DE60300726T2

DE60300726T2 - Innenzahnradölpumpe

Info

Publication number: DE60300726T2
Application number: DE60300726T
Authority: DE
Inventors: Katsuaki Niigata-shi Hosono
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Diamet Corp
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: US20030165392A1; KR100545519B1; MY125845A; EP1340914B1; CN1442614A; EP1340914A2; EP1340914A3; KR20030071624A; DE60300726D1; CN1266383C; US6887056B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Feld der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölpumpen-Rotoranordnung, die in einer Ölpumpe verwendet wird, welche ein Fluid durch Volumenveränderungen von Zellen, die zwischen einem inneren Rotor und einem äußeren Rotor ausgebildet sind, anzieht und abgibt.
Stand der Technik
Eine konventionelle Ölpumpe, wie sie in der EP 870 926 offenbart ist, umfasst einen inneren Rotor, der „n" externe Zähne aufweist (im Anschluss bezeichnet „n" eine natürliche Zahl), einen äußeren Rotor, der „n + 1" interne Zähne aufweist, die mit den externen Zähnen in Eingriff stehen können, sowie ein Gehäuse, in dem ein Ansauganschluss zum Ziehen eines Fluids und eines Abgabeanschlusses zum Abgeben eines Fluids ausgeformt sind, und ein Fluid durch die Rotation des inneren Rotors, der Veränderungen in Volumina der Zellen, die zwischen dem inneren Rotor und dem äußeren Rotor ausgebildet sind, erzeugt, angezogen und abgegeben wird.
Jede der Zellen ist an einem Frontabschnitt und einem rückwärtigen Abschnitt, wenn in Richtung der Rotation gesehen, durch Kontaktregionen zwischen den externen Zähnen des inneren Rotors und den internen Zähnen des äußeren Rotors begrenzt und ebenso an allen Seitenabschnitten durch das Gehäuse begrenzt, so dass eine unabhängige Fluid-Förderkammer ausgeformt wird. Jede der Zellen zieht ein Fluid an, wenn das Volumen hiervon ansteigt, wenn sich die Zelle über den Ansauganschluss bewegt, nachdem deren Volumen im Eingriffsprozess zwischen den externen Zähnen und den inneren Zähnen verringert wird, und die Zelle gibt Fluid ab, wenn deren Volumen absinkt, wenn sich die Zelle über den Ausgabeanschluss bewegt, wenn deren Volumen maximiert wird.
Ölpumpen mit dem oben dargestellten Aufbau werden weit verbreitet als Pumpen für Schmieröl in Automobilen und als Ölpumpe für Automatikgetriebe usw. verwendet, da solche Ölpumpen kompakt und einfach aufgebaut sind. Wenn eine solche Ölpumpe in einem Kraftfahrzeug installiert wird, wird die Ölpumpe beispielsweise durch den Motor des Kraftfahrzeugs in einer solchen Weise angetrieben, dass der innere Rotor der Pumpe direkt mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist, was als „Kurbelwellen-Direktantrieb" bekannt ist.
In einer solchen Ölpumpe ist ein Spitzenabstand mit geeigneter Größe zwischen der Zahnspitze des inneren Rotors und der Zahnspitze des äußeren Rotors ausgebildet, wenn die inneren und äußeren Rotoren in Phase um 180° von einer Phase gedreht werden, in dem die inneren und äußeren Rotoren miteinander in Eingriff stehen, um das Pumpengeräusch zu reduzieren und die mechanische Effizienz zu steigern.
Als Beispiele für Verfahren zum Ausbilden einer Spitzenaussparung (Spitzenabstand) können die Profile der Zähne des äußeren Rotors einheitlich derart geschnitten werden, dass eine Aussparung zwischen den Oberflächen der Zähne der inneren und äußeren Rotoren ausgebildet wird und so eine Spitzenausnehmung zwischen den Spitzen der Zähne der inneren und äußeren Rotoren in einem Eingriffszustand ausgeformt werden, oder alternativ hierzu die zykluide Kurve, die die Form der Zähne definiert, teilweise abgeflacht werden kann.
Im Anschluss werden Bedingungen erläutert, die erfüllt werden müssen, wenn die Profile der Zähne der inneren und äußeren Rotoren bemessen werden.
In Bezug auf den inneren Rotor ri muss, da die Summe der Abrolldistanz eines ersten umschreibenden Abrollkreises ai (dessen Durchmesser ⌀ai ist) und der Abrolldistanz eines ersten eingeschriebenen Abrollkreises bi (dessen Durchmesser ⌀bi ist) geschlossen werden, wenn jede der Abrollkreise das Abrollen entlang eines Basiskreises abschließt, d.h. die Länge des Umfangs eines Basiskreises di (dessen Durchmesser ⌀di ist) des inneren Rotors ri muss gleich der Länge sein, die durch Multiplizieren der Summe der Abrolldistanz pro Umdrehung des ersten umschreibenden Abrollkreises ai und der Abrolldistanz des ersten eingeschriebenen Abrollkreises bi mit einer ganzen Zahl (d.h. durch die Anzahl der Zähne des inneren Rotors ri) erzielt wird, ⌀di = n·(⌀ai + ⌀bi).
Ähnlich muss in Bezug auf den äußeren Rotor ro die Länge des Umfangs eines Basiskreises „do" (dessen Durchmesser ⌀do ist) des äußeren Rotors gleich der Länge sein, die durch Multiplizieren der Summe der Abrolldistanz pro Umdrehung eines zweiten umschreibenden Abrollkreises ao (dessen Durchmesser ⌀ao ist) und der Abrolldistanz eines zweiten eingeschriebenen Abrollkreises bo (dessen Durchmesser ⌀bo ist) mit einer ganzen Zahl (d.h. durch die Anzahl der Zähne des äußeren Rotors ro) ⌀do = (n + 1)·(⌀ao + ⌀bo).
Hierbei gilt, da der innere Rotor ri und der äußere Rotor ro miteinander in Eingriff stehen müssen, die Annahme, dass eine exzentrische Distanz zwischen den zwei Rotoren „e" ist ⌀ai + ⌀bi = ⌀ao + ⌀bo = 2e.
Basierend auf den oben angegebenen Gleichungen muss die Gleichung (n + 1)·⌀di = n·⌀do erfüllt sein, wenn die Profile des inneren Rotors ri und des äußeren Rotors ro bemessen werden.
Hierbei sind, um eine Ausnehmung (= s) einer Ausnehmung zwischen einem Zahnraum und einer Zahnspitze in einer Eingriffsphase und einer anderen Ausnehmung zwischen den Spitzen (eine Spitzen-Ausnehmung) in einer um 180° gedrehten Phase von der Eingriffsphase zuzumessen, werden die ersten und zweiten umschreibenden Abroll-Kreise und die ersten und zweiten einschreibenden Abroll-Kreise so ausgebildet, dass sie die folgenden Gleichungen erfüllen: ⌀ao = ⌀ai + s/2;und ⌀bo = ⌀bi – s/2.
Insbesondere wird durch Anheben des Durchmessers des umschreibenden Abrollkreises des äußeren Rotors, wie dies in 8 gezeigt ist, eine Ausnehmung von s/2 zwischen dem Zahnraum des äußeren Rotors ro und der Zahnspitze des inneren Rotors ri in der Eingriffsphase ausgeformt. Auf der anderen Seite wird durch Verringern des Durchmessers des einschreibenden Abrollkreises des inneren Rotors, wie dies in 9 gezeigt ist, eine Ausnehmung von s/2 zwischen dem Zahnraum des inneren Rotors ri und der Zahnspitze des äußeren Rotors ro in der Eingriffsphase ausgebildet.
