SE524097C2 - Kugghjulspump - Google Patents

Description

30 35 n . . . .- 524 097 2 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en kugghjulspump där den ingående roterbara axeln och kugghjulet uppvisar samverkande ytor som har en fonn som väsentligen eliminerar risken att kugghj ulet snedbelastas under drift av den roterbara axeln.

Detta syfte uppnås med kugghj ulspumpen av det inledningsvis nämnda slaget, vilken kännetecknas de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del.

Kontaktomrâdet mellan axeln och kugghjulet görs här medvetet väsentligt smalare än kugghjulets bredd samtidigt som det koncentreras till kugghjulets axiella mittparti. Även i de fall passformen hos de ytor, som bildar kontaktområdet, är otillräcklig kommer åtminstone rörelseövertöringen mellan axeln och kugghjulet att ske inom det avsedda kontaktområdet. Med fördel har kontaktområden en axiell sträckning som är mindre än en fjärdedel av kugghjulets bredd. Eflersom kontaktområdet är relativt begränsat och väsentligen centralt beläget kan inte en eventuell lokal rörelseöverföring ske inom kontaktområdet på ett särskilt stort avstånd från nämnda radiella plan som sträcker sig centralt genom kugghjulet. Risken för snedbelastning av kugghjulet är därmed väsentligen eliminerad.

Enligt en föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning avdelar nämnda radiella plan kontaktområdet i två väsentligen lika stora delar. Med ett sådant helt centrerat kontaktområde i förhållande till kugghjulet elimineras ytterligare risken att kugghjulet snedbelastas. Lika höga krav på tillverkningstoleransema hos axelns och kugghjulets ytor över vilket rörelseöverföringen sker behöver här inte ske eftersom rörelseöverföringen under alla omständigheter kommer att ske mycket nära nämnda radiella plan som sträcker sig centralt genom kugghjulet.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande innefattas nämnda första yta i en urtagning hos axeln. En sådan urtagning kan, exempelvis, fräsas ut ur axelns yta.

Nämnda andra yta kan innefattas i ett parti hos kugghjulet vilket parti sträcker sig radiellt inåt i nämnda hål. Ett sådant format kugghjul med ett parti som sträcker sig radiellt inåt i kugghjulets hål kan, exempelvis, framställas medelst sintring.

Företrädesvis har urtagning hos axeln en form som motsvarar och därmed mottager kugghjulets inåt sträckande parti. Axelns första yta och kugghjulets andra yta bör ha en l0 l5 20 25 30 35 - . . ~ .- 524 097 3 lutning som tillhandahåller ett fast ingrepp mellan ytorna för att medge nämnda rotationsöverföring.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning har nämnda andra yta en väsentligen plan sträckning i en axiell riktning och nämnda första yta en krökt sträckning i en axiell riktning så att nämnda kontaktområde erhålls. Kugghjulets parti innefattar här således en första yta med en plan form medan axelns urtagning innefattar en andra yta med en krökt form som medger att endast den del av den första krökta ytan som anligger centralt mot kugghj ulets plana andra yta erhåller kontakt under en rörelseöverföring och bildar nämnda kontaktområde. Med fördel har den första ytan har en krökt sträckning utanför kontaktområdet så att avståndet mellan den första ytan och den andra ytan ökar i proportion till avståndet från kontaktområdet. Ett eventuellt slitage av de första och andra ytorna resulterar här i att kontaktområdet kan öka något i storlek men med en sådan krökning garanteras att det inte kommer att innefatta de ytor som är belägna på ett större avstånd från kugghjulets axiella mittplan.

Risken för snedbelastning ökar således här endast marginellt med en förslitning av kontaktytorna.

Enligt en alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning har nämnda första yta en plan sträckning i en axiell riktning och att nänmda andra yta har en krökt sträckning i en axiell riktning med en form så att nämnda erhålls. Axelns urtagning innefattar här en plan första yta medan kugghj ulet parti innefattar en andra krökt yta med en forrn som medger att endast en central del hos kugghjulet kommer till anliggning mot axelns andra yta och bildar nämnda kontaktområde. På ett motsvarande sätt som ovan kan den andra ytan ha en krökt sträckning utanför kontaktområdet så att avståndet mellan den första ytan och den andra ytan ökar i proportion till avståndet från kontaktområdet.

Motsvarande fördelar avseende nedslitna kontaktytor erhålls även här. Ju smalare kontaktområdet görs desto större blir belastningen på de första och andra ytoma i detta område.

