專利名稱：低噪聲齒輪泵的制作方法
低噪聲齒輪泵
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)是2006年2月22日提交的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)為11/359728 的部分延續(xù)申請(qǐng)，序列號(hào)為11/359728的該美國(guó)申請(qǐng)要求2005年2月 22日提交的臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)枮?0/655221的優(yōu)先權(quán)。申請(qǐng)序列號(hào)為 11/359728的申請(qǐng)是2005年4月8日提交的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)為 11/101837、現(xiàn)在為美國(guó)專利號(hào)為7179070的部分延續(xù)申請(qǐng)，序列號(hào)為 11/101837的該美國(guó)申請(qǐng)要求2004年4月9日提交的臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào) 為60/560897的優(yōu)先權(quán)。
本申請(qǐng)要求于2006年3月13日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)為 60/781775的權(quán)益。
背景技術(shù)：
本發(fā)明大體涉及車輛動(dòng)力系統(tǒng)，且具體地涉及降低齒輪磨損以便 用于任意系統(tǒng)的低噪聲齒輪泵。
齒輪泵和馬達(dá)是一些可獲得的最耐用的泵。然而，這些泵產(chǎn)生的 噪聲對(duì)于許多應(yīng)用而言是令人不快的。控制這種噪聲源是合乎需要 的。噪聲級(jí)別和頻率受齒輪齒類型、齒輪齒幾何形狀、齒輪齒表面和 潤(rùn)滑作用的影響。當(dāng)齒輪齒嚙合時(shí)，滯留于它們之間的油產(chǎn)生了大部 分噪聲。
在許多實(shí)例中，在修改齒輪齒的幾何形狀會(huì)損害齒輪傳遞負(fù)載的 能力的情況下，不可能改變所用齒輪齒的類型或平滑齒表面。此外， 使用高粘度的油和油脂可削弱噪聲，但不能很好地適用于每一齒輪單 元。
因此，期望提供一種額外地降低齒輪磨損的低噪聲齒輪泵。
發(fā)明內(nèi)容
為了提供安靜的密封策略，不得不重新考慮齒輪目前嚙合的方 式。代之以使用齒形側(cè)面來(lái)密封的齒輪，使用齒輪的頂部對(duì)于齒輪的 根部作為一個(gè)點(diǎn)而獲得密封，并且當(dāng)下一齒輪齒接合時(shí)，油從先前嚙
合的齒輪齒之間流體靜力地(hydrostatically)溢出。
本發(fā)明優(yōu)選為包括用于任意裝置中的低噪聲齒輪組，并且在本文 中描述為用于動(dòng)力裝置，該動(dòng)力裝置具有發(fā)動(dòng)機(jī)，其驅(qū)動(dòng)連接到低壓 流體源上的泵，以在輸出處產(chǎn)生高壓流體；至少一個(gè)可變排量泵/馬達(dá)， 其響應(yīng)所述高壓流體以在輸出處產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)；該排量泵/馬達(dá)包括驅(qū)動(dòng)齒 輪以及與該驅(qū)動(dòng)齒輪相嚙合的空轉(zhuǎn)齒輪，其中，該空轉(zhuǎn)齒輪沿著所述 對(duì)應(yīng)齒4侖的齒廓的兩個(gè)點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)齒專侖相嚙合；兩個(gè)點(diǎn)中的至少一個(gè)點(diǎn) 為一個(gè)齒輪齒的根部，其與相對(duì)齒輪齒的頂部相嚙合而產(chǎn)生了用于在 根部和頂部之間獲得與低壓流體源相流體密封的第一嚙合點(diǎn)，以及當(dāng) 齒接合時(shí)沿著齒廓的隨后的第二點(diǎn)， 一旦在高壓流體輸出處脫離接合 時(shí)能使流體在該兩點(diǎn)之間流體靜力地溢出。
優(yōu)選的是，用于提供降低齒輪磨損的低噪聲齒輪泵的方法包括如 下步驟提供第一齒輪；使第一齒輪在兩個(gè)嚙合點(diǎn)中的第一點(diǎn)處接合 第二齒輪；其中，第一嚙合點(diǎn)為一個(gè)齒輪齒的根部和相對(duì)齒輪齒的頂 部，并且第二嚙合點(diǎn)為沿著一個(gè)齒輪齒廓一側(cè)的點(diǎn)，其與相對(duì)齒輪齒 廓一側(cè)的點(diǎn)相嚙合；當(dāng)齒4侖在兩個(gè)嚙合點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)處接合時(shí)，形成 用于密封齒輪齒的區(qū)域；以及沿著轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪齒的齒廓在該兩個(gè)嚙合點(diǎn) 中的另 一個(gè)點(diǎn)處脫離接合，提供了使流體流體靜力地溢出的方法。
當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)下列優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì) 描述將會(huì)容易地了解本發(fā)明上面的以及其它的優(yōu)點(diǎn)，附圖中
圖la為根據(jù)本發(fā)明的液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖，其中模式選擇 閥處于"驅(qū)動(dòng)"位置；圖lb為圖la的液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)的視圖，其中模式選擇閥處于" 空檔"位置；
圖lc為圖la的液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)的視圖，其中模式選擇閥處于" 倒檔"位置；
圖ld為圖la的液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)的視圖，其中模式選擇闊處于" 駐車"位置；
圖le為圖la的液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)的視圖，其中制動(dòng)超控(ovemde) 裝置處于超控位置；
圖2為圖la-ld中所示驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和排量控制裝置的放大比例示意
圖3為圖la-ld中所示制動(dòng)超控裝置和止回閥橋接回路的放大比 例示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)齒輪泵/馬達(dá)的分解透視圖5是根據(jù)本發(fā)明的外齒輪泵/馬達(dá)的局部分解透視圖；以及
圖6是根據(jù)本發(fā)明的齒輪嚙合裝置和方法的放大視圖。
具體實(shí)施例方式
下列專利申請(qǐng)通過(guò)引用并入本文中美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào) 60/560897;美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)11/101837，即現(xiàn)在的美國(guó)專利號(hào) 7179070;美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)60/655221;美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào) 11/359728;以及美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)60/781775。
