-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe mit variabler Verdrängung.
Genauer weist die Zahnradpumpe mit variabler Verdrängung
eine Vielzahl von Zahnradmechanismen mit einem Antriebszahnrad und
einem Abtriebszahnrad auf, und die Vielzahl der Zahnradmechanismen
ist in einer Vielzahl von unabhängig ausgebildeten Zahnradkammern
aufgenommen.
-
Allgemein
umfasst eine Zahnradpumpe einen Zahnradmechanismus mit einem Antriebszahnrad
und einem Abtriebszahnrad darin. Die Zahnradpumpe führt
ein Fluid von der Umgebung ein, bedruckt das Fluid durch den Zahnradmechanismus, und
stößt das Fluid in die Umgebung aus. Im Falle, dass
Hydrauliköl als das Fluid für die Zahnradpumpe verwendet
wird, kann die Zahnradpumpe eine in einem Hydraulikkreis gelegene
Hydraulikausrüstung betreiben. Die Zahnradpumpe weist eine
einfache Struktur auf, verglichen mit anderen Arten von Pumpen.
Deshalb sind der Betrieb und die Instandhaltung leicht durchzuführen,
und weiter sind die Herstellungskosten gering. Zusätzlich
wird die Zahnradpumpe nicht leicht durch Fremdgegenstände
im Fluid angegriffen. Die Zahnradpumpe ist zum Verkleinern und Gewichtsreduzieren
geeignet. So wird die Zahnradpumpe zum Beispiel allgemein als eine
Hydraulikpumpe in einem Industriefahrzeug, wie einem Gabelstapler,
verwendet, und wird durch einen Verbrennungsmotor zum Antreiben
des Industriefahrzeugs betrieben.
-
Der
Ausstoßdurchsatz der Zahnradpumpe wird in Übereinstimmung
mit der Drehgeschwindigkeit der Zahnradpumpe bestimmt, und es ist
schwierig, den Durchsatz unabhängig von der Drehgeschwindigkeit
zu ändern. Wenn die Zahnradpumpe über die Anforderungen
hinaus betrieben wird, erzeugt die Zahnradpumpe einen übermäßigen
Durchsatz, und führt als eine Zahnradpumpe übermäßige Arbeit
aus. Eine Zahnradpumpe mit veränderlicher Verdrängung
mit einer Vielzahl von Zahnradmechanismen wurde vorgeschlagen, um
eine variable Ausstoßverdrängung zu erhalten.
Die Zahnradpumpe mit variabler Verdrängung wird zwischen
zwei Zuständen umgeschaltet. Das bedeutet, in einem Zustand stößt
ein spezifischer Zahnradmechanismus von der Vielzahl von Zahnradmechanismen
ein bedrucktes Fluid in die Umgebung aus, und im anderen Zustand wird
das Fluid vom spezifischen Zahnradmechanismus zur Ansaugseite zurückgeführt,
wodurch die Ausstoßverdrängung erhalten wird.
-
Als
Stand der Technik bezüglich der Zahnradpumpe mit variabler
Verdrängung offenbart die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 07-332254 eine doppelte Zahnradpumpe oder einen doppelten
Motor. Wie in
7 gezeigt, weist die doppelte
Zahnradpumpe oder der doppelte Motor
100 (hiernach lediglich
als eine Zahnradpumpe bezeichnet) Zahnradmechanismen Pa, Pb auf.
Der Zahnradmechanismus Pb wird mit einem Antriebszahnrad
104 und
einem Abtriebszahnrad
107 ausgebildet, die gegenseitig
im Eingriff sind. Der Zahnradmechanismus Pa wird mit einem Antriebszahnrad
108 und
einem Abtriebszahnrad
109 gebildet, die miteinander im
Eingriff sind. Eine Vorderabdeckung
101, ein Gehäuse
102 und
eine Hinterabdeckung
103 bilden ein Gehäuse, um
die Zahnradmechanismen Pa, Pb aufzunehmen. Eine Aufteilwand
2W ist
ausgebildet, um die Zahnradmechanismen Pa, Pb im Mittenbereich des
Gehäuses
102 zu trennen. Das Zahnrad
104 ist integral
mit einer Eingabe/Ausgabe-Welle ausgebildet. Das Zahnrad
107 ist
integral mit einer Abtriebswelle ausgebildet. Das Zahnrad
108 ist
durch eine Hülse
106 durch das Gehäuse
koaxial mit dem Zahnrad
104 abgestützt. Das axiale
Ende des Zahnrads
104 ist in das Zahnrad
108 angeschraubt,
um hierzu befestigt zu sein. Das Zahnrad
109 ist durch
eine weitere Hülse
106 durch das Gehäuse
koaxial mit dem Zahnrad
107 abgestützt. Das Zahnrad
109 ist
unabhängig vom Zahnrad
107 ausgebildet, und die
Zahnräder
107,
109 werden entsprechend
durch die Zahnräder
104,
108 unabhängig
angetrieben.
-
Die
Positionen der Zähne der Zahnräder 104, 108 stimmen
allgemein nicht miteinander überein, weil das Zahnrad 104 fest
in das Zahnrad 108 eingeschraubt ist. Das Zahnrad 109 ist
unabhängig vom Zahnrad 107 ausgebildet, und der
Positionierungsprozess zum Eingreifen der Zahnräder 107, 109 mit
den Zahnrädern 104, 108 wird während
des Zusammensetzens leicht durchgeführt.
-
8 zeigt
einen Hydraulikkreis als ein Beispiel, um darin eine Zahnradpumpe
der obigen Referenz als eine Zahnradpumpe mit variabler Verdrängung 100 zu
verwenden. Wenn die Zahnradpumpe 100 als eine Zahnradpumpe
mit variabler Verdrängung in einem großen Verdrängungszustand
betrieben wird, oder, in einem 100-Prozent-Verdrängungszustand,
wird ein Nebendurchgang L8 durch ein Schaltventil HV verschlossen.
Wenn ein Motor 120 durch eine elektrische Leistung von
einer Leistungsquelle 121 angetrieben wird, pumpen die
Pumpenmechanismen Pa, Pb durch entsprechende Kreise L1, L2 Öl
hinauf in einen Speichertank 124. Das durch den Pumpenmechanismus
Pa hinauf gepumpte Öl fließt durch die Kreise
L4, L6, ein Rückschlagventil CV, einen Kreis L5, und trifft
dann in Kreisen L3, L7 das Öl im Pumpenmechanismus Pb,
um zu einem Betätiger 123 (einem Zylinder 122)
geliefert zu werden.
-
In
einem kleinen Verdrängungsbetrieb kommuniziert der Nebendurchgang
L8 durch das Schaltventil HV. Lediglich das durch den Pumpenmechanismus
Pb hoch gepumpte Öl wird durch die Kreise L3, L7 zum Betätiger 123 geliefert.
Das durch den Pumpenmechanismus Pa hoch gepumpte Öl wird
zur Versorgungsseite der Zahnradpumpe 100 zurückgeführt,
oder stromaufwärts von der Zahnradpumpe 100 durch
den Kreis L4 und den Nebendurchgang L8. Im kleinen Verdrängungsbetrieb
wird das vom Pumpenmechanismus Pa ausgestoßene Öl
durch den Nebendurchgang L8 zur Ansaugseite zurückgeführt.
Dadurch ist der Druck an der Ausstoßseite des Pumpenmechanismus
Pa niedriger als der Druck im großen Verdrängungsbetrieb.
Der Druck des vom Pumpenmechanismus Pb ausgestoßenen Öls
ist höher als der Druck an der Ausstoßseite des
Pumpenmechanismus Pa, und fließt nicht durch das Rückschlagventil
CV.