Die Ölpumpen-Rotoranordnung, die derart ausgeformt ist, dass die oben angegebenen Gleichungen erfüllt sind, ist in den 7 bis 9 gezeigt. Die Dimensionen in der Ölpumpen-Rotoranordnung sind die folgenden: ⌀di (der Durchmesser des Basiskreises di des inneren Rotors ri) = 52,00 mm; ⌀ai (der Durchmesser des ersten umschreibend abgerollten Kreises ai) = 2,50 mm; ⌀bi (der Durchmesser des ersten einbeschrieben abgerollten Kreises bi) = 2,70 mm; die Anzahl der Zähne Zi = n = 10; der äußere Durchmesser des äußeren Rotors ro ist 70 mm; ⌀do (der Durchmesser des Basiskreises „do" des äußeren Rotors ro) = 57,20 mm; ⌀ao (der Durchmesser des zweiten umschreibend abgerollten Kreises ao) = 2,56 mm; ⌀bo (der Durchmesser des zweiten einbeschrieben abgerollten Kreises bo) = 2,64 mm; die Anzahl der Zähne Zo = n + 1 = 11; und die Exzenter-Distanz „e" = 2,6 mm.
Wie in den 8 und 9 gezeigt sind zwischen den externen Zähnen des inneren Rotors und den internen Zähnen des äußeren Rotors nicht nur eine radiale Ausnehmung s1 an den Mittelpunkten der Zahnspitze und dem Zahnraum, sondern ebenso eine umfängliche Ausnehmung s2 in der Nachbarschaft des Schnittspunkts der Basiskreise und der Zahnoberflächen vorgesehen.
Wenn eine Ausnehmung „s" durch geeignetes Auswählen des Durchmessers des zweiten umschreibend abgerollten Kreises ao und des Durchmessers des zweiten einbeschrieben abgerollten Kreises bo während der Einstellung der radialen Ausnehmung s1 als s/2 ausgeformt ist, werden die umfänglichen Ausnehmungen s2 groß, wie dies in den 8 und 9 gezeigt ist, und als Ergebnis dessen werden ein Klang und ein Zahnoberflächen-Schlupf zwischen dem inneren Rotor und dem äußeren Rotor erhöht; daher begegnet man Problemen dahingehend, dass die Drehmomentübertragung angehoben wird, Wärme erzeugt wird und aufgrund kontinuierlichen Auftreffens zwischen den Rotoren ein Geräusch emittiert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Basierend auf den oben genannten Problemen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das von einer Ölpumpe emittierte Geräusch durch Ausformen der Profile der Zähne des inneren Rotors und eines äußeren Rotors, die ineinander greifen, zu reduzieren, wodurch der Gleitwiderstand und der Klang zwischen den Zahnoberflächen der Rotoren abnimmt.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, umfasst eine Ölpumpen-Anordnung gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung: einen inneren Rotor mit „n" externen Zähnen; und einen äußeren Rotor mit (n + 1) internen Zähnen, die mit den externen Zähnen eingreifbar sind, wobei die Ölpumpen-Rotoranordnung in einer Ölpumpe verwendet wird, die des Weiteren ein Gehäuse mit einem Sauganschluss zum Ziehen einer Flüssigkeit sowie einen Abgabeanschluss zum Abgeben von Flüssigkeit aufweist, und welche Flüssigkeit durch Ziehen und Abgeben der Flüssigkeit mittels Volumenveränderung von Zellen, die zwischen dem inneren Rotor und dem äußeren Rotor ausgeformt sind, welche durch die relative Drehung zwischen dem inneren Rotor und dem äußeren Rotor, die ineinander eingreifen, erzeugt wird, beinhaltet, wobei jedes der Zahnprofile des inneren Rotors derart ausgeformt ist, dass das Spitzenprofil hiervon unter Verwendung einer epizykloiden Kurve ausgeformt ist, die durch Abrollen eines ersten umfahrend-abgerollten Kreises (Ai) entlang eines Basiskreises (Di) ohne Schlupf ausgeformt ist, und das Zahnraumprofil hiervon unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve, die durch Abrollen eines ersten einbeschrieben-abgerollten Kreises (Bi) entlang eines Basiskreises (Di) ohne Schlupf ausgeformt ist, und jedes der Zahnprofile des äußeren Rotors derart ausgeformt ist, dass das Spitzenprofil hiervon durch Abrollen eines zweiten umfahrend-abgerollten Kreises (Ao) entlang eines Basiskreises (Do) ohne Schlupf ausgeformt ist, und das Spitzenprofil hiervon unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve ausgeformt ist, welche durch Abrollen eines zweiten einbeschrieben-abgerollten Kreises (Bo) entlang des Basiszirkels (Do) ohne Schlupf ausgeformt ist; wobei der innere Rotor und der äußere Rotor derart ausgeformt ist, dass die folgenden Gleichungen erfüllt sind: ⌀Bo = ⌀Bi; ⌀Do = ⌀Di·(n + 1)/n + t·(n + 1)/(n + 2);and ⌀Ao = ⌀Ai + t/(n + 2),wobei ⌀Di der Durchmesser des Basiskreises des inneren Rotors, ⌀Ai der Durchmesser des ersten umlaufend-abgerollten Kreises (Ai), ⌀Bi der Durchmesser des ersten einbeschriebenabgerollten Kreises (Bi), ⌀Do der Durchmesser des Basiskreises des äußeren Rotors, ⌀Ao der Durchmesser des zweiten umlaufend abgerollten Kreises (Ao), ⌀Bo der Durchmesser des zweiten einbeschrieben-abgerollten Kreises (Bo) und t(≠ 0) der Spalt zwischen der Zahnspitze des inneren Rotors und der Zahnspitze des äußeren Rotors ist.
Insbesondere muss, wenn die Zahnprofile der inneren und äußeren Rotoren gemessen werden, da die Summe der Abrolldistanzen des umschreibend abgerollten Kreises und des einschreibend abgerollten Kreises des inneren Rotors gleich der umfänglichen Länge von dessen Basiskreis sein muss und die Summe der Abrolldistanzen des umschreibend abgerollten Kreises und des einschreibend abgerollten Kreises des äußeren Rotors gleich der umfänglichen Länge von dessen Basiskreis sein muss, die folgenden Gleichungen erfüllt sein: ⌀Di = n·(⌀Ao + ⌀Bo);und ⌀Do = (n + 1)·(⌀Ao + ⌀Bo).
Zusätzlich sind in der vorliegenden Erfindung die Durchmesser der einschreibend abgerollten Kreise des inneren und äußeren Rotors in Bezug aufeinander gleich eingestellt, d.h. ⌀Bo = ⌀Bi, um den umfänglichen Abstand zwischen dem Zahnraum des inneren Rotors und der Zahnspitze des äußeren Rotors zu reduzieren.
Aufgrund der oben genannten Bedingungen wird der Durchmesser des einschreibend abgerollten Kreises des äußeren Rotors größer als in einem konventionellen Fall (= ⌀Bi – t/2); daher wird der Durchmesser des Basiskreises des äußeren Rotors größer als im konventionellen Fall (= ⌀Di·(n + 1)/n), um einen geeigneten Abstand „t" zu gewährleisten, d.h. ⌀Do = ⌀Di·(n + 1)/n + (n + 1)·t/(n + 2).
