內(nèi)嚙合齒輪泵的制作方法
【專利摘要】一種內(nèi)嚙合齒輪泵(9)，其中泵轉(zhuǎn)子(1)如下方式構(gòu)造，基圓直徑設(shè)定為A，滾圓半徑設(shè)定為b，軌跡圓直徑設(shè)定為C，以及偏心量設(shè)定為e(毫米)，使?jié)L圓沿基圓作無(wú)滑動(dòng)的滾動(dòng)，并且，利用與滾圓中心的距離為e的定點(diǎn)的軌跡，藉此，繪出擺線(T)，基于各自的中心位于擺線(T)上的一組軌跡圓的包絡(luò)線，形成具有n個(gè)齒的內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)的齒廓，組合該內(nèi)轉(zhuǎn)子與具有(n+1)個(gè)齒的外轉(zhuǎn)子。該內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒廓曲線滿足下述表達(dá)式(1)。因?yàn)闈M足K<1，在內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)的各齒頂?shù)南鄬?duì)邊緣處沒有形成尖角(s)。
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)嚙合齒輪栗
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及配備有泵轉(zhuǎn)子的內(nèi)嚙合齒輪泵，該泵轉(zhuǎn)子由利用擺線形成齒廓的內(nèi)轉(zhuǎn)子、以及比內(nèi)轉(zhuǎn)子多一個(gè)齒的外轉(zhuǎn)子構(gòu)成。具體而言，本發(fā)明涉及一種內(nèi)嚙合齒輪泵，其通過(guò)避免在內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒頂處形成尖角來(lái)獲得增強(qiáng)的泵性能，以及，本發(fā)明涉及形成內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)嚙合齒輪泵用作例如油泵，用于潤(rùn)滑車輛發(fā)動(dòng)機(jī)、用于自動(dòng)變速器(AT)、用于無(wú)級(jí)變速器(CVT)、或者用于供給柴油。
[0003]在這種內(nèi)嚙合齒輪泵的已知類型中，利用擺線形成內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒廓。如圖8中所示，首先設(shè)定基圓直徑A、滾圓直徑B、偏心量e、以及軌跡圓直徑C。然后，使?jié)L圓沿基圓作無(wú)滑動(dòng)的滾動(dòng)，并得到由與滾圓中心有一定距離(按偏心量)的點(diǎn)繪出的擺線T。軌跡圓C的中心Ctl沿?cái)[線T移動(dòng)，得到一組圓弧，這些圓弧的包絡(luò)線作為內(nèi)轉(zhuǎn)子曲線(齒廓)TC (參見專利文獻(xiàn)I中的圖2)。
[0004]所使用外轉(zhuǎn)子的齒數(shù)比內(nèi)轉(zhuǎn)子2多一個(gè)(內(nèi)轉(zhuǎn)子齒數(shù):n，以及，外轉(zhuǎn)子齒數(shù):η+1)。外轉(zhuǎn)子的齒廓基于這樣一種方法形成，該方法使用基于上述方法所得到的內(nèi)轉(zhuǎn)子2的一組齒廓曲線的軌跡，或者基于其它已知方法形成。例如，上述方法使用內(nèi)轉(zhuǎn)子的一組齒廓曲線的軌跡，該方法涉及:沿以外轉(zhuǎn)子中心為中心、且直徑為(2e+t) (e表示內(nèi)轉(zhuǎn)子2與外轉(zhuǎn)子3之間的偏心量，以及，t表示在理論偏心位置處內(nèi)轉(zhuǎn)子2與外轉(zhuǎn)子3之間的齒頂間隙)的圓，內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心公轉(zhuǎn)一圈，并且，在公轉(zhuǎn)期間使內(nèi)轉(zhuǎn)子2自轉(zhuǎn)(I / η)次。作為內(nèi)轉(zhuǎn)子2公轉(zhuǎn)以及自轉(zhuǎn)的結(jié)果，繪出了內(nèi)轉(zhuǎn)子2自轉(zhuǎn)η次時(shí)所得到的一組內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓曲線的包絡(luò)線，并且，該包絡(luò)線作為外轉(zhuǎn)子3的齒廓(參見專利文獻(xiàn)I中的圖3至圖5，以及專利文獻(xiàn)2中的第[0044]段和圖9)。
[0005]通過(guò)組合按這種方法制造的內(nèi)轉(zhuǎn)子2和外轉(zhuǎn)子3，并且使這些轉(zhuǎn)子相對(duì)彼此偏心方式布置，形成泵轉(zhuǎn)子。將這種泵轉(zhuǎn)子容納在具有進(jìn)給口和排出口的殼體的轉(zhuǎn)子腔內(nèi)，藉此，形成內(nèi)嚙合齒輪泵(參見本申請(qǐng)中的圖1，以及專利文獻(xiàn)2中的第[0048]段和圖10)。
[0006]在利用擺線形成齒廓的內(nèi)轉(zhuǎn)子2中，在各齒頂2a的相對(duì)邊緣處會(huì)形成回線(loops) R(圖9 (a))，或者在齒頂?shù)南鄬?duì)邊緣處會(huì)形成尖角s (圖9 (b))，這取決于所作選擇，例如基圓直徑A。具有上述回線R的齒廓形狀實(shí)際上不可實(shí)現(xiàn)，以及，由于不可能在齒廓中形成這種回線R，它們變成形成于齒頂相對(duì)邊緣處的尖角S。
