DE69607927T2

DE69607927T2 - Rotor für Ölpumpe

Info

Publication number: DE69607927T2
Application number: DE69607927T
Authority: DE
Inventors: Katsuaki Hosono; Manabu Katagiri
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2000-10-05
Anticipated expiration: 2016-12-14
Also published as: US5813844A; EP0779432A1; EP0779432B1; DE69607927D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ölpumpenrotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der in einer Ölpumpe verwendet wird, und der entsprechend den Veränderungen in dem Volumen einer Vielzahl von Zellen, die zwischen einem inneren und einem äußeren Rotor geformt sind, ein Fluid aufnimmt und ausstößt.
Aus der US-A-3 126 833 ist ein Ölpumpenrotor für eine Ölpumpe bekannt, mit einem inneren Rotor, an dem n (n ist eine natürliche Zahl) äußere Zähne ausgebildet sind, einem äußeren Rotor, an dem n+1 innere Zähne ausgebildet sind, die in jeden der äußeren Zähne eingreifen, und einem Gehäuse, in dem eine Einlaßöffnung zum Aufnehmen eines Fluids und eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen des Fluids ausgebildet sind, wobei das Fluid in dieser Ölpumpe mittels Veränderungen in dem Volumen einer Vielzahl von Zellen aufgenommen und ausgestoßen wird, die während des Eingriffs und der Rotation der Rotoren zwischen den Zahnflächen von jedem Rotor gebildet werden, worin die äußeren Zähne des inneren Rotors entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppen von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen.
Konventionelle Ölpumpen sind versehen mit einem inneren Rotor, an dem n (n ist eine natürliche Zahl) äußere Zähne ausgebildet sind, einem äußeren Rotor, an dem n+1 innere Zähne ausgebildet sind, die in die äußeren Zähne eingreifen, und einem Gehäuse, in dem eine Einlaßöffnung zum Aufnehmen eines Fluids und eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen des Fluids ausgebildet sind. Im vorliegenden Fall bezeichnet n eine natürliche Zahl. Wenn in dieser Ölpumpe der innere Rotor rotiert, bewirkt dies, daß die äußeren Zähne in die inneren Zähne eingreifen, wodurch der äußere Rotor rotiert wird. Infolge der Veränderungen in den Volumen der Vielzahl von Zellen, die zwischen den Rotoren gebildet werden, wird das Fluid aufgenommen oder ausgestoßen.
Einzelne Zellen sind infolge des an der Vorder- und Rückseite der Rotationsrichtung zwischen den jeweiligen äußeren Zähnen des inneren Rotors und den inneren Zähnen des äußeren Rotors auftretenden Kontaktes sowie durch das Vorhandensein des Gehäuses der Ölpumpe, welches jede Seite des inneren und äußeren Rotors genau abdeckt, voneinander getrennt. Als Ergebnis werden folglich voneinander unabhängige Fluidträgerkammern ausgebildet. Nachdem die Kapazität einer Zelle während des Eingriffsvorgangs zwischen den äußeren Zähnen des inneren Rotors und den inneren Zähnen des äußeren Rotors auf einen Minimalwert gefallen ist, schreitet die nächste Zelle entlang einer Einlaßöffnung voran, wo sich ihr Volumen ausdehnt, was bewirkt, daß das Fluid aufgenommen wird. Nachdem das Volumen der Zelle einen Maximalwert erreicht hat, schreitet die nächste Zelle entlang einer Ausstoßöffnung voran, wo ihr Volumen abnimmt, was bewirkt, daß das Fluid ausgestoßen wird.
Bei diesem Ölpumpentyp ist zwischen dem Gehäuse und jeder Kantenfläche des inneren und äußeren Rotors sowie zwischen dem Außenumfang des äußeren Rotors und dem Gehäuse stets ein Gleitkontakt vorhanden. Des weiteren ist an der Vorderseite und der Rückseite von jeder Zelle auch stets ein Gleitkontakt zwischen den äußeren Zähnen des inneren Rotors und den inneren Zähnen des äußeren Rotors vorhanden. Obwohl dies zur Aufrechterhaltung der flüssigkeitsdichten Eigenschaften der Zellen, welche das Fluid tragen, extrem wichtig ist, kann dieser Gleitkontakt eine erhebliche Zunahme der mechanischen Verluste in der Ölpumpe verursachen, wenn der durch jedes der gleitenden Teile erzeugte Widerstand groß wird. Folglich ist auf diesem technischen Gebiet die Reduzierung des durch die unterschiedlichen gleitenden Teile in einer Ölpumpe erzeugten Widerstandes ein Problempunkt.
Ferner kann die Kraft, mit der die äußeren Zähne des inneren Rotors die inneren Zähne des äußeren Rotors schieben, in eine Rotationskomponente, die entlang der Tangentiallinie des inneren Rotors angesetzt ist, um den äußeren Rotor zu rotieren, und eine Gleitkomponente, die entlang der radialen Richtung des inneren Rotors angesetzt ist, um ein Gleiten zwischen den Zähnen zu erzeugen, aufgeteilt werden. Diese Gleitkomponente ist jedoch eine Ursache für mechanische Verluste. Folglich ist die Reduzierung dieser Gleitkomponente und eine Zunahme der Rotationskomponente ein anderes Problem, auf das man in diesem technischen Gebiet stößt.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß entstand die Idee zu der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Umstände, und es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die mechanischen Verluste in einer Ölpumpe zu verringern, indem der Widerstand, welcher durch jede der gleitenden Komponenten in dem inneren und äußeren Rotor und dem Gehäuse erzeugt wird, reduziert wird, während man gleichzeitig die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Ölpumpe sicherstellt.
Zur Lösung der vorher genannten Aufgabe ist der Ölpumpenrotor der vorliegenden Erfindung derart ausgestaltet, daß die äußeren Zähne des inneren Rotors entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkt auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25,
