一種齒輪式變量泵的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種齒輪式變量泵，包括外殼、設于外殼內腔中的主動齒輪和從動齒輪，外殼內腔中還設有一與從動齒輪同軸連接并可與從動齒輪一起軸向移動的柱形滑塊；在柱形滑塊上設有沿柱形滑塊軸向延伸的卸荷槽；卸荷槽的一端延伸至從動齒輪的端面并能與所述困油腔連通。通過這樣的方式，在從動齒輪軸向移動的過程中，卸荷槽能夠與困油腔連通，從而減小困油腔的壓力脈動，減小困油腔中的空蝕和空化現象。
【專利說明】
-種齒輪式變量累
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種齒輪式變量累，特別設及一種用作發動機機油累的齒輪式變 量累。
【背景技術】
[0002] 近年來，環境污染和能源緊缺等問題越來越嚴重，而汽車工業是能源消耗與環境 污染的重要來源。汽車可W通過提高發動機的綜合性能、車身輕量化、制動能量回收等方法 措施，達到節能減排的目的。變排量機油累在汽車上的使用，也可W達到汽車節能減排的目 的。機油累是汽車潤滑系統的重要組成部件，其功能是將機油升高到一定壓力后，再輸送到 汽車發動機的各摩擦零部件表面，通過連續提供潤滑油W減小各零件的磨損，從而提高汽 車發動機工作的穩定性與使用壽命。傳統的汽車發動機中使用齒輪式定量累作為機油累， 隨著發動機轉速的提高，機油累的供油量線性增加，因此高轉速時必須將多供給的潤滑油 通過限壓閥泄露掉。機油累所需的動力由發動機提供，定量累在高轉速時會過度消耗發動 機功耗。變排量機油累可W根據潤滑系統的需要，合理地調節累的排量，從而降低發動機的 功耗消耗。根據國外的研究報告可W得出，采用變排量機油累的汽車發動機可W降低0.5% ~2%的燃油消耗，并且當發動機長期在高轉速工況下工作時，采用可變排量機油累的汽車 能降低3%的燃油消耗。
[0003] 齒輪式變量累常用于汽車發動機中，比如中國專利CN203384624U公布了一種可變 排量機油累，該機油累為一種齒輪式變量累，包括外殼、設于外殼內腔中的主動齒輪和從動 齒輪，外殼內腔中還設有一與從動齒輪同軸連接的柱形滑塊，柱形滑塊與從動齒輪同軸連 接并可與從動齒輪一起軸向移動;通過改變從動齒輪與主動齒輪的曬合寬度可W改變每轉 排量，從而實現變量調節。齒輪式變量累在工作時，主動齒輪和從動齒輪的曬合的重疊系數 大于1，即必須同時有兩對輪齒相曬合，主動齒輪和從動齒輪之間形成困油腔，困油腔的容 積會隨齒輪的旋轉而變化。困油腔的容積減小時，困油腔中的油液受到擠壓而產生高壓，并 將油液從困油腔中擠出，致使油液發熱，而且，齒輪式變量累的軸承等零件也會受力不均； 當困油腔的容積增加時，困油腔內會形成局部真空，困油腔中的油液會發生空蝕、噪聲、振 動和空化。運就是齒輪累的困油現象，困油現象會導致了齒輪累的壓力脈動。為了改善齒輪 累的工作性能，就需要降低困油腔的壓力脈動。
[0004] 在齒輪式定量累中，減輕齒輪累困油現象的主要方法是在外殼內腔側壁上開卸荷 槽，卸荷槽的設計是外曬合的齒輪式定量累設計中最為重要的環節之一，卸荷槽的設計是 否合理，直接影響到齒輪累的工作性能和使用壽命。卸荷槽主要形式有：1)相對主動齒輪和 從動齒輪中屯、連線對稱布置的雙矩形卸荷槽;2)相對主動齒輪和從動齒輪中屯、連線對稱布 置的雙圓形卸荷槽;3)相對主動齒輪和從動齒輪中屯、連線不對稱布置的雙卸荷槽。但運些 卸荷槽開設在主動齒輪和從動齒輪的兩端蓋板上，只能適用于主動齒輪和從動齒輪端面相 對位置不變的情況，對于變排量式齒輪累，由于主動齒輪和從動齒輪的曬合寬度隨著機油 累的轉速變化而改變，所W主動齒輪和從動齒輪的端面相對位置會發生變化，所W，由于定 排量式齒輪累和變排量式齒輪累的結構差異和工作方式的差異，齒輪式定量累中的卸荷槽 結構無法適用于變排量齒輪累，在目前的變量式齒輪累中尚無解決困油現象的有效方法。 【實用新型內容】
