內齒輪泵的製作方法

2023-05-18 11:18:26 2

內齒輪泵的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於輸送流體的內齒輪泵(6)，尤其用於機動車，所述內齒輪泵包括內齒輪(22)、外齒輪(24)、工作區(47)、流入通道(28)和流出通道(29)，其中內齒輪具有內齒環(23)；外齒輪具有外齒環(25)，所述內齒輪和外齒輪(22、24)的齒(21)相互嚙合；工作區形成在內齒輪(22)和外齒輪(24)之間，並被分隔成流入工作區(30)和流出工作區(31)；流入通道通到流入工作區(30)中，用於引入流體以輸送到流入工作區(30)中；流出通道通到所述流出工作區(31)中，用於從流出工作區(31)導出要輸送的流體，其中所述流入工作區(30)和流出工作區(31)在內齒輪和外齒輪(22、24)之間的齒頂位置(48)處和咬合位置(49)處彼此分開，其中所述流入通道(28)還附加地部分地通到所述流出工作區(31)的角區域(50)中。
【專利說明】內齒輪泵
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1前序部分所述的內齒輪泵和根據權利要求10前序部分所述的高壓噴射系統。
【背景技術】
[0002]內齒輪泵或擺線轉子泵(Gerotropumpen)具有內齒輪和外齒輪。所述內、夕卜齒輪的齒相互嚙合並且在所述內齒輪和外齒輪之間構成工作區。在這裡，所述工作區被分隔成流入工作區和流出工作區。於是所述流入工作區構成內齒輪泵的吸入側，流出工作區構成內齒輪泵的壓力側。流入通道通到流入工作區中，流出通道通到流出工作區中。在這裡，所述外齒輪通常被驅動，並且在某一嚙合角區域內，轉矩被傳遞到所述內齒輪上以驅動所述內齒輪。在所述嚙合角區域內，所述內齒輪的齒位於所述外齒輪的齒的側面上，因此可傳遞轉矩並因而在嚙合角區域內部在工作區上也幾乎不發生洩漏。
[0003]齒頂位置與咬合位置(KSjnmstelle)是相對置的，所述齒頂位置位於所述內齒輪和外齒輪之間。在齒頂位置處，轉矩不從外齒輪傳遞到內齒輪上，但是在這裡在流入工作區和流出工作區之間導致發生洩漏損失，受壓流體從流出工作區流入到流入工作區中。為了補償製造的不精確性和熱變形，在齒頂位置處存在位於內齒輪和外齒輪之間的遊隙並因此發生洩漏。位於流出工作區中的流體已經使用機械能進行壓縮，因此擺線轉子泵因這個洩漏而產生能量損失。
[0004]還已知根據所謂「角度原則」，所述內、外齒輪的齒在齒頂位置區域中承受預壓應力。由此雖然能夠避免在齒頂位置處發生洩漏損失或者能夠使洩漏損失減小，但是這可能導致內、外齒輪的齒的磨損更大，嚴重地增大了機械摩擦損失，進而又使所述內齒輪泵的工作效率降低或者能量損失增大。
[0005]從DE3624532C2熟知一種葉片式或內軸式齒輪泵，其具有多個封閉的輸送室，所述輸送室的體積以從最小值變化到最大值然後又變化到最小值的順序循環變化。所述泵尤其用於輸送內燃機的燃料。吸入和壓力通道的孔橫截面形成為適於不進行內部壓縮的輸送，然而利用軸向進入所述輸送室中的吸入和壓力通道，這種通過貼靠所述泵構件的軸向表面構成的止回閥形成固定的起始盤。
[0006]從DE3406349A1熟知一種容積式機器,其具有至少兩個齒輪式機器,所述至少兩個齒輪式機器被配屬一個固有的或共同的液壓循環，並且它的共同的輸送流可通過控制裝置進行調節，其中所述控制裝置布置在容積式機器的殼體部分中。
[0007]DE29913367U1指出了一種內齒輪泵，其具有至少一個內部嚙合的內齒輪和一個與所述內齒輪咬合的、外部嚙合的滾輪，具有或者不具有鐮刀形結構；以及具有一個電力驅動器，所述電力驅動器的構成形式是使所述內齒輪布置在無刷電機的轉子內側並且定子布置在轉子處，其中包括所述內齒輪的轉子在外側由一個軸承或滑動軸承可轉動地保持，其中所述定子相對於所述轉子和相對於所述泵的內側因此被遮蔽和被密封，以使位於定子和轉子之間的軸承或滑動軸承在它的兩端面分別以液體不可穿透的方式與密封蓋密封連接。
