專(zhuān)利名稱(chēng)：高效內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)式液體變?nèi)菔綑C(jī)械，尤其涉及一種液壓傳動(dòng)系統(tǒng)用高 效內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)。
背景技術(shù)：
在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，系統(tǒng)傳遞的能量與流量和壓力的積成正比，傳遞 的力與工作面積和壓力的積成正比，因此若壓力提高，則對(duì)應(yīng)于相同的傳 遞能量和力來(lái)說(shuō)，流量和工作面積就可以減小。因而對(duì)于要求結(jié)構(gòu)高度緊 湊、重量極度縮減的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)而言，高工作壓力的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的 小的流量意味著泵、油箱的尺寸和管路的直徑可以減小，小的工作面積意 味著油缸、油馬達(dá)的體積可以縮小。在過(guò)去的30年中，液壓系統(tǒng)的使用工
作壓力獲得了顯著的提高在上世紀(jì)60年代至70年代，常規(guī)液壓系統(tǒng)的 使用工作壓力在20 MPa左右，上世紀(jì)90年代某些液壓系統(tǒng)的使用工作壓 力提高到35 MPa，預(yù)計(jì)到2010年高性能的液壓系統(tǒng)的使用工作壓力有可 能提高到45 MPa。隨著使用工作壓力的提高，液壓系統(tǒng)中所有的液壓元件， 如泵、馬達(dá)、控制閥、油管和接頭等的額定工作壓力均需相應(yīng)地提高，而 其中最困難的挑戰(zhàn)在于泵和馬達(dá)。所有容積式泵和馬達(dá)，其內(nèi)泄漏和工作 壓力成正比，工作壓力越高，內(nèi)泄漏就越大，容積效率也就越低。對(duì)于同 一個(gè)泵，在20 MPa工況下其容積效率假定是90%，而當(dāng)工作壓力提高到45 MPa時(shí)，其容積效率就可能只有70%，即30%的能量轉(zhuǎn)化為熱能被損耗掉 而沒(méi)有傳遞到有效負(fù)載上。這不僅是很大的能源浪費(fèi)，而且需要大容量的 液壓冷卻器來(lái)降低工作油溫，以避免過(guò)低的油粘度對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的破壞和高 溫下密封件的失效?？傊?，要提高容積式泵和馬達(dá)的額定工作壓力，就必
須減少其內(nèi)泄漏，提高容積效率。
與外嚙合齒輪泵相比，內(nèi)嚙合齒輪泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、流量及 壓力脈動(dòng)小、噪音低、對(duì)介質(zhì)污染不敏感等優(yōu)點(diǎn)，因而近年來(lái)得到了較快 的發(fā)展。內(nèi)嚙合齒輪泵的基本結(jié)構(gòu)一般是由殼體和容納在該殼體中的內(nèi)嚙 合齒輪副組成，該內(nèi)嚙合齒輪副包括一個(gè)外周具有輪齒的轉(zhuǎn)子(即外齒輪) 和一個(gè)套裝在殼體中并在其內(nèi)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)齒圈，該轉(zhuǎn)子的軸心與內(nèi)齒 圈的軸心之間存在有一定的偏心距。通常情況下，泵的動(dòng)力輸入軸直接驅(qū) 動(dòng)轉(zhuǎn)子，然后轉(zhuǎn)子通過(guò)嚙合帶動(dòng)內(nèi)齒圈，轉(zhuǎn)子和內(nèi)齒圈同時(shí)以各自的軸心 為中心作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。從理論上來(lái)說(shuō)， 一般的齒輪泵都可用作齒輪馬達(dá)，它 們的結(jié)構(gòu)基本上是一致的。齒輪泵是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體介質(zhì)的壓力能， 而齒輪馬達(dá)是將流體介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。
在結(jié)構(gòu)上內(nèi)嚙合輪泵可分成不帶鍥形塊和帶鍥形塊的兩類(lèi)。帶鍥形塊 內(nèi)嚙合齒輪泵一般具有較高的容積效率，其原因在于鍥形塊與轉(zhuǎn)子輪齒齒 頂之間的接觸為面接觸，因而形成的密封為面密封，所以高壓與低壓容積 腔之間的泄漏就較少。因此，帶鍥形塊內(nèi)嚙合齒輪泵適用于高壓工作條件，
即壓力大于20MPa的工作場(chǎng)合。然而帶鍥形塊內(nèi)嚙合齒輪泵制造工藝復(fù)雜， 加工成本很高，并且對(duì)所用液體介質(zhì)的清潔度要求很高，可靠性也較低， 因此過(guò)高的成本限制了其應(yīng)用范圍， 一般僅用于有高壓和低噪聲要求的液 壓系統(tǒng)。