低噪聲齒^r組300描述為用于泵/馬達(dá)16中，并且馬達(dá)76a-76d 優(yōu)選為例如在2005年4月8日提交的共同轉(zhuǎn)讓和共同未決的專利申 請(qǐng)序列號(hào)11/101837、也就是現(xiàn)在的美國(guó)專利號(hào)7179070中示出的可 變排量泵/馬達(dá)，序列號(hào)為11/101837的該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容因此通過(guò)引 用并入且在圖4和圖5中示出。作為備選，泵/馬達(dá)16和馬達(dá)76a-76d 為葉片型或活塞型可變排量泵/馬達(dá)或者為固定排量泵/馬達(dá)。另外， 帶有低噪聲齒輪組300的泵/馬達(dá)16可結(jié)合液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)10 —起使用，例如2005年2月22日提交的共同轉(zhuǎn)讓和共同未決的申請(qǐng)序列 號(hào)為11/359728中示出的液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，序列號(hào)為11/359728的 該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容因此通過(guò)引用并入且在圖1-3中示出。
現(xiàn)在參看圖6,總體上以300指代根據(jù)本發(fā)明的低噪聲齒輪組。 低噪聲齒輪組300可用在期望使用任何粘性流體的內(nèi)齒輪泵/馬達(dá)或 外齒輪泵/馬達(dá)的各種裝備中，從而有利地提供了用于任何環(huán)境的低噪 聲和低磨損的齒輪組。
低噪聲齒輪組300包括至少兩個(gè)或多個(gè)齒輪，優(yōu)選為驅(qū)動(dòng)齒輪310 和空轉(zhuǎn)齒輪312。當(dāng)驅(qū)動(dòng)空轉(zhuǎn)齒輪312時(shí)，空轉(zhuǎn)齒輪312在沿著相應(yīng) 齒廓318,320的兩個(gè)點(diǎn)314,316處嚙合驅(qū)動(dòng)齒輪310。當(dāng)驅(qū)動(dòng)齒輪310 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪310,312在第一嚙合點(diǎn)314處接合。該第一嚙合點(diǎn)314 優(yōu)選在一個(gè)齒輪齒的根部326(此時(shí)為位于驅(qū)動(dòng)齒輪310上的齒輪齒根 部326)接合相對(duì)齒輪齒的頂部328(此時(shí)為位于空轉(zhuǎn)齒輪312上的齒輪 齒頂部328)時(shí)形成。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)齒4侖310繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，優(yōu)選地沿著驅(qū)動(dòng)齒4侖310的一個(gè)齒 輪齒廓318和空轉(zhuǎn)齒輪312的相對(duì)齒輪齒廓320的一側(cè)形成第二嚙合 點(diǎn)316。當(dāng)?shù)谝粐Ш宵c(diǎn)314在齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)期間脫離且第二嚙合點(diǎn)316隨 后接合時(shí)，通過(guò)由位于泵16 —側(cè)的加壓流體或氣體所產(chǎn)生的才幾械壓 力而產(chǎn)生密封322。少量的流體324如油滯留在驅(qū)動(dòng)齒輪310和空轉(zhuǎn) 齒4侖312之間處于由點(diǎn)314和點(diǎn)320所形成的密封322之間。由于密 封322,迫使滯留流體324的壓力垂直于齒輪310,312的中心，從而 迫使流體324在齒輪310,312之間流出，而不是齒輪310,312試圖壓 縮位于它們之間的流體324。
當(dāng)使用包括例如液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)10(包括泵/馬達(dá)16)的動(dòng)力裝 置時(shí)，用于提供降低齒輪磨損并用于泵16的低噪聲齒輪組300的優(yōu) 選方法包括如下步驟
提供第一齒輪310;
使第一齒輪310在第一嚙合點(diǎn)314處接合第二齒輪312，其中，第一嚙合點(diǎn)314為一個(gè)齒輪齒的才艮部326和相對(duì)的齒4侖齒的頂部328;
使第一齒輪310在第二嚙合點(diǎn)316處接合第二齒輪312，其中， 第二嚙合點(diǎn)316為沿著一個(gè)齒輪齒廓318 —側(cè)的點(diǎn)，該點(diǎn)與沿著相對(duì) 的齒輪齒廓320 —側(cè)的點(diǎn)相嚙合；
當(dāng)齒輪310,312在第二嚙合點(diǎn)316接合并且與第一嚙合點(diǎn)314脫 離時(shí)，形成用于密封齒輪齒的區(qū)域322;以及
一旦在第一嚙合點(diǎn)314處脫離接合齒輪齒時(shí)，則提供了用于使流 體324流體靜力地溢出的方法。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)齒輪310轉(zhuǎn)動(dòng)空轉(zhuǎn)齒輪312時(shí)，齒輪齒的嚙合持續(xù)地形成 隨后的第一嚙合點(diǎn)314和第二嚙合點(diǎn)316。這樣，當(dāng)?shù)诙Ш宵c(diǎn)316 脫離接合時(shí)，隨后齒輪齒上的隨后第 一嚙合點(diǎn)在相應(yīng)齒的根部和頂部 處形成。齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)提供了沿著齒輪齒廓的嚙合點(diǎn)系統(tǒng)。在接合第二 嚙合點(diǎn)316的初始時(shí)第一嚙合點(diǎn)314的開(kāi)始脫離，形成了用于密封的 區(qū)域322。 一旦第一嚙合點(diǎn)314脫離，則流體324流體靜力地溢出密 封區(qū)域322。
現(xiàn)在參看圖la,總體上以10指代液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng) 10可用在各種裝備中，例如但不限于本領(lǐng)域中技術(shù)人員所理解的機(jī)動(dòng) 車輛、船只、潛艇、直升機(jī)等，但為了清楚起見(jiàn)在本發(fā)明以下描述中， 視為安裝在機(jī)動(dòng)車輛中。動(dòng)力系統(tǒng)IO包括動(dòng)力裝置部分ll、模式選 擇器模塊43、控制部分59和動(dòng)力輸送部分76。
動(dòng)力系統(tǒng)10的動(dòng)力裝置部分11包括與燃料源14連通的發(fā)動(dòng)機(jī) 12。發(fā)動(dòng)機(jī)12可以是常規(guī)的內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)、由電池供以動(dòng)力的電 動(dòng)馬達(dá)、燃料電池等。發(fā)動(dòng)機(jī)12有選擇地將扭矩提供到優(yōu)選為可變 排量的液壓泵/馬達(dá)16,其中，可變排量液壓泵/馬達(dá)16在其入口側(cè)設(shè) 有液壓流體的低壓源18而在其出口側(cè)設(shè)有高壓管道20。當(dāng)保持在本 發(fā)明的范圍之內(nèi)時(shí)，液壓流體可以是液體、例如^f旦不限于水、液壓液、 傳動(dòng)液等，或?qū)儆诒景l(fā)明范圍內(nèi)的任意可壓縮氣體。因?yàn)檠b置16根 據(jù)系統(tǒng)10的模式交替地用作泵或馬達(dá)，所以將該裝置描述為泵/馬達(dá)16，在下面對(duì)其進(jìn)4亍更加詳細(xì)的描述。
