專利名稱：容積流量計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及容積流量計，更詳細地講，涉及使用非圓形齒輪的分度曲線自身作為 轉子齒形的容積流量計。
背景技術：
一般，進行連續(xù)接觸的外切齒輪齒形的接觸點的軌跡為雙紐線型的環(huán)狀的曲線， 但在該環(huán)關于軸間中心線為扁平而與中心線一致的情況下，成為接觸點在兩個齒輪的中心 上移動。因此，齒形成為滾轉運動成立的輪廓，它對應于不等速齒輪(非圓形齒輪)的分度 曲線。S卩，中心距離為一定、角速度比在旋轉中變化的滾轉接觸輪的輪廓為非圓形曲線， 將該非圓形曲線作為分度曲線而設置齒、能夠可靠地傳遞的齒輪是非圓形齒輪。一般在分 度曲線上設置可傳遞的齒形。作為該齒形，使用漸開線、擺線/次擺線、諾維柯夫、或組合了 它們的齒形，但都各有優(yōu)缺點。此外，例如在專利文獻1所述的螺旋齒輪式容積流量計中使用單一曲線的一點連 續(xù)接觸齒形。作為流量計的轉子齒形，一點連續(xù)接觸齒形通過齒面彼此進行凹凸的接觸而 能夠期待較高的面壓強度，而且沒有作為流量計不利的關入現(xiàn)象，所以是理想的。但是，以 正弦曲線齒輪為代表的一點連續(xù)接觸齒形由于嚙合率的關系而為螺旋形狀，此外如果由單 一曲線構成，則齒高率也以0.785m、S卩JiWm:模數(shù))為極限。這作為流量計的轉子在功 能上或在生產上是不利的。另一方面，關于作為齒輪齒形而連續(xù)接觸、并且在齒形間不是滑動接觸而能夠滾 轉接觸的理想的齒形曲線，可以考慮非圓形齒輪的分度曲線。這里，設想將作為非圓形齒輪 的一種的橢圓齒輪的分度曲線(滾轉接觸曲線)構成為流量計的轉子的齒形的情況。在此 情況下，由于不具有用來可靠地傳遞旋轉的齒形，所以可知作為齒輪是不成立的。專利文獻1 特許第3310239號公報

發(fā)明內容
但是，在考慮作為以一對收納在流量計的計量室中、通過流體的能量進行旋轉傳 遞的容量流量計的轉子的情況下，理論上在轉矩為均等的等徑位置處轉矩傳遞切換，相反 側的齒面接觸，但如果在那里構成稱作外觀上的齒隙的適當?shù)拈g隙，則能夠減輕異常的嚙 合，能夠實現(xiàn)進行滾轉接觸的齒形。但是在以往的容積流量計中，沒有使用具有滾轉接觸曲 線的齒形作為轉子的上述那樣的技術思想，到目前為止還沒有實現(xiàn)。本發(fā)明是鑒于上述那樣的實際情況而做出的，目的是提供一種具有在分度線上進 行沒有滑動的滾轉接觸的一對非圓形齒輪的容積流量計。為了解決上述課題，本發(fā)明的第1技術方案是一種容積流量計，是在殼體內設有 一對非圓形齒輪的容積流量計，其特征在于，上述一對非圓形齒輪將在分度線上具有接觸 點的軌跡的橢圓分度曲線自身作為齒形曲線，滿足
3
r!+r2 = K = const.巧· d θ 丄=r2 · d θ 2的條件，上述橢圓分度曲線的運動半徑用巧=a/(l_bcosnθ D (i = 1，2)(其中，ri(i= 1,2)是運動半徑，是從旋轉中心到橢圓分度曲線的距離，a是相似 系數(shù)，b是扁平度，η是葉數(shù)，= 1，2)是運動角)表示。第2技術方案在第1技術方案中，其特征在于，上述一對非圓形齒輪是飛翅形狀。第3技術方案在第1或第2技術方案中，其特征在于，當上述一對非圓形齒輪在等 徑位置處于嚙合狀態(tài)時，在一個非圓形齒輪的長徑側與另一個非圓形齒輪的短徑側的齒形 間設有間隙。第4技術方案在第1至第3的任一項技術方案中，其特征在于，上述一對非圓形齒 輪由相同形狀的非圓形齒輪構成。第5技術方案在第1至第的任一項技術方案中，其特征在于，使表示上述橢圓分度 曲線的運動半徑的上述式Ti = a/(l-bcosn θ (i = l,2)的葉數(shù)η為6，使扁平度b為0. 5。第6技術方案在第1至第4的任一項技術方案中，其特征在于，使表示上述橢圓分 度曲線的運動半徑的上述式A = a/(l-bcosn θ (i = 1,2)的葉數(shù)η為8，使扁平度b為