-
In
einer üblichen Zahnradpumpe ist Öl in einem Raum
(hiernach eine Einschlussregion bezeichnet) zwischen Zähnen
der im Eingriff befindlichen Zahnräder an einem Zahnradeingriffsbereich
jedes Pumpenmechanismus eingeschlossen. In der Verschlussregion
wird der Öldruck aufgrund des Eingriffs der Zähne
der Zahnräder in hohem Maß erhöht. Wenn
der Öldruck in der Einschlussregion erhöht wird,
wird in der Richtung eine Drängkraft erzeugt, um die gegenseitig
eingreifenden Zahnräder voneinander zu trennen (hiernach
zur Erklärung als "Zahnradtrennkraft" bezeichnet). Wenn
die Drehgeschwindigkeiten der Zahnräder höher
werden, erhöht sich die Zahnradtrennkraft. Nuten 110 sind
in den Seitenplatten an beiden Seiten der Zahnräder 104, 107 ausgebildet.
Das Öl an den Ausstoßseiten fließt durch die
Nuten 110 in die Aussparung zwischen den Zahnrädern 104, 107 und
dem Gehäuse 102, und die Drängkraft wird
in der Richtung erzeugt, um die Zahnräder 104, 107 nahe
zueinander hin zu bewegen (hiernach zur Erklärung als die
"Zahnradannäherungskraft" bezeichnet). Nuten 111 sind
in den Seitenplatten an beiden Seiten der Zahnräder 108, 109 ausgebildet,
und das Öl an den Ausstoßseiten fließt durch
die Nuten 111 in die Aussparung zwischen den Zahnrädern 108, 109 und
dem Gehäuse 102, und die Zahnradannäherungskraft
wird in der Richtung erzeugt, um die Zahnräder 108, 109 nahe
zueinander hin zu bewegen.
-
Nachfolgend
wird der Fall erklärt, wo die Zahnradpumpe 100 des
Standes der Technik in 7 als eine Zahnradpumpe mit
variabler Verdrängung verwendet wird. Das Antriebszahnrad 107 ist unabhängig
vom Abtriebszahnrad 109 ausgebildet. Dadurch wird das Abtriebszahnrad 109 im
Pumpenmechanismus Pa zum Antriebszahnrad 108 innerhalb
des Aussparungsbereichs zwischen der Hülse 106 und
dem Zahnrad 109 hin und weg bewegt, wenn die Zahnradtrennkraft
in einem kleinen Verdrängungsbetrieb erzeugt wird. Die
Trennung des angetriebenen Zahnrads 109 wird derart bedingt, dass
die durch den Druckanstieg in der Einschlussregion erzeugte Zahnradtrennkraft
am Abtriebszahnrad 109 aufgebracht wird. Die Annäherung
des Abtriebszahnrads 109 wird derart bedingt, dass der
Eingriff der das hoch gedruckte Öl in der Einschlussregion verschließenden
Zähne freigegeben wird, und dass die Zahnradtrennkraft
freigegeben wird, um das Abtriebszahnrad 109 zur Position
vor der Trennung zurückzuführen. Wenn das Abtriebszahnrad 109 mit
hoher Geschwindigkeit gedreht wird, wird der Kreislauf der Trennung
und der Annäherung reduziert, während die Zahnradtrennkraft
erhöht wird. Eine solche Trennung und Annäherung
des Abtriebszahnrads kann unnormale Geräusche und Vibrationen
während des Betriebs der Zahnradpumpe verursachen.
-
Ähnlich
zum Pumpenmechanismus Pa wird der Öldruck in der durch
die Zahnräder 104, 107 des Pumpenmechanismus
Pb definierten Einschlussregion erhöht. Allerdings ist
der Druck an der Ausstoßseite des Pumpenmechanismus Pb
sogar im kleinen Verdrängungsbetrieb hoch, und die Zahnradannäherungskraft
wird erzeugt, um die Zahnräder 104, 107 nahe
zueinander hin zu bewegen. Die Zahnradannäherungskraft
ist relativ zu der auf dem Öldruck in der Einschlussregion
basierenden Zahnradtrennkraft groß. Demnach kann der Effekt
der Zahnradtrennkraft vernachlässigt werden.
-
Die
vorliegende Erfindung ist dahin gerichtet, eine Zahnradpumpe mit
variabler Verdrängung bereitzustellen, die eine Trennung
und Annäherung eines bestimmten Zahnrads zu einem mit dem
bestimmten Zahnrad eingreifenden Zahnrad beim kleinen Verdrängungsbetrieb
verhindert.
-
GEGENSTAND DER ERFINDUNG
-
In Übereinstimmung
mit der Erfindung führt eine Zahnradpumpe mit variabler
Verdrängung ein Fluid ein und stößt es
aus. Die Zahnradpumpe umfasst einen Hauptzahnradpumpenbereich, einen
Unterzahnradpumpenbereich, einen ansaugseitigen Raum, einen Ansaugdurchgang,
einen ausstoßseitigen Raum, einen Auslassdurchgang, einen
Nebendurchgang, ein Öffnungs- und Verschlussventil, ein Rückschlagventil,
eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle. Der Hauptzahnradpumpenbereich
umfasst ein Hauptantriebszahnrad, ein Hauptabtriebszahnrad, und
einen Hauptdrängbereich. Das Hauptantriebszahnrad und das
Hauptabtriebszahnrad sind miteinander im Eingriff und unterliegen
einer Radiallast durch den Hauptdrängbereich. Der Unterzahnradpumpenbereich
weist ein Unterantriebszahnrad, ein Unterabtriebszahnrad und einen
Unterdrängbereich auf. Das Unterantriebszahnrad und das
Unterabtriebszahnrad sind miteinander im Eingriff und unterliegen
einer Radiallast durch den Unterdrängbereich. Der ansaugseitige
Raum ist im Hauptzahnradpumpenbereich und im Unterzahnradpumpenbereich entsprechend
ausgebildet. Der Ansaugdurchgang kommuniziert mit den ansaugseitigen
Räumen. Der ausstoßseitige Raum ist im Hauptzahnradpumpenbereich
und im Unterzahnradpumpenbereich entsprechend ausgebildet. Der Auslassdurchgang
kommuniziert mit den ausstoßseitigen Räumen. Der
Nebendurchgang führt das Fluid im ausstoßseitigen Raum
des Unterzahnradpumpenbereichs zum Ansaugdurchgang zurück.
Das Öffnungs- und Verschlussventil ist im Nebendurchgang
ausgebildet und öffnet den Nebendurchgang in einem kleinen
Verdrängungsbetriebszustand. Das Rückschlagventil
ist zwischen dem ausstoßseitigen Raum des Unterzahnradpumpenbereichs
und dem Auslassdurchgang gelegen, um das vom Hauptzahnradpumpenbereich
ausgestoßene Fluid am Fließen in den ausstoßseitigen
Raum des Unterzahnradpumpenbereichs im kleinen Verdrängungsbetriebszustand
zu hindern. Die Antriebswelle stützt das Hauptantriebszahnrad
und das Unterantriebszahnrad. Die Abtriebswelle stützt
das Hauptabtriebszahnrad und das Unterabtriebszahnrad. Die Haupt-
und Unterantriebszahnräder und die Haupt- und Unterabtriebszahnräder
werden in Übereinstimmung mit der Drehung der Antriebswelle
gedreht. Die Antriebs- und Abtriebswellen übertragen die
Radiallast im Hauptzahnradpumpenbereich zum Unterzahnradpumpenbereich im
kleinen Verdrängungsbetriebszustand.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, die vermutlich neu sind, sind
im speziellen in den angehängten Ansprüchen dargelegt.
Die Erfindung zusammen mit den Zielen und Vorteilen hiervon kann unter
Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der augenblicklich bevorzugten
Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen
am besten verstanden werden, bei denen:
-
1 eine
Längs-Querschnittsansicht einer Zahnradpumpe mit variabler
Verdrängung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
2A eine
Querschnittsansicht der Zahnradpumpe entlang der Linie I-I in 1 ist;
-
2B eine
Seitenansicht ist, die eine Seitenplatte der Zahnradpumpe gemäß der
bevorzugten Ausführungsform zeigt;
-
3 eine
Querschnittsansicht der Zahnradpumpe entlang der Linie II-II in 2A ist;
-
4 eine
Querschnittsansicht der Zahnradpumpe entlang der Linie III-III in 1 ist;
-
5 eine
Querschnittsansicht der Zahnradpumpe im kleinen Verdrängungsbetriebszustand
ist;
-
6 eine
Querschnittsansicht der Zahnradpumpe mit variabler Verdrängung
gemäß einer modifizierten Ausführungsform
ist;
-
7 eine
Querschnittsansicht der Zahnradpumpe als ein Stand der Technik ist;
und
-
8 eine
schematische Ansicht ist, die einen die Zahnradpumpe von 7 als
eine Zahnradpumpe mit variabler Verdrängung verwendender
Hydraulikkreis ist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. 1 zeigt
eine Zahnradpumpe mit variabler Verdrängung im großen Verdrängungsbetriebszustand.