系統(tǒng)10的動(dòng)力裝置部分11包括多個(gè)附屬驅(qū)動(dòng)裝置，這些附屬驅(qū)
動(dòng)裝置包括但不限于電動(dòng)發(fā)電機(jī)22、空氣調(diào)節(jié)壓縮機(jī)24和熱泵26。 電動(dòng)發(fā)電機(jī)22連接到動(dòng)力維持模塊28上，而動(dòng)力維持模塊28又連 接到電池30上。熱泵26與加熱器芯(heater core)32連通，且熱泵26 和加熱器芯32 二者都與發(fā)動(dòng)機(jī)12的冷卻水源34流體連通?？諝庹{(diào) 節(jié)壓縮機(jī)24與熱交換器36連通。附屬驅(qū)動(dòng)裝置22,24和26優(yōu)選通過(guò) 各自的電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)來(lái)運(yùn)行。作為備選，附屬驅(qū)動(dòng)裝置22,24和 26有選擇地機(jī)械地離合聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)12上。蓄能器38與泵/馬達(dá)16 出口上的高壓管道20流體連通。蓄能器38用作高壓液壓流體的儲(chǔ)液 器，并維持系統(tǒng)10中的高壓，例如，通過(guò)使用高壓氣體等(未示出) 增壓，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的。
節(jié)流控制模塊40經(jīng)由線路24a上的信號(hào)接收空氣調(diào)節(jié)壓縮機(jī)24 的輸入信號(hào)、經(jīng)由線路28a上的信號(hào)接收動(dòng)力維持模塊28的輸入信號(hào) 以及經(jīng)由線路38a上的信號(hào)接收蓄能器38的輸入信號(hào)。如在下文中詳 細(xì)討論的那樣，基于線路24a,28a和38a上的輸入信號(hào)，節(jié)流控制模 塊40在線路42上提供輸出信號(hào)以控制發(fā)動(dòng)機(jī)12和泵/馬達(dá)16的其中 之一或二者。線路24a、 28a、 38a和42上的信號(hào)可以是各個(gè)構(gòu)件與節(jié) 流控制模塊40之間的電子信號(hào)或機(jī)械反饋。節(jié)流控制模塊40可以是 任何適合的機(jī)械裝置或電氣裝置，這些裝置是可操作的，以基于一個(gè) 或多個(gè)輸入來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)12和泵/馬達(dá)16的運(yùn)行。
模式選擇器模塊43包括通過(guò)高壓入口管道46與高壓管道20流 體連通的模式選擇閥44。模式選擇閥44優(yōu)選為連接到變速器式調(diào)檔 桿(未示出)等上，以有選擇地將閥44移到下列位置之一"D"或驅(qū) 動(dòng)位置(最好見(jiàn)圖la)、 "N"或空檔位置(最好見(jiàn)圖lb)、 "R"或倒檔 位置(最好見(jiàn)圖lc)以及"P，，或駐車位置(最好見(jiàn)圖ld)。模式選擇閥 44包括連接到其上、與高壓入口管道46相鄰的低壓入口管道48。模 式選擇閥44還包括連接到其上、位于模式選擇閥44相對(duì)一側(cè)的高壓出口管道50和低壓出口管道52。如在下文詳細(xì)討論的那樣，模式選 擇閥44的各個(gè)位置P、 R、 N和D有選擇地將位置的內(nèi)部部分與管道 46,48,50和52對(duì)齊，并控制系統(tǒng)10中液壓流體流的方向。盡管上面 描述為"入口"和"出口"，但在運(yùn)行期間各管道46,48,50和52均 可根據(jù)系統(tǒng)10的運(yùn)行條件而用作入口或出口 ，這將在以下詳細(xì)討論。
管道50和52依次連接到制動(dòng)超控裝置54上。制動(dòng)超控裝置54 還包括位于制動(dòng)超控裝置54相對(duì)一側(cè)、連接到其上的高壓出口管道 56和低壓出口管道58。制動(dòng)超控裝置54具有第一位置或正常位置54a 以及第二位置或超控位置54b,這將在下面更加詳細(xì)地描述。
控制部分59包括通過(guò)高壓入口管道62與高壓管道20流體連通 的排量控制閥60。排量控制閥60包括連接到其上、與高壓入口管道 62相鄰的低壓入口管道64。排量控制閥60還包括連接到其上、位于 排量控制閥60相對(duì)一側(cè)的高壓出口管道66和低壓出口管道68。排量 控制閥60為浮動(dòng)定位閥并包括連接到其上的加速器70和制動(dòng)器72， 以便將來(lái)自排量控制闊60的流引導(dǎo)至多個(gè)缸74a、 74b、 74c和74d。 加速器70和制動(dòng)器72優(yōu)選為機(jī)械地連接到各自的加速器踏板和制動(dòng) 器踏板(未示出)上。制動(dòng)器72經(jīng)由連接器73連接到制動(dòng)超控裝置54 上。排量控制閥60具有第一位置或加速位置60a、第二位置或保持位 置60b和第三位置或減速位置66c。排量控制閥60的各位置60a、 60b 和60c均有選擇地將各位置60a、 60b和60c的內(nèi)部部分與管道62,64,66 和68對(duì)齊，并控制通向缸74a、 74b、 74c和74d的液壓流體流的方向， 最好見(jiàn)圖2。
各缸74a、 74b、 74c和74d經(jīng)由連接器75a、 75b、 75c和75d機(jī) 械地連接到各車輪上的各個(gè)驅(qū)動(dòng)或牽引馬達(dá)76a、 76b、 76c和76d(在 動(dòng)力輸送部分76中)。馬達(dá)76a-76d優(yōu)選為可變排量馬達(dá)。如本領(lǐng)域 技術(shù)人員所理解的那樣例如通過(guò)連接到旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)或類似部件上，連接 器75a-75d的位置確定了馬達(dá)76a-76d的排量。高壓出口管道66與各 缸74a-74d中活塞(未示出)的一側(cè)流體連通，而低壓出口管道68與缸74a-74d中與活塞相對(duì)的一側(cè)流體連通。雖然系統(tǒng)IO示出為具有多個(gè) 牽引馬達(dá)76a、 76b、 76c和76d，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在 本發(fā)明的范圍內(nèi)可采用少至一個(gè)馬達(dá)。例如，在機(jī)動(dòng)車輛的單馬達(dá)裝 備中，單個(gè)馬達(dá)的輸出連接到差動(dòng)齒輪上，而該差動(dòng)齒輪又機(jī)械地連 接到一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪上。各牽引馬達(dá)76a、 76b、 76c和76d具有上端口 77a、 77b、 77c和77d以及下端口 78a、 78b、 78c和78d。經(jīng)過(guò)上端口 77a-77d 和下端口 78a-78d的流體流的方向確定了馬達(dá)76a-76d的方向。反饋 連接器80延伸在排量控制閥60和缸74a-74d的活塞之間。
止回閥橋4妄回^各82包括多個(gè)止回閥84、 86、 88和90,并且以與 全波橋接整流器相類似的方式布置，最好見(jiàn)圖3。管道92與止回閥 84的入口以及止回閥86的出口流體連通。管道92還與高壓出口管道 56流體連通。管道94與止回閥86的入口以及止回閥88的入口流體 連通。管道94還與液壓流體的低壓源18流體連通。管道96與止回 閥88的出口以及止回閥90的入口流體連通。管道96還與低壓出口 管道56流體連通。管道98與止回閥84的出口以及止回閥90的出口 流體連通。管道98還與高壓管道20流體連通。
