic diagram explaining how to make an outer rotor, with a partially enlarged view. The joint between the root circle 31 and the tip circle 32 of the outer rotor 3 is formed in an R-shape that follows the correction circle 33, which is a circle that circumscribes the tip circle 32 and is also a circle that is inscribed in the root circle 31.

[歯形評価方法]
上記のように形成したインナーロータ2及びアウターロータ3の歯形は、実際に噛み合わせて回転させた際に、インナーロータ2とアウターロータ3の噛み合い部以外の位置で干渉しないか検査することが好ましい。
[Tooth profile evaluation method]
It is preferable to inspect the tooth profiles of the inner rotor 2 and the outer rotor 3 formed as described above to see whether they interfere with each other at positions other than the meshing portion of the inner rotor 2 and the outer rotor 3 when they are actually meshed and rotated.

インナーロータ2及びアウターロータ3の歯形の評価方法について、図5から図10及び図11のフローチャートを用いて説明する。 The method for evaluating the tooth profiles of the inner rotor 2 and outer rotor 3 will be explained using the flowcharts in Figures 5 to 10 and 11.

まず、準備工程S1として、インナーロータ2及びアウターロータ3をそれぞれ理想中心位置に配置する。理想中心位置とは、インナーロータ2の回転中心とインナーロータ2に固定された回転軸の回転中心とが一致するとともに、アウターロータ3の回転中心とアウターロータ3が収容されるロータ収容空間の中心とが一致する状態であり、理論偏心位置とも呼ばれる。 First, in the preparation step S1, the inner rotor 2 and the outer rotor 3 are each placed in their ideal central positions. The ideal central position is a state in which the center of rotation of the inner rotor 2 coincides with the center of rotation of the rotating shaft fixed to the inner rotor 2, and the center of rotation of the outer rotor 3 coincides with the center of the rotor housing space in which the outer rotor 3 is housed; this is also called the theoretical eccentric position.

次に、インナーロータ回転工程S2として、図5に示すように、下死点においてインナーロータ2がアウターロータ3と噛み合い、アウターロータ3とインナーロータ2とが第1接触点11を有するまで、アウターロータ3を固定した状態でインナーロータ2を図5中の矢印の方向へ回転させる。なお図5中、点線の丸印で示した部分には、アウターロータ3とインナーロータ2との間に所定の歯間隙間10が存在している。 Next, in the inner rotor rotation step S2, as shown in FIG. 5, the inner rotor 2 is rotated in the direction of the arrow in FIG. 5 while the outer rotor 3 is fixed, until the inner rotor 2 meshes with the outer rotor 3 at bottom dead center and the outer rotor 3 and the inner rotor 2 have a first contact point 11. Note that in FIG. 5, a predetermined inter-tooth gap 10 exists between the outer rotor 3 and the inner rotor 2 in the portion indicated by the dotted circle.

次に、アウターロータ回転工程S3として、図6に示すように、第1接触点11においてインナーロータ2を固定した状態で、アウターロータ3をインナーロータ2の回転方向と同じ方向(図6中矢印の方向)へ回転させる。 Next, in the outer rotor rotation step S3, as shown in FIG. 6, the outer rotor 3 is rotated in the same direction as the rotation direction of the inner rotor 2 (the direction of the arrow in FIG. 6) while the inner rotor 2 is fixed at the first contact point 11.

アウターロータ回転工程S3において、アウターロータ3の外周面3bがケーシング4の内周面4aと接触するまでの間に、アウターロータ3とインナーロータ2とが第2接触点を有するか否かを評価の指標とすることができる。例えば、図6中星印の位置で、アウターロータ3の外周面3bがケーシング4の内周面4aと接触する。 In the outer rotor rotation process S3, whether or not the outer rotor 3 and the inner rotor 2 have a second contact point before the outer peripheral surface 3b of the outer rotor 3 comes into contact with the inner peripheral surface 4a of the casing 4 can be used as an index for evaluation. For example, the outer peripheral surface 3b of the outer rotor 3 comes into contact with the inner peripheral surface 4a of the casing 4 at the position indicated by the star in Figure 6.

