CN101835986B - 用于制动系统的内啮合齿轮泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于制动系统的内啮合齿轮泵(10)，一个内啮合齿圈(12)和一个与齿圈(12)的齿部啮合的小齿轮(13)能够围绕平行轴线转动地支承在该内啮合齿轮泵的泵壳(11)中，因此它们的齿部围成一个类似镰刀形地逐渐变窄的泵室，在该泵室中布置沿长度被支撑的填隙件(14)，该填隙件几乎按照齿圈齿部或小齿轮齿部的齿顶圆弯曲的周面密封地紧贴在多个被其覆盖的齿顶上，其中有径向的支撑力作用在填隙件(14)的纵向区域上，以更好地使填隙件(14)的周面相对于支撑周面的齿顶密封。依据本发明，在填隙件(14)的周面与相对的齿圈(12)和小齿轮(13)的齿顶之间设置间隙配合，并且填隙件(14)的配合间隙通过沿相反的径向方向作用的支撑力被局部消除，这些支撑力相互间隔地作用在填隙件(14)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求1的前序部分所述的用于制动系统的内啮合齿轮泵。该内啮合齿轮泵尤其被用于车辆制动系统的液压装置中。
背景技术
一种这样的内啮合齿轮泵例如已由DE 19613833 B4公开。在此，流体通常通过如下方式从内啮合齿轮泵的吸入侧被泵送到压力侧，即，在泵位于齿圈和小齿轮之间的镰刀形环形空间中设置向压力侧逐渐变窄的填隙件，该填隙件的一端沿轴向克服在压力侧的流体压力支撑在止动面上。填隙件分别以其弯曲的内周面和外周面在径向密封的条件下紧贴于齿圈和小齿轮的多个齿顶。由于由沿相同方向转动的齿轮的被密封的齿槽携带的流体体积在填隙件的窄端处被聚集起来，因此在泵的这个区域中产生希望得到的高的压力水平。为了在齿顶区域内尽可能有效地对齿槽进行密封，填隙件由构成基础件的弓形支撑件以及可动地支撑在弓形支撑件上的密封弓形件组成，其中，弓形支撑件的周面紧贴于小齿轮被盖住的齿顶，而对置的密封弓形件的周面紧贴于齿圈被盖住的齿顶。另外还有一个包括三个板簧的板簧装置支撑在弓形支撑件和密封弓形件之间，通过该板簧装置，弓形支撑件和密封弓形件被压开并因此在弹簧载荷下紧贴于被盖住的齿顶。此外，在相应的工作条件下，弓形支撑件和密封弓形件通过约相当于二分之一工作压力的流体压力被压开，这是因为通过由弹性体或聚合物材料制成的弹性密封辊隔开的在弓形支撑件和密封元件之间的间隙通过凹槽与齿圈的增压区域流体连通。密封辊嵌入相应的沟槽中，且必须在密封元件发生偏移时分别借助三个板簧中的一个被保持在它们的密封位置中。由此，在压力水平升高时，被覆盖的齿顶和与它们共同作用的弓形支撑件及密封弓形件的周面之间的密封通过提高压紧力而自动保持有效。特别是由于填隙件由许多部件装配而成，因而该内啮合齿轮泵在技术上非常复杂，该内啮合齿轮泵的制造也相应更加昂贵。
发明内容
根据独立权利要求的特征所述的本发明的内啮合齿轮泵相对于现有技术有如下优点：它可以在技术上设计得更加简单，从而使制造成本更低。此外，对填隙件尺寸精度的要求也更低，因为不用设置对于内啮合齿轮泵所力求达到的配合，即，填隙件主要以形状配合连接的方式并因此密封地配合在齿圈与小齿轮之间的镰刀形泵腔中，而是有目的地提供填隙件相对于相应齿部的齿顶圆的少量周向间隙。基于这种“间隙配合”，对于填隙件可以选择相对更大的公差范围，这在填隙件的生产成本方面可产生有利的效果。为避免内啮合齿轮泵的引起压力减小的泄漏损失，需要填隙件的周面与被覆盖的齿圈和小齿轮的齿顶尽可能无间隙地接触，这只有通过纵向间隔地沿相反的径向方向作用的支撑力才能实现。填隙件无间隙紧贴的区域相对较短。原则上，为了产生无间隙性，例如两个弹性力在相反的周面上相应地作用于填隙件上，并且将填隙件压到齿圈的齿部和小齿轮的齿部上。
