CN111911261A - 一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的属于汽车发动机预润滑技术领域，具体为一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，其包括：机油泵外壳、机油泵叶片、机油泵转子、转子轴、半圆键、锁紧螺母、传动齿轮、机油泵泵盖、螺栓、气动马达外壳、气动马达叶片、气动马达转子、第一滚柱、第二滚柱、ECU、高压气罐和电磁阀。该辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，当发动机需要启动时，ECU控制电磁阀开启，使气动马达带动机油泵进行泵油，十秒钟之后，电磁阀自动断开，这样就完成了发动机启动之前的预润滑，不需要消耗汽车蓄电池的电能，发动机只需要安装一个机油泵就能进行完整的预润滑和润滑，节约成本与空间。

Description

一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵
技术领域
本发明涉及汽车发动机预润滑技术领域，具体为一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵。
背景技术
据统计，目前世界上的能源约有30％消耗在各种不同形式的摩擦上，发动机也是如此，不同技术状态的发动机，其内部磨损损失功率占到指示功率的20％～25％，磨损严重的发动机，甚至可以达到35％左右。车辆发动机的磨损主要表现在启动瞬间特别是冷、热启动时。美国汽车工程师协会和道格拉斯公司的共同测试表明，发动机在冷态启动时的磨损占总磨损量的60％～80％之间。
传统的叶片式机油泵，发动机冷启动时，转速较慢，曲轴无法给机油泵提供充足的动力，建立合适的机油润滑压力需要10秒左右的运转时间。在此期间发动机内部各摩擦副表面之间处半干摩擦或者干摩擦状态。长期下去，会加速发动机运动部件的磨损，降低零件的使用寿命，因此有必要增加发动机的预润滑装置。
现有的预润滑装置主要有以下形式：
起动机驱动式。这种润滑装置是在发动机起动机电枢轴的换向器一端加装一个机油泵，增加一条控制电路。在启动之前，由起动机驱动加装机油泵工作，将油底壳中的机油压入主油道，为各运动机件摩擦副提供润滑油。
独立电机驱动式。这种预润滑装置的结构和原理与起动机驱动式大同小异，其主要区别是将动力源改成了直流电机，并且控制电路也有较大区别。
上述两种预润滑装置的缺点在于需要另外增加一个机油泵、动力源、润滑油路等，装置结构复杂，造价昂贵，直流电机在工作时会大大依赖蓄电池的电力，而当冬季蓄电池电力不足时，预润滑便无法较好的完成。
储能式。这种预润滑装置不需要额外增设机油泵和电动机，只需要在发动机主油道上设置一个电控式压力机油储能器，在发动机正常运转时进行储油，在发动机下次启动时，从储能器中释放压力机油到主油道之中，为各个摩擦副提供润滑机油。这种方式的缺点在于需要较大的储油器，占用空间较大并且储油量有限，当发动机首次启动未成功时，储能器由于没有储油过程无法进行第二次的发动机启动预润滑。
气动马达是气压传动中将压缩气体的压力转换为机械能并产生旋转运动的气动执行元件。相对于电动机，其能量来源是整车制动时储存在高压气罐中的压缩空气，启动扭矩较大，可以带载启动，工作稳定安全。如果考虑在发动机启动之前利用高压气罐带动的气动马达来为润滑系统提供动力，进行启动预润滑，将会减少各摩擦副之间的磨损，有效的提高发动机及其零部件的寿命。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有机油泵中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，当发动机需要启动时，ECU控制电磁阀开启，使气动马达带动机油泵进行泵油，十秒钟之后，电磁阀自动断开，这样就完成了发动机启动之前的预润滑，不需要消耗汽车蓄电池的电能，发动机只需要安装一个机油泵就能进行完整的预润滑和润滑，节约成本与空间。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，其包括：机油泵外壳、机油泵叶片、机油泵转子、转子轴、半圆键、锁紧螺母、传动齿轮、机油泵泵盖、螺栓、气动马达外壳、气动马达叶片、气动马达转子、第一滚柱、第二滚柱、ECU、高压气罐和电磁阀；
所述传动齿轮通过半圆键与转子轴连接，并由锁紧螺母和转子轴的轴肩固定；
所述机油泵转子通过超越离合器A与转子轴连接，由转子轴轴肩和机油泵泵盖固定；
所述机油泵叶片均匀镶嵌在机油泵转子内的凹槽中，在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入机油泵叶片根部压力油的作用下，所述机油泵叶片顶部与机油泵外壳内壁相抵；
所述气动马达转子通过超越离合器B与机油泵转子连接，由机油泵泵盖和气动马达外壳固定；
所述气动马达叶片均匀分布在气动马达转子内的凹槽中；
六个所述螺栓将机油泵外壳、机油泵泵盖、气动马达外壳连接固定；
