JP3068699U - ギヤポンプ用歯車 - Google Patents
ギヤポンプ用歯車Info
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- JP3068699U JP3068699U JP1999008346U JP834699U JP3068699U JP 3068699 U JP3068699 U JP 3068699U JP 1999008346 U JP1999008346 U JP 1999008346U JP 834699 U JP834699 U JP 834699U JP 3068699 U JP3068699 U JP 3068699U
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 動力伝達部を動力伝達性に優れたインボリュ
ート歯形で形成し、他の部分を円弧状歯形で形成するこ
とにより、歯車の加工やギヤポンプの組立作業も容易
で、しかも流体の閉じ込みや逆流がなくポンプ効率に優
れたギヤポンプ用歯車を提供するものである。 【解決手段】 ピッチ円を挟んで前後をインボリュート
曲線12で形成し、これと連続する歯先側と歯元側を円
弧状曲線13、13で形成し、前記インボリュート曲線
12で形成された部分を1ピッチの0.15〜0.5の
範囲としたハスバ歯車で、且つ円弧状曲線の各点におけ
る曲率中心P’がピッチ円11を挟んで円弧状曲線13
と反対側に位置すると共に、前記インボリュート曲線1
2と円弧状曲線13の接続点E1’〜E4’における接
線を共有したことを特徴とするものである。
ート歯形で形成し、他の部分を円弧状歯形で形成するこ
とにより、歯車の加工やギヤポンプの組立作業も容易
で、しかも流体の閉じ込みや逆流がなくポンプ効率に優
れたギヤポンプ用歯車を提供するものである。 【解決手段】 ピッチ円を挟んで前後をインボリュート
曲線12で形成し、これと連続する歯先側と歯元側を円
弧状曲線13、13で形成し、前記インボリュート曲線
12で形成された部分を1ピッチの0.15〜0.5の
範囲としたハスバ歯車で、且つ円弧状曲線の各点におけ
る曲率中心P’がピッチ円11を挟んで円弧状曲線13
と反対側に位置すると共に、前記インボリュート曲線1
2と円弧状曲線13の接続点E1’〜E4’における接
線を共有したことを特徴とするものである。
Description
【0001】
本考案は、製作が容易でポンプ効率を向上させたギヤポンプ用歯車の改良に関す るものである。
【0002】
ギヤポンプは、ハウジング内に一対の歯車を噛み合わせて取付けることにより閉 じ込められた空隙部を形成し、歯車の回転により空隙部がハウジングの入口側か ら出口側に移動することにより流体を連続的に移動させるものである。
【0003】 ギアポンプの構造は種々のタイプがあるが、自動車や工作機械などに多く用いら れているタイプとしては、例えば図4に示すようにインボリュート歯車1A、1 Bを用いこれを噛み合わせて、入口部2と出口部3を設けたハウジング4内に取 付けたものである。これは歯切り工具であるラック6の歯形が図6に示すように 直線で構成されているので製作が容易であり、またインボリュート歯車1A、1 Bの取付間隔が変わっても噛み合い精度が変わらないのでギヤポンプの組立が容 易であるなどの利点がある。
【0004】 このインボリュート歯車1A、1Bの噛み合い状態を図5のスグバの場合で説明 すると、歯車1Aはドライバーで、歯車1Bはフォロワーで、歯車1Aの歯末の 接触がまさに終了しようとしている点をC1で示している。この場合、点C1で の接触修了前に、既に歯車1Aの歯元と歯車1Bの歯先は点C2で接触している 必要がある。インボリュート歯車の場合、距離C1ーC2を法線ピッチといい、 歯形法線方向の接触の実際の長さ、すなわちPーC1の2倍の長さを法線ピッチ C1ーC2で割ったものを噛み合い率といい、これは1以上でないと正常な歯車 として作用しない。
【0005】 この動力伝達を目的としたインボリュート歯車1A、1Bをギヤポンプに採用す ると、歯形の接触部を通しての流体の逆流を防止するため、図5に示すようにバ ックラッシュのない噛み合いにする必要がある。しかしながら回転の過程で接触 点C1、C2の他に、動力伝達側から見て背面となる点Cにおいても接触するこ とになる。この結果、接触点C1、Cで囲まれる空隙部G1と接触点C2、Cで 囲まれる空隙部G2の部分に流体が閉じ込められることになる。この空隙部G1 、G2が歯車1A、1Bの回転に伴って増減することになり、この結果、流体に とっては圧力の変動となり、ギヤポンプの性能が低下する問題があった。
