CN107269495B - 一种斜盘齿轮驱动的油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜盘齿轮驱动的油泵，包括壳体、蜗杆传动机构与啮合的斜盘齿轮、能够与斜盘齿轮同步转动的轴柱杆、以及斜盘齿轮驱动升降的柱塞杆。壳体上设有进油口和出油口。轴柱杆底部设有轴向孔，侧边设有侧向孔和连通缺。轴柱杆的下方设有储油仓。储油仓与进油口相连通。侧向孔通过轴向孔连通储油仓。柱塞杆的下方设有压油仓。柱塞孔和轴柱孔之间设有第一孔道和第二孔道。第二孔道连通压油仓。出油口连通柱塞孔，并与第一孔道位于相同高度上。柱塞杆上设有一道环形的开关槽。通过轴柱杆旋转对第一孔道、第二孔道和储油仓的连通切换、柱塞杆的升降通过开关槽对进油口与第一孔道之间的切换以及柱塞杆升降的压油实现泵油动作。

Description

一种斜盘齿轮驱动的油泵

技术领域

本发明涉及油泵，特别涉及斜盘柱塞泵。

背景技术

应用于机械设备润滑油循环的高压油泵，特别是应用于空气压缩机的高压油泵，与其他普通油泵的区别在于，这种高压油泵泵出的所需油量很少，但泵出的油压要求很高。由于油压要求很高，因此，这种高压油泵通常采用斜盘柱塞式的液压泵。但由于泵出的所需油量很少，要求斜盘柱塞式液压泵的尺寸也很小。而通常斜盘柱塞式的液压泵需要与单向阀进行配合，尺寸无法做得很小。

发明内容

本发明所要解决的问题：设计一种结构紧凑、尺寸很小的用于空气压缩机的高压油泵。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

一种斜盘齿轮驱动的油泵，包括壳体、斜盘齿轮、与斜盘齿轮啮合的蜗杆传动机构、能够与斜盘齿轮同步转动的轴柱杆、以及斜盘齿轮驱动升降的柱塞杆；壳体上设有进油口和出油口；轴柱杆为圆柱体，底部设有轴向孔，侧边设有侧向孔和连通缺；侧向孔和连通缺相背设置；轴柱杆设置于竖直的轴柱孔内，轴柱孔内位于轴柱杆的下方设有储油仓；储油仓与进油口相连通；侧向孔与轴向孔连通，并通过轴向孔连通储油仓；柱塞杆设于竖直的柱塞孔内；柱塞孔位于柱塞杆的下方设有压油仓；柱塞孔和轴柱孔之间设有上下两个水平的孔道：第一孔道和第二孔道；第一孔道位于第二孔道的上方；第二孔道连通压油仓；第二孔道与侧向孔位于相同高度上，使得当轴柱杆随着斜盘齿轮旋转至侧向孔朝向第二孔道时，第二孔道与侧向孔连通；当轴柱杆随着斜盘齿轮旋转至连通缺朝向第二孔道时，第二孔道通过连通缺连通第一孔道；出油口连通柱塞孔，并且出油口与柱塞孔连通部分与第一孔道位于相同高度上；柱塞杆上设有一道环形的开关槽；当柱塞杆升降至开关槽与第一孔道相同高度时，出油口通过开关槽连通第一孔道。

进一步，还包括压缩弹簧、匚形架和联动杆；斜盘齿轮固定在轴柱杆的顶部，并通过轴柱杆安装在壳体上；匚形架位于柱塞杆的顶端，并与柱塞杆相固定；匚形架的上方通过压缩弹簧顶在壳体顶壁内侧；匚形架设有匚形口；联动杆安装在匚形架上，并位于匚形口内，且位于匚形口的上方；斜盘齿轮的盘面横向穿过匚形口，并且斜盘齿轮的盘面上方顶在联动杆上。

