CN1185537A - 电机驱动液压泵及用于该液压泵的驱动联轴器 - Google Patents

Abstract

一种电机驱动液压泵和用于该泵的驱动联轴器,该泵包括:主动齿轮和从动齿轮;进油室和排油室;壳体;消音器,该消音器与排油室相连通,并固定于第二支架上。驱动联轴器包括:一个轴套,具有与主动轴或从动轴一端上的凸榫相啮合的凹榫;一套头,具有与另一轴的一端上的凸榫相啮合的凹榫和一个具有插入波状轴套中的花键的花键凸缘,波状轴套和花键之间的空隙填入弹性材料。

Description

电机驱动液压泵及用于 该液压泵的驱动联轴器

本发明涉及一种电机驱动液压泵(以下称为“电机驱动泵”)及一种用于此泵的驱动联轴器，该联轴器从输入轴向输出轴传递驱动力，其中，该泵产生使液压辅助装置(如转向助力液压缸和自动变速器)工作的液压。

机动车，特别是公路汽车，一般设有液压辅助装置，如转向助力液压缸和自动变速器，以保持最佳的车速和舒适安全的公路行驶。这些液压辅助装置由诸如叶轮泵和齿轮泵的泵体驱动，这些泵由车辆发动机带动。在转向助力液压缸的工作过程中，泵根据车辆的速度变速运转。例如，如果车辆低速行驶或停车时，需要一个大的辅助转向力，泵会高速运转，如果汽车高速行驶时，需要小的辅助转向力，泵会低速运转。然而，车辆的发动机很难适应泵体运转速度如此频繁的变化。为了满足这些需求，一个输出功率易于调节的附加电机用于液压泵上，以使液压泵不受汽车发动机控制。这种方案已被提出，并在日本专利公开号No.3-15592中公开了(已授权)，下面参见图12作简单地描述：

图示的电机驱动泵设有一台电机M，和一个包括支撑部分C的泵壳B，该泵壳设有一个工作油被压出的油出口道E。电机M含有一个电机轴(输入轴)m。泵壳B包括一个与电机轴m配合的泵轴a(输出轴)，它还设有一个输入室(未示)，在此室中，由电机轴m驱动的主动齿轮A和从动齿轮(未示)相互啮合，并把工作油排送至与油出口道E相通的输出室中(未示)。

最近几年，为了避免由于废气引起的环境污染，电车(EV)发展起来，电车用电机代替燃油发动机来驱动。他们也都设有由电机驱动泵驱动的转向助力液压装置。

在这两种电机驱动泵的情况下，问题是汽车的容纳空间是有限的。为了解决这个问题，正如上述提及的在日本专利号No.3-15592中公开的那样，泵和电机紧密结合或成为一体，在此专利中，常用的镶榫连接用于连接电机轴和泵轴，如图13所示。

参见图13，输入轴(电机轴)m和输出轴(泵轴)a通过驱动联轴器(以下称为“联轴器”)J相互连接。联轴器J包括位于两端的第一凹榫J1和第二凹榫J2。输入轴设有一个凸榫m1，输出轴4设有一个凸榫a1。凸榫m1和a1分别插入凹榫J1和J2中，因而使电机轴m与泵轴a相连接，通过这种镶榫接合就能传递转矩了。如图13所示，方形凹榫J1和J2成一个“十”字形，以便经过联轴器J转矩能有效地从电机轴m传递给泵轴a。

这种镶榫连接能有效地保证输入轴m和输出轴a共轴。在日本实用新型公开号No.5-58882中公开了另一个实施例，其作为本发明的对比文献；简而言之，凸榫m1和a1位于联轴器J中，凹榫J1和J2位于电机轴m和泵轴a中。

上述公知的电机驱动泵设有一个由主动齿轮A和从动齿轮的齿与泵壳B的内侧壁之间的空隙所限定的油室。每当油室和泵壳B的输出室相通时，油间歇地排送。这个系统的问题是在油流动过程中会发生波动，这样会使从动轴(泵轴)a产生振动。

