JP7853882B2

JP7853882B2 - Method for evaluating and forming the tooth profile of an internal gear pump

Info

Publication number: JP7853882B2
Application number: JP2022160436A
Authority: JP
Inventors: 優夢中島; 浩之久保木
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 2022-10-04
Filing date: 2022-10-04
Publication date: 2026-04-30
Anticipated expiration: 2042-10-04
Also published as: JP2024053919A

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。 This invention relates to a method for evaluating the tooth profile of an internal gear pump and a method for forming the tooth profile.

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。 Engines and other power mechanisms are equipped with pumps to lubricate lubrication parts with oil. For example, an internal gear pump performs pumping action by changing the volume of multiple enclosed sections formed between the external teeth of the inner rotor and the internal teeth of the outer rotor as they rotate and mesh, thereby drawing in and discharging oil.

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 this type of internal gear pump, the tooth profiles of the inner and outer rotors are designed so that a predetermined gap is provided between the tooth surfaces of the inner and outer rotors. However, during actual pump operation, the dimensional accuracy of the tooth profiles can cause the gap between the inner and outer rotors to deviate from the designed value. This can result in contact points between the inner and outer rotors outside of the meshing areas, leading to uneven rotation and increased driving 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。 To address 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 inter-tooth gap, so that an inter-tooth gap can be secured between the inner rotor and the outer rotor at locations other than the meshing area 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。 Incidentally, oil leakage can be prevented by making the gap between the teeth of the inner and outer rotors as narrow as possible. However, designing the gap too narrow makes the above-mentioned interference more likely and increases the driving torque. On the other hand, designing the gap too wide makes the above-mentioned interference less likely but may increase leakage. In Patent Document 1, the offset amount at each position of the inner rotor's rotation angle is set to be larger than the allowable machining error for the rotor, so that interference at positions other than the meshing part of the inner and outer rotors can be prevented even if machining errors occur. In a tooth profile forming method like that in Patent Document 1, there is a concern that leakage may increase due to the gap between the teeth being enlarged more than necessary, 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。 This invention has been made in view of the above points, and its objective is to provide a tooth profile evaluation method and tooth profile forming method for an internal gear pump that simultaneously prevents interference at positions other than the meshing portion of the inner rotor and outer rotor, thereby preventing an increase in driving torque, and suppresses an increase in leakage by narrowing the inter-tooth gap as much as possible.

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 considers the body clearance between the outer rotor's outer surface and the casing's inner surface, thereby preventing interference at locations other than the meshing portion between the inner and outer rotors without unnecessarily enlarging 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 the outer circumferential side,
The casing comprises a body clearance between itself and the outer rotor and covering the outer circumference of the outer rotor,
In an internal gear pump that transports fluid by drawing in or discharging fluid through volume changes in multiple enclosed portions formed between the tooth surfaces of the inner rotor and the outer rotor when the inner rotor and the outer rotor mesh and rotate,
A preparation step to position the inner rotor and the outer rotor, respectively, at their ideal center positions,
An inner rotor rotation step in which the inner rotor is rotated until it engages with the outer rotor at the bottom dead center and the outer rotor and the inner rotor have a first contact point,
The process includes an outer rotor rotation step in which, with the inner rotor fixed at the first contact point, the outer rotor is rotated in the same direction as the rotation direction of the inner rotor,
In the outer rotor rotation process, the evaluation criterion is whether or not the outer rotor and the inner rotor have a second contact point before the outer circumferential surface of the outer rotor comes into contact with the inner circumferential 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。 Based on the above configuration, it is possible to evaluate whether the tooth profile prevents interference at locations other than the meshing area between the inner and outer rotors, without unnecessarily enlarging the inter-tooth gap, considering that the outer rotor moves and interferes with the inner circumferential 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 the second invention, in the outer rotor rotation process of the first 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 judged to be acceptable.
If the outer rotor and the inner rotor have a second contact point, the tooth profiles of the outer rotor and the inner rotor are deemed 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。 According to the above configuration, it is possible to easily determine whether the tooth profile is suitable for preventing interference at locations other than the meshing area between the inner and outer rotors without unnecessarily enlarging the interdental 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。 The third invention is a method for forming the tooth profile of the inner rotor that was deemed unacceptable in the second invention,
A meshing step in which the direction of the tooth tips of the inner rotor is aligned with the direction of the tooth roots of the outer rotor, and the inner rotor and the outer rotor are meshed together,
An outer rotor setting step in which, at the tooth root of the outer rotor formed by the bottom and curved portions located on both sides of the bottom, the radius of curvature of the curved portion is virtually enlarged, and a virtual curved portion is set that bites inward from the tooth tip of the inner rotor,
The process includes an inner rotor modification step of grinding away the portion of the tooth tip of the inner rotor that protrudes outward from the virtual 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 tooth profile of the inner rotor is designed so that the tip and root circles are aligned. However, if the connection between the tip and root circles is angular, it is thought to affect interference with the outer rotor. According to the above configuration, by modifying the tooth profile of the inner rotor based on the corner radius of the outer rotor's tooth root, the connection between the tip and root circles is smoothly formed, preventing the gap between the inner and outer rotors from expanding unnecessarily. This allows for both preventing interference between the inner and outer rotors, suppressing an increase in driving torque, and preventing oil leakage.