进一步，还包括锁位栓；轴柱杆上设有环形的锁位槽；锁位栓的端部顶在锁位槽内。

进一步，所述蜗杆传动机构包括第一蜗杆和第二蜗杆；第一蜗杆上设有动力接头和第一螺纹部；第二蜗杆上设有齿轮部和第二螺纹部；第一蜗杆与第二蜗杆相垂直；第一螺纹部上的螺纹与齿轮部相啮合；第二螺纹部上的螺纹与斜盘齿轮相啮合。

进一步，斜盘齿轮由中心部和齿轮盘所组成；齿轮盘固定在中心部上；齿轮盘的边缘设有啮合齿；齿轮盘分成低盘面、高盘面、低盘面向高盘面过渡的升盘面以及高盘面向低盘面过渡的降盘面；低盘面和高盘面的盘面为水平；高盘面的盘面高度高于低盘面的盘面高度；升盘面和降盘面是低盘面与高盘面之间过渡的斜盘面。

进一步，低盘面和高盘面的扇形区域均大于90度。

进一步，连通缺位于低盘面和降盘面衔接处的下方；侧向孔位于高盘面和升盘面衔接处的下方。

本发明的技术效果如下：本发明通过开关槽的升降实现进油口的开关，达到进油单向阀的效果，然后通过连通缺随斜盘齿轮的旋转，实现压油仓的吸油，再通过侧向孔随着斜盘齿轮的旋转实现出油口的开关，从而达到出油单向阀的效果。也就是说，本发明通过精巧结构设计，实现进油单向阀、出油单向阀整合至斜盘柱塞式的泵体内，从而使得整个高压油泵结构紧凑，尺寸很小。

附图说明

图1是本发明实施例的立体结构示意图。

图2是本发明实施例的立体透视示意图。

图3和图4是本发明实施例隐藏壳体后的部件连接的两个不同视角的立体结构示意图。

图5是本发明实施例的内部剖面示意图。

图6是本发明实施例的斜盘齿轮和轴柱杆的剖面示意图。

图7是本发明实施例的斜盘齿轮的俯视结构示意图。

图8是本发明实施例的斜盘齿轮工作原理的仰视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种斜盘齿轮驱动的油泵，包括壳体、斜盘齿轮231、蜗杆传动机构、轴柱杆232、压缩弹簧241、匚形架242、柱塞杆243和联动杆244。斜盘齿轮231、蜗杆传动机构、轴柱杆232、压缩弹簧241、匚形架242、柱塞杆243和联动杆244均安装在壳体内。蜗杆传动机构由第一蜗杆21和第二蜗杆22。第一蜗杆21上设有动力接头211和第一螺纹部212。第二蜗杆22上设有齿轮部221和第二螺纹部222。第一蜗杆21与第二蜗杆22相垂直。第一螺纹部212上的螺纹与齿轮部221相啮合。第二螺纹部222上的螺纹与斜盘齿轮231相啮合。动力接头211用于连接动力系统。动力系统通过动力接头211连接第一蜗杆21带动第一蜗杆21旋转。旋转的第一蜗杆21通过第一螺纹部212上的螺纹与齿轮部221的啮合作用带动第二蜗杆22旋转。旋转的第二蜗杆22通过第二螺纹部222上的螺纹与斜盘齿轮231的啮合作用带动斜盘齿轮231旋转。

壳体包括斜盘齿轮动力部11、柱塞轴部12、密封盖13、第一蜗杆部14、第二蜗杆部15、以及安装座16。斜盘齿轮动力部11内部设有动力腔，动力腔用于安装斜盘齿轮231和升降传动机构。柱塞轴部12是用于安装轴柱杆232和柱塞杆243的部分，内部设有用于安装轴柱杆232的轴柱孔和用于安装柱塞杆243的柱塞孔。密封盖13用于对动力腔进行密封。第一蜗杆部14是用于安装第一蜗杆21的部分；第二蜗杆部15是用于安装第二蜗杆22的部分。第一蜗杆部14的末端连接安装座16。安装座16用于将整个油泵固定在动力机构上，使得第一蜗杆21能够连接动力系统。压缩弹簧241、匚形架242和联动杆244组成升降传动机构。升降传动机构用于斜盘齿轮231驱动柱塞杆243升降。壳体上设有进油口121和出油口122。进油口121和出油口122设于柱塞轴部12。壳体的斜盘齿轮动力部11、柱塞轴部12、第一蜗杆部14、第二蜗杆部15、以及安装座16的部分，也就是除了密封盖13的部分是一体化机构，铸造后再经打孔打磨等精细加工而成。