不帶鍥形塊內(nèi)嚙合齒輪泵的轉(zhuǎn)子的輪齒數(shù)為N，內(nèi)齒圈的輪齒數(shù)為 N+l且同時(shí)參加嚙合，從而轉(zhuǎn)子與內(nèi)齒圈之間形成N+1個(gè)容積腔。該類(lèi)嚙 合稱(chēng)為一齒差嚙合， 一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有一齒差內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)齒圈的輪齒為 圓弧齒形，轉(zhuǎn)子的輪齒為圓弧共軛齒形。理論上講，相鄰容積腔互相由輪 齒嚙合封閉，容積腔容積各不相同，其大小隨齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)而連續(xù)變化，
但由于輪齒間的嚙合接觸為線(xiàn)接觸，也就是說(shuō)，各相鄰容積腔之間的封閉 為線(xiàn)封閉，所以現(xiàn)有不帶鍥形塊內(nèi)嚙合齒輪泵阻止油液從高壓容積腔到低 壓容積腔泄漏的能力比較差，故容積效率比較低。因此，不帶鍥形塊內(nèi)嚙
合齒輪泵過(guò)去僅應(yīng)用于低中壓工作場(chǎng)合，即工作壓力一般不能大于15MPa， 不過(guò)不帶鍥形塊內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)在于加工成本較低、適用范圍廣，所 以市場(chǎng)用量較大。
齒輪泵的內(nèi)泄漏一般包括徑向內(nèi)泄漏和軸向內(nèi)泄漏，徑向內(nèi)泄漏由齒 輪副嚙合的齒頂間隙引起的，軸向內(nèi)泄漏則是由齒輪副與泵體內(nèi)腔側(cè)面之 間的齒側(cè)間隙引起的。由于嚙合接觸為線(xiàn)接觸以及加工精度的限制，內(nèi)嚙 合齒輪泵轉(zhuǎn)子輪齒與內(nèi)齒圈輪齒之間一般存在著微量的齒頂間隙，該微量 間隙盡管可能只有0.025毫米，但卻會(huì)產(chǎn)生足夠多的徑向內(nèi)泄漏而直接影響 泵在高壓工作狀況下的容積效率。再者，泵在工作了一段時(shí)間后都會(huì)發(fā)生 輪齒磨損，這種磨損將進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)子與內(nèi)齒圈之間的齒頂間隙，從而增 加齒頂處的徑向泄漏，進(jìn)一步降低泵的容積效率，減少泵的工作壽命。除 了齒頂密封不嚴(yán)外，所有內(nèi)嚙合齒輪泵在齒側(cè)也都存在從高壓容積腔到低 壓容積腔的軸向內(nèi)泄漏，其原因在于為了保證齒輪的自由轉(zhuǎn)動(dòng)和考慮到加 工的工藝性，容納齒輪副的殼體內(nèi)腔的深度一般要比齒輪厚度大0.05毫米 左右，因而裝配后在齒輪副與泵體內(nèi)腔側(cè)面之間就形成了 0.05毫米左右的 齒側(cè)間隙。然而軸向泄漏量和齒側(cè)間隙量的三次方成正比，這看起來(lái)微不 足道的間隙就會(huì)引起容積腔間的嚴(yán)重泄漏，從而導(dǎo)致齒輪泵容積效率的降 低， 一般情況下能夠保持不產(chǎn)生軸向泄漏的合理的齒側(cè)間隙量為O.Olmm 左右。
因此克服齒輪副徑向及軸向間隙所導(dǎo)致的內(nèi)泄漏過(guò)大問(wèn)題始終是不帶 鍥形塊的內(nèi)嚙合齒輪泵提高容積效率的關(guān)鍵。上述在內(nèi)嚙合齒輪泵中所存
在的技術(shù)缺陷，在相同結(jié)構(gòu)的內(nèi)嚙合齒輪馬達(dá)中也同樣存在。
之前本申請(qǐng)人在中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)《內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)》(申請(qǐng)?zhí)?br> 200710042035.1)中提出了一種內(nèi)泄漏小、容積效率高的內(nèi)嚙合齒輪泵或馬 達(dá)(結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1)，其轉(zhuǎn)子021具有由圓柱形滾針0211和滾針槽構(gòu)成 的外輪齒，該滾針0211容置于滾針槽內(nèi)且能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)和沿轉(zhuǎn)子021徑向 作微量移動(dòng)，其外側(cè)部與內(nèi)齒圈022的內(nèi)輪齒相嚙合，同時(shí)在內(nèi)嚙合齒輪 副02的側(cè)面還設(shè)置有能產(chǎn)生側(cè)面變形的柔性側(cè)板03，因而動(dòng)態(tài)地消除了內(nèi) 嚙合齒輪副02的齒頂及齒側(cè)間隙，有效地阻止了內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)沿徑 向和軸向上的內(nèi)泄漏，大大提高了其容積效率。
