] 為將齒輪轉(zhuǎn)子15和齒圈轉(zhuǎn)子2容納在所述后端蓋4和所述外蓋1之間，本發(fā)明優(yōu) 選在外蓋1中設(shè)有腔，所述齒圈轉(zhuǎn)子2以外圓周面與所述腔的內(nèi)圓周面之間形成間隙配合 的方式被容納在所述腔中。當(dāng)所述齒圈轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述腔的內(nèi)圓周面限定出其旋轉(zhuǎn)軸 線，也即所述第二軸線。為減小摩擦并保證流體密封，所述腔與所述齒輪轉(zhuǎn)子15及所述齒 圈轉(zhuǎn)子2之間的軸向間隙在10-40微米之間。
[0035] 優(yōu)選地，所述泵端磁力聯(lián)軸器5的穿過(guò)后端蓋4的那部分的前端上設(shè)置有多個(gè)用 于傳遞轉(zhuǎn)矩的突起，所述齒輪轉(zhuǎn)子15上則設(shè)有與所述突起在形狀和位置上相匹配的凹槽 18,所述突起以形狀配合的方式容納在所述凹槽中，從而當(dāng)電機(jī)11帶動(dòng)泵端磁力聯(lián)軸器5 旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪轉(zhuǎn)子15跟隨泵端磁力聯(lián)軸器5 -起旋轉(zhuǎn)。
[0036] 圖2-3中還示出了電機(jī)插件9,其用于對(duì)電機(jī)11施加相應(yīng)的控制。由于采用了可 分離成兩個(gè)部分的磁力聯(lián)軸器組件，因此可利用密封殼6將泵端磁力聯(lián)軸器5、外蓋1、后端 蓋4、齒輪轉(zhuǎn)子15、齒圈轉(zhuǎn)子2等封裝成一個(gè)單元（在此可稱之為泵送單元），從而將電機(jī) 11與泵送組件可靠地隔離，以避免流體意外地流到電機(jī)處。此外，可采用封裝外殼8和防護(hù) 蓋10而將電機(jī)11與前述的泵送單元進(jìn)行整體封裝，從而得到圖1中所示的整體式泵。其 中，為保證磁力聯(lián)軸器的兩個(gè)部分之間的有效距離，在封裝外殼8中設(shè)有定位套12,以便將 電機(jī)11和泵送單元相對(duì)于彼此在軸向上進(jìn)行定位。此外，為防止泄露，可在密封殼6、外蓋 1、后端蓋4三者之間設(shè)置密封圈3。
[0037] 上述結(jié)構(gòu)為本發(fā)明的內(nèi)嚙合齒輪泵的基本結(jié)構(gòu)，然而，僅有上述基本結(jié)構(gòu)，還不足 以滿足在SCR系統(tǒng)中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠地定量噴射的要求，特別是對(duì)于容污能力、低泄 漏、和耐用性等指標(biāo)的綜合要求。因?yàn)樵趦?nèi)嚙合齒輪泵中，作為其中最為關(guān)鍵的兩個(gè)零件， 齒輪轉(zhuǎn)子和齒圈轉(zhuǎn)子的齒形結(jié)構(gòu)是否合理、選擇的材料對(duì)是否恰當(dāng)、齒尖端之間以及齒頂 與齒根之間的間隙是否合適，均影響到上述指標(biāo)。
[0038] 例如，文獻(xiàn)CN102654125A中，內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)子齒和外齒輪轉(zhuǎn)子齒的尖端之間的間隙 在10和30微米之間，這樣的間隙容易滿足低泄漏的要求，但司時(shí)摩擦必然較大，容污能力 和耐用性也就難以保證。此外，間隙越小，對(duì)于制造的要求也越高，公差等級(jí)每提高一級(jí)，加 工成本或難度常常成倍地增加，并且公差等級(jí)越高，這種增加的程度越顯著。因此，對(duì)于內(nèi) 嚙合的齒輪齒圈來(lái)說(shuō)，10和30微米之間的齒尖端間隙對(duì)于制造而言是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。此 外，該文獻(xiàn)中沒(méi)有公開采用的齒形的具體結(jié)構(gòu)。
[0039] 再例如，文獻(xiàn)CN 203146313 U中聲稱所采用的圓弧齒形對(duì)比擺線、漸近線的齒形 具有脈動(dòng)量小、流量大、嚙合線長(zhǎng)、齒形密封性好等優(yōu)點(diǎn)，但并沒(méi)有公開其圓弧齒形的具體 信息，也沒(méi)有給出具體的間隙尺寸。