斜盘齿轮231位于动力腔，并固定在轴柱杆232的顶部。如图6所示，轴柱杆232为圆柱体，底部设有轴向孔2321，侧边设有环形的锁位槽2324、侧向孔2322和连通缺2323。侧向孔2322和连通缺2323相背设置。锁位槽2324位于侧向孔2322和连通缺2323的上方。轴向孔2321和侧向孔2322相连通。轴柱杆232设置于竖直的轴柱孔内，能够与斜盘齿轮231同步围绕轴柱杆232的轴心旋转。斜盘齿轮231和轴柱杆232旋转时高度固定。具体来说，壳体上设置有锁位栓195。锁位栓195的端部顶在锁位槽2324内，使得斜盘齿轮231和轴柱杆232高度固定。锁位栓195通过壳体侧向开口穿入轴柱孔内。轴柱杆232除了锁位槽2324、侧向孔2322和连通缺2323 等部分之外均与轴柱孔相密封。轴柱孔内位于轴柱杆232的下方设有储油仓191。储油仓191与进油口121相连通。轴柱孔底部，也就是，储油仓191的底部由第一密封块1911密封。也就是，为安装和加工方便，轴柱孔是柱塞轴部12上下贯通打孔后再由第一密封块1911在底部密封而成。当轴柱杆232随着斜盘齿轮231旋转时，轴柱杆232上的侧向孔2322和连通缺2323朝向不同方向，从而实现与柱塞孔不同的连通状态。需要注意的是，由于轴向孔2321和侧向孔2322相连通，储油仓191与进油口121相连通，轴向孔2321开口朝向储油仓191，因此，侧向孔2322和进油口121总是保持连通状态。储油仓191用于油压缓冲以及连通过渡。

柱塞杆243为圆柱体，设于竖直的柱塞孔内。柱塞孔位于柱塞杆243的下方设有压油仓192。柱塞孔底部，也就是，压油仓192的底部由第二密封块1921密封。也就是，为安装和加工方便，柱塞孔是柱塞轴部12上下贯通打孔后再由第二密封块1921在底部密封而成。

柱塞孔和轴柱孔之间设有上下两个水平的孔道：第一孔道193和第二孔道194。第一孔道193位于第二孔道194的上方。第二孔道194连通压油仓192。第二孔道194与侧向孔2322位于相同高度上，使得当轴柱杆232随着斜盘齿轮231旋转至侧向孔2322朝向第二孔道194时，第二孔道194与侧向孔2322连通。随着斜盘齿轮231的旋转，第一孔道193、第二孔道194和储油仓191之间存在三种连通状态，也就是轴柱杆232有三种连通状态：

第一连通状态：当轴柱杆232随着斜盘齿轮231旋转至侧向孔2322朝向第二孔道194时，第二孔道194与侧向孔2322连通，此时，由于侧向孔2322和储油仓191、进油口121连通，因此，第二孔道194与储油仓191、进油口121连通。

第二连通状态：当轴柱杆232随着斜盘齿轮231旋转至连通缺2323朝向第二孔道194和第一孔道193时，第二孔道194通过连通缺2323连通第一孔道193。此时，储油仓191、进油口121与第二孔道194之间不连通。

第三连通状态是上述两种连通状态的中间状态：当轴柱杆232随着斜盘齿轮231旋转至中间状态时，侧向孔2322和连通缺2323均未朝向第二孔道194。此时，储油仓191、进油口121与第二孔道194不连通，第一孔道193和第二孔道194不连通，储油仓191、进油口121与第一孔道193不连通。

