CN1064738C - 二冲程发动机机油定量泵 - Google Patents

Abstract

本发明的泵包括分配器机体，机体中设有泵腔，由于分配器的轴向位移，故泵腔的体积可变。该变化是由于在腔室内设静止柱塞，弹簧使柱塞压住盖并在相反的方向上压住分配器。分配器不仅往复的轴向位移且可进行转动，以便与腔室的进、出口周期性地连通，转动是由与齿轮相啮合的环形螺旋产生的，齿轮与分配器相联，轴向往复运动则由与凸轮的接触产生，凸轮在分配器的下部形成，它周期性地每半圈与轴上的凸轮或相接触，该轴垂直于分配器的轴。

Description

二冲程发动机机油定量泵

本发明涉及一种二冲程发动机机油定量泵，在该泵中供入发动机的润滑油是根据发动机的转速连续控制的，并使该供油量与发动机进气控制阀的开度相适应，该泵中还包括润滑油的泵油回路和与之独立的油气混合汽的回路。

在现有技术中可以看到一些带有旋转或往复分配器的机油定量泵，在这些泵中与一个齿轮相连的分配柱塞由环形螺旋驱动，从而导致分配器的运动，所述的分配器上带有侧置的油管出口。在美国专利W-1279480和W-1568170中可以看到上述的特征。

采用一个静止的柱塞也是已知技术，在此类装置中可用一凸轮和凸轮顶杆压缩机油泵腔，便可达到泵油的效果。例如在英国专利801667中就可以看到此类结构。

美国专利3353492中提供了这样一种油泵结构，其中的凸轮轴设置在一个可改变的角度位置上。

美国专利4231716和4797073中描述了两种发动机机油增压泵，这两种泵均与机油吸入和排出腔的容积有关，由于在相对于构成分配器的一个可动体的腔室内设有一个静止的柱塞，所以上述机油吸入和排出腔的容积是可以变化的，上述装置与一个弹簧的一端一起作用使柱塞推压在封住分配器机体的盖子上，而弹簧的另一端则沿相反的方向压住分配器机体。

上述这两个美国专利的泵中还包括一个装在分配器上的齿轮，该齿轮由一个环形螺旋驱动，以使分配器转动，这样油流便可流入腔室并随后使之被压出，分配器的这种转动与轴向运动相结合即可实现对液流(在此为油流)的控制，以便发动机工作期间始终根据其转动速率的需要进行润滑。

在上述两个美国专利中的4231716所提供的一个泵实施例中，分配器包括两个部分：其中一个部分具有一个轴销，该销设置在一个槽中，所述的槽设置在分配器另一个部分的底座上；所述的另一部分与上述的第一部分相对，在与凸轮相对的一端设有一个轴销，在功能上该凸轮与推杆或轴相连接，所述的推杆或轴与分配器的轴成直角。

在该系统需要所述的分配器具有两个部分，每个部分中都具有附加部件，以便在底下的部分转动，并且凸轮产生运动之后，使上面的部分可产生位移，这样腔室容积就可以改变，从而控制吸入和排出的发动机的润滑油油流。

美国专利4797073则具有与前面所述的专利一样的装置，一个控制杆支撑着设置在分配器下部的一个凸块上，以便进行控制，所述的控制杆也与一个弹簧相连，该弹簧可使控制杆根据分配器的转动改变其位置，以使其随时脱离控制，并且在分配器下部的凸块和推杆之间进行推压，因此，即使这个系统看上去是有效的，控制杆和其它部件显然也需要有很高的制造精度、装配精度，以实现对供入发动机进行润滑的液流或油流的有效控制。

此外，在上述两个美国专利所述的泵中还有作用在分配器上的径向力，该径向力导致了离心力和机油的内部泄漏，由于泵必须在热的状态下工作，所以泄漏的问题会得到一定的抑制。

应当认识到，这种泵的可靠性不仅取决于分配器与其壳体之间的间隙，而且也取决于在该间隙中的离心力，因为在特殊的背压作用下，排油阶段时其壳体中完全偏心的分配器里的机油泄漏量比不偏心的分配器里的机油泄漏量高大约7倍。应当注意，上述的机油泄漏和在柱塞中的泄漏量必须从泵位移的容积中减去，这样才能确定出实际的流量，即使当发动机处于额定温度工作并有很严重的泄漏时，为得到适当的流量也应如此进行计算，当发动机在低温下工作时，由于机油粘度的增加和输出的油流量超过发动机正常操作所需的量，所以此时的泄漏几乎完全消失。

