CN101153590B - 液力装置 - Google Patents
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Abstract
一种液力装置,包括两个啮合的齿轮(16,18),每个齿轮(16,18)具有外侧的斜齿并布置在进口侧和出口侧之间。在齿轮(16,18)的端侧设置至少一个控制槽(46)。在所述齿轮(16,18)转动期间,所述控制槽(46)定期地产生压力平衡连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种液力装置,所述液力装置包括两个啮合的齿轮,每个齿轮具有外侧的斜齿并布置在进口侧和出口侧之间,在齿轮的端侧设置至少一个控制槽。
背景技术
通常,除了齿轮的质量和良好的安装(轴距、轴承间隙等)之外,如果尽可能地实现大的重合比,齿轮系中的齿轮显然能够安静地运行。因此,人们希望使用这样一些装置,其中在啮合的齿轮转动期间,一个齿轮的至少两个齿总是与另一个齿轮的两个齿同时啮合。
除了最大程度地降低噪音之外,在液力外侧齿轮泵中,效率具有特别重要的意义。为了获得良好的机械和容积效率,选择齿轮的外径和它们的轴距,使得能够确保齿轮直径和(径向)齿长之间具有最佳比。这导致要设计小的齿轮外径。然而,小的齿轮外径限制了齿的最大数量。在具有直齿的齿轮中,在许多情况下,齿的数量少不允许两对齿之间永久接触。然而,为了能够双重接触,必须为齿提供具有足够倾斜度的斜齿。斜齿与直齿相比的好处另外包括更平稳的运行和更小的噪音形成,因为每一对齿轮在进入接合和离开接合的过程中以连续的过渡运行,因此转矩的传输非常平稳地进行。此外,与同样直径的直齿轮相比,能够传递更大的力,因此齿的工作表面更大。然而,注意,倾斜角越大,齿轮上的轴向力越大,它对齿轮的寿命具有有害的影响。
甚至在啮合的齿轮具有最佳设计的情况下,此外在液力装置中还包括通过工作介质的影响,它对噪音的形成和效率具有不利的效果。在液力齿轮泵中典型的主要取决于齿数的压力波动、进出口之间的压差、局部动态压差可能会导致齿的弹跳和振动,因此出现不希望有的噪音和不必要的流体从泵出口侧到进口侧的回流。
刚开始提到的那种类型的液力装置可以从专利EP 0769104B1中了解,其中在齿轮的两个端侧都设置了过压切口(控制槽)和流体供应切口,这些切口根据斜齿间隙分别彼此相对偏置。过压切口与两个齿轮的的齿之间的中间空间永久连接。这样,为了避免流体回流到进口侧,在齿轮旋转期间,流体能够从变小的中间空间流到出口侧。
发明内容
本分明的目的是优化具有啮合齿轮的液力装置,特别是在平稳运行和噪音形成方面。
本分明通过提供一种开始提到的液力装置解决了这一问题,其中在齿轮转动期间,控制槽定期地产生压力平衡连接。由所述控制槽产生的压力平衡连接能够平衡压差和压力波动。然而。为了进一步保证液力装置的功能,附加的流动路径不能对最初提供的所述装置的液力流动有太强的影响,即要相应地限制体积流动损失。因此,本发明不是要提供一种永久的压力平衡连接,而是提供一种定期重复再现的压力平衡连接,因此避免连续的旁路流动。通过适当地定位和设计控制槽,仍然能够实现足够良好的体积效率。
通过这样一种结构来提供一种特别有利的定期产生压力平衡连接的可能,所述结构中的控制槽能够由斜齿的齿完全覆盖。这样,压力平衡连接的开启和关闭根据转速来实现。
根据本分明的优选实施例,所述控制槽与所述出口侧相连接,这样在连接控制槽的特别区域,能够增加流体的压力。
在具有双重接触的液力外侧齿轮泵的情况下,如果在所述齿轮转动期间,在任何时间,齿轮存在至少两个相互接触点,那么在所述至少两个接触点存在期间,通过一种结构能够产生特别平稳的运行性能。在所述结构中,所述压力平衡连接导致在所述齿轮之间有一个中间空间,所述中间空间开始存在于所述两个接触点之间,随着齿轮的持续旋转,所述中间空间与进口侧形成连接。这样,在保持双重接触时,在限定的时间周期内,在齿之间能够获得基本上恒定的压力。
附图说明
从下面参照附图的描述中可以清楚地看出本分明的进一步特征和优点,其中:
图1是齿轮泵的透视图,未示出壳体但具有透明的上部轴承支架。
图2是图1中的泵的俯视图;以及
图3是泵的齿轮的啮合区的放大视图。
具体实施方式
