專利名稱：內(nèi)嚙合齒輪泵及其內(nèi)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有單一齒形的內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子，以及一種包括這樣的內(nèi)轉(zhuǎn)子以及外轉(zhuǎn)子的內(nèi)嚙合齒輪泵。
背景技術(shù)：
以下的專利文件1和2描述傳統(tǒng)的內(nèi)嚙合齒輪泵。
專利文件1JP實(shí)用新型公開6-39109專利文件2JP專利公開11-811935A專利文件1中披露的內(nèi)嚙合齒輪泵包括基于基圓的直徑A、滾動(dòng)圓的直徑B、軌跡圓的直徑C以及偏心距e而產(chǎn)生的余擺線內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)子。
專利文件2中公開的內(nèi)嚙合齒輪泵包括內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子，該內(nèi)轉(zhuǎn)子包括外擺線齒頂和內(nèi)擺線齒槽，該外轉(zhuǎn)子包括內(nèi)擺線齒頂和外擺線齒槽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖解決的問題在專利文件1的配置中，連接內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒頂?shù)膱A的直徑由內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)、投影(projected)偏心距e(外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心之間的距離)、基圓的直徑A、滾動(dòng)圓的直徑B以及軌跡圓的直徑C決定。這意味著，如果連接內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒頂?shù)膱A的直徑被預(yù)先設(shè)定為固定的值，則偏心距e同樣被設(shè)定并且不能變化。這樣，增加泵的排出率是不可能的。由于泵的理論排出率隨著偏心距e而增加，因此為了增加泵的排出率，可以沒有限制地設(shè)定偏心距是必需的。
同樣在專利文件2中，由于每個(gè)齒的齒頂和齒底通過在與基圓外切的同時(shí)在基圓上無滑動(dòng)地滾動(dòng)的滾動(dòng)圓以及在與基圓內(nèi)切的同時(shí)在基圓上無滑動(dòng)地滾動(dòng)的滾動(dòng)圓而分別產(chǎn)生，因此如在專利文件1中一樣，偏心距e不能夠自由地被設(shè)定。這樣，增加泵的排出率是不可能的。
本發(fā)明的目的是通過使自由地設(shè)定泵的轉(zhuǎn)子的偏心距成為可能，來提高內(nèi)嚙合齒輪泵的排出率。
解決問題的手段根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子，該內(nèi)轉(zhuǎn)子包括多個(gè)齒，每個(gè)齒包括由內(nèi)擺線限定的齒底；被成形為與外轉(zhuǎn)子嚙合并由漸開線限定的嚙合部；以及由預(yù)定曲線限定的齒頂。
嚙合部指的是當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子在投影偏心位置旋轉(zhuǎn)時(shí)每個(gè)齒的內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子相嚙合的部分。
從本發(fā)明的另一方面，提供了一種內(nèi)嚙合齒輪泵，該內(nèi)嚙合齒輪泵包括權(quán)利要求1至3中的任何一頂?shù)膬?nèi)轉(zhuǎn)子；以及具有多個(gè)齒的外轉(zhuǎn)子，所述多個(gè)齒具有當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心沿著具有直徑(2e+t)的圓圍繞外轉(zhuǎn)子的中心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，每當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心圍繞外轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)動(dòng)一次，內(nèi)轉(zhuǎn)子圍繞內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的一整圈的1/n時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒廓的包絡(luò)線的形狀，其中e為外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心之間的距離，以及t為當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子被壓在外轉(zhuǎn)子上時(shí)限定在外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間的最大間隙，n是內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。
優(yōu)選地，內(nèi)轉(zhuǎn)子被設(shè)計(jì)為內(nèi)擺線的基圓具有大于漸開線的基圓的直徑，齒底的每條內(nèi)擺線在內(nèi)擺線的基圓內(nèi)側(cè)的一點(diǎn)處與嚙合部的一條漸開線相連接，并且其中和內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心同心并經(jīng)過該點(diǎn)的圓在該點(diǎn)處的切線相對于在該點(diǎn)的漸開線的切線形成小于85度的角度。
