葉片泵的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種葉片泵，包括泵殼體，在其中構造有凸輪環，且設置轉子，其可圍繞旋轉軸轉動地容納在凸輪環中，凸輪環具有設有可變半徑的內輪廓，該半徑在最大半徑(rmax)和最小半徑(rmin)之間沿圍繞旋轉軸的周向方向變化，且在內輪廓和轉子之間的徑向間隙中形成多個行程區，行程區包括在其中形成的泵室，且在轉子上容納有葉片元件，其在凸輪環的內輪廓上滑動并且沿周向方向限定泵室。根據本發明，內輪廓的半徑(r)繞旋轉軸(13)根據下述函數變化：r0＝(rmax+rmin)/2、a＝(rmax-rmin)/2且
【專利說明】葉片泵
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種包括泵殼體的葉片泵，在泵殼體中構造或設有凸輪環，并且設置 轉子，該轉子可圍繞旋轉軸轉動地容納在凸輪環中，所述凸輪環具有設有可變半徑的內輪 廓，該半徑在最大半徑和最小半徑之間沿圍繞旋轉軸的周向方向變化，并且在內輪廓和轉 子之間的徑向間隙中形成多個行程區，所述行程區具有在其中構成的泵室，所述泵室形成 所謂葉片室，并且在轉子上容納有葉片元件，所述葉片元件在凸輪環的內輪廓上滑動并且 沿周向方向限定泵室。
【背景技術】
[0002] 由DE 10 2004 002 076A1公開了一種具有泵殼體的葉片泵，并且在泵殼體中容 納有凸輪環。轉子可圍繞旋轉軸轉動地設置在凸輪環內，并且凸輪環具有內輪廓，在轉子圍 繞旋轉軸轉動時容納于轉子上的葉片元件相對內輪廓滑動。由此形成行程區，每個行程區 具有多個泵室，這些泵室沿周向方向通過葉片元件被限定。
[0003] 凸輪環可動地容納在泵殼體內，以致凸輪環可從與轉子同心的布置中移動出，從 而可形成具有可變容積的行程區，并且當具有葉片元件的轉子轉動時，則每個行程區的容 積增大和減小，所述行程區沿周向方向通過葉片元件被劃分，以便形成各個泵室。基于泵室 容積的增大和減小可從可與吸入管接頭連接的吸入孔吸入流體，并且該流體在通過泵室在 轉子轉動角度上相應減小被壓縮后被供應給壓力孔，從而流體可壓縮地通過壓力孔再次泄 出泵室。凸輪環的內輪廓在此相應于圓形軌道，盡管凸輪環可從旋轉軸移出。
[0004] GB 848, 760 A示出一種具有多個行程區的葉片泵，所述行程區在凸輪環的內輪廓 和轉子之間延伸。凸輪環的內輪廓具有多個凹部，這些凹部具有圓柱區段形式的輪廓。因 此沿圓周分布地形成六個行程區，彈簧加載的葉片元件的端部掠過這些行程區。
[0005] DE 43 03 115 Al公開了葉片泵的另一種實施方式，其具有凸輪環，轉子可圍繞旋 轉軸轉動地容納在凸輪環內，并且凸輪環的內輪廓具有橢圓形狀。容納在轉子上并且隨轉 子一起轉動的葉片元件的外端部在內輪廓上滑動，并且清楚的是，通過構造橢圓形狀來形 成行程區的外邊界可形成比借助凸輪環內輪廓所形成的且具有圓柱形狀的行程區實現更 大的泵室容積。
[0006] 不利的是，橢圓形輪廓導致葉片泵在利用泵室的更大容積時不得不承受較大的磨 損。當利用凸輪環的圓柱形內輪廓來形成行程區時，在磨損稍輕的情況下僅產生相對小的 泵室容積，因此希望在此在不增大葉片泵的磨損的情況下提高泵室容積。
[0007] 行程區在轉子外輪廓上的徑向高度越大，則葉片元件在其通過相對更大成形的 (如在橢圓形狀中產生的）內輪廓滑動而向外和再次向內的往復運動中加速就越快。這種 加速特性除了增大磨損外還導致增多的噪音形成，因此還希望優化于內輪廓上滑動時的葉 片室的加速曲線同時最小化噪音形成。
【發明內容】
[0008] 本發明的任務在于提供一種葉片泵，其具有小的磨損和小的噪音形成，同時泵室 的容積應盡可能大。葉片泵尤其是應適合用于車輛的制動助力裝置。
