一种定量油泵

摘要

本发明涉及一种定量油泵，包括油泵转轴和主动轴由发动机驱动的无级变速器，该无级变速器的从动轴即为油泵的转轴，同时在油泵上还设置有根据油泵出油口压力、油泵出油口流量、主动轴转速、从动轴转速中的其中之一信号而能控制无级变速器变速的调速机构。由于转轴上增设了变速器和调速机构，因而当发动机启动或低速时，通过变速器增速来提高油泵的流量；而当发动机高速时，通过变速器减速来降低油泵的流量，因而在同等使用条件下既可以缩短油泵的出油时间，减小油泵的转子尺寸，又避免了油泵做无用功、浪费发动机功率的现象，从而能明显地提高燃油的经济性。另外，由于油泵转子的转速范围波动小，这样有利于降低油泵的磨损和冲击，使本发明还具有噪音小，使用寿命长的优点。

权利要求

1.一种定量油泵，包括油泵转轴和安装在油泵转轴上的转子(3)，其特征在于：还包括主动轴(1)由发动机驱动的无级变速器，该无级变速器的从动轴(2)即为所述油泵的转轴，同时在所述的油泵上还设置有根据油泵出油口压力、油泵出油口流量、所述主动轴转速、从动轴转速中的其中之一信号而能控制无级变速器变速的调速机构。

2.根据权利要求1所述的定量油泵，其特征在于：所述的无级变速器为带式无级变速器，该带式无级变速器包括安装在所述主动轴(1)上的主动轮(4)、安装在所述从动轴(2)上的从动轮(5)和紧套在主动轮、从动轮上的传动带(6)，其中主动轮又由主动定锥盘(42)和主动动锥盘(41)构成，所述从动轮(5)则由从动定锥盘(52)和从动动锥盘(51)组成。

3.根据权利要求2所述的定量油泵，其特征在于：所述的调速机构为位于所述从动动锥盘(51)一侧的液压缸(7)，该液压缸的活塞杆与所述的从动动锥盘(51)相联动，该液压缸的无杆腔则通过油路与所述油泵的出油口相连通，而一加压弹簧(8)与所述的主动动锥盘(41)相抵。

4.根据权利要求1所述的定量油泵，其特征在于：所述的无级变速器为钢球锥轮式无级变速器，该钢球锥轮式无级变速器包括主动锥轮(9)、从动锥轮(10)和夹于主动锥轮、从动锥轮之间周向分布的多个钢球(11)，所述的主动锥轮、从动锥轮分别安装在所述主动轴和从动轴上，所述的各钢球支承在各自的球鞍(12)上，而所述的各球鞍又位于圆环(13)内，并与该圆环相球铰连接。

5.根据权利要求1所述的定量油泵，其特征在于：所述的无级变速器为钢球微型无级变速器，该钢球微型无级变速器包括安装在所述主动轴(1)上的主动内凹杯盘(18)、安装在所述从动轴(2)上的从动内凹杯盘(19)和位于主动、从动内凹杯盘之间且能上下移动的支架(21)，在所述的支架上安装有与所述的主动、从动内凹杯盘相接触的钢球(20)。

6.根据权利要求4或5所述的定量油泵，其特征在于：所述的调速机构包括电机(16)和由电机驱动的蜗轮、蜗杆(17)，所述圆环(13)或支架(21)上开有与上述蜗杆相啮合的螺孔，而使所述圆环或支架随蜗杆转动而移动；同时在所述的油泵出油口处安装有控制所述电机(16)转动的压力传感器或流量传感器，或在所述的主动轴上安装有控制所述电机(16)转动的转速传感器，或在所述的从动轴上安装有控制所述电机(16)转动的转速传感器。

7.根据权利要求4或5所述的定量油泵，其特征在于：所述的调速机构包括与所述圆环(13)或支架(21)一侧相抵触的复位弹簧，在所述圆环或支架另一侧上具有空腔，该空腔通过油路与所述油泵的出油口相连通。