通过从属权利要求所提出的措施以及改进方案，可以对独立权利要求中所述的内啮合齿轮泵进行有利的改进。
尤其有利的是，所述的填隙件由具有在中部摆动式支承的双臂杠杆构成，该双臂杠杆的端部区域能通过填隙件的倾斜偏移与齿圈的齿部和小齿轮的齿部无间隙地接触。通过填隙件的中间支承，纵向间隔地作用于填隙件上的支撑力可以在中心位置引入双臂杠杆中，并且双臂杠杆的端部区域被压到相应的齿部上。因此为了产生用于倾斜偏移的支撑载荷，只需一个唯一的元件，例如一个加载弹簧。
为了使填隙件倾斜偏移，通过摆动轴的转动支承在技术上是非常有意义的，因为由此可以实现对填隙件进行规定的以高精度可重复的运动控制。此外，足够精确的转动支承可通过轴销或类似部件构成的摆动轴在技术上简单地制造，并且能同时用于在镰刀形泵腔的纵向方向上提供对填隙件的支撑。该转动支承的双重作用使得内啮合齿轮泵的结构总体更加简单。
如果要使填隙件端部在相应齿顶上的压紧力大小相同方向相反，则最好将填隙件设计为呈镜像对称，此时镜像对称轴线与转动轴线重合。此外，通过以上方式，使内啮合齿轮泵更好地适用于方向反转的泵送工作。对于这种适用性也有利的是，填隙件的摆动轴设置内啮合齿轮泵的泵腔中的中心位置上，也就是最大偏心率的区域内。
在理想情况下，在必要时除了支承填隙件的摆动轴之外，填隙件被设计成一体式，此外在任何情况下都可以设置用于驱动填隙件摆动的加载弹簧。在这里，通过填隙件在内啮合齿轮泵的泵腔中的在技术上巧妙的布置和设计，甚至可以充分利用填隙件内周与外周之间的流体压力差，以对填隙件施加需要的摆动力。由此使得泵的结构进一步明显简化。
如果填隙件位于内啮合齿轮泵压力侧的一端配有大致径向延伸的端面，则用于在填隙件上产生摆动力的压力差更加容易获得。
由于本发明主题的工作原理，填隙件的无间隙接触被局限于相对短的周向部分。因此，特别是对于以高的工作压力工作的泵来说重要的是，为了避免压力陡降，在齿圈的齿部上有足够数量的齿顶由填隙件的外周覆盖。如果填隙件外周面覆盖约半数没有与小齿轮啮合的齿圈齿顶，则上述条件可以毫无问题地实现。
特别地对于内啮合齿轮泵的镜像对称设计，泵的泵送方向可通过驱动电动机进而小齿轮的转向反转简单地实现反转。在这里，至少当内啮合齿轮泵的流入口和流出口的通过截面大小相同时，泵送功率可以在对内啮合齿轮泵无任何结构改动的条件下保持不变。
附图说明
下面参照附图描述和进一步说明本发明的优选实施方式。
本发明附图中唯一的图以侧视图示出了带相应的填隙件装置的本发明的内啮合齿轮泵的内部。
具体实施方式