联轴器J通常是由金属制成的，但金属联轴器在从输入轴m到输出轴a传递转矩过程中很可能产生噪音。有时这种噪音太刺耳，以致驾驶员误以为他或她的汽车发生了故障。

研究表明这种噪音是由泵轴a随泵壳B中油流的波动而振动和碰撞联轴器J喀啦作响所产生的。为了避免噪音问题，提出了用塑料制成的联轴器代替金属制的联轴器的办法。塑料制的联轴器J虽能有效地吸收振动，但是它太脆弱而不能传递大转矩，而且在重负载下易于断裂。为了能承受重载，塑料制联轴器需要非常厚的尺寸，这种大且厚的联轴器会带来其它不利因素。

本发明用来解决上述问题，它的一个目的是提供一种能从进油室到排油室排送工作油而不发生刺耳噪音的电机驱动泵。

本发明的另一个目的是提供一种能平稳地传递大、小转矩而没有产生刺耳噪音的驱动联轴器。

根据本发明的第一方面，用于汽车上的电机驱动液压泵包括：主动齿轮和从动齿轮；位于啮合齿轮两端的进油室和排油室；用于包围进油室和排油室的壳体，该壳体由位于一端的第一支架和另一端的第二支架支撑；和一个包含内部空间的消音器，它用于减少在工作油排送过程中产生的噪音，消音器与排油室相连接，并固定于壳体的第二支架上。

根据本发明的第二个方面，一种驱动联轴器包括：一个凸起的、波状的轴套，该轴套设有一个与位于主动轴或从动轴一端上的凸榫相啮合的凹榫；以及一个套头，该套头设有一个与位于另一轴的一端上的凸榫相啮合的凹榫，和一个凸起的花键凸缘，该凸缘包含能装配到波状轴套中的花键，同时在波状轴套和花键之间的空隙填入弹性材料。

本发明的上述和进一步目的及特征从下面结合附图的详细描述中将会变得更加清楚，其中：

图1是本发明的电机驱动泵的局部侧剖视图；

图2是沿图1中X-X线的横剖视图；

图3是沿图1中Y-Y线的横剖视图；

图4是凸起的波状轴套的透视图；

图5是图4中轴套的垂直剖视图；

图6是与图4中轴套相啮合的套头的透视图，特别表示具有凸起的，有键槽的凸缘；

图7是图6中套头的垂直剖视图；

图8是组合态的轴套和套头的水平剖视图；

图9是图8所示的状态传递大转矩时的水平剖视图；

图10是本发明的驱动联轴器和公知的驱动联轴器二者转矩转递特性的比较图；

图11是本发明第二实施例的水平剖视图；

图12是公知电机驱动泵的局部侧剖视图；以及

图13是公知的使用传统镶榫连接的驱动联轴器的示意透视图。

现通过举例结合附图描述本发明的实施例。

参见图1至3，例子中的电机驱动泵包括：一台电机2，该电机具有通过驱动联轴器3连接在一起的电机轴1(输入轴)和泵轴4(输出轴)；一个包围电机2驱动的主动齿轮5和与主动齿轮5啮合的从动齿轮6的泵壳7，该泵壳7由位于一侧的第一支架8和位于另一侧的第二支架9紧固地支撑；以及一个罩住泵壳7和第二支架9的圆柱形油箱壳10。主动齿轮5和从动齿轮6相互啮合，这样就在一侧形成进油室71，而在另一侧形成工作由被排压出来的排油室72。更具体地说，泵壳7设有一个形成齿轮室70的圆柱形壁7a，该齿轮室被一对侧板7b和7c所封闭，侧板上设有从动轴4和随动轴(未示)穿过并被支撑的孔，以便旋转支撑主动齿轮5和从动齿轮6。工作油被加入进油室71，然后从进油室被压入排油室72。

圆柱形壁7a设有一个与齿轮室70相通的入油口73，在其相对的一侧轴向钻有第一排油道74。侧板7b设有与排油室72相通的排油口75。进油口73设有一个橡胶密封圈11，该密封圈起噪音吸收器的作用，用于在相互啮合的齿轮5和6之间和周围的工作油返回进油室71时，减少噪音发生的可能性。

泵壳7的第一支架8与电机2的外壳可拆卸固定，第二支架9通过位于圆柱形壁7a的外表面上的螺钉12(图2实施例中有四个螺钉)与第一支架8可拆卸固定，从而保证泵壳7被牢牢地紧固。