【0006】 この流体の閉じ込みの問題を解決するために、図7に示ように歯車歯形を正弦状 曲線で形成して1点での接触とした歯車が板谷松樹氏によって開発されている (特公昭35ー13504)。この板谷松樹氏によって開発された歯形(以下板 谷式歯形という)と、これを加工するラックの歯形の関係を図8に示す。ラック の歯形としてD0ーCーD0’が与えられ、これにより加工された歯車5Aの歯 形はD1ーCーD1’、歯車5Bの歯形はD2ーCーD2’となり歯車5Aと歯 車5Bは点Cでの1点接触となり流体の噛み込みのないギヤポンプが得られる。 この板谷式歯形曲線は次式に示すように規定されている。 x=mθ(1+0.3cosθ) ……(1) y=1.2mcosθ ……(2) 但しmはモジュールの0.5倍であり、θはradで表した角度である
【0007】 この板谷式歯形におけるのラックの歯形の問題点は、歯形曲線がピッチ線を通過 する時に歯先歯形と歯元歯形の接続点において歯形曲線の曲率がプラスからマイ ナスに逆転することである。ラックの歯形におけるこの曲率が逆転する現象は、 これによって加工される歯車5A、5Bにも同様に生じる。これはギヤポンプを 組立てる場合、歯車5A、5Bの取付間隔などに厳しい精度が要求されることに なり、理論的には有効であるが実際的には利用できないものであった。
【0008】 このため現状ではラックの歯形の歯先曲線を x=mθ(1+0.3cosθ) ……(3) y=1.21mcosθ ……(4) と修正し、ラックの歯形の歯元曲線を上記(1)、(2)式にして、座標yの係 数を1.2から1.21に変えることにより噛み合い精度を低くして組立作業性 を向上させている。
【0009】 しかしながらこの修正したラック歯形により加工される歯車5A、5Bが接触す るのはピッチ点のみの点接触となり、ハスバ歯車の場合では捩れた方向に沿って 点接触の連続となるので、流体の入口側と出口側とが連通した構造となり、ポン プ効率が低下する問題があった。このため油圧機器で使用するギヤポンプなどで は、高速回転させると油温が上昇して油の粘度が低下してきた場合に油が逆流し 、吐出量が低下する問題があった。つまりインボリュート歯車では流体の閉じ込 みが問題であったが、修正した板谷式歯形では逆に流体の逆流による効率低下が 生じる欠点があった。
【0010】
本考案は上記欠点を除去し、動力伝達部を動力伝達性に優れたインボリュート曲 線で形成し、他の部分を円弧状曲線で形成することにより、歯車の加工が容易で ギヤポンプの組立作業性を向上させ、しかも流体の閉じ込みや逆流がなくポンプ 効率に優れたギヤポンプ用歯車を提供するものである。
【0011】
本考案の請求項1記載のギヤポンプ用歯車は、ピッチ円を挟んで前後をインボリ ュート曲線で形成し、これと連続する歯先側と歯元側を円弧状曲線で形成すると 共に、前記インボリュート曲線と円弧状曲線の接続点における接線を共有したハ スバ歯車で、且つ円弧状曲線の各点における曲率中心がピッチ円を挟んで円弧状 曲線と反対側に位置すると共に、インボリュート曲線で形成された部分を1ピッ チの0.15〜0.5の範囲としたことを特徴とするものである。
【0012】
【考案の実施の形態】 以下本考案の実施の一形態を図1ないし図3を参照して詳細に説明する。図1は 本考案のラック6の歯形を示すもので、ピッチ線7を挟んで前後のE1−E2を 斜めの直線で形成し、この直線部8と連続する歯先側のE2−E3と歯元側のE 1−E4をそれぞれ円弧状曲線部9、9で形成したものである。更に前記直線部 8と円弧状曲線部9の接続点E1、E2、E3、E4における接線を共有すると 共に、円弧状曲線部9、9の各点における曲率中心Pがピッチ線7を挟んで円弧 状曲線9、9と反対側に位置するように形成したものである。
【0013】 このラック6の歯形により加工した歯車10A、10Bは図2に示すようにピッ チ円11を挟んで前後のE1’−E2’を、ラック6の直線部8で加工されたイ ンボリュート曲線12で形成し、これと連続する歯先側のE2’−E3’と歯元 側のE1’−E4’をラックの円弧状曲線部9で加工され円弧状曲線13、13 としたハスバ歯車で、且つ前記インボリュート曲線12と円弧状曲線13の接続 点E1’、E2’、E3’、E4’における接線を共有したものである。
