CN109084163B - 一种抛物线型转子及机油泵 - Google Patents

Abstract

本发明属于机油泵技术领域，公开了一种抛物线型转子及机油泵。该抛物线型转子包括相互啮合的外转子和内转子，外转子的齿廓包括抛物线，内转子的齿廓为抛物线的共轭曲线。本发明通过将外转子的齿廓设为抛物线型，以及内转子的齿廓设为与该抛物线型共轭的共轭曲线，进而当上述外转子与内转子啮合时，二者的啮合点高，参与啮合的型线区域多，传动性能好，转子磨损量少，减少了内外转子啮合传动过程中的打滑和冲击，提高转子机油泵的密封性和可靠性。

Description

一种抛物线型转子及机油泵

技术领域

本发明涉及机油泵技术领域，尤其涉及一种抛物线型转子及机油泵。

背景技术

机油泵按结构主要分为外啮合齿轮机油泵、内啮合转子机油泵和柱塞泵等，其作用是提高机油压力，被广泛应用于车辆及工程机械的润滑系统中，保证了机油在润滑系统内的不断循环。

现有的转子机油泵，其转子为圆弧—摆线型转子，这种转子的啮合点较低，在啮合界限处容易出现打滑和冲击，会加剧转子的磨损，进而引起设备的振动和噪声，进而降低机油泵的密封性能，最终影响机油泵的整体性能和设备可靠性。

因此，亟待需要提供一种新型抛物线型转子及机油泵来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抛物线型转子及机油泵，以解决现有转子机油泵在啮合界限处易出现打滑和冲击的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种抛物线型转子，包括相互啮合的外转子和内转子，外转子的齿廓包括抛物线AB，内转子的齿廓为抛物线AB的共轭曲线DE。

作为优选，外转子的齿廓还包括与抛物线AB连接的齿底圆弧B₁C。

作为优选，抛物线AB与齿底圆弧B₁C之间设有过渡圆角BB₁，过渡圆角BB₁分别与抛物线AB和齿底圆弧B₁C相切。

作为优选，以内转子的中心O₁为原点建立O₁X₁Y₁坐标系，抛物线AB的参数方程为：

式中，t为参数坐标，a为抛物线AB的线型参数，R₃为内转子的外径，t_SAB为参数坐标t的起点坐标，t_EAB为参数坐标t的终点坐标，x_AB为抛物线AB的横坐标，y_AB为抛物线AB的纵坐标。

作为优选，以外转子的中心O₂为原点建立O₂X₂Y₂坐标系，共轭曲线DE的参数方程为：

式中，

为共轭曲线DE的相位参数，R₁为外转子的齿底圆半径，R₂为基圆半径，A为外转子与内转子的中心距，±和

由内转子的旋转方向决定，t为参数坐标，x_DE为共轭曲线DE的横坐标，y_DE为共轭曲线DE的纵坐标，

代表抛物线AB与共轭曲线DE连续相切。

作为优选，在O₁X₁Y₁坐标系中，齿底圆弧B₁C的参数方程为：

式中，

为参数坐标t的起点坐标，

为参数坐标t的终点坐标，

为齿底圆弧B₁C的横坐标，

为齿底圆弧B₁C的纵坐标。

作为优选，外转子齿数与内转子齿数的比值由R₂/R₁确定。

作为优选，外转子的齿数比内转子的齿数多一个。

一种机油泵，包括上述的抛物线型转子。

作为优选，还包括泵盖、泵壳和驱动轴，抛物线型转子设于泵盖和泵壳之间，驱动轴插设于内转子中，以带动内转子转动。

本发明的有益效果：

本发明通过将外转子的齿廓设为抛物线型，以及内转子的齿廓设为与该抛物线型共轭的共轭曲线，进而当上述外转子与内转子啮合时，二者的啮合点高，参与啮合的型线区域多，传动性能好，转子磨损量少，减少了内外转子啮合传动过程中的打滑和冲击，提高转子机油泵的密封性和可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的抛物线型转子的结构示意图；

图2是本发明提供的机油泵的分解示意图；

图3是本发明提供的抛物线型转子啮合时的原理图；

图4是现有技术中圆弧型转子啮合时的原理图。

图中：

1、外转子；2、内转子；3、泵盖；4、泵壳；5、驱动轴。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，其为本发明提供的抛物线型转子的结构示意图。该抛物线型转子包括相互啮合的外转子1和内转子2，外转子1的齿廓包括抛物线AB，内转子2的齿廓为抛物线AB的共轭曲线DE。具体地，外转子1的齿廓还包括与抛物线AB连接的齿底圆弧B₁C，抛物线AB与齿底圆弧B₁C之间设有过渡圆角BB₁，过渡圆角BB₁分别与抛物线AB和齿底圆弧B₁C相切。如此设置，可使外转子1的齿廓更加方便地进行加工。

具体地，以内转子2的中心O₁为原点建立O₁X₁Y₁坐标系，抛物线AB的参数方程为：

式中，t为抛物线AB的参数坐标，a为抛物线AB的线型参数(可根据实际需要自行设定)，R₃为内转子2的外径，t_SAB为参数坐标t的起点坐标，t_EAB为参数坐标t的终点坐标，x_AB为抛物线AB的横坐标，y_AB为抛物线AB的纵坐标。