上述專(zhuān)利申請(qǐng)中，柔性側(cè)板03的作用是消除內(nèi)嚙合齒輪副02的齒側(cè) 間隙，阻止泵沿軸向上的內(nèi)泄漏在泵運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，柔性側(cè)板03受到液 體介質(zhì)的壓力作用，產(chǎn)生朝向內(nèi)嚙合齒輪副02—側(cè)的微量變形，因而縮小 了內(nèi)嚙合齒輪副02與柔性側(cè)板03之間的齒側(cè)間隙，從而有效地阻止了泵 在高壓腔05與低壓腔04之間發(fā)生的軸向泄漏。柔性側(cè)板03的變形量與流 體介質(zhì)的壓力有關(guān)，壓力大則變形大。但該變形量若過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致柔性 側(cè)板03與內(nèi)嚙合齒輪副02直接接觸，破壞應(yīng)有的潤(rùn)滑油膜，當(dāng)泵在高壓 下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)引起柔性側(cè)板03與內(nèi)嚙合齒輪副02在接觸的密封面上發(fā)生 無(wú)潤(rùn)滑摩擦而產(chǎn)生過(guò)多的熱量，造成柔性側(cè)板03和內(nèi)嚙合齒輪副02密封 面的咬合并破損，即"燒盤(pán)"現(xiàn)象；而該變形量若過(guò)小，則齒側(cè)間隙過(guò)大， 從而不能有效抑制高壓下的軸向泄漏。由此可知，柔性側(cè)板03阻止軸向泄 漏的作用是通過(guò)其本身的變形以改變齒側(cè)間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在上述專(zhuān)利申請(qǐng) 中，柔性側(cè)板03是被銷(xiāo)釘010貫穿定位并用螺栓013聯(lián)接緊固于前殼體011 和后殼體012之間的，因此其在液體介質(zhì)的壓力下所產(chǎn)生的變形是以中心 部位變形量為最大的拱形變形，這樣柔性側(cè)板03與內(nèi)嚙合齒輪副02之間
的齒側(cè)間隙就是不均勻的，這對(duì)本來(lái)就很微小的齒側(cè)間隙來(lái)說(shuō)，其控制就
變得愈發(fā)困難。因此柔性側(cè)板03變形的不均勻就會(huì)導(dǎo)致齒側(cè)間隙的不均勻， 從而造成或者中心部位齒側(cè)間隙消失而發(fā)生密封面的咬合破損、或者周邊 部位齒側(cè)間隙過(guò)大而發(fā)生較大的軸向泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)中固定柔性側(cè) 板依靠本身變形難以控制軸向泄漏的缺陷，提供一種能有效控制齒側(cè)間隙、 內(nèi)泄漏小、容積效率高的高效內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)。 _
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下
一種高效內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)，包括有一 由內(nèi)齒圈和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的內(nèi)嚙 合齒輪副、位于該內(nèi)嚙合齒輪副側(cè)面的壓力補(bǔ)償側(cè)板以及殼體，其特征在 于所述內(nèi)嚙合齒輪副和壓力補(bǔ)償側(cè)板共同容置于該殼體中，該壓力補(bǔ)償 側(cè)板在內(nèi)嚙合齒輪副與殼體之間能夠自由地沿軸向移動(dòng)。
本發(fā)明所述的高效內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)的壓力補(bǔ)償側(cè)板為具有中心孔 的圓盤(pán)，其外圓柱面與所述殼體內(nèi)孔相配置，其中心孔穿置于所述高效內(nèi)嚙 合齒輪泵或馬達(dá)的軸上，該中心孔與該外圓柱面軸線(xiàn)存在有一定的偏心距； 在壓力補(bǔ)償側(cè)板的遠(yuǎn)離內(nèi)嚙合齒輪副一側(cè)的側(cè)面上設(shè)置有兩彈性密封圈， 該兩彈性密封圈內(nèi)側(cè)圍封起來(lái)的壓力補(bǔ)償側(cè)板的部分開(kāi)設(shè)有分別與所述內(nèi) 嚙合齒輪副高、低壓容積腔相連通的通孔，在該彈性密封圈外側(cè)還嵌壓有 擋圈；所述內(nèi)齒圈具有圓弧共軛齒形的內(nèi)輪齒，所述轉(zhuǎn)子具有圓弧齒形的 外輪齒，該外輪齒由圓柱形滾針和設(shè)置于轉(zhuǎn)子體上的滾針槽構(gòu)成，該滾針 的內(nèi)側(cè)部容置于滾針槽內(nèi)，其外側(cè)部與內(nèi)齒圈的內(nèi)輪齒相嚙合，所述滾針 能夠在滾針槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)且沿轉(zhuǎn)子徑向作微量移動(dòng)。
與具有固定柔性側(cè)板的內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)相比，本發(fā)明采用了沿內(nèi)
