專利名稱：變量變矩油泵的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種變量變矩油泵，屬于機械工業(yè)領域。
變量油泵廣泛應用于航空、航海、汽車、工農(nóng)業(yè)機械，以及各種機械等。目前世界各國生產(chǎn)的油泵只有葉片泵能變矩變量，可這種泵的工作壓力只有60kg/cm2。其它變量泵卻只能變量不能變矩，而且工藝性、適應性也較差，生產(chǎn)成本高。
本實用新型的目的在于提供一種能變量變矩，而且結構簡單、工作效率高、功率大、流量脈動小、工藝性好、流量脈動小、工藝性好、生產(chǎn)成本低，應用廣泛的油泵。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的，該油泵由殼體、主軸、付軸、花鍵軸、定位齒輪、內(nèi)花鍵齒輪、滑動側(cè)板、固定側(cè)板、滑動密封塊、固定密封塊、內(nèi)齒式密封圈、背壓板、背壓輔助板、背壓板頂柱、彈簧、密封銷、前后端蓋與外蓋及各種油缸等部件組成。本油泵的殼體為長方體，殼體的前后端(主軸動力輸入端為前端)設有端蓋、端蓋外側(cè)裝有外蓋。后端蓋外側(cè)裝有4個組合油缸與4個獨立油缸、每個組合油缸內(nèi)分別設有一只滑動側(cè)板卸荷油缸與一只背壓板推動油缸，4只滑動側(cè)板卸荷油缸的活塞挺柱分別頂壓在滑動側(cè)板上(各高壓工作腔外側(cè)的中心位置)；4只背壓板推動油缸的柱塞分別頂壓在背壓板的端面上；4個獨立油缸為輔助變量油缸，其柱塞分別平衡頂壓在滑動側(cè)板上；油泵后端蓋中還設有4只固定密封塊頂緊油缸，每只油缸的柱塞分別頂壓在固定密封塊的端面上；前端蓋的外側(cè)裝有4只滑動密封塊頂緊油缸，其柱塞分別頂壓在滑動密封塊的端面上。前、后端蓋上各開5個圓孔，該圓孔內(nèi)裝有向心短圓柱滾子軸承。后端蓋內(nèi)側(cè)還開有與主、付軸同心的沉孔，沉孔內(nèi)裝有推力彈簧；前端蓋內(nèi)側(cè)亦開有與花鍵軸同心的沉孔，沉孔內(nèi)裝有輔助變量推力彈簧。后端蓋內(nèi)設有一滑動側(cè)板，該側(cè)板的4個端面與泵體內(nèi)壁呈完全接觸狀態(tài)，滑動側(cè)板可軸向平移。前端蓋內(nèi)設有一固定側(cè)板，該側(cè)板由12只鑼栓頂緊固定在油泵殼體內(nèi)壁的臺肩上，其中有4只鑼栓分別頂緊在高壓工作腔相對的位置上?；瑒觽?cè)板開有3個，固定側(cè)板開有2個與齒輪齒頂圓相等的圓孔(各齒輪可由此圓孔透出)，與所述圓孔同心，在兩個側(cè)板的內(nèi)側(cè)開有5個沉孔，沉孔的大小，深淺與內(nèi)齒式密封圈的大小、薄厚相同，5個密封圈分別置于此沉孔中，密封圈與沉孔的接觸面無泄漏。所述內(nèi)齒式密封圈內(nèi)側(cè)開有徑向溝槽，溝槽的深度、寬度與蹄形密封環(huán)的寬度、厚度相同，蹄形密封環(huán)安裝在此溝槽內(nèi)。所述密封環(huán)分為內(nèi)緊式和外漲式兩種，內(nèi)緊式密封環(huán)安裝在密封圈齒頂處的溝槽內(nèi)；外漲式密封環(huán)安裝在密封圈齒窩處的溝槽內(nèi)。另外在滑動側(cè)板上還開有2個與花鍵軸同心且與其直徑相等的圓孔，花鍵軸安裝其中。在固定側(cè)板上還開有3個與主、付軸同心的圓孔，雙列向心短圓柱滾子軸承安裝其中。