-
Eine
in 1 bis 5 gezeigte Zahnradpumpe mit
variabler Verdrängung 10 (hiernach lediglich als
Zahnradpumpe bezeichnet) umfasst einen Körper 11,
der ein Hauptantriebszahnrad 22, ein Unterantriebszahnrad 25,
ein Hauptabtriebszahnrad 23 und ein Unterabtriebszahnrad 26 darin
aufnimmt. Der Körper 11 weist zwei Räume
auf, die ausgebildet sind, um sich von beiden Axialendflächen
des Körpers 11 zu erstrecken. Ein Raum ist eine
Hauptzahnradkammer 12 und der andere Raum ist eine Unterzahnradkammer 13.
Eine Abteilung 14 ist zwischen der Hauptzahnradkammer 12 und
der Unterzahnradkammer 13 ausgebildet.
-
Ein
Vordergehäuse 15 ist mit einer Endfläche des
Körpers 11 verbunden. Ein Hintergehäuse 16 ist mit
der anderen Endfläche des Körpers 11 verbunden.
In dieser Ausführungsform bilden der Körper 11, das
Vordergehäuse 15, das Hintergehäuse 16 einen Gehäuseaufbau.
Der Körper 11 und das Vorder- und Hintergehäuse 15, 16 sind
durch Bolzen 30, wie in 2A und 4 gezeigt,
miteinander verbunden. Es sei angemerkt, dass die Vorderseite, wo
das Vordergehäuse 15 gelegen ist, der linken Seite
der Zeichnungen entspricht (Bezug nehmend auf 1, 3 und 5). Ähnlich
entspricht die Hinterseite, wo das Hintergehäuse 16 gelegen
ist, der rechten Seite der Zeichnungen. Das Vordergehäuse 15 schließt
die Hauptzahnradkammer 12, und das Hintergehäuse 16 schließt
die Unterzahnradkammer 13.
-
Eine
Seitenplatte 17 ist benachbart zur Hauptzahnradkammer 12 ausgebildet,
um zwischen der Hauptzahnradkammer 12 und der Endfläche
des Vordergehäuses 15 eingefügt zu werden.
Eine Seitenplatte 18 ist benachbart zur Unterzahnradkammer 13 ausgebildet,
um zwischen der Unterzahnradkammer 13 und der Endfläche
des Hintergehäuses 16 eingefügt zu werden. Ähnlich
ist eine Seitenplatte 19 benachbart zur Hauptzahnradkammer 14 ausgebildet,
um zwischen der Hauptzahnradkammer 12 und der Abteilung 14 eingefügt
zu sein. Eine Seitenplatte 20 ist benachbart zur Unterzahnradkammer 13 ausgebildet,
um zwischen der Unterzahnradkammer 13 und der Abteilung 14 eingefügt
zu werden. 2B zeigt die Anordnung der Seitenplatte 17.
Eine Nut 17A als ein Hauptdrängbereich ist in
der Seitenplatte 17 ausgebildet, um die Zahnräder 22, 23 wie
später beschrieben zueinander hin zu drängen. Ähnlich
ist eine Nut 19A als ein weiterer Hauptdrängbereich
in der Seitenplatte 19 ausgebildet, und die Nuten 18A, 20A als
Unterdrängbereiche sind in den Seitenplatten 18, 20,
wie in 3 gezeigt, ausgebildet.
-
Das
Hauptantriebszahnrad 22 und das Hauptabtriebszahnrad 23 befinden
sich äußerlich miteinander im Eingriff, um einen
Hauptzahnradmechanismus 21 auszubilden. Der Hauptzahnradmechanismus 21 ist
in der Hauptzahnradkammer 12, wie in 2A und 3 gezeigt,
aufgenommen. Das Unterantriebszahnrad 25 und das Unterabtriebszahnrad 26 befinden
sich äußerlich miteinander im Eingriff, um einen
Unterzahnradmechanismus 24 auszubilden. Der Unterzahnradmechanismus 24 ist in
der Unterzahnradkammer 13, wie in 3 und 4 gezeigt,
aufgenommen. Das in der Hauptzahnradkammer 12 aufgenommene
Hauptantriebszahnrad 22 ist integral mit einer Antriebswelle 27 ausgebildet.
Die Hauptantriebswelle 22 ist koaxial mit der Antriebswelle 27.
Das in der Unterzahnradkammer 13 aufgenommene Unterantriebszahnrad 25 weist
ein Durchgangsloch 25A auf, durch das die Antriebswelle 27 eingeführt
ist.
-
Die
Antriebswelle 27 weist einen an der zum Unterantriebszahnrad 25 entsprechenden
Position ausgebildeten Keil 27A auf. Das Durchgangsloch 25A weist
eine Keilnut entsprechend zum Keil 27A auf. Die Antriebswelle 27 und
das Unterantriebszahnrad 25 sind miteinander durch eine
Keilverbindung, wie in 4 gezeigt, verbunden. In dieser
Ausführungsform bildet der Keil 27A, wobei das
Durchgangsloch 25A eine Keilnut aufweist, eine Drehkraftübertragungseinrichtung
zum Übertragen einer Drehkraft der Antriebswelle 27 zum
Unterantriebszahnrad 25. Das Unterantriebszahnrad 25 ist
koaxial mit der Antriebswelle 27 gelegen. Das bedeutet,
das Hauptantriebszahnrad 22 und das Unterantriebszahnrad 25 weisen
eine gemeinsame Drehachse auf. In der zuvor beschriebenen Art stützt
die Antriebswelle 27 das Hauptantriebszahnrad 22 und
das Unterantriebszahnrad 25.
-
Die
Antriebswelle 27 erstreckt sich durch die Seitenplatten 17, 18, 19, 20 und
die Abteilung 14 in das Vorder- und Hintergehäuse 15, 16.
Die Antriebswelle 27 ist drehbar durch den Körper 11,
das Vorder- und das Hintergehäuse 15, 16 durch eine
Lagerung 29 abgestützt. Ein Ende der Antriebswelle 27 erstreckt
sich durch das Vordergehäuse 15, um mit einer äußeren,
nicht gezeigten Antriebsquelle verbunden zu werden, und empfängt
eine Antriebskraft von der äußeren Antriebsquelle.
-
Als
nächstes wird das Hauptabtriebszahnrad 23 und
das Unterabtriebszahnrad 26 beschrieben. Das Hauptabtriebszahnrad 23 ist
integral mit einer Abtriebswelle 28 ausgebildet, und ist
koaxial mit der Abtriebswelle 28. Wie in 4 gezeigt,
weist das Unterabtriebszahnrad 26 ein Durchgangsloch 26A auf, in
welches das Abtriebszahnrad 28 drehbar eingesetzt ist.