第二支架9设有与排油口75相通的第一通孔91，和与第一通孔91平行的第二通孔92。第二支架9还设有一底部9a和靠近开口端的具有螺纹93的侧部9b。一圆柱形消音器20，其内部设有一个容积大于排油室72的空间20a。

圆柱形消音器20插入第二支架9中，二者之间设有一个垫圈13，以防止油滴漏。侧部9b设有两个完全反方向的凸缘94，借此以如下描述的方式防止第二支架9的任何不希望有的转动。

消音器20的外表面设有螺纹23，螺纹23与侧部9b的螺纹93相啮合。这样，消音器20和第二支架9相连接。消音器20沿其底端22等间隔地设有凹槽24。当它与第二支架9相固定时，一刀具插入凹槽24中，消音器20就会和被另一刀具所固定的第二支架9上的凸缘94一起旋转。如图1所示，消音器20具有一个内凸底端22，以此避免底端22形成不利的高液压。第一支架8包括：与第一排油道74相通的L型第二排油道81；与第二排油道81相通的减压油道82；与减压油道82相通的环形回油道83，其通过一减压阀14与环形回油道83相固定；以及一支撑从动轴4的通孔84，通孔84用一垫圈15保持液体不漏。回油通道83与油箱壳10中的低压室16相连通，使工作油通过减压阀14返回其中。

减压阀14是筒型的，它包括一个关闭减压油道82的阀体14a，使阀体14a偏置的弹簧14b，容纳阀体14a和弹簧14b的腔室14c。减压阀14可拆卸地插入减压油道82中，如果过压施加于第二排油道81上，它就会自动地打开以便释放压力。阀的腔室14c与第二支架9的底部9a相邻。

如图2所示，油箱壳10通过环形夹具1 7用螺栓40(本实施例有4个螺栓)可拆卸地固定于第一支架8上。

油箱壳10内设有一个盛工作油的储油室，储油室被一个圆盘形隔板18分为低压室16和回油室19，其中，由隔板18和第一支架8限定的低压室16容纳泵壳7、第二支架9和消音器20，隔板18和油箱壳10限定的回油室19具有提供一个分油室(未示)的底部10b，其中的工作油由于重力作用而下落并通过回油通孔18a流进低压室16，直到低压室16盛满油。

回油通孔18a设置在隔板18上的适当位置，因此使回油室19中的油在压力减低之后回到低压室16中。

第二支架9的底部9a通过一个通孔95与排油室72相连通，该通孔设有一个弹簧偏压止回阀41。如由于在供油过程中发生故障，电机2停转，油道中向高压侧的工作油部分通过止回阀41就会回到消音器20中的内部空间20a里。

支撑主动齿轮5的从动轴4(泵轴)经过通孔84伸向电机2，与主动轴1(电机轴)同轴相邻。在此情况下，电机轴1和泵轴4通过驱动联轴器3相互连接。

现参见图1和4至7，描述本发明的驱动联轴器。

图例中的驱动联轴器3包括轴套31和套头32。轴套31与电机轴1相连接，套头32与泵轴4相连接，这样两个轴1和4同轴对准。电机轴1和泵轴4在一端分别设有凸榫1a和4a，两个凸榫1a和4a截面为矩形。轴套31面向电机轴1的方向凸设一个圆盘形凸缘31a，并具有一个波状侧壁31b，侧壁设有与凸榫1a相啮合的凹榫31c。轴套31通过把凸榫1a推入凹榫31c中与电机轴1相啮合，反之亦然。轴套31的波状侧壁31b的截面可选择地形成六瓣形。波状侧壁31b内设与凹榫31c同轴线的凹槽31d。凹槽31d以如下描述方式与套头32连接。

如图6和7所示，套头32包括一个面向泵轴4的圆盘形凸缘32a，在其另一端有凸起的、花键凸缘32b，在该端还内设与凸榫4a相啮合的凹榫32c及沿周缘的花键32d和32e。花键32d包括方向完全相反的顶端花键和底端花键，其截面为三角形。花键32e向两侧延伸，其截面为矩形。下文中花键32d和32e分别称为“顶和底端花键32d”及“侧边花键32e”。