嚙合齒輪泵或馬達(dá)軸向可移動(dòng)的浮動(dòng)壓力補(bǔ)償側(cè)板，其在液體介質(zhì)的壓力 下會(huì)沿泵或馬達(dá)的軸向平行移動(dòng)，而不產(chǎn)生拱形變形，因此其與內(nèi)嚙合齒 輪副之間的齒側(cè)間隙是均勻的。當(dāng)壓力補(bǔ)償側(cè)板設(shè)有彈性密封圈的一側(cè)的 液壓分離力大于其相鄰內(nèi)嚙合齒輪副的一側(cè)的液壓分離力時(shí)，液體介質(zhì)的 壓力就會(huì)對(duì)壓力補(bǔ)償側(cè)板產(chǎn)生朝向內(nèi)嚙合齒輪副的凈推力，即密封力。該 密封力一方面與泵或馬達(dá)的工作壓力即液體介質(zhì)的壓力成正比，另一方面 又與彈性密封圈的尺寸大小有關(guān)，彈性密封圈越大，則設(shè)有彈性密封圈一 側(cè)的液壓分離力越大，即密封力就越大。而該密封力越大，壓力補(bǔ)償側(cè)板 與內(nèi)嚙合齒輪副之間的齒側(cè)間隙就越小，反之反然，因此該齒側(cè)間隙的大 小取決于液體介質(zhì)壓力的大小和彈性密封圈尺寸的大小。因而只須調(diào)整彈 性密封圈的尺寸和液體介質(zhì)的壓力大小就可控制齒側(cè)間隙的大小，所以只 要使壓力補(bǔ)償側(cè)板嵌有彈性密封圈的一側(cè)的液壓分離力超出其相鄰內(nèi)嚙合
齒輪副的一側(cè)的液壓分離力的范圍保持在10%至20%，這種情況下的密封 力就能保證內(nèi)嚙合齒輪副與壓力補(bǔ)償側(cè)板之間的齒側(cè)間隙在貼緊的同時(shí)存 在有厚度僅為0.01毫米左右的油膜，該油膜在泵或馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時(shí)可帶走熱 量，避免內(nèi)嚙合齒輪副與壓力補(bǔ)償側(cè)板之間發(fā)生咬合破損，即"燒盤(pán)"現(xiàn) 象。因此，浮動(dòng)壓力補(bǔ)償側(cè)板可有效地控制內(nèi)嚙合齒輪副與壓力補(bǔ)償側(cè)板 之間齒側(cè)間隙的均勻性且達(dá)到理想的大小，從而均分由液體介質(zhì)壓力形成 的密封力，減低壓力補(bǔ)償側(cè)板與內(nèi)嚙合齒輪副之間密封表面的接觸應(yīng)力， 有效地阻止泵或馬達(dá)的軸向內(nèi)泄漏。另外，本發(fā)明所述高效內(nèi)嚙合齒輪泵 或馬達(dá)還采取了浮動(dòng)的滾針作為內(nèi)嚙合齒輪副中轉(zhuǎn)子的輪齒，從而動(dòng)態(tài)地 消除了內(nèi)嚙合齒輪副的齒頂間隙，有效地阻止了徑向內(nèi)泄漏，同時(shí)將輪齒 的嚙合接觸轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)接觸，減少了磨損?？傊?，本發(fā)明所述的高效內(nèi)嚙 合齒輪泵或馬達(dá)有效地控制了沿徑向和軸向上的內(nèi)泄漏，大大提高了容積 效率，具有內(nèi)泄漏小、容積效率高和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為現(xiàn)有內(nèi)嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖3為圖2的A-A剖視圖。
圖4為壓力補(bǔ)償側(cè)板相鄰內(nèi)嚙合齒輪副一側(cè)的方向視圖。
圖5為圖4的后視圖。
圖6為圖5的局部剖視圖。
圖7為本發(fā)明另一實(shí)施例的壓力補(bǔ)償側(cè)板示意圖。 圖8為圖7的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖2本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖，圖示高效內(nèi)嚙合齒輪泵包括有殼體 1、內(nèi)嚙合齒輪副2、壓力補(bǔ)償側(cè)板3、前蓋4和軸5。所述內(nèi)嚙合齒輪副2 以及位于該內(nèi)嚙合齒輪副2側(cè)面的壓力補(bǔ)償側(cè)板3共同容置于殼體1的內(nèi) 孔中，并且均穿置于軸5上，該壓力補(bǔ)償側(cè)板3在內(nèi)嚙合齒輪副2與殼體1 之間能夠自由地沿軸5的軸向移動(dòng)；所述前蓋4合置且固定于殼體1的內(nèi) 孔口處，并且將內(nèi)嚙合齒輪副2和壓力補(bǔ)償側(cè)板3密封于由內(nèi)孔形成的殼 體l的內(nèi)腔中，該前蓋4具有與內(nèi)嚙合齒輪副2的低壓容積腔24 (見(jiàn)圖3) 相通的進(jìn)油孔6，根據(jù)所述內(nèi)嚙合齒輪泵不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該進(jìn)油孔6也可 以設(shè)置于殼體1上而與本實(shí)施例不同；所述殼體1具有與內(nèi)嚙合齒輪副2 的高壓容積腔23 (見(jiàn)圖3)相通的出油孔7;所述軸5為高效內(nèi)嚙合齒輪泵 的動(dòng)力輸入軸，其架設(shè)于殼體1和前蓋4的軸孔上。
再請(qǐng)結(jié)合參閱圖3。所述內(nèi)嚙合齒輪副2由一轉(zhuǎn)子21和一內(nèi)齒圈22
