[發明專利]橢圓—圓弧復合擺線轉子機油泵及其轉子和轉子設計方法

有效

• 申請號: 201410493421.2
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104266063A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 蔡皓;李建;余立平;賈國海;鄂加強;鄧元望
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F16N13/20
• 分類號: F16N13/20
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明屬于機油泵技術領域,具體涉及一種橢圓—圓弧復合擺線轉子機油泵及其轉子，以及轉子的設計方法。

背景技術

目前常用機油泵種類包括齒輪式與擺線轉子式。擺線轉子機油泵按齒數差分可以分為單齒差和多齒差，按外轉子線型可以分成圓弧擺線轉子機油泵、橢圓弧擺線轉子機油泵以及雙擺線轉子機油泵等。單齒差機油泵中，若內轉子齒數為n，則外轉子齒數為n+1。內外轉子間嚙合形成n+1個區域，這n+1個區域體積由大到小，由小到大循環變化，完成吸油和排油。

現有的圓弧擺線和橢圓弧擺線轉子機油泵外轉子在齒根處通常采用倒圓角的工藝，存在嚙合界線點，嚙合界線點前的外轉子齒廓參與嚙合，嚙合界線點后的外轉子齒廓不參與嚙合。為了保證圓弧擺線或橢圓弧擺線轉子機油泵的內外轉子連續傳動，嚙合界線點必須參與嚙合。如圖1所示，外轉子的齒廓為橢圓，E為現有技術外轉子齒底頂點，A為外轉子齒頂點。內外轉子在嚙合過程中，并非外轉子齒廓上所有點均參與嚙合。外轉子的齒廓段只有段參與嚙合，其中點B為外轉子的嚙合界線點，點P為點B的速度瞬心。外轉子上段為一段橢圓弧，段與段分別為半徑不同的圓弧，但是外轉子齒廓上段不參與嚙合傳動。為了保證內外轉子之間n+1個區域的密封性能，現有機油泵的內外轉子采用多齒嚙合的方式。

同時，如圖2所示，現有技術橢圓弧擺線轉子機油泵的內外轉子的齒廓滑動率存在極大值，容易出現較大的齒廓滑動，內外轉子嚙合過程中容易出現嚴重磨損的現象。

當內外轉子在外轉子嚙合界線點B附近進行嚙合時，磨損情況較其他嚙合點更為嚴重，極端狀況下還會導致轉子失效，不能正常嚙合傳動。如果機油泵轉子磨損情況得不到改善，則內外轉子的嚙合間隙增大，機油泄露量增多，機油泵輸送的機油量也會持續減少，容積效率降低，影響發動機零部件的使用壽命。另外，當磨損造成內外轉子齒廓的破壞時，會導致內外轉子嚙合傳動因不能滿足嚙合原理的要求，連續傳動將會出現嚙合沖擊和速度波動，同時會導致機油泵的噪聲增大。如果人長期在高噪聲的環境附近中工作、生活會感到疲勞、心情煩燥與注意力不集中，造成大腦反應遲鈍等一系列癥狀，影響工作效率與生活質量。

雖然多齒嚙合存在諸多問題，但是由于以往機油泵生產廠家加工精度較低，為了滿足機油流量的要求，在設計內外轉子間的傳動時仍然采用多齒嚙合，未對單齒嚙合技術進行研究。而隨著加工工藝的發展，采用單齒嚙合技術而仍然能夠滿足流量要求的加工技術已經成熟，全共軛單齒嚙合轉子機油泵將會是機油泵類發展的下一個趨勢。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對當前圓弧或橢圓弧擺線轉子機油泵存在的不足，提出一種橢圓—圓弧復合擺線的轉子機油泵及其轉子和轉子設計方法。本發明的機油泵內外轉子采用全共軛單齒嚙合，磨損小，噪聲低；重合度較高，動力傳遞性能好；密封段長度增加，容積效率提高。

本發明解決問題的技術方案是：一種橢圓—圓弧復合擺線轉子，包括相互嚙合的內轉子和外轉子，外轉子的齒數比內轉子的齒數多一個，外轉子的每個齒的齒廓由一段橢圓弧和與該橢圓弧相切的一段圓弧組成，該橢圓弧弧長從齒頂點A至橢圓—圓弧復合點F，該圓弧弧長從橢圓—圓弧復合點F至齒底；內轉子的每個齒的齒廓為外轉子齒廓的全共軛曲線，且內、外轉子為單齒嚙合。

相應的，還提供了該橢圓—圓弧復合擺線轉子的設計方法，包括如下步驟：

步驟(1)，確定轉子嚙合間隙Δ與橢圓—圓弧復合點F的關系；

在已有的同尺寸橢圓弧擺線機油泵轉子的外轉子齒廓上由齒頂點A至嚙合界線點B之間設計一段橢圓弧，并在此橢圓弧上選取任意一點F為橢圓—圓弧復合點。則橢圓—圓弧復合點F與外轉子橢圓弧段的嚙合界線點B之間齒廓長度為令為齒頂頂點A至嚙合界線點B的弧長與齒頂頂點A至橢圓—圓弧復合點F的弧長的差值，即

該橢圓—圓弧復合擺線轉子的外轉子橢圓弧段的參數方程為：