CN102348897A - 液压式齿轮机 - Google Patents

Abstract

公开了一种齿轮机，其包括用于容纳两个彼此啮合且特别是倾斜制齿的齿轮的壳体。它们在轴向上利用轴向面在容纳于壳体中的轴承体之间的滑动地得到支承并且在径向上分别利用容纳在轴承体中的支承轴滑动地得到支承。在齿轮机运行时，由在运行时出现的液压力和机械力合成的力的轴向分力沿相同的轴向方向作用到各齿轮上。齿轮和/或支承轴被与各个轴向分力方向相反地分别加载了反作用力，所述反作用力分别等于或小于各轴向分力的大小。

Description

液压式齿轮机

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的液压式齿轮机。

背景技术

在EP 1 291 526 A2中示出了一种带有壳体的齿轮机，两个彼此啮合且支承在轴套或轴承体中的齿轮布置在该壳体中，其中，该壳体在端侧分别用第一和第二壳盖封闭。斜齿的齿轮在轴向用在轴承体之间的两个轴向面以及在径向分别通过容纳在轴承体中的支承轴滑动地得到支承。齿轮机运行时，液压力和机械力分别沿相同的齿轮纵轴线作用到齿轮上。为了使处在这些力的作用方向上的第一轴承体不通过齿轮的轴向面压在齿轮和第一壳盖之间并且在齿轮和第二轴承体之间仅出现很小的滑动间隙，反作用力被施加到齿轮和第一轴承体上。在此，这个反作用力要大于液压力和机械力，因此第一轴承体被压靠在齿轮上，齿轮被压靠在第二轴承体上以及第二轴承体被压靠在第二壳盖上。合力全部沿第二壳盖方向作用到轴承体和齿轮上。

通过作用在支承轴上的活塞将反作用力施加到齿轮上。活塞在此被大致与齿轮纵轴线共轴地滑动地容纳在处于第一壳盖和壳体之间的隔板中，并且用第一活塞端面贴靠在支承轴的指向第一壳盖方向的轴端面上，以及通过第二活塞端面分别用压力加载。反作用力通过形成在轴承体和隔板之间的压力场施加到第一轴承体上。

这种解决方案的缺陷在于，由轴承体和齿轮构成的整个封包被按压在齿轮机的第二壳盖上，因此第二壳盖和壳体受到极高且不均匀的负荷。此外，由于将齿轮和轴承体按压到一起，在齿轮的轴向面和轴承体之间出现了相当高的磨损。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，创造一种带有受力较小的机器元件特别是壳盖和壳体的、磨损最小的液压式齿轮机。

该技术问题通过按权利要求1的特征所述的液压式齿轮机解决。

按照本发明，齿轮机包括用于容纳两个彼此啮合的且尤其是倾斜制齿的齿轮的壳体，齿轮在轴向上利用轴向面在容纳于壳体中的轴承体之间滑动地得到支承并且在径向上分别利用容纳在轴承体中的支承轴滑动地得到支承。齿轮机运行时，由液压力和机械力合成的力的轴向分力朝相同的轴向方向作用到各齿轮上。然后，齿轮和/或支承轴被与各个轴向分力方向相反地加载了反作用力，所述反作用力等于或小于各轴向分力的大小。

这种解决方案的优点在于，齿轮机的齿轮分别用由于反作用力而变小的轴向分力压到处在轴向分力的作用方向上的轴承体上，由此减小在齿轮和轴承体之间的滑动摩擦并且使另一个没有处在轴向分力作用方向上的轴承体不受负荷。由于反作用力而变小的轴向分力然后可以设置作为在处在合力的作用方向上的轴承体和齿轮之间的滑动间隙的轴向间隙补偿。可以与轴向分力无关地使用在未处在轴向分力的作用方向上的轴承体和齿轮之间的滑动间隙的轴向间隙补偿。此外，基于作用到壳盖和壳体上的轴向分力的负荷通过反作用力下降。