wobei D der Durchmesser der Spitzen des inneren Rotors und R der Radius des erzeugten Kreises ist, wobei D und R in Millimetern gemessen sind.
Wenn ferner e dazu verwendet wird, die Exzentrizität zwischen dem inneren und dem äußeren Rotor darzustellen, dann sind die äußeren Zähne des inneren Rotors in der Ölpumpe der vorliegenden Erfindung entlang einer Hüllkurve ausgebildet, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen bestimmt wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
0,135 ≤ e·n/(π·D) ≤ 0,145.
Zusätzlich ist an jedem der äußeren Zähne des inneren Rotors an der Vorderseite oder sowohl an der Vorderseite als auch der Rückseite der Rotationsrichtung ein Ablauf ausgebildet, der keinen Kontakt mit den inneren Zähnen des äußeren Rotors hat.
Mittels der oben beschriebenen Konstruktion wird der durch jedes der in dem inneren Rotor, dem äußeren Rotor und dem Gehäuse befindlichen gleitenden Teile erzeugte Widerstand reduziert, wodurch in dieser Ölpumpe die mechanischen Verluste verringert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 ist ein Grundriß einer ersten Ausführungsform des Ölpumpenrotors gemäß der vorliegenden Erfindung, worin die äußeren Zähne des inneren Rotors entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25
Fig. 2 ist ein Grundriß, der die Art und Weise darstellt, in der der innere Rotor erzeugt wird.
Fig. 3 ist ein Grundriß eines Ölpumpenrotors, der als Vergleichsbeispiel zu dem in Fig. 1 gezeigten Ölpumpenrotor herangezogen wird, wobei in diesem Ölpumpenrotor die äußeren Zähne des inneren Rotors entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkt auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
n·R/(π·D) ≤ 0,25.
Fig. 4 ist ein Grundriß eines Ölpumpenrotors, der als Vergleichsbeispiel zu dem in Fig. 1 gezeigten Füllpumpenrotor herangezogen wird, wobei in diesem Ölpumpenrotor die äußeren Zähne des inneren Rotors entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppen von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
n·R/(π·D) ≤ 0,15.
Fig. 5 ist ein Diagramm, welches die mechanischen Wirkungsgrade von Ölpumpen zeigt, die innere Rotoren mit äußeren Zähnen besitzen, die unter Verwendung des Wertes n·R/(π·D) ausgebildet sind, und zwar in Fällen, in denen der Wert willkürlich gewählt ist.
Fig. 6 zeigt Grundrisse von in Ölpumpen verwendeten Ölpumpenrotoren, entsprechend den in Fig. 5 angedeuteten Punkten.
Fig. 7 ist ein Grundriß einer zweiten Ausführungsform des Ölpumpenrotors gemäß der vorliegenden Erfindung, worin die äußeren Zähne des inneren Rotors entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
0,135 ≤ e·n/(π·D) ≤ 0,145.
Fig. 8 ist ein Grundriß einer Ölpumpe, die als ein Vergleichsbeispiel zu dem in Fig. 7 gezeigten Ölpumpenrotor herangezogen wird, wobei in dieser Ölpumpe die äußeren Zähne des inneren Rotors entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppen von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkt auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
e·n/(π·D) ≤ 0,135.
Fig. 9 ist ein Grundriß einer Ölpumpe, die als ein Vergleichsbeispiel zu dem in Fig. 7 gezeigten Ölpumpenrotor herangezogen wird, wobei in dieser Ölpumpe die äußeren Zähne des inneren Rotors entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkt auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
e·n/(π·D) ≤ 0,145.
Fig. 10 ist ein Diagramm, das die mechanischen Wirkungsgrade von Ölpumpen darstellt, die innere Rotoren mit äußeren Zähnen besitzen, die unter Verwendung des Wertes e·n/(π·D) ausgebildet sind, und zwar in Fällen, in denen die Werte willkürlich gewählt sind.
Fig. 11 zeigt Grundrisse von in Ölpumpen verwendeten Ölpumpenrotoren, entsprechend den in Fig. 10 angedeuteten Punkten.
Fig. 12 ist ein Grundriß eines Hauptabschnitts einer dritten Ausführungsform des Ölpumpenrotors gemäß der vorliegenden Erfindung, der den Eingriffszustand zwischen den äußeren Zähnen des inneren Rotors und den inneren Zähnen des äußeren Rotors zeigt.
Fig. 13 ist ein Grundriß eines Hauptabschnitts der dritten Ausführungsform des Ölpumpenrotors gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher den Kontaktzustand zwischen den äußeren Zähnen des inneren Rotors und den inneren Zähnen des äußeren Rotors darstellt, wenn das Zellenvolumen ein Maximum annimmt.
Fig. 14 ist ein Grundriß einer vierten Ausführungsform des Ölpumpenrotors gemäß der vorliegenden Erfindung, worin die äußeren Zähne des inneren Rotors entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25
und
0, 135 ≤ e·n/(π·D) ≤ 0,145
und worin an jedem der äußeren Zähne an der Vorderseite und der Rückseite der Rotationsrichtung Abläufe ausgebildet sind.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es wird nun eine erste Ausführungsform des Ölpumpenrotors der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Der in Fig. 1 gezeigte Ölpumpenrotor ist versehen mit einem inneren Rotor 10, an dem n (n ist eine natürliche Zahl; n = 10 in der vorliegenden Ausführungsform) äußere Zähne ausgebildet sind, einem äußeren Rotor 20, an dem n+1 innere Zähne ausgebildet sind, die in jeden der äußeren Zähne eingreifen, und einem Gehäuse 30, das den inneren Rotor 10 und den äußeren Rotor 20 aufnimmt.
Der innere Rotor 10 ist an einer Rotationsachse befestigt und in einer drehbaren Art und Weise um die Achsenmitte O&sub1; gehalten. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 entlang einer Hüllkurve h ausgebildet, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve t liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25,
