[发明专利]齿轮传动液压装置中具有能够半密封啮合轮廓的齿轮

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮，尤其涉及齿轮传动液压装置中具有能够半密封啮合齿廓的类型的齿轮。

本发明的齿轮所在的，以及下文中会特别参考的齿轮传动液压装置的典型例子，所应用的是转式变容真空泵，但是，本发明的齿轮也可以类似地应用于齿轮式液压马达，因此也将其认为包括在本发明的保护范围内。

转式变容真空泵一般由两个齿轮组成，在大部分情况中，其中一个是直齿齿轮，称作驱动器，该齿轮连接到传动轴并旋转另一个齿轮，也称为从动器。

上述传统的齿轮泵，一般具有渐开线齿廓，尤其会显示出的缺点在于用泵汲送的流体是密封(即，滞留、压缩或者经受体积变化)在相啮合的区域中齿廓之间密封的间隔中，因此导致损坏和不可控的局部压力峰值，这也是直接运转噪声的根源。

除了上面指出的直接运转噪声，在导致直接运转噪声的流体转移中，还有一个已知的由不规则现象(或者称作“波纹”)引起的问题，称为波纹电压噪声，与流速脉冲和因此在用户电路产生的压力脉冲有关联。

换句话说，流体流速中的振荡产生脉冲波，它通过流体本身传播到周围空气中，尤其是传播到泵壁、管道和输出管上。

在前述因素与所述振荡或波纹频率共振的情况中，感应噪声还会达到不可预测的水平。

背景技术

一系列的研究和经验已经显示了这样的振荡本质上是由于上述泵的转子或齿轮的配置产生的，它们的连续啮合产生了体积变化上的不连续性，造成流体从入口到输送口的转移。

换句话说，波纹是由于与时间有关，尤其是与转子的相互角位置有关的所述体积变化的不连续性造成的。

前述现象已经在Oleodinamica Pneumatica MORSELL Mario Antonio于2005年1月的“Mechanical and hydraulic noise in geared pumps”第54-59页和2005年2月的第42-46页中清楚并完整的描述了，也出现在Fluides &Transmissions 2005年4月No.7534-37页和2005年3月No.7720-26页中。

已知一些解决方案或多或少地成功解决了上面举例说明的问题。

其中一些解决方案是关于具有传统齿轮的泵，采用直齿齿轮类型或更少地用螺旋齿轮类型的轮齿，所述轮齿绝大部分但不是必须地具有渐开线的齿侧轮廓，具有空隙(也就是，一个齿轮的轮齿与另外一个齿轮的相应轮齿单面接触)或理论上没有空隙(也就是，具有双面接触，所述轮齿的两面理论上总是处于接合状态，比如在Bosch Rexroth AG的名为SILENCE的泵产品中，或CasappaS.p.A的名为WHISPER的泵产品中)。

在这些解决方案中，轮齿之间滞留的流体至少部分地被“排出”，也就是通过侧面邻接装置的表面上提供的合适的排水口、收纳容器或管道排出，或者也可以是齿轮的支架或衬套，也是位于面向齿轮端平面侧面的壁上，使得可以将密封在内部的流体体积向适当的、相对较高或较低压力的水门或闸门排出(或吸入)。但是，当希望生产螺旋齿轮以减轻波纹电压噪声问题时，在侧面邻接装置的表面上提供收纳容器就变得更复杂。

此外，使用螺旋齿轮本身就会带来一系列额外的问题，因为在这种情况中，每个流体截留区域也会扩展，就像齿轮的轮齿会以蠕虫式的螺旋形过程扩展到整个齿轮的宽度上，因此如果不采取特定的解决方案，则会在入水口和输出口之间表现出潜在的传播路径和旁路。

实际上，或者使用齿轮的较小的螺旋角，或者强迫其中一个使用从结构的角度来说非常复杂和昂贵的解决方案，例如Brown David Hydraulics Ltd.的文档EP-0769104中所描述的，其中，所述齿轮的每个横截面具有至少两个同时啮合的轮齿。

但是，这样的解决方案是非常复杂并且本质上没有多少效率的，因为它们是在更接近于数学抽象而不是实践和技术可行性的概念的基础上开发出来的，实际上，所述收纳容器的几何形状总是不能完全令人满意的折中方案。

无论如何，所有已知的泵解决方案，无论是直齿齿轮或螺旋齿轮类型、单面或双面接触，在侧面邻接装置上采用排水容器无论如何都会有剩余的可能变化的滞留体积无法排出，因此除了有明显的和损坏性的波纹外还会产生一定的剩余噪声。