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 tooth profile formation method for an internal gear pump that simultaneously prevents interference at locations other than the meshing portion of the inner rotor and outer rotor, thereby suppressing an increase in driving torque, and prevents 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。This 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。This is a schematic diagram illustrating the method for creating an 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。This is a schematic diagram illustrating the method for creating an 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。This is a partially enlarged diagram illustrating the method for creating an 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。This is a schematic diagram showing the inner rotor and outer rotor having 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。This is a schematic diagram showing the outer rotor in contact with the inner circumferential surface of the casing. 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。This is a schematic diagram illustrating the method for modifying the tooth profile of an 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。This is a partially enlarged diagram illustrating the method for modifying the tooth profile of an 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。This is a partially enlarged diagram illustrating the method for modifying the tooth profile of an 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。This is a partially enlarged diagram illustrating the method for modifying the tooth profile of an 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。This is a flowchart illustrating the tooth profile evaluation method and tooth profile formation 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。This is a schematic diagram illustrating the radius (R) of the tooth profile after tooth profile modification of the inner rotor. オイル漏れに影響する範囲を示す概略図である。This is a schematic diagram showing the area affected by the oil leak.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 The embodiments of the present invention will be described below 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]
Figure 1 is a schematic diagram showing a gear pump according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, this gear pump is an internal gear pump 1 and comprises an inner rotor 2, an outer rotor 3, and a casing 4. When the inner rotor 2 and the outer rotor 3 mesh and rotate, the gear pump 1 conveys fluid such as oil by drawing in or discharging fluid through the volume change of a plurality of enclosed 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 its 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 outer rotor 2 has one fewer external tooth 2a than 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, the outer rotor 3 has 7 external teeth 2a. 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 circumferential side. The outer rotor 3 is positioned eccentrically with respect to the inner rotor 2. The outer rotor 3 rotates in accordance with 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 circumference of the outer rotor 3. The casing 4 has a rotor housing space with a circular cross-section, and houses the outer rotor 3 and the inner rotor 2 within this space. The gear pump 1 has a predetermined body clearance 6 between the inner circumferential surface 4a forming the rotor housing 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 create an inner rotor]
Figure 2 is a schematic diagram illustrating the method for creating the inner rotor. As shown in Figure 2, the inner rotor 2 of this embodiment is created using a general method based on the trochoid curve 20. That is, first, the base trochoid curve 20 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 parameters A, B, and e are defined as follows, the coordinates (x, y) of the trochoid curve are expressed by the following equation (1), given the following parameters and the angle parameter θ.
A: This is the diameter of the fixed circle (base circle) centered on the center point of the inner rotor.
B: This is the diameter of a circle that rolls on the base circumference (a rolling circle).
e: The trochoidal curve is drawn by the trajectory of a point located at a distance e from the center of the rotating circle as it 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 using the envelope of the group of trajectory circles 21 centered on points on the trochoid curve 20 obtained by equation (1) above.

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^２＋Ｙ^２）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 C is the diameter of the trajectory circle 21 centered at a point on the trochoid curve 20, the coordinates (X, Y) of the envelope are expressed by equations (2) and (3) below, and the (X, Y) taken from equations (2) and (3) with the smaller value of ( ^X² + ^Y² ) is taken as 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 create an outer rotor]
Figure 3 is a schematic diagram illustrating the method for creating the outer rotor. As shown in Figure 3, the outer rotor 3 of this embodiment is created using a general method for creating the outer rotor 3 relative to the inner rotor 2 which is created based on the trochoid curve 20. That is, first, a root circle 31 is created along the tooth root of the outer rotor 3. The diameter D of the root circle is expressed by the following equation (5) using the above parameters A to C and e. In the following equation (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 root circle 31 expressed by the following equation (6) is created.