現(xiàn)在參看圖4，總體上以IOO指代根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)齒輪裝置。如 本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，裝置IOO可構(gòu)造成作為馬達(dá)或泵來(lái)運(yùn)行， 但在本發(fā)明的下面描述中將稱為馬達(dá)。內(nèi)齒輪馬達(dá)100包括具有基部 104和端蓋106的中空殼體102。基部104在其中限定了凹部或腔體 108,其大小定制成^l妄收第一心軸IIO和第一活塞部件112。端蓋106 包括至少兩個(gè)端口 107(僅示出一個(gè))，各端口 107均延伸在端蓋106 的內(nèi)表面和外表面之間，優(yōu)選在端蓋106的相對(duì)兩側(cè)上。其中的一個(gè) 端口 107連接到流體系統(tǒng)的高壓段如圖la-le中的高壓管道20上，而 另一個(gè)端口 107則連接到回流管路或流體源如圖la-le中的流體源18 上。
第一心軸110限定了貫穿其基部111延伸的孔114,并包括從基 部111的上表面113向上延伸的第一外凸緣116和多個(gè)間隔開(kāi)的第二外凸緣118。內(nèi)凸緣120從第一心軸110的基部111向上延伸，并定 位成與孔114相鄰。第一外凸緣116定位成與孔114相鄰。第二外凸 緣118與孔114和內(nèi)凸緣120 二者都間隔開(kāi)。第一密封套筒122大小 定制成轉(zhuǎn)動(dòng)地裝配在孔114中，并且優(yōu)選在高度上與第一心軸110的 基部lll大致相等，以至于當(dāng)套筒122置于孔114中時(shí)，套筒122的 上表面與基部111的上表面113大致齊平。
大致圓形截面的外齒輪124適于設(shè)置在基部111的上表面113上， 其中，齒輪124的彎曲外表面與外凸緣116和118的相應(yīng)彎曲內(nèi)表面 相鄰。外齒輪124包括形成在其內(nèi)表面上的多個(gè)齒126。當(dāng)置于上表 面113上時(shí)，齒輪124軸向地固定在外凸緣118和內(nèi)凸緣120之間。
大致圓形截面的內(nèi)齒輪128包括形成在其外表面上的多個(gè)齒130， 并且限定了其中貫通的孔132。齒130是可操作的，用以與形成在外 齒輪124內(nèi)表面上的齒126相嚙合。齒輪128的下表面延伸進(jìn)套筒122 并與該套筒122—起轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，當(dāng)組裝并運(yùn)行馬達(dá)100時(shí)，齒130 與套筒122上的相應(yīng)齒配合，如下文更加詳細(xì)的描述。內(nèi)齒輪128的 齒130的相應(yīng)外表面與內(nèi)凸緣120的內(nèi)表面相鄰。當(dāng)組裝馬達(dá)100時(shí)， 孔132適于接收驅(qū)動(dòng)軸或輸出軸134的自由端。內(nèi)齒輪128可沿著軸 134軸向地移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)軸134通過(guò)軸岸(135如3求軸承、滾柱軸岸義等支 承在端蓋106中。驅(qū)動(dòng)軸134的自由端超出端蓋106的上表面延伸預(yù) 定距離并且作為馬達(dá)100的輸出軸。
第二活塞部件136在其內(nèi)部部分上限定了孔138，并且適于安裝 在第一心軸110的外凸緣116和118的相應(yīng)上表面上。因此，第二活 塞136和第一活塞112分別安裝在下心軸110的上表面和下表面上。
第二心軸140適于布置在第二活塞部件136的孔138內(nèi)，并且在 其內(nèi)部部分上限定了用于接收驅(qū)動(dòng)軸134的孔142。第二心軸140包 括向下延伸的凸緣144,其在組裝馬達(dá)100時(shí)與第一心軸110向上延 伸的內(nèi)凸緣120配合。上心軸140包括其中貫通的一對(duì)孔146，以在 馬達(dá)100運(yùn)4亍期間與齒4侖122和124流體連通。第二密封套筒148包括形成在其外部表面上的多個(gè)齒150,并限 定了其中貫通的孔152。如在下文中詳細(xì)討論的那樣，第二密封套筒 148適于在孔152中接收上心軸140，并適于容納在外齒輪124中且 與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，其中當(dāng)組裝并運(yùn)行馬達(dá)100時(shí)，齒126與套筒148上 的齒150配合。
當(dāng)組裝馬達(dá)100時(shí)，第一心軸110和第一活塞112置于殼體102 的基部104中，第一密封套筒122置于心軸110中，以及外齒輪124 置于心軸110上。內(nèi)齒輪132和第二心軸138安裝在驅(qū)動(dòng)軸134上， 并組裝成使得齒輪132和124的相應(yīng)齒130和126轉(zhuǎn)動(dòng)地嚙合以及內(nèi) 齒輪132與第一密封套筒122接合。第二活塞136附接在心軸110的 上表面上，并且第二密封套筒148置于第二心軸138上并且與外齒輪 124相接合。向下延伸的凸緣144與向上延伸的內(nèi)凸緣120配合，以 將外齒輪的內(nèi)部分成馬達(dá)100的入口室和排出室，并且上端蓋106附 接在基部104上以封閉殼體102。凸緣120和144在齒126和齒130 之間徑向地延伸，以在凸緣的一側(cè)形成入口室而在凸緣的另一側(cè)形成 排出室。
運(yùn)行時(shí)，軸134連接到負(fù)載(未示出)上，例如車輪等。受壓流體 通過(guò)其中的一個(gè)端口 107從流體系統(tǒng)例如從圖la-le的高壓管道20中 引入，通過(guò)孔146通向齒輪124和128的入口室側(cè)，作用在嚙合齒126 和130上以轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪和軸，在各齒之間流動(dòng)到達(dá)排出室并且通過(guò)另一 孔146排到另一端口 107。第一密封套筒122在內(nèi)齒輪128和第一心 軸110之間提供了轉(zhuǎn)動(dòng)密封以及第二密封套筒148在外齒輪124和第 二心軸140之間提供了轉(zhuǎn)動(dòng)密封，以確保入口室和排出室的完整性。 根據(jù)本發(fā)明的馬達(dá)100只需密封件122和148來(lái)維持流體密封并允許 馬達(dá)100的有效運(yùn)行。
齒輪124的齒126與齒輪128的齒130之間的正?；蚰J(rèn)的空間 關(guān)系使得齒126和130大致接合齒的全部軸向面積。在這種關(guān)系中， 馬達(dá)100產(chǎn)生其最大容積流量或最大輸出。因?yàn)閮?nèi)齒輪128可沿著軸134軸向地移動(dòng)，所以根據(jù)本發(fā)明的馬達(dá)100可有利地從其最大排量 變化。當(dāng)內(nèi)齒輪128向第一心軸110移動(dòng)時(shí)，齒126和齒130較少的 軸向面積接合，這降低了馬達(dá)100的容積流量或排量。
當(dāng)單元IOO構(gòu)造為馬達(dá)時(shí)，外部壓力源(例如來(lái)自外部液壓泵的液 壓流體、來(lái)自空氣壓縮機(jī)中的壓縮空氣等)，提供了通向端口 107的容 積流量，以旋動(dòng)齒輪124和128并在軸134上產(chǎn)生輸出扭矩。當(dāng)壓力 變化時(shí)，內(nèi)齒輪128將沿著軸134的軸線移動(dòng)，以改變馬達(dá)100的輸 出馬力。馬達(dá)100可有利地用于在廣泛變化的輸出負(fù)載下控制輸出 rpm，這些輸出負(fù)載包括但不限于機(jī)動(dòng)車輛、炮塔、大型機(jī)械、推土 機(jī)、大型鉆井機(jī)、船舶、農(nóng)機(jī)裝備等。