齿轮机的齿轮优选被倾斜地制齿。

有利的是，处在作用的轴向分力方向上的第一轴承体被机械地通过齿轮和/或液压地通过压力压到壳体的壳盖上。

为了使第二轴承体轻轻贴靠在齿轮上，轴承体在背对齿轮的端面上被加载液压压力。

作用在齿轮和/或支承轴上的反作用力优选是液压的压力和/或机械力。

反作用力有利地通过在至少一个齿轮和第一轴承体之间的压力场作用到至少一个齿轮上。为了限定这个压力场，可以简单地将压腔（Drucktasche）置入到至少一个齿轮的指向第一轴承体的轴向面中。

齿轮的轴向面包括齿面和环形面，其中，压腔优选是大致同心地环绕相应的齿轮的齿轮纵轴线的、置入到环形面中的环槽。为了扩大压力场以及因而扩大液压压力的作用面，环槽可以扩大，扩大幅度为置入到齿轮的齿面中的齿槽部段（Zahntaschenabschnitt）。

在本发明的另一种设计方案中，环槽被置入到主动的齿轮的指向第一轴承体的轴向面中并且环槽和齿槽部段一起被置入到驱动的齿轮的指向第一轴承体的轴向面中，因为轴向分力在驱动的齿轮中要大于在被带动的齿轮中。

相宜的，腔与齿轮机的高压处于压力介质连接中。

压力场可以被引入第二轴承体的背对齿轮的端面并且由此使第二轴承体被轻轻地压靠在齿轮上。

有利的是，将第一压力槽完全同心环绕第一轴承孔地置入到第二轴承体的背对齿轮的端面中并且第二压力槽以围绕第二轴承孔覆盖部分圆（Teilkreis）的方式置入到第二轴承体的背对齿轮的端面中。压力槽于是通过压力介质接头与齿轮机的高压压力介质连接。

在齿轮机的一种优选的设计方案中，活塞在壳体的壳盖中以大致与齿轮纵轴线共轴以便对支承轴进行力加载的方式能够沿轴向分别相对支承轴移动地得到支承。各活塞利用第一活塞端面近似与支承轴的指向轴向分力方向的轴端面贴靠地布置并且经由第二活塞端面受到压力加载。机械的反作用力能够通过活塞简单地施加到支承轴上。

第二活塞端面为了压力加载而与齿轮机的高压连接。作用到支承轴上的压力能通过活塞端面直径确定。

本发明的其它有利的扩展设计方案是其它从属权利要求的主题。

附图说明

接下来借助示意性附图详细阐释本发明的优选实施例。附图中：

图1以纵剖面图简化示出了按一种实施例的齿轮机；

图2以侧视图简化示出了由轴承体和图1的齿轮机的齿轮构成的封包；

图3是第二种实施例的齿轮的俯视图，并且

图4是齿轮的第三种实施例的轴承体的俯视图。

具体实施方式

在图1中用纵剖面示出了按照一种实施例的设计成齿轮机1的液压式工作机。这种齿轮机1具有借助两个壳盖4和6封闭的机器壳体2。齿轮机1的在图1右边的壳盖6被第一支承轴8穿过，第一齿轮10在机器壳体2中布置在该支承轴上。第一齿轮10通过斜齿14与第二齿轮12啮合，其中，齿轮12抗扭地布置在第二支承轴16上。第一和第二支承轴8和16分别在两个滑动轴承18、20或22、24中导引。在图1右边的滑动轴承20、24在此承接在轴承体26中，在图1左边的滑动轴承18、22则承接在轴承体28中。齿轮10和12在轴向分别通过第一轴向面30或32滑动地支承在第二轴承体26（右）上以及通过第二轴向面34或36滑动地支承在第一轴承体28（左）上。在齿轮10、12和轴承体26、28之间的滑动面可以配设滑动涂层，如MoS₂、石墨或PTFE（聚四氟乙烯）以减小摩擦。轴承体26和28分别用端面38或40指向壳盖6或4。