具体地，再以外转子1的中心O₂为原点建立O₂X₂Y₂坐标系，共轭曲线DE的参数方程为：

式中，

为共轭曲线DE的相位参数，R₁为外转子1的齿底圆半径，R₂为基圆半径，A为外转子1与内转子2的中心距，±和

由内转子2的旋转方向决定，t为抛物线AB的参数坐标，x_DE为共轭曲线DE的横坐标，y_DE为共轭曲线DE的纵坐标，

代表抛物线AB与共轭曲线DE连续相切，即抛物线AB与共轭曲线DE既不会产生干涉，也不会相互分离，两条曲线在啮合点的相对运动速度时刻与法线矢量相互垂直。

具体地，在O₁X₁Y₁坐标系中，齿底圆弧B₁C的参数方程为：

式中，

为参数坐标t的起点坐标，

为参数坐标t的终点坐标，

为齿底圆弧B₁C的横坐标，

为齿底圆弧B₁C的纵坐标。

具体地，外转子1齿数与内转子2齿数的比值由R₂/R₁确定，由此在设定转子参数时，技术人员可仅根据输入R₁与R₂的值，便能得到外转子1齿数与内转子2齿数最优选的比值。此外，外转子1的齿数比内转子2的齿数多一个，内转子2和外转子1相互啮合形成的区域的体积会由大到小、由小到大地循环变化，从而完成机油泵吸油和排油。根据实际需要外转子1齿数与内转子2齿数的比值可以选择4/3-9/8之间的比值范围。优选地，本实施方式中外转子1齿数与内转子2齿数的比值7/6。

本发明还提供了一种机油泵，该机油泵包括上述抛物线型转子，还包括泵盖3、泵壳4和驱动轴5，抛物线型转子设于泵盖3和泵壳4之间，驱动轴5插设于内转子2中，以带动内转子2转动。

为证明本发明提供的抛物线型转子相比现有技术中的转子(例如圆弧型转子)更具有优势，请参见图3和图4。图3中，抛物线型转子的啮合线为L1，抛物线参与啮合部分的展开角为α，啮合线L1的最高点与内转子的最高点的距离为H1；图4中，圆弧型转子的啮合线为L2，圆弧参与啮合部分的展开角为β，啮合线L2的最高点与内转子的最高点的距离为H2。抛物线型转子与圆弧形转子的齿数比、齿底圆半径、基圆半径和内转子外径均相同，不同仅在于：前者的外转子的齿廓为抛物线，内转子的齿廓为与抛物线共轭的共轭曲线；后者的外转子的齿廓为圆弧线，内转子的齿廓为与圆弧线共轭的共轭曲线。

通过测量得到：(1)α大于β，具体地，α比β大7.5％,这说明抛物线参与啮合的部分更大；(2)H1小于H2，具体地，H1比H2小9.8％，这说明抛物线的啮合点更高。由此可知，本发明通过将外转子1的齿廓设为抛物线型，以及内转子2的齿廓设为与该抛物线型共轭的共轭曲线，进而当上述外转子1与内转子2啮合时，二者的啮合点高，参与啮合的型线区域多，传动性能好，转子磨损量少，减少了内外转子啮合传动过程中的打滑和冲击，提高转子机油泵的密封性和可靠性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术用户来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抛物线型转子，包括相互啮合的外转子(1)和内转子(2)，其特征在于，所述外转子(1)的齿廓包括抛物线AB，所述内转子(2)的齿廓为所述抛物线AB的共轭曲线DE；

以所述内转子(2)的中心O₁为原点建立O₁X₁Y₁坐标系，所述抛物线AB的参数方程为：

式中，t为参数坐标，a为所述抛物线AB的线型参数，R₃为所述内转子(2)的外径，t_SAB为所述参数坐标t的起点坐标，t_EAB为所述参数坐标t的终点坐标，x_AB为所述抛物线AB的横坐标，y_AB为所述抛物线AB的纵坐标；

以所述外转子(1)的中心O₂为原点建立O₂X₂Y₂坐标系，所述共轭曲线DE的参数方程为：

式中，

为所述共轭曲线DE的相位参数，R₁为所述外转子(1)的齿底圆半径，R₂为基圆半径，A为所述外转子(1)与所述内转子(2)的中心距，±和

由所述内转子(2)的旋转方向决定，t为参数坐标，x_DE为所述共轭曲线DE的横坐标，y_DE为所述共轭曲线DE的纵坐标，

代表所述抛物线AB与所述共轭曲线DE连续相切。

2.根据权利要求1所述的抛物线型转子，其特征在于，所述外转子(1)的齿廓还包括与所述抛物线AB连接的齿底圆弧B₁C。

3.根据权利要求2所述的抛物线型转子，其特征在于，所述抛物线AB与所述齿底圆弧B₁C之间设有过渡圆角BB₁，所述过渡圆角BB₁分别与所述抛物线AB和所述齿底圆弧B₁C相切。

4.根据权利要求2所述的抛物线型转子，其特征在于，在所述O₁X₁Y₁坐标系中，所述齿底圆弧B₁C的参数方程为：

式中，

为参数坐标t的起点坐标，

为参数坐标t的终点坐标，

为所述齿底圆弧B₁C的横坐标，

为所述齿底圆弧B₁C的纵坐标。

5.根据权利要求1所述的抛物线型转子，其特征在于，所述外转子(1)齿数与所述内转子(2)齿数的比值由R₂/R₁确定。

6.根据权利要求5所述的抛物线型转子，其特征在于，所述外转子(1)的齿数比所述内转子(2)的齿数多一个。

7.一种机油泵，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的抛物线型转子。

8.根据权利要求7所述的机油泵，其特征在于，还包括泵盖(3)、泵壳(4)和驱动轴(5)，所述抛物线型转子设于所述泵盖(3)和所述泵壳(4)之间，所述驱动轴(5)插设于所述内转子(2)中，以带动所述内转子(2)转动。

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