如圖la-le中的發(fā)動(dòng)機(jī)12)時(shí)，泵IOO將通過(guò)基于泵殼體102中的內(nèi)部 壓力來(lái)改變其輸出，從而對(duì)降低的輸入速度或輸入扭矩起作用。在這 種情況下，輸出端口 107將在排出室中產(chǎn)生更高的背壓，并且內(nèi)齒輪 128將沿著軸134的軸線移動(dòng)到沿該軸線、齒輪128處于或接近平衡 的點(diǎn)，以繼續(xù)運(yùn)行。因此，泵100可從內(nèi)齒l侖128與上心軸140大致 相鄰的最大輸出或最大排量變化到內(nèi)齒輪128與下心軸110大致相鄰 的最小排量。
現(xiàn)在參看圖5，總體上以200指代根據(jù)本發(fā)明的外齒輪裝置。如 本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，裝置200可構(gòu)造成作為泵或馬達(dá)來(lái)運(yùn)行， 但為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的描述將稱作泵。外齒輪泵200包括中空殼體202, 該殼體202具有由本體部分208連接的第 一端蓋204和第二端蓋206。 優(yōu)選的是，第一端蓋204和第二端蓋206通過(guò)多個(gè)緊固件210如高強(qiáng) 度螺栓等而附接到本體部分208上。本體部分208在其中限定了凹部 212。
其外表面上形成有多個(gè)齒216的第一齒輪214和其外表面上形成 有多個(gè)齒220的第二齒輪218適于布置在殼體202的凹部212中。在 泵200的運(yùn)行期間，相應(yīng)齒輪214和218的齒216和220是可操作的，以在凹部或泵腔212中可轉(zhuǎn)動(dòng)地嚙合。第一齒輪214具有從其延伸的 軸222，第二齒輪216具有從其延伸的階梯軸224。第一齒輪214固 定在軸222上，第二齒輪218可沿著軸224軸向地移動(dòng)。軸222和224 在相反的軸向方向上延伸，并且軸224在長(zhǎng)度上大于軸222。具有內(nèi) 齒的第一密封套筒226接收第一齒輪214，內(nèi)齒的第二密封套筒 228接收第二齒輪218的端部。
板式裝配件230包括從其向下延伸的凸緣232，并且在其平坦上 表面上附接到第一止推板234上。優(yōu)選的是，止推板234通過(guò)多個(gè)緊 固件236如高強(qiáng)度螺栓等而附接到裝配件230上。軸222的自由端延 伸穿過(guò)形成在裝配件230和止推板234中的孔。軸222的自由端通過(guò) 一對(duì)螺母238可轉(zhuǎn)動(dòng)地緊固在裝配件230和止推板234中，并由軸承 240如球軸承、滾柱軸承等而可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。第二密封套筒228是可 操作的，以容納在裝配件230中與凸緣232相鄰的凹部?jī)?nèi)。當(dāng)軸222 安裝在裝配件230和止推板234中時(shí)，齒輪214相對(duì)于殼體202軸向 地固定。
第二止推板242通過(guò)多個(gè)緊固件244如高強(qiáng)度螺栓等而附接到第 一端蓋204的上表面205上。板242包括鄰近第一端蓋204上表面的 用于接收軸224的自由端的孔和用于接收和定位第一密封套筒226的 較大的孔。軸224的自由端延伸穿過(guò)板242中的孔，在階梯處與一對(duì) 螺母246螺紋接合，并且由軸承248如球軸承、滾柱軸承等而可轉(zhuǎn)動(dòng) 地支承。軸承248優(yōu)選布置在形成于第一端蓋204上表面205中的腔 體250中，而螺母246在與上表面205相反的下表面上將軸224附接 到端蓋上。軸224的自由端超過(guò)端蓋204的下表面延伸預(yù)定距離，并 且作為泵200的驅(qū)動(dòng)軸或輸出軸。
本體部分208限定了均在其內(nèi)表面和外表面之間延伸的第一端口 252和第二端口 254。端口 252和254中的一個(gè)端口連接到流體系統(tǒng) 的低壓段如圖la-le中的液壓流體源18等，而端口 252和254中的另 一端口則連接到流體系統(tǒng)的高壓段或加壓段如圖la-le中的高壓管道
1620。
在運(yùn)行時(shí)，軸224連接到原動(dòng)機(jī)上，例如圖la-le中的發(fā)動(dòng)機(jī)12 等。當(dāng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸224時(shí)，齒輪218轉(zhuǎn)動(dòng)并致使齒輪214轉(zhuǎn)動(dòng)。流 體通過(guò)端口 252或254中的一個(gè)從流體系統(tǒng)引入，如本領(lǐng)域所/>知的 那樣滯留在嚙合齒216和220之間，并通過(guò)端口 252或254中的另一 個(gè)排出。在泵200的運(yùn)行期間，在殼體202中形成適當(dāng)?shù)耐芬源_保 流體正確地傳送。第一密封套筒226在第一齒4侖214和上表面205之 間提供了轉(zhuǎn)動(dòng)密封并且第二密封套筒228在第二齒輪218和裝配件 230之間提供了轉(zhuǎn)動(dòng)密封，以確保泵腔212的完整性。根據(jù)本發(fā)明的 泵200只需密封套筒226和228來(lái)維持密封并允許泵200有效地運(yùn)行。
齒輪214和218的齒216和220之間的正?；蚰J(rèn)空間關(guān)系使得 齒216和220大致接合齒的全部軸向面積。在這樣的關(guān)系中，泵200 產(chǎn)生其最大容積流量或最大排量。因?yàn)榈诙X輪218可沿著軸224軸 向地移動(dòng)，所以根據(jù)本發(fā)明的泵200可有利地,人其最大排量變化。當(dāng) 第二齒輪218向下止推板242移動(dòng)時(shí)，齒216和220較少的軸向面積 接合，這降低了泵200的容積流量或排量。通常，這將在原動(dòng)機(jī)以低 速或^f氏扭矩地轉(zhuǎn)動(dòng)軸224時(shí)發(fā)生，并且泵200將通過(guò)基于泵殼體202 中的內(nèi)部壓力來(lái)改變其輸出，從而對(duì)降低的輸入速度或輸入扭矩起作 用。在這種情況下，輸出端口 252或254將在凹部212中產(chǎn)生更高的 背壓，并且第二齒輪218將沿著軸224的軸線移動(dòng)到沿該軸線、齒輪 218處于或4妄近平衡的點(diǎn)，以繼續(xù)運(yùn)行。因此，泵200可從齒4侖218 與裝配件230大致相鄰的最大輸出或最大排量變化到齒輪218與下止 推板242大致相鄰的最小排量。
當(dāng)裝置200構(gòu)造為馬達(dá)時(shí)，外部壓力源(例如來(lái)自外部液壓泵的液 壓流體、來(lái)自空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣等)提供了通向端口 252和254的 容積流量，以;菱動(dòng)齒4侖214和218并在軸224上產(chǎn)生輸出扭矩。當(dāng)壓 力變化時(shí)，第二齒4侖218將沿著軸224的軸線移動(dòng)以改變馬達(dá)200的rpm，這些負(fù)載包括但不限于機(jī)動(dòng)車輛、炮塔、大型機(jī)械、推土機(jī)、 大型鉆井機(jī)、船舶、農(nóng)機(jī)設(shè)備等。
