浮动轴式齿轮泵，齿轮马达

本发明是一种轴套带动齿轮轴实现径向浮动的外啮合高压齿轮泵·齿轮马达，它用在液压传动系统中。

齿轮泵的发展迅速，从结构上看，传统结构的齿轮泵（泛指非径向浮动的齿轮泵）为了提高性能可能采用的方法如扩大高压区采用承载能力大的Du轴承等方法均已被多数泵所采用，可以认为传统结构的齿轮泵已经没有多少潜力可挖再想提高其性能是困难的。因而，近几年来不少国家的生产齿轮泵厂家、公司都在研究、开发新型结构的齿轮泵，见得较多的是搞径向浮动式的新结构，在各国的专利中出现了各式各样的径向浮动式的结构方案。在已有方案中，绝大多数采用的是径向浮动密封块结构，这种方案是在油泵或油马达的壳体中装上能沿径向移动的径向浮动密封块，径向浮动密封块上有二段与齿轮付相吻合的圆弧面，当径向浮动密封块在油压上靠向齿轮付时，这二段圆弧面也就靠紧在齿轮付的外圆上，借此获得径向浮动密封。这种方案由于增加了径向浮动密封块，在结构上显然就较复杂，且增大了油泵或油马达的径向尺寸。

除上述的径向浮动密封块式的径向浮动式齿轮泵或齿轮马达之外， 还有一种使用径向平衡方法的径向浮动式齿轮泵或齿轮马达，已获得美国专利，该专利文献作为本专利申请的已有技术文件1（美国专利号：3，029，739，发明人：J·L·NAGELY）。已有技术文件1所述的齿轮泵或马达，包括一个带有进、出口的中间壳体及前、后端盖，在中间壳体上开有8字形的内腔，一对相互啮合的齿轮由主动齿轮轴带动旋转，在齿轮两侧的每一侧装有支撑元件，支撑元件的外圈顶部和底部开有径向平衡槽，用来平衡齿轮轴上径向力。在支撑元件的背面装有止推装置，用来克服齿轮侧面的轴向力，实现轴向液压浮动。这样支撑元件、止推装置、齿轮、齿轮轴等共同组成一种在径向、轴向都能平衡的单元组合（见已有技术文件1附图2），减少与壳体内腔之间的磨擦力，使单元组合在壳体中正确定位，不致产生偏移，这是已有技术文件1所述主要特征。

从上述不难看出已有文件1所述的径向浮动式齿轮泵或马达，为了获得径向、轴向的平衡，采用了一种单元组合的独特结构，在结构上是相当复杂的，从制造方面看整体式的支撑元件是难以加工的。

针对上述现有技术所存在的问题，本发明提出一种简单、实用的径向浮动式齿轮泵·齿轮马达。

为了明确本发明的实质，首先需要了解齿轮泵或齿轮马达径向浮动的作用。径向浮动的作用不单是为了解决一个高压下径向密封的问题，更主要的是通过实现径向浮动将径向密封由低压区（非径向浮动齿轮泵或齿轮马达的径向密封位置是在低压区）改变到高压区，将高 压区缩小在一个很小的范围内，从而达到大幅度地减少齿轮泵或齿轮马达固有径向力的目的，借此提高齿轮泵或齿轮马达的性能，这就是齿轮泵或齿轮马达实现径向浮动的主要作用。

本发明的目的是：简化已有的径向浮动式齿轮泵或齿轮马达的结构，去掉绝大多数径向浮动式齿轮泵或齿轮马达所采用的径向浮动密封块，也避免了已有技术文件1中的径向平衡式复杂结构，而是提出一种分离式的能带动被支承齿轮轴沿径向移动的浮动轴套，用这样一种浮动轴套实现齿轮泵或齿轮马达的径向浮动，起到上述齿轮泵或齿轮马达径向浮动的主要作用。这样，采用齿轮轴浮动的方式实现齿轮泵或齿轮马达的径向浮动，较之前述已有技术所采用的方式大大地减化了结构、缩小了体积、减轻了重量、易于制造。下面详细叙述本发明的结构。

