CN101639063B - 齿轮式油泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮式油泵，包括一个泵壳、一个与该泵壳组合的泵盖、二个相啮合旋转的齿轮及一泄压阀。该泵壳与该泵盖相配合，并界定出一个输油空间，该二齿轮将该输油空间区分成一吸油腔及一个排油腔，该泄压阀具有一个连通该吸油腔与该排油腔的中空的座体及一个可往复滑移地设置于该座体中的阀塞。本发明所述齿轮式油泵于该排油腔的压力过大时，便会推动该阀塞以控制该吸油腔泄油，用以降低泵流量，从而达到泄压与省电等功效。

Description

齿轮式油泵

技术领域

本发明涉及一种油泵，特别指一种外接齿轮式油泵。

背景技术

齿轮式油泵是液压泵种类中结构最简单且最常被使用的，依据其结构粗略区分成外接齿轮式与内接齿轮式两种，其中以外接齿轮式油泵的应用最为广泛。以设置于车辆润滑系统中而用来输送机油的齿轮式油泵为例，其主要包括一个泵壳、一个与该泵壳锁固在一起的泵盖以及二个相啮合旋转地容置于该泵壳与该泵盖间的齿轮。该二个齿轮将该泵壳与该泵盖间的密闭空间区分成一吸油腔与一排油腔。

当引擎的曲轴带动该二齿轮相啮合转动时，能将油底壳中的机油吸入该吸油腔中，机油进而流进入该二齿轮的位于该吸油腔处的各齿缝内，以被夹带往该排油腔处，待该二齿轮相啮合时，便得以将位于齿缝中的机油加压挤出至该排油腔中，所以，随着该二齿轮在固定转速下持续地转动、啮合，该排油腔便能不断地排出固定流量的机油，并输送至一主油道中，使得如凸轮轴、曲轴、连杆、活塞、主轴承、汽缸壁等机件能获得油润而顺畅运转。

另外，通常会在该齿轮式油泵的出口与主油道间装设一释压阀，用以当该齿轮式油泵的出口压力过大时，该释压阀能将该齿轮式油泵的出口所输出的多余机油导回油底壳或该齿轮式油泵中。

然而，由于该齿轮式油泵的出口所排出的泵流量是持续且固定的，因而造成该释压阀的泄压速率较为缓慢，如此一来，在长时间的高排油阻力环境下，引擎的曲轴为了维持该齿轮式油泵的齿轮的固定转速，相对得耗费更大的驱动电能，而且，该释压阀必须长时间维持在开启状态，以致寿命较短。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过改变泵流量的方式以迅速控制油压，且兼具节能省电效能的齿轮式油泵。

本发明的齿轮式油泵，包括一个泵壳、一个与该泵壳组合的泵盖、二个相啮合旋转的齿轮以及一泄压阀。该泵壳与该泵盖相配合，并界定出一个输油空间，该二齿轮将该输油空间区分成一个吸油腔及一个与该吸油腔相通的排油腔。该泄压阀具有一个连通该吸油腔与该排油腔的中空的座体以及一个可往复滑移地设置于该座体中且能受该排油腔的油压驱动以控制该吸油腔泄油的阀塞；该座体具有一个与该排油腔相连通的旁通孔、一个连通该吸油腔的开关孔以及一个能与该开关孔相连通的泄油孔，该开关孔与该泄油孔不连通该旁通孔；该阀塞具有一个第一均径端部、一个相反于该第一均径端部的第二均径端部以及一个连结该第一均径端部与该第二均径端部的缩径部。该输油空间还具有一条岔接该吸油腔且连通该开关孔的泄油道。

本发明所述的齿轮式油泵，该泵盖具有一个连通该吸油腔的进油口以及一个连通该排油腔的出油口。

本发明所述的齿轮式油泵，该泄压阀还具有一个设置于该座体中的弹性件，该弹性件的一端固接于该阀塞的第二均径端部。

本发明所述的齿轮式油泵，该泄压阀还具有二栓塞，该座体的相反二端呈开放状，该二栓塞分别插置于该座体的相反二端处，该弹性件的另一端固接于其中一栓塞。

本发明所述的齿轮式油泵，该泄压阀设置于该泵盖上。

本发明的有益效果在于：当该排油腔的油压过大时，便会迫推该阀塞使该吸油腔泄油，用以降低泵流量，从而达到迅速调解油压与节省驱动电能消耗等功效。

附图说明

图1是一分解图，说明本发明齿轮式油泵的一较佳实施例的结构；

图2是一组合示意图，说明该较佳实施例的一吸油腔、一泄油道、一排油腔，与一泄压阀的一开关孔、一旁通孔及一泄油孔的相对位置关系；

图3是一剖视示意图，说明该较佳实施例的该泄压阀处于非泄油状态；

图4是一剖视示意图，说明该较佳实施例的该泄压阀处于泄油状态；

图5是一曲线图，说明该较佳实施例的齿轮转速与泵流量的关系。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