第一孔道193和第二孔道194与壳体柱塞轴部12的两个小孔123、124相对应。也就是，第一孔道193和第二孔道194分别是由小孔123、124处向内水平打孔而成。小孔123、124内均设有密封件进行密封。

柱塞杆243上设有一道环形的开关槽2431。柱塞杆243除了开关槽2431部分之外均与柱塞孔相密封。出油口122连通柱塞孔，并且出油口122与柱塞孔连通部分与第一孔道193位于相同高度上。当柱塞杆243升降至开关槽 2431与第一孔道193相同高度时，出油口122通过开关槽2431连通第一孔道193。具体来说，柱塞杆243有三种工作状态：

第一工作状态：柱塞杆243下降至最低点时，开关槽2431与第一孔道193高度相同，此时，出油口122通过开关槽2431连通第一孔道193。

第二工作状态：柱塞杆243升高至最高点时，开关槽2431位置高于第一孔道193，此时，出油口122与第一孔道193之间被柱塞杆243密封而不连通。

第三工作状态是上述两种工作状态的过渡状态，也就是，柱塞杆243由最高点向最低点移动的过渡状态或者由最低点向最高点移动的过渡状态。

压缩弹簧241、匚形架242和联动杆244所组成升降传动机构的结构如下：压缩弹簧241、匚形架242和联动杆244均设于斜盘齿轮动力部11的动力腔内。匚形架242位于柱塞杆243的顶端，并与柱塞杆243相固定。匚形架242的上方通过压缩弹簧241顶在壳体顶壁内侧。匚形架242设有匚形口。联动杆244安装在匚形架242上，并位于匚形口内，且位于匚形口的上方。斜盘齿轮231的盘面横向穿过匚形口，并且斜盘齿轮231的盘面上方顶在联动杆244上。压缩弹簧241是具有压缩反弹力的弹簧，总是将匚形架242向下压，直到联动杆244顶在斜盘齿轮231的盘面上，无法向下移动。由此随着斜盘齿轮231的转动，柱塞杆243通过匚形架242受压缩弹簧241的弹压作用以及斜盘齿轮231与联动杆244之间的斜面作用共同实现升降。

本发明实施例中的斜盘齿轮231不同于一般的斜盘齿轮，如图7所示，它由中心部2315和齿轮盘所组成。齿轮盘固定在中心部2315上。中心部2315与轴柱杆232相固定，并轴柱杆232组成斜盘齿轮231的转轴。齿轮盘的边缘设有啮合齿。齿轮盘分成低盘面2311、高盘面2312、低盘面2311向高盘面2312过渡的升盘面2313以及高盘面2312向低盘面2311过渡的降盘面2314。低盘面2311和高盘面2312的盘面为水平。其中，高盘面2312的盘面高度高于低盘面2311的盘面高度。升盘面2313和降盘面2314是低盘面2311与高盘面2312之间过渡的斜盘面。低盘面2311、升盘面2313、高盘面2312、降盘面2314均为齿轮盘上的扇形区域，其中，低盘面2311和高盘面2312的扇形区域一般要求大于90度。此外，一般来说，低盘面2311和高盘面2312相互对称，升盘面2313和降盘面2314相互对称。本实施例中，低盘面2311和高盘面2312的扇形区域均为140度，而升盘面2313和降盘面2314的扇形区域均为40度。联动杆244顶在齿轮盘上，随着齿轮盘的旋转，联动杆244在低盘面2311、升盘面2313、高盘面2312、降盘面2314之间循环切换。由此，当联动杆244顶在低盘面2311上时，柱塞杆243降至最低点并保持在最低点一段时间；当联动杆244顶在升盘面2313上时，柱塞杆243由最低点向最高点上升；当联动杆244顶在高盘面2312上时，柱塞杆243升至最高点并保持在最高点一段时间；当联动杆244顶在降盘面2314上时，柱塞杆243由最高点向最低点下降。也就是说，本实施例中的柱塞杆243不同于普通的斜盘柱塞连续的往返运动，而是间歇式的往返运动。