在唯一的图中所示的用于制动系统液压装置的内啮合齿轮泵10包括可转动地支承在泵壳11的滑动轴承中的带有内齿部的齿圈12作为主要组成部分，该内齿部与相对于齿圈12偏心地可转动支承在泵壳11中的小齿轮13的相应的相对齿部啮合。在所示实施例中，齿圈12的内齿部具有十九个齿，小齿轮13的外齿部具有十三个齿。小齿轮13的例如四个齿与齿圈12的上部齿部区域的相应齿槽啮合，因为小齿轮13和齿圈12的转动轴线均位于内啮合齿轮泵的一个竖直平面内。紧接着小齿轮13的啮合区域，齿圈12和小齿轮13的齿顶圆限定出一个镰刀形的泵腔，在泵腔的下半部分设有基本上与此泵腔的周边轮廓相适配的镰刀形填隙件14。填隙件14的作用在于：通过在齿顶圆区域中与齿顶接触对被填隙件覆盖的齿槽进行密封，这些齿槽在轴向两侧分别由泵壳11的端面和设置在泵壳上的压板密封。所述的填隙件14通过由轴销构成的摆动轴17可转动地支承于镰刀形泵腔中的中心位置上，其中，摆动轴17的几何转动轴线也同样位于小齿轮13和齿圈12的转动轴线所在的竖直平面内，并且填隙件14被设计成关于该竖直平面呈镜像对称。填隙件14以其上周面或者说内周面沿小齿轮13的齿顶圆延伸，并同时在此最多覆盖小齿轮13齿部的五个齿顶和四个齿槽。与此相对，填隙件14的下周面或者说外周面沿齿圈12齿部的齿顶圆延伸，其中，在此最多覆盖住齿圈齿部的八个齿顶和八个齿槽。填隙件14的两个端部经过直切处理并且形成与在窄端区域中的横截面相对应的平的端面，这两个端面均相对于小齿轮13的转动轴线沿径向延伸。
如果小齿轮13在齿槽被密封的情况下，例如通过电动机沿逆时针方向转动，如弯曲的箭头所示，则齿圈12通过齿部啮合以相同的方向一起转动。在这里，内啮合齿轮泵10中的液压流体在齿圈12和小齿轮13的齿槽中从内啮合齿轮泵10的吸入区域15被输送到压力区域16。因此，吸入区域15在如图所示的转动方向下位于泵壳11的左半部分，而压力区域16位于泵壳11的右半部分。在齿圈12和小齿轮13的共同转动时，通过由它们的齿部在齿槽中携带的流体体积在填隙件14位于压力区域16上的窄端处汇合与借助于填隙件14阻断在内啮合齿轮泵10的吸入区域15和压力区域16之间的溢流相结合，来产生液压流体中的压力升高。由此，填隙件14和被其覆盖的齿顶之间的密封对利用内啮合齿轮泵要在液压系统中形成的流体压力水平具有决定性的意义。
如从图中仅能间接地看出，填隙件14的周面并不是紧贴于所有被其覆盖的齿圈齿部以及小齿轮齿部，而是填隙件14以很小的周向间隙嵌入镰刀形泵腔中。通过填隙件14沿逆时针方向围绕摆动轴17的转动载荷，有目的地在填隙件14的内周面上的接触区域18中以及在填隙件14的外周面上的接触区域19中消除填隙件14的周向间隙。两个接触区域18和接触区域19位于填隙件14的相反的端部区域上，这是因为由于转动载荷使填隙件14在齿圈12和小齿轮13的齿部之间受挤压或者说发生倾斜。
如果填隙件14的配合间隙、填隙件14的尺寸和填隙件14的布置例如按照所示方式相互协调，则由在内啮合齿轮泵10本身的内部中的压力情况就可产生消除填隙件14的周向间隙所需的转动力。也就是说，在内啮合齿轮泵10工作时，填隙件14的外周面与对置的齿圈12的齿部之间作用着一个压力场DH；同时在填隙件14的内周面与对置的小齿轮13的齿部之间作用着一个压力场DR。
如由图示的压力场DH可知，通过变化的箭头长度所示的在压力区域16和吸入区域15之间的压力曲线从刚开始直到填隙件14的摆动轴17几乎保持不变，随后朝着填隙件14位于吸入区域15上的端部陡然下降。该压力曲线是由于以下原因产生的，即，配合间隙沿顺时针方向减少，但是对齿顶的密封在填隙件14的左半部分才足够有效，以便能够将泄漏损失限制到最小。由于这样的压力曲线，以显著的力沿逆时针方向围绕摆动轴17对填隙件14施加转动载荷，由此在接触区域18中以很大的力将填隙件14的内周面压到相应的小齿轮13的齿顶上。