0.34。根據本發(fā)明，由于容積流量計的一對非圓形齒輪在分度線上進行沒有滑動的滾轉 接觸，所以耐磨損性良好，此外，由于能夠將齒高率取較大，所以轉矩效率較高，此外，通過 設置外觀上的齒隙，能夠避免異常嚙合，并且能夠不由螺旋形狀、而由飛翅形狀構成。


圖1是表示有關本發(fā)明的一實施方式的容積流量計的結構例的圖。圖2是表示葉數(shù)η = 6的情況下的等徑位置處的嚙合狀態(tài)的一例的圖。圖3是表示葉數(shù)η = 6的情況下的一對轉子的嚙合狀態(tài)的變遷例的圖。圖4是表示葉數(shù)η = 8的情況下的一對轉子的嚙合狀態(tài)的變遷例的圖。附圖標記說明1、2轉子，3殼體，4、5軸心，6、7虛擬的分度圓，8、9齒頂圓
具體實施例方式以下，參照附圖對有關本發(fā)明的容積流量計的優(yōu)選的實施方式進行說明。圖1是表示有關本發(fā)明的一實施方式的容積流量計的結構例的圖。圖中，1、2表 示由非圓形齒輪構成的一對轉子，3表示殼體，4、5分別表示轉子1、2的軸心，6表示轉子1 的虛擬的分度圓，7表示轉子2的虛擬的分度圓，8表示轉子1的齒頂圓，9表示轉子2的齒 頂圓。一對轉子1、2能夠以軸心4、5為中心旋轉地收容在容積流量計的殼體3內。該轉子
1、2由飛翅(spur)形狀構成，以在連結軸心4、5的分度線上具有接觸點P的軌跡的橢圓分 度曲線自身為齒形曲線，滿足下述的滾轉接觸條件。r!+r2 = K = const.巧· d θ i = r2 · d θ 2
4
其中，ri、r2是運動半徑，是從旋轉中心到橢圓分度曲線的距離，θ ρ θ 2是運動角。作為滾轉接觸曲線(閉曲線)的橢圓分度曲線的運動半徑如果設運動半徑為r” 相似系數(shù)為a、扁平度為b、葉數(shù)為η、運動角為θ ”則用下述的式(1)表示。a = a/(l-bcosn θ J Q = 1，2)......(式 1)此外，長徑ιγ、短徑rs用下述的式(2)、式(3)表示。rL = a/(l-b)......(式 2)rs = a/(l+b)......(式 3)在容積流量計的情況下，由于想要使每一旋轉的吐出量變多，所以齒數(shù)優(yōu)選的是 盡量少，此外，為了提高轉矩效率，長短徑比OVrs)較大是優(yōu)選的。但是，如果使齒數(shù)變少， 則有發(fā)生第2干涉帶來的異常嚙合的問題，如果使長短徑比變大，則有齒輪的強度劣化的 問題，所以需要取齒數(shù)與長短徑比的平衡。這里，所謂第2干涉，是指在接觸點P沿著給出 的軌跡移動的中途、在接觸點P以外的無關的地方齒形的實質部彼此干涉。在以下的例子中，對使葉數(shù)η為偶數(shù)、以η = 6的情況為代表例進行模擬的結果進 行表示。另外，如果將作為軸心4、5間的距離的軸間距離K設定為10mm、將扁平度b設為