在運(yùn)行系統(tǒng)10時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)12啟動(dòng)并向泵/馬達(dá)16提供扭矩，而 泵/馬達(dá)16又向高壓管道20提供加壓的液壓流體。蓄能器38確保管 道20內(nèi)的液壓保持相對(duì)穩(wěn)定，并以本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方式提 供能量存儲(chǔ)。管道20內(nèi)的壓力傳遞到管道46，62和98。
參看圖la，當(dāng)模式選擇閥44處于D或驅(qū)動(dòng)位置并且制動(dòng)超控裝 置54處于54a位置時(shí)，液壓流體將流經(jīng)管道46，沿著D位置中箭頭 所示的方向經(jīng)過(guò)模式選擇閥44并流出管道50,沿著54a位置中箭頭 所示的方向經(jīng)過(guò)制動(dòng)超控裝置54并流出管道56，并到達(dá)馬達(dá)76a-76d 的相應(yīng)上端口 77a-77d,經(jīng)過(guò)馬達(dá)76a-76d并到達(dá)相應(yīng)的下端口 78a-78d，從而降低了壓力并以本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方式為各個(gè)馬 達(dá)76a-76d提供沿前向方向的輸出扭矩。下端口 78a-78d中的低壓液 壓流體經(jīng)由管道58行進(jìn)，沿著54a位置中箭頭所示的方向經(jīng)過(guò)制動(dòng)超 控裝置并流出管道52，沿著D位置中箭頭所示的方向經(jīng)過(guò)模式選擇 閥44并流出管道48而到達(dá)液壓流體源18 。
參看圖lb，當(dāng)模式選擇閥44處于N或空檔位置并且制動(dòng)超控裝 置54處于54a位置時(shí)，液壓流體將流經(jīng)管道46， ^f旦由于在N位置與 管道46相鄰的端蓋而阻止該流體流經(jīng)模式選擇閥44。出口管道50和 52與管道48中的低壓液壓流體相流體連通，且由于管道50和56中 的壓力與管道52和58中的壓力相平衡，故因而沒(méi)有流體流經(jīng)制動(dòng)超 控裝置54或流向馬達(dá)76a-76d。當(dāng)在N位置時(shí)，如果馬達(dá)76a-76d中 的任意一個(gè)需要油流，則來(lái)自儲(chǔ)液器18的油可以用來(lái)流過(guò)馬達(dá) 76a-76d。
參看lc,當(dāng)模式選擇閥44處于R或倒檔位置且制動(dòng)超控裝置處 于54a位置時(shí)，液壓流體將流經(jīng)管道46，沿R位置內(nèi)箭頭所示的方向 經(jīng)過(guò)模式選擇閥44并流出管道52，沿54a位置內(nèi)箭頭所示的方向經(jīng) 過(guò)制動(dòng)超控裝置54并流出管道58，并到達(dá)馬達(dá)76a-76d的相應(yīng)下端口 78a-78d,經(jīng)過(guò)馬達(dá)76a-76d并到勤目應(yīng)的上端口 77a-77d,從而降 低了壓力并以本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方式為各個(gè)馬達(dá)76a-76d提供 在反向方向上的輸出扭矩。下端口 77a-77d中的低壓液壓流體經(jīng)過(guò)管 道56行進(jìn)，沿著54a位置中箭頭所示的方向經(jīng)過(guò)制動(dòng)超控裝置并流出 管道50，并沿著D位置中箭頭所示的方向經(jīng)過(guò)模式選擇閥44并流出 管道48而到達(dá)液壓流體源18 。
參看圖Id,當(dāng)模式選擇閥44處于P或駐車位置且制動(dòng)超控裝置 54處于54a位置時(shí)，由于在P位置中與各管道46,48,50和52相鄰的 端蓋阻止了流向馬達(dá)76a-76d的任意流動(dòng)，故液壓流體將不會(huì)流經(jīng)管 道46,48,50和52中的任意一個(gè)管道。
如上所述，在第一位置54a中，制動(dòng)超控裝置54允許液壓流體在 管道50和56之間以及在管道52和58之間流動(dòng)(這取決于模式選擇閥 44的位置)。但在第二位置54b中，最好見(jiàn)圖le,由于在第二位置54b 中與各管道50,52,56和58相鄰的端蓋阻止了經(jīng)過(guò)制動(dòng)超控裝置54的 任意流動(dòng)，故液壓流體將不會(huì)流經(jīng)管道46,48,50和52中的任意一個(gè) 管道。通過(guò)制動(dòng)器72的促動(dòng)以及信號(hào)沿著連接器73的傳遞，制動(dòng)超 控裝置54從其正常的第一位置54a移到第二位置54b,并阻止液壓流 體從排量控制閥44流到馬達(dá)76a-76d。
在運(yùn)行時(shí)，如果制動(dòng)器72在模式選擇閥44處于D或驅(qū)動(dòng)位置時(shí) 接合，且超控裝置54移動(dòng)到第二位置54b,則用于馬達(dá)76a-76d的僅 有的液壓流體源流經(jīng)止回閥橋接回^各82，因此所有的流體流都經(jīng)過(guò)止 回閥橋接回路82傳送。在制動(dòng)期間，馬達(dá)76a-76d將開(kāi)始用作泵，有 利地在制動(dòng)期間從車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中重獲能量。當(dāng)在D位置制動(dòng)時(shí)，液壓 流體將從液壓流體源18流經(jīng)管道94、經(jīng)過(guò)止回閥86、經(jīng)過(guò)管道92、 到達(dá)上端口 77a-77d并到達(dá)馬達(dá)76a-76d，在馬達(dá)76a-76d中增大了液壓 流體壓力。然后，高壓液壓流體將從馬達(dá)76a-76d流經(jīng)下端口 78a-78d、
過(guò)止回閥90并進(jìn)入管道98，在此高壓液壓流體流向管道20并再填充蓄能器38。
當(dāng)在模式選擇閥44處于R位置而制動(dòng)時(shí)，液壓流體將從液壓流
體源18流經(jīng)管道94、經(jīng)過(guò)止回閥88、經(jīng)過(guò)管道96、到達(dá)下端口 78a-78d 并到達(dá)馬達(dá)76a-76d，在馬達(dá)76a-76d中增大了液壓流體壓力。高壓液 壓流然后將從馬達(dá)76a-76d流經(jīng)上端口 77a-77d、經(jīng)過(guò)管道92,并且 如果管道92中的壓力大于管道98中的壓力則會(huì)經(jīng)過(guò)止回閥84并進(jìn) 入管道98,在此高壓液壓流體流向管道20并再填充蓄能器38。
止回閥橋接回路82用于防止一旦車輛完全停止時(shí)液壓流體沿反 向方向流向馬達(dá)76a-76d。當(dāng)制動(dòng)且模式選擇閥44處于D位置時(shí)，制 動(dòng)超控裝置54移向位置54b并防止從模式選擇閥44至馬達(dá)76a-76d 的流動(dòng)。來(lái)自高壓管道20的流將試圖經(jīng)由管道98到達(dá)馬達(dá)76a-76d， 但阻止其經(jīng)由止回閥84和90流向馬達(dá)。止回閥橋接回路82將僅允 許從管道92經(jīng)過(guò)止回閥84流向管道98或從管道96經(jīng)由止回閥90 流向管道98，這將僅在管道56和92或者管道58和96中的壓力大于 管道98中的壓力時(shí)才會(huì)發(fā)生。如果管道92中的壓力小于管道98和 管道94中的壓力，則止回閥86將打開(kāi)，但由于管道94處于低壓， 故不會(huì)發(fā)生從儲(chǔ)液器18至管道92的流動(dòng)。類似地，如果管道96中 的壓力小于管道98和管道94中的壓力，則止回閥88將打開(kāi)，但由 于管道94處于低壓，故不會(huì)發(fā)生從儲(chǔ)液器18至管道96的流動(dòng)，并 且有利地防止了當(dāng)車輛已完全停止后高壓液壓流體致使馬達(dá)76a-76d 沿反向方向4妄合。