本实施例上述上述柱塞杆243的三种工作状态、轴柱杆232的三种连通状态、以及升降驱动机构之间相配合的工作原理如图8所示。图8是仰视的透视图，中心部2315此时对应轴柱杆232，斜盘齿轮231以R的方向顺时针转动，而联动杆244相对于斜盘齿轮231则以逆时针方向转动。具体的工作原理如下：

首先，第一时序下，当轴柱杆232刚刚由第三连通状态转动至第一连通状态时，轴柱杆232上的侧向孔2322刚好正对着第二孔道194，使得压油仓192和第二孔道194经侧向孔2322连通储油仓191。此时，联动杆244刚好经升盘面2313上升至高盘面2312的上方，也就是图8中的S1位置。柱塞杆243被斜盘齿轮231通过联动杆244向上推动至最高点，使得压油仓192和第二孔道194内产生负压，润滑油从进油口121经储油仓191、轴向孔2321、侧向孔2322、第二孔道194被吸入压油仓192。此时，第一孔道193和出油口122之间被柱塞杆243密封而不连通，第一孔道193和第二孔道194之间被相互密封，因此不可能从出油口122吸油。

然后，第二时序下，随着斜盘齿轮231的转动，轴柱杆232由第一连通状态转至第三连通状态，第一孔道193、第二孔道194、储油仓191互不连通。此时，由于联动杆244依旧顶在高盘面2312的上方，柱塞杆243保持在最高点，出油口122与第一孔道193之间也不连通。此时，联动杆244的位置相对于斜盘齿轮231的盘面，处于图8中的S2位置。

再然后，第三时序下，随着斜盘齿轮231的转动，当轴柱杆232刚刚由第三连通状态转至第二连通状态时，轴柱杆232上的连通缺2323刚好正对着第一孔道193和第二孔道194，使得第一孔道193和第二孔道194之间被连通。此时，联动杆244刚好经降盘面2314下升至低盘面2311的上方，也就是图8中S3位置，此时也是图5中连通状态。此时，柱塞杆243被压缩弹簧241的下压力推动至最低点。于此同时，由于柱塞杆243移动至最低点，柱塞杆243上的开关槽2431连通出油口122和第一孔道193。下压的柱塞杆243将压油仓192和第二孔道194内的润滑油推向第一孔道193，然后经开关槽2431由出油口122出油，完成一次泵油动作。

再然后，第四时序下，随着斜盘齿轮231的转动，轴柱杆232由第二连通状态转至第三连通状态，第一孔道193、第二孔道194、储油仓191互不连通。此时，联动杆244依旧顶在低盘面2311的上方，柱塞杆243保持在最低点，柱塞杆243上的开关槽2431连通出油口122和第一孔道193。此时，联动杆244的位置相对于斜盘齿轮231的盘面，处于图8中S4位置。

最后，随着斜盘齿轮231的转动，轴柱杆232从第三连通状态转至第一连通状态，从而回到第一时序之下。

由上述工作原理可知，本实施例油泵是间歇性地泵油，斜盘齿轮231每转动一圈，油泵执行一次泵油和吸油动作。泵油的时间间隙很短，符合机械设备中润滑油所需。此外，由上述过程可以看出，斜盘齿轮231和轴柱杆232所组成的转动体中，连通缺2323位于低盘面2311和降盘面2314衔接处的下方；侧向孔2322位于高盘面2312和升盘面2313衔接处的下方。

Claims (7)