構(gòu)成。所述轉(zhuǎn)子21具有圓弧齒形的外輪齒，該外輪齒由圓柱形滾針211和 滾針槽212構(gòu)成，該滾針槽212均勻地設(shè)置于轉(zhuǎn)子體213的圓周上，其凹 形的槽面為內(nèi)圓弧形且與滾針211的外圓柱面相吻合，該滾針211的內(nèi)側(cè) 部容置于滾針槽212之內(nèi)，并且其能夠在該滾針槽212內(nèi)繞自身軸線(xiàn)作自 由轉(zhuǎn)動(dòng)，滾針槽212對(duì)滾針211的外圓柱面所形成的包容角小于180。，因 此滾針211還能夠沿轉(zhuǎn)子21的徑向作微量移動(dòng)；所述轉(zhuǎn)子21穿置于軸5 上且通過(guò)鍵與軸5連接，從而實(shí)現(xiàn)軸5帶動(dòng)轉(zhuǎn)子21進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。所述內(nèi)齒圈 22容納于殼體1的內(nèi)孔中，其外圓周與內(nèi)孔的內(nèi)壁形成間隙配合(滑動(dòng)配 合)，從而內(nèi)齒圈22能夠在殼體1內(nèi)自由地進(jìn)行定軸轉(zhuǎn)動(dòng)；該內(nèi)齒圈22的 內(nèi)環(huán)面具有圓弧共軛齒形的內(nèi)輪齒且與轉(zhuǎn)子21的圓弧齒形的外輪齒，即滾 針211相嚙合。內(nèi)齒圈22內(nèi)輪齒的齒數(shù)比轉(zhuǎn)子21外輪齒的齒數(shù)多一個(gè)， 這意味著本實(shí)施例為一不帶鍥形塊的內(nèi)嚙合齒輪泵，即一齒差內(nèi)嚙合齒輪 泵，同時(shí)這也就決定了轉(zhuǎn)子21的軸心與內(nèi)齒圈22的軸心之間必然地存在 有一定的偏心距e。當(dāng)軸5帶動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪副2依照?qǐng)D示方向(見(jiàn)圖3中 箭頭所示)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子21和內(nèi)齒圈22相互作輪齒嚙合運(yùn)動(dòng)同時(shí)以各自 中心作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在嚙合運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于容積腔隨之發(fā)生的體積變化， 在轉(zhuǎn)子21與內(nèi)齒圈22的輪齒之間形成了體積正在逐漸增大的低壓容積腔 24和體積正在逐漸縮小的高壓容積腔23，該低壓容積腔24與前蓋4的進(jìn) 油孔6相連通，該高壓容積腔23與殼體1的出油孔7相連通。
再請(qǐng)結(jié)合參閱圖2、圖4和圖5，圖示壓力補(bǔ)償側(cè)板3設(shè)置于內(nèi)嚙合齒 輪副2的側(cè)面，位于該內(nèi)嚙合齒輪副2與殼體1內(nèi)孔壁之間，該壓力補(bǔ)償 側(cè)板3和內(nèi)嚙合齒輪副2 —起容置于殼體1的內(nèi)孔中，并且浮動(dòng)地穿置于 軸5上，即其能夠在液體介質(zhì)的壓力下自由地沿內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)的軸 向作微量平行移動(dòng)。該壓力補(bǔ)償側(cè)板3為具有中心孔31的圓盤(pán)，其外圓柱
面32與所述殼體1的內(nèi)孔相配置形成間隙配合(滑動(dòng)配合)，該中心孔31 穿置于軸5上且其軸線(xiàn)與外圓柱面32的軸線(xiàn)存在有一定的偏心距e。在圖 示本實(shí)施例中，該壓力補(bǔ)償側(cè)板3由薄鋼板制成，數(shù)量為一片，本發(fā)明可 根據(jù)不同的泵體結(jié)構(gòu)設(shè)置不同數(shù)量的壓力補(bǔ)償側(cè)板3以達(dá)到減少軸向泄漏 的目的。再請(qǐng)結(jié)合參閱圖2、圖5和圖6，所述壓力補(bǔ)償側(cè)板3的一側(cè)面緊 貼著內(nèi)嚙合齒輪副2的側(cè)面，其另一側(cè)面緊貼著殼體1的內(nèi)孔壁。在壓力 補(bǔ)償側(cè)板3緊貼殼體1內(nèi)孔壁的側(cè)面上，即遠(yuǎn)離內(nèi)嚙合齒輪副2 —側(cè)的側(cè) 面上設(shè)置有一彈性密封圈35，該彈性密封圈35內(nèi)側(cè)圍封起來(lái)的壓力補(bǔ)償側(cè) 板3的部分開(kāi)設(shè)有通孔33，該通孔33為高壓通孔，其與內(nèi)嚙合齒輪副2 的高壓容積腔23和出油孔7相連通。在壓力補(bǔ)償側(cè)板3的遠(yuǎn)離內(nèi)嚙合齒輪 副一側(cè)，即上述設(shè)有密封圈35的側(cè)面上還可設(shè)置另一彈性密封圈35，該彈 性密封圈35內(nèi)側(cè)圍封起來(lái)的壓力補(bǔ)償側(cè)板3的部分開(kāi)設(shè)有通孔34，該通孔 34為低壓通孔，其與內(nèi)嚙合齒輪副2的低壓容積腔24和進(jìn)油孔6相連通。 在進(jìn)油孔6也設(shè)置于殼體1上的高效內(nèi)嚙合齒輪泵中，這種同時(shí)在壓力補(bǔ) 償側(cè)板3上開(kāi)設(shè)高壓通孔33和低壓通孔34以及設(shè)置兩彈性密封圈35的結(jié) 構(gòu)是必要的，因?yàn)閬?lái)自進(jìn)油孔6的液體介質(zhì)必須通過(guò)低壓通孔34進(jìn)入低壓 容積腔24，而高壓容積腔23內(nèi)的液體介質(zhì)也必須通過(guò)高壓通孔33才能排 出出油孔7。