CN105179914A - 一种机油泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机油泵，属于容积泵技术领域。它解决了现有机油泵存在能量浪费的问题。本机油泵，包括泵体、泵盖、泵轴、内转子和外转子，泵体内具有泵腔，外转子转动连接在泵腔内，内转子固连在泵轴的一端，且内转子与外转子之间形成进油腔和出油腔，内转子外周壁上开设有至少一个进油孔和至少一个出油孔，进油孔的内端与出油孔的内端相连通，进油孔内设有能够将进油孔与出油孔阻断的封堵件，当进油孔的孔口朝向出油腔且出油腔内的压力大于设定值时，封堵件能够使进油孔与出油孔连通。本机油泵能够减小功率消耗，提高发动机扭矩输出的机械效率。

Description

一种机油泵

技术领域

本发明属于容积泵技术领域，涉及一种机油泵。

背景技术

机油泵采用的是转子泵结构，属于一种容积泵，它的特点是是转速和流量成正比的。常规的机油泵设计要求是在发动机怠速状态，机油泵的流量要满足发动机润滑和冷却的要求。由于机油泵的转子和发动机曲轴属于硬联接结构，工作时，随着发动机转速的提高，机油泵的转速也同步增加，机油泵的流量越来越大，油道中的流速越来越快，流道阻力越来越大，导致机油泵的背压越来越高，最终机油泵的功率消耗越来越大，甚至还会冲坏油道中的油封结构，严重影响了发动机的动力性能和结构寿命。由于发动机在这个工况不需要这么大的流来润滑和冷却发动机的相关部件，为了减小发动机的机油泵的动力消耗，常规的措施是在主油道中设置带有一定背压的泄压阀，排除多余的流量，由于泄压阀与机油泵在空间上有一定的距离，机油泵到泄压阀这段距离的流量没有减少，多余流量的动能及在这段油道中的流阻能仍然占据了机油泵消耗功率的很大一部分，因此仍然存在能量的浪费。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种机油泵，该机油泵能够减小功率消耗，提高发动机扭矩输出的机械效率。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种机油泵，包括泵体、泵盖、泵轴、内转子和外转子，所述泵体内具有圆形的泵腔，所述外转子转动连接在泵腔内，所述泵轴转动连接在泵体上，所述内转子固连在泵轴的一端，且内转子与外转子之间形成进油腔和出油腔，所述泵盖固连在泵体上，在泵盖上具有进油通道和出油通道，所述进油通道与进油腔相连通，所述出油通道与出油腔相连通，其特征在于，所述内转子外周壁上开设有至少一个进油孔和至少一个出油孔，所述进油孔和出油孔分别位于内转子轴心线的两侧，且进油孔的内端与出油孔的内端相连通，所述进油孔内设有能够将进油孔与出油孔阻断的封堵件，当进油孔的孔口朝向出油腔且出油腔内的压力大于设定值时，上述封堵件能够使进油孔与出油孔连通。

泵轴与发动机的曲轴传动连接，曲轴带动泵轴转动，即发动机为机油泵的工作提供动力，泵轴带着内转子转动，进油腔内形成负压，因此能够将机油从进油通道吸入，随着内转子的转动，进油腔内的机油被转入出油腔而形成高压，因此出油腔内的机油能够从出油通道被压出，随着发动机转速的增大，泵轴的转速随之增大，当出油腔内的压力大于设定值时，即出油腔从出油通道进入发动机的润滑油已经满足发动机的润滑和冷却需求时，封堵件能够使进油孔与出油孔连通，由于进油孔与出油孔分居内转子轴心线的两侧，因此当进油孔与出油腔相对时，出油孔与进油腔相对，出油腔内的机油在高压作用下能够通过进油孔和出油孔流入压力较小的进油腔，避免出油腔为向发动机输出多余的机油，而由于该部分多余的机油直接在泵腔内由出油腔回到进油腔，因此无需向该部分机油提供流质动能以及该部分机油在油道内产生的阻尼能耗，进而减小功率消耗，提高发动机扭矩输出的机械效率，当然减小了出油腔内的油压，也能够减小机油在油道内的流速，进而对油道内的油封结构起到保护。