所述高压气罐内的高压气体通过管道流经电磁阀和气动马达进气口后，从排气口排出。
作为本发明所述的辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵的一种优选方案，其中：所述转子轴、第二滚柱、机油泵转子内的梯形凹槽组成超越离合器A，所述机油泵转子、第一滚柱、气动马达转子内的凹槽组成超越离合器B，所述第一滚柱和第二滚柱有两种工作状态，一种是可以在梯形凹槽内自由滚动，此时第一滚柱和第二滚柱无法传递力；另一种是被轴的外表面和梯形凹槽的内表面所卡死，从而实现轴和转子之间力的传递。
作为本发明所述的辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵的一种优选方案，其中：所述电磁阀预设十秒自动关闭时间。
作为本发明所述的辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵的一种优选方案，其中：所述高压气罐的高压气体在整车制动时进行储存。
作为本发明所述的辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵的一种优选方案，其中：所述高压气罐的高压气体由电磁阀控制进入气动马达进气口。
作为本发明所述的辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵的一种优选方案，其中：所述机油泵外壳进油口的润滑机油来自于发动机油底壳。
与现有技术相比：当车辆准备启动，钥匙处于ON时，ECU控制电磁阀打开，存储在高压气罐内的高压气体通过管路进入气动马达进气口，气动马达转子带动机油泵高速旋转，将油底壳中的机油泵入发动机油道之中，进行发动机启动预润滑，十秒钟之后，电磁阀自动关闭，气动马达逐渐停止工作，预润滑过程结束，油道内的压力机油和摩擦副之间的润滑油膜可以满足发动机启动的需要，当钥匙旋转至START时，发动机由起动电机启动，机油泵由曲轴带动运转，继续为润滑系统提供油压，该辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，当发动机需要启动时，ECU控制电磁阀开启，使气动马达带动机油泵进行泵油，十秒钟之后，电磁阀自动断开，这样就完成了发动机启动之前的预润滑，不需要消耗汽车蓄电池的电能，发动机只需要安装一个机油泵就能进行完整的预润滑和润滑，节约成本与空间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明所述的辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵剖面图；
图2为图1所示的单组叶片式机油泵A-A剖面的结构示意图；
图3为图1所示的气动马达B-B剖面的结构示意图；
图4为高压气罐、电磁阀、气动马达的连接示意图。
图中：机油泵外壳1、机油泵叶片2、机油泵转子3、转子轴4、半圆键5、锁紧螺母6、传动齿轮7、机油泵泵盖8、螺栓9、气动马达外壳10、气动马达叶片11、气动马达转子12、第一滚柱13、第二滚柱14、ECU15、高压气罐16、电磁阀17。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，当发动机需要启动时，ECU15控制电磁阀17开启，使气动马达带动机油泵进行泵油，十秒钟之后，电磁阀17自动断开，这样就完成了发动机启动之前的预润滑，不需要消耗汽车蓄电池的电能，发动机只需要安装一个机油泵就能进行完整的预润滑和润滑，节约成本与空间，请参阅图1和图2，包括：机油泵外壳1、机油泵叶片2、机油泵转子3、转子轴4、半圆键5、锁紧螺母6、传动齿轮7、机油泵泵盖8、螺栓9、气动马达外壳10、气动马达叶片11、气动马达转子12、第一第一滚柱13、第二第二滚柱14、ECU15、高压气罐16和电磁阀17；
请再次参阅图1和图2，所述传动齿轮7通过半圆键5与转子轴4连接，并由锁紧螺母6和转子轴4的轴肩固定；
所述机油泵转子3通过超越离合器A与转子轴4连接，由转子轴4轴肩和机油泵泵盖8固定；
所述机油泵叶片2均匀镶嵌在机油泵转子3内的凹槽中，在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入机油泵叶片2根部压力油的作用下，所述机油泵叶片2顶部与机油泵外壳1内壁相抵；
所述气动马达转子12通过超越离合器B与机油泵转子3连接，由机油泵泵盖8和气动马达外壳10固定；
所述气动马达叶片11均匀分布在气动马达转子12内的凹槽中；
六个所述螺栓9将机油泵外壳1、机油泵泵盖8、气动马达外壳10连接固定；
所述高压气罐16内的高压气体通过管道流经电磁阀17和气动马达进气口后，从排气口排出；