而對(duì)于除了進(jìn)油孔6設(shè)置于殼體1上以外的各種高效內(nèi)嚙合齒 輪泵來(lái)說(shuō)，也可以不設(shè)置低壓通孔34，但是至少設(shè)置高壓通孔33是必需的。 所述彈性密封圈35呈閉環(huán)狀， 一般使用工程橡膠制成，因?yàn)樗藦椥赃€ 有一定的硬度，可防止彈性密封圈35在高壓下被擠入壓力補(bǔ)償側(cè)板3和殼 體l內(nèi)孔壁之間的微小間隙中；該兩彈性密封圈35用以保證液體介質(zhì)的高 壓通路和低壓通路的密封性以及在安裝后壓力補(bǔ)償側(cè)板3對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副 2有一定的壓緊力。在本實(shí)施例中，兩彈性密封圈35分別鑲嵌于兩通孔33 和34的孔口周邊。
圖7和圖8表示了本發(fā)明的另一實(shí)施例，該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與圖2所示 實(shí)施例基本相同，區(qū)別只在于壓力補(bǔ)償側(cè)板3。請(qǐng)參閱圖7和圖8，圖示高 效內(nèi)嚙合齒輪泵的壓力補(bǔ)償側(cè)板3遠(yuǎn)離內(nèi)嚙合齒輪副2 —側(cè)的側(cè)面上設(shè)置 有兩彈性密封圈35以及分別與內(nèi)嚙合齒輪副2高壓容積腔23和低壓容積 腔24相連通的通孔33和34，兩彈性密封圈35分別鑲嵌于兩通孔33和34 的孔口周邊。在該彈性密封圈35外側(cè)還嵌壓有擋圈36，該擋圈36位于彈 性密封圈35的外周邊，用于壓緊彈性密封圈35和密封高、低壓通路，其 一般使用工程塑料，如聚四氟乙烯制造。
以下結(jié)合附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明的工作原理。所述高效內(nèi)嚙合齒輪泵的軸5 沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)(見(jiàn)圖3)，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)子21和內(nèi)齒圈22各自作定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 且作相互的輪齒嚙合運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子21與內(nèi)齒圈22的輪齒之間形成了低壓容 積腔24和高壓容積腔23。在所述高效內(nèi)嚙合齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，液體介 質(zhì)由進(jìn)油孔6不斷被吸入泵內(nèi)(見(jiàn)圖2)，經(jīng)過(guò)體積正在逐漸增大的低壓容 積腔24，當(dāng)轉(zhuǎn)子21繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該低壓容積腔24由于體積的變化而轉(zhuǎn)化 為高壓容積腔23，該高壓容積腔23內(nèi)的液體介質(zhì)從而變成為高壓介質(zhì)，然 后通過(guò)壓力補(bǔ)償側(cè)板3的高壓通孔33由出油孔7排出泵外。在泵運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò) 程中，當(dāng)壓力補(bǔ)償側(cè)板3設(shè)有彈性密封圈35的一側(cè)的液壓分離力大于其相 鄰內(nèi)嚙合齒輪副2的一側(cè)的液壓分離力時(shí)，液體介質(zhì)的壓力就會(huì)對(duì)壓力補(bǔ) 償側(cè)板3產(chǎn)生朝向內(nèi)嚙合齒輪副2的凈推力，即密封力，該壓力補(bǔ)償側(cè)板3 就會(huì)沿高效內(nèi)嚙合齒輪泵的軸向向內(nèi)嚙合齒輪副2作微量平行移動(dòng)，因而 縮小了內(nèi)嚙合齒輪副2與壓力補(bǔ)償側(cè)板3之間的齒側(cè)間隙，從而有效地阻 止了所述高效內(nèi)嚙合齒輪泵在低壓容積腔24與高壓容積腔23之間發(fā)生的 軸向泄漏。由于密封力與彈性密封圈35的尺寸和泵的工作壓力成正比，因