0.5，則相似系數(shù)a通過下述的式(4)求出為3.75。在此情況下，長短徑比為I^rs = 3. 0。a = K(l-b2)/2......(式 4)基于圖1、圖2，對軸間距離為K = 10mm、將式(1)的參數(shù)設為葉數(shù)η = 6、扁平度 b = 0. 5、相似系數(shù)a = 3. 75的情況下的模擬結果進行說明。另外，在本例的情況下，設轉 子1、2由相同形狀的非圓形齒輪構成。在圖1中例示葉數(shù)n = 6的情況下的長短徑的位置處的嚙合的狀態(tài)。這里，如果將 一對轉子1、2設置在流體F之中，則在兩個轉子1、2中發(fā)生旋轉轉矩。一般，嚙合(接觸) 從短徑rs到長徑ιγ產生更多的轉矩，其切換點為圖2(A)所示的等徑位置、即相互的轉矩相 等的等徑(ri = r2)的位置。因而，假設流體F沿箭頭的方向(從下向上)流動，則在圖1 的狀態(tài)下，右側的轉子2與左側的轉子1相比轉矩更大，所以右側的轉子2成為驅動側，使 左側的轉子1向圖中箭頭的方向旋轉。圖2(A)是表示葉數(shù)η = 6的情況下的等徑位置處的嚙合的狀態(tài)的一例的圖。此 外，圖2(B)是將圖2(A)的X部放大的放大圖。如圖2㈧所示，如果轉子1、2的嚙合(接觸)成為等徑的位置(巧=r2)，則轉子
1、2的轉矩變?yōu)橄嗟?，左側的轉子1從該狀態(tài)瞬間地切換到驅動側。這樣，在設葉數(shù)η= 6 的情況下，可知在圖1所示的長短徑的位置Ov rs)處的接觸狀態(tài)、圖2 (A)所示的等徑位置 (ri = Γ2)處的接觸狀態(tài)的哪個中都在實質側不發(fā)生第2干涉。此外，如圖2(B)所示，當一對轉子1、2在等徑位置(巧=r2)處于嚙合狀態(tài)時，在 轉子2的長徑側與轉子1的短徑側之間設置間隙而構成。將該間隙稱作外觀上的齒隙(以 下稱作外觀的齒隙t)。在該等徑位置處的嚙合狀態(tài)下，測量外觀的齒隙t，約為0. 12mm。另 外，此時的軸間距離K是10mm。這樣，由于容積流量計的一對非圓形齒輪在分度線上進行沒有滑動的滾轉接觸， 所以耐磨損性良好，此外，由于能夠將齒高率取較大，所以轉矩效率較高，此外，通過設置外 觀上的齒隙，能夠避免異常嚙合并且能夠不由螺旋形狀而由飛翅形狀構成。圖3是表示葉數(shù)η = 6的情況下的一對轉子1、2的嚙合狀態(tài)的變遷例的圖。以從圖3(A)到圖3(F)的順序，表示轉子1、2從0°旋轉到30°時的嚙合狀態(tài)的變遷。圖中，P 表示轉子1、2的接觸點，t表示轉子1、2間的外觀的齒隙。另外，轉子1、2能夠以軸心4、5 為中心旋轉地收容在殼體3內，但殼體3的記載省略。圖3(A)表示使轉子1的角度θ 1為0°、使轉子2的角度θ 2為0°的情況，圖 3(B)表示使轉子1的角度θ 1為10. 00°、使轉子2的角度θ 2為20. 00°的情況，圖3 (C) 表示使轉子1的角度θ 1為15. 00°、使轉子2的角度θ 2為23. 86°的情況。進而，圖3 (D)表示使轉子1的角度θ 1為18. 00°、使轉子2的角度θ 2為25. 46° 的情況，圖3(E)表示使轉子1的角度θ 1為24. 00°、使轉子2的角度θ 2為27. 94°的情 況，圖3(F)表示使轉子1的角度θ 1為30. 00°、使轉子2的角度θ 2為30. 00°的情況。 在圖3(D)中，外觀的齒隙t為最小，其測量值為約0. 07mm。另外，在上述實施例中，以使葉數(shù)η為6片的情況為代表例進行了說明，但在使葉 數(shù)η為8片的情況下也能夠通過適當設定扁平度b來實施。例如，在使葉數(shù)η = 8的情況 下，將扁平度b設為0. 34。此時的外觀的齒隙的測量值t為約0. 02mm(最小值)。