在小齿轮13的齿部和填隙件14之间形成的压力场DR反作用于上述压紧力。由于压紧力很大，在紧邻压力区域16处，填隙件14和小齿轮13的齿部之间的密封足够有效，以便能够将泄漏损失限制到最小。因此压力场DR从开始就出现压力陡降，在填隙件14的中间区域中压力几乎降到了吸入区域15的压力水平。
由于内啮合齿轮泵10关于它的竖直中平面呈镜像对称设计，泵送方向可在无任何结构改动的条件下通过转换驱动电动机的转动方向而反转。在这种情况下，压力场DR和DH会产生相应的改变，这与填隙件14承受沿顺时针方向的转动载荷以及无间隙接触区域18和19转移到填隙件14周面的相反的端部区域有关。假如在接触区域18和19由于高摩擦力而产生过大的磨损，内啮合齿轮泵10因此可以在不更换零件的条件下在改变转动方向之后而顺利地继续工作。
由于所述的内啮合齿轮泵10只具有少量的零件以及一个简单的填隙件14，该内啮合齿轮泵其以整体上简单且坚固的结构为特征。因此该内啮合齿轮泵生产成本低，并且在具有良好的泵参数的同时具有高的使用寿命。
Claims (9)
1.一种用于制动系统的内啮合齿轮泵(10)，一个内啮合齿圈(12)和一个与齿圈(12)的齿部啮合的小齿轮(13)能够围绕平行轴线转动地支承在该内啮合齿轮泵的泵壳(11)中，因此它们的齿部围成一个类似镰刀形地逐渐变窄的泵室，在该泵室中布置沿长度被支撑的填隙件(14)，该填隙件几乎按照齿圈齿部或小齿轮齿部的齿顶圆弯曲的周面密封地紧贴在多个被其覆盖的齿顶上，其中有径向的支撑力作用在填隙件(14)的纵向区域上，以更好地使填隙件(14)的周面相对于支撑周面的齿顶密封，其特征在于，在填隙件(14)的周面与相对的齿圈(12)与小齿轮(13)的齿顶之间设置间隙配合，并且填隙件(14)的配合间隙通过沿相反的径向方向作用的支撑力被局部消除，这些支撑力相互间隔地作用在填隙件(14)上，其中，填隙件(14)由在其中部摆动式支承的双臂杠杆构成，该双臂杠杆的端部区域能够通过填隙件(14)倾斜偏移而在齿圈(12)和小齿轮(13)的齿顶之间受挤压。
2.按照权利要求1所述的内啮合齿轮泵，其特征在于，填隙件(14)绕摆动轴(17)可转动地支承于泵壳(11)中。
3.按照权利要求1或2所述的内啮合齿轮泵，其特征在于，填隙件(14)关于其摆动轴(17)呈镜像对称。
4.按照权利要求2所述的内啮合齿轮泵，其特征在于，填隙件(14)的摆动轴(17)设置在齿圈(12)和小齿轮(13)之间的镰刀形泵腔的中心位置上。
5.按照权利要求2所述的内啮合齿轮泵，其特征在于，填隙件(14)为一体式。
6.按照权利要求2所述的内啮合齿轮泵，其特征在于，利用填隙件(14)靠近压力区域(16)的杆臂的周面之间的压力差使填隙件(14)承受摆动载荷。
7.按照权利要求1所述的内啮合齿轮泵，其特征在于，填隙件(14)靠近内啮合齿轮泵(10)的压力区域(16)的一端具有大致径向延伸的端面。
8.按照权利要求1所述的内啮合齿轮泵，其特征在于，填隙件(14)在内啮合齿轮泵(10)的镰刀形空隙几乎一半的长度上延伸。
9.按照权利要求1所述的内啮合齿轮泵，其特征在于，内啮合齿轮泵(10)能够反转方向地被驱动。
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