在上述的机油泵中，所述封堵件包括柱塞、滚珠和弹簧，所述进油孔的轴向与内转子的径向一致，所述柱塞固连在进油孔孔口处，且柱塞上沿轴向开设有过油孔，所述弹簧和滚珠均设置在进油孔内，且在弹簧作用下滚珠抵靠在柱塞内端端面上并封堵过油孔内端孔口。即当出油腔内的油压较小时，滚珠在弹簧的作用下能够抵靠在柱塞上，封堵住过油孔，因此进油孔与出油孔被阻断，当泵轴转速提高，出油腔内的油压大于设定值时，当然该设定值可以通过弹簧的弹力来反映，即油压对滚珠产生的压力大于弹簧对滚珠的弹力时，滚珠能够压缩弹簧而脱离柱塞，进油孔与出油孔连通。

在上述的机油泵中，所述出油孔有一个，且出油孔的轴向与内转子的径向一致，所述进油孔有两个，该两个进油孔相对出油孔的轴心线对称设置。两个进油孔能够延长进油孔与出油腔相对的时间，进油孔和出油孔的轴向均沿内转子径向设置，而两个进油孔则对称设置，使得内转子的结构匀称。

在上述的机油泵中，两所述进油孔轴心线之间的夹角为30°～80°。通过两个进油孔之间的夹角设定，使至少有一个进油孔与出油腔相对的时间延长。

在上述的机油泵中，所述内转子的端面上周向开设有环形的过油槽，所述进油孔的内端和出油孔的内端均与过油槽相连通。过油槽呈环形，环绕泵轴设置，能够使内转子开设过油槽后仍然具有周向均匀的重量分布。

在上述的机油泵中，所述过油槽与进油孔内端孔口相对的内槽壁上开设有定位槽，所述过油孔的内端孔口边沿周向具有倒角，所述弹簧的一端抵压在定位槽内，另一端抵压在滚珠上，在弹簧作用下滚珠抵压在柱塞的倒角面上。由于内转子处于高速旋转，因此通过定位槽对弹簧进行定位，避免弹簧出现弯折或者脱落，倒角面对滚珠进行定位，使得滚珠封堵过油孔时更加稳定，当然封堵件也可以采用挡板和扭簧的结构，即在进油孔内端孔口处开始矩形的密封槽，挡板铰接在密封槽内，而扭簧连接在挡板上，在扭簧作用下挡板能够抵靠在密封槽内而封堵住进油孔，当出油腔内压力大于设定值时，该压力能够克服扭簧扭力而使挡板摆动，进油孔与出油孔连通。

在上述的机油泵中，所述进油孔均开设在内转子相邻的两个凸齿之间的凹面上。相邻两个凸齿之间的凹面所对的出油腔空间较大，在出油腔向进油腔泄压排油效率更高。

在上述的机油泵中，所述泵体与泵盖之间还固连有将过油槽槽口封盖住的隔板，所述隔板上分别开设有长条状的进油口和出油口，所述进油口和出油口均呈弧形，所述进油口与进油腔相连通，所述出油口与出油腔相连通，上述进油通道与进油口相连通，出油通道与出油口相连通。过油槽开设在内转子的端面上，方便加工，并通过隔板进行封盖，并进一步的结合泵盖进行密封，进油口和出油口的形状设置与进油腔及出油腔的形状相适应，使得进油管道内的机油进入进油腔、出油腔内的机油进入出油管道的阻力减小，减少能耗。

在上述的机油泵中，所述柱塞与进油孔孔口内壁螺纹连接。装配简单，且具有较好的结构稳定性。

在上述的机油泵中，所述滚珠采用不锈钢材料制成，且滚珠为空心薄壁结构。不锈钢材料的滚柱具有较好的强度和结构稳定性，保证封堵过油孔时的密封性，而采用空心薄壁结构以减小滚珠的重量，即减小内转子旋转产生的离心力对滚珠位置的影响。