wobei D der Durchmesser des Kreises P ist, der durch jede der Spitzen der äußeren Zähne 11 hindurchtritt, und wobei R der in Millimetern gemessene Radius des erzeugten Kreises Q ist (Fig. 1 zeigt den Fall, bei dem n·R/(π·D) = 0,2).
Der äußere Rotor 20 ist derart angeordnet, daß seine axiale Mitte O&sub2; exzentrisch zu der axialen Mitte O&sub1; des inneren Rotors 10 ist, und der äußere Rotor 20 ist so gehalten, daß eine Rotation um diese Achsenmitte O&sub2; möglich ist. Im vorliegenden Fall bezeichnet e den Betrag der Exzentrizität. Die inneren Zähne 21 des äußeren Rotors 20 sind entlang einer Hüllkurve ausgebildet, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der gleichen Grenzen erzeugt ist, wie in dem Fall der äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 angedeutet.
Eine Vielzahl von Zellen C ist entlang der Rotationsrichtung der Rotoren 10, 20 zwischen den Zahnflächen des inneren Rotors 10 und des äußeren Rotors 20 ausgebildet. Als Resultat des Kontaktes zwischen den jeweiligen äußeren Zähnen 11 des inneren Rotors 10 und den inneren Zähnen 21 des äußeren Rotors 20 an der Vorderseite und Rückseite der Rotationsrichtung der Rotoren 10, 20 und durch das Vorhandensein eines Gehäuses 30, welches beide Seiten des inneren und des äußeren Rotors 10, 20 exakt abdeckt, ist jede Zelle C einzeln abgetrennt. Daraus resultierend werden unabhängige Fluidträgerkammern gebildet. Die Zellen C rotieren und bewegen sich entsprechend der Rotation der Rotoren 10, 20, wobei das Volumen von jeder Zelle C während jedes Rotationszyklus, wenn die Rotoren wiederholt rotieren, ein Maximum erreicht und wieder auf einen Minimalwert fällt.
Entlang des Gebietes, in dem das Volumen einer gegebenen Zelle C, die zwischen den Zahnflächen der Rotoren 10, 20 gebildet wird, zunimmt, ist eine kreisförmige Einlaßöffnung 31 an dem Gehäuse 30 geformt. Auf gleiche Weise ist eine kreisförmige Ausstoßöffnung entlang des Bereiches geformt, in dem das Volumen einer gegebenen Zelle C, die zwischen den Zahnflächen der Rotoren 10, 20 gebildet wird, zunimmt.
Die vorliegende Erfindung ist so ausgelegt, daß, nachdem das Volumen einer gegebenen Zelle C während des Eingriffs zwischen den äußeren Zähnen 11 und den inneren Zähnen 12 ein Minimum erreicht hat, das Fluid in die Zelle aufgenommen wird, wenn das Volumen dere Zelle expandiert, wenn sich die Zelle entlang der Einlaßöffnung 31 bewegt. Auf ähnliche Weise wird, nachdem das Volumen einer gegebenen Zelle C während des Eingriffs der äußeren Zähne 11 und der inneren Zähne 12 ein Maximum erreicht hat, Fluid von der Zelle ausgestoßen, wenn das Volumen der Zelle abnimmt, wenn sich die Zelle entlang der Ausstoßöffnung 32 bewegt.
Bei einem Ölpumpenrotor, der die oben beschriebene Konstruktion besitzt, kann ein dem Gleitwiderstand entgegengesetztes Reibmoment T, das zwischen den Randflächen der Rotoren 10, 20 und dem Gehäuse 30 erzeugt wird, wenn sich die Rotoren 10, 20 drehen, nach der folgenden Gleichung berechnet werden:
T = M·S·1,
wobei S die Gleitfläche, 1 der Abstand von der Mitte der Rotation zu dem gleitenden Teil, und M die Reibungskraft per Flächeneinheit ist, die zwischen den Rotoren 10, 20 und dem Gehäuse 30 wirkt.
Aus dieser Gleichung ist ersichtlich, daß ein Mittel, um das Reibmoment T zu reduzieren, die Maßnahme ist, die gleitenden Teile weit weg von der Rotationsmitte zu plazieren, d. h., die Gleitfläche zwischen den Randflächen des äußeren Rotors 20 und dem Gehäuse 30 zu reduzieren.
Dieser Ansatz wurde bei dem in Fig. 3 gezeigten Ölpumpenrotor in Betracht gezogen. Diese Ölpumpe ist mit einem inneren Rotor 10 versehen, bei dem die äußeren Zähne 11 entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der folgenden Grenzen erzeugt ist:
n·R/(π·D) > 0,25.
Bei diesem Ölpumpenrotor ist der Flächeninhalt der Randfläche So des inneren Zahns 21 groß in bezug auf den Flächeninhalt der Randfläche Si des äußeren Zahns 11. Als Folge davon wird die Gleitfläche des äußeren Rotors 20 groß, was als Resultat einen Anstieg des Reibmomentes T bewirkt. (Fig. 3 zeigt den Fall, bei dem n·R/(π·D) = 0,36).
Fig. 4 zeigt einen Ölpumpenrotor, der mit einem inneren Rotor 10 versehen ist, dessen äußere Zähne 11 entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der folgenden Grenzen erzeugt ist:
n·R/(π·D) ≤ 0,15.
Bei diesem Ölpumpenrotor ist der Flächeninhalt der Randflächen So des inneren Zahns 21 klein in bezug auf den Flächeninhalt der Randfläche Si des äußeren Zahns 11. Als Folge davon wird die Gleitfläche des äußeren Rotors 20 klein, was als Resultat eine Abnahme des Reibmomentes T verursacht. Da sich jedoch die Breite W der inneren Zähne 21 entlang der Rotationsrichtung des äußeren Rotors 20 verringert, brechen die inneren Zähne 21 während des Eingriffs mit den äußeren Zähnen 11 leicht. Folglich verschlechtert sich die Haltbarkeit der inneren Zähne 21 in der Ölpumpe. (Fig. 4 zeigt den Fall, bei dem n·R/(π·D) = 0,145).
Fig. 5 zeigt den mechanischen Wirkungsgrad von Ölpumpen, die innere Rotoren 10 besitzen, deren äußere Zähne 11 unter Verwendung willkürlich gewählter Werte von n·R/(π·D) ausgebildet sind. Zunächst ist zu sehen, daß der mechanische Wirkungsgrad der Ölpumpe abnimmt, wenn der Wert von n·R/(π·D) innerhalb des Bereichs von n·R/(π·D) > 0,25 zunimmt.
Zusätzlich ist zu erkennen, daß der mechanische Wirkungsgrad der Ölpumpe zunimmt, wenn der Wert von n·R/(π·D) innerhalb des Bereichs von 0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25 abnimmt. In dem Bereich von n·R/(π·D) < 0,15 nimmt der mechanische Wirkungsgrad der Ölpumpe nicht stark zu, und wenn der Wert von n·R/(π·D) klein wird, verringert sich die Breite W der inneren Zähne 21 entlang der Rotationsrichtung des äußeren Rotors 20, wie in Fig. 3 gezeigt, und die inneren Zähne verschleißen leichter.