在图1和图2中,示出了没有壳体的液力齿轮泵。泵10包括两个可转动轴12、14,齿轮16、18以不旋转的方式安装在所述轴上。齿轮16、18也可以与各个轴12和14制成一体。齿轮16、18具有外侧的斜齿,斜齿相对于旋转轴线R相对倾斜。在所示出的实施例中,图1中左边齿轮16的斜齿向左旋,左边齿轮16在下文中记为第一齿轮16,右边齿轮(第二齿轮)的斜齿向右旋。一套齿轮的齿20的边具有渐开线的形状。
两个轴12、14可旋转地安装在轴承支架22、24上,根据图1中所示的泵10的安装位置,轴承支架22、24标记为上轴承支架22和下轴承支架24。第一轴12向下延伸并连接到一个驱动装置(未示出)上。所述驱动装置沿着箭头A所示的方向,驱动安装在第一轴12上的第一齿轮16。与第一齿轮16啮合的第二齿轮18在相反的方向(箭头B)上旋转。齿轮16、18的旋转使得流体以已知的方式从泵10进口侧的吸入区26输送到出口侧的压力区28。当齿轮16、18在箭头A和B所示的方向分别旋转时,两个齿轮16、18的齿20的倾斜度使得面对下轴承支架24的齿20的端部(驱动侧)引导齿20的上端。
在齿轮16、18旋转期间,第一齿轮16的至少两个齿20一直与第二齿轮18的两个齿20处于啮合状态。在以放大视图示出齿轮16、18啮合区的图3中,标记有相应的接触点30、32。因此,总是存在有相对于旋转方向的前接触点30和后接触点32。一旦前接触点30不再存在,一直紧随的后接触点32变成了下一个前接触点等等。啮合齿20的鼓起部在两个接触点30、32之间定期地形成一个窄点34。窄点34将齿轮16、18之间的由两个接触点30、32限定的临时中间空间36分成两个局部区域38、40。
如图1和图2所表示的,两个切口42、44形成在上轴承支架22和下轴承支架24中面对齿轮16、18的内侧上。这些切口在下文中分别表示为吸入切口42和压力切口44。吸入切口42与吸入区26连接,压力切口44与泵10的压力区28连接。取决于齿隙是否由(上轴承支架22和下轴承支架24中的)切口42或者44其中之一覆盖,流体可以流入齿隙中或者从所述齿隙中流出。
根据本分明设置的控制槽46在上轴承支架22中从压力切口44延伸,构成一个例外。控制槽46的位置和尺寸与啮合齿轮16、18的几何条件精确地匹配,这可以从下面参照图3对控制槽46的功能描述中看到。
图3示出了齿轮16、18的转动“瞬间”,其中前接触点30处于吸入切口42的边界处,而后接触点处于两个切口42、44之间的区域中。这时,控制槽46提供在压力切口44和靠近后接触点32的中间空间36的局部空间40之间的流体连接。控制槽46提供了一种压力平衡连接并能够控制流体的流动,所述流动主要从上轴承支架22沿着齿20流向下轴承支架24。在下轴承支架24中不提供控制槽或者类似的结构时,这里不会出现泄漏流。这样,在中间空间36中保持恒定压力。
当齿轮16、18进一步转动时,一直是前点的前接触点30消失,这样一定数量的流体从中间空间36直接到达泵10的吸入区42中。此外,这时,在泵10的压力区28和吸入区26之间,经过控制槽46、第一局部空间40、窄点34和现在不再封闭的第二局部空间38,存在流体连接。事实上,这里的窄点34起流体节流作用,流体的节流效果取决于齿轮20的间隙,即齿轮16、18的间隙越小,节流效果越大;然而,这时在泵10的进口侧和出口侧之间存在一种“短路”。
首先,短路不会一直存在,而是只存在很短的时间,因为控制槽46下面马上被起驱动作用的第一齿轮的齿20a完全覆盖;其次,控制槽46的结构尺寸较小,只允许少量的流体通过。因此,在压力平衡连接存在的短时间内,只有这么多流体流过控制槽46,这样一方面,在窄点34的两侧发生压力平衡,因此第二齿轮18的齿20的弹跳或者振动得以防止;另一方面,然而,泵10的效率不会由于流体回流到进口侧而受到很大损害。
在齿轮16、18的转动期间,上述过程循环重复进行,即通过控制槽46定期地形成旁路,其频率由所述一套齿20的齿数和转速确定。每一周期的持续时间取决于在周边方向上齿20和齿宽度的间隔。
控制槽46不一定必须形成在其中一个轴承支架22、24中。也可以在端部上为第一齿轮16的每一个齿20提供控制槽,控制槽的尺寸和径向位置与上述控制槽46一致。
本分明进一步的实施例其中可以具有一个或者多个下面的不同之处:
起驱动作用的第一齿轮16的斜齿向左绕;从动的第二齿轮18的斜齿向右绕;