泵轴4通过把其中的凸榫4a如图6箭头所示的方向插接到凹榫32C中与套头32相连接。然后轴头32通过把花键凸缘32b插入轴套31的凹槽31d中与轴套31相啮合。花键32d和32e与凹槽31d的波状内侧壁相接触。

这样，驱动联轴器3通过一个双连接把电机轴1和泵轴4相连接，即，首先，把凸榫1a插到轴套31的凸榫31c，和凸榫4a插入套头32的凹榫32c中，然后，把套头32插接到轴套31中，第一步和第二步反之亦然。

如图8所示，电机轴1和泵轴4相连接时，轴套31的凹榫31c和套头32的凹榫32c相对形成一个十字形，在此情况下，套头32的花键凸缘32b和轴套32的凹槽31d的波状内侧壁形成空隙。这些空隙填有方形橡胶块33，在图例中，四个空隙都填有橡胶块，而层状的空隙充有橡胶条34，它们的功能是用作噪音吸收器。由消音器20衰减过的振动又被能产生弹性变形的橡胶块33和橡胶条34进一步吸收。

该驱动联轴器3的一个主要优点是：电机轴1和泵轴4易于保持共轴，因而便于电机轴1和泵轴4之间的连接。

这种通过联轴器3把驱动轴1和从动轴4相啮合的方式的实施例描述如下：

第一步是把联轴器3与电机轴1相连接，然后再和泵轴4相连接，反之亦然。然后，在保证电机轴1和泵轴4共轴的情况下，电机2与第一支架8相固定。

下面，将描述工作油流经上述系统的过程：

电机2起动后，使主动轴1旋转。转矩传递给从动轴4(泵轴)，该轴使主动齿轮5和从动齿轮6一起转动。由于齿轮5和6的转动，低压室16中的油经过噪音吸收器11被注入进油室71。每当伴随着对油加压，储油室与排油室72相通，油间歇地被排送。加压的油被注入消音器20的内部空间20a中。由于空间20a的容积大于排油室72的容积，在油的流动过程中，几乎没有波动产生，因此泵轴4的振动降到最小程度。这样在工作油的流动过程中不会发生刺耳的噪音。

参见图9，如果大负载加到泵体5上以产生大转矩，轴套31和套头32的相对转动就会扭弯弹性垫块33和减震器34直至他们的弹性变形达到极点，并使他们变成一薄片层，这样就使套头32的顶端和底端花键32d与轴套31的凹槽31d的内侧壁形成线性或动态的直接接触，因此能直接地传递转矩。下文中，这种线性或动态直接接触的状态称为“直接接触”。

在达到这种状态后，通过套头32的顶端和底端的花键32d与凹槽31d内表面的直接接触，即使大转矩也能从电机轴1传递给泵轴4，因此能平稳地传递大转矩。轴套31和套头32一般由金属制成，最好经过冷加工处理。通过花键凸缘32b与凹槽31d的波状内侧壁的直接接触，高强度的金属最适合传递大转矩。

图10是本发明联轴器3和图13中公知的联轴器2的转矩传递特性的比较示图。由于随着如虚线所示的输入转矩的增加而传递的负载也增加，公知的联轴器2在P点就会折断，因而从此点就停止传递转矩了。图中实线所示，本发明的联轴器3在P点的传输负载下并不受影响，因此能稳定地继续传递转矩。从图10中可知，本发明的联轴器3能给泵轴(输出轴)传递宽范围的转矩，无论大的或小的转矩。

参见图11，下面描述本实施的一个改进型：

与图8所示的第一个实施例一样，联轴器也包括轴套31和套头32。图11显示出轴套31和套头32配合在一起。轴套31具有与第一实施例中相同形状的凹槽31d，但套头32具有与凹槽31d相似又较小的花键32d和32e，这样，当花键凸缘32b插入轴套31的凹槽31d中时，就形成了具有相同宽度的窄缝隙。该缝隙填入如橡胶之类的弹性材料以形成一个缓冲层34。

轴套31的凹槽31d和套头32的花键凸缘32b也可制成与上述不同的其他形状，只要他们能相互啮合以便在他们相对转动过程中，相互之间能保持任何摩擦接触。弹性材料并不局限于天然的或人造的橡胶，其他任何弹性材料都能使用。在上述实施例中，轴套31是用来与电机轴1(输入轴)相连接，套头32是用来与泵轴4(输出轴)相连接，但轴套31和套头32可相互交换。