8.根据权利要求7所述的定量油泵，其特征在于：所述的油路上串装有电磁阀，而在所述的油泵出油口处安装有能控制该电磁阀动作的压力传感器或流量传感器，或在所述的主动轴上安装有能控制该电磁阀动作的转速传感器，或者在所述的从动轴上安装有能控制该电磁阀动作的转速传感器。

9.根据权利要求7所述的定量油泵，其特征在于：在所述的调速机构上还开有泄油槽，该泄油槽和所述圆环之间的相配合或该泄油槽和所述支架之间的配合形成了油泵的安全阀。

说明书

一种定量油泵

技术领域

[0001] 本发明涉及一种油泵，具体指一种定排量的油泵。

背景技术

[0002] 目前，安装在汽车内为汽车发动机或变速箱提供润滑油和冷却的油泵多为定量泵，该定量油泵的主轴由发动机驱动，该油泵的排量恒定，即油泵出口的流量随着发动机/变速箱的驱动轴转速变化而变化，当发动机低速时，油泵流量低，当发动机高速时，油泵流量高。这种结构导致的问题是，当发动机怠速时，油泵的流量很低，为保证流量的供应，油泵需要有足够大的转子(即足够大的排量)才能满足低速下的发动机对润滑和冷却的需要；而当发动机转速较高时，为了保证系统的安全，油泵出口的多余高压油将通过安全阀直接排回油底壳，从而导致发动机功率的浪费，使得发动机的燃油经济性下降。 [0003] 为了解决燃油经济性的问题，已有人提出用变量油泵代替定量油泵的技术方案，即油泵的排量可变，发动机低速时油泵排量高，发动机高速时，油泵排量低，将油泵出口的流量控制在合适的范围内。显然，采用这样的方案可在一定程度上解决燃油经济性的问题。
但采用变量油泵还是存在着缺陷：由于变量油泵的结构较为复杂，制造要求高，且变量油泵泵内泄漏大，传动效率低，也会浪费发动机的部分功率。另外，由于发动机转速范围跨度较大，为了满足发动机低速下的流量要求，变量油泵的转子尺寸同样被要求足够大。 [0004] 再者，无论采用定量油泵还是变量油泵，为了保证在高速下的正常工作，对油泵的结构强度，耐冲击性均会有较高的要求。同时在这种转速范围波大较大的工况下，也将缩短油泵的使用寿命。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种既能提高发动机的燃油经济性，又能减小油泵转子尺寸的定量油泵。

[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该定量油泵包括油泵转轴和安装在油泵转轴上的转子，其特征在于：还包括主动轴由发动机驱动的无级变速器，该无级变速器的从动轴即为所述油泵的转轴，同时在所述的油泵上还设置有根据油泵出油口压力、油泵出油口流量、所述主动轴转速、从动轴转速中的其中之一信号而能控制无级变速器变速的调速机构。

[0007] 在上述方案中，无级变速器可以采用现有各种无级变速器，但较为适用的是采用带式无级变速器，该带式无级变速器包括安装在所述主动轴上的主动轮、安装在所述从动轴上的从动轮和紧套在主动轮、从动轮上的传动带，其中主动轮又由主动定锥盘和主动动锥盘构成，所述从动轮则由从动定锥盘和从动动锥盘组成。此时调速机构可以为位于所述从动动锥盘一侧的液压缸，该液压缸的活塞杆与所述的从动动锥盘相联动，该液压缸的无杆腔则通过油路与所述油泵的出油口相连通，而一加压弹簧与所述的主动动锥盘相抵。在本方案中，活塞杆与从动动锥盘的联动方式可以采用活塞杆与从动动锥盘直接相抵触的方式，或者活塞杆通过止推轴承或滑动轴承与从动动锥盘相连，以此来实现活塞杆的移动能带动从动动锥盘运动的目的。在本方案中，也可以采用电动的调速机构，如电机通过蜗轮、蜗杆带动从动动锥盘沿从动轴轴向移动的方案，电机转速又可以通过安装在油泵出油口处的压力传感器或通过安装在主动轴上的转速传感器或通过安装在从动轴上的转速传感器或安装在油泵出油口处的流量传感器进行反馈控制。