限定齒頂?shù)念A(yù)定曲線可以為圓或者橢圓的一部分，然而優(yōu)選地為外擺線。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)轉(zhuǎn)子的每個(gè)齒的設(shè)置于齒底和齒頂之間的嚙合部由漸開線限定。和余擺線內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)子以及擺線內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)子不同，漸開線不是由當(dāng)圓在基圓上滾動(dòng)時(shí)該圓的一點(diǎn)的軌跡形成。因而，這樣的漸開線可以獨(dú)立于偏心距e而被形成。因而，可以自由地設(shè)定偏心距e。這意味著泵的排出率可以通過提高偏心距e而被提高。
通過設(shè)計(jì)內(nèi)轉(zhuǎn)子以使內(nèi)擺線的基圓具有大于漸開線的基圓的直徑、齒底的每條內(nèi)擺線在內(nèi)擺線的基圓內(nèi)側(cè)的一點(diǎn)處與嚙合部的一條漸開線相連接、并且其中和內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心同心且經(jīng)過該點(diǎn)的圓的在該點(diǎn)的切線相對于在該點(diǎn)的漸開線的切線形成小于85度的角度，內(nèi)轉(zhuǎn)子可以平滑地和外轉(zhuǎn)子相嚙合。
通過用外擺線限定每個(gè)齒頂，將位于泵的密封部的間隙最小化是可能的，并因而提高了泵的容積效率。這樣的外擺線齒頂可以平滑地連接到漸開線嚙合部，以使齒表面可以更容易地加工。并且可以減少泵的噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的泵的用于和上述內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)合的外轉(zhuǎn)子具有多個(gè)齒，所述多個(gè)齒具有當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心沿著具有直徑(2e+t)的圓而圍繞外轉(zhuǎn)子的中心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)每當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心圍繞外轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)動(dòng)一次，內(nèi)轉(zhuǎn)子圍繞內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的一整圈的1/n時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒廓的包絡(luò)線的形狀。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)轉(zhuǎn)子的局部放大視圖，描述它的一個(gè)齒；圖2描述根據(jù)本發(fā)明的泵的內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)子；圖3描述根據(jù)本發(fā)明的泵的不同的內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)子；圖4描述當(dāng)圍繞內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的同時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒廓是如何移動(dòng)的；圖5描述傳統(tǒng)的泵的內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)子；以及圖6描述齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)與排出率之間的關(guān)系的對比試驗(yàn)的結(jié)果。
附圖標(biāo)記說明1內(nèi)轉(zhuǎn)子2齒頂3嚙合部4齒底5滾動(dòng)圓6內(nèi)擺線的基圓7漸開線的基圓8外轉(zhuǎn)子
具體實(shí)施例方式
圖1描述了體現(xiàn)本發(fā)明的內(nèi)轉(zhuǎn)子的放大圖。在圖1中，內(nèi)轉(zhuǎn)子通常由標(biāo)記1表示。內(nèi)轉(zhuǎn)子的每個(gè)齒包括齒頂2、與外轉(zhuǎn)子嚙合的嚙合部3以及齒底4。
齒底4由內(nèi)擺線限定，同時(shí)嚙合部3由漸開線限定。在該實(shí)施例中，齒頂2由圓曲線限定，但是也可以如圖1中的單點(diǎn)劃線所示，由橢圓形的一部分或外擺線限定。
形成齒底4的每個(gè)內(nèi)擺線為當(dāng)圓5與基圓6內(nèi)切并在具有直徑D1的基圓6上無滑動(dòng)地滾動(dòng)時(shí)，具有直徑d的圓5上的一個(gè)點(diǎn)的軌跡。形成嚙合部3的每個(gè)漸開線的基圓7(節(jié)距圓)具有比每個(gè)內(nèi)擺線的基圓6的直徑D1小的直徑D。這些基圓彼此同心。
在該實(shí)施例中，齒頂2和齒底4分別具有高度和深度，該高度和深度均略小于齒的整個(gè)高度的1/3。這樣，嚙合部3具有略大于齒的整個(gè)高度的1/3的高度。但是，嚙合部3也可以具有更大或更小的高度。
這樣的一種齒廓通過如下方式產(chǎn)生首先限定嚙合部3的表面的位置(漸開線的位置)，以及然后限定內(nèi)擺線的基圓6的直徑D1和圓5的直徑d，使得齒底4的內(nèi)擺線以期望的角度α在點(diǎn)Q處連接到漸開線。
此處所稱的角度α為相對于經(jīng)過點(diǎn)Q的線的角度，并且該線與連接基圓6和7的共同的中心(未示出)和點(diǎn)Q的線相垂直(該線與和內(nèi)轉(zhuǎn)子同心的圓正切于點(diǎn)Q)。有代表性地，內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子包括4到15個(gè)齒，并且優(yōu)選地，具有小于85度但不小于約65度的傾斜角α。為了使泵的排出率最大化，優(yōu)選地，內(nèi)轉(zhuǎn)子具有約4到12個(gè)齒，并且具有在70度到80度之間的傾斜角α。