从上述可知，联轴器也适用于给转向助力液压缸传递液压的泵上，但它当然也适用于容纳空间有限的地方或者需要传递大转矩而没有刺耳的噪音的地方。

本发明第一实施例中的电机驱动泵使工作油经过消音器20流向排油室72，因而保证工作油几乎不产生波动。几乎没有波动减少了泵轴4产生振动的可能性。消音器20通过螺纹与螺纹连接紧固于第二支架9上，这样就避免了在油压下产生破裂和漏油。

本发明的另一个优点是设有消音器20内凸的底端，从而避免了消音器20在底端形成液压的情况下产生破裂。

本发明的又一优点是设有双层消音器，即设有第二支架9和圆柱形油箱壳10。这种结构不必使用加强筋或其他加强件。此外，它还具有构造简单性。简单的结构便于空气逸出消音器20。在油流动过程中，为防止产生空穴现象、无空气的存在是必需的。简便的消音器使制造成本降低，从而减少了电机驱动泵的总成本。

本发明的再一优点在于具有凹槽的轴套及具有与轴套的凹槽相啮合的花键凸缘的套头的结构，其中凹槽与花键凸缘之间的空隙填入橡胶之类的弹性材料。在从输入轴到输出轴传递转矩的过程中，弹性材料吸收振动。在传递大转矩时，弹性材料充分地扭弯变形以使花键凸缘的花键与凹槽的内表面形成直接接触，从而有助于传递大转矩且几乎没有刺耳的噪音产生。

在本发明的驱动联轴器中，不存在用橡胶或其他弹性材料填入轴套的凹槽与套头的花键之间的空间中的困难，轴套和套头可由金属材料，经过低成本的冷加工处理制成。

由于本发明可以多种形式实施而不违背其基本技术特征的精神，因此本发明的实施例仅仅用于举例，并非限制，由于本发明的保护范围由所附的权利要求而非由上面的描述所限定，因此所有属于本权利要求范围内的变化或该范围内的等效变换都被认为包含在本权利要求中。

Claims (8)

1.一种电机驱动液压泵，用于汽车，该泵包括：

一与电源相连接的主动齿轮；

一与所述主动齿轮啮合的从动齿轮；

一位于所述主动齿轮和所述从动齿轮相啮合的一侧的进油室；

一位于所述进油室另一侧的排油室；

一用于包围所述进油室和所述排油室的壳体，该壳体由位于一端的第一支架和位于另一端的第二支架支撑；

一与所述排油室相通并固定于所述壳体的所述第二支架上的消音器，该消音器具有一个容积大于所述排油室的内部空间。

2.如权利要求1所述的电机驱动液压泵，其特征在于：所述消音器是圆筒形的，具有向内凸的底端。

3.如权利要求2所述的电机驱动液压泵，其特征在于：所述消音器固定于所述壳体的第二支架上。

4.一种驱动联轴器，用于通过镶榫连接连接主动轴与从动轴，该联轴器包括：

一波状轴套，该轴套包括与位于所述主动轴或所述从动轴一端上的凸榫相啮合的凹榫；

一与所述轴套相连接的套头，它包括与位于所述主动轴和所述从动轴中的另一轴的一端上的凸榫相啮合的凹榫，一插入所述轴套中的凸起的花键凸缘，该花键凸缘包括插入所述波状轴套中的花键，以便形成该驱动联轴器，同时所述波状轴套和所述花键之间形成的空隙中填入弹性材料。

5.如权利要求4所述的驱动联轴器，其特征在于：所述弹性材料是合成橡胶。

6.如权利要求4或5所述的驱动联轴器，其特征在于：所述轴套和所述套头由金属经过冷加工处理制成。

7.如权利要求4所述的驱动联轴器，其特征在于：所述花键凸缘的花键包括第一组和第二组，所述第一组花键的截面是三角形的，所述第二组花键的截面是矩形的。

8.如权利要求4所述的驱动联轴器，其特征在于：所述第一组花键和所述第二组花键可相互交换地围绕所述花键凸缘设置。

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