CN210003495U - 一种纯电动汽车用液体冷却泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输出流量稳定脉动低，泄漏少，且内齿圈振动小的车载液体冷却泵，所述泵的泵体内腔面为鼓形，由内齿圈和齿圈套组成的浮动齿圈组嵌入鼓形内腔面之中，浮动齿圈组的外表面为不完整鼓形，当内齿圈受到径向不平衡力或发生振动时，浮动齿圈组可小范围自动调心摆动，有效减小浮动齿圈组和泵体的偏磨现象，从而显著降低内齿圈在泵体内的振动，最终减小泵的流量脉动，此外，内齿圈齿根开有数量呈等差周期变化的通油孔，随着内齿圈的转动，通油孔流过的流量显周期性变化，高低流量波动值相互叠加，可进一步降低泵的流量脉动。

Description

一种纯电动汽车用液体冷却泵

技术领域

本实用新型涉及一种内啮合齿轮泵，特别是涉及一种应用于纯电动汽车上的液体冷却泵。

背景技术

随着全球气候恶化，环境污染和能源过度消耗问题日益突出，纯电动汽车成为我国汽车产业的重要发展方向。作为主要动力来源的锂电池是纯电动汽车发展的关键环节，因动力源能量需求大，工作时电池发热严重，因此锂电池的液体冷却技术是大力发展纯电动汽车亟待解决的关键技术之一。

内啮合齿轮泵具有困油小、结构紧凑和稳定性好等突出特点而被广泛用于各类工程机械，为了适应纯电动汽车的发展，将内啮合齿轮泵应用于纯电动汽车电池组的液体冷却系统，并研制新型的液体冷却内啮合齿轮泵十分必要。

当前，内啮合齿轮泵应用于纯电动汽车液冷系统中的不足有以下几点：

（1）当汽车在颠婆复杂路况行驶时，内齿圈容易发生抖动或偏斜，此时齿轮轴与内齿圈相啮合的轮齿可能发生卡死或齿轮啮合区域轮齿接触不稳定，泵的输出流量不稳定，影响泵的工作稳定性。

（2）当汽车在颠婆复杂路况行驶时，齿轮轴可能产生偏斜现象，进而导致内齿圈外表面和泵体内壁面产生偏磨，磨损加剧后内齿圈在泵体内振动加剧，进而加大泵输出流量的脉动，影响泵的工作性能。

（3）齿轮端面与侧板间的轴向间隙泄漏通常占总泄漏量的一半以上，轴向间隙泄漏是影响泵工作性能的关键因素。当汽车在颠婆复杂路况行驶时，内齿圈容易发生抖动，传统的轴向泄漏补偿结构，不能有效减小泵的轴向间隙泄漏，泵的工作效率下降。

发明内容

本实用新型目的是提供一种输出流量稳定脉动低，泄漏少，且内齿圈振动小的车载液体冷却泵，所述泵的泵体内腔面为鼓形，由内齿圈和齿圈套组成的浮动齿圈组嵌入鼓形内腔面之中，浮动齿圈组的外表面为不完整鼓形，当内齿圈受到径向不平衡力或发生振动时，浮动齿圈组可小范围自动调心摆动，有效减小浮动齿圈组和泵体的偏磨现象，从而显著降低内齿圈在泵体内的振动，最终减小泵的流量脉动；此外，内齿圈齿根开有数量呈等差周期变化的通油孔，随着内齿圈的转动，通油孔流过的流量显周期性变化，高低流量波动值相互叠加，可进一步降低泵的流量脉动。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种纯电动汽车用液体冷却泵，包含一个齿轮轴和一个与齿轮轴轮齿相啮合的内齿圈，齿轮轴和内齿圈的轴线被布置成相互平行错开，且齿轮轴能够围绕平行轴线转动地支撑在泵壳之中，泵壳由左端盖、左接盖、左泵体、右泵体、右接盖、右端盖组成，并且内齿圈的左右侧面还设置有左侧板及右侧板，所述左泵体及右泵体内腔面为弧形，左泵体内腔面及右泵体内腔面组成了鼓形内腔面，所述内齿圈的左右侧面分别安装有齿圈套，内齿圈和齿圈套组成浮动齿圈组，浮动齿圈组嵌入由左泵体和右泵体组成的鼓形内腔面之中，浮动齿圈组的外表面为不完整鼓形；