Da der Durchmesser des Basiskreises des äußeren Rotors verändert wurde, um die Abrolldistanzen des umschreibend abgerollten Kreises und des, einschreibend abgerollten Kreises zu schließen, muss der Durchmesser des umschreibend abgerollten Kreises des äußeren Rotors wie folgt eingestellt werden: ⌀Ao = ⌀Ai + t/(n + 2).
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der zwischen den Rotoren erzeugte Klang klein und die Ruhe der Ölpumpe kann verbessert werden, da ein geeigneter radialer Abstand zwischen den externen Zähnen des inneren Rotors und den internen Zähnen des äußeren Rotors gewährleistet ist und die umfänglichen Abstände zwischen den Zähnen der Rotoren verglichen mit einem konventionellen Fall reduziert sind.
In der Ölpumpe gemäß dem ersten und einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der innere Rotor und der äußere Rotor derart ausgebildet, dass die folgende Ungleichung erfüllt ist: 0,03 mm ≤ t ≤ 0,25 mm (mm: Millimeter).
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Pulsieren des Druckes, ein Hohlraumgeräusch sowie ein Abrieb der Zahnoberfläche verhindert, da der Abstand t so eingestellt ist, dass 0,03 mm ≤ t ist. Auf der anderen Seite kann ein Absinken der volumetrischen Effizienz verhindert werden, da der Abstand t so eingestellt ist, dass t ≤ 0,25 mm gilt.
Eine Ölpumpen-Anordnung gemäß eines dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst: einen inneren Rotor mit „n" externen Zähnen; und einen äußeren Rotor mit (n + 1) internen Zähnen, die mit den externen Zähnen eingreifbar sind, wobei die Ölpumpen-Rotoranordnung in einer Ölpumpe verwendet wird, die des Weiteren ein Gehäuse mit einem Sauganschluss zum Ziehen einer Flüssigkeit sowie einen Abgabeanschluss zum Abgeben von Flüssigkeit aufweist, und welche Flüssigkeit durch Ziehen und Ausgeben der Flüssigkeit mittels Volumenveränderung von Zellen, die zwischen dem inneren Rotor und dem äußeren Rotor ausgeformt sind, welche durch die relative Drehung zwischen dem inneren Rotor und dem äußeren Rotor, die ineinander eingreifen, erzeugt wird, beinhaltet, wobei jedes der Zahnprofile des inneren Rotors derart ausgeformt ist, dass das Spitzenprofil hiervon unter Verwendung einer epizykloiden Kurve ausgeformt ist, die durch Abrollen eines ersten umfahrend-abgerollten Kreises (Ai) entlang eines Basiskreises (Di) ohne Schlupf ausgeformt ist, und das Zahnraumprofil hiervon unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve, die durch Abrollen eines ersten einbeschrieben-abgerollten Kreises (Bi) entlang eines Basiskreises (Di) ohne Schlupf ausgeformt ist, und jeder der Zahnprofile des äußeren Rotors derart ausgeformt ist, dass das Spitzenprofil hiervon durch Abrollen eines zweiten umfahrend-abgerollten Kreises (Ao) entlang eines Basiskreises (Do) ohne Schlupf ausgeformt ist, und das Spitzenprofil hiervon unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve ausgeformt ist, welche durch Abrollen eines zweiten einbeschriebenabgerollten Kreises (Bo) entlang des Basiszirkels (Do) ohne Schlupf ausgeformt ist; wobei der innere Rotor (10) und der äußere Rotor (30) derart ausgeformt ist, dass die folgenden Gleichungen erfüllt sind: ⌀Ao = ⌀Ai; ⌀Do = ⌀Di·⌀(n + 1)/n + t·(n + 1)/(n + 2);and ⌀Bo = ⌀Bi + t/(n + 2),wobei ⌀Di der Durchmesser des Basiskreises des inneren Rotors, ⌀Ai der Durchmesser des ersten umlaufend-abgerollten Kreises (Ai), ⌀Bi der Durchmesser des ersten einbeschriebenabgerollten Kreises (Bi), ⌀Do der Durchmesser des Basiskreises des äußeren Rotors, ⌀Ao der Durchmesser des zweiten umlaufend abgerollten Kreises (Ao), ⌀Bo der Durchmesser des zweiten einbeschrieben-abgerollten Kreises (Bo) und t(≠ 0) der Spalt zwischen der Zahnspitze des inneren Rotors und der Zahnspitze des äußeren Rotors ist.
Insbesondere müssen, wenn die Zahnprofile des inneren und äußeren Rotors gemessen werden, da die Summe der Abrolldistanzen des umschreibend abgerollten Kreises und des einschreibend abgerollten Kreises des inneren Rotors gleich der umfänglichen Länge von dessen Basiskreis sein muss und die Summe der Abrolldistanzen des umschreibend abgerollten Kreises und des einschreibend abgerollten Kreises des äußeren Rotors gleich der umfänglichen Länge von dessen Basiskreis sein muss, die folgenden Gleichungen erfüllt sein: ⌀Di = n·(⌀Ai + ⌀Bi);und ⌀Do = (n + 1)·(⌀Ao + ⌀Bo).
Zusätzlich werden in der vorliegenden Erfindung die Durchmesser der einschreibend abgerollten Kreise der inneren und äußeren Rotoren in Bezug aufeinander gleich eingestellt, d.h. ⌀Ao = ⌀Ai, um den umfänglichen Abstand zwischen der Zahnspitze des inneren Rotors und dem Zahnraums des äußeren Rotors zu reduzieren.
Aufgrund der oben genannten Bedingungen wird der Durchmesser des umschreibend abgerollten Kreises des äußeren Rotors größer als in einem konventionellen Fall (= ⌀Ai + t/2); daher wird der Durchmesser des Basiskreises des äußeren Rotors größer als im konventionellen Fall (= ⌀Di·(n + 1)/n), um einen geeigneten Abstand „t" zu gewährleisten, d.h. ⌀Do = ⌀Di·(n + 1)/n + (n + 1)·t/(n + 2).
Um die Abrolldistanzen des umschreibend abgerollten Kreises und des einschreibend abgerollten Kreises zu schließen, muss der Durchmesser des einschreibend abgerollten Kreises des äußeren Rotors wie folgt eingestellt sein: ⌀Bo = ⌀Bi + t/(n + 2).
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der zwischen den Rotoren erzeugte Klang klein und eine Ruhe der Ölpumpe kann verbessert werden, da ein geeigneter radialer Abstand zwischen den externen Zähnen des inneren Rotors und den internen Zähnen des äußeren Rotors gewährleistet ist und die umfänglichen Abstände zwischen den Zähnen der Rotoren verglichen mit einem konventionellen Fall reduziert sind.
In der Ölpumpe gemäß dem dritten und vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der Innenrotor und der äußere Rotor so ausgebildet, dass die folgende Ungleichung erfüllt ist: 0,03 mm ≤ t ≤ 0,25 mm (mm: Millimeter).