Ｄ＝Ａ＋Ｂ＋４ｅ－Ｃ＋γ１・・・（５）
Ｘ^２＋Ｙ^２＝（Ｄ／２）^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)
X ² + Y ² = (D/2) ² ...(6)
Next, an outside circle 32 is created along the tooth tips of the outer rotor 3. The parameter PCD of the outside circle 32 is defined as PCD = A + B + γ2, using the parameters A and B mentioned above and the adjustment dimension γ2 set to create an intertooth gap between the tooth surfaces of the inner rotor 2 and the outer rotor 3. Using such a PCD, the outside circle 32 of the outer rotor 3 is expressed by the following equation (7). In the following equation (7), C is the diameter of the outside circle 32 of the outer rotor 3, and is the same as the diameter of the trajectory circle 21 mentioned above.

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 joining the root circle 31 represented by formula (6) and the tip circle 32 represented by formula (7) above. Because the tooth profile of the outer rotor 3 created in this way has a sharp, angular shape at the joint between the root circle 31 and the tip circle 32, it is necessary to make the joint rounded (R-shaped).

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 illustrating the method for manufacturing the outer rotor, and is a partially enlarged view. The connection between the root circle 31 and the tip circle 32 of the outer rotor 3 is formed in an R-shape along the correction circle 33, which is the circle circumscribing the tip circle 32 and the circle 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。 [Method for evaluating tooth shape]
It is preferable to inspect whether the tooth profiles of the inner rotor 2 and outer rotor 3, formed as described above, interfere with each other at positions other than the meshing portion 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 Figure 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, as a preparation step S1, the inner rotor 2 and outer rotor 3 are positioned at their respective ideal center positions. The ideal center position is the state where the rotation center of the inner rotor 2 coincides with the rotation center of the axis fixed to the inner rotor 2, and the rotation center 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 process S2, as shown in Figure 5, the inner rotor 2 is rotated in the direction of the arrow in Figure 5 while the outer rotor 3 is fixed, until the inner rotor 2 meshes with the outer rotor 3 at the bottom dead center and the outer rotor 3 and inner rotor 2 have a first contact point 11. Note that in Figure 5, a predetermined inter-tooth gap 10 exists between the outer rotor 3 and the inner rotor 2 in the area 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 process S3, as shown in Figure 6, with the inner rotor 2 fixed at the first contact point 11, the outer rotor 3 is rotated in the same direction as the rotation direction of the inner rotor 2 (in the direction of the arrow in Figure 6).

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 circumferential surface 3b of the outer rotor 3 contacts the inner circumferential surface 4a of the casing 4 can be used as an evaluation indicator. For example, at the position marked with a star in Figure 6, the outer circumferential surface 3b of the outer rotor 3 contacts the inner circumferential surface 4a of the casing 4.

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 tooth profile evaluation, if the outer rotor 3 and inner rotor 2 do not have a second contact point in the determination step S4, the tooth profiles of the outer rotor 3 and inner rotor 2 are judged as acceptable, and the evaluation is terminated. If, in the determination step S4, the outer rotor 3 and inner rotor 2 do have a second contact point, the tooth profiles of the outer rotor 3 and 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。 [Inner rotor tooth profile modification]
If the inner rotor 2 is deemed unacceptable in the judgment step S4, the tooth profile of the inner rotor 2 is modified. First, in the meshing step S5, as shown in Figure 7, the direction of the tooth tip 2b of the inner rotor 2 is aligned with the direction of the tooth root 7a of the virtual upper outer rotor 7, and the inner rotor 2 and the virtual upper outer rotor 7 are meshed together 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 section X in Figure 7, showing an enlarged view of the junction 2c between the tip circle and root circle of the inner rotor 2. The root 7a of the outer rotor 7 is formed by a bottom portion 70 that contacts the root circle and curved portions 71 located on both sides of the bottom portion 70. The curved portions 71 are the junction between the root circle and the tip circle, and are the parts where the angular shape was smoothed during the formation of the outer rotor 7. As the outer rotor setting step S6, as shown in Figure 8, the radius of curvature of the curved portion 71 at the root 7a of the outer rotor 7 is virtually enlarged, setting a virtual curved portion 72 that bites inward from the tip of the inner rotor 2.

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 section X in Figure 7, similar to Figure 8. Figure 9 shows the junction portion 2c between the tip and root circles of the inner rotor 2 and the virtual curved portion 72 of the outer rotor 7. As shown in Figure 9, the junction portion 2c between the tip and root circles of the inner rotor 2 is angular. This angular junction portion 2c protrudes outward beyond the virtual 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 modification step S7, as shown in Figure 10, the joint portion 2c of the inner rotor 2 that protrudes outward from the virtual curved portion 72 is machined away, and this joint portion 2c is made into a modified joint portion 2d that is aligned with the virtual 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 following order: preparation step S1, inner rotor rotation step S2, and outer rotor rotation step 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。 In the second determination step S4, if the outer rotor 3 and inner rotor 2 do not have a second contact point, the tooth profiles of the outer rotor 3 and inner rotor 2 are judged as acceptable, and the evaluation is terminated. If the outer rotor 3 and inner rotor 2 do have a second contact point in the determination step S4, the tooth profiles of the outer rotor 3 and 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, outer rotor setting step S6, and inner rotor correction step S7, until the determination step S4 no longer has a second contact point between the outer rotor 3 and inner rotor 2.