壳盖4、6通过定心销42在机器壳体2上定向。在壳盖4和6与机器壳体2之间布置一个壳体密封件44。此外，轴向密封件46分别被置入到轴承体26或28的端面38和40中，以将齿轮机1的高压区域和低压区域分开。轴密封圈48通过在图1右边的壳盖6密封第一支承轴8的穿孔。

齿轮机1运行时出现液压力和机械力，这示意性地在接下来的图2中进一步说明。

图2以侧视图简化地示出了由齿轮10和12以及轴承体26和28组成的封包，用来解释在图1的齿轮机1运行时出现的液压力和机械力。在两个齿轮10、12中，液压力的分力朝相同的轴向方向（在图2中向左）作用。附加地，机械力的一个机械分力沿液压分力的作用方向作用到驱动的齿轮，亦即图2中的上齿轮10上，一个机械分力则与液压分力的作用方向相反地作用到被带动的齿轮，亦即图2中的下齿轮12上。液压分力和机械的分力在两个齿轮10、12上分别产生各一个朝相同方向（在图2中向左）的各一个合成的、但大小不同的轴向分力47、49。

受轴向分力47、49加载的齿轮10和12分别用轴向面34或36支撑在图2左边的轴承体28上。右边的轴承体26不受作用到齿轮10、12上的轴向分力的负载。为了减小齿轮10、12和图2中左边的轴承体28之间的磨损，用反作用力加载齿轮，这在图2中用虚线箭头示出。

在图中，两个圆柱形活塞70、72以能沿轴向移动的方式在壳盖4内导引。这两个活塞具有不同的直径，其中，在图1上方的活塞具有更大的直径。第一活塞70大致布置成与图1上方的支承轴8共轴，第二活塞72则大致布置成与图1下方的支承轴16大致共轴。各活塞70或72用活塞端面74和76分别贴靠在支承轴8和16的指向图2的轴向分力49方向的轴端面78或80。活塞70和72分别经由另一个活塞端面82或84用液压压力加载，并且将这个液压压力在轴向作为反作用力传递到支承轴8和16上。为了压力加载活塞端面82、84，设壳盖4和另一个未示出的壳盖限定边界的压力室86。压力场用压力介质与齿轮机1的高压连接。

作用到支承轴8、16上的机械反作用力通过活塞70、72的活塞直径以及压力室86内的压力大小预定。因为在图2中示出的轴向分力47、49具有不同的大小，所以各机械反作用力应当同样具有不同的大小。如前所述，图1上方的活塞70具有比图1下方的活塞72更大的直径，因此上方的活塞具有更大的压力作用面以及因而有更高的压力通过活塞70被作为反作用力传递到支承轴8上，倘若如实施例所示有相同的压力作用到活塞70、72上。也可以考虑的是，活塞70、72具有相同的活塞直径并且用不同的压力加载，或在活塞直径不同时也受到大小不同的压力的加载。反作用力小于轴向力47、49，因此用合成的力将齿轮10、12压靠到轴承体28上以及将轴承体28压靠到壳盖4上。

通过经由支承轴8、16加载到齿轮10、12上的机械反作用力，其余的轴向力在避开轴承体28的情况下被导入到壳体2。

图3是另一个实施例的齿轮10、12的轴向面34、36的俯视图，其中，在下文中阐释用液压反作用力加载齿轮10、12。在图3中清楚可见斜齿14。为了用液压反作用力与图2的各自的轴向分力49相反地压力加载齿轮10、12，分别将压腔50或52置入到齿轮10和12的轴向面34和36中。压腔50、52分别与图1的第一轴承体28限定一个用压力介质与齿轮机1的高压连接的压力场。齿轮12的压腔52设计成环形地置入在齿轮12的齿54的齿端面53和支承轴16的外表面之间的轴向面36中的环槽52。除对应压腔52的环槽外，齿轮10的压腔50还具有置入到齿端面53中的齿槽部段56，因此压腔50可以大面积地置入轴向面34中并且它的膨胀要大于压腔52。然后用环绕齿轮14圆周的壁58在径向限定压腔50。