[0009] 該任務從根據權利要求1前序部分的葉片泵出發結合特征部分特征得以解決。本 發明有利的擴展方案在從屬權利要求中給出。
[0010] 本發明包含下述技術教導：圍繞旋轉軸的內輪廓的半徑根據下述函 數變化：r=r0+a*sta(n.<|〇,其中 r。= (rmax+rmin)/2, a = (rmax-rmin)/2 并且 φ=半後在最小半徑至最大半徑之間沿轉子轉動方向的相位角《
[0011] 借助在圓柱坐標系中給出的用以形成根據本發明的內輪廓的函數可確定，與凸輪 環的橢圓形內輪廓相比，葉片元件的加速特性得到改善，并且可確定更小的磨損和更小的 噪音形成。當根據本發明的函數構造內輪廓時，得到具有下述半徑的用于形成行程區的內 輪廓，所述半徑大于由凸輪環圍繞旋轉軸根據橢圓函數的內輪廓構成的半徑。通過更大的 半徑形成葉片元件的外邊緣與凸輪環的內輪廓之間接觸的接觸線的改善的特性，因為該接 觸線與橢圓形狀相比可變地經過外邊緣的頂部，由此最小化磨損。尤其是也通過削弱葉片 元件的加速度峰值改善了葉片泵的運行。
[0012] 基于根據本發明的用于構造內輪廓的函數，所述內輪廓可通過半徑圍繞旋轉軸確 定，該半徑在其尺寸方面根據三角函數圍繞平均半徑變化。行程區的數量可以是η = 2、η =3或η>3,其中η選自自然數。例如當η等于1時，則函數為r=retsin(f)。
[0013] 根據本發明的用于形成凸輪環內輪廓的半徑函數在圓柱坐標系中給出，當然本發 明也可延伸到用于描述與圓柱坐標系類似的在笛卡爾坐標系中給出的內輪廓的函數。
[0014] 在行程區的數量為η = 2時，圍繞旋轉軸的內輪廓的半徑在的 角度上與凸輪環的橢圓形內輪廓的半徑重疊四次。橢圓形輪廓在此可借助函數 線并且為副軸線。
[0015] 葉片泵優選構成用于用在機動車的制動助力裝置中，并且轉子例如可以以1000 轉/分鐘至10000轉/分鐘、優選3000轉/分鐘至8000轉/分鐘并且特別優選6000轉/ 分鐘的轉速旋轉。特別有利的是，葉片泵可具有電動馬達，該電動馬達驅動轉子。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 下面參考附圖借助本發明的優選實施例的說明詳細闡述其它改進本發明的措施。 附圖如下：
[0017] 圖1為具有泵殼體和凸輪環的葉片泵的橫截面圖，容納有葉片元件的轉子在凸輪 環內旋轉；
[0018] 圖2為圖1的局部圖A ;
[0019] 圖3為在η = 2形成兩個行程區時根據本發明的內輪廓曲線與根據橢圓形式構造 的內輪廓曲線的比較；且
[0020] 圖4為在η = 3形成三個行程區時根據本發明的內輪廓曲線與根據橢圓形式構造 的內輪廓曲線的比較。
【具體實施方式】
[0021] 圖1示出具有泵殼體10的葉片泵1的橫截面圖，并且在泵殼體10中容納有凸輪 環11，該凸輪環設有內輪廓14。轉子12可圍繞旋轉軸13轉動地支承在凸輪環11內。在 轉子12上容納有葉片元件16,當轉子12圍繞旋轉軸13轉動時，這些葉片元件以其外側相 對內輪廓14滑動。這樣構造內輪廓14,使得形成兩個行程區15,這兩個行程區包括在其中 形成泵室15'，所述行程區15彼此徑向相對置并且泵室15'構成所謂的葉片室。泵室15' 通過葉片元件16限定，因此由一個行程區15的容積形成多個泵室15'。吸入孔17通入第 一行程區15中并且壓力孔18通入相對置的第二行程區15中，在此吸入孔17與吸入管接 頭19流體連接。為了驅動轉子12使用電動馬達，該電動馬達未示出地設置在泵殼體10內 或泵殼體上并且可通過電氣接口 20借助電能運行。
[0022] 內輪廓14在最小半徑rmin和最大半徑rmax之間變化，在此，例如rmax在12點 位置達到并且r min在3點位置達到，因此最大半徑rmax和最小半徑rmin之間的角度為 90° (0<f<ji/2).