控制槽46不形成在起驱动作用的第一齿轮16侧上,而是提供在从动的第二齿轮18侧上并能够由第二齿轮18的齿20完全覆盖;
控制槽46不形成在上轴承支架22中,而是形成在下轴承支架24中;
在轴承支架22、24其中之一中提供至少两个控制槽46;
在上轴承支架22中提供至少一个控制槽46以及在下轴承支架24中提供至少一个控制槽46。
在所有的情况下,控制槽46分别从其中一个压力切口44延伸。
下表中给出了本分明可能的实施例的一览表,图1-3中的实施例相当于组合2。
由于控制槽46的位置和尺寸需要很精确以避免不必要的泄漏,所以控制槽46优选地由激光束切割的方法形成。这种制造方法快而且适合于大量生产。另一个好处是不存在工具的磨损。同样很精确设计的轴承支架22、24不受随后的激光处理的影响,这样该工作步骤作为该液力装置制造方法中的最后一个步骤可以“离线”进行。
本分明可能的实施例的一览表
组合 | 驱动齿轮的斜齿绕向 | 控制槽的数量 | 齿覆盖控制槽的齿轮 | 控制槽的位置(支承支架) |
1 | 左 | 1 | 驱动 | 下 |
2 | 左 | 1 | 驱动 | 上 |
3 | 左 | 2 | 驱动 | 下 |
4 | 左 | 2 | 驱动 | 上 |
5 | 左 | 1 | 从动 | 下 |
6 | 左 | 1 | 从动 | 上 |
7 | 左 | 2 | 从动 | 下 |
8 | 左 | 2 | 从动 | 上 |
9 | 左 | 2 | 驱动,从动 | 下,上 |
10 | 左 | 2 | 驱动,从动 | 下,上 |
11 | 右 | 1 | 驱动 | 下 |
12 | 右 | 1 | 驱动 | 上 |
13 | 右 | 2 | 驱动 | 下 |
14 | 右 | 2 | 驱动 | 上 |
15 | 右 | 1 | 从动 | 下 |
16 | 右 | 1 | 从动 | 上 |
17 | 右 | 2 | 从动 | 下 |
18 | 右 | 2 | 从动 | 上 |
19 | 右 | 2 | 驱动,从动 | 下,上 |
20 | 右 | 2 | 驱动,从动 | 下,上 |
Claims (10)
1.一种液力装置,包括两个啮合的齿轮(16,18),每个齿轮(16,18)具有外侧的斜齿并布置在进口侧和出口侧之间,在齿轮(16,18)的端侧设置至少一个控制槽(46),其特征在于,在所述齿轮(16,18)转动期间,所述控制槽(46)定期地产生压力平衡连接,所述控制槽(46)具有纵向延伸的形状,所述控制槽(46)的长侧定向成基本垂直于所述齿轮之一的径向方向,并且当所述齿轮转动时所述控制槽(46)定期地由相应齿轮的齿覆盖。
2.如权利要求1所述的液力装置,其特征在于,所述控制槽(46)与所述出口侧相连接。
3.如权利要求2所述的液力装置,其特征在于,在所述齿轮(16,18)转动期间,在任何时间,齿轮(16,18)存在至少两个相互接触点(30,32),在所述至少两个接触点存在期间,所述压力平衡连接导致在所述齿轮(16,18)之间有一个中间空间(36),所述中间空间(36)开始存在于所述两个接触点(30,32)之间,随着齿轮(16,18)的持续旋转,所述中间空间(36)与进口侧形成连接。
4.如权利要求1所述的液力装置,其特征在于,其中一个齿轮(16)的驱动装置布置在齿轮(16,18)的端侧,所述控制槽(46)设置在面向所述驱动装置的端侧上。
5.如权利要求1所述的液力装置,其特征在于,其中一个齿轮(16)的驱动装置布置在齿轮(16,18)的端侧,所述控制槽(46)设置在背离所述驱动装置的端侧上。
6.如权利要求1所述的液力装置,其特征在于,所述控制槽(46)形成在轴承部件(22,24)中。
7.如权利要求6所述的液力装置,其特征在于,所述控制槽(46)从所述轴承部件(22,24)的压力切口(44)中延伸。
8.如权利要求1-5中任意一项所述的液力装置,其特征在于,齿轮(16)的每一个齿(20)在齿轮的一个端侧具有控制槽。
9.如权利要求1所述的液力装置,其特征在于,所述控制槽(46)设置在所述齿轮(16,18)的两个端侧上。
10.如权利要求1所述的液力装置,其特征在于,通过激光束切割的方法形成所述控制槽(46)。
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