超越离合器实现了发动机曲轴和气动马达两种动力源的良好配合。超越离合器A由转子轴4、第二滚柱14、机油泵转子3内的梯形凹槽组成，超越离合器B由机油泵转子3、第一滚柱13、气动马达转子12内的凹槽组成。滚柱有两种工作状态，一种是可以在梯形凹槽内自由滚动，此时滚柱无法传递力；另一种是被轴的外表面和梯形凹槽的内表面所卡死，从而实现轴和转子之间力的传递。当气动马达工作时，气动马达转子12相对于机油泵转子3逆时针转动，第一滚柱13卡死在机油泵转子3外表面和梯形凹槽内表面形成的锐角内，机油泵转子3相对于转子轴4逆时针运动，第二滚柱14在梯形凹槽内表面与转子轴4外表面形成的钝角内自由滚动，实现了气动马达与机油泵转子3之间的传动、机油泵转子3与转子轴4之间运动的分离。同理，当曲轴通过传动齿轮7驱动机油泵时，转子轴4相对于机油泵转子3逆时针运动，机油泵转子3相对于气动马达转子12逆时针转动，第二滚柱14卡死而第一滚柱13自由滚动，实现了曲轴与机油泵之间的传动、机油泵与气动马达之间运动的分离。
在具体的使用时，当车辆准备启动，钥匙处于ON时，ECU15控制电磁阀17打开，存储在高压气罐16内的高压气体通过管路进入气动马达进气口，气动马达转子12带动机油泵高速旋转，将油底壳中的机油泵入发动机油道之中，进行发动机启动预润滑。十秒钟之后，电磁阀自动关闭，气动马达逐渐停止工作，预润滑过程结束，油道内的压力机油和摩擦副之间的润滑油膜可以满足发动机启动的需要。当钥匙旋转至START时，发动机由起动电机启动，机油泵由曲轴带动运转，继续为润滑系统提供油压。
请再次参阅图1和图2，所述转子轴4、第二第二滚柱14、机油泵转子3内的梯形凹槽组成超越离合器A，所述机油泵转子3、第一第一滚柱13、气动马达转子12内的凹槽组成超越离合器B，所述第一第一滚柱13和第二第二滚柱14有两种工作状态，一种是可以在梯形凹槽内自由滚动，此时第一第一滚柱13和第二第二滚柱14无法传递力；另一种是被轴的外表面和梯形凹槽的内表面所卡死，从而实现轴和转子之间力的传递。
请再次参阅图1和图2，当钥匙处于ON时，由ECU15控制电磁阀17的开启，电磁阀17预设十秒自动关闭时间。
请再次参阅图2，所述高压气罐16的高压气体在整车制动时进行储存。
请再次参阅图1和图2，所述高压气罐16的高压气体由电磁阀17控制能否进入气动马达进气口。
请再次参阅图1和图2，所述机油泵外壳1进油口的润滑机油来自于发动机油底壳。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，其特征在于，包括：机油泵外壳(1)、机油泵叶片(2)、机油泵转子(3)、转子轴(4)、半圆键(5)、锁紧螺母(6)、传动齿轮(7)、机油泵泵盖(8)、螺栓(9)、气动马达外壳(10)、气动马达叶片(11)、气动马达转子(12)、第一滚柱(13)、第二滚柱(14)、ECU(15)、高压气罐(16)和电磁阀(17)；
所述传动齿轮(7)通过半圆键(5)与转子轴(4)连接，并由锁紧螺母(6)和转子轴(4)的轴肩固定；
所述机油泵转子(3)通过超越离合器A与转子轴(4)连接，由转子轴(4)轴肩和机油泵泵盖(8)固定；
所述机油泵叶片(2)均匀镶嵌在机油泵转子(3)内的凹槽中，在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入机油泵叶片(2)根部压力油的作用下，所述机油泵叶片(2)顶部与机油泵外壳(1)内壁相抵；
所述气动马达转子(12)通过超越离合器B与机油泵转子(3)连接，由机油泵泵盖(8)和气动马达外壳(10)固定；
所述气动马达叶片(11)均匀分布在气动马达转子(12)内的凹槽中；
六个所述螺栓(9)将机油泵外壳(1)、机油泵泵盖(8)、气动马达外壳(10)连接固定；
所述高压气罐(16)内的高压气体通过管道流经电磁阀(17)和气动马达进气口后，从排气口排出。
2.根据权利要求(1)所述的一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，其特征在于，所述转子轴(4)、第二滚柱(14)、机油泵转子(3)内的梯形凹槽组成超越离合器A，所述机油泵转子(3)、第一滚柱(13)、气动马达转子(12)内的凹槽组成超越离合器B，所述第一滚柱(13)和第二滚柱(14)有两种工作状态，一种是可以在梯形凹槽内自由滚动，此时第一滚柱(13)和第二滚柱(14)无法传递力；另一种是被轴的外表面和梯形凹槽的内表面所卡死，从而实现轴和转子之间力的传递。
3.根据权利要求(1)所述的一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，其特征在于，所述电磁阀(17)预设十秒自动关闭时间。
4.根据权利要求(1)所述的一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，其特征在于，所述高压气罐(16)的高压气体在整车制动时进行储存。
5.根据权利要求(1)所述的一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，其特征在于，所述高压气罐(16)的高压气体由电磁阀(17)控制进入气动马达进气口。
6.根据权利要求(1)所述的一种辅助气动马达驱动的单组叶片式机油泵，其特征在于，所述机油泵外壳(1)进油口的润滑机油来自于发动机油底壳。
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