[0008] 作为本发明的又一种优选方案，所述的无级变速器也可以采用钢球锥轮式无级变速器，该钢球锥轮式无级变速器包括主动锥轮、从动锥轮和夹于主动锥轮、从动锥轮之间周向分布的多个钢球，所述的主动锥轮、从动锥轮分别安装在所述主动轴和从动轴上，所述的各钢球支承在各自的球鞍上，而所述的各球鞍又位于圆环内，并与该圆环相球铰连接。此时调速机构可以包括电机和由电机驱动的蜗轮、蜗杆，所述圆环上开有与上述蜗杆相啮合的螺孔，而使所述圆环随蜗杆转动而轴向移动；同时在所述的油泵出油口处安装有压力传感器或流量传感器，或者在所述的主动轴上安装有转速传感器，或者在所述的从动轴上安装有转速传感器，利用压力传感器、流量传感器或转速传感器来控制所述电机的转动，进而使圆环轴向移动，改变钢球与主动锥轮、从动锥轮之间的接触工作半径，使无级变速器增速或减速，最终使油泵的出油口油量能满足发动机的工况需要。在本优先方案中，所述的调速机构也可以包括与所述圆环一侧相抵触的复位弹簧，在所述圆环另一侧上具有空腔，该空腔通过油路与所述油泵的出油口相连通。为了更精确地控制圆环随油泵出油口压力变化而移动，在所述的油路上最好串装有电磁阀，在油泵出油口处安装有压力传感器或流量传感器，或在主动轴上安装转速传感器，或在从动轴上安装转速传感器，根据传感器发送的信号来控制该电磁阀启闭或开启大小。

[0009] 作为本发明的另一种优选方案，所述的无级变速器可以为钢球微型无级变速器，该钢球微型无级变速器包括安装在所述主动轴上的主动内凹杯盘、安装在所述从动轴上的从动内凹杯盘和位于主动、从动内凹杯盘之间且能上下移动的支架，在所述的支架上安装有与所述的主动、从动内凹杯盘相接触的钢球。此时调速机构可以包括电机和由电机驱动的蜗轮、蜗杆，所述支架上开有与上述蜗杆相啮合的螺孔，而使所述支架随蜗杆转动而上下移动；同样，在油泵出油口处安装有压力传感器或流量传感器，或者在所述的主动轴上安装有转速传感器，或者在所述的从动轴上安装有转速传感器，利用压力传感器、流量传感器或转速传感器来控制所述电机的转动，使机架按需上下移动，同时带动钢球来改变主、从动内凹杯盘的工作半径而实现调速的。在本优选方案中，所述的调速机构也可以包括与支架一侧相抵触的复位弹簧，在所述支架另一侧上具有空腔，该空腔通过油路与所述油泵的出油口相连通，这时利用油泵的出口压力直接控制支架移动。同理，在该油路上最好也串装有电磁阀，在油泵出油口处安装有压力传感器或流量传感器，或在主动轴上安装转速传感器，或在从动轴上安装转速传感器，根据传感器发送的信号来控制该电磁阀启闭或开启大小，以便更好地控制支架随油泵出油口压力变化而移动。

[0010] 在上述油泵出油口直接反馈压力的调速机构中，还可以集成有油泵的安全阀，即在调速机构上还开有泄油槽，该泄油槽和所述圆环之间的相配合或该泄油槽和所述支架之间的配合形成了油泵的安全阀。当反馈压力达到一定值时，在推动圆环或支架移动到泄油槽槽口处时，可以通过该泄油槽将压力泄掉，以确保油泵的正常工作，并且还可以简化油泵的结构，降低制作成本。