[0005] 鑒于W上所述現有技術的缺點，本實用新型提供一種齒輪式變量累，能夠釋放困 油腔中的壓力，減小壓力脈動。
[0006] 為了達到上述目的及相關目的，本實用新型的一種齒輪式變量累采用如下技術方 案:一種齒輪式變量累，包括外殼、設于外殼內腔中的主動齒輪和從動齒輪，主動齒輪和從 動齒輪相曬合并形成困油腔，外殼內腔中還設有一柱形滑塊，柱形滑塊與從動齒輪同軸連 接并可與從動齒輪一起軸向移動，在柱形滑塊上設有沿柱形滑塊軸向延伸的卸荷槽，卸荷 槽的一端延伸至從動齒輪的端面并能與所述困油腔連通。
[0007] 進一步地，柱形滑塊上設有一段與主動齒輪的齒頂圓相配合的弧形面，在弧形面 上設置有所述卸荷槽。
[0008] 進一步地，外殼上設有吸油口和排油口，所述卸荷槽設置在主動齒輪和從動齒輪 的中屯、連線與排油口之間。
[0009] 進一步地，垂直于柱形滑塊軸線的卸荷槽截面為卸荷槽的橫截面，卸荷槽的橫截 面自靠近從動齒輪端面的一端向另一端逐漸增大。
[0010] 進一步地，卸荷槽的軸向長度大于或者等于主動齒輪與從動齒輪的最大曬合寬度 與最小曬合寬度之差。
[0011] 優選地，垂直于柱形滑塊軸線的卸荷槽截面為卸荷槽的橫截面，主動齒輪和從動 齒輪的中屯、連線與所述卸荷槽的橫截面之間最小距離為Bd,由下面公式確定：
[0012]
[0013] 式中，m為主動齒輪和從動齒輪的模數;巧為主動齒輪和從動齒輪的曬合角；孩。為 主動齒輪和從動齒輪的壓力角。
[0014] 進一步地，與主動齒輪的軸線重合的卸荷槽截面為卸荷槽的縱截面，卸荷槽的縱 截面呈矩形/梯形/ =角形。
[0015] 進一步地，垂直于柱形滑塊軸線的卸荷槽截面為卸荷槽的橫截面，卸荷槽的橫截 面為一段沿主動齒輪的齒頂圓延伸的圓弧形截面。
[0016] 更進一步地，所述圓弧形截面的兩端與主動齒輪中屯、的連線夾角為25°。
[0017] 更進一步地，卸荷槽的橫截面沿主動齒輪徑向的尺寸為1~2mm。
[001引如上所述，本實用新型的一種齒輪式變量累，具有W下有益效果:在齒輪式變量累 的柱形滑塊上設置了軸向延伸的卸荷槽，當齒輪式變量累的從動齒輪軸向移動而使主動齒 輪端面和從動齒輪端面不在同一平面上時，由于柱形滑塊與從動齒輪一起移動，且卸荷槽 的端面延伸至從動齒輪端面，所W從動齒輪端面處的困油腔截面與卸荷槽在從動齒輪端面 處連通；由于卸荷槽軸向延伸，主動齒輪端面處的困油腔截面與卸荷槽在主動齒輪端面處 連通，通過運樣的方式，在從動齒輪軸向移動的過程中，卸荷槽能夠與困油腔連通，從而減 小困油腔的壓力脈動，減小困油腔中的空蝕和空化現象。
【附圖說明】
[0019] 圖1顯示為本實用新型實施例的齒輪式變量累的立體示意圖，外殼部分未顯示。
[0020] 圖2顯示為圖1中A-A的截面示意圖，僅顯示主動齒輪與從動齒輪。
[0021] 圖3顯示為圖1中B-B的截面示意圖，僅顯示柱形滑塊和配合圓柱。
[0022] 圖4顯示為柱形滑塊的立體示意圖。
[0023] 圖5顯示為從主動齒輪軸向觀察的主動齒輪、從動齒輪、困油腔及卸荷槽的截面示 意圖。
[0024] 圖6顯示為圖3中C-C的截面示意圖，僅顯示卸荷槽的縱截面。
[0025] 零件標號說明
[00%] 1主動齒輪6卸荷槽
[0027] 2困油腔 7卸荷槽的橫截面
[002引 3從動齒輪8卸荷槽的縱截面
[0029] 4柱形滑塊9配合圓柱
[0030] 5弧形面
【具體實施方式】
[0031] W下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說 明書所掲露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點與功效。本實用新型還可W通過另外 不同的【具體實施方式】加W實施或應用，本說明書中的各項細節也可W基于不同觀點與應 用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