1.一种斜盘齿轮驱动的油泵，其特征在于，包括壳体、斜盘齿轮(231)、与斜盘齿轮(231)啮合的蜗杆传动机构、能够与斜盘齿轮(231)同步转动的轴柱杆(232)、以及斜盘齿轮(231)驱动升降的柱塞杆(243)；壳体上设有进油口(121)和出油口(122)；轴柱杆(232)为圆柱体，底部设有轴向孔(2321)，侧边设有侧向孔(2322)和连通缺(2323)；侧向孔(2322)和连通缺(2323)相背设置；轴柱杆(232)设置于竖直的轴柱孔内，轴柱孔内位于轴柱杆(232)的下方设有储油仓(191)；储油仓(191)与进油口(121)相连通；侧向孔(2322)与轴向孔(2321)连通，并通过轴向孔(2321)连通储油仓(191)；柱塞杆(243)设于竖直的柱塞孔内；柱塞孔位于柱塞杆(243)的下方设有压油仓(192)；柱塞孔和轴柱孔之间设有上下两个水平的孔道：第一孔道(193)和第二孔道(194)；第一孔道(193)位于第二孔道(194)的上方；第二孔道(194)连通压油仓(192)；第二孔道(194)与侧向孔(2322)位于相同高度上，使得当轴柱杆(232)随着斜盘齿轮(231)旋转至侧向孔(2322)朝向第二孔道(194)时，第二孔道(194)与侧向孔(2322)连通；当轴柱杆(232)随着斜盘齿轮(231)旋转至连通缺(2323)朝向第二孔道(194)时，第二孔道(194)通过连通缺(2323)连通第一孔道(193)；出油口(122)连通柱塞孔，并且出油口(122)与柱塞孔连通部分与第一孔道(193)位于相同高度上；柱塞杆(243)上设有一道环形的开关槽(2431)；当柱塞杆(243)升降至开关槽(2431)与第一孔道(193)相同高度时，出油口(122)通过开关槽(2431)连通第一孔道(193)。

2.如权利要求1所述的斜盘齿轮驱动的油泵，其特征在于，还包括压缩弹簧(241)、匚形架(242)和联动杆(244)；斜盘齿轮(231)固定在轴柱杆(232)的顶部，并通过轴柱杆(232)安装在壳体上；匚形架(242)位于柱塞杆(243)的顶端，并与柱塞杆(243)相固定；匚形架(242)的上方通过压缩弹簧(241)顶在壳体顶壁内侧；匚形架(242)设有匚形口；联动杆(244)安装在匚形架(242)上，并位于匚形口内，且位于匚形口的上方；斜盘齿轮(231)的盘面横向穿过匚形口，并且斜盘齿轮(231)的盘面上方顶在联动杆(244)上。

3.如权利要求1所述的斜盘齿轮驱动的油泵，其特征在于，还包括锁位栓(195)；轴柱杆(232)上设有环形的锁位槽(2324)；锁位栓(195)的端部顶在锁位槽(2324)内。

4.如权利要求1所述的斜盘齿轮驱动的油泵，其特征在于，所述蜗杆传动机构包括第一蜗杆(21)和第二蜗杆(22)；第一蜗杆(21)上设有动力接头(211)和第一螺纹部(212)；第二蜗杆(22)上设有齿轮部(221)和第二螺纹部(222)；第一蜗杆(21)与第二蜗杆(22)相垂直；第一螺纹部(212)上的螺纹与齿轮部(221)相啮合；第二螺纹部(222)上的螺纹与斜盘齿轮(231)相啮合。

5.如权利要求1所述的斜盘齿轮驱动的油泵，其特征在于，斜盘齿轮(231)由中心部(2315)和齿轮盘所组成；齿轮盘固定在中心部(2315)上；齿轮盘的边缘设有啮合齿；齿轮盘分成低盘面(2311)、高盘面(2312)、低盘面(2311)向高盘面(2312)过渡的升盘面(2313)以及高盘面(2312)向低盘面(2311)过渡的降盘面(2314)；低盘面(2311)和高盘面(2312)的盘面为水平；高盘面(2312)的盘面高度高于低盘面(2311)的盘面高度；升盘面(2313)和降盘面(2314)是低盘面(2311)与高盘面(2312)之间过渡的斜盘面。

6.如权利要求5所述的斜盘齿轮驱动的油泵，其特征在于，低盘面(2311)和高盘面(2312)的扇形区域均大于90度。

7.如权利要求5所述的斜盘齿轮驱动的油泵，其特征在于，连通缺(2323)位于低盘面(2311)和降盘面(2314)衔接处的下方；侧向孔(2322)位于高盘面(2312)和升盘面(2313)衔接处的下方。

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