在運(yùn)行時(shí)，液壓流體經(jīng)過(guò)系統(tǒng)10的流動(dòng)由操作員經(jīng)由連接到排 量控制閥60上的加速器70和制動(dòng)器72來(lái)控制。連接器80和連接裝 置75a-75d經(jīng)由適當(dāng)?shù)穆?lián)接等而連接在一起，這允許馬達(dá)76a-76d以 類似于連接器80通過(guò)連接75a-75d向馬達(dá)76a-75d提供控制的方式而 經(jīng)由連接裝置75a-75d向排量控制閥60提供反饋。
例如，如果車輛用戶(未示出)按壓加速器70,這致使反饋連接器 80沿加速方向移動(dòng)并致使排量控制閥60朝向位置60a移動(dòng)。來(lái)自管道62的高壓流體將流經(jīng)排量控制閥60上的端口 ，增大了管道66中 的壓力并流向缸74a-74d。由于管道66中的壓力將大于管道68中的 壓力，故連接器75a-75d將沿加速方向移動(dòng)，增加了馬達(dá)76a-76d的 排量并從而增加了馬達(dá)76a-76d的輸出扭矩。
一旦達(dá)到馬達(dá)76a-76d所需的輸出扭矩，馬達(dá)76a-76d將往回節(jié) 流，沿減速方向移動(dòng)連接器75a-75d，降低管道66中的壓力并增大管 道68中的壓力。這種移動(dòng)通過(guò)反饋連接器80傳遞回排量控制閥60, 將排量控制閥移向位置60b。在位置60b,沒(méi)有經(jīng)過(guò)排量控制閥60的 流動(dòng)，因而連接器75a-75d保持靜止，且馬達(dá)76a-76d的排量保持恒 定從而其輸出扭矩保持恒定。
如果用戶將他或她的腳從加速器70移開(kāi)，這致使反饋連接器80 沿減速方向移動(dòng)，并致使排量控制閥60移向位置60c。來(lái)自管道62 的高壓流體將流經(jīng)排量控制閥60上的端口 ，增大了管道68中的壓力 并流向缸74a-74d。由于管道68內(nèi)的壓力大于管道66中的壓力，故 連接器75a-75d將沿減速方向移動(dòng)，降低了馬達(dá)76a-76d的排量，從 而降低了馬達(dá)76a-76d的輸出扭矩。
有利的是，在加速器70和發(fā)動(dòng)機(jī)12之間沒(méi)有直接連接。相反的 是，基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度(基于線路42上的信號(hào))、扭矩(基于排量控制閥 60的位置，該位置受加速器70位置的影響)以及系統(tǒng)壓力(基于線路 38a上的信號(hào))的組合來(lái)運(yùn)行和控制發(fā)動(dòng)機(jī)12。該輸入組合允許系統(tǒng) 10的節(jié)流控制模塊40基于已知的發(fā)動(dòng)機(jī)效率參數(shù)來(lái)使得發(fā)動(dòng)機(jī)12總 是以其峰值效率運(yùn)行，并因此提供了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)12和系統(tǒng)10的比例控 制。當(dāng)系統(tǒng)10完全增壓時(shí)，可有利地關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)12，將瞬時(shí)燃料消 耗降至零。當(dāng)系統(tǒng)壓力下降時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)12重新起動(dòng)以再次向管道20 提供壓力。
基于空氣調(diào)節(jié)壓縮機(jī)24、動(dòng)力維持模塊28和蓄能器38的狀況或 運(yùn)行狀態(tài)(如由其線路24a、 28a和38a上的相應(yīng)信號(hào)所確定的那樣)， 節(jié)流控制模塊40在線路42上發(fā)送信號(hào)，以起動(dòng)或停止發(fā)動(dòng)機(jī)12和/或改變泵/馬達(dá)16的排量。
當(dāng)管道20中的系統(tǒng)壓力增大時(shí)，蓄能器38充滿并且降低了來(lái)自 泵/馬達(dá)16的流率。由于通向馬達(dá)76a-76d的輸出，泵/馬達(dá)16的流繼 續(xù)降低直至系統(tǒng)壓力下降。如果在任一時(shí)刻泵/馬達(dá)16的流量達(dá)到零 流量時(shí)，則發(fā)動(dòng)機(jī)12可關(guān)閉直到再次需要流量。如果附屬裝置需要 動(dòng)力以防止發(fā)動(dòng)機(jī)12失速(假定附屬裝置離合聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)12上)， 則還可降低泵/馬達(dá)16的流量。動(dòng)力輸送系統(tǒng)IO通過(guò)平均動(dòng)力消耗的 速率來(lái)獲得其效率。間歇突發(fā)情況(intermittent burst)所需要的能量由 蓄能器38中存儲(chǔ)的能量來(lái)供給。泵/馬達(dá)16提供的流量大于驅(qū)動(dòng)車輛 所需的平均流量。于是，由泵16產(chǎn)生的額外流量存儲(chǔ)在蓄能器38中。
根據(jù)本發(fā)明的液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)10有利地提供了不復(fù)雜并且簡(jiǎn) 單明了的控制方法，并且依靠馬達(dá)76a-76d的排量一旦增加則其輸出 扭矩響應(yīng)就非?？斓氖聦?shí)，為系統(tǒng)IO提供了響應(yīng)性很好的控制方法。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)10可用于向任 意數(shù)量的系統(tǒng)提供液壓動(dòng)力，這些系統(tǒng)包括但不限于用于漂浮的或潛 水的艦艇(例如，輪船、艇或潛艇)的推進(jìn)系統(tǒng)、直升機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)等。 筒而言之，泵/馬達(dá)16的輸出可與動(dòng)力系統(tǒng)IO—起使用，以便在保持 屬于本發(fā)明范圍的同時(shí)為任意數(shù)量的目的而運(yùn)行任意數(shù)量的液壓馬 達(dá)如馬達(dá)76a-76d。
在保持屬于本發(fā)明范圍的同時(shí)，連接器73、 75a-75d和80以及線 路24a、 28a、 38a和42上的信號(hào)可以是任意類型的機(jī)械連接器如液壓 管路、線纜、金屬桿等，或者是與電磁閥等通信的電信號(hào)。
根據(jù)專利法規(guī)的規(guī)定，已通過(guò)視作為代表其優(yōu)選實(shí)施例的內(nèi)容描 述了本發(fā)明。但是應(yīng)當(dāng)注意，在不脫離其精神和范圍的情況下，本發(fā) 明還可通過(guò)除具體所示之外的其它方式實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1. 一種泵齒輪組300，包括驅(qū)動(dòng)齒輪310；和與所述驅(qū)動(dòng)齒輪310相嚙合的空轉(zhuǎn)齒輪312，其中，所述齒輪310，312初始在沿著相應(yīng)齒廓318，320的兩個(gè)點(diǎn)314，316中的第一點(diǎn)314處嚙合且隨后在兩個(gè)點(diǎn)中的第二點(diǎn)316處嚙合，以在處于流體環(huán)境中的所述齒輪310，312之間提供密封322。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵齒輪組300,其特征在于，所述兩個(gè) 嚙合點(diǎn)314,316中的所述第一點(diǎn)包括一個(gè)齒輪齒的根部326和相對(duì)的 齒輪齒的頂部328。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵齒輪組300，其特征在于，所述兩個(gè) 嚙合點(diǎn)314,316中的第二點(diǎn)包括沿著一個(gè)齒輪齒廓318 —側(cè)的點(diǎn)316， 當(dāng)所述齒輪310,312可轉(zhuǎn)動(dòng)地接合時(shí)，所述沿著一個(gè)齒輪齒廓318 — 側(cè)的點(diǎn)316在所述根部326的點(diǎn)314和所述頂部328的點(diǎn)314脫離接 合時(shí)與沿著相對(duì)的齒輪齒廓320—側(cè)的點(diǎn)316相嚙合，以形成用于密 封所述齒輪齒的區(qū)域322。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵齒輪組300,其特征在于，所述密封 區(qū)域322提供了用于當(dāng)所述齒輪齒的所述第 一嚙合點(diǎn)314脫離接合時(shí) 使流體324流體靜力地溢出的方法。