[0040] 為此，本發(fā)明的申請(qǐng)人在上述現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的研宄，得到了優(yōu) 化的齒形結(jié)構(gòu)，并通過(guò)與最終選定的材料相結(jié)合，達(dá)到了兼顧容污能力、低泄漏、耐用性、以 及低成本的效果。以下進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0041] 關(guān)于材料，現(xiàn)有技術(shù)中一般認(rèn)為齒輪和齒圈最好選用不同的材料，因?yàn)檫@有利于 減低摩擦，例如參見(jiàn)CN 102654125 A中的優(yōu)選方案。然而，本發(fā)明最終將齒輪轉(zhuǎn)子15和齒 圈轉(zhuǎn)子2的材料均選擇為相同的PEEK塑料，其中含有至少10 %的碳纖維和至少5 %的碳化 硅。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在同等條件下，這樣的材料組合在耐磨性方面優(yōu)于PEEK塑料與金屬（例 如不銹鋼）的組合，也優(yōu)于其它塑料與金屬的組合。
[0042]所述齒輪轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為10,所述齒圈轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為11，它們的齒形如下設(shè)置：
[0043] 如圖6所示，圖5中標(biāo)出的齒輪轉(zhuǎn)子的外齒的半個(gè)齒A的齒形曲線在以齒輪中心 為坐標(biāo)原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系中表示為：
[0044] yi= 0? 3162x^-1. 3895Xi2+0. 7771x^9. 5775,其中 Xl的范圍是從 0mm 到 2. 53mm ;
[0045] 齒圈轉(zhuǎn)子的內(nèi)齒的齒形則通過(guò)所述齒輪轉(zhuǎn)子的嚙合得出，并進(jìn)行齒根修形和清 根。如圖7所示，圖5中標(biāo)出的齒圈轉(zhuǎn)子的內(nèi)齒的半個(gè)齒B的齒形曲線在以齒圈中心為坐 標(biāo)原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系中表示為：
[0046] y2= -〇? 2179x 23+0. 8686x22-〇. 3275x2+8. 992,其中 x2的范圍是從 0mm 到 2. 95mm。
[0047] 由各自的半個(gè)齒的輪廓曲線通過(guò)鏡像和旋轉(zhuǎn)即得到齒輪、齒圈的整個(gè)齒形。
[0048] 按照上述齒形加工后的齒輪、齒圈在安裝后外齒和內(nèi)齒的尖端之間的間隙在 10-60微米之間，優(yōu)選在35-60微米之間，外齒齒頂和內(nèi)齒齒根之間的間隙在100-150微米 之間。
[0049] 為表明本發(fā)明的齒輪齒形相比于現(xiàn)有技術(shù)中的齒形所帶來(lái)的技術(shù)效果，采用相同 的材料制造出的本發(fā)明的齒輪與表1中所列的各對(duì)照例的齒輪進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比。
[0050] 表 1 :
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種內(nèi)嚙合齒輪泵，其包括：電機(jī)；磁力聯(lián)軸器組件，包括電機(jī)端磁力聯(lián)軸器，和泵 端磁力聯(lián)軸器；后端蓋，其與所述泵端磁力聯(lián)軸器大致同軸地設(shè)置；外蓋，其上設(shè)置有泵入 口端和泵出口端，所述外蓋與所述后端蓋鄰近；具有外齒的齒輪轉(zhuǎn)子，其被容納在所述外蓋 與所述后端蓋之間，并由所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)圍繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；具有內(nèi)齒的齒圈轉(zhuǎn)子，其被容納 在所述外蓋與所述后端蓋之間，并與所述齒輪轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)內(nèi)嚙合，使得當(dāng)所述齒輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 時(shí)，所述齒圈轉(zhuǎn)子繞不同于第一軸線的第二軸線旋轉(zhuǎn)；和軸，其穿過(guò)所述齒輪轉(zhuǎn)子的中心， 并且兩端分別由所述泵端磁力聯(lián)軸器和所述外蓋支承，從而限定出所述第一軸線； 其特征在于，所述齒輪轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為10,所述齒圈轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為11 ;所述齒輪轉(zhuǎn)子的 半個(gè)齒的齒形曲線在以齒輪中心為坐標(biāo)原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系中表示為： Y1= 0. 