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Pulsation des Drucks, ein Hohlraumgeräusch sowie ein Abrieb der Zahnoberfläche verhindert, da der Abstand t so eingestellt ist, dass 0,03 mm ≤ t ist. Auf der anderen Seite kann ein Absinken der volumetrischen Effizienz verhindert werden, da der Abstand t so eingestellt ist, dass t ≤ 0,25 mm gilt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht, die eine Ölpumpen-Rotoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in der deren innere und äußere Rotoren die folgenden Gleichungen erfüllen: ⌀Bo = ⌀Bi; ⌀Do = ⌀Di·(n + 1)/n + t·(n + 1)/(n + 2);und ⌀Ao = ⌀Ai + t/(n + 2),und t bei 0,12 mm eingestellt ist.
2 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Eingriffsbereich, gekennzeichnet durch II, der in 1 gezeigten Ölpumpe zeigt.
3 ist ein Graph, der den Vergleich zwischen dem Geräusch der in 1 gezeigten Ölpumpe und dem Geräusch einer konventionellen Ölpumpe darstellt.
4 ist eine Draufsicht, die eine Ölpumpen-Rotoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der deren innere und äußere Rotoren die folgenden Gleichungen erfüllen: ⌀Ao = ⌀Ai; ⌀Do = ⌀Di·(n + 1)/n + t·(n + 1)/(n + 2);und ⌀Bo = ⌀Bi + t/(n + 2),und t bei 0,12 mm eingestellt ist.
5 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Eingriffsbereich, gekennzeichnet durch V, der in 1 gezeigten Ölpumpe darstellt.
6 ist ein Graph, der den Vergleich zwischen dem Geräusch der in 4 gezeigten Ölpumpe und dem Geräusch einer konventionellen Ölpumpe darstellt.
7 ist eine Draufsicht, die eine konventionelle Ölpumpen-Rotoranordnung darstellt, in der deren innere und äußere Rotoren die folgenden Gleichungen erfüllen: ⌀Di = n·(⌀ai + ⌀bi); ⌀do = (n + 1)·(⌀ao + ⌀bo); (n + 1)·⌀di = n·⌀do; ⌀ao = ⌀ai + s/2;und ⌀bo = ⌀bi – s/2,und s bei 0,12 mm eingestellt ist. ⌀Bo = ⌀Bi; ⌀Do = ⌀Di·(n + 1)/n + t·(n + 1)/(n + 2);und ⌀Ao = ⌀Ai + t/(n + 2),und t bei 0,12 mm eingestellt ist.
8 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Eingriffsbereich, gekennzeichnet durch VIII, der in 7 gezeigten Ölpumpe darstellt.
9 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Eingriffsbereich der in 7 gezeigten Ölpumpe darstellt und die insbesondere den Eingriffszustand zwischen der Zahnspitze des äußeren Rotors und den Zahnraum des inneren Rotors darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert.
Die in 1 gezeigte Ölpumpe umfasst einen inneren Rotor 10, der mit „n" externen Zähnen versehen ist („n" bezeichnet eine natürliche Zahl und in dieser Ausführungsform ist n = 10) sowie einen äußeren Rotor 20, der mit „n + 1" internen Zähnen versehen ist (in dieser Ausführungsform ist n + 1 = 11), welche in Eingriff mit den externen Zähnen stehen können, sowie ein Gehäuse 50, welches den inneren Rotor 10 und den äußeren Rotor 20 aufnimmt.
Zwischen den Zahnoberflächen des inneren Rotors 10 und des äußeren Rotors 20 ist eine Vielzahl von Zellen C in der Richtung der Drehung des inneren Rotors 10 und des äußeren Rotors 20 ausgebildet. Jede der Zellen C ist an einem vorderen Abschnitt und einem rückwärtigen Abschnitt, wenn in Richtung der Rotation des inneren Rotors 10 und des äußeren Rotors 20 gesehen, durch Kontaktregionen zwischen den externen Zähnen 11 des inneren Rotors 10 und den internen Zähnen 21 des äußeren Rotors 20 begrenzt und ebenso an beiden Seitenabschnitten durch das Gehäuse 50 begrenzt, so dass eine unabhängige Fluid-Förderkammer ausgebildet ist. Jede der Zellen C bewegt sich, während der innere Rotor 10 und der äußere Rotor 20 sich drehen, und das Volumen jeder der Zellen C vergrößert und verkleinert sich zyklisch, um einen Zyklus während einer Rotation abzuschließen.
Der innere Rotor 10 ist an einer Rotationsachse derart befestigt, dass er um eine Achse Oi drehbar ist. Jedes der Zahnprofile des inneren Rotors 10 ist so ausgebildet, dass das Zahnspitzen-Profil hiervon unter Verwendung einer epizykloiden Kurve, die durch Abrollen eines ersten umschreibend abgerollten Kreises Ai entlang eines Basiskreises Di des inneren Rotors 10 ohne Schlupf ausgeformt ist, ausgebildet, und das Zahnraumprofil hiervon ist unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve, die durch Abrollen eines ersten einschreibend abgerollten Kreises Bi entlang des Basiskreises Di ohne Schlupf ausgeformt ist, ausgebildet.
Der äußere Rotor 20 ist so befestigt, dass er in dem Gehäuse 50 um eine Achse Oo drehbar ist, die derart angeordnet ist, dass sie einen Abstand (die Exzenter-Distanz ist „e") von der Achse Oi aufweist. Jedes der Zahnprofile des äußeren Rotors 20 ist derart ausgebildet, dass das Zahnraum-Profile hiervon unter Verwendung einer epizykloiden Kurve, die durch Abrollen eines zweiten umschreibend abgerollten Kreises Ao entlang eines Basiskreises Do des äußeren Rotors 20 ohne Schlupf ausgebildet ist, ausgeformt werden, und das Zahnspitzenprofil hiervon ist unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve, die durch Abrollen eines zweiten einschreibend abgerollten Kreises Bo entlang des Basiskreises Do ohne Schlupf ausgeformt ist, ausgebildet.
Wenn der Durchmesser des Basiskreises Di des inneren Rotors 10, der Durchmesser des ersten umschreibend abgerollten Kreises Ai, der Durchmesser des ersten einschreibend abgerollten Kreises Bi, der Durchmesser des Basiskreises Do des äußeren Rotors 20, der Durchmesser des zweiten umschreibend abgerollten Kreises Ao sowie der Durchmesser des zweiten einschreibend abgerollten Kreises Bo als ⌀Di, ⌀Ai, ⌀Bi, ⌀Do, ⌀Ao sowie ⌀Bo angenommen werden, müssen die Gleichungen, die unten diskutiert werden, zwischen dem inneren Rotor 10 und dem äußeren Rotor 20 erfüllt sein. Es ist anzumerken, dass die Dimensionen in Millimetern ausgedrückt werden.
Zuerst gilt in Bezug auf inneren Rotor 10, da sowohl die Abrolldistanz des ersten umschreibend abgerollten Kreises Ai als auch die Abrolldistanz des ersten einschreibend abgerollten Kreises Bi geschlossen sein muss, wenn jeder der Abrollkreise abrollend entlang eines Basiskreises vervollständigt ist, d.h. dass die Länge des Umfangs des Basiskreises Di des inneren Rotors 10 gleich der Länge sein muss, die durch Multiplizieren der Summe der Abrolldistanz pro Umdrehung des ersten umschreibend abgerollten Kreises Ai sowie der Abrolldistanz des ersten einschreibend abgerollten Kreises Bi mit einer ganzen Zahl (d.h. durch die Anzahl der Zähne des inneren Rotors 10) sein muss, π·⌀Di = n·π·(⌀Ai + ⌀Bi),d.h., ⌀Di = n·(⌀Ai + ⌀Bi) (Ia).