一起形成了形成齒底4的內(nèi)擺線的基圓6和圓5的直徑D1和d由內(nèi)轉(zhuǎn)子1的直徑、其齒的數(shù)目和高度、齒距、形成嚙合部3的漸開線的位置以及點(diǎn)Q處的傾斜角α限定。
齒頂2優(yōu)選地通過如圖1中的單點(diǎn)劃線所示的外擺線形成，因?yàn)檫@樣的一種曲線可以被平滑地連接到形成嚙合部3的漸開線上。通過用平滑地連接到嚙合部3的曲線來限定齒頂2，齒面能夠被更加容易地加工，并且同樣地，能夠使限定在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子的齒之間的泵的密封部的縫隙最小化，因此能夠提高泵的容積效率。
圖2和3描述每個(gè)均包括外轉(zhuǎn)子8和根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)轉(zhuǎn)子1的內(nèi)嚙合齒輪泵。圖2中示出的泵的類型為內(nèi)轉(zhuǎn)子1和外轉(zhuǎn)子8被設(shè)置成內(nèi)轉(zhuǎn)子1的齒底與外轉(zhuǎn)子8的齒頂之間的間隙為零。圖3中示出的泵的類型為內(nèi)轉(zhuǎn)子1和外轉(zhuǎn)子8被設(shè)置成內(nèi)轉(zhuǎn)子1的齒頂和外轉(zhuǎn)子8的齒底之間的間隙為零。
外轉(zhuǎn)子8的齒按如下方式形成。
如圖4所示，內(nèi)轉(zhuǎn)子1的中心Oi沿著具有直徑(2e+t)的圓S圍繞外轉(zhuǎn)子8的中心Oo旋轉(zhuǎn)，其中t為當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子被壓向外轉(zhuǎn)子時(shí)而限定在外轉(zhuǎn)子8和內(nèi)轉(zhuǎn)子1之間的最大間隙。
每當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子1的中心Oi圍繞外轉(zhuǎn)子8的中心Oo旋轉(zhuǎn)一次，內(nèi)轉(zhuǎn)子1圍繞自己的中心Oi旋轉(zhuǎn)一整圈的1/n。圖4中的單點(diǎn)劃線示出了當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子1的中心Oi沿著圓S圍繞外轉(zhuǎn)子8的中心O旋轉(zhuǎn)角度θ到點(diǎn)Oi，同時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)子1圍繞自己的中心Oi旋轉(zhuǎn)角度θ/n時(shí)的內(nèi)轉(zhuǎn)子1的齒廓。當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子及其中心以上述方式旋轉(zhuǎn)時(shí)，外轉(zhuǎn)子8的齒廓由內(nèi)轉(zhuǎn)子位于各個(gè)位置的齒廓的包絡(luò)線形成。
在模擬中，內(nèi)轉(zhuǎn)子以及這樣形成的外轉(zhuǎn)子嚙合在一起并且轉(zhuǎn)動(dòng)，用以檢查其間是否有干涉，并且如果必要，校正外轉(zhuǎn)子8的齒廓。具有這種校正了的齒廓的外轉(zhuǎn)子被大量生產(chǎn)。
這樣形成的外轉(zhuǎn)子8與根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)轉(zhuǎn)子1相組合，其中內(nèi)轉(zhuǎn)子的每個(gè)齒由三種曲線形成，并且外轉(zhuǎn)子8和內(nèi)轉(zhuǎn)子1被置入具有入口和排出口的泵殼(未示出)內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)嚙合齒輪泵就這樣被裝配起來。
在具有圖2和圖3(根據(jù)本發(fā)明的泵)中所示的齒廓的內(nèi)嚙合齒輪泵以及具有專利文件1中披露的齒廓的傳統(tǒng)內(nèi)嚙合齒輪泵(對比泵)上進(jìn)行性能測試。
對于根據(jù)本發(fā)明的泵以及對比泵的規(guī)格被描述如下根據(jù)本發(fā)明的泵齒數(shù)9(內(nèi)轉(zhuǎn)子)和10(外轉(zhuǎn)子)尺寸外直徑94.00mm，厚度10.8mm偏心距e4.2mm對比泵
齒數(shù)9(內(nèi)轉(zhuǎn)子)和10(外轉(zhuǎn)子)尺寸外直徑94.0mm，厚度10.8mm偏心距e3.735mm該性能測試在油溫為80℃、排出壓力為0.50Mpa時(shí)進(jìn)行。圖6示出了測試結(jié)果，也就是齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)與排出率之間關(guān)系。
從測試結(jié)果可以明顯地看出盡管根據(jù)本發(fā)明的泵在轉(zhuǎn)子外徑和厚度上與對比泵相等，根據(jù)本發(fā)明的泵具有更大的偏心距，并因而具有比對比泵的排出率更高的排出率。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1、一種內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)齒輪泵包括所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和比所述內(nèi)轉(zhuǎn)子多一個(gè)齒的外轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子包括多個(gè)齒，每個(gè)齒包括由內(nèi)擺線限定的齒底、成形為與外轉(zhuǎn)子相嚙合并由漸開線限定的嚙合部以及由預(yù)定曲線限定的齒頂。