[0032] 圖1顯示為本實用新型實施例的齒輪式變量累的立體示意圖，外殼部分未顯示，如 圖1所示，本實用新型提供的一種齒輪式變量累，包括外殼（圖1中未顯示）、設于外殼內腔中 的主動齒輪1和從動齒輪3,主動齒輪1和從動齒輪3相曬合并形成困油腔2(見圖2和圖5)，外 殼內腔中還設有一柱形滑塊4,柱形滑塊4與從動齒輪3同軸連接并可與從動齒輪3-起軸向 移動;在柱形滑塊4上設有沿柱形滑塊4軸向延伸的卸荷槽6;卸荷槽6的一端延伸至從動齒 輪3的端面并能與所述困油腔2連通。運樣，因為在齒輪式變量累的柱形滑塊上設置了軸向 延伸的卸荷槽，當齒輪式變量累的從動齒輪軸向移動而使主動齒輪端面和從動齒輪端面不 在同一平面上時，由于柱形滑塊與從動齒輪一起移動，且卸荷槽的端面延伸至從動齒輪端 面，所W從動齒輪端面處的困油腔截面與卸荷槽在從動齒輪端面處連通；由于卸荷槽軸向 延伸，主動齒輪端面處的困油腔截面與卸荷槽在主動齒輪端面處連通，通過運樣的方式，在 從動齒輪軸向移動的過程中，卸荷槽能夠與困油腔連通，從而減小困油腔的壓力脈動，減小 困油腔中的空蝕和空化現象。
[0033] 如圖3和圖4所示，在齒輪式變量累中，柱形滑塊4上設有一段與主動齒輪1的齒頂 圓相配合的弧形面5,弧形面5朝向主動齒輪1，主動齒輪1上還同軸連接有一個與柱形滑塊4 上的弧形面5相配合的配合圓柱9,當主動齒輪1、從動齒輪3、柱形滑塊4及配合圓柱9安裝在 外殼（圖中未顯示）內腔中時，主動齒輪1和從動齒輪3總是處于曬合狀態而形成困油腔2(見 圖2和圖5)，困油腔2兩側分別是吸油腔（圖中未顯示)和排油腔（圖中未顯示），由于外殼內 腔的側壁與主動齒輪1的齒頂、從動齒輪3的齒頂、柱形滑塊4的外圓柱面、配合圓柱9的外圓 柱面緊密配合，而且困油腔將吸油腔和排油腔隔離開來，所W吸油腔和排油腔不連通。在主 動齒輪1和從動齒輪3全齒曬合時，主動齒輪1和從動齒輪3的端面對齊，柱形滑塊4上的弧形 面5與配合圓柱9配合;在從動齒輪巧由向移動而與主動齒輪1的輪齒部分地曬合時，主動齒 輪1的齒頂與柱形滑塊4上的弧形面5配合，作為一種優選的方式，可W在弧形面5上設置所 述卸荷槽6，在齒輪式變量累運轉過程中，當困油腔2旋轉至卸荷槽6處時，卸荷槽6與困油腔 2連通，困油腔2容積增大時，油液從卸荷槽6進入到困油腔2中，減小困油腔2中的空蝕和空 化現象；當困油腔2容積減小時，油液從困油腔2進入到卸荷槽6中，減小困油腔2中的壓力。 在齒輪式變量累的外殼上還設置有吸油口（圖中未示出）和排油口（圖中未示出），齒輪式變 量累將油液從吸油口吸入，油液經過增壓后從排油口排出，可W在主動齒輪1和從動齒輪3 的中屯、連線與排油口之間設置上述的沿柱形滑塊4軸向延伸的卸荷槽6,運樣，當困油腔2從 主動齒輪1和從動齒輪3的中屯、連線處向排油口旋轉時，困油腔2容積減小，油液從困油腔2 進入卸荷槽6中，減小了困油腔2中的壓力。
[0034] 本實用新型的齒輪式變量累常常用作發動機的機油累，為發動機的潤滑系統提供 機油，此時，齒輪式變量累由發動機的曲軸驅動，當發動機轉速越高時，齒輪式變量累的轉 速越高，困油腔2的容積變化就越快，當困油腔2的容積增大的越快時，空蝕和空化現象就越 嚴重；當困油腔2的容積減小的越快時，困油腔2中的壓力就越大。當發動機轉速越高、困油 腔2容積變化越快時，油液需要能夠越快速地在困油腔2和卸荷槽6之間流動，所W就要求卸 荷槽6與困油腔2之間的通流口面積越大，運樣，油液在困油腔2與卸荷槽6之間的能快速流 動，困油現象才能越好地得到緩解。