Dementsprechend gilt in Bezug auf den äußeren Rotor 20, dass die Länge des Umfangs des Basiskreises Do des äußeren Rotors 20 gleich der Länge sein muss, die durch Multiplizieren der Summe der Abrolldistanz pro Umdrehung des zweiten umschreibend abgerollten Kreises Ao und der Abrolldistanz des zweiten einschreibend abgerollten Kreises Bo mit einer ganzen Zahl (d.h. mit der Anzahl der Zähne des äußeren Rotors 20) sein muss, π·⌀Do = (n + 1)·π·(⌀Ao + ⌀Bo),d.h., ⌀Do = (n + 1)·(⌀Ao + ⌀Bo) (Ib).
Im Anschluss werden die zur Bestimmung der Zahnprofile des äußeren Rotors 20 gemäß dieser Ausführungsform basierend auf der Diskussion über den äußeren Rotor ro (speziell den zweiten umschreibend abgerollten Kreis ao (dessen Durchmesser ⌀ao ist), den zweiten einschreibend abgerollten Kreis bo (dessen Durchmesser ⌀bo ist) sowie den Basiskreis „do" (dessen Durchmesser ⌀do ist)) unten erläutert.
Der äußere Rotor ro greift gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einem Abstand „t" in den inneren Rotor 10 ein, während er mit Bezug auf den inneren Rotor 10 so angeordnet ist, dass er einen Abstand aufweist (die Exzenter-Distanz ist „e") und wie oben beschrieben sind die folgenden Gleichungen erfüllt: ⌀do = ⌀Di·(n + 1)/n (II);und ⌀do = (n + 1)·(⌀ao + ⌀bo) (III) ⌀ao = ⌀Ai + t/2 (IIIa) ⌀bo = ⌀Bi – t/2 (IIIb),
Der innere Rotor 10, der in den äußeren Rotor ro eingreift, erfüllt die folgenden allgemeinen Gleichungen: ⌀ai + ⌀bi = ⌀Ai + ⌀Bi = 2e (1);und ⌀Di = ⌀do – 2e (2).
In dieser Ausführungsform werden die Durchmesser wie folgt eingestellt, um die umfänglichen Abstände t2 zu verringern, während der radiale Abstand t1 zwischen der Zahnspitze des äußeren Rotors 20 und dem Zahnraum des inneren Rotors 10 in der Eingriffsphase gewährleistet ist: ⌀Bo = ⌀bi = ⌀Bi (IV).
Basierend auf den oben angegebenen Gleichungen (IV) und (1) gilt ⌀ai = ⌀Ai (3).
Wenn der einschreibend abgerollte Kreis des äußeren Rotors 20 wie oben beschrieben eingestellt ist, gilt für den Abstand „t", der mit
t = (⌀Do – ⌀Bo + ⌀Ao) – (⌀Di + ⌀Ai + ⌀Ai) ausgedrückt werden kann unter Verwendung der oben angegebenen Gleichungen (1) bis (3) und (IV) wie folgt: t = (⌀Do – ⌀do) + (⌀Ao – ⌀ai) (V).
Basierend auf den oben angegebenen Gleichungen (Ib), (III), (IV) sowie (V) gilt t = (⌀Ao – ⌀ai)·(n + 2) (VI);und daher ⌀Ao = ⌀ai + t/(n + 2).
Im Anschluss muss der Durchmesser ⌀Do des Basiskreises Do gefunden werden. Basierend auf den oben angegebenen Gleichungen (Ib) und (III) gilt ⌀Do – ⌀do = (n + 1)·(⌀Ao – ⌀Bo) – (n + 1)·(⌀ao + ⌀bo).
Darüber hinaus gilt basierend auf den oben angegebenen Gleichungen (IIIa), (IIIb) sowie (IV) ⌀Do – ⌀do = (n + 1)·(⌀Ao – ⌀ai) (VII).
Unter Verwendung der Gleichung (VI) kann die Gleichung (VII) wie folgt ausgedrückt werden: ⌀Do – ⌀do = (n + 1)·t/(n + 2).
Darüber hinaus kann unter Verwendung der Gleichung (II) ⌀Do wie folgt ausgedrückt werden: ⌀Do = (n + 1)·⌀Di/n + (n + 1)·t/(n + 2) (A).
Als nächstes gilt unter Verwendung der Gleichung (Ib) ⌀Ao = ⌀Do/(n + 1) – ⌀Bo;daher gilt unter Verwendung der Gleichung (A) ⌀Ao = ⌀Di/n + t/(n + 2) – ⌀Bo,darüber hinaus gilt unter Verwendung der Gleichungen (Ia) und (IV), ⌀Ao = ⌀Ai + t/(n + 2) (B).
Durch Summieren der oben angegebenen Gleichungen wird der äußere Rotor 20 derart ausgebildet, dass die folgenden Gleichungen erfüllt sind: ⌀Bo = ⌀bi = ⌀Bi (IV); ⌀Do = (n + 1)·⌀Di/n + (n + 1)·t/(n + 2) (A);und ⌀Ao = ⌀Ai + t/(n + 2) (B).
Die 1 und 2 zeigen die Ölpumpen-Rotoranordnung, in der der innere Rotor 10 derart ausgebildet ist, dass er die oben angegebene Beziehung erfüllt (der Durchmesser ⌀Di des Basiskreises Di ist 52,00 mm, der Durchmesser ⌀Ai des ersten umschreibend abgerollten Kreises Ai ist 2,50 mm, der Durchmesser ⌀Bi des ersten einschreibend abgerollten Kreises Bi ist 2,70 mm und die Anzahl der Zähne ist Zi, d.h. „n" ist 10) der äußere Rotor 20 ist so ausgebildet, dass er die oben angegebene Beziehung erfüllt (der äußere Durchmesser hiervon ist 70 mm, der Durchmesser ⌀Do des Basiskreises Do ist 57,31 mm, der Durchmesser ⌀Ao des zweiten umschreibend abgerollten Kreises Ao ist 2,51 mm und der Durchmesser ⌀Bo des zweiten einschreibend abgerollten Kreises Bo ist 2,70 mm) und die Rotoren werden mit dem Abstand „t" von 0,12 mm kombiniert und die Exzenter-Distanz „e" ist 2,6 mm.
In dem Gehäuse 50 ist ein Sauganschluss mit einer gekrümmten Form (nicht gezeigt) in einer Region ausgebildet, entlang derer jede der Zellen C, die zwischen den Rotoren 10 und 20 ausgebildet sind, sich bewegt, während das Volumen der Zelle schrittweise ansteigt, sowie ein Ausgabeanschluss, der eine gekrümmte Form (nicht gezeigt) aufweist, der in einer Region ausgebildet ist, entlang derer sich die Zellen C bewegen, während deren Volumen schrittweise abnimmt.
Jede der Zellen C zieht Fluid an, wenn sich deren Volumen vergrößert, wenn die Zelle C sich über den Sauganschluss bewegt, nachdem das Volumen der Zelle C im Eingriffsprozess zwischen den externen Zähnen 11 und den internen Zähnen 21 minimiert wird, und die Zelle C gibt Fluid ab, wenn sich deren Volumen verringert, wenn sich die Zelle C über den Ausgabeanschluss bewegt, nachdem das Volumen der Zelle C maximiert wurde.