[0011] 与现有技术相比，由于本发明的转轴上增设了变速器和调速机构，因而当发动机启动或低速时，通过变速器增速来提高油泵的流量；而当发动机高速时，通过变速器减速来降低油泵的流量，因而在同等使用条件下，本发明既可以缩短油泵的出油时间，减小油泵的转子尺寸，又避免了油泵做无用功、浪费发动机功率的现象，能明显地提高燃油的经济性。另外，由于油泵转子的转速范围波动小，这样有利于降低油泵的磨损和冲击，使本发明还具有噪音小，使用寿命长的优点。

附图说明

[0012] 图1为本发明第一实施例的结构示意图。

[0013] 图2为本发明第二实施例的结构示意图。

[0014] 图3为本发明第三实施例的结构示意图。

[0015] 图4为本发明第四实施例的结构示意图。

[0016] 图5为本发明第五实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0017] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

[0018] 实施例一，如图1所示，该定量油泵包括油泵转轴、安装在油泵转轴上的转子3和无级变速器以及根据油泵出油口压力控制无级变速器变速的调速机构，其中无级变速器采用带式无级变速器，该带式无级变速器包括安装在主动轴1上的主动轮4、安装在从动轴2上的从动轮5和紧套在主动轮、从动轮上的传动带6，主动轴1由发动机直接或间接驱动，即可以是发动机的曲轴或凸轮轴等，从动轴2即为所述油泵的转轴；主动轮4又由固定在主动轴上的主动定锥盘42和沿主动轴轴向移动的主动动锥盘41构成；从动轮5则由固定在从动轴上的从动定锥盘52和沿从动轴轴向移动的从动动锥盘51组成。在本实施例中，所述的调速机构为位于从动动锥盘右侧的液压缸7，该液压缸的活塞杆与从动动锥盘相抵触，该液压缸的无杆腔则通过油路与油泵的出油口相连通，而一加压弹簧8与主动动锥盘51相抵。

[0019] 工作时，由油泵出油口压力与加压弹簧的弹力平衡来调节无级变速器的传动比。当发动机启动或转速较低时，油泵出油口的压力小，此时在加压弹簧的作用力下，主动动锥盘向主动定锥盘侧移动，使主动轮的直径增大，从动轮的直径减小，随着从动轮直径的减小，从动轮的转速则增大，即无级变速器增速，使油泵的流量高，以满足低速下的发动机对润滑和冷却的需求。当发动机转速较高时，油泵出油口的压力大，此时该压力反馈至液压缸的无杆腔中，液压缸的活塞推动从动动锥盘向从动定锥盘侧移动，使从动轮的直径增大，主动轮的直径减小，此时加压弹簧被压缩。随着从动轮直径的增大，从动轮的转速开始降低，即无级变速器降速，使油泵的流量减小，也就是在发动机高速状况下，油泵出口油刚好能满足该工况下的润滑和冷却需要，而没有多余高压油或仅只有极少量的高压油通过安全阀排回油底壳，显然，这样的方案可以较好地节约发动机功率，提高燃油的经济性。 [0020] 实施二，如图2所示，其与上述第一实施例不同之处在于无级变速器和调速机构的不同，在本实施例中，无级变速器为钢球锥轮式无级变速器，此时，主动轴和从动轴2位于同一轴线上，该钢球锥轮式无级变速器包括安装在主动轴上的主动锥轮9、安装在从动轴上的从动锥轮10和夹于主动锥轮、从动锥轮之间周向分布的多个钢球11，各钢球11支承在各自的球鞍12上，而各球鞍又位于圆环13内，并与该圆环相球铰连接。而所述调速机构包括与所述圆环左侧相抵触的复位弹簧14，在圆环右侧上具有空腔15，该空腔通过油路与油泵的出油口相连通。同时为了确保油泵安全工作，在本调速机构的壳体还集成有油泵的安全阀，即在调速机构的壳体上设有泄油槽a，圆环13与该泄油槽槽口的配合形成了油泵的安全阀，也就是巧妙地借助了圆环的结构，使油泵的结构简单化。