【0014】 更に円弧状曲線13、13の各点における曲率中心P’がピッチ円11を挟んで 円弧状曲線13、13と反対側に位置すると共に、インボリュート曲線12の形 成範囲は1ピッチの0.15〜0.5の範囲としたものである。つまり動力伝達 部分をインボリュート曲線12で形成することにより動力伝達効率が優れ、また これと連続する他の部分を円弧状曲線13、13で形成し、この各点における曲 率中心P’がピッチ円11を挟んで円弧状曲線13、13と反対側に位置させる ことにより、図3に示すように歯車10A、10Bを噛み合わせた状態の軸直角 断面において接点Cでの1点接触となると共に、ハスバ歯車の捩れた方向に沿っ て斜めの連続した線接触とすることができる。
【0015】 この結果、軸直角断面において接点Cでの1点接触なので従来のインボリュート 歯車1A、1Bのような流体の閉じ込みを防止できると共に、ハスバ歯車の捩れ た方向に沿って斜めの連続した線接触となるので、修正した板谷式歯形のような 流体の逆流がなく、しかも効率よく動力を伝達することができる。またインボリ ュート曲線12と円弧状曲線13の接続点E1’〜E4’における接線を共有し ているので、曲率の急激な変化がなく歯車10A、10Bの滑らかな接触を行な うことができる。また動力伝達部分がインボリュート曲線12で形成されている ので、厳しい組立精度は要求されず組立作業性にも優れている。
【0016】 なお本考案において、インボリュート曲線12の形成範囲を1ピッチの0.15 〜0.5の範囲としたのは、0.15未満ではインボリュート曲線12の範囲が 狭くなり、動力伝達効率が低下するからである。また0.5の範囲を超えるとイ ンボリュート曲線12の範囲が広くなり過ぎて2点接触となる恐れがあるからで ある。また本考案における円弧状曲線13は正弦曲線、楕円曲線、真円曲線、二 次曲線などn次曲線など何れで形成しても良い。
【0017】 更に本考案においては、歯車の噛み合い率を0.2〜0.4の範囲にすると良い 。この場合、噛み合い率が0.2未満ではポンプの吐出圧力が小さくなり、また 0.4を超えると動力伝達効率は向上するが、流体の閉じ込みを生ずる恐れがあ るからである。
【0018】
以下本考案の実施例について説明する。モジュール2.5、圧力角27度、歯数 8、ハスバ角30度で、インボリュート曲線で形成された部分を1ピッチの0. 346の範囲とした歯車10Aを作成し、これをハウジング4に組込んだギヤポ ンプを組立てた。このギヤポンプを用いて試験液としてISO.VG.32の、 粘度70RW/secの油を使用して、960rpmの回転数で回転させて、こ の時の吸込圧力、吐出圧力および吐出量を測定した。この結果、容積効率(吐出 流量÷理論流量)は78.7%であった。
【0019】 また比較のために従来の修正された板谷式歯形により、モジュール2.5、圧力 角27度、歯数8、ハスバ角30度で、正弦曲線で形成された歯車5A、5Bを 作成し、これをハウジング4に組込んだギヤポンプを組立てた。このギヤポンプ を用いて上記と同一条件で試験を行ない。この時の吸込圧力、吐出圧力および吐 出量を測定した。この結果、容積効率は68.7%であった。この結果、本考案 では容積効率が10%向上していることが確認された。
【0020】 更に試験液として粘度の低い灯油を用いて同様の実験を行なったところ、本考案 のギヤポンプの容積効率は31.8%で、修正された板谷式歯形のギヤポンプで は容積効率が9.6%であり、本考案では効率が22%向上していることが確認 された。
【0021】 なお本考案はギヤポンプ用の歯車に限らず、エアーモータ用の歯車にも適用する ことができる。
【0022】
以上説明した如く本考案に係るギヤポンプ用歯車によれば、ピッチ円を挟んで前 後の動力伝達部をインボリュート曲線で形成し、これと連続する歯先側と歯元側 を円弧状曲線で形成したハスバ歯車で構成することにより、歯車の加工が容易で ギヤポンプの組立作業性も向上し、しかも流体の閉じ込みや逆流を防止してポン プ効率を向上させ、特に油の温度が上昇して粘度が低下する高速回転において効 果的である。
【図1】本考案の実施の一形態によるラックの歯形を示
す説明図である。
す説明図である。
【図2】図1のラックにより加工した歯車の歯形を示す
説明図である。
説明図である。
【図3】本考案の歯車を組合せたギヤポンプの噛み合い
部分を示す説明図である。
部分を示す説明図である。
【図4】従来のインボリュート歯車を用いたギヤポンプ
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図5】従来のインボリュート歯車を用いたギヤポンプ
の歯車の噛み合い部分を示す説明図である。
の歯車の噛み合い部分を示す説明図である。