Fig. 6 zeigt die Ölpumpenrotoren, die entsprechend jedem Punkt in dem Diagramm von Fig. 5 in Ölpumpen verwendet werden. Die in den Ölpumpen entsprechend jedem der Punkte I, II und III des Diagramms verwendeten Ölpumpenrotoren sind in den Fig. 6(I), Fig. 6(II) und Fig. 6(III) dargestellt. Die in den Ölpumpen entsprechend den Punkten IV, V und VI des Diagramms verwendeten Ölpumpenrotoren sind diejenigen, die jeweils in den Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt sind.
Basierend auf dem zuvor Genannten kann dann ein Ölpumpenrotor, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet werden, worin die äußeren Zähne 11 des inneren Rotors entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der nachfolgenden Grenzen erzeugt ist:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25.
Die Form des äußeren Rotors 20 in dieser Ölpumpe ist durch die Form des inneren Rotors 10 bestimmt, wobei der Flächeninhalt der Randfläche So der inneren Zähne 21 des äußeren Rotors 20 in solch einem Maße klein ausgebildet ist, daß er keinen Anlaß zu einem schnellen Bruch der inneren Zähne gibt. Daraus resultierend, wird die gesamte Gleitfläche des äußeren Rotors 20 klein, was das Antriebsdrehmoment T verringert. Deshalb wird es möglich, die durch den Gleitwiderstand zwischen dem äußeren Rotor 20 und dem Gehäuse 30 verursachten mechanischen Verluste zu reduzieren, während gleichzeitig die Haltbarkeit der inneren Zähne 21 sichergestellt wird. Folglich wird die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Ölpumpe sichergestellt, während ihr mechanischer Wirkungsgrad verbessert werden kann.
Es wird nun eine zweite Ausführungsform des Ölpumpenrotors gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Strukturelle Komponenten, die identisch zu den oben erläuterten sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet werden, und eine Erklärung dieser Komponenten wird ausgelassen werden.
In dem in Fig. 7 dargestellten Ölpumpenrotor sind die äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 entlang einer Hüllkurve ausgebildet, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgenden Ungleichungen erfüllenden Grenzen erzeugt ist, wobei die erste Ungleichung diejenige ist, die auch im Falle der ersten Ausführungsform verwendet wurde:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25
und
0,135 ≤ e·n/(π·D) ≤ 0,145.
Ferner ist die Form des äußeren Rotors 20 durch die Form des inneren Rotors 10 bestimmt (Fig. 7 zeigt den Fall, bei dem e·n/(π·D) = 0,143).
In einen Ölpumpenrotor, der die oben beschriebene Struktur besitzt, wird der innere Rotor 10 mittels der Drehachse angetrieben, an der er befestigt ist. Die inneren Zähne 21 werden infolge des Eingriffs mit den äußeren Zähnen 11 angetrieben, was eine untergeordnete Bewegung des äußeren Rotors 20 bewirkt. Wenn man einen Punkt K&sub0; und einen Abstand 1 von dem axialen Mittelpunkt O&sub1; des inneren Rotors 10, an dem der Eingriff zwischen den inneren Zähnen 21 und den äußeren Zähnen 11 auftritt (Eingriffswinkel: α&sub0;) betrachtet, dann greift die Kraft F, mit der die äußeren Zähne 11 die inneren Zähne 21 antreiben, in einer vertikalen Richtung auf der Eingriffsfläche I an.
Diese Kraft F kann in eine Rotationskomponente F&sub0;&sub1;, die zum Drehen des äußeren Rotors 20 entlang der Tangentialrichtung des inneren Rotors 10 angreift, und eine Gleitkomponente F&sub0;&sub2;, die, um das Gleiten zwischen den Zahnflächen zu bewirken, entlang der radialen Richtung des inneren Rotors 10 angreift, zerlegt werden. Diese Kräfte können wie folgt ausgedrückt werden.
F01 = F·cosα&sub0;
F02 = F·sinα&sub0;
Auf der Grundlage des Vorhergehenden kann der in Fig. 8 gezeigte Ölpumpenrotor bereitgestellt werden, worin die äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der folgenden Grenzen erzeugt ist:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25
und
e·n/(π·D) ≤ 0,135.
In diesem Ölpumpenrotor ist der Eingriffswinkel α&sub1; an dem Eingriffspunkt K&sub1; zwischen den äußeren Zähnen 11 und den inneren Zähnen 21, der in einem Abstand 1 von der Mittenachse O&sub1; des inneren Rotors 10 beabstandet positioniert ist, größer als der Eingriffswinkel α&sub0; an dem Eingriffspunkt K&sub0;. Die Kraft F, mit welcher die äußeren Zähne 11 gegen die inneren Zähne 21 drücken, kann in eine Rotationskomponente F&sub1;&sub1; zum Rotieren des äußeren Rotors 20 und eine Gleitkomponente F&sub1;&sub2; zum Erzeugen des Gleitens zwischen den Zahnflächen zerlegt werden. Diese Komponenten können wie folgt ausgedrückt werden.
F&sub1;&sub1; = F·cosα&sub1;
F&sub1;&sub2; = F·sinα&sub1;
(Fig. 8 zeigt den Fall, bei dem e·n/(π·D) = 0,1136 ist).
Da in diesem Fall α&sub1; > α&sub0; ist, wenn die einzelnen Rotationskomponenten verglichen werden, resultiert daraus die folgende Ungleichung:
F&sub1;&sub1; (= F·cosα&sub1;) < F&sub0;&sub1; (= F·cosα&sub0;)
Wenn auf gleiche Weise die Gleitkomponenten verglichen werden, erhält man folgende Ungleichung:
F&sub1;&sub2; (= F·sindα&sub1;) > F&sub0;&sub2; (= F·sinα&sub0;)
Wie diese Ungleichungen zeigen, wird die Rotationskomponente kleiner und die Gleitkomponente größer, wenn der Eingriffswinkel zunimmt. Folglich wird die Rotationskomponente F&sub1;&sub1; kleiner als die Rotationskomponente F&sub0;&sub1;. Um eine Rotationskomponente F&sub1;&sub1; zu erhalten, die von entsprechender Größe wie die Rotationskomponente F&sub0;&sub1; ist, ist es erforderlich, daß die Kraft, mit der die äußeren Zähne 11 gegen die inneren Zähne 21 drücken, groß ist.