与现有技术相比，本机油泵具有以下优点：

1、由于当出油腔内的压力大于设定值时，即出油腔从出油通道进入发动机的润滑油已经满足发动机的润滑和冷却需求时，出油腔内的机油能够回到的进油腔，避免出油腔为向发动机输出多余的机油，因此无需向该部分机油提供流质动能以及该部分机油在油道内产生的阻尼能耗，进而减小功率消耗，提高发动机扭矩输出的机械效率。

2、由于当出油腔内的压力大于设定值时，出油腔内的机油能够回到的进油腔，减小了出油腔内的油压，也能够减小机油在油道内的流速，进而对油道内的油封结构起到保护。

3、由于滚珠采用不锈钢材料制成，具有较好的强度和结构稳定性，且滚珠为空心薄壁结构，减小滚珠的重量，即减小内转子旋转产生的离心力对滚珠位置的影响。

附图说明

图1是本机油泵的立体结构示意图。

图2是本机油泵未安装泵盖时的立体结构示意图。

图3是本机油泵的结构剖视图。

图4是图3中A处的结构放大图。

图5是本机油泵的结构爆炸图。

图中，1、泵体；11、泵腔；12、进油腔；13、出油腔；2、泵盖；21、进油通道；22、出油通道；3、泵轴；4、内转子；41、进油孔；42、出油孔；43、过油槽；44、定位槽；5、外转子；6、封堵件；61、柱塞；611、过油孔；62、滚珠；63、弹簧；7、隔板；71、进油口；72、出油口。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2、图3所示，一种机油泵，包括泵体1、泵盖2、泵轴3、内转子4和外转子5，泵体1内具有圆形的泵腔11，外转子5转动连接在泵腔11内，外转子5呈环形，具有向内的凸齿，泵轴3转动连接在泵体1上，泵轴3与发动机的曲轴传动连接，曲轴带动泵轴3转动，即发动机为机油泵的工作提供动力，内转子4固连在泵轴3的一端，且内转子4位于外转子5内，内转子4与外转子5之间形成进油腔12和出油腔13，泵盖2固连在泵体1上，在泵盖2上具有进油通道21和出油通道22，进油通道21与进油腔12相连通，出油通道22与出油腔13相连通，泵轴3带着内转子4转动，进油腔12内形成负压，因此能够将机油从进油通道21吸入，随着内转子4的转动，进油腔12内的机油被转入出油腔13而形成高压，因此出油腔13内的机油能够从出油通道22被压出。内转子4外周壁上开设有两个进油孔41和一个出油孔42，进油孔41和出油孔42分别位于内转子4轴心线的两侧，且进油孔41的内端与出油孔42的内端相连通，进油孔41内设有能够将进油孔41与出油孔42阻断的封堵件6，当进油孔41的孔口朝向出油腔13且出油腔13内的压力大于设定值时，上述封堵件6能够使进油孔41与出油孔42连通。随着发动机转速的增大，泵轴3的转速随之增大，当出油腔13内的压力大于设定值时，即出油腔13从出油通道22进入发动机的润滑油已经满足发动机的润滑和冷却需求时，封堵件6能够使进油孔41与出油孔42连通，由于进油孔41与出油孔42分居内转子4轴心线的两侧，因此当进油孔41与出油腔13相对时，出油孔42与进油腔12相对，出油腔13内的机油在高压作用下能够通过进油孔41和出油孔42流入压力较小的进油腔12，避免出油腔13为向发动机输出多余的机油，而由于该部分多余的机油直接在泵腔11内由出油腔13回到进油腔12，因此无需向该部分机油提供流质动能以及该部分机油在油道内产生的阻尼能耗，通过公式计算进一步印证：

