[发明专利]用于产生齿圈机的内圈和外圈的齿形的方法以及利用该方法产生的齿圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于产生齿圈机（也被称为Gerotor），尤其是齿圈泵的内圈和外圈的齿形的方法。此外本发明还涉及齿圈机的具有这种啮合部的齿圈。 

背景技术

齿圈机（内齿轮机）具有内圈和外圈，它们分别设有均匀地在周边上分布的齿和齿槽。内圈和外圈的转动轴线彼此偏心地错开。内圈通常具有比设置在外圈的内啮合部上的齿槽刚好少一个的齿。现今，齿圈机经常作为齿圈泵使用，例如在车辆中作为内燃机的主泵使用。通过齿槽和壳体壁形成的挤压空间随着齿轮的转动发生改变，从而导致液压液的传输。每转的传输体积在此是恒定的。外啮合的内圈的齿在此通常根据外圈的滚动特性的不同形成规则来形成。这种公知的形成规则例如是使产生轮廓根据确定的分度圆上的摆线状的滚动曲线定律来运动。 

选择的几何形状对齿圈机的传输特性、效率、运转平稳性和磨损都有显著影响。在设计时，尤其可以不直接依赖于通过所联接的驱动单元预定的外部条件来构造齿形、两个齿圈的转动轴线的偏心度和保留在各齿区段之间的间隙。 

由US3,709,055公开了用于齿轮的齿型面，这些齿型面具有圆形的齿顶和圆形的齿根型面，它们通过直的齿面相互连接。由该专利文献也公开了一种用于产生这种齿型面的方法，该齿型面例如可以使用在齿圈机中。但是利用在那里提出的方法不能实现或者充其量在很狭 小的范围内实现齿圈机的主要目标，即，在两个齿圈之间的运动过程中随时都可以构造出几何上封闭的传输室。后者对于齿圈泵的效率和可达到的压力来说是特别有意义的。 

在US2,960,884中同样描述了一种齿圈机和用于确定齿几何形状的可能性。所说明的齿生成方法的重点是适用于实现在功能上结合的齿几何形状之间的类似于渐开线的运动过程。齿圈机的上面提到的主要目标（即在运动过程中，在整个转动角上保持相同的传输室密封性）利用该方法仅可以受限地达到。 

在JP10-205458A中说明了一种用于确定齿圈泵的齿几何形状的方法。为此，外圈的齿通过所联结的圆弧来描述，在其上可以产生内圈的啮合部。通过借助限定的圆弧数量来限制齿形的描述不可以或仅可以非常受限地限定具有侧凹部的啮合部的特殊几何形状或者例如降低赫兹压力。 

由EP1340913B1和DE10208408A1公开了一种齿轮机，其作为齿圈泵使用。在此首要目标是优化齿轮的几何形状，以便减小泵在运行时的噪音。所使用的齿顶和齿根为此具有如下几何形状，它们通过二阶或更高阶的曲线来描述，其中，齿根或齿根的齿面由圆弧形成。为了确定啮合部的型面轮廓提出，外转子的内啮合部预定为主啮合部。内转子的齿根型面轮廓由内啮合部的齿顶型面轮廓在运动学上根据啮合定律推导出，而齿顶型面轮廓从内啮合部的齿根型面轮廓的包络切割得到。表示外啮合部的齿根的多边形线的结点利用啮合定律来确定，而表示外啮合部的齿顶的样条曲线函数的结点利用包络切割方法来确定。然而研究表明可以用该方式产生的齿形导致关于在齿圈机中效率和流动条件的限制。一成不变地限定齿根修圆同样产生不利影响，该齿根修圆例如限制了污物容纳空间的成形。 

US5,030,072示出了一种用于设计齿圈机的齿形的方法，其中， 首先确定径向凸轮间距，以便随后迭代地改变凸轮半径直至单点间距和双点间距等于确定的凸轮间距。 

DE3026222A1示出了一种齿圈泵，其中，小齿轮理论上的齿形通过使小齿轮节圆在空心轮节圆上滚压来确定。在此从确定的啮合部形状出发来设计小齿轮的齿形。该方法仅可用于这种特殊的齿形。 

US2,666,336示出了一种用于设计罗拓德（Rotoiden）啮合部的方法，该转子与内齿轮（齿圈机）具有不同的齿比。具有直径A的外圆和具有直径B的小齿轮圆用作初始点，由此得出偏心度E。 

在文章“基于内齿轮的偏离函数的设计”（Design of deviatation-function based gerotors，Shih-His Tong等，Mechanism and Machine Theory44(2009)，1595-1606页）中阐述了一种用于产生内齿轮型面的新方法。该方法基于使用偏离函数，但是需要复杂的计算和设计步骤，并且可能尤其在侧凹部中导致确定规格问题。 

发明内容