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 Figure 12, the R size of the tooth profile of the inner rotor 2 modified in this way is expressed by the following formula (8), where the parameters Δb, Δt, R1, and R2 are defined as follows. For example, in this embodiment, α = 0.0036.
Δb: This is the gap (body clearance 6) between the inner circumferential surface 4a of the casing 4 and the outer circumferential surface 3b of the outer rotor 3.
Δt: This is the gap (intertooth gap 10) between the tooth surface of the inner rotor 2 and the tooth surface of the outer rotor 3.
R1: This is the outer diameter of the outer rotor 3.
R2: This is the diameter of the circle (pitch circle 8) that connects the positions where the interdental gap 10 occurs.

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 the internal gear pump of this embodiment can evaluate whether the tooth profile prevents interference at positions other than the meshing portion between the inner rotor 2 and the outer rotor 3, without unnecessarily enlarging the inter-tooth gap, even when considering that the outer rotor 3 moves during actual pump operation and its outer circumferential surface 3b interferes with the inner circumferential surface 4a of the casing 4.

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 gap between the inner rotor 2 and the outer rotor 3 is too wide, oil leakage will be affected on both sides of the circumferential direction of the enclosed portion 5, as shown by the shaded area in Figure 13. However, the tooth profile forming method of the internal gear pump in this embodiment modifies the tooth profile of the inner rotor 2 based on the shape of the corner radius of the tooth root of the outer rotor 3. This ensures that the connection between the tip circle and the root circle is smoothly formed, preventing the gap between the inner rotor 2 and the outer rotor 3 from being enlarged unnecessarily. This method allows for both preventing interference at positions other than the meshing portion between the inner rotor 2 and the outer rotor 3, thereby preventing an increase in driving 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。 Furthermore, the embodiments described above 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 1 Gear pump 2 Inner rotor 2a External teeth 3 Outer rotor 3a External teeth 3b Outer surface 4 Casing 4a Inner surface 5 Enclosure 6 Body clearance 7 Virtual outer rotor 7a Tooth root 10 Intertooth gap 11 First contact point 70 Bottom 71 Curved section 72 Virtual curved section

Claims

An inner rotor having n external teeth,
An outer rotor having n+1 internal teeth that mesh with the external teeth from the outer circumferential side,
The casing comprises a body clearance between itself and the outer rotor and covering the outer circumference of the outer rotor,
In an internal gear pump that transports fluid by drawing in or discharging fluid through volume changes in multiple enclosed portions formed between the tooth surfaces of the inner rotor and the outer rotor when the inner rotor and the outer rotor mesh and rotate,
A preparation step to position the inner rotor and the outer rotor, respectively, at their ideal center positions,
An inner rotor rotation step in which the inner rotor is rotated until it engages with the outer rotor at the bottom dead center and the outer rotor and the inner rotor have a first contact point,
The process includes an outer rotor rotation step in which, with the inner rotor fixed at the first contact point, the outer rotor is rotated in the same direction as the rotation direction of the inner rotor,
A method for evaluating the tooth profile of an internal gear pump, wherein, in the outer rotor rotation process, the evaluation criterion is whether or not the outer rotor and the inner rotor have a second contact point before the outer circumferential surface of the outer rotor comes into contact with the inner circumferential surface of the casing.

In the outer rotor rotation 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 judged to be acceptable.
A method for evaluating the tooth profile of an internal gear pump according to claim 1, wherein the tooth profiles of the outer rotor and the inner rotor are deemed unacceptable when the outer rotor and the inner rotor have a second contact point.

A method for evaluating the tooth profile of an internal gear pump according to claim 2, wherein the tooth profile of the inner rotor is determined to be unacceptable,
A meshing step in which the direction of the tooth tips of the inner rotor is aligned with the direction of the tooth roots of the outer rotor, and the inner rotor and the outer rotor are meshed together,
An outer rotor setting step in which, at the tooth root of the outer rotor formed by the bottom and curved portions located on both sides of the bottom, the radius of curvature of the curved portion is virtually enlarged, and a virtual curved portion is set that bites inward from the tooth tip of the inner rotor,
A method for forming the tooth profile of an internal gear pump, comprising an inner rotor modification step of grinding off the portion of the tooth tip of the inner rotor that protrudes outward from the virtual curved portion.