Das Durchgangsloch 26A weist einen kreisförmigen
Querschnitt auf. Die Abtriebswelle 28 weist einen Einführwellenbereich 28A an
einer zum Unterabtriebszahnrad 26 entsprechenden Position
auf. Der Einführwellenbereich 28A ist ausgebildet,
um dem Durchgangsloch 26A des Abtriebszahnrads 26 zu
entsprechen. In dem Zustand, wo die Abtriebswelle 28 in
das Durchgangsloch 26A eingeführt ist, sind die
Abtriebswelle 28 und das Unterabtriebszahnrad 26 relativ
drehbar und relativ in der Axialrichtung beweglich. Die Aussparung
zwischen dem Einführwellenbereich 28A und dem
Durchgangsloch 26A ist auf ein Minimum festgelegt, um eine
relative Drehung und eine relative Axialbewegung der Abtriebswelle 28 des
Unterabtriebszahnrades 26 zu gestatten. Das bedeutet, die
Abtriebswelle 28 weist den Einführwellenbereich 28A auf,
der sich nicht in Presssitz befindet, sondern eng in das Durchgangsloch 26A eingeführt
wird. In dem Zustand, wo die Abtriebswelle 28 in das Durchgangsloch 26A eingeführt
ist, ist das Unterabtriebszahnrad 26 koaxial mit der Abtriebswelle 28. In
der zuvor beschriebenen Weise stützt die Abtriebswelle 28 das
Hauptabtriebszahnrad 23 und das Unterabtriebszahnrad 26.
-
Ähnlich
zur Antriebswelle 27 erstreckt sich die Abtriebswelle 28 in
das Vordergehäuse 15 und das Hintergehäuse 16.
Die Abtriebswelle 28 wird durch den Körper 11,
das Vordergehäuse 15 und das Hintergehäuse 16 durch
eine weitere Lagerung 29 gestützt. Die Aussparung
zwischen dem Einführwellenbereich 28A und dem
Durchgangsloch 26A ist klein festgelegt, um lediglich die
relative Drehung und die relative Axialbewegung der Abtriebswelle 28 und der
Unterabtriebswelle 26 zu gestatten. Das bedeutet, die Aussparung
ist im Niveau fast gleich einer nicht wesentlichen Aussparung, verglichen
zum Beispiel mit der Aussparungsgröße zwischen
der Lagerung 29 und der Abtriebswelle 28. Das
Hauptabtriebszahnrad 23 und das Unterabtriebszahnrad 26 weisen
eine gemeinsame Drehachse auf. Anders als die Antriebswelle 27 erstreckt
sich das Ende der Abtriebswelle 28 nicht aus dem Vordergehäuse 15 heraus.
-
Wie
in 2A gezeigt, umfasst die Hauptzahnradkammer 12 einen
ansaugseitigen Raum 31 und einen ausstoßseitigen
Raum 32, die durch die Innenfläche der Hauptzahnradkammer 12,
das Hauptantriebszahnrad 22 und das Hauptabtriebszahnrad 23 definiert
sind. Der ansaugseitige Raum 31 ist an der Ansaugseite
ausgebildet, um Öl als ein Fluid einzuführen.
Der ausstoßseitige Raum 32 ist an der Ausstoßseite
ausgebildet, um das Öl auszustoßen. Ähnlich
zur Hauptzahnradkammer 12 sind in der Unterzahnradkammer 13 ein
ansaugseitiger Raum 33 und ein ausstoßseitiger
Raum 34 definiert (wie in 1 und 4 gezeigt).
-
In 1 gezeigt,
bilden der Hauptzahnradmechanismus 21, die Seitenplatten 17, 19 und
die Hauptzahnradkammer 12 einen Hauptzahnradpumpenbereich
P1. Der Unterzahnradmechanismus 24, die Seitenplatten 18, 20 und
die Unterzahnradkammer 13 bilden einen Unterzahnradpumpenbereich P2.
Der Hauptzahnradpumpenbereich P1 und der Unterzahnradpumpenbereich
P2 weisen entsprechend 50 Prozent der gesamten Ausstoßverdrängung
der Zahnradpumpe mit variabler Verdrängung 10 auf.
-
Ein
Vorderansaugdurchgang 36 ist im Körper 11 entlang
der Axialrichtung der Antriebswelle 27 und der Abtriebswelle 28 ausgebildet.
Das Öl wird in die Haupt- und Unterzahnradkammer 12, 13 durch
den Vorderansaugdurchgang 36 eingeführt. Ein Hinteransaugdurchgang 37 ist
im Hintergehäuse 16 ausgebildet und kommuniziert
mit dem Vorderansaugdurchgang 36. Der Hinteransaugdurchgang 37 weist
einen Einlass 38 auf, der an einer axialen Endfläche
des Hintergehäuses 16 offen ist. Der Einlass 38 befindet sich
in Kommunikation mit der Umgebung. Der Vorderansaugdurchgang 36 und
der Hinteransaugdurchgang 37 weisen einen kreisförmigen
Querschnitt auf, und sind linear miteinander verbunden. Der Vorderansaugdurchgang 36 und
der Hinteransaugdurchgang 37 bilden einen Ansaugdurchgang 35.
Der Ansaugdurchgang 35 befindet sich in Kommunikation mit
den ansaugseitigen Räumen 31, 33. Das Öl
von der Umgebung der Zahnradpumpe 10 fließt durch
den Ansaugdurchgang 35 in die Haupt- und Unterzahnradkammern 12, 13.
-
Ein
Vorderausstoßdurchgang 42 und ein Hinterausstoßdurchgang 43 sind
im Körper 11 ausgebildet, um das in den Haupt-
und Unterzahnradkammern 12, 13 bedruckte Öl
zur Umgebung auszustoßen. Der Vorderausstoßdurchgang 42 erstreckt sich
vom ausstoßseitigen Raum 32 der Hauptzahnradkammer 12.
Der Hinterausstoßdurchgang 43 erstreckt sich vom
ausstoßseitigen Raum 34 der Unterzahnradkammer 13.
Die Vorder- und Hinterausstoßdurchgänge 42, 43 sind
miteinander verbunden, um mit einem einzelnen Auslassdurchgang 41 stromabwärts
hiervon innerhalb des Körpers 11 zu kommunizieren.
Der Auslassdurchgang 41 kommuniziert mit den ausstoßseitigen
Räumen 32, 34. Weiter weist der Auslassdurchgang 41 einen
Auslass 44 auf, der sich in Kommunikation mit der Umgebung
befindet. Das Öl wird durch den Auslassdurchgang 41 und
den Auslass 44 in die Umgebung der Zahnradpumpe 10 ausgestoßen.
Dann wird das Öl zu einem mit einer nicht gezeigten Hydraulikeinrichtung
verbundenen Hydraulikkreis geliefert. Ein Rückschlagventil 45 ist im
Hinterausstoßdurchgang 43 im Körper 11 vorgesehen
und ist zwischen dem ausstoßseitigen Raum 34 des
Unterzahnradpumpenbereichs P2 und des Auslassdurchgangs 41 gelegen.
Das Rückschlagventil 45 dient dazu, das vom Hauptzahnradpumpenbereich
P1 ausgestoßene Öl daran zu hindern, in den ausstoßseitigen
Raum 34 des Unterzahnradpumpenbereichs P2 in einem kleinen
Verdrängungsbetriebszustand zu fließen.
-
Das
Rückschlagventil 45 umfasst einen kugelförmigen
Ventilkörper 46, eine Sprungfeder 47 und
ein Abstützelement 48. Der Ventilkörper 46 öffnet und
schließt den Hinterausstoßdurchgang 43.
Die Sprungfeder 47 ist eine Drängeinrichtung,
um den Ventilkörper 46 zu drängen. Das
Abstützelement 48 stützt die Sprungfeder 47 ab.
Die Sprungfeder 47 bringt eine Drängkraft am Ventilkörper 46 in
der Richtung nahe dem Hinterausstoßdurchgang 43 an.
Der Ventilkörper 46 wird in der Richtung bewegt,
um den Hinterausstoßdurchgang 43 gegen die Drängkraft der
Sprungfeder 47 zu öffnen, wenn der Druck den Hinterausstoßdurchgang 43 gleich
oder größer als ein vorbestimmter Wert wird. Der
Ventilkörper 46 schließt den Hinterausstoßdurchgang 43 durch
die Drängkraft der Sprungfeder 47, wenn der Druck
im Hinterausstoßdurchgang 43 unter den vorbestimmten
Wert sinkt. Die Drängkraft der Sprungfeder 47 kann
klein festgelegt werden, nachdem der Ventilkörper 46 an
eine Stützfläche des Stützelements 48 durch
den Druckunterschied gedrängt wurde. Die Gestalt des Ventilkörpers 46 ist
nicht auf die Kugelform beschränkt, sondern kann auch eine
konische Form sein.