设定该部分多余的机油流量为m₁，而发动机需要的机油流量为m₂，现有技术中出油腔13向油道输送的总机油流量为m＝m₁+m₂，机油进入油道获得的流速为其中ρ为机油的密度，s为油道截面积，机油在油道中产生的阻尼能耗为w₁＝Lζv²，其中为油道阻尼，为机油提供流质动能因此机油泵提供的流质动能和阻尼能耗为而本机油泵使多余的机油流量m₁直接由出油腔13回到进油腔12，并没有多余的机油流量进入油道，即m₁为0，因此减小功率消耗，提高发动机扭矩输出的机械效率，当然减小了出油腔13内的油压，也能够减小机油在油道内的流速，进而对油道内的油封结构起到保护。

具体来说，结合图4、图5所示，封堵件6包括柱塞61、滚珠62和弹簧63，进油孔41的轴向与内转子4的径向一致，柱塞61固连在进油孔41孔口处，且柱塞61上沿轴向开设有过油孔611，弹簧63和滚珠62均设置在进油孔41内，且在弹簧63作用下滚珠62抵靠在柱塞61内端端面上并封堵过油孔611内端孔口，即当出油腔13内的油压较小时，滚珠62在弹簧63的作用下能够抵靠在柱塞61上，封堵住过油孔611，因此进油孔41与出油孔42被阻断，当泵轴3转速提高，出油腔13内的油压大于设定值时，当然该设定值可以通过弹簧63的弹力来反映，即油压对滚珠62产生的压力大于弹簧63对滚珠62的弹力时，滚珠62能够压缩弹簧63而脱离柱塞61，进油孔41与出油孔42连通。内转子4的端面上周向开设有环形的过油槽43，进油孔41的内端和出油孔42的内端均与过油槽43相连通，过油槽43呈环形，环绕泵轴3设置，能够使内转子4开设过油槽43后仍然具有周向均匀的重量分布。过油槽43与进油孔41内端孔口相对的内槽壁上开设有定位槽44，过油孔611的内端孔口边沿周向具有倒角，弹簧63的一端抵压在定位槽44内，另一端抵压在滚珠62上，在弹簧63作用下滚珠62抵压在柱塞61的倒角面上，由于内转子4处于高速旋转，因此通过定位槽44对弹簧63进行定位，避免弹簧63出现弯折或者脱落，倒角面对滚珠62进行定位，使得滚珠62封堵过油孔611时更加稳定，当然封堵件6也可以采用挡板和扭簧的结构，即在进油孔41内端孔口处开始矩形的密封槽，挡板铰接在密封槽内，而扭簧连接在挡板上，在扭簧作用下挡板能够抵靠在密封槽内而封堵住进油孔41，当出油腔13内压力大于设定值时，该压力能够克服扭簧扭力而使挡板摆动，进油孔41与出油孔42连通。滚珠62采用不锈钢材料制成，且滚珠62为空心薄壁结构，不锈钢材料的滚柱具有较好的强度和结构稳定性，保证封堵过油孔611时的密封性，而采用空心薄壁结构以减小滚珠62的重量，即减小内转子4旋转产生的离心力对滚珠62位置的影响。柱塞61与进油孔41孔口内壁螺纹连接。装配简单，且具有较好的结构稳定性。

