专利名称：容积流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及容积流量计，更详细地讲，涉及使用非圆形齿轮的分度曲线自身作为 转子齿形的容积流量计。
背景技术：
一般，进行连续接触的外切齿轮齿形的接触点的轨迹为双纽线型的环状的曲线， 但在该环关于轴间中心线为扁平而与中心线一致的情况下，成为接触点在两个齿轮的中心 上移动。因此，齿形成为滚转运动成立的轮廓，它对应于不等速齿轮(非圆形齿轮)的分度 曲线。S卩，中心距离为一定、角速度比在旋转中变化的滚转接触轮的轮廓为非圆形曲线， 将该非圆形曲线作为分度曲线而设置齿、能够可靠地传递的齿轮是非圆形齿轮。一般在分 度曲线上设置可传递的齿形。作为该齿形，使用渐开线、摆线/次摆线、诺维柯夫、或组合了 它们的齿形，但都各有优缺点。此外，例如在专利文献1所述的螺旋齿轮式容积流量计中使用单一曲线的一点连 续接触齿形。作为流量计的转子齿形，一点连续接触齿形通过齿面彼此进行凹凸的接触而 能够期待较高的面压强度，而且没有作为流量计不利的关入现象，所以是理想的。但是，以 正弦曲线齿轮为代表的一点连续接触齿形由于啮合率的关系而为螺旋形状，此外如果由单 一曲线构成，则齿高率也以0.785m、S卩JiWm:模数)为极限。这作为流量计的转子在功 能上或在生产上是不利的。另一方面，关于作为齿轮齿形而连续接触、并且在齿形间不是滑动接触而能够滚 转接触的理想的齿形曲线，可以考虑非圆形齿轮的分度曲线。这里，设想将作为非圆形齿轮 的一种的椭圆齿轮的分度曲线(滚转接触曲线)构成为流量计的转子的齿形的情况。在此 情况下，由于不具有用来可靠地传递旋转的齿形，所以可知作为齿轮是不成立的。专利文献1 特许第3310239号公报
发明内容
但是，在考虑作为以一对收纳在流量计的计量室中、通过流体的能量进行旋转传 递的容量流量计的转子的情况下，理论上在转矩为均等的等径位置处转矩传递切换，相反 侧的齿面接触，但如果在那里构成称作外观上的齿隙的适当的间隙，则能够减轻异常的啮 合，能够实现进行滚转接触的齿形。但是在以往的容积流量计中，没有使用具有滚转接触曲 线的齿形作为转子的上述那样的技术思想，到目前为止还没有实现。本发明是鉴于上述那样的实际情况而做出的，目的是提供一种具有在分度线上进 行没有滑动的滚转接触的一对非圆形齿轮的容积流量计。为了解决上述课题，本发明的第1技术方案是一种容积流量计，是在壳体内设有 一对非圆形齿轮的容积流量计，其特征在于，上述一对非圆形齿轮将在分度线上具有接触 点的轨迹的椭圆分度曲线自身作为齿形曲线，满足
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r!+r2 = K = const.巧· d θ 丄=r2 · d θ 2的条件，上述椭圆分度曲线的运动半径用巧=a/(l_bcosnθ D (i = 1，2)(其中，ri(i= 1,2)是运动半径，是从旋转中心到椭圆分度曲线的距离，a是相似 系数，b是扁平度，η是叶数，= 1，2)是运动角)表示。第2技术方案在第1技术方案中，其特征在于，上述一对非圆形齿轮是飞翅形状。第3技术方案在第1或第2技术方案中，其特征在于，当上述一对非圆形齿轮在等 径位置处于啮合状态时，在一个非圆形齿轮的长径侧与另一个非圆形齿轮的短径侧的齿形 间设有间隙。第4技术方案在第1至第3的任一项技术方案中，其特征在于，上述一对非圆形齿 轮由相同形状的非圆形齿轮构成。第5技术方案在第1至第的任一项技术方案中，其特征在于，使表示上述椭圆分度 曲线的运动半径的上述式Ti = a/(l-bcosn θ (i = l,2)的叶数η为6，使扁平度b为0. 5。第6技术方案在第1至第4的任一项技术方案中，其特征在于，使表示上述椭圆分 度曲线的运动半径的上述式A = a/(l-bcosn θ (i = 1,2)的叶数η为8，使扁平度b为
0.34。根据本发明，由于容积流量计的一对非圆形齿轮在分度线上进行没有滑动的滚转 接触，所以耐磨损性良好，此外，由于能够将齿高率取较大，所以转矩效率较高，此外，通过 设置外观上的齿隙，能够避免异常啮合，并且能够不由螺旋形状、而由飞翅形状构成。
图1是表示有关本发明的一实施方式的容积流量计的结构例的图。图2是表示叶数η = 6的情况下的等径位置处的啮合状态的一例的图。图3是表示叶数η = 6的情况下的一对转子的啮合状态的变迁例的图。图4是表示叶数η = 8的情况下的一对转子的啮合状态的变迁例的图。附图标记说明1、2转子，3壳体，4、5轴心，6、7虚拟的分度圆，8、9齿顶圆