In dem in Fig. 9 gezeigten Ölpumpenrotor sind die äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 entlang einer Hüllkurve ausgebildet, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgenden Ungleichungen erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25
und
e·n/(π·D) > 0,145.
In diesem Ölpumpenrotor ist der Eingriffswinkel α&sub2; an dem Eingriffspunkt K&sub2; zwischen den inneren Zähnen 21 und den äußeren Zähnen 11, der in einem Abstand 1 von der Mittenachse O&sub1; des inneren Rotors 10 beabstandet positioniert ist, kleiner als der Eingriffswinkel α&sub0; an dem Eingriffspunkt K&sub0;. Die Kraft F, mit der die äußeren Zähne 11 gegen die inneren Zähne 21 drücken, kann in eine Rotoationskomponente F&sub2;&sub1; zum Rotieren des äußeren Rotors 20 und eine Gleitkomponente F&sub2;&sub2; zum Erzeugen des Gleitens zwischen den Zahnflächen zerlegt werden. Diese Komponenten können wie folgt ausgedrückt werden:
F&sub2;&sub1; = F·cosα&sub2;
F&sub2;&sub2; = F·sinα&sub2;
(Fig. 9 zeigt den Fall, bei dem e·n/(π·D) = 0,15).
Da in diesem Fall α&sub2; < α&sub0; ist, wenn man die einzelnen Rotationskomponenten vergleicht, erhält man die folgende Ungleichung:
F&sub2;&sub1; (= F·cosα&sub1;) > F&sub0;&sub1; (= F·cosα&sub0;)
Wenn man die Gleitkomponenten vergleicht, erhält man auf ähnliche Weise die folgende Ungleichung:
F&sub2;&sub2; (= F·sinα&sub2;) < F&sub0;&sub2; (= F·sinα&sub0;)
Wie diese Ungleichungen zeigen, wird die Rotationskomponente größer und die Gleitkomponente kleiner, wenn der Eingriffswinkel abnimmt. Folglich wird die Rotationskomponente F21 größer als die Rotationskomponente F&sub0;&sub1;, was es ermöglicht, den äußeren Rotor 20 mit einer größeren Kraft zu rotieren. Mit anderen Worten, sogar wenn die äußeren Zähne 11 mit einer kleinen Kraft gegen die inneren Zähne 21 drücken, ist es möglich, eine Rotationskomponente F&sub2;&sub1; zu erhalten, die von gleicher Größe wie die Rotationskomponente F&sub0;&sub1; ist.
Obwohl der Eingriffswinkel α&sub2; klein wird, sind jedoch von der Sicht der Form der äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 herRandabschnitte, die in der Rotationsrichtung des inneren Rotors 10 nach außen hervorstehen, an Abschnitten auf beiden Seiten der Spitzen der Zähne auf den äußeren Zähnen 11 ausgebildet. Wenn diese Kantenabschnitte rotieren, während der innere Rotor 10 mit dem äußeren Rotor 20 kombiniert ist, nimmt der Flächendruck in der Nähe der hervorstehenden Kantenabschnitte zu, und gibt Anlaß zu einem Abrieb der Kantenabschnitte und bewirkt, daß die Haltbarkeit der äußeren Zähne 11 abnimmt.
Fig. 10 zeigt die mechanischen Wirkungsgrade von Ölpumpen, die innere Rotoren 10 besitzen, bei denen die äußeren Zähne 11 unter Verwendung willkürlich gewählter Werte für e·n/(π·D) geformt sind. Als erstes ist erkennbar, daß der mechanische Wirkungsgrad der Ölpumpe abnimmt, wenn der Wert von e·n/(π·D) innerhalb des Bereichs von e·n/(π·D) < 0,135 abnimmt.
Zusätzlich ist erkennbar, daß der mechanische Wirkungsgrad der Ölpumpe zunimmt, wenn der Wert von e·n/(π·D) innerhalb des Bereichs von 0,135 ≤ e·n/(π·D) ≤ 0,145 zunimmt. In dem Bereich von e·n/(π·D) > 0,145 sind Kantenabschnitt auf den Abschnitten auf beiden Seiten der Spitzen der äußeren Zähne 11 ausgebildet, wie in Fig. 8 gezeigt, was einen Abrieb der Kantenabschnitte verursacht und bewirkt, daß die Haltbarkeit der äußeren Zähne 11 abnimmt.
Fig. 11 zeigt die in Ölpumpen entsprechend jedem Punkt in dem Diagramm von Fig. 10 verwendeten Ölpumpenrotoren.
Die in den Ölpumpen entsprechend jedem der Punkte I und II des Diagramms verwendeten Ölpumpenrotoren sind in Fig. 11(I) und Fig. 11(II) gezeigt. Die Ölpumpenrotoren, die entsprechend den Punkten III, IV und V des Diagramms in den Ölpumpen verwendet werden, sind diejenigen, die jeweils in den Fig. 7, Fig. 8 und Fig. 9 gezeigt sind.
Somit ist in dem in Fig. 7 gezeigten Ölpumpenrotor dere Eingriffswinkel zwischen den inneren Zähnen 21 und den äußeren Zähnen 11 auf einen geeigneten Bereich festgelegt, in dem die äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgenden Ungleichungen erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25
und
0,135 ≤ e·n/(π·D) ≤ 0,145.
Zusätzlich zu den durch die erste Ausführungsform gebotenen Effekten wird somit die Bildung von Kantenabschnitten auf beiden Seiten eines äußeren Zahns 11 in dieser Ölpumpe unterdrückt, was die Haltbarkeit der äußeren Zähne 11 sicherstellt. Ferner ist es möglich, die Gleitkomponente, welche einen mechanischen Verlust verursacht, zu reduzieren und eine ausreichende Rotationskomponente sicherzustellen, während die Kraft F zum Rotieren des äußeren Rotors 20 wirksam von den äußeren Zähnen 11 zu den inneren Zähnen 21 übertragen wird.
Es wird nun eine dritte Ausführungsform des Ölpumpenrotors gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Strukturelle Komponenten, die identisch zu den oben beschriebenen sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet werden, und eine Erläuterung dieser Komponenten wird ausgelassen werden.
In diesem Ölpumpenrotor sind die äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 entlang einer Hüllkurve ausgebildet, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist, wobei diese Grenzen auch im Fall der oben genannten ersten Ausführungsform Anwendung fanden:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25.