在發動機的轉速增大時，為了使齒輪式變量累的排油口 輸出的油液壓力與發動機的潤滑系統所需壓力相適應，齒輪式變量累的從動齒輪3會軸向 移動而使主動齒輪1與從動齒輪3之間的曬合寬度減小W改變每轉排量。基于上述原因，為 了使卸荷槽6與困油腔2之間的通流口面積與發動機的轉速相適應而更好地緩解困油現象， 如圖3和圖5所示，垂直于柱形滑塊4軸線的卸荷槽6截面為卸荷槽的橫截面7,卸荷槽的橫截 面7自靠近從動齒輪3端面的一端向另一端逐漸增大。運樣，發動機轉速增大時，隨著從動齒 輪巧由向移動的距離增大，主動齒輪1端面處的卸荷槽的橫截面7面積就越大，即卸荷槽6與 困油腔2之間的通流口面積就越大。
[0035] 在前面已經提到過，本實用新型的齒輪式變量累的從動齒輪3會軸向移動而使主 動齒輪1與從動齒輪3的曬合寬度改變，從而達到變排量的目的。在從動齒輪3在軸向移動過 程中，為了使卸荷槽6能與困油腔2連通，卸荷槽6的軸向長度應該大于或者等于主動齒輪1 與從動齒輪3的最大曬合寬度與最小曬合寬度之差，運樣，從動齒輪3與主動齒輪1在任一曬 合位置，卸荷槽6都能夠在主動齒輪的端面處與困油腔2連通。困油腔2總是形成于主動齒輪 1和從動齒輪3的中屯、連線附近，卸荷槽6也應當設置在主動齒輪1和從動齒輪3的中屯、連線 附近，卸荷槽6相對于主動齒輪1和從動齒輪3中屯、連線的位置要適當，W防吸油口和排油口 通過困油腔2及卸荷槽6連通。卸荷槽可W單獨地與吸油腔或者排油腔連通，但卸荷槽不能 同時與吸油腔或者困油腔連通。優選地，如圖5所示，主動齒輪1和從動齒輪3的中屯、連線與 所述卸荷槽的橫截面7之間最小距離為BcU由下面公式確定：
[0036]
[0037] 式中，to為主動齒輪1和從動齒輪3的齒輪基節，m為主動齒輪1和從動齒輪3的齒輪 模數;6為主動齒輪I和從動齒輪3的曬合角;S。為主動齒輪I和從動齒輪3的壓力角，上述參 數均為主動齒輪1和從動齒輪3的設計參數，本領域技術人員可根據主動齒輪1和從動齒輪3 的本身特性及二者安裝關系直接確定。如圖5所示，在本實用新型的一種齒輪式變量累的實 施例中，卸荷槽的橫截面7與排油腔(圖中未示出)連通。
[0038] 在齒輪式變量累運轉過程中，卸荷槽6要能夠與困油腔2連通，在實際的設計中，卸 荷槽的橫截面7形狀并無限制，只要能夠在齒輪式變量累運轉過程中與困油腔2連通即可， 作為一種優選的實施方案，如圖3和圖5所示，卸荷槽的橫截面7為一段沿主動齒輪1的齒頂 圓延伸的圓弧形截面，圓弧形截面位于兩段不等直徑的同屯、圓弧之間，所述兩段不等直徑 的同屯、圓弧均W主動齒輪1的中屯、為圓屯、，其中直徑較小的圓弧與主動齒輪1的齒頂圓重 合，運樣，在變量齒輪累運轉過程中，當困油腔2旋轉至卸荷槽6處時，困油腔2中位于主動齒 輪1齒頂處的部分必然能夠與卸荷槽6連通。卸荷槽6需要有足夠的長度能夠使困油腔2與卸 荷槽6能夠在困油腔2打開之前持續地連通，如圖3所示，在本實用新型的齒輪式變量累中， 卸荷槽6的圓弧形截面的兩端與主動齒輪1中屯、的連線夾角0為25%即圍成卸荷槽6的兩段 同屯、圓弧的圓屯、角0為25°。卸荷槽的橫截面7的尺寸決定了油液在卸荷槽6和困油腔2之間 能否順楊流動，所W還需要為卸荷槽的橫截面7確定合理的寬度，卸荷槽的橫截面7寬度即 卸荷槽的橫截面7沿主動齒輪1徑向的尺寸d，在本實用新型的齒輪式變量累的優選實施方 式中，卸荷槽的橫截面7沿主動齒輪1徑向的尺寸d為1~2mm。
[0039] 為了使卸荷槽的橫截面7自靠近從動齒輪3端面的一端向另一端逐漸增大，如圖6 所示，在卸荷槽6中，與主動齒輪1的軸線重合的卸荷槽6截面為卸荷槽的縱截面8,可W將卸 荷槽的縱截面8設置成圖6所示的梯形形狀，也可W是如=角形等寬度自一端向另一端逐漸 增大的形狀，只要能夠使卸荷槽的橫截面7自靠近從動齒輪3端面的一端向另一端逐漸增大 即可。當然，在不需要使卸荷槽6與困油腔2之間的通流口面積與發達機的轉速相適應而更 好地緩解困油現象的情況下，卸荷槽的縱截面8可W設置成矩形，即卸荷槽的橫截面7在柱 形滑塊的軸向方向保持不變。