3162x/-I. 3895Xl2+0. 7771Xl+9. 5775 ； 所述齒圈轉(zhuǎn)子的半個(gè)齒的齒形曲線在以齒圈中心為坐標(biāo)原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系中表示 為： Y2=-〇. 2179x23+0. 8686x22-〇. 3275x2+8. 992, 其中X1的范圍是從Omm到2. 53mm，x2的范圍是從Omm到2. 95mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于，所述齒輪轉(zhuǎn)子和所述齒圈轉(zhuǎn)子 均由PEEK塑料制成，其中含有至少10%的碳纖維和至少5%的碳化硅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于，所述軸由鎢鈷類硬質(zhì)合金制 成，其中含有8%的鈷和92%的碳化鎢。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于，所述外蓋中設(shè)有腔，所述 齒圈轉(zhuǎn)子以間隙配合的方式被容納在所述腔中并從而限定出所述第二軸線，所述腔與所述 齒輪轉(zhuǎn)子及所述齒圈轉(zhuǎn)子之間的軸向間隙在10-40微米之間。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于，所述軸與所述外蓋過(guò)盈 配合。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于，所述泵端磁力聯(lián)軸器的 前端包括多個(gè)用于傳遞轉(zhuǎn)矩的突起，所述齒輪轉(zhuǎn)子上設(shè)有與所述突起的形狀和位置匹配的 凹槽，所述突起以形狀配合的方式容納在所述凹槽中。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于，外齒和內(nèi)齒的尖端之 間的間隙在10-60微米之間，優(yōu)選在35-60微米之間，外齒齒頂和內(nèi)齒齒根之間的間隙在 100-150微米之間。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)嚙合齒輪泵，其包括：電機(jī)；磁力聯(lián)軸器組件；后端蓋；外蓋；具有外齒的齒輪轉(zhuǎn)子；具有內(nèi)齒的齒圈轉(zhuǎn)子；和軸；其特征在于，所述齒輪轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為10，所述齒圈轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為11；所述內(nèi)齒和外齒的半個(gè)齒的齒形曲線分別為：y1＝0.3162x13-1.3895x12+0.7771x1+9.5775；以及y2＝-0.2179x23+0.8686x22-0.3275x2+8.992，其中x1的范圍是從0mm到2.53mm，x2的范圍是從0mm到2.95mm。本發(fā)明的齒輪泵相比于現(xiàn)有技術(shù)齒輪泵，既提高了容污能力，又降低了泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還降低了對(duì)齒輪制造精度的要求，使得本發(fā)明的齒輪泵經(jīng)久耐用且成本低。本發(fā)明的齒輪泵可用于SCR系統(tǒng)。
【IPC分類】F01N3-28, F04C2-18
【公開號(hào)】CN104791244
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510198103
【發(fā)明人】賈政, 喻冬青, 麥云飛, 曾湘軍
【申請(qǐng)人】嘉興東唐汽車科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日