[0007]將各齒頂相對(duì)邊緣處具有尖角s的齒廓用于油泵時(shí)，尖角(邊緣)s處的接觸應(yīng)力(即:赫茲應(yīng)力(赫氏點(diǎn)接觸應(yīng)力))增大，并導(dǎo)致這些區(qū)域中的磨損或變形(yielding)，因此，導(dǎo)致泵性能的降低、以及振動(dòng)和噪音的增加。
[0008]引文列表
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本經(jīng)審查實(shí)用新型登記申請(qǐng)公開N0.6-39109[0011 ] 專利文獻(xiàn)2:日本專利N0.4600844
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]技術(shù)問題
[0013]在相關(guān)技術(shù)中，當(dāng)形成尖角s時(shí)，采用了使用弧形曲面校正尖角s的方法(即:通過(guò)形成弧形曲面除去尖角s)。然而，基于弧形曲面的校正導(dǎo)致內(nèi)轉(zhuǎn)子2與外轉(zhuǎn)子3之間的齒隙擴(kuò)大，導(dǎo)致泵性能(例如容積效率)降低。
[0014]此外，⑴轉(zhuǎn)子的大小，以及，⑵內(nèi)轉(zhuǎn)子2的最小曲率和外轉(zhuǎn)子的最小曲率，二者取決于軌跡圓直徑C而波動(dòng)。(I)中的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子機(jī)械效率降低，以及，(2)中的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致赫茲應(yīng)力增大。
[0015]根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)兩個(gè)轉(zhuǎn)子2、3互相嚙合時(shí)，要求50%或更高的機(jī)械效率、以及1.5或更高的赫茲應(yīng)力安全系數(shù)((材料接觸疲勞極限)/ (赫茲應(yīng)力))，以及，其乘積(即:(機(jī)械效率)X (赫茲應(yīng)力安全系數(shù)))需要為75%或更高。
[0016]為了解決上述問題，本發(fā)明的第一個(gè)目的是，避免在內(nèi)轉(zhuǎn)子2齒廓的各齒頂2a的相對(duì)邊緣處形成尖角S。本發(fā)明的第二個(gè)目的是，在沒有尖角s的內(nèi)轉(zhuǎn)子2齒廓中，抑制機(jī)械效率的降低以及赫茲應(yīng)力的增大。
[0017]問題的解決方案
[0018]圖6(a)、圖6(b)和圖6(c)圖示，圓C的中心沿軌跡線T(其由半徑為r的圓弧將兩條直線連接而構(gòu)成)移動(dòng)所得到的圓C的包絡(luò)線TC。如圖6(a)中所示，當(dāng)圓C的半徑c小于軌跡線T的圓弧半徑r(C〈r)時(shí)，能繪出在圖中位于軌跡線T上側(cè)和下側(cè)的平滑的包絡(luò)線TC。另一方面，如圖6(c)中所示，當(dāng)圓C的半徑c大于軌跡線T的圓弧的半徑r(C>r)時(shí)，在圖中位于軌跡線T上側(cè)的包絡(luò)線TC是平滑的，以及，在圖中位于下側(cè)的包絡(luò)線TC具有交叉回線R。當(dāng)圓C的半徑c與軌跡線T的圓弧半徑r彼此相等(c=r)時(shí)，如圖6(b)中所示，在圖中位于下側(cè)的包絡(luò)線TC具有尖角S。
[0019]在利用擺線形成內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓的情況下，通過(guò)使軌跡圓C的中心Ctl沿?cái)[線T移動(dòng)得到一組圓弧，這些圓弧的內(nèi)側(cè)包絡(luò)線作為內(nèi)轉(zhuǎn)子曲線(齒廓)TC，如圖8中所示。在有些區(qū)段中擺線T的曲率半徑P局部小于軌跡圓C的半徑(C / 2)(Pmin〈(C / 2))的情況下，軌跡圓C的圓弧組的包絡(luò)線TC在這些區(qū)段的每一個(gè)處交叉，導(dǎo)致在內(nèi)轉(zhuǎn)子曲線(齒廓)TC中形成回線R(圖9(a))。如果有些區(qū)段中曲率半徑P與軌跡圓C的半徑彼此相等，形成尖角而沒有交叉(圖9(b))。
[0020]據(jù)此，在本發(fā)明中，軌跡圓C的半徑(C / 2)總是設(shè)置為小于擺線T的曲率半徑P。換而言之，軌跡圓C的半徑(C / 2)小于擺線T的最小曲率半徑Pmin(c / 2< P min)。
[0021]接著，如圖7(a)和圖7(b)中所示，滿足下述表達(dá)式:
[0022]COS ( π/2-Θ ) =sin Θ = (x2+b2-e2) / 2bx
[0023]這里，η表示內(nèi)轉(zhuǎn)子2的齒數(shù),b表示滾圓B的半徑(=B / 2), C表示軌跡圓直徑，以及，e表示偏心量。
[0024]曲率半徑P基于Euler-Savary' s公式表達(dá)如下:
[0025](I / x+1 / (P -x)) sin θ =1 / a+1 / b。
[0026]假設(shè)(I/ a+1 / b) = Y，[0027]p = χ+1 / ( y / sin θ -1 / χ)。
[0028]通過(guò)將上述sin0代入到p的這種表達(dá)式中，假設(shè)a=b2-e2且i3=2bY_l，
[0029]P =χ+ (χ3+ αχ) / ( β χ2- α ).[0030]此外,通過(guò)相對(duì)于χ微分P ,
[0031 ] dp / dx = l+ ((3x2+a ) (β x2-a )-(χ3+α χ) (2β x)) /
(β χ2- a )2= (( β χ2- a )2+ ((3χ2+ a ) ( β χ2- a ) - (χ3+ αχ) (2 β χ))) / ( β χ2- a )2，以及，其分子是(β+1)χ2(β χ2_3 ct )。