本泵設有一根主軸(動力軸)、兩根付軸、兩根花鍵軸，各軸分別安裝在前后端蓋的向心短圓柱滾子軸承內(nèi)，其中主、付軸還分別安裝在固定側(cè)板中的雙列向心短圓柱滾子軸承內(nèi)。本泵的5個齒輪分別安裝在滑動側(cè)板和固定側(cè)板之間的各軸上，其中3個定位齒輪，1個安裝在主軸上，2個安裝在付軸上，2個內(nèi)花鍵齒輪安裝在花鍵軸上。5個齒輪呈近似“之”字形排列，排列的位置狀態(tài)是從左至右5只齒輪構成的4個高壓工作腔內(nèi)，此齒體切入彼齒窩的切入量依次為1/4、2/4、3/4、4/4。各齒輪的大小、齒數(shù)完全相等，且齒頂呈圓弧形，齒高等于或小于齒厚。5只齒輪的排列順序為定位齒輪，內(nèi)花鍵齒輪、定位齒輪、內(nèi)花鍵齒輪、定位齒輪。它們分別安裝在付軸、花鍵軸、主軸、花鍵軸、付軸上，齒輪與軸之間以鍵的形式結合。內(nèi)齒式密封圈與齒輪的配合為此齒頂對彼齒窩、齒側(cè)對齒側(cè)各處呈完全接觸狀態(tài)，密封圈隨齒輪轉(zhuǎn)動。在內(nèi)花鍵齒輪與花鍵軸的花鍵之間，設有球形鋼珠，鋼珠的兩端設有防脫彈簧，彈簧外側(cè)裝有檔圈。內(nèi)花鍵齒輪的一端緊貼在滑動側(cè)板上，另一端裝有雙層推力軸承，雙層推力軸承與輔助變量推力彈簧之間裝有一塊背壓輔助板，背壓輔助板上有3個圓孔，主軸與2個花鍵軸從該孔串過。定位齒輪的一端緊貼在固定側(cè)板上，另一端亦裝有雙層推力軸承，推力軸承由推力彈簧壓緊在齒輪端面上。定位齒輪與內(nèi)花鍵齒輪裝有推力彈簧的一端，都穿過內(nèi)齒式密封圈后透過滑動側(cè)板或固定側(cè)板。高壓工作腔是由滑動側(cè)板、固定側(cè)板、定位齒輪、內(nèi)花鍵齒輪、滑動密封塊、固定密封塊、內(nèi)齒式密封圈、側(cè)板密封銷及泵殼體構成。密封塊對齒輪齒頂?shù)拿芊庑问讲捎脝锡X補償式密封?；瑒用芊鈮K安裝在定位齒輪一側(cè)，固定密封塊安裝在內(nèi)花鍵齒輪一側(cè)?；瑒用芊鈮K的一部分與其它部件共同構成高壓工作腔，另一部分安裝在油泵殼體內(nèi)壁的軸向溝槽內(nèi)，溝槽的底部與滑動密封塊之間設有一背壓腔，背壓腔的兩端分別由兩只密封銷密封，其中一只密封銷的一端安裝在溝槽底部的矩形孔內(nèi)；另一只密封銷的一端安裝在滑動密封塊的溝槽內(nèi)。滑動密封塊的一端緊貼在滑動側(cè)板上，另一端透過固定側(cè)板由滑動密封塊頂緊油缸的柱塞頂緊。固定密封塊的一部分與其它部件共同構成高壓工作腔，另一部分安裝在油泵殼體內(nèi)壁的軸向溝槽內(nèi)，在溝槽底部與固定密封塊之間設有一背壓板，背壓板與固定密封塊之間安裝有圓柱形滾子一套，滾子的一端設有防脫檔銷，另一端設有防脫檔圈與彈簧；背壓板與泵體溝槽底部間設有一背壓腔，背壓腔兩端由密封銷密封，其中一只密封銷的一端安裝在溝槽底部的矩形孔內(nèi)，另一只密封銷的一端安裝在背壓板溝槽內(nèi)；固定密封塊的一端緊貼在固定側(cè)板上，另一端透過滑動側(cè)板后由固定密封塊頂緊油缸的柱塞頂緊。背壓板的一端由背壓板推動油缸的柱塞頂緊，另一端由背壓板頂柱頂緊，該頂柱與背壓輔助板連接。在各密封塊透出滑動或固定側(cè)板一側(cè)的齒頂延長面上都設有一磨擦補償間隙，此間隙由側(cè)板密封銷密封。以上所述各種密封銷均有背壓腔，各種背壓腔及滑動側(cè)板卸荷油缸、固定密封塊頂緊油缸的工作油均由本泵的高壓工作油提供，而輔助變量油缸、背壓板推動油缸及滑動密封塊頂緊油缸的工作油由外反饋液壓油泵提供。本泵的外蓋用鑼栓鎖緊在端蓋上，前后端蓋均用鑼栓鎖緊在油泵殼體上。本泵的各出油管路連接在一起，各進油管路亦連接在一起。