【図6】インボリュート歯車を加工するラックの平面図
である。
である。
【図7】従来の修正された板谷式歯形の噛み合い部分を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図8】板谷式歯形のラックとこれにより加工された歯
車の噛み合い部分を示す説明図である。
車の噛み合い部分を示す説明図である。
1A インボリュート歯車 4 ハウジング 5A 歯車 6 ラック 7 ピッチ線 8 直線部 9 円弧状曲線部 10A 歯車 11 ピッチ円 12 インボリュート曲線 13 円弧状曲線
Claims (1)
- 【請求項1】 ピッチ円を挟んで前後をインボリュート
曲線で形成し、これと連続する歯先側と歯元側を円弧状
曲線で形成すると共に、前記インボリュート曲線と円弧
状曲線の接続点における接線を共有したハスバ歯車で、
且つ円弧状曲線の各点における曲率中心がピッチ円を挟
んで円弧状曲線と反対側に位置すると共に、インボリュ
ート曲線で形成された部分を1ピッチの0.15〜0.
5の範囲としたことを特徴とするギヤポンプ用歯車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1999008346U JP3068699U (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | ギヤポンプ用歯車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1999008346U JP3068699U (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | ギヤポンプ用歯車 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3068699U true JP3068699U (ja) | 2000-05-16 |
Family
ID=43202188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1999008346U Expired - Lifetime JP3068699U (ja) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | ギヤポンプ用歯車 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3068699U (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012510584A (ja) * | 2008-12-02 | 2012-05-10 | マルツォッキ ポンペ エス.ピー.エー. | 容積移送式外接歯車ポンプのロータ用の歯形 |
CN110242560A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-09-17 | 中国石油大学(华东) | 一种齿轮泵的齿轮转子及其设计方法 |
CN113931837A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-14 | 宿迁学院 | 一种具有内圆弧极限轮廓的易加工凸转子 |
-
1999
- 1999-11-02 JP JP1999008346U patent/JP3068699U/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012510584A (ja) * | 2008-12-02 | 2012-05-10 | マルツォッキ ポンペ エス.ピー.エー. | 容積移送式外接歯車ポンプのロータ用の歯形 |
CN110242560A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-09-17 | 中国石油大学(华东) | 一种齿轮泵的齿轮转子及其设计方法 |
CN110242560B (zh) * | 2019-07-24 | 2023-09-29 | 中国石油大学(华东) | 一种齿轮泵的齿轮转子及其设计方法 |
CN113931837A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-14 | 宿迁学院 | 一种具有内圆弧极限轮廓的易加工凸转子 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |