以下、添付図面を参照しながら、本発明� ��容積流量計に係る好適な実施の形態につい� ��説明する。

 図1は、本発明の一実施形態に係る容積流量 計の構成例を示す図である。図中、1,2は非円 形歯車で構成される一対の回転子、3はケー� �ング、4,5はそれぞれ回転子1,2の軸心、6は回� ��子1の仮想のピッチ円、7は回転子2の仮想の� ��ッチ円、8は回転子1の歯先円、9は回転子2の 歯先円を示す。一対の回転子1,2は容積流量計 のケーシング3内で軸心4,5を中心として回転� �能に収容されている。この回転子1,2は、ス� �ー形状で構成され、軸心4,5を結んだピッチ� �イン上に接触点Pの軌跡を有するオーバルピ� ��チ曲線自体を歯形曲線とし、下記のコロガ� ��接触条件を満たすものとする。
     r ₁ +r ₂ =K=const.
     r ₁ ・dθ ₁ =r ₂ ・dθ ₂
但し、r ₁ ,r ₂ は動径で回転中心からオーバルピッチ曲線ま での距離、θ ₁ ,θ ₂ は動角である。

 コロガリ接触曲線(閉曲線)であるオーバル� �ッチ曲線の動径は、動径をr _i 、相似係数をa、扁平度をb、葉数をn、動角を θ _i とすると、下記の式(1)で表される。
  r _i =a/(1-bcosnθ _i )(i=1,2)   …式(1)
 また、長径r _L 、短径r _S は下記の式(2),(3)で表される。
  r _L =a/(1-b)   …式(2)
  r _S =a/(1+b)   …式(3)

 容積流量計の場合、一回転当りの吐出量を� ��くしたいので、歯数は極力少ないほうが望� ��しく、また、トルク効率を高めるために長� ��径比(r _L /r _S )が大きいほうが望ましい。しかし、歯数を� �なくすると第2干渉による異常噛合いを引き� ��こすという問題があり、長短径比を大きく� ��ると歯車の強度が劣化するという問題があ� ��ため、歯数と長短径比のバランスをとる必� ��がある。ここで、第2干渉とは、接触点Pが� �えられた軌跡に沿って移動する途中で、接� �点P以外の関係のない場所で歯形の実質部同� ��が干渉することをいう。

 以下の例において、葉数nを偶数とし、n=6の 場合を代表例としてシミュレーションを行っ た結果について示すものとする。なお、軸心 4,5間の距離である軸間距離Kを10mmとして定め� ��扁平度bを0.5とすると、相似係数aは下記の� �(4)により3.75と求められる。この場合、長短� ��比r _L /r _S =3.0となる。
  a=K(1-b ² )/2   …式(4)

 図1,図2に基づいて、軸間距離K=10mmとし、� ��(1)のパラメータを、葉数n=6、扁平度b=0.5、� �似係数a=3.75とした場合におけるシミュレー� �ョン結果について説明する。なお、本例の� �合、回転子1,2は同一形状の非円形歯車で構� �されているものとする。

 図1に葉数n=6とした場合の長短径の位置での 噛合いの状態を例示する。ここで、一対の回 転子1,2を流体Fの中に設置すると、両方の回� �子1,2に回転トルクが発生する。一般に、噛� �(接触)が短径r _S から長径r _L にかけてより多くのトルクを発生し、その切 り替えポイントは図2(A)に示す等径位置、す� �わち、お互いのトルクが等しくなる等径(r ₁ =r ₂ )の位置となる。従って、流体Fが矢印の方向( 下から上)に流れているとすると、図1の状態� ��は、右側の回転子2のほうが左側の回転子1� �比べてトルクが大きいため、右側の回転子2� ��駆動側となり、左側の回転子1を図中矢印の 方向に回転させる。

 図2(A)は葉数n=6とした場合の等径位置での噛 合いの状態の一例を示す図である。また、図 2(B)は図2(A)のX部を拡大した拡大図である。
 図2(A)に示すように、回転子1,2の噛合(接触)� ��等径の位置(r ₁ =r ₂ )になると、回転子1,2のトルクが等しくなり� �この状態より瞬間的に左側の回転子1が駆動� ��に切り替わることになる。このように、葉� ��n=6とした場合、図1に示す長短径の位置(r _L ・r _S )での接触状態、図2(A)に示す等径位置(r ₁ =r ₂ )での接触状態のいずれにおいても実質側に� �2干渉を起こしていないことがわかる。