[0023] 圖2示出圖1的局部圖A，并且在約90°的扇段上示出凸輪環11的內輪廓14。半 徑r在此在0°被標記為最小半徑r min并且在90°被標記為最大半徑rmax。示出借助本發明 的函數r=r〇+a'sin(if<p)確定的內輪廓14,此外對比地示出根據橢圓函數的內輪廓21。 在此可以看出，內輪廓14關于旋轉軸13的半徑大于根據橢圓函數構造的內輪廓21。當轉 子12圍繞旋轉軸13旋轉時，葉片元件16的外邊緣在內輪廓14上滑動。通過進一步向外 伸展的內輪廓14--其與根據橢圓函數的內輪廓21相比也導致具有泵室15'的行程區15 的增大--葉片元件16從r min開始并且在轉子12逆時針轉動時從其容納槽22中進一步 地伸出轉子12,由此為葉片元件16的往復運動形成更為和諧的運動，并且葉片元件16的外 側和內輪廓14之間的接觸線周期地往復游移經過葉片元件16外側上的頂部，從而降低了 磨損。
[0024] 內輪廓14關于旋轉軸13比根據橢圓函數的內輪廓21進一步向外伸展，并且在葉 片元件16在位置r min直到位置rmax的運動中葉片元件16較晚地逆著將葉片元件16壓到內 輪廓14上的離心力徑向向內被擠壓，因此也在更大的角度分布中減小磨損。
[0025] 圖3示出在行程區15的數量為η = 2時內輪廓14與根據橢圓函數的內輪廓21 的比較，并且圖4同樣示出在行程區15的數量為η = 3時內輪廓14與根據橢圓函數的內 輪廓21的比較。
[0026] 本發明在其實施方面不局限于上面所給出的優選實施例。而是可考慮多種變型方 案，其利用所展示的解決方案，即使在完全不同類型的實施方式中。所有由權利要求書、說 明書或附圖公開的特征和/或優點包括結構細節和空間布置不僅本身而且也可在不同組 合中對于本發明是重要的。
[0027] 附圖標記列表
[0028] 1 葉片泵
[0029] 10 泵殼體
[0030] 11 凸輪環
[0031] 12 轉子
[0032] 13 旋轉軸
[0033] 14 內輪廓
[0034] 15 行程區
[0035] 15' 泵室
[0036] 16 葉片元件
[0037] 17 吸入孔
[0038] 18 壓力孔
[0039] 19 吸入管接頭
[0040] 20 電氣接口
[0041] 21 根據橢圓函數的內輪廓
[0042] 22 容納槽
[0043] η 行程區的數量
[0044] rmin 最小半徑
[0045] rmax 最大半徑
【權利要求】
1. 葉片泵（I)，包括泵殼體（10)，在所述泵殼體中構造或設有凸輪環（11)，并且設置轉 子（12)，所述轉子可圍繞旋轉軸（13)轉動地容納在凸輪環（11)中，所述凸輪環（11)具有 設有可變半徑（r)的內輪廓（14)，所述半徑在最大半徑（rmax)至最小半徑（rmin)之間沿圍 繞旋轉軸（13)的周向方向變化，其中，在內輪廓（14)和轉子（12)之間的徑向間隙中形成 多（η)個行程區（15)，所述行程區包括在其中形成的泵室（15'），并且在轉子（12)上容納 有葉片元件（16)，所述葉片元件（16)在凸輪環（11)的內輪廓（14)上滑動并且沿周向方向 限定泵室（15'），其特征在于，所述內輪廓（14)的半徑（r)圍繞旋轉軸（13)根據下述函數 變化：
其中， r〇 = (rmax+rmin)/2, a= (!_-!_) /2 并且 φ=半後（r)在（rmil,)至（ι·_)之間沿轉子（12)的轉動方向 的相位角#
2. 根據權利要求1的葉片泵（1)，其特征在于，用于形成行程區（15)的內輪廓（14)的 半徑（r)大于由凸輪環（11)圍繞旋轉軸（13)的根據橢圓函數的內輪廓（21)形成的半徑。
3. 根據權利要求1或2的葉片泵（1)，其特征在于，所述內輪廓（14)通過半徑（r)圍 繞旋轉軸（13)確定，所述半徑在其尺寸方面根據三角函數圍繞平均半徑OJ變化。
4. 根據權利要求1至3之一的葉片泵（1)，其特征在于，所述行程區（15)的數量（η) 為η= 2、η= 3 或η>3。
5. 根據上述權利要求之一的葉片泵（1)，其特征在于，所述轉子（12)以1000轉/分鐘 至10000轉/分鐘、優選3000轉/分鐘至8000轉/分鐘并且特別優選6000轉/分鐘的轉 速旋轉。
6. 根據權利要求3至5之一的葉片泵（1)，其特征在于，在行程區（15)的數量（η)為η =2時，圍繞旋轉軸（13)的內輪廓（14)的半徑（r)在360°的角度f上與凸輪環（11)的 橢圓形內輪廓的半徑重疊四次。
7. 根據上述權利要求之一的葉片泵（1)，構造用于用在機動車的制動助力裝置中。
【文檔編號】F04C2/344GK104454514SQ201410470206
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月16日 優先權日:2013年9月19日
【發明者】I·戈伊, T·許澤, D·馬爾堡, U·舒伯特, T·V·費爾南德斯 申請人:黑拉許克聯合股份有限公司