Überdies ist ein Ablauf 40 an jedem der äußeren Zähne 11 an der Vorderseite und Rückseite der Rotationsrichtung ausgebildet. Der Ablauf 40 hat keinen Kontakt mit den inneren Zähnen 21 des äußeren Rotors 20.
Fig. 12 zeigt den Eingriffszustand zwischen den äußeren Zähnen 11 des inneren Rotors 10 und den inneren Zähnen 21 des äußeren Rotors 20. Wenn die Spitzen der äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 in die Zahnzwischenräume der inneren Zähne 21 eingreifen, um den äußeren Rotor 20 zu rotieren, wird die Linie, welche die Kraftrichtung andeutet, mit der die äußeren Zähne 11 an die inneren Zähne 21 drücken, als "Wirkungslinie" bezeichnet. In der Figur ist diese Wirkungslinie durch das Symbol 1 angedeutet. Der Eingriff zwischen den äußeren Zähnen 11 und den inneren Zähnen 21 erfolgt entlang dieser Wirkungslinie 1. Diejenigen Punkte auf der Fläche der äußeren Zähne 11, welche den Schnittpunkt Ks bilden, an dem der Eingriff beginnt, und den Schnittpunkt Ke, an dem der Eingriff endet, liegen gewöhnlich fest und können als Eingriffsstartpunkt ks und Eingriffsendpunkt ke der äußeren Zähne 11 bezeichnet werden. Aus der Sicht eines einzelnen äußeren Zahns zum Beispiel wird der Eingriffsstartpunkt ks an der Rückseite der Rotationsrichtung gebildet, während der Eingriffsendpunkt ke an der Vorderseite der Rotationsrichtung gebildet wird.
Fig. 13 zeigt den Kontaktzustand zwischen den äußeren Zähnen 11 des inneren Rotors 10 und den inneren Zähnen 21 des äußeren Rotors 20, wenn das Volumen der Zelle C ein Maximum erreicht. Das Volumen der Zelle C erreicht einen Maximalwert, wenn sich die Zahnzwischenräume zwischen den äußeren Zähnen 11 und die Zahnzwischenräume zwischen den inneren Zähnen 21 genau gegenüberliegen. In diesem Fall kommt die Spitze des inneren Zahns 21 und die Spitze des äußeren Zahns 11, die an der Vorderseite der Zelle Cmax positioniert sind, an dem Kontaktpunkt P&sub1; in Kontakt, während die Spitze des äußeren Zahns 11, der sich an der Rückseite der Zelle Cmax befindet, in Kontakt mit dem Kontaktpunkt P&sub2; kommt. Diejenigen Punkte auf dem äußeren Zahn 11, welche Kontaktpunkte P&sub1;, P&sub2; bilden, wo das Zellenvolumen ein Maximum erreicht, stehen gewöhnlich fest und können als vorderer Kontaktpunkt P&sub1; und hinterer Kontaktpunkt P&sub2; des äußeren Zahns 11 bezeichnet werden. Aus der Sicht eines einzelnen äußeren Zahns 11 zum Beispiel bildet sich der vordere Kontaktpunkt P&sub1; an der Rückseite der Rotatinsrichtung, während sich der hintere Kontaktpunkt P&sub2; an der Vorderseite der Rotationsrichtung bildet.
Der Ablauf 40 ist derart geformt, daß er die Zahnfläche zwischen dem Eingriffsendpunkt ke und dem hinteren Kontaktpunkt P&sub2;, die an der Vorderseite der Rotationsrichtung positioniert sind, und die Zahnfläche zwischen dem Eingriffsstartpunkt ks und dem vorderen Kontaktpunkt P&sub1;, die an der Rückseite der Rotationsrichtung positioniert sind, abschneidet. Als Folge davon besteht kein Kontakt zwischen der Fläche des äußeren Zahns 11 und des inneren Zahns 21.
In einem Ölpumpenrotor, der die oben beschriebene Konstruktion besitzt, findet die Zunahme und Abnahme des Volumens einer Zelle C und der Kontakt zwischen den äußeren Zähnen 11 des inneren Rotors 10 und den inneren Zähnen 12 des äußeren Rotors 20 während eines Zyklus statt, wie nachstehend beschrieben.
Während des Eingriffs des äußeren Zahns 11 und des inneren Zahns 21 greift die Spitze des äußeren Zahns 11 in den Zahnzwischenraum des inneren Zahns 21 ein, um den äußeren Rotor 20 in der gleichen Art und Weise wie in einer konventionellen Ölpumpe zu rotieren.
Nachdem der Eingriff zwischen dem äußeren Zahn 11 und dem inneren Zahn 21 einmal beendet ist, beginnt das Volumen der Zelle C zuzunehmen, wenn sich diese entlang der Einlaßöffnung 31 bewegt. Infolge der Bereitstellung des Ablaufs 40 an der Vorderseite der Rotationsrichtung des äußeren Zahns 11 des innern Rotors 10 (der sich bei der konventionellen Ölpumpe in Kontakt mit dem inneren Zahn des äußeren Rotors befand), tritt kein Kontakt zwischen dem äußeren Zahn 11 und dem inneren Zahn 21 an der Vorderseite und Rückseite der Zelle C auf.
Wenn der vordere Abschnitt der Zelle C in Verbindung mit der Einlaßöffnung 31 gelangt, kommen die Spitze des äußeren Zahns 11 und die Spitze des inneren Zahns 21, die an der Vorderseite der Zelle C positioniert sind, miteinander in Kontakt. Wenn der hintere Abschnitt der Zelle C in Verbindung mit der Einlaßöffnung 31 gelangt, kommen die Spitze des inneren Zahns 21 und die Spitze des äußeren Zahns 11, die an der Rückseite der Zelle C positioniert sind, miteinander in Kontakt. Auf diese Weise wird eine Zelle Cmax, die ein maximales Volumen besitzt, zwischen der Einlaßöffnung 31 und der Ausstoßöffnung 32 gebildet. Der Kontakt zwischen der Spitze des äußeren Zahns 11 und der Spitze des inneren Zahns 21, die an der Rückseite der Zelle C positioniert sind, wird in dieser Konfiguration aufrechterhalten, bis dieser Kontaktpunkt die Ausstoßöffnung 32 erreicht.
Anschließend beginnt das Volumen der Zelle C abzunehmen, wenn sich die Zelle entlang der Ausstoßöffnung 32 bewegt. Infolge der Bereitstellung des Ablaufs 40 an der Rückseite der Rotationsrichtung des äußeren Zahns 11 des inneren Rotors 10 (der sich in der konventionellen Ölpumpe in Kontakt mit dem inneren Zahn des äußeren Rotors befand), tritt kein Kontakt zwischen dem äußeren Zahn 11 und dem inneren Zahn 21 auf.