齿圈套包含齿圈套外斜面，齿圈套内圆柱面和齿圈套限位凸肩，齿圈套外斜面为弧形，当两个齿圈套与内齿圈配合安装后，其对应的两个齿圈套外斜面可形成中间掏空的非完整的鼓形外表面。

进一步的，所述左侧板的左侧设置有左背压片，左背压片包含背压片受力面和背压片重合面，其背压片重合面与左侧板形成重合区域e₁，左背压片嵌入左侧板槽中，并可沿槽左右移动。

进一步的，所述右侧板的右侧设置有右背压片，右背压片包含背压片受力面和背压片重合面，其背压片重合面与右侧板形成重合区域e₂，右背压片嵌入右侧板槽中，并可沿槽左右移动。

进一步的，所述左端盖、左接盖和齿轮轴三者相邻处设置左补偿环，左端盖与左接盖相连接的内腔面开设有圆环槽，通过拼装方式，将左补偿环嵌入圆环槽之中。

进一步的，所述左补偿环包括左补偿环外调整面，左补偿环内圆柱面和左补偿环限位凸肩。

进一步的，所述左补偿环内圆柱面内设置有润滑轴瓦，润滑轴瓦的一侧与左补偿环限位凸肩接触，另一侧设置有套筒。

进一步的，所述左端盖、左接盖和齿轮轴三者相邻处设置左补偿环，在右端盖、右接盖和齿轮轴三者相邻处设置右补偿环。

进一步的，所述内齿圈每个齿根处的内齿圈通油孔的数量呈1、2、3、2、1、2、3、2、1循环周期变化。

进一步的，所述左背压片为柔性密封材料。

进一步的，所述右背压片为柔性密封材料。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）浮动齿圈组在泵体内腔可自动调心摆动，保证齿轮轴与内齿圈轮齿接触均匀，使得泵的输出流量稳定。当汽车在颠婆复杂路况行驶时，由内齿圈和齿圈套组成的浮动齿圈组在泵体内腔可微小摆动，自动调整补偿齿轮轴与内齿圈之间的角度，可以避免齿轮轴与内齿圈相啮合的轮齿发生卡死，并且齿轮啮合区域轮齿接触均匀，泵的输出流量稳定。

（2）浮动齿圈组在泵体内腔可摆动补偿，使得内齿圈与泵体不产生偏磨，内齿圈振动较小，流量脉动小。当汽车在颠婆复杂路况行驶时，由内齿圈和齿圈套组成的浮动齿圈组在泵体内腔可摆动，齿圈套与泵体不易产生偏磨，因此内齿圈转动稳定，振动小，有效抑制了因内齿圈振动产生的流量脉动，保证齿轮泵的稳定工作。

（3）侧板与内齿圈完全贴合，并可随浮动齿圈组一起摆动，减小泵的轴向间隙泄漏。当汽车在颠婆复杂路况行驶时，侧板可完全贴合内齿圈并随着内齿圈在泵体内腔摆动，由侧板上的背压片动态补偿侧板与接盖之间的距离，减小泵的轴向间隙泄漏，保证齿轮泵的正常工作。

（4）内齿圈齿根开有数量显周期变化的通油孔，大幅抑制传统齿轮副啮合引发的流量脉动。内齿圈齿根部位开有数量呈等差周期变化的通油孔，随着内齿圈的转动，通油孔流过的流量也显周期性变化，由于啮合点的半径随齿轮转角而周期变化，输出的高低流量波动相互叠加，因此泵出口处液体的流量和压力脉动有效降低。