【發明內容】

[0008]本發明的內齒輪泵用於輸送流體，尤其適用於汽車，所述內齒輪泵包括具有內齒環的內齒輪、具有外齒環的外齒輪、在所述內齒輪和外齒輪之間形成的工作區、通到所述流入工作區中的流入通道、通到所述流出工作區中的流出通道，其中所述內、外齒輪的齒相互嚙合，所述工作區被分隔成流入工作區和流出工作區，所述流入通道用於將待輸送的流體引入到所述流入工作區中，所述流出通道用於將待輸送流體從所述流出工作區導出，其中所述流入工作區和流出工作區在所述內齒輪和外齒輪之間的齒頂位置和咬合位置處彼此分開，其中所述流入通道還部分地通到所述流出工作區的角區域中，其中所述流入通道優選連接到所述齒頂位置處或者優選在所述齒頂位置處開始形成。所述流入通道因此也在所述流出工作區處位於所述齒頂位置區域中，從而在所述齒頂位置處沒有或幾乎沒有壓力差產生，因而在所述齒頂位置處沒有洩漏損失。所述附加的流入通道通到所述流出工作區中和/或所述流出工作區的角區域優選在齒頂位置處開始。
[0009]特別地，在所述流入通道通到其中的流出工作區的角區域中，不形成流出通道和/或所述流入通道形成在所述流入工作區的角區域的一部分中，例如小於30°、20°或10°，所述流入通道連接到所述齒頂位置和/或所述流入通道形成在所述齒頂位置處和/或所述流入通道通到所述嚙合角區域外側的流出工作區中。
[0010]在另一技術方案中，所述流出通道只形成在所述流出工作區的嚙合角區域中，尤其是在所述內齒輪和外齒輪之間的嚙合角區域中。在所述嚙合角區域中，所述內齒輪的齒的齒側面貼靠在所述外齒輪的齒的齒側面上，並且在所述嚙合角區域中，轉矩從所述內齒輪傳遞到所述外齒輪上或者相反。因為所述轉矩的傳遞和所述內、外齒的齒的齒側面疊置，在所述嚙合角區域中，位於所述內、外齒輪的齒之間的輸送空間或工作區不發生洩漏損失。所述流出通道優選不形成在所述嚙合角區域的外側，從而沒有或幾乎沒有洩漏發生，這是因為洩漏損失主要發生在所述嚙合角區域的外側，尤其是所述齒頂位置區域中。所述流入通道形成在所述嚙合角區域外側的這些區域中，並且在所述流入和流出工作區之間發生流體短接，從而在這個區域中幾乎不存在壓力差，並且因而也不發生洩漏損失。
[0011]在一個補充實施例中，所述流入通道和流出通道在所述流出工作區處彼此之間形成一個間距。所述流入通道和流出通道彼此相隔一定間距，即具有例如大於1°、2°或5°和/或小於20°、10°、5°、2。或1°的角距範圍，並且對這個角距範圍的選擇方式是，使它在所述流入通道和流出通道之間的這個區域中不使所述齒之間的輸送空間完全封閉，所述齒之間的輸送空間完全封閉會導致擺線轉子泵停止。
[0012]優選地，具有各從小於160°、140。、120。或90。和/或大於10°、20。、30。或
50°開始的一定角度的嚙合角區域形成在咬合位置處。
[0013]在一個額外實施例中，所述具有在160°和10°，尤其是在120°和20°之間的角度的嚙合角區域分別開始形成在所述咬合位置處。足夠大的嚙合角區域保證轉矩從外齒輪充分傳遞到內齒輪上和/或在所述嚙合角區域處所述內齒輪和外齒輪的齒之間的輸送空間之間幾乎不發生洩漏或者流動損失。
[0014]在一個變型中，所述流入通道在流出工作區處在小於90°、70°、40°或30°和/或大於5°、10°、20°或30°的流入通道角區域中開始形成在所述齒頂位置處。[0015]在另一實施例中，所述流入通道在流出工作區處在100°和5°，尤其是70°和10°之間的流入通道角區域中開始形成在所述齒頂位置處。足夠大的流入通道角區域保證在足夠大的周邊中不發生待輸送流體從流出工作區到流入工作區的洩漏。