圖4是表示葉數(shù)η = 8的情況下的一對轉子1、2的嚙合狀態(tài)的變遷例的圖。以從 圖4(A)到圖4(F)的順序，表示轉子1、2從0°旋轉到22.5°時的嚙合狀態(tài)的變遷。圖中， P表示轉子1、2的接觸點，t表示轉子1、2間的外觀的齒隙。另外，轉子1、2能夠以軸心4、 5為中心旋轉地收容在殼體3內，但殼體3的記載省略。圖4(A)表示使轉子1的角度θ 1為0°、使轉子2的角度θ 2為0°的情況，圖 4(B)表示使轉子1的角度θ 1為10.53°、使轉子2的角度θ 2為6. 00°的情況，圖4(C) 表示使轉子1的角度θ 1為13. 97°、使轉子2的角度θ 2為9. 00°的情況。進而，圖4 (D)表示使轉子1的角度θ 1為18. 53°、使轉子2的角度θ 2為15. 00° 的情況，圖4(E)表示使轉子1的角度θ 1為20. 23°、使轉子2的角度θ 2為18. 00°的情 況，圖4(F)表示使轉子1的角度θ 1為22. 50°、使轉子2的角度θ 2為22. 50°的情況。 在圖4(E)中，外觀的齒隙t為最小，其測量值為約0. 02mm。
權利要求
一種容積流量計，是在殼體內設有一對非圓形齒輪的容積流量計，其特征在于，上述一對非圓形齒輪將在分度線上具有接觸點的軌跡的橢圓分度曲線自身作為齒形曲線，滿足r1+r2＝K＝const.r1·dθ1＝r2·dθ2的條件，上述橢圓分度曲線的運動半徑用ri＝a/(1 bcosnθi)(i＝1，2)(其中，ri(i＝1，2)是運動半徑，是從旋轉中心到橢圓分度曲線的距離，a是相似系數(shù)，b是扁平度，n是葉數(shù)，θi(i＝1，2)是運動角)表示。
2.如權利要求1所述的容積流量計，其特征在于，上述一對非圓形齒輪是飛翅形狀。
3.如權利要求1或2所述的容積流量計，其特征在于，當上述一對非圓形齒輪在等徑位 置處于嚙合狀態(tài)時，在一個非圓形齒輪的長徑側與另一個非圓形齒輪的短徑側的齒形間設 有間隙。
4.如權利要求1 3中任一項所述的容積流量計，其特征在于，上述一對非圓形齒輪由 相同形狀的非圓形齒輪構成。
5.如權利要求1 4中任一項所述的容積流量計，其特征在于，使表示上述橢圓分度曲 線的運動半徑的上述式A = a/d-bcosne,) (i = 1,2)的葉數(shù)η為6，使扁平度b為0. 5。
6.如權利要求1 4中任一項所述的容積流量計，其特征在于，使表示上述橢圓分度曲 線的運動半徑的上述式A za/d-bcosnei) (i = 1,2)的葉數(shù)η為8，使扁平度b為0. 34。
全文摘要
提供一種具有在分度線上進行沒有滑動的滾轉接觸的一對非圓形齒輪的容積流量計。容積流量計具備殼體(3)、和能夠以軸心(4、5)為中心旋轉地設在殼體(3)內的一對轉子(1、2)。一對轉子(1、2)將在分度線上具有接觸點的軌跡的橢圓分度曲線自身作為齒形曲線，滿足r1+r2＝K＝const.、r1·dθ1＝r2·dθ2的條件，橢圓分度曲線的運動半徑用ri＝a/(1-bcosnθi)(i＝1，2)(其中，ri(i＝1，2)是運動半徑，是從旋轉中心到橢圓分度曲線的距離，a是相似系數(shù)，b是扁平度，n是葉數(shù)，θi(i＝1，2)是運動角)表示。
文檔編號G01F3/10GK101925803SQ200880125499
公開日2010年12月22日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權日2008年1月24日
發(fā)明者內田勝一, 小野精悟 申請人:株式會社奧巴爾