附图说明

图1是本实用新型内部结构的正面示意图。

图2是图1在A-A向的剖面示意图。

图3是齿圈套的三维结构图。

图4是齿圈套的正视图。

图5是图1在B处的局部视图。

图6是齿轮泵在颠婆路段自适应调整时的工作原理图。

图7是第二实施例的内部结构的正视图。

图8是左补偿环的三维结构图。

图9是左补偿环的正视图。

图10是第三实施例的内部结构的正视图。

图11是内齿圈三维结构图。

图中：1、齿轮轴，2、弹性密封圈，3、左端盖，4、左接盖，5、左泵体，6、齿圈套，7、内齿圈，8、右泵体，9、右接盖，10、右端盖，11、左背压片，12、左侧板，13、大月牙块，14、小月牙块，15、右侧板，16、右背压片，17、螺母，18、双头螺栓，19、进油口，20、内齿圈通油孔，21、低压区，22、齿轮轴齿槽，23、内齿圈齿槽，24、高压区，25、出油口，26、背压腔，27、左补偿环，28、润滑轴瓦，29、套筒，30、右补偿环，31、左泵体内腔面，32、右泵体内腔面，33、圆环槽，110、背压片受力面，111、背压片重合面，201、内齿圈第一通油孔，202、内齿圈第二通油孔，203、内齿圈第三通油孔，204、内齿圈第四通油孔，205、内齿圈第五通油孔，271、左补偿环外调整面，272、左补偿环内圆柱面，273、左补偿环限位凸肩，601、齿圈套外斜面，602、齿圈套内圆柱面，603、齿圈套限位凸肩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，说明本实用新型的具体实施方式。

图1~6表示了本实用新型的结构示意图。一种纯电动汽车用液体冷却泵，包含一个齿轮轴1和一个与齿轮轴轮齿相啮合的内齿圈7，内齿圈7的左右侧面分别安装有齿圈套6，内齿圈7和齿圈套6组成浮动齿圈组，浮动齿圈组嵌入由左泵体5和右泵体8组成的泵体之中，并且内齿圈7的左右侧面还设置有左侧板12及右侧板15，所述内齿圈7与齿轮轴1两轮齿的齿部围成一个两侧逐渐变窄且对称的月牙形空间，月牙形空间的一侧布置有大月牙块13和小月牙块14，大月牙块13、小月压块14、泵体、内齿圈7、左侧板12、右侧板15及齿轮轴1使泵内部被分隔成高压区24和低压区21。齿轮轴1和内齿圈7的轴线被布置成相互平行错开，且齿轮轴1能够围绕平行轴线转动地支撑在泵壳之中。

液体冷却泵的泵壳由左端盖3、左接盖4、左泵体5、右泵体8、右接盖9、右端盖10组成，所述泵壳中两两零件之间设置有O型密封圈，并由双头螺栓18将泵壳联接为一整体，由螺母17将泵壳锁紧。大月牙块13、小月牙块14及内齿圈7具有相等的轴向长度。

图1~4中，齿圈套6包含齿圈套外斜面601，齿圈套内圆柱面602和齿圈套限位凸肩603，内齿圈7左右两侧分别设置一个齿圈套6，内齿圈7的外圆面与齿圈套内圆柱面602采用过渡配合，内齿圈7的两侧面与齿圈套限位凸肩603接触，齿圈套外斜面601为弧形，当两个齿圈套6与内齿圈7配合安装后，其对应的两个齿圈套外斜面601可形成中间掏空的非完整的鼓形外表面。内齿圈7和两个齿圈套6组成浮动齿圈组嵌入由左泵体5和右泵体8组成的泵体之中。左泵体5及右泵体8内腔面为弧形，左泵体内腔面31及右泵体内腔面32组成了鼓形内腔面（即泵体的内腔面为鼓形内腔，鼓形定义为中间宽，两侧窄），齿圈套6与泵体内腔面间隙配合。

内齿圈7左侧面与左接盖4之间设置有左侧板12和左背压片11，左侧板12与内齿圈7左侧面贴合，左背压片11与左接盖4贴合；内齿圈7右侧面与右接盖9之间设置有右侧板15和右背压片16，右侧板15与内齿圈7右侧面贴合，右背压片16与右接盖9贴合。齿轮轴1与左端盖3之间设置有弹性密封圈2。

图1~2中，当齿轮轴1逆时针转动时，低压区21内的齿轮副逐渐脱离啮合，该区域压力降低，油液经进油口19吸入，先通过两个齿圈套6之间空隙，再通过内齿圈通油孔20进入低压区21。随后，油液进入齿轮轴齿槽22和内齿圈齿槽23，随着齿轮轴转动，齿槽内油液被带入高压区24，伴随高压区24内的齿轮副逐渐进入啮合，油液压力升高，油液通过出油口25被挤出。