[0032]基于e < X < 2b 且 β +l=2b y Φ 0,滿足 dp / dx=0 的 x 如下:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)嚙合齒輪泵，其中，基圓直徑設(shè)定為A毫米，滾圓直徑設(shè)定為B毫米，滾圓半徑設(shè)定為b毫米，軌跡圓直徑設(shè)定為C毫米，以及，偏心量設(shè)定為e毫米， 其中，使所述滾圓沿所述基圓作無(wú)滑動(dòng)的滾動(dòng)，并且，利用與所述滾圓的中心之距離為e的定點(diǎn)的軌跡，藉此，繪出擺線(T)， 其中，基于各自的中心位于所述擺線(T)上的一組所述軌跡圓的包絡(luò)線，形成具有η個(gè)齒的內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)的齒廓， 其中，將所述內(nèi)轉(zhuǎn)子⑵與具有(η+1)個(gè)齒的外轉(zhuǎn)子(3)組合，形成泵轉(zhuǎn)子(1)，以及 其中，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)的齒廓曲線滿足表達(dá)式(1):
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其中，滿足0.2 < K < 0.97。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其中，滿足0.7 < K < 0.96。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其中，所述擺線(T)的最小曲率半徑Pmin由表達(dá)式⑵限定，以及，滿足Kl = (2 P min-C) ,0.3 ^ Kl ^ 9.8:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其中，滿足0.5 < Kl < 2。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其中，K2由表達(dá)式(3)限定時(shí)，滿足 0.06 < K2 < 1.8:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其中，滿足0.1 < K2 < 0.7。
8.一種形成內(nèi)哨合齒輪泵(9)的內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓的方法,包括: 將基圓直徑設(shè)定為A毫米，將滾圓直徑設(shè)定為B毫米，將所述滾圓的半徑設(shè)定為b毫米，將軌跡圓直徑設(shè)定為C毫米，以及，將偏心量設(shè)定為e毫米； 使所述滾圓沿所述基圓作無(wú)滑動(dòng)的滾動(dòng)，并且，利用與所述滾圓的中心之距離為e的定點(diǎn)的軌跡，藉此，繪出擺線(T)； 基于各自的中心位于所述擺線(T)上的一組所述軌跡圓的包絡(luò)線，形成具有η個(gè)齒的內(nèi)轉(zhuǎn)子⑵的齒廓；以及 通過(guò)將所述內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)與具有(η+1)個(gè)齒的外轉(zhuǎn)子組合，形成泵轉(zhuǎn)子(1)， 其中，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子⑵的齒廓曲線滿足表達(dá)式⑴:
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓的方法，其中，滿足0.2 ≤ K ≤ 0.97。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的形成內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓的方法，其中，滿足0.7≤ K ≤ 0.96。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓的方法，其中，所述擺線(T)的最小曲率半徑Pmin由表達(dá)式(2)限定，以及，滿足Kl= (2 Pmin-C), 0.3≤Kl≤9.8:

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的形成內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓的方法，其中，滿足0.5 ≤ Kl ≤ 2。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的形成內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓的方法，其中，K2由表達(dá)式(3)限定時(shí)，滿足0.06≤K2 ≤ 1.8:
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的形成內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓的方法，其中，滿足0.1 ≤ K2 ≤ 0.7。
【文檔編號(hào)】F04C2/10GK103597210SQ201280029148
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月19日
【發(fā)明者】魚住真人, 小菅敏行 申請(qǐng)人:住友電工燒結(jié)合金株式會(huì)社