图1是本发明浮动轴式齿轮泵纵向剖视图。

图2是上述泵的横向剖视图，是沿图1中Ⅰ-Ⅰ线的剖视图。

图3是图2的局部剖视，是沿图2中Ⅲ-Ⅲ线的剖视图。

图4是上述泵在轴套处横向剖视图，是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。

图5是上述泵用轴套立体图。

图6是上述泵用后盖及装在后盖上的密封圈、挡片等另件图，是图1中后盖3、密封圈28、挡片29等另件的横向视图。

图7是本发明浮动轴式齿轮马达在轴套处横向剖视图。

图8是上述马达用双作用轴套后视图。

图9是图8的Ⅳ-Ⅳ剖视图。

图10是图8的Ⅴ-Ⅴ剖视图。

图11是上述马达用后盖及装在后盖上的密封圈、挡片等另件横向视图。

如图1所示壳体是三部分组成的，即前盖1、中间壳体2、后盖3所组成，并如图2所示由四只螺栓4紧定。中间壳体2的内腔是由2个园形的内孔13组成的8字形状，在其中装有四只轴套5，轴套5内孔中都压装有轴承6，分别支承着主动齿轮轴7和被动齿轮轴8，主动齿轮9和主动齿轮轴7是一个整体，被动齿轮10和被动齿轮轴8是一个整体。齿轮泵工作时，来自外部的动力带动主动齿轮轴7，使得由主动齿轮9和被动齿轮10组成的相互啮合的齿轮付按图2所示方向回转时，油液从中间壳体2上的进油口11被吸入，经齿凹被带到左边的压油腔，经齿轮付的挤压成为高压油，从中间壳体2上的出油口12排出，这与传统的非径向浮动的齿轮泵是一样的。

不同之处也是本发明的特征在于：轴套5外园直径要小于中间壳体园形内孔13的直径，差值在0.02m～0.05m（m-齿轮模数），使得轴套5既能在轴向浮动，又能经轴承6带动齿轮轴7、8也即带动齿轮9、10沿径向浮动，为了清楚地表示出径向浮动的方式，给出了轴套5的立体图（图5）。

如图4、图5所示，在轴套5外园柱面上靠进口低压一侧的位置，开有从径向看形状为矩形的凹槽14（或称径向背压槽14），在轴套5的正面15（即靠齿轮端面的一面）高压区域内钻有小孔16并和内孔上的环形槽17相通（如图1、图4、图5所示），小孔18又使环形槽17和径向背压槽14相通，径向背压槽14与中间壳体2之间使用矩形密封圈19和尼龙挡片20密封。当泵工作时高压油经小孔16、环形槽17、小孔18流入径向背压槽14中，推动轴套5靠紧在中间壳体2的内腔高压一侧（左侧）的二段园弧面21、22上，并使轴套5相互接合面23贴紧。由于主动齿轮轴7和主动齿轮是一整体，被动齿轮轴8和被动齿轮10是一整体，主、被动齿轮轴7、8是由轴承6来支承，轴承6又是被压装在轴套5中，所以当轴套5在油压作用下靠向高压一侧的园弧面21、22时，主、被动齿轮9、10也同时被轴套5带动靠向高压一侧，并依靠主、被动齿轮9、10的齿顶在中间壳体2的内腔圆弧面上的扫削（即齿轮泵的扫塘），获得了二段分别与主、被动齿轮9、10顶圆吻合的圆弧段24、25借此保持油泵在高压区的径向密封。

如图1、图6所示，后盖2上开有异形凹槽27（或称轴向背压槽27），前盖1也在相应的位置上开有与异形凹槽27形状、大小相同的异形凹槽26（或称轴向背压槽26），异形凹槽26、27都是用与异形凹槽26、27形状相似的异形密封28和异形挡片29密封。当泵工作时，如图2、图3所示，开在中间体2上并与出 口12相连通的小孔30将高压油引至中间体2的二端，经异形挡片29上的小孔31分别流入前盖1上的轴向背压槽26和后盖3上的轴向背压槽27中，产生轴向背压力，压向轴套5，分别使装在前部和后部的四只轴套5靠紧在主、被动齿轮9、10的两个端面上，保持轴向密封。