如图1至图3所示，本发明齿轮式油泵2的一较佳实施例，齿轮式油泵2设置于一车辆的润滑系统(图中未示)中，能被引擎的曲轴(或凸轮轴)带动，以将一油底壳中的机油吸取并加压送至一主油道中，使得如凸轮轴、曲轴、连杆、活塞、主轴承、汽缸壁等机件能获得油润而顺畅运转。

该齿轮式油泵2包括一个泵壳21、一个与该泵壳21锁固在一起的泵盖22、二个相啮合旋转地容置于该泵壳21与该泵盖22间的齿轮23、24以及一个设置于该泵盖22的一表面上的泄压阀25。

该泵壳21与该泵盖22相配合，并界定出一个输油空间210，该输油空间210具有一个被该二齿轮23、24所区分出的吸油腔211、排油腔212以及一条岔接该吸油腔211且不连通该排油腔212的泄油道213；该泵盖22具有一个连通该吸油腔211的一起端的进油口221以及一个连通该排油腔212的一终端的出油口222。该齿轮23受引擎的曲轴驱动而往顺时针方向旋转，进而驱使相啮合的该齿轮24往逆时针方向转动。

该泄压阀25具有一个横置在该泵盖22的表面上且其左端261及右端262皆呈开放状的中空柱状座体251、二个分别插设于该座体251的左端261及右端262处的栓塞252、一个可往复横向滑移地嵌塞在该座体251中的阀塞253以及一个设置于该座体251中且能施予该阀塞253一左移推力的弹性件254。该座体251具有一个靠近其左端261且与该排油腔212相连通的旁通孔255、一个靠近其右端262且连通该泄油道213的一端的开关孔256以及一个与该开关孔256分别位于该座体251的一径线的相反二端处的泄油孔257。该阀塞253大概呈横倒式沙漏状，并具有一个相对位于左边的该栓塞252的第一均径端部258、一个相反于该第一均径端部258且相对位于右边的该栓塞252的第二均径端部259以及一个连结该第一均径端部258与该第二均径端部259的缩径部250，该第一均径端部258与该第二均径端部259的直径长度等于该座体251的内径的长度。该弹性件254的相反二端271、272分别连结该阀塞253的第二均径端部259与位于右边的该栓塞252；在本实施例中，该弹性件254是一压缩弹簧。

该齿轮式油泵2于运作时，主要利用该二齿轮23、24相啮合旋转时所造成的该吸油腔211(低压区)与该排油腔212(高压区)间的压差效应，以能吸取并排出预定压力与流量的机油，借而将引擎的曲轴所输入的机械能转换成液压能。在此过程中，油底壳中的机油通过该进油口221被吸入该吸油腔211中后，会进入该二齿轮23、24位于该吸油腔211侧的各齿缝231、241内，并被夹带往该排油腔212处，直到该二齿轮23、24相啮合，位于齿缝231、241中的机油便被加压挤出至该排油腔212中，所以，随着该二齿轮23、24在固定转速下持续地转动、啮合，便能不断地通过该排油腔212、该出油口222排出固定排量与流量的机油。其中，排量的定义是曲轴带动该二齿轮23、24旋转一周时所排出的机油体积，单位为立方厘米/转(cm³/rev.)；而流量的定义是单位时间内所排出的机油体积，单位为升/分钟(L/min)。

另一方面，由于排油压力(就是排油腔212的压力，与泵流量直接相关，以下称油压)、泵流量与该二齿轮23、24的转速成正比，也就是说，该二齿轮23、24的转速越大，泵流量与油压皆越大，所以，通过该泄压阀25的设计，能控制油压维持在安全运作的限值范围内，且所输出泵流量符合需求而不过大，同时可避免驱动能量的过度损耗。如图3所示，当油压处于正常的限值范围且泵流量适当时，从该排油腔212通过该旁通孔255而流进该座体251中的机油量不足，无法克服该弹性件254的弹力系数以推动该阀塞253，或是该阀塞253的右移量过少，使得该阀塞253的缩径部250偏离该开关孔256与该泄油孔257间，该开关孔256与该泄油孔257因受该阀塞253的第二均径端部259阻隔而不相连通且各呈封闭状态，该泄油道213中的机油便无法排出。

如图1与图4所示，相反地，当油压已超出最大限值且泵流量过大时，该排油腔212中的多余机油量便会通过该旁通孔255挤灌入该座体251中，而迫推该阀塞253的缩径部250右移至该开关孔256与该泄油孔257间，此时，该开关孔256与该泄油孔257便能相通而各呈开启状态，让该泄油道213中的机油依序流经该开关孔256、该泄油孔257而外排出，进而回流至油底壳中；在此过程中，油压越大且挤入该座体251中的机油量越多，该阀塞253的右移距离与该弹性件254的变形量便越大，相对会使该开关孔256与该泄油孔257的开放程度便增大，从而导致该吸油腔211的泄油量越多，直到该缩径部250完全移进入该开关孔256与该泄油孔257间，使该开关孔256与该泄油孔257呈全开状态，代表该阀塞253已移动了最大右移距离，且该弹性件254产生最大变形量。