在内齿圈7的圆周面上，位于高压区24和低压区21受到的力的大小不相同，因此内齿圈7最终受到一个指向低压区21的不平衡径向力，由于泵体的内腔面为鼓形，具有鼓形外圆面的内齿圈7在泵体内腔可微小摆动，自动调心补偿泵体与内齿圈7之间的间隙，在高压工况下，内齿圈7与泵体不易产生偏磨，因此内齿圈7转动稳定，有效抑制了因内齿圈振动产生的流量脉动。

图5中，左背压片11嵌入到左侧板12槽中，并可以沿着槽左右移动，左背压片11包含背压片受力面110和背压片重合面111，背压片重合面111与左侧板12形成重合区域e₁，左背压片11与左侧板12形成背压腔26，背压腔26充满来自高压区的有压液体，在液体压力作用下，左背压片11向左移动，支撑在左接盖4的侧面，左侧板12向右移动，支撑在大月牙块13、小月牙块14及内齿圈7的侧面。左背压片11为柔性密封材料，可以保证其在左侧板12槽中运动时，背压腔26的整体密封性。

由于右侧板15和右背压片16的结构及工作原理与左背压片11和左侧板12相同（右背压片16嵌入到右侧板15槽中，并可以沿着槽左右移动，右背压片16为柔性密封材料），因此省略对其的说明。

图6是冷却泵在颠婆路段自适应调整时的工作原理图，当汽车行驶在颠簸路段时，冷却泵驱动电机或重力作用下，齿轮轴会产生弯矩，图中，当齿轮轴受到向上的弯矩时，内齿圈7和两个齿圈套6组成浮动齿圈组可在泵体内沿顺时针方向滑动，自动调整补偿齿轮轴1与内齿圈7之间的角度，此时左背压片11沿着左侧板12的槽向右移动，背压片重合面与左侧板12形成重合区域e1减小；同理右背压片16沿着右侧板15的槽向右移动，背压片重合面与右侧板15形成重合区域e2增大，在内齿圈7转动过程中，左侧板12 及右侧板15始终贴合在内齿圈7的侧面，并随着内齿圈7一起摆动，由侧板上的背压片动态补偿侧板与接盖之间的距离，减小泵的轴向间隙泄漏，保证齿轮泵的正常工作。 当齿轮轴受到向下的弯矩时，浮动齿圈组、背压片及侧板的运动与上述运动相反，因此省略对其的说明。

由此可知，当汽车在颠婆复杂路况行驶时，由内齿圈和齿圈套组成的浮动齿圈组在泵体内腔可微小摆动，自动调整补偿齿轮轴1与内齿圈7之间的角度，可以避免齿轮轴1与内齿圈7相啮合的轮齿发生卡死，并且齿轮啮合区域轮齿接触均匀，泵的输出流量稳定。

此外，当汽车在颠婆复杂路况行驶时，由于内齿圈7和齿圈套6组成的浮动齿圈组在泵体内腔可摆动，齿圈套6与泵体不易产生偏磨，因此内齿圈7转动过程更加稳定，内齿圈振动减小，有效抑制了因内齿圈振动产生的流量脉动，提高了泵的可靠性。

图7~9是本实用新型的第二实施例，为了提高齿轮轴1的支撑性以及齿轮轴高速转动时的平稳性，在左端盖3、左接盖4和齿轮轴1三者相邻处置左补偿环27，左补偿环27包括左补偿环外调整面271，左补偿环内圆柱面272和左补偿环限位凸肩273，左端盖3与左接盖4相连接的内腔面开设有圆环槽33，通过拼装方式，左补偿环外调整面271嵌入圆环槽33之中，并且左补偿环外调整面271可在圆环槽33内小范围摆动，左补偿环内圆柱面272内设置有润滑轴瓦28，二者之间采用过渡配合，润滑轴瓦28的一侧与左补偿环限位凸肩273接触，另一侧与套筒29接触。

图10是本实用新型的第三实施例，为了进一步改善齿轮轴1的支撑性以及高速转动时的平稳性。在左端盖3、左接盖4和齿轮轴1三者相邻处设置左补偿环27，在右端盖10、右接盖9和齿轮轴1三者相邻处设置右补偿环30。