[0016]符合目的的是，具有定子和轉子的電動機被整合到所述內齒輪泵中，和/或所述定子圍繞轉子同中心地形成。
[0017]在又一實施例中，所述外齒輪通過所述轉子形成。
[0018]特別地，所述轉子的永磁體安裝或整合到所述外齒輪中。
[0019]根據本發明的高壓噴射系統用於內燃機，尤其適用於汽車，包括高壓泵、高壓軌道、(優選電力)預輸送泵，其中所述預輸送泵用於將燃料從燃料箱輸送到高壓泵，並且構造為在這份專利申請中所描述的預輸送泵。
[0020]在一個變型中，所述內齒輪和外齒輪彼此被偏心地支承。
[0021]符合目的的是，所述泵具有(優選被整合的)電動機，包括(優選電子)控制單元以控制電磁鐵的通電和/或所述泵的電動機是電子整流式的電動機。
[0022]符合目的的是，所述預輸送泵的殼體和/或高壓泵的殼體和/或所述內和/或外齒輪至少部分地，尤其完全由金屬(例如鋼或鋁)製成。
[0023]符合目的的是，所述內齒輪泵是擺線轉子泵。
[0024]特別地，所述電力預輸送泵的輸送功率是可控制和/或可調整的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]下面將參考附圖，詳細說明本發明的實施例，其中:
[0026]圖1高壓噴射系統的高度簡化的視圖；
[0027]圖2定子和除殼體外的內齒輪泵的立體圖；
[0028]圖3圖2的內齒輪泵的分解視圖；
[0029]圖4圖2的內齒輪泵的橫截面；和
[0030]圖5汽車的視圖。
【具體實施方式】
[0031]圖1示出了一種適用於汽車40的高壓噴射系統2的泵裝置I。電力預輸送泵3從燃料箱41通過燃料管35輸送燃料。接著燃料由電力預輸送泵3輸送到高壓泵7。高壓泵7由內燃機39利用驅動軸44驅動。
[0032]電力預輸送泵3具有電動機4和泵5(圖2和3)。在這裡，泵5的電動機4被整合到泵5中，此外電力預輸送泵3也直接布置在高壓泵7處(未示出)。高壓泵7通過高壓燃料管36把高壓燃料(例如1000、3000或4000巴的壓力)輸送到高壓軌道42。高壓燃料由噴射器43從高壓軌道42供給到未示出的內燃機39的燃燒室。燃燒所不需要的多餘燃料利用燃料回流管37回流到燃料箱41。電力預輸送泵3的流入通道28(圖2)通過燃料管35從燃料箱41吸取燃料，並且通過流出通道29流過高壓泵7的燃料管35。
[0033]在從燃料箱41到電力預輸送泵3的燃料管35中安裝燃料過濾器38。因為從燃料箱41到電力預輸送泵3的燃料管35不需要承受高壓，由此燃料管35以有利的方式低成本地製造。電力預輸送泵3的電動機4(圖3和4)利用三相交流電或交流電驅動，並且它的功率是可控制的和/或可調整的。適用於電動機4的三相交流電或交流電是由來自汽車40車載電網的直流電網的(未示出的)功率電子學器件提供的。電力預輸送泵3因此是電子整流的預輸送泵3。
[0034]電力預輸送泵3具有殼體8，殼體8具有殼體齒頂10和殼體蓋9 (圖3)。在預輸送泵3的殼體8內部，泵5設置為內齒輪泵6或者擺線轉子泵26和電動機4。殼體齒頂10設有凹進部56。電動機4具有定子13，定子13具有作為電磁鐵15的線圈14和作為軟磁鐵芯32的軟鐵芯45，軟鐵芯45構造為疊片鐵芯33。泵5作為內齒輪泵6定位在定子13內部，內齒輪泵6具有內齒輪22和外齒輪24，其中內齒輪22具有內齒環23 ;外齒輪24具有外齒環25。內齒輪22和外齒輪24因而用齒輪20和滾輪18製成,並且內齒環23和外齒環25具有齒21作為傳動元件19。工作區47形成在內齒輪22和外齒輪24之間。永磁鐵17安裝在外齒輪24中，因而外齒輪24也構成電動機4的轉子16。電動機4因而被整合到泵5中或者相反。定子13的電磁鐵15交替通電,從而因為在電磁鐵15上產生的磁場,轉子16或外齒輪24圍繞旋轉軸27做旋轉運動。