本发明提供了一种可以解决上述问题的泵，它结构简单且有效，其解决的方案有赖于在轴向位移的分配器上使用了凸轮。

具体来说，本发明的泵包括一个凸轮系统，该凸轮系统设置或成型在凸轮轴上，以便在一个平板型的凸轮上产生一个切向作用，该平板型的凸轮形成于分配器的基底或下部，所以分配器的离心力小于其它类型泵的离心力，如前面对那些专利的描述所述，在其它类型的泵中有一个径向分量的作用。

在本发明的凸轮系统中，不论其采用何种材料和如何进行处理，都可以允许凸轮有一定的磨损而不会大大降低其可靠性，分配器的凸轮沿轴的凸轮的50％滑动，在各种情况下，如果升程很小，则作用在柱塞的弹簧上的负荷不会明显地变化。

泵的升程和排量只取决于凸轮轴，并且该泵的可靠性和有效性与现有的泵相比有了很大的提高。

分配器可进行往复运动，以使腔室内的体积变化，所述的腔室是由其上和其下的泵的结构形成的，所述的腔室由向上的管路连接起来的。

至于本发明的凸轮系统的基本原理和结构，值得注意的是在分配器的基底上设有一个平的半圆形凸轮，该凸轮与上述两个凸轮中的一个的型线相接触，上述的两个凸轮中的一个是推动凸轮，另一个则是进油凸轮，它们都设置或加工成形于凸轮轴上，凸轮轴跨在分配器纵向轴线的下面。

泵的可靠性意味着在每次发动机油门打开时所提供的流量基本与发动机的转动速率成正比，且对应于每一转速所述的流量是连续的并随油门开度而增加。

在另一实施例中，定量泵还可用作一个机油流量定量装置，该流量只与发动机的转速有关，并与之成正比。

对于定量泵的结构和它与发动机其它部件之间的关系来说，应当注意到，该泵具有一个输入轴的力，所述的这个轴与发动机曲轴或与该曲轴有固定传动比的另一个轴相联，发动机转动速率信号通过该泵轴被接收。

一个连接线与加速器驱动装置相连，这样它便以与驱动装置相同的冲程驱动一个泵杆，以改变在任何一个发动机转速下所供入的机油流量，这意味着，在一个特定的发动机转速下，对油门控制可以导致机油的流量根据一定的规律从最小到最大连续地改变。

总之，所产生的机油流将与排油冲程的升程成正比，即与分配器的位移相对应，排油冲程与进油冲程相等，它们都是由两个平行的平面之间的距离来确定的。这两个平面与进油凸轮和推动凸轮相切，并且这两个平面均与分配器的轴相垂直。显然在半圆形凸轮沿上述两个形成与凸轮轴横向的凸轮滑动时，所述的这两个切平面与分配器的半圆形凸轮的位置有关。

凸轮轴上的凸轮选用适当的型线，即可很自然地改变分配器的升程(即分配器的位移)，该位移与上述两个平行平面之间的距离相适应，并使凸轮轴转动，这样凸轮轴角度位置的改变将提供每次按已有的规律改变的泵油的容积，这样，在一个给定的发动机速率下，环形螺旋轴和速率和分配器的速率也就随之确定了，排出的机油量便可根据凸轮轴的角度位置进行控制，由于该凸轮轴又与加速器驱动装置的运动相关联，所以发动机的负荷越大，提供的机油流量就越大。

在本发明的另一个泵的实施例中，所述的流量只与发动机的转动速率有关，它正比与环形螺旋-齿轮轴的传动比，并且也和泵油体积成正比。这是因为在该实施例中，凸轮轴的型线包括两个圆，在这种情况下，该凸轮轴与发动机加速器的运动无关，两个圆的半径之差形成了分配器的一个固定的升程，从而构成了固定的泵油体积。

在某些情况下还需要用一个泵向两个不同的部件供油，即用于两个发动机气缸(一个气缸，一个进气压缩机)的一个独立的润滑系统。在这种情况下，供入上述各部件中的润滑液流可以是相同的、也可以是不同的。