具体实施例方式以下，参照附图对有关本发明的容积流量计的优选的实施方式进行说明。图1是表示有关本发明的一实施方式的容积流量计的结构例的图。图中，1、2表 示由非圆形齿轮构成的一对转子，3表示壳体，4、5分别表示转子1、2的轴心，6表示转子1 的虚拟的分度圆，7表示转子2的虚拟的分度圆，8表示转子1的齿顶圆，9表示转子2的齿 顶圆。一对转子1、2能够以轴心4、5为中心旋转地收容在容积流量计的壳体3内。该转子
1、2由飞翅(spur)形状构成，以在连结轴心4、5的分度线上具有接触点P的轨迹的椭圆分 度曲线自身为齿形曲线，满足下述的滚转接触条件。r!+r2 = K = const.巧· d θ i = r2 · d θ 2
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其中，ri、r2是运动半径，是从旋转中心到椭圆分度曲线的距离，θ ρ θ 2是运动角。作为滚转接触曲线(闭曲线)的椭圆分度曲线的运动半径如果设运动半径为r” 相似系数为a、扁平度为b、叶数为η、运动角为θ ”则用下述的式(1)表示。a = a/(l-bcosn θ J Q = 1，2)......(式 1)此外，长径ιγ、短径rs用下述的式(2)、式(3)表示。rL = a/(l-b)......(式 2)rs = a/(l+b)......(式 3)在容积流量计的情况下，由于想要使每一旋转的吐出量变多，所以齿数优选的是 尽量少，此外，为了提高转矩效率，长短径比OVrs)较大是优选的。但是，如果使齿数变少， 则有发生第2干涉带来的异常啮合的问题，如果使长短径比变大，则有齿轮的强度劣化的 问题，所以需要取齿数与长短径比的平衡。这里，所谓第2干涉，是指在接触点P沿着给出 的轨迹移动的中途、在接触点P以外的无关的地方齿形的实质部彼此干涉。在以下的例子中，对使叶数η为偶数、以η = 6的情况为代表例进行模拟的结果进 行表示。另外，如果将作为轴心4、5间的距离的轴间距离K设定为10mm、将扁平度b设为
0.5，则相似系数a通过下述的式(4)求出为3.75。在此情况下，长短径比为I^rs = 3. 0。a = K(l-b2)/2......(式 4)基于图1、图2，对轴间距离为K = 10mm、将式(1)的参数设为叶数η = 6、扁平度 b = 0. 5、相似系数a = 3. 75的情况下的模拟结果进行说明。另外，在本例的情况下，设转 子1、2由相同形状的非圆形齿轮构成。在图1中例示叶数n = 6的情况下的长短径的位置处的啮合的状态。这里，如果将 一对转子1、2设置在流体F之中，则在两个转子1、2中发生旋转转矩。一般，啮合(接触) 从短径rs到长径ιγ产生更多的转矩，其切换点为图2(A)所示的等径位置、即相互的转矩相 等的等径(ri = r2)的位置。因而，假设流体F沿箭头的方向(从下向上)流动，则在图1 的状态下，右侧的转子2与左侧的转子1相比转矩更大，所以右侧的转子2成为驱动侧，使 左侧的转子1向图中箭头的方向旋转。图2(A)是表示叶数η = 6的情况下的等径位置处的啮合的状态的一例的图。此 外，图2(B)是将图2(A)的X部放大的放大图。如图2㈧所示，如果转子1、2的啮合(接触)成为等径的位置(巧=r2)，则转子
1、2的转矩变为相等，左侧的转子1从该状态瞬间地切换到驱动侧。这样，在设叶数η= 6 的情况下，可知在图1所示的长短径的位置Ov rs)处的接触状态、图2 (A)所示的等径位置 (ri = Γ2)处的接触状态的哪个中都在实质侧不发生第2干涉。此外，如图2(B)所示，当一对转子1、2在等径位置(巧=r2)处于啮合状态时，在 转子2的长径侧与转子1的短径侧之间设置间隙而构成。将该间隙称作外观上的齿隙(以 下称作外观的齿隙t)。在该等径位置处的啮合状态下，测量外观的齿隙t，约为0. 12mm。另 外，此时的轴间距离K是10mm。这样，由于容积流量计的一对非圆形齿轮在分度线上进行没有滑动的滚转接触， 所以耐磨损性良好，此外，由于能够将齿高率取较大，所以转矩效率较高，此外，通过设置外 观上的齿隙，能够避免异常啮合并且能够不由螺旋形状而由飞翅形状构成。图3是表示叶数η = 6的情况下的一对转子1、2的啮合状态的变迁例的图。以从图3(A)到图3(F)的顺序，表示转子1、2从0°旋转到30°时的啮合状态的变迁。图中，P 表示转子1、2的接触点，t表示转子1、2间的外观的齿隙。