[0035]殼體蓋9用作軸承11或端軸承11或滑動軸承11，適用於內齒輪22或外齒輪24。而且流入通道28和流出通道29被加工到殼體蓋9中。待輸送的流體(即燃料)通過流入通道28流入到預輸送泵3中，並且又從流出通道29流出預輸送泵3。此外，殼體齒頂9和殼體蓋10分別具有三個孔46，未示出的螺紋定位在這些孔46中，用於螺紋連接殼體齒頂9和殼體蓋10，其中殼體齒頂9和殼體蓋10利用未示出的密封件相互流體密封。
[0036]內齒輪泵6或擺線轉子泵26具有工作區47。工作區47在這裡被分隔成流入工作區30作為吸取側和流出工作區31作為壓力側(圖4)。流入工作區30在這裡具有流入工作區30的角區域34，並且流出工作區31具有流出工作區31的角區域50。工作區47在流入工作區30處擴大，但是在流出工作區31處縮小即內齒輪22的齒21和外齒輪24的齒21之間的輸送空間。流入工作區34的角區域和流出工作區31的角區域50在這裡各為180。。
[0037]外齒輪24同時還構成電動機4的轉子16。在內齒輪22和外齒輪24之間的嚙合角區域53處，內齒輪22的齒21的齒側面貼靠在外齒輪24的齒21的齒側面上，從而轉矩從外齒輪24傳遞到內齒輪22上，並且因此內齒輪22圍繞旋轉軸做旋轉運動。在這裡，內齒輪22和外齒輪24彼此被偏心地支承，即內齒輪22的旋轉軸和外齒輪24的旋轉軸彼此間隔一定距離。由於內齒輪22的齒21和外齒輪24的齒21的齒側面在嚙合角區域53處相互重疊，而且轉矩從外齒輪24傳遞到內齒輪22上，內齒輪22的齒21的齒側面和外齒輪24的齒21的齒側面在壓力作用下相互貼靠,這使內齒輪22的齒21和外齒輪24的齒21之間的輸送空間幾乎不產生洩漏或流動損失。流入工作區30的角區域34和流出工作區31的角區域50在這裡分別終結於齒頂位置48和咬合位置49。咬合位置49在這裡形成在嚙合角區域53的中心，並且齒頂位置48與咬合位置相對置地布置。
[0038]流入通道28不僅形成在流入工作區30處，還通過齒頂位置48向外部分地形成在流出工作區31中。流入通道28的角區域51在齒頂位置48的區域中還與流出工作區31的角區域50重疊。流出通道29唯一地形成在內齒輪22和外齒輪24之間的嚙合區域處，以便傳遞轉矩，即流出通道29的角區域52在流出工作區31處唯一地形成在嚙合角區域53中。流入通道28利用齒頂位置48圍繞流入角區域54開始被引入到流出工作區31中。[0039]流入通道28在齒頂位置48的兩側不僅被引入到流入工作區30中，而且還圍繞流入角區域54被引入到流出工作區31中。流入通道28在流出工作區31處唯一地形成在嚙合角區域53的外側，並且通過流入通道28的布置，流入工作區30與流出工作區31的一部分利用流入通道28短接，此時可能發生洩漏，從而在工作區47與流入通道28處幾乎沒有壓力差，即尤其是在齒頂位置48上不產生壓力差。由此導致從流出工作區31經齒頂位置48輸送到流入工作區30的待輸送流體不發生洩漏。待輸送的流體因此唯一地在嚙合角區域53處利用流出通道29消耗能量，降低壓力。因為齒21在嚙合角區域53中疊置，從流出工作區31經流出通道29輸送到流出工作區31區域的待輸送流體在流入通道28處幾乎不發生洩漏。
[0040]流入通道28和流出通道29形成彼此相隔一定間距，即具有角距範圍55。這個角距範圍55在這裡這樣選擇，即工作區47在角距範圍55處不形成完全封閉，即齒21之間的輸送空間不完全閉合併導致擺線轉子泵26停止。
[0041]總之，本發明的內齒輪泵6具有一些主要優點。流入通道28圍繞流入角區域54在齒頂位置48處延伸到流出工作區31中，從而在流入工作區30和流出工作區31之間在齒頂位置48處不發生洩漏，這是因為在齒頂位置48處幾乎不存在壓力差。在流出工作區31處在具有流出通道29的流出工作區31區域處壓力升高，流出通道29形成在嚙合角區域53處。因為只在嚙合角區域53處形成了流出通道29並且那兒壓力升高了，因此不導致洩漏損失，因為在嚙合角區域53處，齒21的齒側面彼此疊置並因此在輸送空間之間不發生洩漏。由此，內齒輪泵6的工作效率和能量效率提升，因為沒有或幾乎沒有能量消耗，壓縮流體在齒頂位置48處從流出工作區31在壓力作用下流到作為壓力側的流入工作區30。