[0021] 工作时，由油泵出油口压力与复位弹簧弹力的平衡来调节无级变速器的传动比。当发动机启动或转速较低时，油泵出油口的压力小，此时在弹簧的作用力下，圆环向右侧移动，使球鞍倾斜，钢球的旋转轴线随之倾斜，从而改变了钢球与主动锥轮、从动锥轮之间的接触工作半径，使钢球的右侧工作半径增大，左侧工作半径增小，随着右侧工作半径的减大，从动锥轮的转速则增大，即无级变速器增速，使油泵的流量 高，以满足低速下的发动机对润滑和冷却的需求。当发动机转速较高时，油泵出油口的压力大，此时该压力反馈至空腔中，压力油推动圆环向左移动，并压缩复位弹簧，使球鞍反向倾斜，钢球的旋转轴线随之倾斜，使右侧工作半径增小，左侧工作半径减大，随着右侧工作半径的增大，从动锥轮的转速则降低，即无级变速器降速，使油泵的流量减小，即在发动机高速工况下，油泵出口油刚好能满足该工况下的润滑和冷却需要，而没有多余高压油或仅只有极少量的高压油通过安全阀排回油底壳。因此这样的方案同样可节约发动机功率，提高燃油的经济性。 [0022] 实施例三，如图3所示，其与上述第二实施例不同之处在于调速机构的不同，即此时的调速机构包括电机16和由电机驱动的蜗轮、蜗杆17，圆环13被径向限位，并且在圆环
13上开有与上述蜗杆相啮合的螺孔，当电机转动带动蜗杆转动时，圆环3可以随蜗杆转动而轴向移动；同时在油泵出油口处安装有控制所述电机转动的压力传感器(图中未示)。 [0023] 工作时，压力传感器对油泵出油口的压力进行检测。当发动机启动或转速较低时，油泵出油口的压力小，压力传感器将此信号转化成电机的启动信号，使电机转动，带动蜗杆转动，使圆环向右移动，同理，使钢球的右侧工作半径减大，左侧工作半径增小，随着右侧工作半径的减大，从动锥轮的转速增大，即无级变速器增速。当发动机转速较高时，油泵出油口的压力增大，压力传感器将此信号转化成电机的反向启动信号，使电机反向转动，带动蜗杆反向转动，使圆环向左移动，同理，使右侧工作半径增小，左侧工作半径减大，随着右侧工作半径的增大，从动锥轮的转速则降低，即无级变速器降速。

[0024] 实施例四，如图4所示，其与上述第一实施例不同之处在于无级变速器和调速机构的不同，在本实施例中，无级变速器为为钢球微型无级变速器，这时，主动轴1与从动轴2相隔一定距离并且相互平行分布，钢球微型无级变速器包括安装在主动轴上的主动内凹杯盘18、安装在从动轴上的从动内凹杯盘19和位于主动、从动内凹杯盘之间的支架21，该支架上开有供钢球20容纳的通孔，使钢球两侧分别与主动、从动内凹杯盘相接触。所述的调速机构包括电机16和由电机驱动的蜗轮、蜗杆17，支架上开有与该蜗杆相啮合的螺孔，而使支架21随蜗杆转动而上下移动；同时在油泵出油口处安装有控制所述电机转动的压力传感器(图中未示)。