Enligt en arman föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning är kugghjulspumpen anordnad i en hydrodynamisk broms och inrättat att pumpa ett medium från en förrådsutrymme. En kugghjulspump innefattar ett fåtal delar och kräver ett relativt litet utrymme. Den är därför lämplig att använda en sådan för att transportera olja i en retarder hos ett fordon. Med fördel innefattar den hydrodynamiska bromsen en struktur med ett flertal urtagningar som var och en har en . - a - .n l5 20 25 30 35 - o - . .- 524 097 4 öppning i ett väsentligen gemensamt plan och att kugghjulspumpen är inrättad att anordnas i en av nämnda urtagningar. Med en sådan placering blir kugghjulspumpen lätt åtkomlig för montering och demontering.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs såsom exempel föredragna utföringsformer av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3a-b Fig. 4a-b Fig. Sa-b Fig. 6a-b visar ett snitt av en retarder som innefattar en kugghjulspump, visar en kugghjulspump, visar en axel hos en kugghjulspump enligt en första utiöringsforrn, visar ett kugghjul hos en kugghjulspump enligt en första utföringsform, visar en axel hos en kugghjulspump enligt en andra utföringsform och visar ett kugghjul hos en kugghjulspump enligt en andra utföringsforrn.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPF INN INGEN Fig. l visar en hydrodynamisk broms i form av en retarder hos ett motordrivet fordon.

Retardem innefattar en stator l och en rotor 2. Statom 1 har en ringfonnig fördjupning 3 med ett flertal skovlar 4 som är anordnade med likforrniga mellanrum längs den ringforrniga fördjupningen 3. Rotom 2 har en motsvarande ringforrnig fördjupning 5 som innefattar ett flertal skovlar 6 vilka likaledes är anordnade med likformiga mellanrum längs den ringforrniga fördjupningen 5. Statoms 1 och rotorns 2 fördjupningar 3, 5 är koaxiellt anordnade i förhållande till varandra så att de tillsarrnnans bildar ett toroidforrnat utrymme 7. Rotom 2 innefattar ett axelparti 8 som är fast förbundet med en roterbar axel 9. Den roterbara axeln 9 är i sin tur förbunden med en lämplig drivaxel hos fordonets drivlina. Rotom 2 kommer därmed att rotera tillsammans med fordonets drivlina.

Den i Fig.l visade retardern innefattar ett hölje som består av en första del 10 och en andra del ll. Den första delen 10 innefattar en kropp i vilken bl.a. statom 1 och rotom 2 är anordnad. Den andra delen 11 har en lockformig konstruktion och är lösgörbart monterbar längs ett törbindningsområde 12 med den första delen 10 så att de i ett monterat tillstånd bildar ett slutet hölje. I förbindningsornrådet 12 är en packning 13 « - n . e. 10 15 20 25 30 35 524 097 5 anordnad så att hölj et bildar en tät inneslutning. Den första delen 10 innefattar ett flertal urtagningar 14 för mottagning av olika komponenter 15 hos retardem.

Urtagningarrra 14 har en form och storlek som är anpassade för den specifika komponent 15 som de mottar. En sådan urtagning 14' innefattar en kugghjulspump 15'.

Urtagningarna 14 har var och en en öppning i ett väsentligen gemensamt plan A. Den streckade linjen A-A i Fig. l visar nämnda plan A. Den första delens 10 och den andra delens 11 förbindningsområde 12 har även en sträckning i nämnda plan A. Med en sådan placering blir komponentema 15 inklusive kugghjulspumpen 15' lätt åtkomlig för montering och demontering. Kugghjulspumpen 15' drivs medelst den roterbara axeln 9. Kugghjulspumpen 15 ' erhåller därmed en kontinuerlig drift så snart fordonet är i drift. Kugghjulspumpen 15' transporterar därvid olja från en oljesump 23 till det toroidforrnade utrymmet 7 då en bromsverkan önskas av retardem och till en ledningskrets förbi det toroidformade utrymmet 7 då ingen bromsverkan önskas av retardem.

F ig. 2 visar en kugghj ulspump 15' mer i detalj. Kugghjulspumpen 15' innefattar en roterbart lagrad kuggring 16 som är försedd med ett flertal invändiga kuggar l6'. Ett kugghjul 17 är excentriskt anordnat inuti kuggringen 16 och innefattar utvändiga kuggar 17' som är i ingrepp med kuggringens invändiga kuggar l6'. Ett parti hos den roterbara axeln 9 sträcker sig genom ett centralt hål 18 hos kugghjulet 17. Den roterbara axelns 9 och kugghjulet 17 är förbundna med varandra så att en rotationsrörelse från axeln 9 överförs till kugghjulet 17. Kugghjulet 17 överföri sin tur nämnda rotationsrörelse till kuggringen 16. I utrymmet mellan kuggringen 16 och kugghjulet 17 finns en lågtrycksida 19, med en inloppsledning för oljan och en högtrycksida 20 med en utloppsledning för oljan. Inloppsledningen och utloppsledningen är inte visade i figuren då anordnandet av sådana i samband med en kugghjulspump 15' är konventionell teknik. När kugghjulet 17 och kuggringen 16 roterar kommer oljan att sugas från lågtrycksidan 19 till högtrycksidan 20 där oljan genom det successivt reducerade utrymmet mellan kuggama l6', 17' erhåller ett ökat tryck. Den trycksatta oljan transporteras till det toroidformade utrymmet 7 då en bromsverkan önskas eller till en ledningskrets som leder förbi det toroidformade utrymmet 7 då ingen bromsverkan önskas.