In dem Vorgang, während dem das Volumen der Zelle C zunimmt, wenn sie sich entlang der Einlaßöffnung 31 bewegt, und dem Vorgang, während dem das Volumen der Zelle abnimmt, wenn sie sich entlang der Ausstoßöffnung 32 bewegt, treten benachbarte Zellen C infolge der Bereitstellung der Abläufe 40 miteinander in einen Zustand der Verbindung. In beiden dieser Vorgänge befinden sich jedoch die Zellen infolge der Positionierung entlang der Einlaßöffnung 31 oder der Ausstoßöffnung 32 in einem Verbindungszustand. Folglich wird keine Abnahme der Trägernutzleistung (carrier efficiency) der Ölpumpe durch benachbarte Zellen C verursacht, die, wie oben beschrieben, in einen Verbindungszustand miteinander treten.
Daraus resultierend kommen die äußeren Zähne 11 und die inneren Zähne 21 nur während des Eingriffsvorgangs zwischen den Zähnen miteinander in Kontakt, und während des Vorgangs, in dem das Volumen einer Zelle ein Maximum erreicht und diese sich anschließend von der Einlaßöffnung 31 zu der Ausstoßöffnung 32 bewegt.
Die äußeren Zähne 11 und die inneren Zähne 21 kommen während des Vorgangs, in dem das Volumen einer Zelle C zunimmt, wenn sich die Zelle entlang der Einlaßöffnung 31 bewegt, und des Vorgangs, in dem das Volumen der Zelle abnimmt, wenn sich die Zelle entlang der Ausstoßöffnung 32 bewegt, nicht miteinander in Kontakt. Folglich wird die Anzahl von Stellen, an denen ein Gleitkontakt zwischen dem inneren Rotor 10 und dem äußeren Rotor 20 auftritt, verringert, so daß der zwischen den Zahnflächen erzeugte Gleitwiderstand klein wird.
Unter Berücksichtigung des Vorangegangenen kann ein Ölpumpenrotor vorgeschlagen werden, in dem die äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 entlang einer Hüllkurve ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkt auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25.
Abläufe 40, die keinen Kontakt mit den inneren Zähnen 21 des äußeren Rotors 20 haben, sind an der Vorderseite und Rückseite der Rotationsrichtung an jedem äußeren Zahn 11 vorgesehen. In dieser Ölpumpe tritt ein Eingriff zwischen den äußeren Zähnen 11 und den inneren Zähnen 21 nur während des Eingriffsvorgangs zwischen den Zähnen auf, und während des Vorgangs, bei dem das Volumen der Zelle C ein Maximum erreicht und sich diese anschließend von der Einlaßöffnung 31 zu der Ausstoßöffnung 32 bewegt. Äußere Zähne 11 und innere Zähne 21 treten während des Vorgangs, bei dem das Volumen der Zelle C zunimmt, wenn sich die Zelle entlang der Einlaßöffnung 31 bewegt, und des Vorgangs, bei dem das Volumen der Zelle C abnimmt, wenn sich die Zelle entlang der Ausstoßöffnung 32 bewegt, nicht miteinander in Kontakt, wodurch die Anzahl von Gleitkontaktstellen zwischen dem inneren Rotor 10 und dem äußeren Rotor 20 reduziert wird. Zusätzlich zu den Effekten, die durch die Ölpumpe der oben beschriebenen ersten Ausführungsform geschaffen werden, ist es folglich auch möglich, den Betrag des Antriebsmomentes, das zum Antrieb der Ölpumpe erforderlich ist, zu reduzieren, wodurch der mechanische Wirkungsgrad der Ölpumpe verbessert wird. Ferner werden mechanische Verluste reduziert, indem eine Interferenz zwischen den äußeren Zähnen 11 des inneren Rotors 10 und den inneren Zähnen 21 des äußeren Rotors 20 verhindert wird, die während der praktischen Verwendung der Ölpumpe aufgrund von Vibrationen der Ölpumpe auftritt, indem der Ablauf 40 an der Rückseite der Rotationsrichtung der äußeren Zähne 11 bereitgestellt wird.
Obwohl der innere Rotor 10 der vorliegenden Ausführungsform eine Konstruktion aufweist, bei der Abläufe 40 jeweils auf der Vorderseite und der Rückseite der Rotationsrichtung der äußeren Zähne 11 vorgesehen sind, kann ein Ablauf 40 auch nur auf der Vorderseite der Rotationsrichtung der äußeren Zähne 11 vorgesehen sein.
Eine vierte Ausführungsform des Ölpumpenrotors gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 14 dargestellt.
Strukturelle Komponenten, die identisch zu den oben beschriebenen sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine Erläuterung dieser Komponenten wird ausgelassen.
Bei dem in Fig. 14 gezeigten Ölpumpenrotor sind die äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 entlang einer Hüllkurve ausgebildet, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve liegen, die innerhalb der die nachfolgenden Ungleichungen erfüllenden Grenzen erzeugt ist, wobei diese Ungleichungen auch in dem Fall der vorhergegangenen zweiten Ausführungsform Anwendung fanden:
0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25
und
e·n/(π·D) < 0,135.
Zusätzlich ist in dieser Ausführungsform ein Ablauf 40 sowohl an der Vorderseite als auch der Rückseite der Rotationsrichtung eines jeden äußeren Zahnes 11 ausgebildet.
Zusätzlich zu all den verschiedenen Eigenschaften, die den Ölpumpenrotoren gemäß jeder der vorangegangenen ersten bis dritten Ausführungsform zuzuschreiben sind, bietet der Ölpumpenrotor gemäß dieser vierten Ausführungsform auch die folgenden Vorteile.
1. Mechanische Verluste infolge des zwischen dem Gehäuse 30 und den Kantenflächen des äußeren Rotors 20 auftretenden Gleitwiderstands werden verringert, während die Haltbarkeit der inneren Zähen 21 des äußeren Rotors 20 sichergestellt wird.
2. Mechanische Verluste in der Form der Gleitkomponente werden reduziert, während eine ausreichende Rotationskomponente beibehalten wird und die Haltbarkeit der äußeren Zähne 11 des inneren Rotors 10 sichergestellt wird.
3. Mechanische Verluste infolge des zwischen den Flächen der inneren Zähne 21 des äußeren Rotors 20 und den äußeren Zähnen 11 des inneren Rotors 10 auftretenden Gleitwiderstandes werden reduziert.

