容積式機械の衛星作動機構の設計方法論

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13685 (2022) この記事を引用

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本稿では，２つの非円形歯車（外歯ロータと内歯曲率）と円形歯車（サテライト）からなるサテライト機構の設計方法について述べた。 提示された方法論では、ローターのピッチ ラインが既知であり、曲率ピッチ ラインを指定する必要があると想定されています。 提示された方法論は、曲率ハンプの数がローター ハンプの数より少なくとも 1 つ大きい機構に適用されます。 ギアの数、ギアとローターの歯数、および曲率の選択についても説明します。 ローターの歯と曲率を成形するために、衛星の中心の位置とその回転角度を計算する方法論が示されています。 この記事では、さまざまなタイプの衛星メカニズム、つまりローターのこぶの数や曲率が異なる衛星メカニズムも示しています。 コサイン関数で記述されるローターピッチラインの機構の技術パラメータも示します。

静油圧駆動システムでは、容積式機械はポンプと油圧モーターです。 作動圧力が高いため、油圧システムではピストン ポンプとピストン モーターが主流です1、2、3、4、5。 ギア6、7、8、9、10、ジェローター11、またはベーン機械12などの容積式機械の他の構造も使用されます。 近年、容積式機械、特に油圧モーターの開発が集中的に行われており、その作動機構は特殊な非円形歯車のセットです。 この記事ではこれらのマシンについて説明します。

非円形歯車のアイデアは新しいものではありません。 非円形歯車は、（一般に）安定した入力速度をさまざまな出力速度に変換する不規則な動きを提供するために、多くのデバイスで使用されていました。 このような装置の例としては、時計仕掛け、天文装置、非線形ポテンショメータを制御および駆動する電気機械システム、繊維機械 13、機械プレス 14、15、16、および機械式玩具などがあります。 さらに、18 世紀以降、非円形歯車はポンプや流量計などの容積式機械で一般的に使用されるようになりました (図 1)17。 歯車伝動装置と油圧容積式機械 (図 1) は両方とも、これらの車輪の車軸間の距離が一定の非円形歯車を使用して構築されています。 このようなギアトランスミッションの設計方法は、文献 13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23 に広く記載されています。

容積式機械における非円形歯車17。

一方、19 世紀の終わりには、非円形歯車を備えた最初の油圧モーターが製造されました 24,25,26。 このモーターをサテライトモーターと呼びました（図2）。

最初のサテライトモーター (タイプ 3 × 4) の動作メカニズム: 1 - ローター、2 - 曲率、3 - サテライト24、25、26。

サテライトモーターの動作メカニズムの概念は、外歯付き非円形ホイール（ローターと呼ばれます）と内歯付き非円形ホイール（曲率と呼ばれます）が、それらの間の丸いギア（サテライトと呼ばれます）を介して相互に協力することに基づいています。 サテライトは可動なチャンバー間の仕切りの役割を果たします。 同時に、サテライトは、作業チャンバーが充填段階から押出段階に移行するときに、流入および流出の仕切りとして機能します26。

衛星機構のタイプによって、ローター上のこぶの数 nR と曲率上のこぶの数 nE であるその特徴を理解する必要があります。 したがって、メカニズムのタイプは「nR x nE」としてマークされます。

現在、4 種類のサテライト機構を備えた油圧モータが製造されています（図 2、図 3i、図 4）。

サテライト機構: タイプ 4 × 6 (左) およびタイプ 6 × 8 (右): 1 - ローター、2 - 曲率、3 - サテライト26、28、29、30、31、32、33、34。