[0025] 本实施例的调速机理为通过机架移动钢球来改变主、从动内凹杯盘的工作半径而实现调速的。工作时，压力传感器对油泵出油口的压力进行检测。当发动机启动或转速较低时，油泵出油口的压力小，压力传感器将此信号转化成电机的启动信号，使电机转动，带动蜗杆转动，使机架向上移动，使钢球与从动内凹杯盘的工作半径减小， 钢球与主动内凹杯盘的工作半径增大，最终使从动内凹杯盘的转速增大，即无级变速器增速。当发动机转速较高时，油泵出油口的压力大，压力传感器将此信号转化成电机的反向启动信号，使电机反向转动，带动蜗杆反向转动，使支架向下移动，使钢球与从动内凹杯盘的工作半径增大，钢球与主动内凹杯盘的工作半径减小，最终使从动内凹杯盘的转速降低，即无级变速器降速。 [0026] 实施例五，如图5所示，其与上述第四实施例不同之处在于调速机构的不同，即调速机构包括与支架下侧相抵触的复位弹簧22，在所支架上侧上具有空腔23，该空腔通过油路与油泵的出油口相连通。同时为了确保油泵安全工作，在本调速机构的壳体上同样集成有油泵的安全阀，即在调速机构的壳体上设有泄油槽b，借助了支架21与该泄油槽槽口的配合形成了油泵的安全阀。当压力过大时，在支架下移过程中开启该泄油槽b的槽口而将压力泄掉。

[0027] 工作时，由油泵出油口压力与复位弹簧弹力的平衡来调节无级变速器的传动比。当发动机启动或转速较低时，油泵出油口的压力小，此时在弹簧的作用力下，支架向上方移动，带动钢球上移，从而改变了钢球与主动内凹杯盘、从动内凹杯盘之间的接触位置，使从动内凹杯盘的工作半径减小，主动内凹杯盘的工作半径增大，随着从动内凹杯盘的工作半径减小，从动内凹杯盘的转速增大，即无级变速器增速，使油泵的流量高，以满足低速下的发动机对润滑和冷却的需求。当发动机转速较高时，油泵出油口的压力大，此时该压力反馈至空腔中，压力油推动支架向下移动，并压缩复位弹簧，使钢球随之向下移动，使主动内凹杯盘的工作半径增大，从动内凹杯盘的工作半径减小，随着从动内凹杯盘的工作半径的增大，从动内凹杯盘的转速降低，即无级变速器降速，使油泵的流量减小，即在发动机高速状况下，油泵出口油刚好能满足该工况下的润滑和冷却需要，而没有多余高压油或仅只有极少量的高压油通过安全阀排回油底壳。因此这样的方案同样可节约发动机功率，提高燃油的经济性。

[0028] 在上述第一、第二、第五实施例中，油路上还可以串装有电磁阀，而在油泵出油口处可以安装有压力传感器或流量传感器，传感器用来控制电磁阀的启闭或电磁阀阀口的大小。或者在主动轴上安装有转速传感器，或者在从动轴上安装有转速传感器，同理通过该转速传感器控制电磁阀的启闭或电磁阀阀口的大小。采用这样的方案，可以使油泵的出口流量更好地满足发动机润滑和冷却要求。

[0029] 本发明的保护范围并不局限于上述各实施例，在实际制作时，在上述第三、第四实施例中，也可以通过安装在油泵出油口处的流量传感器，或安装在主动轴上的转速传感器或安装在从动轴上的转速传感器来控制电机的转动。而在上述第一实施例中， 调速机构同样可以采用电机通过蜗轮、蜗杆带动从动动锥盘沿从动轴轴向移动的方案，电机转速又可以通过安装在油泵出油口处的压力传感器或流量传感器，或者通过安装在主动轴上的转速传感器，或者通过安装在从动轴上的转速传感器进行反馈控制。还可以采用现有的其它常规的变速器和调速机构，变速控制方式可以通过离心力直接控制无级变速器的传动比，即在无级变速器的主动轴或从动轴上设置一离心重锤装置，重锤通过离心力在轴向或径向上产生一推动力，带动无级变速器的调速机构动作。当发动机转速低时，使无级变速器升速，当发动机转速高时，可以使无级变速器降速，从而实现调整油泵输入转速的目的，使油泵的出油口流量与发动机的不同工况下的需求相适用。