-
Das
Hintergehäuse 16 weist einen Nebendurchgang 50 auf,
der sich in Kommunikation mit dem Hinterausstoßdurchgang 43 befindet,
und sich ebenso in Kommunikation mit dem Hinteransaugdurchgang 37 befindet.
Das bedeutet, der Nebendurchgang 50 befindet sich in Kommunikation
mit dem Ansaugdurchgang 35 und dem ausstoßseitigen Raum 34 der
Unterzahnradkammer 13. Ein Öffnungs- und Schließventil 51 ist
im Nebendurchgang 50 ausgebildet, um den Nebendurchgang 50 zu öffnen
und zu schließen. Es sei angemerkt, dass ein Teil des Nebendurchgangs 50 stromaufwärts
vom Ventil 51 als ein stromaufwärtsseitiger Durchgang 50A definiert
ist. Ähnlich ist ein Teil des Nebendurchgangs 50 stromabwärts
vom Ventil 51 als ein stromabwärtsseitiger Durchgang 50B definiert.
Das Ventil 51 weist einen Kolbenmechanismus auf, in dem
ein zylindrischer Kolben 53 in einem bodigen Hohlzylinder 52 gleitbar
aufgenommen ist.
-
Das
Ventil 51 öffnet und schließt den Nebendurchgang 50 durch
die Gleitbewegung des Kolbens 53 des Zylinders 52.
Die Gleitbewegung des Kolbens 53 wird durch den an den
gegenüberliegenden Endflächen des Kolbens 53 aufgebrachten
Druckunterschied ausgeführt. Das bedeutet, die Gleitbewegung des
Kolbens 53 wird durch den Druckunterschied zwischen dem
Druck, der an der im Nebendurchgang 50 gegenüberliegenden
Endfläche aufgebracht ist, und dem Druck im Zylinder 52,
der an der gegenüberliegenden Endfläche des Kolbens 53 aufgebracht
ist, ausgeführt.
-
In
dieser Ausführungsform wird der an gegenüberliegenden
Endflächen des Kolbens 53 aufgebrachte Druckunterschied
durch die Betätigung eines elektromagnetischen Ventils 55 im
Hintergehäuse 16 gesteuert. Das elektromagnetische
Ventil 55 umfasst einen Spulenkörper 57,
eine Spule 58 und eine Sprungfeder 59. Der Spulenkörper 57 gleitet
in einem Spulenkörperloch 56, das im Hintergehäuse 16 ausgebildet
ist. Die Spule 58 bewegt den Spulenkörper 57 vorwärts.
Die Sprungfeder 59 ist eine Drängeinrichtung,
um den Spulenkörper 57 zu drängen. Das Spulenkörperloch 56 befindet
sich in Kommunikation mit dem stromaufwärtsseitigen Durchgang 50B des Nebendurchgangs 50.
Der Spulenkörper 57 umfasst einen Ansaugdruckkommunikationsdurchgang 60 zum
Kommunizieren des Nebendurchgangs 50 mit dem Zylinder 52.
Wenn die Spule 58 erregt ist, wird der Spulenkörper 57 vorwärts
bewegt. Wenn die Spule 58 entregt wird, wird der Spulenkörper 57 durch
die Sprungfeder 59 rückwärts bewegt.
-
Ein
Ausstoßdruckkommunikationsdurchgang 61 ist im
Körper 11 und dem Hintergehäuse 16 ausgebildet,
um 51 unter Ausstoßdruck vom Hinterausstoßdurchgang 43 zum
Spulenkörperloch 56 bereitzustellen. Der Ausstoßdruckkommunikationsdurchgang 61 umfasst
Durchgänge 62, 63 und eine Nut 64.
Die Nut 64 ist am äußeren Umfang des
Spulenkörpers 57 ausgebildet. Wenn die Spule 58 entregt
ist und der Spulenkörper 57 sich in der hinteren Position
befindet, wird der Ausstoßdruck im Hinterausstoßdurchgang 43 durch
den Ausstoßdruckkommunikationsdurchgang 61 am
Zylinder 52 aufgebracht. Wenn die Spule 58 erregt
ist und der Spulenkörper 57 sich in der vorderen
Position befindet, gibt der Ansaugdruckkommunikationsdurchgang 60 Öl unter
Ausstoßdruck im Zylinder 52 zum Nebendurchgang 50 frei.
Wenn der Druck im Zylinder 52 aufgrund der Erregung der
Spule 58 zum Ansaugdruck wird, öffnet der Kolben 53 den
Nebendurchgang 50. Wenn der Druck im Zylinder aufgrund
der Entregung der Spule 58 zum Ausstoßdruck wird,
schließt der Kolben 53 den Nebendurchgang 50.
-
Das
Nachfolgende beschreibt den Betrieb der Zahnradpumpe mit variabler
Verdrängung 10 der bevorzugten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung. Zuerst wird
der Betrieb des Hauptantriebszahnrads 22 und des Hauptabtriebszahnrads 23 im
Hauptzahnradpumpenbereich P1 erklärt. Wenn die Antriebskraft
an der Antriebswelle 27 von der Umgebung her aufgebracht
wird, wird das Hauptantriebszahnrad 22 in einer wie in 2A gezeigten Richtung
gedreht. Gemäß der Drehung des Hauptantriebszahnrades
wird das mit dem Hauptantriebszahnrad 22 im Eingriff befindliche
Hauptabtriebszahnrad 23 mit der Abtriebswelle 28 in
der zur Drehrichtung des Hauptantriebszahnrads 22 entgegengesetzten
Richtung gedreht. Wenn das Hauptantriebszahnrad 22 und
das Hauptabtriebszahnrad 23 gedreht werden, während
sie sich gegenseitig im Eingriff befinden, wird Öl vom
Ansaugdurchgang 35 in den ansaugseitigen Raum 31 eingeführt.
-
Wenn
das Öl in den ansaugseitigen Raum 31 eingeführt
wird, wird das Öl in einem durch Zähne des Hauptantriebszahnrads 22 und
der Innenfläche der Hauptzahnradkammer 12 definierten
Raum eingesperrt, und ebenso in einem durch die Zähne des Hauptabtriebzahnrades 23 und
der Innenfläche der Hauptzahnradkammer 12 definierten
Raum. Das in den Räumen eingesperrte Öl wird entlang
der Innenfläche der Hauptzahnradkammer 12 in der
Drehrichtung des Hauptantriebszahnrades 22 und entsprechend
der Drehrichtung des Hauptabtriebszahnrades 23 übertragen.
Das in den Räumen eingesperrte Öl wird in den
ausstoßseitigen Raum 32 ausgestoßen. Das Öl
im ausstoßseitigen Raum 32 wird in die Umgebung
der Zahnradpumpe 10 durch den Vorderausstoßdurchgang 42,
den Auslassdurchgang 41 und den Auslass 44 ausgestoßen,
und zu einer nicht gezeigten Hydraulikeinrichtung geliefert, um
die Hydraulikeinrichtung zu betreiben. Der Ausstoßdruck wird
in Übereinstimmung mit der Last in der Hydraulikeinrichtung
erhöht.
-
Im
Hauptzahnradpumpenbereich P1, wenn die Antriebskraft an der Antriebswelle 27 von
der Umgebung aufgebracht wird, werden das Hauptantriebszahnrad 22 und
das Hauptabtriebszahnrad 23 in der Hauptzahnradkammer 12 angetrieben,
und das Öl wird zum ausstoßseitigen Raum 32 ausgestoßen. Das
ausgestoßene Öl wird zum Vorderausstoßdurchgang 42 bereitgestellt.
Im Unterzahnradpumpenbereich P2, wenn die Antriebskraft an der Antriebswelle 27 von
der Umgebung aufgebracht wird, werden das Unterantriebszahnrad 25 und
das Unterabtriebszahnrad 26 in der Unterzahnradkammer 13 angetrieben,
und das Öl zum ausstoßseitigen Raum 34 ausgestoßen.