[0040] 基于上述實施例的技術方案，本實用新型的一種齒輪式變量累，通過在齒輪式變 量累的柱形滑塊4上設置了軸向延伸的卸荷槽6,在從動齒輪巧由向移動的過程中，卸荷槽6 能夠與困油腔2連通，從而減小困油腔2的壓力脈動，減小困油腔2中的空蝕和空化現象。而 且，卸荷槽的橫截面7自靠近從動齒輪3端面的一端向另一端逐漸增大，在發動機轉速增大 時，卸荷槽6與困油腔2之間的通流口面積也增大，從而能夠更好地緩解困油現象。
[0041] 上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新 型。任何熟悉此技術的人±皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行 修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所掲示的精 神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1. 一種齒輪式變量累，包括外殼、設于外殼內腔中的主動齒輪（I)和從動齒輪(3)，主動 齒輪（1)和從動齒輪(3)相曬合并形成困油腔(2)，外殼內腔中還設有一柱形滑塊(4)，柱形 滑塊(4)與從動齒輪(3)同軸連接并可與從動齒輪(3)-起軸向移動，其特征是： 在柱形滑塊(4)上設有沿柱形滑塊(4巧由向延伸的卸荷槽(6)，卸荷槽(6)的一端延伸至 從動齒輪(3)的端面并能與所述困油腔(2)連通。2. 如權利要求1所述的齒輪式變量累，其特征是： 柱形滑塊(4)上設有一段與主動齒輪（1)的齒頂圓相配合的弧形面(5)，在弧形面(5)上 設置有所述卸荷槽(6)。3. 如權利要求1所述的齒輪式變量累，其特征是： 外殼上設有吸油口和排油口，所述卸荷槽(6)設置在主動齒輪（1)和從動齒輪(3)的中 屯、連線與排油口之間。4. 如權利要求1所述的齒輪式變量累，其特征是： 垂直于柱形滑塊(4巧由線的卸荷槽(6)截面為卸荷槽的橫截面(7)，卸荷槽的橫截面(7) 自靠近從動齒輪(3)端面的一端向另一端逐漸增大。5. 如權利要求1所述的齒輪式變量累，其特征是： 卸荷槽(6)的軸向長度大于或者等于主動齒輪(1)與從動齒輪(3)的最大曬合寬度與最 小曬合寬度之差。6. 如權利要求1所述的齒輪式變量累，其特征是： 垂直于柱形滑塊(4巧由線的卸荷槽(6)截面為卸荷槽的橫截面(7)，主動齒輪（1)和從動 齒輪（3)的中屯、連線與所述卸荷槽的橫截面（7)之間最小距離為Bd,由下面公式確定：式中，m為主動齒輪（1)和從動齒輪(3)的模數;0為主動齒輪（1)和從動齒輪(3)的曬合 角;為主動齒輪(1)和從動齒輪(3)的壓力角。7. 如權利要求1所述的齒輪式變量累，其特征是： 與主動齒輪（1)的軸線重合的卸荷槽(6)截面為卸荷槽的縱截面(8)，卸荷槽的縱截面 (8)呈矩形/梯形/S角形。8. 如權利要求1所述的齒輪式變量累，其特征是： 垂直于柱形滑塊(4巧由線的卸荷槽(6)截面為卸荷槽的橫截面(7)，卸荷槽的橫截面(7) 為一段沿主動齒輪(1)的齒頂圓延伸的圓弧形截面。9. 如權利要求8所述的齒輪式變量累，其特征是： 所述圓弧形截面的兩端與主動齒輪(1)中屯、的連線夾角為25°。10. 如權利要求8所述的齒輪式變量累，其特征是： 卸荷槽的橫截面(7)沿主動齒輪(1)徑向的尺寸為1~2mm。
【文檔編號】F16N13/20GK205534993SQ201620290160
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】徐杰, 郭輝, 吳建民, 王孝蘭
【申請人】上海幸福摩托車有限公司