F ig. 3a visar en frontvy av den roterbara axeln 9 hos kugghjulspumpen l5'och Fig. 3b visar en sidovy av den roterbara axeln 9. Den roterbara axeln 9 innefattar en urtagning 21 med en första yta 21 '. Den första ytan 21' har en krökt sträckning i en axiell 10 20 25 30 35 524 097 6 riktning. Den första ytans 21' axiella sträckning överstiger kugghjulets 17 bredd b. Den krökta första ytan 21' innefattar en konvex form med ett kontaktområde a som bildar ett väsentligen centralt utskjutande parti i axelns 9 rotationsriktning. Kontaktområdet a har en axiell sträckning som är åtminstone mindre än hälften av kugghjulets 17 bredd b. Med fördel har kontaktområdet a en axiell sträckning som utgör 15-25 % av kugghjulets 17 bredd b. Kontaktområdets a gränser har i figurema markerats med streckade linjer. Ett radiellt plan c som sträcker sig centralt genom kugghjulet avdelar kontaktområdet i två väsentligen lika stora delar. Det radiella planet c har markerats med en prickad linje i figurerna.

Fig. 4a visar en frontvy av enbart kugghjulet 17 hos kugghjulspumpen 15' och Fig. 3b visar en snittvy av kugghjulet 17 längs ett plan B som definieras av linjen B-B i Fig. 4a. Kugghj ulet 17 innefattar ett parti 22 som sträcker sig radiellt inåt i kugghjulets centrala hål 18. Partiet 22 innefattar en andra yta 22'. Den andra ytan 22' har en plan sträckning i en axiell riktning längs hela kugghjulets 17 bredd b. Kugghj ulets parti 22 har en form som medger mottagning i axelns urtagning 21 så att en överföring av axelns rotationsrörelse till kugghjulet 17 medges via den första ytan 21' och den andra ytan 22'. Genom den första ytans 21' krökta form kommer här endast kontaktområdet a hos den första ytan 21' i kontakt med den andra ytan 22' hos kugghjulets parti 22. Den första ytans 21' kontaktområde a har en position så att dess mittpunkt är beläget i det radiella planet c, som sträcker sig centralt genom kugghjulet 17. Därmed är kontaktområdet a symetriskt anordnat på båda sidor om nämnda plan c. Den första ytan 21' har en krökt sträckning utanför kontaktområdet a så att avståndet mellan den första ytan 21' och den andra ytan 22' ökar i proportion till avståndet från kontaktområdet a.

Vid drifi av axeln 9 kommer den första ytans 21' kontaktområde a i kontakt med kugghjulets andra yta 22'. Kontaktområdet a är således väsentligt smalare än kugghjulets 17 bredd b samtidigt som det har koncentreras till ett område runt kugghjulets 17 axiella centrum. Även om passformen hos den första ytan 21' och den andra ytan 22' inte skulle vara helt optimala garanteras ändå att axelns 9 rörelser överföras till kugghjulet 17 via en del av kontaktornrådet a. Eftersom kontaktområdet a har en relativt begränsad bredd och är centralt beläget i förhållande till kugghjulet 17 kommer en sådan eventuell lokal överföring inom kontaktområdet a att ske på ett relativt begränsat avstånd från nämnda radiella plan c som sträcker sig centralt genom 15 20 25 30 524 097 7 kugghj ulet. Risken för snedbelastning av kugghjulet 17 är därmed väsentligen obefintlig.

Fig. Sa och 5b visar en roterbar axel 9 med en alternativt formad urtagning 21.