简单来说，于该排油腔212过压时，驱使该泄压阀25动作以泄放该吸油腔211中的机油，便能改变(缩小)该二齿轮23、24的排量与泵流量，达到迅速排解该排油腔212处的过大排油压力与多余泵流量的作用，同时，因排油阻力迅速减小，还能节省引擎的曲轴为维持该二齿轮23、24的固定转速所消耗的电能。而当油压已降至正常的限值范围时，便不会再有多余机油挤入该座体251中，该座体251中的机油量减少，原本呈压缩状态的弹性件254得以释放出抗形变作用力来驱使该阀塞253自动左移复位，以停止该吸油腔211继续泄油。

如图5所示，为该齿轮式油泵2于进行特性测试时所呈现齿轮转速与泵流量的关系，操作条件为：选用型号为15W40的机油，最大油温值控制在125℃，且最大油压值控制在1MPa。理论上，泵流量(或油压)与齿轮转速成线性关系(请见图5的虚线所示)，而齿轮转速是引擎转速的二倍，所以，随着齿轮转速增大，泵流量(或油压)便可能过大而超出系统限值与实际需求；而由测试结果可推知，当齿轮转速在1200转/分钟至2000转/分钟(rev./min)间时，泵流量是符合系统限制与需求的，此时该泄压阀25并未动作，也就是该吸油腔211不须泄油，所以此阶段的泵流量与齿轮转速略呈线性关系；而当齿轮转速大于2000转/分钟时，泵流量已过大，该泄压阀25立刻动作以开始使该吸油腔211中的机油通过该泄油道213泄出，所以，从图5中明显可见泵流量随齿轮转速上升的增加幅度已有趋缓，此时所输出泵流量依然能符合系统需求。同理可证，该齿轮式油泵2的齿轮转速与油压间也会呈现出类似的特性曲线关系。

因此，利用该泄压阀25的设计，当该排油腔212的油压与流量过大时，多余的机油便推移该阀塞253以使该开关孔256与该泄油孔257相通，让该吸油腔211中的机油从该泄油道213外泄出，以减低泵流量，从而达到迅速调降油压的效果。一般将释压阀设置于齿轮式油泵的出口与主油道间的方式，因持续、固定的泵流量会造成后端泄压缓慢，又因释压阀必须长时间维持开启状态而导致寿命较短，而该泄压阀25则是利用改变泵流量以能控制油压迅速降至正常，不需长时间开启，使用寿命相对增长。

综上所述，本发明的齿轮式油泵2，利用该泄压阀25能改变泵流量的设计，整体产生迅速调降油压与节能省电等功效，所以确实能达成本发明的目的。

Claims (5)

1.一种齿轮式油泵，包括一个泵壳、一个与该泵壳组合的泵盖以及二个相啮合旋转地容置于该泵壳与该泵盖间的齿轮，该泵壳与该泵盖相配合，并界定出一个输油空间，该二齿轮将该输油空间区分成一个吸油腔以及一个排油腔；其特征在于，

该齿轮式油泵还包括一个泄压阀，该泄压阀具有一个连通该排油腔与该吸油腔的中空的座体以及一个能往复滑移地设置于该座体中且能受该排油腔的油压驱动以控制该吸油腔泄油的阀塞，该座体具有一个与该排油腔相连通的旁通孔、一个连通该吸油腔的开关孔以及一个能与该开关孔相连通的泄油孔，该开关孔与该泄油孔不连通该旁通孔，该阀塞具有一个第一均径端部、一个相反于该第一均径端部的第二均径端部以及一个连结该第一均径端部与该第二均径端部的缩径部，该输油空间还具有一条岔接该吸油腔且连通该开关孔的泄油道。

2.根据权利要求1所述齿轮式油泵，其特征在于，该泵盖具有一个连通该吸油腔的进油口以及一个连通该排油腔的出油口。

3.根据权利要求2所述齿轮式油泵，其特征在于，该泄压阀还具有一个设置于该座体中的弹性件，该弹性件的一端固接于该阀塞的第二均径端部。

4.根据权利要求3所述齿轮式油泵，其特征在于，该泄压阀还具有二栓塞，该座体的相反二端呈开放状，该二栓塞分别插置于该座体的相反二端处，该弹性件的另一端固接于其中一栓塞。

5.根据权利要求4所述齿轮式油泵，其特征在于，该泄压阀设置于该泵盖上。

Images