歯形の評価は、具体的には、判定工程S4において、アウターロータ3とインナーロータ2とが第2接触点を有しない場合に、アウターロータ3及びインナーロータ2の歯形を合格と判定して、評価を終了する。また、判定工程S4において、アウターロータ3とインナーロータ2とが第2接触点を有する場合に、アウターロータ3及びインナーロータ2の歯形を不合格と判定して、インナーロータ2の歯形の修正を行う。 Specifically, in the evaluation of the tooth profile, if the outer rotor 3 and the inner rotor 2 do not have a second contact point in the judgment process S4, the tooth profiles of the outer rotor 3 and the inner rotor 2 are judged as acceptable, and the evaluation is terminated. Also, in the judgment process S4, if the outer rotor 3 and the inner rotor 2 have a second contact point, the tooth profiles of the outer rotor 3 and the inner rotor 2 are judged as unacceptable, and the tooth profile of the inner rotor 2 is corrected.

[インナーロータの歯形修正]
判定工程S4において不合格と判定された場合、インナーロータ2の歯形を修正する。まず、噛み合わせ工程S5として、図7に示すように、インナーロータ2の歯先2bの方向を、仮想上のアウターロータ7の歯底7aの方向へ一致させ、インナーロータ2及び仮想上のアウターロータ7が共通する対称線Lを有するように噛み合わせる。
[Modification of inner rotor tooth profile]
If the evaluation step S4 determines that the rotor is unsatisfactory, the tooth profile of the inner rotor 2 is modified. First, in the meshing step S5, as shown in Fig. 7, the direction of the tooth tips 2b of the inner rotor 2 is aligned with the direction of the tooth bottoms 7a of the imaginary outer rotor 7, and the inner rotor 2 and the imaginary outer rotor 7 are meshed with each other so that they have a common line of symmetry L.

図8は、図7のX部を拡大させた図であり、インナーロータ2の歯先円と歯底円との繋ぎ目部分2cを拡大した図である。アウターロータ7の歯底7aは、歯底円に接する底部70と、底部70の両側に位置する湾曲部71により形成される。湾曲部71は、歯底円と歯先円との繋ぎ目部分であり、アウターロータ7の形成時に角張った形状を滑らかに形成した部分である。アウターロータ設定工程S6として、図8に示すように、アウターロータ7の歯底7aにおいて、湾曲部71の曲率半径を仮想的に拡大させ、インナーロータ2の歯先よりも内側へ食い込む仮想湾曲部72を設定する。 Figure 8 is an enlarged view of the X portion of Figure 7, and is an enlarged view of the joint portion 2c between the tooth tip circle and the tooth root circle of the inner rotor 2. The tooth bottom 7a of the outer rotor 7 is formed by a bottom portion 70 that is in contact with the tooth bottom circle, and curved portions 71 located on both sides of the bottom portion 70. The curved portions 71 are the joint portion between the tooth bottom circle and the tooth tip circle, and are the portions that are smoothly formed into an angular shape when the outer rotor 7 is formed. In the outer rotor setting process S6, as shown in Figure 8, the radius of curvature of the curved portion 71 is virtually enlarged at the tooth bottom 7a of the outer rotor 7, and a virtual curved portion 72 that bites into the inside of the tooth tip of the inner rotor 2 is set.

図9は、図8と同様に図7のX部を拡大させた図である。図9は、インナーロータ2の歯先円と歯底円との繋ぎ目部分2cと、アウターロータ7の仮想湾曲部72を示す。図9に示すように、インナーロータ2の歯先円と歯底円との繋ぎ目部分2cは、角張っている。この角張った繋ぎ目部分2cは、仮想湾曲部72よりも外周側にはみ出している。 Figure 9 is an enlarged view of part X in Figure 7, similar to Figure 8. Figure 9 shows the joint 2c between the tip circle and the root circle of the inner rotor 2, and the imaginary curved portion 72 of the outer rotor 7. As shown in Figure 9, the joint 2c between the tip circle and the root circle of the inner rotor 2 is angular. This angular joint 2c protrudes outward from the imaginary curved portion 72.

