JPH10502427A - ゲロータ型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ポンプは第１円を第１トロコイドの周りに動かすことによって創成される外周形状（２０）によって画定された内側ロータを有する。内側ロータは第１軸線の周りに回転すべく取付けられる。ポンプはまた第１軸線からオフセットされた第２軸線の周りに回転すべく取付けられた外側ロータを有する。外側ロータは第２円を第２トロコイドの周りに移動することによって創成される内周形状（２２）によって画定される。

Description

【発明の詳細な説明】 ゲロータ型ポンプ 本発明は、たとえばオイルポンプとして使用し得る、ゲロータ型ポンプに関す るものである。 ゲロータ型ポンプは周知で、外歯を備えた内側ロータを含み、内側ロータは内 側ロータの外歯と噛合う歯を備えた中空の外側ロータ内に設置される。外側ロー タは内側ロータより一つ多い歯を有し、内側ロータは外側ロータの回転軸線に対 してオフセットされたまたは偏心した回転軸線を有する。この配置により、一方 のロータの回転は噛合う歯によって駆動されるとき他方のロータを回転せしめる 。回転中、回転軸線の偏心率により、歯の噛合い関係は徐々に変化し歯の間に容 積を変化してポンプ作用を奏する室を形成する。 ゲロータ型ポンプの内側ロータは定着した方法に従って設計される。この方法 においては、直径Ａの円（基礎円）に始まり、直径Ｂの円（転がり円）が基礎円 の外周を転がされ、その間転がり円の中心から距離ｅ（偏心率）の点の軌跡を描 く。そこでトロコイドと称せられる曲線を生ずる。転がり円が基礎円の周囲を正 確な回数転がることが必要である。直径Ａ対Ｂの比は内側ロータの歯数（ｎ）で ある。 ついで、内側ロータの設計において、直径Ｃの円（軌跡または軌道円）がトロ コイド上に円の中心をおいて前記トロコイドの周りに動かされる。軌跡円の半径 方向最内端の点の軌跡は、内側ロータの形状である。 これまで、ゲロータ型ポンプの外側ロータは半径Ｒの円を描くことによって設 計されてきた。Ｒは（Ａ＋Ｂ）÷２プラス隙間調整量によって画定される。つい で、ｎ＋１個の中心が半径Ｒの円の周りに等距離に分布して画定される。これら の中心はそれぞれ外側ロータの歯の中心を表す。これらの中心の周りに、半径ｒ の円弧が半径Ｒの中心の方を向いて描かれる。円弧ｒの半径はＣ÷２マイナス隙 間調整量によって画定される。通常の型式のロータの設計は第１図に示されてい る。この場合、内側ロータは五つの歯を、外側ロータは六つの円弧状の歯を有す る。第１図から分かるように、外側ロータの歯は（半径Ｒの円の中心に中心を有 する）円の円弧Ｓによって接続される。 本発明は、ゲロータ型ポンプであって、内側ロータおよび外側ロータを含み、 内側ロータが外側ロータ内に設置されかつ第１軸線の周りに回転すべく取付けら れ外側ロータがポンプの偏心率だけ前記第１軸線からオフセットされた第２軸線 の周りに回転すべく取付けられ、内側ロータが歯付形状を有する外面を有しかつ 内側ロータより一つ多い歯を有する歯付形状を有する外側ロータの内面と噛合い 、内側ロータの前記歯付形状はトロコイド上に円の中心を備えた第１トロコイド の周りに第１円を移動することによって創成された形状である前記ゲロータ型ポ ンプにおいて、外側ロータの前記歯付形状は第２円をトロコイド上に円の中心を 備えた第２トロコイドの周りに移動することによって創成される形状であること を特徴とする前記ゲロータ型ポンプを得るものである。 本発明によるポンプは、通常のポンプより一層円滑に運転しかつ一層長い寿命 を有する。ポンプはまた一層有効なポンプ作用を奏する。 好適には、本発明によるポンプにおいて、前記第１および第２円はロータの間 の所定の運転間隙だけ異なる直径を有する。 さて下記に、添付図面を参照して読むべき、本発明の実施例であるポンプのお よびポンプロータ実施例の形状が創成される実施例方法の詳細な説明が続く。 