在这种情况下，根据本发明的另一特征，阀机体的柱形壳体内设有一个分配器，该分配器中提供与分配器腔室的以下三种接触：一个是与进口的接触，另外两个是与通向将被润滑的上述两个部件的出口的接触。设置在凸轮轴上的分配器底座上还附设有一个平面的半圆形凸轮，该凸轮中包括具有不同宽度的两个90度的部分，所述的凸轮轴上带有三个凸轮，即一个中间的进油凸轮和两个端部的推动凸轮，两个推动凸轮中的一个在其整个行程中始终与分配器凸轮接触，而另一个则只与分配器凸轮中最宽的那1／4接触。

采用这种结构后，当腔室与进油管接通时，分配器被降至最低位置，根据腔室和进油管的情况吸入一定体积的机油，随后再将其从每个出油管的出口排出，每个出油管通过分配器的双凸轮的相应部分。

为了能够对本发明的特点有一个全面的了解和充分和说明，现结合附图进行说明，这些附图只是说明性的，而非对发明进行全面介绍，其中：

图1是本发明的二冲程发动机机油定量泵的侧视图；

图2是前图所示泵的另一个侧视图，该图表示了一个与上图相对的侧面；

图3是与前两个图均不相同的一个侧视图，该图与前二者呈直角，且为泵的部分剖示，以显示其内部结构；

图4是上述各图所示的泵沿水平面剖开的平面图；

图5是沿图1中的A-B线的放大的剖面图，图中表示了分配器下部所形成的凸轮的轮廓，以及凸轮轴上两个凸轮的设置，所述凸轮轴横跨在该分配器上；

图6是与图1类似的一个侧视图，但其中的定量泵可以提供两种不同的油量；

图7是图6所示泵的另一个侧视图，该图表示了一个与之相对的侧面；

图8是与图6和图7均不相同的一个侧视图，该图与前二者呈直角，且为泵的部分剖示，以显示其内部结构；

图9是图6-8所示的泵沿水平面剖开的平面图；

图10是沿图6中的A-B线的放大的剖面图，图中表示了分配器下部所形成的凸轮的轮廓，以及凸轮轴上两个凸轮的设置，所述凸轮轴横跨在该分配器上；

图11、12和13示意性地表示了凸轮组的各工作过程，它们分别对应着进油过程、第一次排油的开始和第二次排油的开始。

参见如上所述各图，该泵通常包括一个通用的泵体1，泵体上开有一个进口2和一个出口3，泵的顶部带有一个盖4，这个盖始终由位于腔室6内的一个柱塞5压紧，所述的腔室是形成于分配器7上的，其特点是柱塞5压在盖4上的推力是由弹簧或螺旋件8提供的，所述的弹簧8位于该柱塞5的端部和装有该柱塞的腔室6的底部之间，弹簧还沿相反方向上压在分配器的机体7上。

在所述的分配器机体7侧面的下部有一个始终与螺旋啮合的齿轮9或齿形表面。

如图5所示，在分配器机体7的下部或底部还设有一具半圆平板型凸轮11，且横向转动杆14上加工出的两个凸轮12和13可以适当地抵在上述的凸轮11上，所述的横向转动杆与分配器机体7的呈直角。

位于腔室6内的柱塞5是静止，即使腔室6具有可变容积时也是如此。当腔室为可变容积时，分配器机体7应可进行轴向位移，以改变腔室6的体积。

推力弹簧8也可推压分配器机体7的外部，且该弹簧的另一端可适当地推压柱塞5上的一个凸起。即可有多种方案使柱塞5抵压盖4和在另一个方向上抵压分配器5，在进油和排油冲程中腔室6内各种体积的变化都可使油排出。

由于如上所述柱塞5是静止的，始终接触的盖4、分配器7便不得不沿柱塞5轴向或与之平行的方向往复运动，以改变容积，从而排出机油，此外它们也具有第二种运动形式，即转动，以便腔室6在进油冲程中与进油口2连接、在排油冲程中与出油口3连接。

如上所述，分配器机体7的旋转运动是由于齿轮9和环形螺旋10而产生的，所有这些都是为了分配器7中的管路15可以使泵腔6在进油冲程中与管路16相连接、在排油冲程中与管路17相连接。管路16直接与进油口2连接，管路17直接与出油口3连接。