5. —種與動(dòng)力裝置11一起使用的低噪聲齒輪組300,所述動(dòng)力裝 置11包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，其驅(qū)動(dòng)連接到低壓流體源18上的泵16，以在輸出 107,252和254處產(chǎn)生高壓流體；至少一個(gè)可變排量泵/馬達(dá)16，其響應(yīng)所述高壓流體以在輸出 107,252和254處產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)；所述排量泵/馬達(dá)16包括驅(qū)動(dòng)齒輪310;和與所述驅(qū)動(dòng)齒輪310相嚙合的空轉(zhuǎn)齒輪312，其中，所述空轉(zhuǎn)齒輪 312初始沿著所述相應(yīng)齒輪的齒廓318,320在第一點(diǎn)314處與所述驅(qū) 動(dòng)齒輪310相嚙合；所述第一點(diǎn)314為一個(gè)齒輪齒的根部326，所述根部326與相對(duì)的 齒輪齒的頂部328相嚙合而產(chǎn)生第一接觸點(diǎn)314，以在所述根部326 和所述頂部328之間獲得與所述低壓流體源18的流體密封322;以及當(dāng)所述齒接合時(shí)沿著所述齒廓318,320的隨后的第二點(diǎn)316，并且 當(dāng)在所述高壓流體輸出107,252和254處脫離接合時(shí)允許所述流體324 在所述點(diǎn)314,316之間流體靜力地溢出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低噪聲齒輪組300,其特征在于，所述 兩個(gè)嚙合點(diǎn)314,316的所述第二點(diǎn)316包括沿著一個(gè)齒輪齒廓318 — 側(cè)的點(diǎn)316，所述沿著一個(gè)齒輪齒廓318 —側(cè)的點(diǎn)316在所述才艮部326 的點(diǎn)和所述頂部328的點(diǎn)脫離接合時(shí)與沿著相對(duì)的齒輪齒廓320 —側(cè) 的點(diǎn)316相接合，形成當(dāng)所述齒輪310,312接合時(shí)用于密封所述齒輪 齒的區(qū)域322。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的低噪聲齒輪300，其特征在于，所述密 封區(qū)域322提供了用于當(dāng)所述齒輪齒脫離接合時(shí)使流體324流體靜力 J也溢出的方法。
8. —種用于通過(guò)對(duì)齒輪300的接觸表面之間的流體靜力軸承施加 力而降低磨損的齒輪組，包括至少兩個(gè)齒輪310,312，其中，所述齒輪310,312沿著相應(yīng)齒廓 318,320的至少兩個(gè)點(diǎn)314,316而相繼地嚙合，以在處于流體環(huán)境中的 所述齒輪310,312之間提供密封322。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的齒輪組300，其特征在于，所述至少兩 個(gè)嚙合點(diǎn)314,316中的一個(gè)點(diǎn)314包括一個(gè)齒輪齒的根部326和相對(duì) 齒4侖齒的頂部328。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的齒輪組300，其特征在于，所述至少兩 個(gè)嚙合點(diǎn)314,316中的一個(gè)點(diǎn)316包括沿著一個(gè)齒輪齒廓318 —側(cè)的點(diǎn)316,所述沿著一個(gè)齒輪齒廓318 —側(cè)的點(diǎn)316在所述根部326點(diǎn) 和所述頂部328點(diǎn)脫離接合時(shí)與沿著相對(duì)的齒輪齒廓320 —側(cè)的點(diǎn) 316相嚙合，以形成當(dāng)所述齒輪310,312接合時(shí)用于密封所述齒輪齒 的區(qū)域322。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的齒輪組300，其特征在于，所述密封 區(qū)域322提供了用于當(dāng)所述齒輪齒脫離接合時(shí)使流體324流體靜力地 溢出的方法。
12. —種用于在降低齒輪磨損的同時(shí)提供低噪聲齒輪泵300的方 法，所述方法包4舌a. 提供第一齒輪310;b. 使所述第一齒輪310在第一嚙合點(diǎn)314處接合第二齒輪312， 其中，所述第一嚙合點(diǎn)314為一個(gè)齒輪齒的根部326和相對(duì)齒輪齒的 頂部328;c. 使所述第一齒輪310在第二嚙合點(diǎn)316處接合所述第二齒輪 312，其中，所述第二嚙合點(diǎn)316為沿著一個(gè)齒輪齒廓318—側(cè)的點(diǎn)， 所述沿著一個(gè)齒輪齒廓318 —側(cè)的點(diǎn)與相對(duì)的齒輪齒廓320 —側(cè)的點(diǎn) 相嚙合；d. 當(dāng)所述齒輪310,312在所述第二嚙合點(diǎn)316處接合并且從所述 第一嚙合點(diǎn)314脫離接合時(shí)，形成用于密封所述齒輪齒的區(qū)域322; 以及e. 當(dāng)在所述第一嚙合點(diǎn)314處脫離接合所述齒輪齒時(shí)，提供了用 于使流體324流體靜力地溢出的方法。
全文摘要
一種通常并優(yōu)選地用于動(dòng)力裝置11的低噪聲齒輪組300，該動(dòng)力裝置11具有發(fā)動(dòng)機(jī)12，其驅(qū)動(dòng)連接到低壓流體源18上的泵16，以在輸出處107，252，254產(chǎn)生高壓流體?？辙D(zhuǎn)齒輪312沿著相應(yīng)齒輪310，312的齒廓318，320的兩個(gè)點(diǎn)314，316與驅(qū)動(dòng)齒輪310相嚙合。該第一點(diǎn)314為一個(gè)齒輪齒的根部326，該根部與相對(duì)齒輪齒的頂部328相嚙合而產(chǎn)生初始的第一接觸點(diǎn)314，并且當(dāng)齒輪在第一點(diǎn)314處脫離接合并在第二點(diǎn)316處接合時(shí)，沿著齒廓318，320的隨后的第二點(diǎn)316形成密封區(qū)域322，允許流體324在點(diǎn)314，316之間流體靜力地溢出。
文檔編號(hào)F16H39/00GK101443578SQ200780016872
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者J·A·奧布賴恩二世 申請(qǐng)人:海布拉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有限責(zé)任公司