另外，转子1、2能够以轴心4、5 为中心旋转地收容在壳体3内，但壳体3的记载省略。图3(A)表示使转子1的角度θ 1为0°、使转子2的角度θ 2为0°的情况，图 3(B)表示使转子1的角度θ 1为10. 00°、使转子2的角度θ 2为20. 00°的情况，图3 (C) 表示使转子1的角度θ 1为15. 00°、使转子2的角度θ 2为23. 86°的情况。进而，图3 (D)表示使转子1的角度θ 1为18. 00°、使转子2的角度θ 2为25. 46° 的情况，图3(E)表示使转子1的角度θ 1为24. 00°、使转子2的角度θ 2为27. 94°的情 况，图3(F)表示使转子1的角度θ 1为30. 00°、使转子2的角度θ 2为30. 00°的情况。 在图3(D)中，外观的齿隙t为最小，其测量值为约0. 07mm。另外，在上述实施例中，以使叶数η为6片的情况为代表例进行了说明，但在使叶 数η为8片的情况下也能够通过适当设定扁平度b来实施。例如，在使叶数η = 8的情况 下，将扁平度b设为0. 34。此时的外观的齿隙的测量值t为约0. 02mm(最小值)。图4是表示叶数η = 8的情况下的一对转子1、2的啮合状态的变迁例的图。以从 图4(A)到图4(F)的顺序，表示转子1、2从0°旋转到22.5°时的啮合状态的变迁。图中， P表示转子1、2的接触点，t表示转子1、2间的外观的齿隙。另外，转子1、2能够以轴心4、 5为中心旋转地收容在壳体3内，但壳体3的记载省略。图4(A)表示使转子1的角度θ 1为0°、使转子2的角度θ 2为0°的情况，图 4(B)表示使转子1的角度θ 1为10.53°、使转子2的角度θ 2为6. 00°的情况，图4(C) 表示使转子1的角度θ 1为13. 97°、使转子2的角度θ 2为9. 00°的情况。进而，图4 (D)表示使转子1的角度θ 1为18. 53°、使转子2的角度θ 2为15. 00° 的情况，图4(E)表示使转子1的角度θ 1为20. 23°、使转子2的角度θ 2为18. 00°的情 况，图4(F)表示使转子1的角度θ 1为22. 50°、使转子2的角度θ 2为22. 50°的情况。 在图4(E)中，外观的齿隙t为最小，其测量值为约0. 02mm。
权利要求
一种容积流量计，是在壳体内设有一对非圆形齿轮的容积流量计，其特征在于，上述一对非圆形齿轮将在分度线上具有接触点的轨迹的椭圆分度曲线自身作为齿形曲线，满足r1+r2＝K＝const.r1·dθ1＝r2·dθ2的条件，上述椭圆分度曲线的运动半径用ri＝a/(1 bcosnθi)(i＝1，2)(其中，ri(i＝1，2)是运动半径，是从旋转中心到椭圆分度曲线的距离，a是相似系数，b是扁平度，n是叶数，θi(i＝1，2)是运动角)表示。
2.如权利要求1所述的容积流量计，其特征在于，上述一对非圆形齿轮是飞翅形状。
3.如权利要求1或2所述的容积流量计，其特征在于，当上述一对非圆形齿轮在等径位 置处于啮合状态时，在一个非圆形齿轮的长径侧与另一个非圆形齿轮的短径侧的齿形间设 有间隙。
4.如权利要求1 3中任一项所述的容积流量计，其特征在于，上述一对非圆形齿轮由 相同形状的非圆形齿轮构成。
5.如权利要求1 4中任一项所述的容积流量计，其特征在于，使表示上述椭圆分度曲 线的运动半径的上述式A = a/d-bcosne,) (i = 1,2)的叶数η为6，使扁平度b为0. 5。
6.如权利要求1 4中任一项所述的容积流量计，其特征在于，使表示上述椭圆分度曲 线的运动半径的上述式A za/d-bcosnei) (i = 1,2)的叶数η为8，使扁平度b为0. 34。
全文摘要
提供一种具有在分度线上进行没有滑动的滚转接触的一对非圆形齿轮的容积流量计。容积流量计具备壳体(3)、和能够以轴心(4、5)为中心旋转地设在壳体(3)内的一对转子(1、2)。一对转子(1、2)将在分度线上具有接触点的轨迹的椭圆分度曲线自身作为齿形曲线，满足r1+r2＝K＝const.、r1·dθ1＝r2·dθ2的条件，椭圆分度曲线的运动半径用ri＝a/(1-bcosnθi)(i＝1，2)(其中，ri(i＝1，2)是运动半径，是从旋转中心到椭圆分度曲线的距离，a是相似系数，b是扁平度，n是叶数，θi(i＝1，2)是运动角)表示。
文档编号G01F3/10GK101925803SQ200880125499
公开日2010年12月22日 申请日期2008年3月6日 优先权日2008年1月24日
发明者内田胜一, 小野精悟 申请人:株式会社奥巴尔