次のインナーロータ修正工程S7では、図10に示すように、インナーロータ2の歯先の、仮想湾曲部72よりも外側にはみ出した繋ぎ目部分2cを削り取り、この繋ぎ目部分2cを仮想湾曲部72に沿った修正繋ぎ目部分2dとする。 In the next inner rotor correction process S7, as shown in FIG. 10, the joint portion 2c at the tip of the teeth of the inner rotor 2 that protrudes outward from the imaginary curved portion 72 is removed, and this joint portion 2c is made into a corrected joint portion 2d that follows the imaginary curved portion 72.

上記のように形成したインナーロータ2とアウターロータ3を用いて、準備工程S1、インナーロータ回転工程S2及びアウターロータ回転工程S3の順に、再度歯形の評価を実施する。 Using the inner rotor 2 and outer rotor 3 formed as described above, the tooth profile is evaluated again in the order of preparation process S1, inner rotor rotation process S2, and outer rotor rotation process S3.

再度の判定工程S4において、アウターロータ3とインナーロータ2とが第2接触点を有しない場合は、アウターロータ3及びインナーロータ2の歯形を合格と判定して、評価を終了する。判定工程S4において、アウターロータ3とインナーロータ2とが第2接触点を有する場合は、アウターロータ3及びインナーロータ2の歯形を不合格と判定して、再度、噛み合わせ工程S5、アウターロータ設定工程S6及びインナーロータ修正工程S7の順にインナーロータ2の歯形の修正を行い、判定工程S4において、アウターロータ3とインナーロータ2とが第2接触点を有しなくなるまで繰り返す。 If the outer rotor 3 and the inner rotor 2 do not have a second contact point in the second judgment step S4, the tooth profiles of the outer rotor 3 and the inner rotor 2 are judged as acceptable, and the evaluation is terminated. If the outer rotor 3 and the inner rotor 2 have a second contact point in the judgment step S4, the tooth profiles of the outer rotor 3 and the inner rotor 2 are judged as unacceptable, and the tooth profile of the inner rotor 2 is corrected again in the order of the meshing step S5, the outer rotor setting step S6, and the inner rotor correction step S7, and this is repeated until the outer rotor 3 and the inner rotor 2 no longer have a second contact point in the judgment step S4.

図12に示すように、このように修正したインナーロータ2の歯形のRサイズは、パラメータΔb,Δt,R1及びR2を下記のように定義したとき、下記式(8)により表され、例えば、本実施形態においてはα=0.0036である。
Δb:ケーシング4の内周面4aとアウターロータ3の外周面3bとの隙間(ボディクリアランス6)である。
Δt:インナーロータ2の歯面とアウターロータ3の歯面との隙間(歯間隙間10)である。
R1:アウターロータ3の外径である。
R2:歯間隙間10が生じる位置を結ぶ円(ピッチ円8)の直径である。
As shown in FIG. 12 , the R size of the tooth profile of the inner rotor 2 modified in this manner is expressed by the following formula (8) when the parameters Δb, Δt, R1, and R2 are defined as follows, and for example, in this embodiment, α = 0.0036.
Δb: the gap (body clearance 6) between the inner peripheral surface 4a of the casing 4 and the outer peripheral surface 3b of the outer rotor 3.
Δt: the gap between the tooth surface of the inner rotor 2 and the tooth surface of the outer rotor 3 (intertooth gap 10).
R1: The outer diameter of the outer rotor 3.
R2: The diameter of the circle (pitch circle 8) connecting the positions where the inter-tooth gaps 10 are formed.