此只要將彈性密封圈35的尺寸和液體介質(zhì)的壓力大小調(diào)整得當(dāng)，就可控制 好密封力，具體地說(shuō)，就是使壓力補(bǔ)償側(cè)板3設(shè)有彈性密封圈35 —側(cè)的液 壓分離力超出其相鄰內(nèi)嚙合齒輪副2的另一側(cè)的10%至20%，從而使齒側(cè) 間隙達(dá)到0.01毫米的理想狀態(tài)，這樣的齒側(cè)間隙能保證內(nèi)嚙合齒輪副2與 壓力補(bǔ)償側(cè)板3之間在貼緊的同時(shí)存在有厚度僅為0.01毫米左右的油膜， 該油膜在高效內(nèi)嚙合齒輪泵旋轉(zhuǎn)時(shí)可帶走熱量。因此，浮動(dòng)的壓力補(bǔ)償側(cè) 板3能夠有效地控制齒側(cè)間隙達(dá)到理想的大小，同時(shí)由于壓力補(bǔ)償側(cè)板3 是以平移的方式來(lái)調(diào)節(jié)齒側(cè)間隙的大小，因此該齒側(cè)間隙是均勻分布的， 因而均化了密封力，大大降低了壓力補(bǔ)償側(cè)板與內(nèi)嚙合齒輪副之間密封表 面的接觸應(yīng)力，避免了內(nèi)嚙合齒輪副2與壓力補(bǔ)償側(cè)板3之間密封面局部 發(fā)生咬合破損，即"燒盤(pán)"的現(xiàn)象?？傊?，軸向浮動(dòng)的壓力補(bǔ)償側(cè)板3提 高了控制齒側(cè)間隙的水平，使之能更容易地達(dá)到合理的數(shù)值，從而有效地 限制了軸向內(nèi)泄漏。
另一方面在高效內(nèi)嚙合齒輪泵旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子21輪齒的滾針211由 于離心力和液體介質(zhì)壓力的共同作用會(huì)向外微量脫離滾針槽212而緊緊地 擠壓在內(nèi)齒圈22的輪齒表面和滾針槽212的槽口沿上，從而動(dòng)態(tài)地消除了 內(nèi)嚙合齒輪副2的齒頂間隙，有效地阻止了所述高效內(nèi)嚙合齒輪泵的徑向 內(nèi)泄漏。
綜上所述，本發(fā)明所述的高效內(nèi)嚙合齒輪泵有效地控制了沿徑向和軸 向上的內(nèi)泄漏，大大提高了容積效率，具有內(nèi)泄漏小、容積效率高和使用 壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
如前所述，齒輪馬達(dá)與齒輪泵的結(jié)構(gòu)基本相同，只是使用方式和所起 作用不同，這已是眾所周知的公知技術(shù)，因此本說(shuō)明書(shū)上文所述有關(guān)高效 內(nèi)嚙合齒輪泵的內(nèi)容也同樣都適用于高效內(nèi)嚙合齒輪馬達(dá)，也就是說(shuō)，本
發(fā)明申請(qǐng)以相同的技術(shù)方案及其技術(shù)特征、權(quán)利要求范圍和說(shuō)明內(nèi)容同時(shí) 涉及高效內(nèi)嚙合齒輪泵和高效內(nèi)嚙合齒輪馬達(dá)。
總之，本發(fā)明所述高效內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)具有內(nèi)泄漏小、容積效率 高和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)于馬達(dá)來(lái)講，高的容積效率表明馬達(dá)會(huì)有好
的低速性能，在低速下(100轉(zhuǎn)/分以下)不易產(chǎn)生不穩(wěn)定的"間歇式"爬
動(dòng)現(xiàn)象。本發(fā)明不僅適用于低中壓液壓系統(tǒng)中，而且還可應(yīng)用于有低噪音 要求的高壓液壓系統(tǒng)中，尤其可廣泛用于各種低油液粘度、高工作壓力的 液壓系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1、一種高效內(nèi)嚙合齒輪泵，包括有一由內(nèi)齒圈和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的內(nèi)嚙合齒輪副、位于該內(nèi)嚙合齒輪副側(cè)面的壓力補(bǔ)償側(cè)板以及殼體，其特征在于所述內(nèi)嚙合齒輪副和壓力補(bǔ)償側(cè)板共同容置于該殼體中，該壓力補(bǔ)償側(cè)板在內(nèi)嚙合齒輪副與殼體之間能夠自由地沿軸向移動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高效內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于所述壓力補(bǔ) 償側(cè)板為具有中心孔的圓盤(pán)，其外圓柱面與所述殼體內(nèi)孔相配置，其中心孔 穿置于所述高效內(nèi)嚙合齒輪泵的軸上，該中心孔與該外圓柱面軸線(xiàn)存在有一 定的偏心距；在壓力補(bǔ)償側(cè)板的遠(yuǎn)離內(nèi)嚙合齒輪副一側(cè)的側(cè)面上設(shè)置有一彈 性密封圈，該彈性密封圈內(nèi)側(cè)圍封起來(lái)的壓力補(bǔ)償側(cè)板的部分開(kāi)設(shè)有與所述 內(nèi)嚙合齒輪副高壓容積腔相連通的通孔。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于在壓力補(bǔ)償 側(cè)板的遠(yuǎn)離內(nèi)嚙合齒輪副一側(cè)的側(cè)面上還設(shè)置有另一彈性密封圈，該彈性密 封圈內(nèi)側(cè)圍封起來(lái)的壓力補(bǔ)償側(cè)板的部分開(kāi)設(shè)有與所述內(nèi)嚙合齒輪副低壓容. 積腔相連通的通孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高效內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于在所述彈性密封圈外側(cè)還嵌壓有擋圈。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的高效內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于所述內(nèi)齒圈具有圓弧共軛齒形的內(nèi)輪齒，所述轉(zhuǎn)子具有圓弧齒形的外輪齒，該 外輪齒由圓柱形滾針和設(shè)置于轉(zhuǎn)子體上的滾針槽構(gòu)成，該滾針的內(nèi)側(cè)部容置 于滾針槽內(nèi)，其外側(cè)部與內(nèi)齒圈的內(nèi)輪齒相嚙合，所述滾針能夠在滾針槽內(nèi) 自由轉(zhuǎn)動(dòng)且沿轉(zhuǎn)子徑向作微量移動(dòng)。