図面において、 第１図は、噛合ったロータを示す、通常のゲロータ型ポンプの、内側ロータ外 周の形状および外側ロータ内周の形状の線図的図であり、 第２図は第１図と同様であるが例証となるポンプの拡大図である。 第１図に示された通常のポンプは、外周形状１０によって画定された内側ロー タおよび内周形状１２によって画定された外側ロータを含んでいる。第２図に示 された実施例ポンプは、外周形状２０によって画定された内側ロータおよび内周 形状２２によって画定された外側ロータを含んでいる。形状１０および２０は同 一であるが、形状１２および２２は異なっている。 形状１０および２０は、直径Ａの基礎円、直径Ｂの転がり円、偏心率ｅおよび 直径Ｃの軌道円を使用する上記周知の方法によって創成される。この場合“歯” の数（ｎ）は５、すなわちＡとＢの比は５であったが、ｎは２より多いいかなる 整数とすることもできる。 転がり円の中心から距離ｅの点により、それが基礎円の周りに転がされるとき 創成されるトロコイド上の点の座標は、θが原点において対応する角度であると き、式１および２によって与えられる。 ついで形状１０および２０の座標は式３のＸおよびＹによって与えられる。 式３をθについて微分すると式４が得られる。 式４を整理しかつ式６で定義されたＫを代入すると式５が得られる。 式１および２を微分しかつ式５に代入すると式７が得られる。 式５を式３に代入しかつ演算すると式８および９が得られ、その最内端の点は 形状１０および２０上の点の座標を画定する。 第１および２図から、形状１０および２０が凸状円弧によって接続された全体 的に円弧状の５個の歯を備えた形状であることが理解できる。 第１図に示された通常のポンプ外側ロータ１２の形状は、［（Ａ＋Ｂ）÷２に 等しい］半径Ｒの円上に６（ｎ＋１）個の円弧を描くことによって創成され、円 弧はそれぞれ（Ｃ÷２マイナス隙間）の半径を有する。 しかしながら、実施例ポンプの外側ロータ内周面の形状２２は、その座標が回 転された内側ロータトロコイドの包絡線としてまた式１０および１１によって画 定されるトロコイドから創成され、ここにＲは式１２によって定義され、ｚは式 １３によって定義され、角度ｖは式１４によって定義された値を有する。 式１０および１１によって画定されるトロコイドから形状２２を創成するため に、式６，８および９が、θをＶと置換し、Ｃを軌道円の直径マイナス小間隙に 等しくして、使用される。Ｋは式１０および１１をＶについて微分し、式１７に よりＫを定義する式１５および１６を得ることによって定義される。ついで形状 ２２の座標は式８および９の最内端の点によって与えられ、ここにｘ，ｙおよび Ｋは式１０，１１および１５から１７によって与えられる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年１月１２日 【補正内容】 明細書 ゲロータ型ポンプ 本発明は、たとえばオイルポンプとして使用し得る、ゲロータ型ポンプに関す るものである。 ゲロータ型ポンプは周知で、外歯を備えた内側ロータを含み、内側ロータは内 側ロータの外歯と噛合う歯を備えた中空の外側ロータ内に設置される。外側ロー タは内側ロータより一つ多い歯を有し、内側ロータは外側ロータの回転軸線に対 してオフセットされたまたは偏心した回転軸線を有する。この配置により、一方 のロータの回転は噛合う歯によって駆動されるとき他方のロータを回転せしめる 。回転中、回転軸線の偏心率により、歯の噛合い関係は徐々に変化し歯の間に容 積を変化してポンプ作用を奏する室を形成する。 ゲロータ型ポンプの内側ロータは定着した方法に従って設計される。この方法 においては、直径Ａの円（基礎円）に始まり、直径Ｂの円（転がり円）が基礎円 の外周を転がされ、その間転がり円の中心から距離ｅ（偏心率）の点の軌跡を描 く。そこでトロコイドと称せられる曲線を生ずる。転がり円が基礎円の周囲を正 確な回数転がることが必要である。