综上所述，借助于油压浮动式的轴套5带动主、被动齿轮轴7、8也即是齿轮9、10靠向高压区，同时，借助于油压浮动轴套5靠向齿轮付9、10的端面，象这样，依靠齿轮轴沿径向浮动和浮动轴套沿轴向浮动实现径向、轴向浮动补偿式的齿轮泵是本发明的基本特征。

上面均是按照泵的工况叙述的，如果从出口12通入高压油，主动齿轮轴7即可获得扭矩，从而由齿轮泵工况变成了齿轮马达工况。若将轴套改为双作用式的并在油道上作出安排就成为一种可双向回转的浮动轴式的齿轮马达。

图7、图8、图9、图10、图11是用来说明这种马达的结构用图。

为了避免重复叙述，马达说明仅指出与泵不同之处。如图7所示，齿轮马达中间壳体32与泵的中间壳体2不同之处在于油口33和油口34大小、形状是一样的且对称布置，改用双作用轴套35，与泵一样双作用轴套35的外园直径也是小于马达中间壳体32上的内孔36的直径，其差值乃在0.02m～0.05m。又如图8、图9、图 10所示，双作用轴套35具有二个对称分布的凹槽37、38（或称径向背压槽37、38），为了能够分别地向径向背压槽37、38引入高压油，双作用轴套35中的环形槽也是有二个，即前环形槽39、后环形槽40，并分别经小孔41、42与径向背压槽37、38相通，前环形槽39还经小孔43，通向双作用轴套35的正面，后环形槽40还经小孔44通向双作用轴套35的背面。图11是从正面看马达后盖45，其上也是开有二个凹槽46、47（或称轴向背压槽46、47），并分别用异形密封圈48和异形挡片49、50密封（前盖具有与后盖相同的径向背压槽46、47结构）。

图7是齿轮马达在反时针回转时的工况，在此工况左边的油口33是进油口，压力油从油口33流入，推动主、被动齿轮轴7、8按图示方向回转，则主动齿轮轴7获得扭矩，回油从右边的油口34中排出（则右边油口34处是低压区）。由于左边油口33处是高压区，压力油除推动主、被动齿轮轴7、8回转外，同时径小孔43、前环形槽39、小孔41流入径向背压槽37中，推动双作用轴套35靠向左侧，取得如前所述的径向密封。与泵相同马达中间壳体32上也钻有与高压区相通的小孔51，压力油经过小孔51和异形挡片49上的小孔52导入轴向背压槽46中，推动双作用轴套35靠紧在齿轮端面上，保持轴向密封。

当齿轮马达正转时，与反转时相反，油口34变成了进油口，右边油口34处变成了高压区，油口33变成了回油口，左边油口33 处变成了低压区。压力油从油口34流入推动主、被动齿轮轴7、8按图7所示的相反方向回转，主动齿轮轴上获得与反转时方向相反的扭矩，同时压力油经钻在马达中间壳体32上与高压区相通的小孔53和异形挡片50的小孔54导入轴向背压槽47中，推动双作用轴套35靠紧在齿轮端面上，保持轴向密封。并且，压力油从轴向背压槽47中继续通过异形挡片50的小孔55和双作用轴套35上的小孔44、后环形槽40、小孔42导入径向背压槽38中，推动双作用轴套35靠向右侧的高压区（与图7所示双作用轴套35处在左侧的位置相反，双作用轴套35是处在右侧），获得如前述的径向密封。

这样，浮动轴式的齿轮马达获得了双向回转的功能。

齿轮泵、齿轮马达是机械工业中的重要基础液压元件，发展迅速、品种繁多、竞争激烈，因此说，作为一种齿轮泵、齿轮马达新品种，不但要求有先进的性能，而且要求制造成本低，才能具有竞争力。本发明打破了齿轮泵·齿轮马达中的齿轮轴、轴承在径向不允许移动的传统结构上的原则。以轴套→轴承→齿轮轴浮动的方式实现了径向液压浮动。这就在实现径向浮动的各种方式中，推出一种与众不同的在原理上、结构上最简单（未增加径向浮动装置）、新颖的齿轮泵·齿轮马达。因此，本发明不但能因实现径向浮动减少了径向力而获得高性能（泵最高压力能达321kgf/cm2），而且因结构简单将导致成本低增强了竞争能力。