以上説明したように、本実施形態の内接形ギヤポンプの歯形評価方法は、実際のポンプ稼働時にアウターロータ3が移動してその外周面3bがケーシング4の内周面4aと干渉することを考慮して、歯間隙間を必要以上に拡大させることなくインナーロータ2とアウターロータ3の噛み合い部以外の位置での干渉を防ぐような歯形か否かを評価できる。 As described above, the tooth profile evaluation method for an internal gear pump of this embodiment takes into account that the outer rotor 3 moves during actual pump operation, causing its outer circumferential surface 3b to interfere with the inner circumferential surface 4a of the casing 4, and can evaluate whether the tooth profile is such that it prevents interference at positions other than the meshing points of the inner rotor 2 and outer rotor 3 without unnecessarily widening the inter-tooth gap.

インナーロータ2とアウターロータ3との歯間隙間が広すぎると、図13に斜線で示すように、閉じ込み部5の周方向両側においてオイル漏れに影響が出でしまうが、本実施形態の内接形ギヤポンプの歯形形成方法は、インナーロータ2の歯形をアウターロータ3の歯底の隅Rの形状に基づいて修正することで、歯先円と歯底円との繋ぎ目部分が滑らかに形成され、インナーロータ2とアウターロータ3との歯間隙間を必要以上に拡大させない。このような方法により、インナーロータ2とアウターロータ3との噛み合い部以外の位置での干渉を防いで駆動トルクの増加を防ぐことと、オイル漏れの増加を抑制することを両立させることができる。 If the tooth gap between the inner rotor 2 and the outer rotor 3 is too wide, as shown by the diagonal lines in Figure 13, it will affect oil leakage on both sides of the circumferential direction of the confinement portion 5. However, in the tooth profile formation method of the internal gear pump of this embodiment, the tooth profile of the inner rotor 2 is modified based on the shape of the corner R of the tooth bottom of the outer rotor 3, so that the joint between the tooth tip circle and the tooth bottom circle is formed smoothly, and the tooth gap between the inner rotor 2 and the outer rotor 3 is not enlarged more than necessary. This method makes it possible to prevent interference at positions other than the meshing portion between the inner rotor 2 and the outer rotor 3, thereby preventing an increase in drive torque, and suppressing an increase in oil leakage.

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。 The above embodiments are essentially preferred examples and are not intended to limit the scope of the present invention, its applications, or uses.

1 ギヤポンプ
2 インナーロータ
2a 外歯
3 アウターロータ
3a 外歯
3b 外周面
4 ケーシング
4a 内周面
5 閉じ込み部
6 ボディクリアランス
7 仮想上のアウターロータ
7a 歯底
10 歯間隙間
11 第1接触点
70 底部
71 湾曲部
72 仮想湾曲部
REFERENCE SIGNS LIST 1 gear pump 2 inner rotor 2a external teeth 3 outer rotor 3a external teeth 3b outer peripheral surface 4 casing 4a inner peripheral surface 5 containment portion 6 body clearance 7 imaginary outer rotor 7a tooth bottom 10 tooth gap 11 first contact point 70 bottom 71 curved portion 72 imaginary curved portion

Claims (3)