直径Ａ対Ｂの比は内側ロータの歯数（ｎ）で ある。 ついで、内側ロータの設計において、直径Ｃの円（軌跡または軌道円）がトロ コイド上に円の中心をおいて前記トロコイドの周りに動かされる。軌跡円の半径 方向最内端の点の軌跡は、内側ロータの形状である。 これまで、ゲロータ型ポンプの外側ロータは半径Ｒの円を描くことによって設 計されてきた。Ｒは（Ａ＋Ｂ）÷２プラス隙間調整量によって画定される。つい で、ｎ＋１個の中心が半径Ｒの円の周りに等距離に分布して画定される。これら の中心はそれぞれ外側ロータの歯の中心を表す。これらの中心の周りに、半径ｒ の円弧が半径Ｒの中心の方を向いて描かれる。円弧ｒの半径はＣ÷２マイナス隙 間調整量によって画定される。通常の型式のロータの設計は第１図に示されてい る。この場合、内側ロータは五つの歯を、外側ロータは六つの円弧状の歯を有す る。第１図から分かるように、外側ロータの歯は（半径Ｒの円の中心に中心を有 する）円の円弧Ｓによって接続される。 本発明は、ゲロータ型ポンプであって、内側ロータおよび外側ロータを含み、 内側ロータが外側ロータ内に設置されかつ第１軸線の周りに回転すべく取付けら れ外側ロータがポンプの偏心率だけ前記第１軸線からオフセットされた第２軸線 の周りに回転すべく取付けられ、内側ロータが歯付形状を有する外面を有しかつ 内側ロータより一つ多い歯を有する歯付形状を有する外側ロータの内面と噛合い 、内側ロータの前記歯付形状はトロコイド上に円の中心を備えたトロコイドの周 りに第１円を移動することによって創成された形状である前記ゲロータ型ポンプ において、外側ロータの前記歯付形状は第２円を内側ロータのトロコイドの包絡 線上に円の中心を備えたその包絡線の周りに移動することによって創成される形 状であることを特徴とする前記ゲロータ型ポンプを得るものである。 本発明によるポンプは、通常のポンプより一層円滑に運転しかつ一層長い寿命 を有する。ポンプはまた一層有効なポンプ作用を奏する。 好適には、本発明によるポンプにおいて、前記第１および第２円はロータの間 の所定の運転間隙だけ異なる直径を有する。 さて下記に、添付図面を参照して読むべき、本発明の実施例であるポンプのお よびポンプロータ実施例の形状が創成される実施例方法の詳細な説明が続く。 図面において、 第１図は、噛合ったロータを示す、通常のゲロータ型ポンプの、内側ロータ外 周の形状および外側ロータ内周の形状の線図的図であり、 第２図は第１図と同様であるが例証となるポンプの拡大図である。 第１図に示された通常のポンプは、外周形状１０によって画定された内側ロー タおよび内周形状１２によって画定された外側ロータを含んでいる。第２図に示 された実施例ポンプは、外周形状２０によって画定された内側ロータおよび内周 形状２２によって画定された外側ロータを含んでいる。形状１０および２０は同 一であるが、形状１２および２２は異なっている。 形状１０および２０は、直径Ａの基礎円、直径Ｂの転がり円、偏心率ｅおよび 直径Ｃの軌道円を使用する上記周知の方法によって創成される。この場合“歯” の数（ｎ）は５、すなわちＡとＢの比は５であったが、ｎは２より多いいかなる 整数とすることもできる。 転がり円の中心から距離ｅの点により、それが基礎円の周りに転がされるとき 創成されるトロコイド上の点の座標は、θが原点において対応する角度であると き、式１および２によって与えられる。 ついで形状１０および２０の座標は式３のＸおよびＹによって与えられる。 式３をθについて微分すると式４が得られる。 式４を整理しかつ式６で定義されたＫを代入すると式５が得られる。 式１および２を微分しかつ式５に代入すると式７が得られる。 式５を式３に代入しかつ演算すると式８および９が得られ、その最内端の点は 形状１０および２０上の点の座標を画定する。 第１および２図から、形状１０および２０が凸状円弧によって接続された全体 的に円弧状の５個の歯を備えた形状であることが理解できる。 