6、 一種高效內(nèi)嚙合齒輪馬達(dá)，包括有一由內(nèi)齒圈和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的內(nèi)嚙合齒輪副、位于該內(nèi)嚙合齒輪副側(cè)面的壓力補(bǔ)償側(cè)板以及殼體，其特征在于所 述內(nèi)嚙合齒輪副和壓力補(bǔ)償側(cè)板共同容置于該殼體中，該壓力補(bǔ)償側(cè)板在內(nèi) 嚙合齒輪副與殼體之間能夠自由地沿軸向移動(dòng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效內(nèi)嚙合齒輪馬達(dá)，其特征在于所述壓力 補(bǔ)償側(cè)板為具有中心孔的圓盤(pán)，其外圓柱面與所述殼體內(nèi)孔相配置，其中心 孔穿置于所述高效內(nèi)嚙合齒輪馬達(dá)的軸上，該中心孔與該外圓柱面軸線(xiàn)存在 有一定的偏心距；在壓力補(bǔ)償側(cè)板的遠(yuǎn)離內(nèi)嚙合齒輪副一側(cè)的側(cè)面上設(shè)置有 一彈性密封圈，該彈性密封圈內(nèi)側(cè)圍封起來(lái)的壓力補(bǔ)償側(cè)板的部分開(kāi)設(shè)有與 所述內(nèi)嚙合齒輪副高壓容積腔相連通的通孔。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于在壓力補(bǔ)償 側(cè)板的遠(yuǎn)離內(nèi)嚙合齒輪副一側(cè)的側(cè)面上還設(shè)置有另一彈性密封圈，該彈性密 封圈內(nèi)側(cè)圍封起來(lái)的壓力補(bǔ)償側(cè)板的部分開(kāi)設(shè)有與所述內(nèi)嚙合齒輪副低壓容 積腔相連通的通孔。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的高效內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于在所述彈性密封圈外側(cè)還嵌壓有擋圈。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6、 7或8所述的高效內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于所述內(nèi)齒圈具有圓弧共軛齒形的內(nèi)輪齒，所述轉(zhuǎn)子具有圓弧齒形的外輪齒，該 外輪齒由圓柱形滾針和設(shè)置于轉(zhuǎn)子體上的滾針槽構(gòu)成，該滾針的內(nèi)側(cè)部容置 于滾針槽內(nèi)，其外側(cè)部與內(nèi)齒圈的內(nèi)輪齒相嚙合，所述滾針能夠在滾針槽內(nèi) 自由轉(zhuǎn)動(dòng)且沿轉(zhuǎn)子徑向作微量移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高效內(nèi)嚙合齒輪泵或馬達(dá)，包括有一由內(nèi)齒圈和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的內(nèi)嚙合齒輪副、位于該內(nèi)嚙合齒輪副側(cè)面的壓力補(bǔ)償側(cè)板以及殼體，所述內(nèi)嚙合齒輪副和壓力補(bǔ)償側(cè)板共同容置于該殼體中，該壓力補(bǔ)償側(cè)板在內(nèi)嚙合齒輪副與殼體之間能夠自由地沿軸向移動(dòng)。本發(fā)明采用了沿軸向能夠自由移動(dòng)的浮動(dòng)壓力補(bǔ)償側(cè)板，因此能有效地控制內(nèi)嚙合齒輪副與壓力補(bǔ)償側(cè)板之間齒側(cè)間隙的均勻性且達(dá)到理想大小，從而均化密封力、降低壓力補(bǔ)償側(cè)板與內(nèi)嚙合齒輪副之間密封面的接觸應(yīng)力，避免了密封面局部發(fā)生咬合破損，有效地控制了內(nèi)嚙合齒輪副沿徑向和軸向上的內(nèi)泄漏。本發(fā)明具有內(nèi)泄漏小、容積效率高的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種低油液粘度、高工作壓力的液壓系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)F04C2/10GK101187366SQ20071017190
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者王曉忻 申請(qǐng)人:王曉忻