-
Wenn
die Spule 58 des elektromagnetischen Ventils 55 nicht
erregt ist, ist der Spulenkörper 57 in der hinteren
Position gelegen, indem er die Drängkraft der Sprungfeder 59 empfängt.
Wenn der Spulenkörper 57 in der hinteren Position
gelegen ist, befindet sich der Ausstoßdruckkommunikationsdurchgang 61 in
Kommunikation mit dem Zylinder 52 des Ventils 51.
Die Kommunikation zwischen dem Ansaugdruckkommunikationsdurchgang 60 und
dem Zylinder 52 ist verschlossen. Deshalb wird Öl
vom Hinterausstoßdurchgang 43 durch den Ausstoßdruckkommunikationsdurchgang 61 eingeführt,
und der Zylinder 52 wird mit Öl unter den Ausstoßdruck gefüllt.
In dem Zustand, wo der Kolben 53 den Nebendurchgang 50 noch
nicht schließt, ist der Druck im mit dem Ansaugdurchgang 35 kommunizierenden Nebendurchgang 50 geringer
als der Druck im Zylinder 52, und der Kolben 53 wird
in der Richtung bewegt, um den Nebendurchgang 50 zu schließen.
-
Wenn
der Kolben 53 den Nebendurchgang 50 schließt,
wird der Druck in dem das vom Unterzahnradpumpenbereich P2 ausgestoßene Öl
empfangene, ausstoßseitige Raum 34 erhöht,
und der Ventilkörper 46 des Rückschlagventils 45 öffnet
den Hinterausstoßdurchgang 43. Dadurch wird das
vom Unterzahnradpumpenbereich P2 ausgestoßene Öl zum
Hinterausstoßdurchgang 43 und zum Nebendurchgang 50 bereitgestellt.
Wie in 1 gezeigt, fließt das Öl vom
Hinterausstoßdurchgang 43 zum Auslassdurchgang 41,
und fließt nicht durch den Nebendurchgang 50 zum
Ansaugdurchgang 35. In diesem Zustand verbindet sich das
vom Hauptzahnradpumpenbereich P1 und vom Unterzahnradpumpenbereich
P2 ausgestoßene Öl, und wird durch den Auslassdurchgang 41 in
die Umgebung der Zahnradpumpe 10 geliefert. Deshalb ist
die Ausstoßverdrängung der Zahnradpumpe mit variabler
Verdrängung 10 in diesem Zustand 100 Prozent,
und die Zahnradpumpe 10 befindet sich im großen
Verdrängungsbetriebszustand. Wenn die Zahnradpumpe 10 in
einer Materialhandhabungseinrichtung eines Gabelstaplers verwendet
wird, könnte der große Verdrängungsbetriebszustand
von 100 Prozent festgelegt werden, um dem Lasthochhebezustand zu
entsprechen. Der Kolben 53 hat einen größeren
Durchmesser an der benachbart zum Zylinder 52 liegenden
Seite (hintere Seite) als die vordere Seite. Dadurch wird der Kolben 53 zuverlässig
vorwärts gedrängt, um den Nebendurchgang 50 zu schließen,
selbst wenn die Drücke an den Vorder- und Hinterseiten
des Kolbens 53 zueinander gleich sind.
-
Wenn
die Spule 58 des elektromagnetischen Ventils 55 erregt
ist, empfängt der Spulenkörper 57 die
die Drängkraft der Sprungfeder 59 übertreffende Vorwärtskraft,
und wird vorwärts bewegt. Wenn der Spulenkörper 57 in
der vorderen Position gelegen ist, wird die Kommunikation zwischen
dem Ausstoßdruckkommunikationsdurchgang 61 und
dem Zylinder 52 verschlossen. In diesem Zustand werden
das Spulenkörperloch 56, der Ansaugdruckkommunikationsdurchgang 60 und
der Zylinder 52 miteinander kommuniziert. Hierdurch wird
der Druck im Zylinder 52 des Ventils 51 vom Ausstoßdruck
zum Ansaugdruck verringert. Nachdem die stromaufwärtige
Seite des Nebendurchgangs 50 dem Ausstoßdruck
gleicht, wird der Kolben 53 im Zylinder 52 durch
Empfangen der Druckdifferenz bewegt, wenn der Druck im Zylinder 52 zum
Ansaugdruck wird. Durch den Rückzug des Kolbens 53 in
den Zylinder 52 kommt der Nebendurchgang 50 in
den vollkommen geöffneten Zustand.
-
Nachdem
der Druck an der stromaufwärtigen Seite des Nebendurchgangs 50 verringert
wird, schließt der Ventilkörper 46 den
Hinterausstoßdurchgang 43 durch die Drängkraft
der Sprungfeder 47 des Rückschlagventils 45.
Wie in 5 gezeigt, wenn das Rückschlagventil 45 den
Hinterausstoßdurchgang 43 schließt und
das Ventil 51 den Nebendurchgang 50 öffnet,
wird lediglich das vom Hauptzahnradpumpenbereich P1 ausgestoßene Öl
durch den Auslassdurchgang 41 in die Umgebung ausgestoßen. Das
vom Unterzahnradpumpenbereich P2 ausgestoßene Öl
wird zum Nebendurchgang 50 bereitgestellt. Dann trifft
das Öl die stromaufwärtige Seite des Ansaugdurchgangs 35.
Demnach wird die Ausstoßverdrängung der Zahnradpumpe
mit variabler Verdrängung 10 in diesem Zustand 50 Prozent,
und befindet sich im kleinen Verdrängungsbetriebszustand.
In dieser Ausführungsform wird der Zustand, wo das elektromagnetische
Ventil 55 aktiviert ist, als die 50-Prozent- Ausstoßverdrängung
festgelegt. Jedoch können der Ort der Nut 46 und
des Ansaugdruckkommunikationsdurchgangs 60 im Spulenkörper
derart modifiziert werden, dass ein das elektromagnetische Ventil 55 aktivierender
Zustand als 100-Prozent-Ausstoßverdrängung festgelegt
wird, während ein das elektromagnetische Ventil 55 deaktivierender
Zustand als 50-Prozent-Ausstoßverdrängung festgelegt
wird.
-
Das
Hauptantriebszahnrad 22 und das Unterantriebszahnrad 25 werden
integral mit der Antriebswelle 27 in Übereinstimmung
mit der Drehung der Antriebswelle 27 gedreht. Nachdem das
Hauptantriebszahnrad 22 integral mit der Antriebswelle 27 ausgebildet
ist, entspricht die Drehung der Antriebswelle 27 direkt
der Drehung des Hauptantriebszahnrades 22. Auf der anderen
Seite ist das Unterantriebszahnrad 25 mit der Antriebswelle 27 durch
eine Keilverbindung verbunden, und die Drehung der Antriebswelle 27 wird
zum Unterantriebszahnrad 25 durch die Drehkraftübertragungseinrichtung
mit dem Keil 27A und dem Durchgangsloch 25A übertragen.
-
Das
Hauptabtriebszahnrad 23 und das Unterabtriebszahnrad 26 werden
integral mit der Abtriebswelle 28 in Übereinstimmung
mit der Drehung der Antriebswelle 27 gedreht. Nachdem das Hauptabtriebszahnrad 23 integral
mit der Abtriebswelle 28 ausgebildet ist, entspricht die
Drehung der Abtriebswelle 28 direkt der Drehung des Hauptabtriebszahnrads 23.
Auf der anderen Seite ist der Einführwellenbereich 28A der
Abtriebswelle 28 in das Durchgangsloch 26A mit
dem kreisförmigen Querschnitt im Unterabtriebszahnrad 26 eingeführt,
und die Drehung der Abtriebswelle 28 wird nicht zum Unterabtriebszahnrad 26 übertragen.
Das Unterabtriebszahnrad 26 empfängt die Drehkraft
der Antriebswelle 27 durch den Eingriff mit dem Unterantriebszahnrad 25.