出油孔42的轴向与内转子4的径向一致，两个进油孔41相对出油孔42的轴心线对称设置，两个进油孔41能够延长进油孔41与出油腔13相对的时间，进油孔41和出油孔42的轴向均沿内转子4径向设置，而两个进油孔41则对称设置，使得内转子4的结构匀称。两进油孔41轴心线之间的夹角为45°，通过两个进油孔41之间的夹角设定，使至少有一个进油孔41与出油腔13相对的时间延长。进油孔41均开设在内转子4相邻的两个凸齿之间的凹面上，相邻两个凸齿之间的凹面所对的出油腔13空间较大，在出油腔13向进油腔12泄压排油效率更高。泵体1与泵盖2之间还固连有将过油槽43槽口封盖住的隔板7，隔板7上分别开设有长条状的进油口71和出油口72，进油口71和出油口72均呈弧形，进油口71与进油腔12相连通，出油口72与出油腔13相连通，进油通道21与进油口71相连通，出油通道22与出油口72相连通，过油槽43开设在内转子4的端面上，方便加工，并通过隔板7进行封盖，并进一步的结合泵盖2进行密封，进油口71和出油口72的形状设置与进油腔12及出油腔13的形状相适应，使得进油管道内的机油进入进油腔12、出油腔13内的机油进入出油管道的阻力减小，减少能耗。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了泵体1、泵腔11、进油腔12等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种机油泵，包括泵体(1)、泵盖(2)、泵轴(3)、内转子(4)和外转子(5)，所述泵体(1)内具有圆形的泵腔(11)，所述外转子(5)转动连接在泵腔(11)内，所述泵轴(3)转动连接在泵体(1)上，所述内转子(4)固连在泵轴(3)的一端，且内转子(4)与外转子(5)之间形成进油腔(12)和出油腔(13)，所述泵盖(2)固连在泵体(1)上，在泵盖(2)上具有进油通道(21)和出油通道(22)，所述进油通道(21)与进油腔(12)相连通，所述出油通道(22)与出油腔(13)相连通，其特征在于，所述内转子(4)外周壁上开设有至少一个进油孔(41)和至少一个出油孔(42)，所述进油孔(41)和出油孔(42)分别位于内转子(4)轴心线的两侧，且进油孔(41)的内端与出油孔(42)的内端相连通，所述进油孔(41)内设有能够将进油孔(41)与出油孔(42)阻断的封堵件(6)，当进油孔(41)的孔口朝向出油腔(13)且出油腔(13)内的压力大于设定值时，上述封堵件(6)能够使进油孔(41)与出油孔(42)连通。

2.根据权利要求1所述的机油泵，其特征在于，所述封堵件(6)包括柱塞(61)、滚珠(62)和弹簧(63)，所述进油孔(41)的轴向与内转子(4)的径向一致，所述柱塞(61)固连在进油孔(41)孔口处，且柱塞(61)上沿轴向开设有过油孔(611)，所述弹簧(63)和滚珠(62)均设置在进油孔(41)内，且在弹簧(63)作用下滚珠(62)抵靠在柱塞(61)内端端面上并封堵过油孔(611)内端孔口。

3.根据权利要求1或2所述的机油泵，其特征在于，所述出油孔(42)有一个，且出油孔(42)的轴向与内转子(4)的径向一致，所述进油孔(41)有两个，该两个进油孔(41)相对出油孔(42)的轴心线对称设置。

4.根据权利要求3所述的机油泵，其特征在于，两所述进油孔(41)轴心线之间的夹角为30°～80°。

5.根据权利要求2所述的机油泵，其特征在于，所述内转子(4)的端面上周向开设有环形的过油槽(43)，所述进油孔(41)的内端和出油孔(42)的内端均与过油槽(43)相连通。

6.根据权利要求5所述的机油泵，其特征在于，所述过油槽(43)与进油孔(41)内端孔口相对的内槽壁上开设有定位槽(44)，所述过油孔(611)的内端孔口边沿周向具有倒角，所述弹簧(63)的一端抵压在定位槽(44)内，另一端抵压在滚珠(62)上，在弹簧(63)作用下滚珠(62)抵压在柱塞(61)的倒角面上。

7.根据权利要求3所述的机油泵，其特征在于，所述进油孔(41)均开设在内转子(4)相邻的两个凸齿之间的凹面上。

8.根据权利要求5所述的机油泵，其特征在于，所述泵体(1)与泵盖(2)之间还固连有将过油槽(43)槽口封盖住的隔板(7)，所述隔板(7)上分别开设有长条状的进油口(71)和出油口(72)，所述进油口(71)和出油口(72)均呈弧形，所述进油口(71)与进油腔(12)相连通，所述出油口(72)与出油腔(13)相连通，上述进油通道(21)与进油口(71)相连通，出油通道(22)与出油口(72)相连通。

9.根据权利要求2所述的机油泵，其特征在于，所述柱塞(61)与进油孔(41)孔口内壁螺纹连接。

10.根据权利要求2所述的机油泵，其特征在于，所述滚珠(62)采用不锈钢材料制成，且滚珠(62)为空心薄壁结构。