大约在半圆平板型凸轮11与凸轮13的型线接触时排油冲程开始。半圆平板型凸轮11为平面半圆形且设置在分配器7的下部，而凸轮13则是在凸轮轴14上加工成型的所谓推动凸轮。在排油冲程中，分配器7克服弹簧8的张力向上运动，从而排出相应体积的油流。

大约在分配器7的半圆形凸轮11通过推动凸轮13且弹簧张力使之与凸轮12接触时进油冲程开始。凸轮12也被称为进油凸轮，并且也是在凸轮轴14上加工成型的。在进油冲程中，分配器向下运动，泵腔的体积增加，从而吸入油流。

上述过程所产生的油流与排油冲程时分配器的上升量成正比，排油冲程和进油冲程是相等的，它们都是由两个平行的切向平面之间的距离决定的，这两个平面中的一个与进油凸轮12相切、另一个与推动凸轮13相切，但它们都垂直于分配器7的轴线，这样当分配器7的半圆凸轮11如上所述沿两个凸轮12和13滑动时，凸轮11是位于这两个切向平面上的。

在另一个泵的实施例中，凸轮12和13的型线可以由两个圆来替代。在这种情况下凸轮轴14不必象以前那样与发动机加速器踏板的运动相关联，且两个圆的半径差应给分配器限定一个恒定的升程，从而具有一个固定的泵油体积。采用这种结构的泵可以使油流只与发动机的转动速率有关，它正比于环形螺旋和齿轮轴的齿数比，并也正比于泵油体积。

环形螺旋10最好设置在发动机的额定输入轴18上。

参见图6-13所示的实施例，泵也设有泵体21、进油口22和一对出油口23-23’，盖24对泵体进行密封，盖24始终设置在一个固定的柱塞(25)上，该柱塞设置在分配器27的腔体26内，与弹簧28一同作用的柱塞25位于所述的腔室(26)内并推动分配器27压住盖24，所述的分配器27的表面具有齿冠状的传动装置29，并通过它传递环形螺旋30的旋转运动，分配器27的内部设有一个管路31，该管路根据各时刻分配器27的角度位置依次与腔室26、管路32、管路33或管路33’相连通。管路32与进油口22相接，管路33与出油口23相接，而管路32’则与出油口23’相接。

为完成上述结构，与泵27上与盖24相对的底面上有一个平面双凸轮34-35，其中较大的部分有90度幅角，较小的部分也有90度幅角，而凸轮轴36则如前所述也设置在该双凸轮的下面，本实施例的特殊之处是该凸轮轴36上带有三个凸轮，即进油凸轮37、第一推动凸轮38和第二推动凸轮39。

如图11-13所示，依此结构，在泵的每一个循环(即分配器27完整的一次运动)中，分配器27首先具有一个最大的升程，以使腔26所限定的体积最小，此时分配器最宽的凸轮34座在凸轮轴下部，当上述凸轮部分34离开凸轮39时，分配器27在弹簧28的作用下向下运动到下部的极限位置，在此处凸轮部分35由进油凸轮37支撑，机油通过管路31从进油口22流入；凸轮34转过90度以后便到达推动凸轮38，且分配器27向上升起一些，这样腔室26内的体积减小，从而导致机油通过管路31流向第一出口23；随后所述的凸轮34到达轴上较高处的凸轮39，这样便得到了第二次的泵油，由于分配器27的角位移，其上的管路31便转到了第二出油口23’处。

显然通过调整凸轮轴36的角位置即可实现凸轮轴上的凸轮与凸轮34-35的接触，且通过两个管路流出的油量也可得以改变，尽管由于凸轮轴元件是圆形的，所以两个管路中输出的流量只与转动速率有关，并不受凸轮轴36的角度位置的影响，且只要两个管路中输出的流量之和总是与输入的流量相适应，那么，这两个管路中输出的流量之比可以是任何值。

Claims (8)

1．二冲程发动机机油定量泵，它包括一个分配器机体(7)，该机体构成一个可变容积的腔室(6)，腔室内具有一个柱塞(5)，柱塞(5)通过一个弹簧(8)始终压住泵体的盖(4)，弹簧(8)的另一端沿相反的方向压住分配器机体(7)，分配器机体上带有一个与环形螺旋(10)相啮合的齿轮或齿形侧表面(9)，所述的环形螺旋与相应的发动机驱动轴相连，齿轮-齿条传动机构所产生的分配器机体(7)的转动可使泵腔(6)与进口(2)和出口(3)相连通，分配器机体(7)的旋转运动与轴向运动一起作用从而改变泵腔(6)的容积，本发明的特征在于：一个半圆平板型凸轮(11)设置在分配器机体(7)的下端，该凸轮可交替着与在凸轮轴(14)上加工成型的凸轮(12，13)接触，凸轮轴(14)横跨在分配器机体(7)上，并与该机体的轴线呈直角，每次当发动机油门打开时，便可提供与发动机的转动速率基本成正比的油流，所述的油流是连续的且随各转速下油门而增加。