Obwohl die Drehung der Antriebswelle 27 unabhängig
zum Abtriebszahnrad 28 und zum Unterabtriebszahnrad 26 übertragen
wird, werden die Abtriebswelle 28, das Unterabtriebszahnrad 26 synchron
mit geringem Umfangsgeschwindigkeitsunterschied gedreht.
-
Beim
Betrieb der Zahnradpumpe 10 wird das Öl in der
durch die Zahnräder 22, 23 ausgebildeten Einsperrregion
und in der durch die Zahnräder 25, 26 ausgebildeten
Einsperrregion aufgrund des Eingriffs hoch bedruckt. Der Druck des Öls
in den eingesperrten Regionen erzeugt eine Zahnradtrennkraft, um das
Hauptabtriebszahnrad 23 vom Hauptantriebszahnrad 22 zu
trennen, und ebenso eine Zahnradtrennkraft, um das Unterabtriebszahnrad 26 vom
Unterabtriebszahnrad 25 zu trennen. Die Nuten 17A, 19A der
Seitenplatten 17, 19 befinden sich mit dem ausstoßseitigen
Raum 32, wie in 1 gezeigt, in Kommunikation.
Hierdurch wird das bedruckte Öl im ausstoßseitigen
Raum 32 durch die Nuten 17A, 19A in die
Aussparung zwischen den Zahnrädern 22, 23 und
die Hauptzahnradkammer 12 eingeführt, und erzeugt
eine Zahnradannäherungskraft, um die Zahnräder 22, 23 nahe
zueinander hin zu bewegen. In dieser Ausführungsform dienen
die Nuten 17A, 19A als die Hauptdrängbereiche,
die Zahnräder 22, 23 durch Aufbringen
der Zahnradannäherungskraft als eine Radiallast zu drängen. Ähnlich
befinden sich die Nuten 18A, 20A der Seitenplatten 18, 20 mit
dem ausstoßseitigen Raum 34, wie in 1 gezeigt,
in Kommunikation, und erzeugen eine Zahnradannäherungskraft,
um die Zahnräder 25, 26 nahe zueinander zu
bewegen. Die Nuten 18A, 20A dienen als die Unterdrängbereiche,
um die Zahnräder 25, 26 durch Aufbringen
der Zahnradannäherungskraft als eine Radiallast zu drängen.
-
Im
großen Verdrängungsbetrieb sind die Drücke
in den ausstoßseitigen Räumen 32, 34 hoch. Dadurch
können die Zahnradannäherungskräfte ausreichend
gegen die Zahnradtrennkräfte widerstehen, welche aufgebracht
sind, um das Antriebszahnrad 22 vom Abtriebszahnrad 23 im
Hauptzahnradmechanismus 21 zu trennen, und ebenso das Abtriebszahnrad 26 vom
Antriebszahnrad 25 im Unterzahnradmechanismus 24.
Deshalb sind die Antriebswelle 27 und die Abtriebswelle 28 innerhalb
des Bereichs der Aussparungen der Lager 29 durch Empfangen
der Zahnradannäherungskräfte in den Haupt- und
Unterzahnradmechanismen 21, 24 gelegen.
-
Im
kleinen Verdrängungsbetriebszustand, nachdem der Druck
im ausstoßseitigen Raum 32 im Hauptzahnradmechanismus 21 groß ist,
ist der Effekt der Zahnradtrennkraft vernachlässigbar, ähnlich
zum Fall beim großen Verdrängungsbetrieb. Die
drehende Antriebswelle 27 und die Abtriebswelle 28 sind
in dem Bereich der Aussparungen der Lagerungen 29 durch
Empfangen der Zahnradannäherungskraft im Hauptzahnradmechanismus 21 gelegen, ähnlich zum
Fall beim großen Verdrängungsbetrieb. Auf der anderen
Seite ist im Unterzahnradpumpenbereich P2 der Druck im ausstoßseitigen
Raum 34 geringer als der Druck beim großen Verdrängungsbetrieb.
Deshalb ist die Zahnradannäherungskraft im Unterzahnradmechanismus 24 derart
klein, dass der Effekt der Zahnradtrennkraft im Unterzahnradmechanismus 24 relativ
hoch wird. Allerdings ist das Hauptabtriebszahnrad 23 integral
mit der Abtriebswelle 28 ausgebildet, und die Abtriebswelle 28 ist
in das Unterabtriebszahnrad 26 eingeführt. Hierdurch
wird die am Hauptantriebszahnrad 22 und am Hauptabtriebszahnrad 23 aufgebrachte
Zahnradannäherungskraft am Unterantriebszahnrad 25 und
am Unterabtriebszahnrad 26 durch die Antriebswelle 27 und
die Abtriebswelle 28 aufgebracht, und schränkt
die Trennung des Unterantriebszahnrads 25 und des Unterabtriebszahnrads 26 ein.
Das bedeutet, die Antriebswelle 27 und die Abtriebswelle 28 dienen
dazu, die Trennung des Unterantriebszahnrads 25 vom Unterabtriebszahnrad 26 im
Unterzahnradpumpenbereich P2 zu begrenzen.
-
Im
kleinen Verdrängungsbetriebszustand wird eine Trennung
und eine Annäherung des Unterabtriebszahnrads 26 im
Bereich der Aussparung zwischen dem Durchgangsloch 26A und
dem Einführwellenbereich 28A wiederholt. Allerdings
ist der Bereich der Trennung und der Annäherung des Unterabtriebzahnrads 26 wesentlich
kleiner als die Aussparung zwischen dem Lager 29 und der
Abtriebswelle 28, und im vernachlässigbaren Niveau
hinsichtlich Lärm und Vibration. So begrenzt die Abtriebswelle 28 die
Trennung des Unterabtriebszahnrads 26, das der Zahnradtrennkraft
im Unterzahnradmechanismus 24 gegenüber liegt,
nachdem die Abtriebswelle 28 die Abtriebszahnräder 23, 26 verbindet,
um eine radiale Last zu übertragen. In dieser Ausführungsform
dient die am Hauptantriebszahnrad 22 und am Hauptabtriebszahnrad 23 aufgebrachte Zahnradannäherungskraft
als die radiale Last, und wird durch die Antriebswelle 27 und
die Abtriebswelle 28 vom Hauptzahnradmechanismus 21 des
Hauptzahnradpumpenbereichs P1 zum Unterzahnradmechanismus 24 des
Unterzahnradpumpenbereichs P2 übertragen. Entsprechend
wird im kleinen Verdrängungsbetrieb die Trennung und die
Annäherung des Unterabtriebszahnrads 26 bezüglich
des eingreifenden Unterantriebszahnrad 25 im Unterzahnradpumpenbereich
P2 verhindert.
-
Die
Zahnradpumpe mit variabler Verdrängung 10 der
bevorzugten Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung weist die folgenden vorteilhaften Effekte
auf.
- (1) Während des kleinen Verdrängungsbetriebs der
Zahnradpumpe 10 ist die Zahnradannäherungskraft
klein und die Zahnradtrennkraft wird im Unterzahnradmechanismus 24 relativ
einflussreich. Jedoch wird die Zahnradannäherungskraft an
den Hauptzahnrädern 22, 23 durch die
Antriebs- und Abtriebswellen 27, 28 an den Unterzahnrädern 25, 26 aufgebracht.
Weiter, selbst wenn die Zahnradtrennkraft im Unterzahnradmechanismus 24 des
Unterzahnradpumpenbereichs P2 erzeugt wird, wird die Wiederholung
der Trennung und Annäherung des Unterabtriebszahnrads 26 im
Bereich der Aussparung zwischen dem Durchgangsloch 26A und
dem Einführwellenbereich 28A begrenzt. Die Trennung
und Annäherung des Unterabtriebszahnrads 26 ist
hinsichtlich Lärm und Vibration im vernachlässigbaren
Bereich. Deshalb wird in seinem kleinen Verdrängungsbetriebszustand
die Trennung und Annäherung des Unterabtriebszahnrads 26 bezüglich dem
eingreifenden Unterantriebszahnrad 25 im Unterzahnradpumpenbereich
P2 verhindert.