Claims

1. Ölpumpenrotor für eine Ölpumpe, mit einem inneren Rotor (10), an dem n (n ist eine natürliche Zahl) äußere Zähne (11) ausgebildet sind, einem äußeren Rotor (20), an dem n+1 innere Zähne (21) ausgebildet sind, die in jeden der äußeren Zähne (11) eingreifen, und einem Gehäuse (30), in dem eine Einlaßöffnung (31) zum Aufnehmen eines Fluids und eine Ausstoßöffnung (32) zum Ausstoßen des Fluids ausgebildet sind, wobei das Fluid in dieser Ölpumpe mittels Veränderungen in dem Volumen einer Vielzahl von Zellen (C) aufgenommen und ausgestoßen wird, die während des Eingriffs und der Rotation der Rotoren (10, 20) zwischen den Zahnflächen von jedem Rotor (10, 20) gebildet werden, worin:

die äußeren Zähne (11) des inneren Rotors (10) entlang einer Hüllkurve (h) ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve (t) liegen,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Trochoidkurve (t) innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:

0,15 ≤ n·R/(π·D) ≤ 0,25,

wobei D der Durchmesser des Kreises ist, der durch jede der Spitzen der äußeren Zähne (11) hindurchtritt, und

wobei R der in Millimetern gemessene Radius des erzeugten Kreises ist.

2. Ölpumpenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Zähne (11) des inneren Rotors (10) entlang einer Hüllkurve (h) ausgebildet sind, die durch eine erzeugte Gruppe von Kreisen beschrieben wird, deren Mittelpunkte auf einer Trochoidkurve (t) liegen, die innerhalb der die nachfolgende Ungleichung erfüllenden Grenzen erzeugt ist:

0,135 ≤ e·n/(π·D) ≤ 0,145,

wobei e die Exzentrizität zwischen dem inneren (10) und dem äußeren Rotor (20) ist.

3. Ölpumpenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der äußeren Zähne (11) des inneren Rotors (10) an der Vorderseite der Rotationsrichtung ein Ablauf (40) ausgebildet ist, der keinen Kontakt mit den inneren Zähnen (21) des äußeren Rotors (20) hat.

4. Ölpumpenrotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (40) ausgebildet ist zwischen dem Eingriffspunkt (Ke), wenn ein äußerer Zahn (11) des inneren Rotors (10) in einen inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20) eingreift, und dem Kontaktpunkt (p&sub2;) zwischen einem äußeren Zahn (11) des inneren Rotors (10) und einem inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20), wenn das Zellenvolumen ein Maximum (Cmax) annimmt.

5. Ölpumpenrotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (40) ausgebildet ist an einem Abschnitt des Bereichs zwischen dem Eingriffspunkt (Ke), wenn ein äußerer Zahn (11) des inneren Rotors (10) in einen inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20) eingreift, und dem Kontaktpunkt (p&sub2;) zwischen einem äußeren Zahn (11) des inneren Rotors (10) und einem inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20), wenn das Zellenvolumen ein Maximum (Cmax) annimmt.

6. Ölpumpenrotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der äußeren Zähne (11) des inneren Rotors (10) an der Rückseite der Rotationsrichtung ein Ablauf (40) ausgebildet ist.

7. Ölpumpenrotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (40) ausgebildet ist zwischen dem Eingriffspunkt (KS), wenn ein äußeren Zahn (11) des inneren Rotors (10) in einen inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20) eingreift, und dem Kontaktpunkt (p&sub1;) zwischen einem äußeren Zahn (11) des inneren Rotors (10) und einem inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20), wenn das Zellenvolumen ein Maximum (Cmax) annimmt.

8. Ölpumpenrotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf ausgebildet ist an einem Abschnitt des Bereichs zwischen dem Eingriffspunkt (KS), wenn ein äußerer Zahn (11) des inneren Rotors (10) in einen inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20) eingreift, und dem Kontaktpunkt (p&sub1;) zwischen einem äußeren Zahn (11) des inneren Rotors (10) und einem inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20), wenn das Zellenvolumen ein Maximum (Cmax) annimmt.

9. Ölpumpenrotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der äußeren Zähne (11) des inneren Rotors (10) an der Vorderseite der Rotationsrichtung ein Ablauf (40) ausgebildet ist, der keinen Kontakt mit den inneren Zähnen (21) des äußeren Rotors (20) hat.

10. Ölpumpenrotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (40) ausgebildet ist zwischen dem Eingriffspunkt (Ke), wenn ein äußerer Zahn (11) des inneren Rotors (10) in einen inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20) eingreift, und dem Kontaktpunkt (p&sub1;) zwischen einem äußeren Zahn (11) des inneren Rotors (10) und einem inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20), wenn das Zellenvolumen ein Maximum (Cmax) annimmt.

11. Ölpumpenrotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (40) ausgebildet ist an einem Abschnitt des Bereichs zwischen dem Eingriffspunkt (Ke), wenn ein äußerer Zahn (11) des inneren Rotors (10) in einen inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20) eingreift, und dem Kontaktpunkt (p&sub2;) zwischen einem äußeren Zahn (11) des inneren Rotors (10) und einem inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20), wenn das Zellenvolumen ein Maximum (Cmax) annimmt.

12. Ölpumpenrotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der äußeren Zähne (11) des inneren Rotors (10) an der Rückseite der Rotationsrichtung ein Ablauf (40) ausgebildet ist.

13. Ölpumpenrotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (40) ausgebildet ist zwischen dem Eingriffspunkt (KS), wenn ein äußerer Zahn (11) des inneren Rotors (10) in einen inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20) eingreift, und dem Kontaktpunkt (p&sub1;) zwischen einem äußeren Zahn (11) des inneren Rotors (10) und einem inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20), wenn das Zellenvolumen ein Maximum (Cmax) annimmt.

14. Ölpumpenrotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (40) ausgebildet ist an einem Abschnitt des Bereichs zwischen dem Eingriffspunkt (KS), wenn ein äußerer Zahn (11) des inneren Rotors (10) in einen inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20) eingreift, und dem Kontaktpunkt (p&sub1;) zwischen einem äußeren Zahn (11) des inneren Rotors (10) und einem inneren Zahn (21) des äußeren Rotors (20), wenn das Zellenvolumen ein Maximum (Cmax) annimmt.