Es ist anzumerken, dass wenn der Abstand „t" zu klein ist, eine Pulsation des Drucks in dem von der Zelle C ausgegebenen Fluid, deren Volumen sich verringert, erzeugt wird, was zur Erzeugung eines Hohlraumgeräuschs führt, wodurch das Betriebsgeräusch der Pumpe ansteigt. Darüber hinaus können sich die Rotoren aufgrund der Pulsation des Drucks nicht sanft drehen.
Auf der anderen Seite wird, wenn der Abstand „t" zu groß ist, eine Pulsation des Drucks nicht erzeugt, das Betriebsgeräusch abgesenkt und ein Gleitwiderstand zwischen den Zahnoberflächen sinkt aufgrund eines großen Totgangs ab, wodurch die mechanische Effizienz verbessert wird; jedoch wird dadurch die flüssigkeitsdichte Ausführung jeder der Zellen herabgesenkt und die Leistung der Pumpe und insbesondere die Volumeneffizienz hiervon wird abgesenkt. Darüber hinaus wird, da die Übertragung des Antriebsdrehmoments in geeigneten Eingriffspositionen nicht erreicht wird, der Verlust bei der Drehung ansteigen und schließlich die mechanische Effizienz abgesenkt.
Um die oben genannten Probleme zu verhindern wird der Abstand „t" vorzugsweise so eingestellt, dass er die folgende Ungleichung erfüllt: 0,03 mm ≤ t ≤ 0,25 mm.
In dieser Ausführungsform ist der Abstand „t" bei 0,12 mm eingestellt, was als am meisten bevorzugt erachtet wird.
In der Ölpumpen-Rotoranordnung, die auf eine solche Weise ausgeformt ist, dass die oben angegebenen Gleichungen (IV), (A) sowie (B) erfüllt sind, weisen das Profil der Zahnspitze des äußeren Rotors 20 und das Profil des Zahnraums des inneren Rotors 10 im Wesentlichen die gleiche Form in Bezug aufeinander auf, wie dies in 2 gezeigt ist. Als Ergebnis können, wie dies in 2 gezeigt ist, die umfänglichen Abschnitte t2 in der Eingriffsphase vermindert werden, während der radiale Abstand t1 so sichergestellt wird, dass t/2 0,06 mm ist, was der gleiche Wert ist wie in konventionellen Rotoren; daher werden die Eingriffs-Aufschläge zwischen den Rotoren 10 und 20 während der Rotation abgesenkt. Darüber hinaus wird die Drehmomentübertragung zwischen den Rotoren 10 und 20 mit hoher Effizienz ohne Schlupf durchgeführt und eine Wärmeerzeugung und ein Geräusch aufgrund des Gleitwiderstands kann reduziert werden, da die Richtung, entlang derer der Eingriffsdruck übertragen wird, senkrecht zu den Zahnoberflächen liegt.
3 ist ein Graph, der den Vergleich zwischen dem Geräusch einer Pumpe, die eine konventionelle Ölpumpen-Rotoranordnung beinhaltet, sowie dem Geräusch einer anderen Pumpe, die die Ölpumpen-Rotoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet, zeigt.
Gemäß dieses Graphs ist das Geräusch der Ölpumpen-Rotoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung geringer als dass der konventionellen Ölpumpen-Rotoranordnung, d.h. das die Ölpumpen-Rotoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung leiser ist.
Wie oben erläutert kann gemäß der Ölpumpen-Rotoranordnung der vorliegenden Erfindung durch Einstellen des Durchmessers des einschreibend abrollenden Kreises des äußeren Rotors gleich dem Durchmesser des einschreibend abrollenden Kreises des inneren Rotors die umfänglichen Abstände kleiner als in konventionellen Rotoren eingestellt werden, während der radiale Abstand gewährleistet wird; daher kann das Spiel zwischen den Rotoren reduziert werden und eine ruhige Ölpumpe kann erzeugt werden.
Darüber hinaus können gemäß der Ölpumpen-Rotoranordnung der vorliegenden Erfindung durch Einstellen des Abstands „t" als 0,3 mm ≤ t die Pulsation des Drucks, das Hohlraumgeräusch sowie der Abrieb der Zähne verhindert werden, und durch Einstellen des Abstands „t" als t ≤ 0,25 mm kann ein Absinken der Volumeneffizienz der Pumpe verhindert werden.
Nachstehend wird mit Bezug auf die 4 bis 6 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die in 4 gezeigte Ölpumpe umfasst einen inneren Rotor 10, der mit „n" externen Zähnen versehen ist („n" bezeichnet eine natürliche Zahl und in dieser Ausführungsform ist n = 10), sowie einen äußeren Rotor 30, der mit „n + 1" internen Zähnen versehen ist, (in dieser Ausführungsform ist n + 1 = 11), welche in Eingriff mit den externen Zähnen stehen können, sowie ein Gehäuse 50, welches den inneren Rotor 10 und den äußeren Rotor 30 aufnimmt.
Zwischen den Zahnoberflächen des inneren Rotors 10 und des äußeren Rotors 30 ist eine Vielzahl von Zellen C in der Richtung der Rotation des inneren Rotors 10 und des äußeren Rotors 30 ausgebildet. Jede der Zellen C ist an einem vorderen Abschnitt und einem rückwärtigen Abschnitt, wenn in der Richtung der Rotation des inneren Rotors 10 und des äußeren Rotors 30 gesehen, durch Kontaktregionen zwischen externen Zähnen 11 des inneren Rotors 10 und den internen Zähnen 31 des äußeren Rotors 30 begrenzt, und ist ebenso an beiden Seitenabschnitten durch das Gehäuse 50 begrenzt, so dass eine unabhängige Fluid-Förderkammer ausgebildet ist. Jede der Zellen C bewegt sich, während sich der innere Rotor 10 und der äußere Rotor 30 drehen, und das Volumen jeder dieser Zellen C verringert und vergrößert sich zyklisch, um einen Zyklus in der Drehung zu vervollständigen.
Der innere Rotor 10 ist auf einer Rotationsachse derart befestigt, dass er um eine Achse Oi drehbar ist. Jedes der Zahnprofile des inneren Rotors 10 ist so ausgebildet, dass dessen Zahnspitzen-Profil unter Verwendung einer epizykloiden Kurve ausgeformt ist, die durch Abrollen eines ersten umschreibend abrollenden Kreises Ai entlang eines Basiskreises Di des inneren Rotors 10 ohne Schlupf ausgebildet ist, und das Zahnraum-Profil hiervon ist unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve ausgeformt, welche durch Abrollen eines ersten einschreibend abrollenden Kreises Bi entlang des Basiskreises Bi ohne Schlupf ausgeformt ist.
Der äußere Rotor 30 ist so in dem Gehäuse 50 befestigt, dass er um eine Achse Oo drehbar ist, die derart angeordnet ist, dass sie einen Abstand (die Exzenter-Distanz ist „e") von der Achse Oi aufweist. Jedes der Zahnprofile des äußeren Rotors 30 ist so ausgebildet, dass dessen Zahnraumprofil unter Verwendung einer epizykloiden Kurve ausgeformt ist, die durch Abrollen eines zweiten umlaufend abrollenden Kreises Ao entlang eines Basiskreises Do des äußeren Rotors 30 ohne Schlupf ausgebildet ist, und dessen Zahnspitzenprofil ist unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve ausgebildet, die durch Abrollen eines zweiten einschreibend abrollenden Kreises Bo entlang des Basiskreises Do ohne Schlupf ausgebildet ist.