图11中，内齿圈的齿根部位开有数量显等差周期变化的内齿圈通油孔20，其中包括内齿圈第一通油孔201、内齿圈第二通油孔202、内齿圈第三通油孔203、内齿圈第四通油孔204、内齿圈第五通油孔205等，其油孔数量（即内齿圈通油孔20的数量）呈1、2、3、2、1、2、3、2、1循环周期变化。随着内齿圈的转动，通油孔流过的流量显周期性变化，由于啮合点的半径随齿轮转角而周期变化，输出的高低流量波动相互叠加，因此液体的流量和压力脉动显著降低，为齿轮泵应用于高精度液压系统提供了新的途径。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车用液体冷却泵，包含一个齿轮轴（1）和一个与齿轮轴轮齿相啮合的内齿圈（7），齿轮轴（1）和内齿圈（7）的轴线被布置成相互平行错开，且齿轮轴（1）能够围绕平行轴线转动地支撑在泵壳之中，泵壳由左端盖（3）、左接盖（4）、左泵体（5）、右泵体（8）、右接盖（9）、右端盖（10）组成，并且内齿圈（7）的左右侧面还设置有左侧板（12）及右侧板（15），其特征在于：所述左泵体（5）及右泵体（8）内腔面为弧形，左泵体内腔面（31）及右泵体内腔面（32）组成了鼓形内腔面，所述内齿圈（7）的左右侧面分别安装有齿圈套（6），内齿圈（7）和齿圈套（6）组成浮动齿圈组，浮动齿圈组嵌入由左泵体（5）和右泵体（8）组成的鼓形内腔面之中；

齿圈套（6）包含齿圈套外斜面（601），齿圈套内圆柱面（602）和齿圈套限位凸肩（603），齿圈套外斜面（601）为弧形，当两个齿圈套（6）与内齿圈（7）配合安装后，其对应的两个齿圈套外斜面（601）可形成中间掏空的非完整的鼓形外表面。

2.根据权利要求1所述一种纯电动汽车用液体冷却泵，其特征在于所述左侧板（12）的左侧设置有左背压片（11），左背压片（11）包含背压片受力面和背压片重合面，其背压片重合面与左侧板（12）形成重合区域e₁，左背压片（11）嵌入左侧板（12）槽中，并可沿槽左右移动。

3.根据权利要求1所述一种纯电动汽车用液体冷却泵，其特征在于所述右侧板（15）的右侧设置有右背压片（16），右背压片（16）包含背压片受力面和背压片重合面，其背压片重合面与右侧板（15）形成重合区域e₂，右背压片（16）嵌入右侧板（15）槽中，并可沿槽左右移动。

4.根据权利要求1所述一种纯电动汽车用液体冷却泵，其特征在于所述左端盖（3）、左接盖（4）和齿轮轴（1）三者相邻处设置左补偿环（27），左端盖（3）与左接盖（4）相连接的内腔面开设有圆环槽（33），通过拼装方式，将左补偿环（27）嵌入圆环槽（33）之中。

5.根据权利要求4所述一种纯电动汽车用液体冷却泵，其特征在于所述左补偿环（27）包括左补偿环外调整面（271），左补偿环内圆柱面（272）和左补偿环限位凸肩（273）。

6.根据权利要求5所述一种纯电动汽车用液体冷却泵，其特征在于所述左补偿环内圆柱面（272）内设置有润滑轴瓦（28），润滑轴瓦（28）的一侧与左补偿环限位凸肩（273）接触，另一侧设置有套筒（29）。

7.根据权利要求1所述一种纯电动汽车用液体冷却泵，其特征在于所述左端盖（3）、左接盖（4）和齿轮轴（1）三者相邻处设置左补偿环（27），在右端盖（10）、右接盖（9）和齿轮轴（1）三者相邻处设置右补偿环（30）。

8.根据权利要求1所述一种纯电动汽车用液体冷却泵，其特征在于所述内齿圈（7）每个齿根处的内齿圈通油孔（20）的数量呈1、2、3、2、1、2、3、2、1循环周期变化。

9.根据权利要求2所述一种纯电动汽车用液体冷却泵，其特征在于所述左背压片（11）为柔性密封材料。

10.根据权利要求3所述一种纯电动汽车用液体冷却泵，其特征在于所述右背压片（16）为柔性密封材料。

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