根据图2，在驱动的齿轮10中作用有比在被带动的齿轮12中更大的轴向分力47。通过比压腔52更大面积的压腔50在齿轮10上创造出一个用于齿轮机1的高压的更大的压力作用面，因此对应更高的轴向分力47的是，在齿轮10上作用有比在齿轮12上更高的反作用力。

通过压腔50或52施加到齿轮10、12上的反作用力，如前所述要小于或等于图2的各个轴向分力47、49。由此减小在齿轮10、12和轴承体28之间的滑动摩擦，由此使磨损最小化。因此反作用力作为轴向力补偿作用到齿轮10、12上。由轴向分力47、49和反作用力产生的合力然后用于对在齿轮10、12和轴承体28之间的滑动间隙进行轴向间隙补偿（前提是合力不为零）。在轴承体28的面朝壳盖4的端面上，不需要任何措施来补偿在齿轮10、12和轴承体26、28之间的轴向间隙，因此在此无需较高加工费用就能实现极为方便的制造。

在图1右边的轴承体26不受由轴向分力和反作用力的合成的合力加载。在齿轮10、12和轴承体26之间的滑动间隙可以与轴向分力和反作用力无关地以普通方式在齿轮10、12和轴承体28之间得到补偿。

图4示出了第三种实施例的在图1左边的眼镜形轴承体28的面朝图1所示齿轮10、12的端面39。轴承体28可以如图4所示设计成由两部分构成。环绕图4上侧的轴承孔60地将第一环形压力槽62置入轴承体28的端面39中。第二压力槽64形成环绕主要在齿轮机1的高压区域中的轴承体28的下轴承孔66的部分圆。压力槽62、64经由径向槽68用压力介质与齿轮机1的高压连接。压力槽62形成第一压力场，压力槽 64形成第二压力场，第二压力场小于第一压力场。在此大小不同的反作用力也对抗不同大小的轴向力47、49。

因此在按图3和4的实施例中，用在设备技术方面很少的费用就能实现在齿轮10、12和轴承体28之间的轴向力补偿。例如不需要任何附加的构件，这使制造成本较低。齿轮机1的内部液压压力直接用于轴向力补偿，因此轴向力补偿能直接与齿轮机1的运行条件联系起来。在此，轴承体28在总的轴向力的作用下贴靠在盖4上。

前述轴向间隙补偿和轴向力补偿的作用方式在此与所使用的轴承元件的构造形式无关，并且可以应用在所有适用于齿轮机轴向密封的构件中。同样道理也适用于齿部和其参数。这种轴向间隙和轴向力补偿既可以使用在外齿轮机中也可以使用在内齿轮机中。

齿轮机可以用作齿轮泵或齿轮传动发动机。

公开了一种齿轮机，其有用于容纳两个彼此啮合的齿轮的壳体。该齿轮机在轴向用轴向面在容纳于壳体中的轴承体之间滑动地得到支承，在径向则分别用容纳在轴承体中的支承轴滑动地得到支承。在齿轮机运行时，沿相同的轴向向每一个齿轮施加由在运行时出现的液压力和机械力合成的力的轴向分力。齿轮和/或支承轴与各轴向分力地反向地分别用反作用力加载，所述反作用力等于或小于各轴向分力的大小。

Claims (16)

1.齿轮机，包括用于容纳两个彼此啮合且特别是倾斜制齿的齿轮（10、12）的壳体（2），所述齿轮在轴向上利用轴向面（30、32、34、36）在容纳于壳体（2）中的轴承体（26、28）之间滑动地得到支承并且在径向上分别利用容纳在轴承体（26、28）中的支承轴（8、16）滑动地得到支承，其中由在齿轮机（1）运行时出现的液压力和机械力合成的力的轴向分力（47、49）沿相同的轴向方向作用到各齿轮（10、12）上，其特征在于，齿轮（10、12）和/或支承轴（8、16）被与各个轴向分力（47、49）方向相反地分别加载了反作用力，所述反作用力分别等于或小于各轴向分力（47、49）的大小。