【權利要求】
1.內齒輪泵(6)，用於輸送流體，尤其適用於汽車(40)，所述內齒輪泵(6)包括 -內齒輪(22)，其具有內齒環(23)； -外齒輪(24)，其具有外齒環(25)； -其中所述內齒輪和外齒輪(22、24)的齒(21)相互嚙合； -工作區(47)，其形成在所述內齒輪(22)和外齒輪(24)之間，且被分隔成流入工作區(30)和流出工作區(31)； -流入通道(28)，其通到所述流入工作區(30)中，用於將待輸送的流體引入到所述流入工作區(30)中；和流出通道(29)，其通到所述流出工作區(31)中，用於將待輸送的流體從所述流出工作區(31)中導出，其中所述流入工作區(30)和流出工作區(31)在所述內齒輪和外齒輪(22、24)之間的齒頂位置(48)和咬合位置(49)處彼此分開； 其特徵在於， 所述流入通道(28)附加地部分地通到所述流出工作區(31)的角區域(50)中。
2.根據權利要求1所述的內齒輪泵，其特徵在於， 在流出工作區(31)的所述流入通道(28)通到其中的角區域(50)中，不形成流出通道(29)，和/或 所述流入通道(28)形成在所述流入工作區(30)的角區域(34)的、特別是小於30°、20°或10°的一部分中，所述流入通道(28)連接到所述齒頂位置(48)處，和/或 所述流入通道(28)形成在所述齒頂位置(48)處，和/或 所述流入通道(28)通到位於所述嚙合角區域(53)外側的流出工作區(31)中。
3.根據權利要求1或2所述的內齒輪泵，其特徵在於，所述流出通道(29)只形成在所述流出工作區(31)處的嚙合角區域(53)中，特別是在所述內齒輪(22)和外齒輪(23)之間。
4.根據任一項或多項前述權利要求所述的內齒輪泵，其特徵在於，所述流入通道(28)和流出通道(29)在所述流出工作區(31)處彼此之間形成一個間距。
5.根據任一項或多項前述權利要求所述的內齒輪泵，其特徵在於，所述嚙合角區域(53)具有在160°和10。之間的角度，特別是在120°和20。之間的角度，分別在所述咬合位置(49)處開始形成。
6.根據任一項或多項前述權利要求所述的內齒輪泵，其特徵在於，所述流入通道(28)在所述流出工作區(31)處在100°和5°之間，尤其是在70°和10°之間的流入通道角區域(54)中在所述齒頂位置(48)處開始形成。
7.根據任一項或多項前述權利要求所述的內齒輪泵，其特徵在於， 電動機(4)被整合到所述內齒輪泵(6)中，其中所述電動機(4)具有定子(13)和轉子(16)，和/或 所述定子(13)圍繞所述轉子(16)同中心地構成。
8.根據權利要求7所述的內齒輪泵，其特徵在於，所述外齒輪泵(24)通過所述轉子(16)構成。
9.根據權利要求8所述的內齒輪泵，其特徵在於，所述轉子(16)的永磁體(17)被安裝或整合到所述外齒輪(24)中。
10.高壓噴射系統(2)，用於尤其用於汽車(40)的內燃機(39)，包括-聞壓慄(7)；- 高壓軌道(42)；-預輸送泵(3)，優選電力預輸送泵，用於將燃料從燃料箱(41)輸送到所述高壓泵(7)，其特徵在於，所述預輸送泵(3)是根據任一項或多項前述權利要求形成的。
【文檔編號】F04C2/10GK103930676SQ201280055628
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年11月5日 優先權日:2011年11月16日
【發明者】A·富克斯 申請人:羅伯特·博世有限公司