Urtagningen 21 har här en första yta 21' med en väsentligen plan sträckning i en axiell riktning. Fig. 6a och 6b visar ett kugghj ul l7med ett alternativt format parti 22. Partiet 22 har här en andra yta 22' med en krökt sträckning i en axiell riktning längs hela kugghjulets 17 bredd b. Den krökta andra ytan 22' har en konvex form med ett kontaktområde a som bildas av ett väsentligen centralt utskj utande parti som är riktat mot kugghjulets 17 rotationsriktning. Kontaktområdet a har en axiell sträckning som här motsvarar cirka 15-25 % av kugghjulets bredd b. Den andra ytan 227' har en krökt sträckning utanför kontaktområdet så att avståndet mellan den första ytan 21' och den andra ytan 22' ökar i proportion till avståndet från kontaktområdet.

Vid drift av axeln 9 kommer i detta fall den plana första ytan 21' i kontakt med kontaktområdet a hos den andra ytan 22' hos kugghj ulet 17. Kontaktområdet a är således väsentligt smalare än kugghjulets 17 bredd b samtidigt som det har koncentreras till ett område runt kugghjulets 17 centrum. Även om passformen hos den första ytan 21' och den andra ytan 22' inte skulle vara helt optimala garanteras ändå att axelns 9 rörelser kommer att överföras till kugghj ulet 17 via en del av kontaktområdet a. Eftersom kontaktområdet a är relativt smalt och är centralt anordnat på kugghjulet kommer en sådan lokal överföring inom kontaktornrådet a att garanterat ske på ett relativt begränsat avstånd från nämnda radiella plan c.

Uppfinningen är på intet sätt begränsad till den beskrivna utföringsformen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. De första och andra ytorna kan ha väsentligen godtyckliga former men som i samverkan tillhandahåller ett kontaktområde som är centralt beläget i förhållande till kugghjulet. Beskrivningsexemplet är gjort med hänvisning till en retarder i ett fordon men uppfinningen kan på analogt sätt utnyttjas i alla applikationer där motsvarande problem och förutsättningar föreligger både inom fordonsteknikområden och inom andra områden där det förekommer kugghjulspumpar.

Claims (7)

15 20 25 30 35 . . Q « .- 524 097 8 Patentkrav

1. Kugghjulspump för en hydrodynamisk broms, varvid kugghjulspumpen innefattar en roterbart lagrad kuggring (16) med invändiga kuggar ( 16'), ett kugghjul (17), som är excentriskt anordnat inuti kuggringen (16) och innefattar utvändiga kuggar (17') som är inrättade att gå i ingrepp med kuggringens invändiga kuggar (16'), och en roterbar axel (9) som innefattar ett parti som sträcker sig genom ett hål (18) hos kugghjulet, varvid nämnda parti hos axeln (9) har en urtagning (21) som innefattar en första yta (21') och kugghjulet ett parti (22), som sträcker sig radiellt inåt i kugghjulets hål (18) och innefattar en andra yta (22'), varvid den första ytan (21 ') och andra ytan (22') är så fonnade att de medger en överföring av en rotationsrörelse från axeln (9) till kugghjulet (17), kännetecknad av att nämnda överföring mellan den första ytan (21') och andra ytan (22') sker via ett kontaktområde (a), som har axiell sträckning som är mindre än hälften av kugghjulets axiella sträckning (b) och avdelas av ett radiellt plan (c) som sträcker sig centralt genom kugghjulet (17).

2. Kugghjulspump enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda radiella plan (c) avdelar kontaktområdet (a) i två väsentligen lika stora delar.

3. Kugghjulspump enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda andra yta (22') har en väsentligen plan sträckning i en axiell riktning och att nämnda första yta (21') har en krökt sträckning i en axiell riktning med en form så att nämnda kontaktområde (a) erhålls.

4. Kugghj ulspump enligt krav 3, kännetecknad av att den första ytan (21') har en krökt sträckning utanför kontaktområdet (a) så att avståndet mellan den första ytan (21') och den andra ytan (22') ökari proportion till avståndet från kontaktområdet (a).

5. Kugghjulspump enligt något av de föregående kraven 1 till 3, kännetecknad av att nänmda första yta (21') har en plan sträckning i en axiell riktning och att nämnda andra yta (22') har en krökt sträckning i en axiell riktning med en form så att nänmda kontaktområde (a) erhålls.

6. Kugghjulspump enligt krav 5, kännetecknad av att den andra ytan (22') har en krökt sträckning utanför kontaktområdet så att avståndet mellan den första ytan (21') och den andra ytan (22') ökar i proportion till avståndet från kontaktområdet. 524 097 9

7. Kugghjulspump enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den hydrodynamiska bromsen innefattar en struktur med ett flertal urtagningar (14) för mottagning av olika komponenter (15), varvid var och en av nämnda urtagningar (14) har en öppning i ett väsentligen gemensamt plan (A) och att kugghjulspumpen (15') är inrättad att anordnas i en av nämnda urtagningar (14'). n | - . ua