2.按权利要求1所述的齿轮机，其中，所述齿轮（10、12）被倾斜地制齿。

3.按权利要求1或2所述的齿轮机，其中，处在作用的轴向分力（47、49）的方向上的这个（多个）第一轴承体（28）机械地通过齿轮（10、12）并且/或者液压地通过压力被压靠到壳体（2）的壳盖（4）上。

4.按权利要求3所述的齿轮机，其中，这个（多个）第二轴承体（26）在背对所述齿轮（10、12）的壳体侧向的端面（38）上被加载了液压压力。

5.按前述权利要求之一所述的齿轮机，其中，所述反作用力是压力和/或机械力。

6.按前述权利要求之一所述的齿轮机，其中，所述反作用力通过在至少一个齿轮（10、12）和这个（多个）第一轴承体（28）之间的压力场作用到所述至少一个齿轮（10、12）上。

7.按权利要求6所述的齿轮机，其中，压腔（50、52）被置入到至少一个齿轮（10、12）的指向这个（多个）第一轴承体（28）的轴向面（34、36）中以用于限定压力场。

8.按权利要求7所述的齿轮机，其中，齿轮（10、12）的轴向面（34、36）包括齿端面（53）和环形面并且压腔（50、52）包括至少一个大致同心地环绕相应齿轮（10、12）的齿轮纵轴线走向的、置入到环形面中的环槽（50、52）。

9.按权利要求8所述的齿轮机，其中，压腔（50、52）被拓宽，拓宽幅度为置入到齿轮（10）的齿端面（53）内的齿槽部段（56）。

10.按权利要求9所述的齿轮机，其中，环槽（52）被置入到被带动的齿轮（12）的指向这个（多个）第一轴承体（28）的轴向面（36）中并且压腔（50）和齿槽部段（56）一起被置入到驱动的齿轮（10）的指向这个（多个）第一轴承体（28）的轴向面（34）中。

11.按权利要求7至10之一所述的齿轮机，其中，腔（50、52、56）处在与齿轮机（1）的高压的压力介质连接中。

12.按权利要求6所述的齿轮机，其中，至少部分地环绕轴承孔（60、66）走向的压力槽（62、64）被置入这个（多个）第一轴承体（28）的面朝齿轮（10、12）的端面（39）中。

13.按权利要求12所述的齿轮机，其中，第一压力槽（62）被一次性地、完整地、同心环绕第一轴承孔（60）地置入到这个（多个）第一轴承体（28）的面朝齿轮（10、12）的端面（39）中并且第二压力槽（64）以围绕第二轴承孔（66）覆盖部分圆的方式置入到这个（多个）第一轴承体（28）的面朝齿轮（10、12）的端面（39）中，并且其中，压力槽（62、64）经由压力介质接头（68）与齿轮机（1）的高压压力介质连接。

14.按权利要求3至13之一所述的齿轮机，其中，活塞（70、72）在壳体（2）的壳盖（4）中以相对于各支承轴（8、16）滑动地、大致与齿轮纵轴线共轴以便对支承轴（8、16）进行力加载的方式得到支承，并且其中各活塞（70、72）利用第一活塞端面（74、76）贴靠在支承轴（8、16）的指向轴向分力的方向的轴端面（78、80）上，并且其中各活塞（70、72）的第二活塞端面（82、84）被加载了压力。

15.按权利要求14所述的齿轮机，其中，这两个活塞（70、72）彼此相比具有不同大小的受压力加载的面积。

16.按权利要求15所述的齿轮机，其中，活塞（70、72）的第二活塞端面（82、84）与齿轮机（1）的高压连接。

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