 また、図2(B)に示すように、一対の回転子1,2 が等径位置(r ₁ =r ₂ )で噛み合い状態にあるときに、回転子2の長� ��側と回転子1の短径側との間に隙間を設けて 構成している。この隙間を見かけ上のバック ラッシ(以下、見かけのバックラッシt)という 。この等径位置での噛合い状態で、見かけの バックラッシtを計測したところ約0.12mmであ� �た。なお、この際の軸間距離Kは10mmである。

 このように、容積流量計の一対の非円形� ��車がピッチライン上で滑りのないコロガリ� ��触を行うために耐摩耗性に優れ、また、歯� ��率を大きくとることができるためにトルク� ��率が高く、また、見かけ上のバックラッシ� ��設けたことにより、異常噛み合いを回避し� ��がら、ヘリカル形状ではなくスパー形状で� ��成することが可能となる。

 図3は、葉数n=6とした場合の一対の回転子 1,2の噛合い状態の遷移例を示す図である。図 3(A)から図3(F)の順に、回転子1,2が0°から30°ま で回転する際の噛合い状態の遷移を示す。図 中、Pは回転子1,2の接触点、tは回転子1,2間の� ��かけのバックラッシを示す。なお、回転子1 ,2は軸心4,5を中心として回転可能にケーシン� ��3内に収容されているが、ケーシング3の記� �は省略する。

 図3(A)は回転子1の角度θ1を0°,回転子2の角 度θ2を0°の場合を示し、図3(B)は回転子1の角� ��θ1を10.00°,回転子2の角度θ2を20.00°の場合を 示し、図3(C)は回転子1の角度θ1を15.00°,回転� �2の角度θ2を23.86°の場合を示す。

 さらに、図3(D)は回転子1の角度θ1を18.00°, 回転子2の角度θ2を25.46°の場合を示し、図3(E) は回転子1の角度θ1を24.00°,回転子2の角度θ2� �27.94°の場合を示し、図3(F)は回転子1の角度θ 1を30.00°,回転子2の角度θ2を30.00°の場合を示� ��。図3(D)において、見かけのバックラッシt� �最小となり、その計測値は約0.07mmとなる。

 なお、上記実施例では、葉数nを6枚とし� �場合を代表例として説明したが、葉数nを8枚 とした場合でも扁平度bを適切に設定するこ� �で実施することができる。例えば、葉数n=8� �した場合、扁平度bを0.34とする。このときの 見かけのバックラッシtの計測値は約0.02mm(最� ��値)となる。

 図4は、葉数n=8とした場合の一対の回転子 1,2の噛合い状態の遷移例を示す図である。図 4(A)から図4(F)の順に、回転子1,2が0°から22.5°� ��で回転する際の噛合い状態の遷移を示す。� ��中、Pは回転子1,2の接触点、tは回転子1,2間� �見かけのバックラッシを示す。なお、回転� �1,2は軸心4,5を中心として回転可能にケーシ� �グ3内に収容されているが、ケーシング3の記 載は省略する。

 図4(A)は回転子1の角度θ1を0°,回転子2の角 度θ2を0°の場合を示し、図4(B)は回転子1の角� ��θ1を10.53°,回転子2の角度θ2を6.00°の場合を� ��し、図4(C)は回転子1の角度θ1を13.97°,回転子 2の角度θ2を9.00°の場合を示す。

 さらに、図4(D)は回転子1の角度θ1を18.53°, 回転子2の角度θ2を15.00°の場合を示し、図4(E) は回転子1の角度θ1を20.23°,回転子2の角度θ2� �18.00°の場合を示し、図4(F)は回転子1の角度θ 1を22.50°,回転子2の角度θ2を22.50°の場合を示� ��。図4(E)において、見かけのバックラッシt� �最小となり、その計測値は約0.02mmとなる。