- (2) Die Abtriebswelle 28 ist relativ zum Unterabtriebszahnrad 26 drehbar.
Hierdurch wird beim Zusammensetzen der Zahnradpumpe 10 das
Unterabtriebszahnrad 26 bezüglich dem Unterantriebszahnrad 25 so
einfach wie im Stand der Technik nach Eingreifen des Hauptabtriebszahnrads 23 am
Hauptantriebszahnrad 22 im Hauptzahnradpumpenbereich P1
positioniert.
-
Eine
modifizierte Ausführungsform zur obigen bevorzugten Ausführungsform
wird in 6 gezeigt. Auf ähnliche
oder gleiche Teile oder Elemente wird durch die gleichen Bezugszeichen
wie diejenigen in der obigen Ausführungsform Bezug genommen.
-
Die
Abtriebswelle 28 und das Unterabtriebszahnrad 26 können
durch eine Keilverbindung verbunden sein, ähnlich zur Keilverbindung
der Antriebswelle 27 und des Unterantriebszahnrads 25.
In dieser modifizierten Ausführungsform wird die Drehung
der Abtriebswelle 28 zum Unterabtriebszahnrad 26 durch
die Keilverbindung zwischen der Abtriebswelle 28 und dem
Unterabtriebszahnrad 26 übertragen. Die Drehung
der Antriebswelle 27 wird ebenso zum Unterabtriebszahnrad 26 durch
den Eingriff des Unterantriebszahnrads 25 und des Unterabtriebszahnrads 26 übertragen.
-
In
der modifizierten Ausführungsform wird die Trennung und
Annäherung des Unterabtriebszahnrads 26 bezüglich
dem eingreifenden Unterantriebszahnrad 25 im Unterzahnradpumpenbereich
P2 während des kleinen Verdrängungsbetriebs verhindert, ähnlich
zur obigen bevorzugten Ausführungsform. In dieser bevorzugten
Ausführungsform wird eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit
erfordert, um das Hauptabtriebszahnrad 23 und das Unterabtriebszahnrad 26 zum
Hauptantriebszahnrad 22 und zum Unterantriebszahnrad 25 für
einen gegenseitigen Eingriff zu positionieren.
-
Die
zuvor beschriebenen Ausführungsformen umfassend die modifizierte
Ausführungsform müssen als erklärend
und nicht beschränkend betrachtet werden. Deshalb ist die
vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen
begrenzt, sondern Modifikationen sind wie folgt im Bereich der Erfindung
anwendbar.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform, wenn die maximale Verdrängung
der Zahnradpumpe mit variabler Verdrängung als 100 Prozent
festgelegt ist, und die Verdrängung von sowohl den Haupt-
und Unterzahnradpumpenbereichen als 50 Prozent festgelegt ist. Die
Kapazität jedes Zahnradpumpenbereichs kann geeigneterweise
zum Beispiel auf 70 Prozent und 30 Prozent abhängig von
der Bedingung festgelegt werden.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform sind zwei Zahnradpumpenbereiche,
d. h. der Hauptzahnradpumpenbereich und der Unterzahnradpumpenbereich,
vorgesehen. Jedoch kann die Anzahl der Zahnradpumpenbereiche mehr
als zwei sein. In diesem Fall kann das von dem zumindest einem Zahnradpumpenbereich
ausgestoßene Öl durch den Nebendurchgang im kleinen
Verdrängungsbetrieb fließen.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform hat der Ansaugdurchgang über
die gesamte Längsrichtung den kreisförmigen Querschnitt.
Jedoch muss der Ansaugdurchgang keinen kreisförmigen Querschnitt
haben. Der Querschnitt des Ansaugdurchgangs kann zum Beispiel polygonal,
elliptisch oder von rechteckiger Gestalt sein.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform sind die Ausstoßdurchgänge
vorgesehen, um den ausstoßseitigen Raum jeder Zahnradkammer
und den Auslassdurchgang zu verbinden. Der ausstoßseitige Raum
jeder Zahnradkammer kann ohne einen Ausstoßdurchgang direkt
mit dem Auslassdurchgang verbunden sein. In diesem Fall wird ein
Rückschlagventil benötigt, um den die Zahnradkammern
verbindenden Auslassdurchgang zu verschließen.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform ist der Nebendurchgang
ausgebildet, um durch die Hinterseite der Hinterenden der Antriebswelle
und der Abtriebswelle zu gelangen. Jedoch ist der Nebendurchgang
nicht darauf beschränkt, in der zuvor beschriebenen Position
ausgebildet zu sein. Zum Beispiel kann der Nebendurchgang um zumindest
eine der äußeren Umfänge der Antriebswelle
und der Abtriebswelle gelangen. In diesem Fall kann der Nebendurchgang
bevorzugt zwischen der hintersten Zahnradkammer und den Hinterenden
der Antriebswelle und der Abtriebswelle ausgebildet sein, um den
Zusammenschlussbereich des Nebendurchgangs zum Ansaugdurchgang an
der stromaufwärtigen Seite des Ansaugdurchgangs auszubilden.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform weist das Unterabtriebszahnrad
das Durchgangsloch mit kreisförmigem Querschnitt auf, und
die Abtriebswelle ist in das Durchgangsloch eingeführt,
wodurch die relative Drehung und die relative Axialbewegung der Abtriebswelle
und des Unterabtriebszahnrads ermöglicht wird. Das Unterabtriebszahnrad
kann integral mit der Abtriebswelle ausgebildet sein, ähnlich zum
Hauptabtriebszahnrad. In diesem Fall wird ein Durchgangsloch im
Unterabtriebszahnrad nicht ausgebildet, und eine Aussparung existiert
nicht zwischen der Abtriebswelle und dem Unterabtriebszahnrad. Demnach
wird die Trennung und die Annäherung des Unterabtriebszahnrads
beim kleinen Verdrängungsbetrieb zuverlässiger
verhindert, verglichen zu einem Fall mit einem Durchgangsloch. Jedoch
wird eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit erfordert, um das Hauptabtriebszahnrad
und entsprechend das Unterabtriebszahnrad zum Hauptantriebszahnrad
und zum Unterantriebszahnrad in Eingriff zu bringen. Die Abtriebswelle
kann in das Hauptabtriebszahnrad und das Unterabtriebszahnrad eingeführt
sein. In diesem Fall wird der Verarbeitungsprozess der Teile leicht
durchgeführt. Das Hauptabtriebszahnrad und das Unterabtriebszahnrad
können integral mit entsprechend verschiedenen Abtriebswellen
ausgebildet sein, und die Abtriebswellen können durch an
jeden Enden der Abtriebswellen ausgebildeten Schraubenbereichen
verbunden sein. In diesem Fall sind die Abtriebszahnräder
relativ drehbar, und der Eingriffsprozess der Zahnräder
wird leicht beim Zusammensetzen der Zahnradpumpe durchgeführt.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform wird eine Keilverbindung
als die Drehkraftübertragungseinrichtung zwischen der Antriebswelle
und dem Unterantriebszahnrad verwendet, jedoch ist die Drehkraftübertragungseinrichtung
nicht auf die Keilverbindung begrenzt. Die Drehkraftübertragungseinrichtung
kann eine Passfeder oder eine Kerbverzahnung sein. Alternativ kann
die Drehkraftübertragungseinrichtung ein das Unterantriebszahnrad
zur Antriebswelle zum Verschrauben befestigender Schraubenmechanismus
sein. Die Drehkraftübertragungseinrichtung kann die Struktur
sein, wo das Unterantriebszahnrad integral mit der Antriebswelle
ausgebildet ist. Weiter kann die Drehkraftübertragungseinrichtung
zwischen der Abtriebswelle und dem Unterabtriebszahnrad verwendet
werden.
-
Deshalb
werden die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen
als erklärend und nicht beschränkend betrachtet,
und die Erfindung ist nicht auf die hierin angegebenen Details begrenzt,
sondern kann im Bereich der angehängten Ansprüche
modifiziert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-