2．如权利要求1所述的二冲程发动机机油定量泵，其特征在于：在凸轮轴(14)上加工成型的凸轮(12，13)可为多种凸轮型线的组合，以形成各种分配器升程的规律和泵油容积的规律，这些规律考虑到了与化油器节气门开度有关的一个外部拉杆的因素，该升程的规律可以是任何一种相应的曲线，

凸轮(12，13)在分配器内产生切向作用，从而使分配器在其机体内只受到很小的离心力，且机油的内部泄漏也会最少。

3．如权利要求2所述的二冲程发动机机油定量泵，其特征在于，所述的曲线是直线、斜线、水平线或各种线型的组合。

4．如权利要求1所述的二冲程发动机机油定量泵，其特征在于：设置在分配器机体(7)下部的半圆平板型凸轮(11)与成型于凸轮轴(14)上的凸轮(12，13)的接触依次各为50％，即使凸轮(12)和(13)产生了一定的磨损也不会对其可靠性产生很大的影响。

5．如权利要求1所述的二冲程发动机机油定量泵，其特征在于：由柱塞(5)和分配器机体(7)中该柱塞的壳体所形成的泵腔(6)与一个侧管(16)连通，该侧管一直延伸到分配器的圆柱形外表面，在进油阶段，管路(16)和设置在分配器机体(7)的壳体内的进油管(15)相连通，在出油阶段，另一个与管路(16)呈大约180度的管路(17)用作出油管。

6．如权利要求1所述的二冲程发动机机油定量泵，其特征在于：出油和进油冲程分别由分配器机体(7)上的凸轮(11)与凸轮(13，12)的交替接触来确定，当凸轮(13)与半圆平板型凸轮(11)接触时，泵腔(6)体积减小，机油排出；而当凸轮(12)与半圆平板型凸轮(11)接触时，分配器机体(7)向下运动，从而使腔室(6)的体积增加便相应地吸入机油。

7．如上述各项权利要求之一所述的二冲程发动机机油定量泵，其特征在于：凸轮(12，13)的型线是圆形的，以提供一个固定的泵油容积，从而使泵出的油流只与发动机的转动速度成正比。

8．二冲程发动机机油定量泵，它包括一个分配器机体(27)，该机体构成一个可变容积的腔室(26)，腔室内具有一个柱塞(25)，柱塞(25)通过一个弹簧(28)始终压住泵体的盖(24)，弹簧(28)的另一端沿相反的方向压住分配器机体(27)，分配器机体上带有一个与环形螺旋(30)相啮合的齿轮或齿形侧表面(29)，所述的环形螺旋与相应的发动机驱动轴相连，齿轮-齿条传动机构所产生的分配器机体(27)的转动可使泵腔(26)与进油口和出油口相连通，分配器机体(27)的旋转运动与轴向运动一起作用从而改变泵腔的容积，本发明的特征在于：阀式分配器(27)上还开有一个孔道(31)，阀体(21)上则开有分别与进油口(22)和各出油口(23-23′)相连通的三个孔道(32、33-33′)，分配器(27)的底部上设有一个平面双凸轮，该凸轮共具有180度的幅角，但凸轮上具有两个宽度不同的部分，其中一个较宽的部分(34)具有90度幅角，而另一个较窄的部分(35)也具有90度幅角，而与分配器(27)的双凸轮(34-35)相接触的辅助凸轮轴(36)上具有一个中央进油凸轮(37)和两个推动凸轮(38，39)，这两个凸轮中的第一个凸轮向第一出油口(23)排出油流，第二个凸轮则向第二个出油口(23′)排出油流，分配器(27)上凸轮中的较宽部分(34)可只与两个出油凸轮(38，39)接触，而该凸轮中较窄的部分(35)则只能与第一排油凸轮(38)和进油凸轮(37)接触。

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