Wenn der Durchmesser des Basiskreises Di des inneren Rotors 10, der Durchmesser des ersten umschreibend abrollenden Kreises Ai, der Durchmesser des ersten einschreibend abrollenden Kreises Bi, der Durchmesser des Basiskreises Do des äußeren Rotors 30, der Durchmesser des zweiten umschreibend abrollenden Kreises Ao und der Durchmesser des zweiten einschreibend abrollenden Kreises Bo als Durchmesser ⌀Di, ⌀Ai, ⌀Bi, ⌀Do, ⌀Ao und ⌀Bo angenommen werden, müssen die folgenden Gleichungen zwischen dem inneren Rotor 10 und dem äußeren Rotor 30 erfüllt sein, und der äußere Rotor 30 ist so ausgestaltet, dass er die folgenden Gleichungen erfüllt: ⌀Ao = ⌀ai = ⌀Ai (I); ⌀Do = (n + 1)·⌀Di/n + (n + 1)·t/(n + 2) II);und ⌀Bo = ⌀Bi + t/(n + 2) (III).
Es ist anzumerken, dass die Dimensionen in Millimetern angegeben werden.
4 zeigt die Ölpumpen-Rotoranordnung, bei der der innere Rotor 10 derart ausgebildet ist, dass er die oben angegebene Beziehung erfüllt (der Durchmesser ⌀Di des Basiskreises Di ist 52,00 mm, der Durchmesser ⌀Ai des ersten umschreibend abrollenden Kreises Ai ist 2,50 mm, der Durchmesser ⌀Bi des ersten einschreibend abrollenden Kreises Bi ist 2,70 mm und die Anzahl der Zähne Zi, d.h. „n" ist 10), der äußere Rotor 30 ist derart ausgeformt, dass er die oben angegebene Beziehung erfüllt (der äußere Durchmesser hiervon ist 70 mm, der Durchmesser ⌀Do des Basiskreises Do ist 57, 31 mm, der Durchmesser ⌀Ao des zweiten umschreibend abrollenden Kreises Ao ist 2,50 mm und der Durchmesser ⌀Bo des zweiten einschreibend abrollenden Kreises Bo ist 2,71 mm), und die Rotoren werden mit dem Abstand „t" von 0,12 mm und der Exzenter-Distanz „e" von 2,6 mm zusammengesetzt.
In dem Gehäuse 50 ist ein Ansauganschluss ausgebildet, der eine gekrümmte Form (nicht gezeigt) in einem Abschnitt aufweist, entlang dessen jede der Zellen C, die zwischen den Rotoren 10 und 30 ausgeformt sind, sich bewegt, während sich deren Volumen schrittweise anhebt, sowie ein Ausgabeanschluss, der eine gekrümmte Form (nicht gezeigt) aufweist, in einem Abschnitt ausgeformt ist, entlang dessen jede der Zellen C sich bewegt, während sich deren Volumen schrittweise verringert.
Jede der Zellen C zieht ein Fluid an, wenn sich deren Volumen vergrößert, wenn die Zelle C sich über den Ansauganschluss bewegt, nachdem das Volumen der Zelle C im Eingriffsprozess zwischen den externen Zähnen 11 und den internen Zähnen 31 minimiert, und die Zelle C gibt Fluid ab, wenn sich deren Volumen verringert, wenn die Zelle C sich über den Abgabeanschluss bewegt, nachdem das Volumen der Zelle C maximiert wurde.
Es ist anzumerken, dass wenn der Abstand „t" zu klein ist, eine Pulsation des Drucks in dem von der Zelle C, deren Volumen sich verringert, abgegebenen Fluid erzeugt wird, was zur Erzeugung eines Hohlraumgeräuschs führt, wodurch das Betriebsgeräusch der Pumpe verstärkt wird. Darüber hinaus können sich die Rotoren aufgrund der Pulsation des Drucks nicht sanft drehen.
Auf der anderen Seite wird, wenn der Abstand „t" zu groß ist, eine Pulsation des Drucks nicht erzeugt, das Betriebsgeräusch wird verringert und der Gleitwiderstand zwischen den Zahnoberflächen wird aufgrund eines großen Totlaufs verringert, wodurch die mechanische Effizienz verbessert wird; jedoch wird das flüssigkeitsdichte Verhalten jeder der Zellen herabgesenkt und die Leistung der Pumpe, insbesondere deren Volumeneffizienz wird herabgesenkt. Darüber hinaus wird schließlich, da die Übertragung des Antriebsdrehmoments in einer genauen Eingriffsposition nicht erreicht wird und ein Verlust der Rotation ansteigt, die mechanische Effizienz herabgesenkt.
Um die oben genannten Probleme zu verhindern, wird der Abstand „t" vorzugsweise so eingestellt, dass er die folgende Ungleichung erfüllt: 0,03 mm ≤ t ≤ 0,25 mm.
In dieser Ausführungsform ist der Abstand „t" bei 0,12 mm eingestellt, was als am meisten bevorzugt erachtet wird.
In der Ölpumpen-Rotoranordnung, die auf eine solche Weise ausgebildet ist, dass die oben angegebenen Gleichungen (I), (II) und (III) erfüllt sind, weisen das Profil der Zahnspitze des äußeren Rotors 30 und das Profil des Zahnraums des inneren Rotors 10 eine im Wesentlichen gleiche Form in Bezug aufeinander auf, wie dies in 5 gezeigt ist. Als Ergebnis dessen können, wie dies in 5 gezeigt ist, die umfänglichen Abstände t2 in der Eingriffsphase verringert werden, während der radiale Abstand t1 sichergestellt ist; daher werden die Eingriffs-Aufschläge zwischen den Rotoren 10 und 30 während der Rotation verringert werden. Darüber hinaus wird die Übertragung des Drehmoments zwischen den Rotoren 10 und 30 mit hoher Effizienz ohne Schlupf erreicht und eine Wärmeerzeugung und ein Geräusch aufgrund des Gleitwiderstands kann reduziert werden, da die Richtungen, entlang derer der Eingriffsdruck übertragen wird, senkrecht zu den Zahnoberflächen stehen.
6 ist ein Graph, der ein Vergleich zwischen dem Geräusch einer Pumpe zeigt, die eine konventionelle Ölpumpen-Rotoranordnung beinhaltet, sowie ein Geräusch einer anderen Pumpe, die die Ölpumpen-Rotoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Gemäß diesem Graph ist das Geräusch der Ölpumpen-Rotoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung geringer als das der konventionellen Ölpumpen-Rotoranordnung, d.h. die Ölpumpen-Rotoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist leiser.
Wie oben erläutert, kann gemäß der Ölpumpen-Rotoranordnung der vorliegenden Erfindung durch Einstellen des Durchmessers des umschreibend abrollenden Kreises des äußeren Rotors gleich dem Durchmesser des umschreibend abrollenden Kreises des inneren Rotors, durch Einstellen der Durchmesser der einschreibend abrollenden Kreise des inneren und äußeren Rotors verschieden zum Durchmesser jedes umschreibend abrollenden Kreises des inneren und äußeren Rotors, sowie durch Einstellen des Durchmessers des Basiskreises des äußeren Rotors die umfänglichen Abstände geringer als in konventionellen Rotoren erzeugt werden, während der radiale Abstand sichergestellt ist; daher kann das Spiel zwischen den Rotoren reduziert werden und eine leise Ölpumpe kann ausgebildet werden.