n枚の外歯を有するインナーロータと、
前記外歯に外周側から噛み合うn+1枚の内歯を有するアウターロータと、
前記アウターロータとの間にボディクリアランスを有し、前記アウターロータの外周を覆うケーシングと、を備え、
前記インナーロータ及び前記アウターロータが噛み合って回転する際に、前記インナーロータ及び前記アウターロータの歯面間に形成される複数の閉じ込み部の容積変化によって流体を吸入又は吐出して流体を搬送する内接形ギヤポンプにおいて、
前記インナーロータ及び前記アウターロータをそれぞれ理想中心位置に配置する準備工程と、
下死点において前記アウターロータと噛み合い、該アウターロータと前記インナーロータとが第1接触点を有するまで、前記インナーロータを回転させるインナーロータ回転工程と、
前記第1接触点において前記インナーロータを固定した状態で、前記アウターロータを前記インナーロータの回転方向と同じ方向へ回転させるアウターロータ回転工程と、を含み、
前記アウターロータ回転工程において、前記アウターロータの外周面が前記ケーシングの内周面と接触するまでの間に、前記アウターロータと前記インナーロータとが第2接触点を有するか否かを評価の指標とする、内接形ギヤポンプの歯形評価方法。
an inner rotor having n external teeth;
an outer rotor having n+1 internal teeth that mesh with the external teeth from an outer circumferential side;
a casing having a body clearance between the casing and the outer rotor and covering an outer periphery of the outer rotor,
An internal gear pump that transports a fluid by sucking or discharging the fluid by changing the volume of a plurality of confinement portions formed between the tooth surfaces of the inner rotor and the outer rotor when the inner rotor and the outer rotor rotate in mesh with each other,
a preparation step of arranging the inner rotor and the outer rotor at their ideal central positions;
an inner rotor rotating step of rotating the inner rotor until the inner rotor meshes with the outer rotor at a bottom dead center and the outer rotor and the inner rotor have a first contact point;
an outer rotor rotating step of rotating the outer rotor in the same direction as a rotation direction of the inner rotor while the inner rotor is fixed at the first contact point,
A tooth profile evaluation method for an internal gear pump, wherein whether or not the outer rotor and the inner rotor have a second contact point during the outer rotor rotation process until the outer peripheral surface of the outer rotor comes into contact with the inner peripheral surface of the casing is used as an evaluation index.
前記アウターロータ回転工程において、
前記アウターロータと前記インナーロータとが第2接触点を有しない場合に、前記アウターロータ及び前記インナーロータの歯形を合格と判定し、
前記アウターロータと前記インナーロータとが第2接触点を有する場合に、前記アウターロータ及び前記インナーロータの歯形を不合格と判定する、請求項1に記載の内接形ギヤポンプの歯形評価方法。
In the outer rotor rotating process,
If the outer rotor and the inner rotor do not have a second contact point, the tooth profiles of the outer rotor and the inner rotor are determined to be acceptable;
2. The method for evaluating tooth profiles of an internal gear pump according to claim 1, further comprising the step of determining that the tooth profiles of the outer rotor and the inner rotor are unacceptable when the outer rotor and the inner rotor have a second contact point.
請求項2に記載の内接形ギヤポンプの歯形評価方法において、不合格と判定された前記インナーロータの歯形形成方法であって、
前記インナーロータの歯先の方向を、前記アウターロータの歯底の方向へ一致させ、前記インナーロータ及び前記アウターロータを噛み合わせる噛み合わせ工程と、
底部と該底部の両側に位置する湾曲部により形成される前記アウターロータの歯底において、該湾曲部の曲率半径を仮想的に拡大させ、前記インナーロータの歯先よりも内側へ食い込む仮想湾曲部を設定するアウターロータ設定工程と、
前記インナーロータの歯先の、前記仮想湾曲部よりも外側にはみ出した部分を削り取るインナーロータ修正工程と、を含む、内接形ギヤポンプの歯形形成方法。
3. The tooth profile evaluation method for an internal gear pump according to claim 2, wherein the tooth profile of the inner rotor determined to be unacceptable is formed by:
a meshing process in which a direction of a tooth tip of the inner rotor is aligned with a direction of a tooth bottom of the outer rotor, and the inner rotor and the outer rotor are meshed with each other;
an outer rotor setting process for virtually expanding a radius of curvature of a curved portion at a tooth bottom of the outer rotor formed by a bottom portion and curved portions located on both sides of the bottom portion, and setting a virtual curved portion that bites into the inner side of the tooth tips of the inner rotor;
and an inner rotor correction step of cutting off any portion of the tooth tip of the inner rotor that protrudes outward beyond the imaginary curved portion.
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