2、如權(quán)利要求1所述的內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子，其中所述內(nèi)擺線的基圓具有大于所述漸開線的基圓的直徑，所述齒底的每條所述內(nèi)擺線在所述內(nèi)擺線的基圓內(nèi)側(cè)的一點(diǎn)處與所述嚙合部的一條所述漸開線相連接，并且其中和內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心同心并經(jīng)過所述點(diǎn)的圓在所述點(diǎn)處的切線相對于在所述點(diǎn)處的漸開線的切線形成小于85度的角度。
3、如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子，其中限定齒頂?shù)乃鲱A(yù)定曲線為外擺線。
4、一種內(nèi)嚙合齒輪泵，包括權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子；以及具有多個(gè)齒的外轉(zhuǎn)子，所述多個(gè)齒具有當(dāng)所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心沿著具有直徑(2e+t)的圓圍繞所述外轉(zhuǎn)子的中心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，每當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心圍繞外轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)動(dòng)一次，內(nèi)轉(zhuǎn)子圍繞內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的一整圈的l/n時(shí)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒廓的包絡(luò)線的形狀，其中e為所述外轉(zhuǎn)子和所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心之間的距離，t為當(dāng)所述內(nèi)轉(zhuǎn)子被壓在所述外轉(zhuǎn)子上時(shí)限定在所述外轉(zhuǎn)子和所述內(nèi)轉(zhuǎn)子之間的最大間隙，n是內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子，包括多個(gè)齒，每個(gè)齒包括由內(nèi)擺線限定的齒底、成形為與外轉(zhuǎn)子相嚙合并由漸開線限定的嚙合部以及由預(yù)定曲線限定的齒頂。
2.如權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子，其中所述內(nèi)擺線的基圓具有大于所述漸開線的基圓的直徑，所述齒底的每條所述內(nèi)擺線在所述內(nèi)擺線的基圓內(nèi)側(cè)的一點(diǎn)處與所述嚙合部的一條所述漸開線相連接，并且其中和內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心同心并經(jīng)過所述點(diǎn)的圓在所述點(diǎn)處的切線相對于在所述點(diǎn)處的漸開線的切線形成小于85度的角度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子，其中限定齒頂?shù)乃鲱A(yù)定曲線為外擺線。
4.一種內(nèi)嚙合齒輪泵，包括權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子；以及具有多個(gè)齒的外轉(zhuǎn)子，所述多個(gè)齒具有當(dāng)所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心沿著具有直徑(2e+t)的圓圍繞所述外轉(zhuǎn)子的中心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，每當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心圍繞外轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)動(dòng)一次，內(nèi)轉(zhuǎn)子圍繞內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子的一整圈的1/n時(shí)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒廓的包絡(luò)線的形狀，其中e為所述外轉(zhuǎn)子和所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的中心之間的距離，以及t為當(dāng)所述內(nèi)轉(zhuǎn)子被壓在所述外轉(zhuǎn)子上時(shí)限定在所述外轉(zhuǎn)子和所述內(nèi)轉(zhuǎn)子之間的最大間隙，n是內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。
全文摘要
通過使自由地調(diào)節(jié)內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間的偏心距e成為可能，旨在提高內(nèi)嚙合齒輪泵的排出率。內(nèi)轉(zhuǎn)子的每個(gè)齒包括由內(nèi)擺線限定的齒底4；與外轉(zhuǎn)子相嚙合的并由漸開線限定的嚙合部3；以及由諸如圓或者橢圓的一部分或者外擺線等預(yù)定曲線限定的齒頂2。
文檔編號F04C2/10GK1816694SQ20048001853
公開日2006年8月9日 申請日期2004年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者緒方大介, 乾直樹, 有永真也 申請人:住友電工燒結(jié)合金株式會社