Darüber hinaus kann gemäß der Ölpumpen-Rotoranordnung der vorliegenden Erfindung durch Einstellen des Abstands „t" bei 0,03 mm ≤ t die Pulsation des Drucks, ein Hohlraumgeräusch sowie der Abrieb der Zähne verhindert werden, und durch Einstellen des Abstands „t" bei t ≤ 0,25 mm kann ein Absinken der Volumeneffizienz der Pumpe verhindert werden.

Claims

Ölpumpen-Rotoranordnung, umfassend: einen inneren Rotor (10) mit „n" externen Zähnen (11); und einen äußeren Rotor (20) mit (n + 1) internen Zähnen (21), die mit den externen Zähnen (11) eingreifbar sind, wobei die Ölpumpen-Rotoranordnung in einer Ölpumpe verwendet wird, die des Weiteren ein Gehäuse (50) mit einem Sauganschluss zum Ziehen einer Flüssigkeit sowie einen Abgabeanschluss zum Abgeben von Flüssigkeit aufweist, und welche Flüssigkeit durch Ziehen und Abgeben der Flüssigkeit mittels Volumenveränderung von Zellen (C), die zwischen dem inneren Rotor (10) und dem äußeren Rotor (20) ausgeformt sind, welche durch die relative Drehung zwischen dem inneren Rotor (10) und dem äußeren Rotor (20), die ineinander eingreifen, erzeugt wird, beinhaltet, wobei jedes der Zahnprofile des inneren Rotors (10) derart ausgeformt ist, dass das Spitzenprofil hiervon unter Verwendung einer epizykloiden Kurve ausgeformt ist, die durch Abrollen eines ersten umfahrend-abgerollten Kreises (Ai) entlang eines Basiskreises (Di) ohne Schlupf ausgeformt ist, und das Zahnraumprofil hiervon unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve, die durch Abrollen eines ersten einbeschrieben-abgerollten Kreises (Bi) entlang eines Basiskreises (Di) ohne Schlupf ausgeformt ist, und jedes der Zahnprofile des äußeren Rotors (20) derart ausgeformt ist, dass das Spitzenprofil hiervon durch Abrollen eines zweiten umfahrend-abgerollten Kreises (Ao) entlang eines Basiskreises (Do) ohne Schlupf ausgeformt ist, und das Spitzenprofil hiervon unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve ausgeformt ist, welche durch Abrollen eines zweiten einbeschrieben abgerollten Kreises (Bo) entlang des Basiszirkels (Do) ohne Schlupf ausgeformt ist; dadurch gekennzeichnet, dass der innere Rotor (10) und der äußere Rotor (20) derart ausgeformt ist, dass die folgenden Gleichungen erfüllt sind: ⌀Bo = ⌀Bi; ⌀Do = ⌀Di·(n + 1)/n + t·(n + 1)/(n + 2);and ⌀Ao = ⌀Ai + t/(n + 2),wobei ⌀Di der Durchmesser des Basiskreises des inneren Rotors (10), ⌀Ai der Durchmesser des ersten umlaufendabgerollten Kreises (Ai), ⌀Bi der Durchmesser des ersten einbeschrieben-abgerollten Kreises (Bi), ⌀Do der Durchmesser des Basiskreises des äußeren Rotors (20), ⌀Ao der Durchmesser des zweiten umlaufend abgerollten Kreises (Ao), ⌀Bo der Durchmesser des zweiten einbeschrieben-abgerollten Kreises (Bo) und t(≠ 0) der Spalt zwischen der Zahnspitze des inneren Rotors (10) und der Zahnspitze des äußeren Rotors (20) ist.
Ölpumpen-Rotoranordnung gemäß Anspruch 1, wobei der innere Rotor (10) und der äußere Rotor (20) derart ausgeformt sind, dass die folgenden Ungleichungen erfüllt sind: 0,03 mm ≤ t ≤ 0,25 mm (mm: Millimeter).
Ölpumpen-Rotoranordnung, umfassend: einen inneren Rotor (10) mit „n" externen Zähnen (11); und einen äußeren Rotor (30) mit (n + 1) internen Zähnen (31), die mit den externen Zähnen (11) eingreifbar sind, wobei die Ölpumpen-Rotoranordnung in einer Ölpumpe verwendet wird, die des Weiteren ein Gehäuse (50) mit einem Sauganschluss zum Ziehen einer Flüssigkeit sowie einen Abgabeanschluss zum Abgeben von Flüssigkeit aufweist, und welche Flüssigkeit durch Ziehen und Ausgeben der Flüssigkeit mittels Volumenveränderung von Zellen (C), die zwischen dem inneren Rotor (10) und dem äußeren Rotor (30) ausgeformt sind, welche durch die relative Drehung zwischen dem inneren Rotor (10) und dem äußeren Rotor (30), die ineinander eingreifen, erzeugt wird, beinhaltet, wobei jedes der Zahnprofile des inneren Rotors (10) derart ausgeformt ist, dass das Spitzenprofil hiervon unter Verwendung einer epizykloiden Kurve ausgeformt ist, die durch Abrollen eines ersten umfahrend-abgerollten Kreises (Ai) entlang eines Basiskreises (Di) ohne Schlupf ausgeformt ist, und das Zahnraumprofil hiervon unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve, die durch Abrollen eines ersten einbeschrieben-abgerollten Kreises (Bi) entlang eines Basiskreises (Di) ohne Schlupf ausgeformt ist, und jeder der Zahnprofile des äußeren Rotors (30) derart ausgeformt ist, dass das Spitzenprofil hiervon durch Abrollen eines zweiten umfahrend-abgerollten Kreises (Ao) entlang eines Basiskreises (Do) ohne Schlupf ausgeformt ist, und das Spitzenprofil hiervon unter Verwendung einer hypozykloiden Kurve ausgeformt ist, welche durch Abrollen eines zweiten einbeschriebenabgerollten Kreises (Bo) entlang des Basiszirkels (Do) ohne Schlupf ausgeformt ist; dadurch gekennzeichnet, dass der innere Rotor (10) und der äußere Rotor (30) derart ausgeformt ist, dass die folgenden Gleichungen erfüllt sind: ⌀Ao = ⌀Ai; ⌀Do = ⌀Di·(n + 1)/n + t·(n + 1)/(n + 2);and ⌀Bo = ⌀Bi + t/(n + 2),wobei ⌀Di der Durchmesser des Basiskreises des inneren Rotors (10), ⌀Ai der Durchmesser des ersten umlaufendabgerollten Kreises (Ai), ⌀Bi der Durchmesser des ersten einbeschrieben-abgerollten Kreises (Bi), ⌀Do der Durchmesser des Basiskreises des äußeren Rotors (30), ⌀Ao der Durchmesser des zweiten umlaufend abgerollten Kreises (Ao), ⌀Bo der Durchmesser des zweiten einbeschrieben-abgerollten Kreises (Bo) und t(≠ 0) der Spalt zwischen der Zahnspitze des inneren Rotors (10) und der Zahnspitze des äußeren Rotors (30) ist.
Ölpumpen-Rotoranordnung gemäß Anspruch 3, wobei der innere Rotor (10) und der äußere Rotor (30) derart ausgeformt sind, dass die folgenden Ungleichungen erfüllt sind: 0,03 mm ≤ t ≤ 0,25 mm (mm: Millimeter).