第１図に示された通常のポンプ外側ロータ１２の形状は、［（Ａ＋Ｂ）÷２に 等しい］半径Ｒの円上に６（ｎ＋１）個の円弧を描くことによって創成され、円 弧はそれぞれ（Ｃ÷２マイナス隙間）の半径を有する。 しかしながら、実施例ポンプの外側ロータ内周面の形状２２は、その座標が回 転された内側ロータトロコイドの包絡線としてまた式１０および１１によって画 定されるトロコイドから創成され、ここにＲは式１２によって定義され、ｚは式 １３によって定義され、角度ｖは式１４によって定義された値を有する。 式１０および１１によって画定される包絡線から形状２２を創成するために、 式６，８および９が、θをｖと置換し、Ｃを軌道円の直径マイナス小間隙に等し くして、使用される。Ｋは式１０および１１をｖについて微分し、式１７により Ｋを定義する式１５および１６を得ることによって定義される。ついで形状２２ の座標は式８および９の最内端の点によって与えられ、ここにｘ，ｙおよびＫは 式１０，１１および１５から１７によって与えられる。 請求の範囲 １．内側ロータ（２０）および外側ロータ（２２）を含み、内側ロータが外側 ロータ内に設置されかつ第１軸線の周りに回転すべく取付けられ外側ロータがポ ンプの偏心度だけ前記第１軸線からオフセットされた第２軸線の周りに回転すべ く取付けられ、内側ロータが歯付き形状を有する外面を有しかつ内側ロータより 一つ以上多い歯を有する歯付き形状を有する外側ロータの内面と噛合い、内側ロ ータの前記歯付き形状が第１円をトロコイド上に円の中心を備えた第１トロコイ ドの周りに移動することによって創成されるゲロータ型ポンプにおいて、外側ロ ータ（２２）の前記歯付き形状が第２円を回転される内側ロータのトロコイドの 包絡線上に円の中心を備えたその包絡線の周りに移動することによって創成され る形状を有することを特徴とするゲロータ型ポンプ。 ２．前記第１および第２円が、ロータ（２０，２２）間の所定の作動間隙だけ 相違することを特徴とする請求項１に記載されたポンプ。 ３．前記第２トロコイドが、例証として与えられた式１０および１１によって 与えられる形状を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか一方に記 載されたポンプ。 ４．外側ロータ（２２）の歯付き形状が、例証として与えられた式８から１１ および１５から１７によって与えられることを特徴とする請求項３に記載された ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内側ロータ（２０）および外側ロータ（２２）を含み、内側ロータが外側 ロータ内に設置されかつ第１軸線の周りに回転すべく取付けられ外側ロータがポ ンプの偏心度だけ前記第１軸線からオフセットされた第２軸線の周りに回転すべ く取付けられ、内側ロータが歯付き形状を有する外面を有しかつ内側ロータより 一つ以上多い歯を有する歯付き形状を有する外側ロータの内面と噛合い、内側ロ ータの前記歯付き形状が第１円をトロコイド上に円の中心を備えた第１トロコイ ドの周りに移動することによって創成されるゲロータ型ポンプにおいて、外側ロ ータ（２２）の前記歯付き形状が第２円をトロコイド上に円の中心を備えた第２ トロコイドの周りに移動することによって創成される形状を有することを特徴と するゲロータ型ポンプ。 ２．前記第１および第２円が、ロータ（２０，２２）間の所定の作動間隙だけ 相違することを特徴とする請求項１に記載されたポンプ。 ３．前記第２トロコイドが、例証となる与えられた式１０および１１によって 与えられる形状を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか一方に記 載されたポンプ。 ４．外側ロータ（２２）の歯付き形状が、例証として与えられた式８から１１ および１５から１７によって与えられることを特徴とする請求項３に記載された ポンプ。