本泵變量變矩的工作原理如下所述的高壓工作腔為本泵的核心部分，其滑動側(cè)板所受高壓工作腔的內(nèi)側(cè)壓力，由頂壓在滑動側(cè)板外側(cè)的滑動側(cè)板卸荷油缸挺住的壓力來平衡，使滑動側(cè)板所受的內(nèi)壓與外壓相等。而所述的滑動側(cè)板又受輔助變量油缸與輔助變量推力彈簧的雙重作用軸向移動(輔助變量油缸可根據(jù)需要增減壓力)，滑動側(cè)板所處位置的變化，則使高壓工作腔的容積和齒側(cè)的受壓面積隨之改變，如油泵的輸入動力不變，則齒側(cè)單位面積的壓強也會隨之改變，這樣就達到了變量變矩之目的。
本泵結構簡單、工作效率高、工率大、流量脈動小、工藝性好，除了做各種用途的變量變矩油泵外，還可用于各種汽車、機車、船舶的無極變速，以及做變量變矩的油馬達使用。
以下結合附圖對本實用新形做進一步說明。


圖1為本變量變矩油泵基本結構的主視圖。
圖2為各種軸及定位齒輪、滑動側(cè)板、固定密封塊、各種油缸挺柱、柱塞的徑向剖視圖(即
圖1的B-B剖視圖)。
圖3是各種齒輪、軸、密封塊、背壓腔、背壓板、圓柱形滾子及泵體和油口接座的剖視圖(即
圖1的E-E圖)。
圖4是固定側(cè)板及相關部件的剖視圖(即
圖1的B1-B1圖)。
圖5為滑動密封塊與其周邊部件配合關系的剖視圖(即圖3的D-D剖視圖)。
圖6為固定密封塊與其周邊部件配合關系的剖視圖(即圖3的C-C圖)。
圖7為內(nèi)齒式密封圈與密封環(huán)形狀，結構配合關系的部分剖視圖。
圖8為圖7的F-F放大剖面圖。
圖9為兩種密封環(huán)的形狀配合關系剖視圖。
圖1所示為本泵的軸、齒輪、側(cè)板、內(nèi)齒式密封圈、彈簧、軸承、端蓋、背壓輔助板、球形鋼珠、頂緊鑼栓等部件的位置、配合關系以及組合油缸與獨立油缸所處的基本位置。示出了固定側(cè)板4被鑼栓6頂緊固定在泵體2的臺肩上；滑動側(cè)板16受力于輔助變量油缸27和輔助變量推力彈簧13，推動內(nèi)花鍵齒輪21和背壓輔助板17軸向平移；雙層推力軸承12在齒輪與背壓輔助板17和推力彈簧30之間起著減磨作用；內(nèi)花鍵齒輪21與花鍵軸14及其之間的鋼球20、防脫彈簧15之間的位置配合關系；定位齒輪與主軸、付軸之間以鍵31的形式相結合，前端蓋7、后端蓋22與泵體2之間用鑼栓8固定，外蓋18用鑼栓9鎖緊在端蓋7、22上，以及各軸在前、后端蓋中所處的位置。
圖2示出了固定密封塊頂緊油缸的柱塞34在固定密封塊35上的所處位置；背壓板推動油缸柱塞33在泵殼內(nèi)的位置；滑動側(cè)板卸荷油缸的挺柱32與輔助變量油缸柱塞36在滑動側(cè)板上的位置。
圖3示出了各密封塊對齒輪的密封情況，4個高壓工作腔的形狀；各齒輪呈近似“之”形排列，從左至右高壓工作腔內(nèi)此齒切入彼齒窩的切入量分別為1/4、2/4、3/4、4/4(近似)的工作狀態(tài)。齒輪這樣排列可使各高壓工作腔輸出的工作油匯合后形成均勻的高壓油流以消除流量脈動，另外齒頂呈圓弧形狀且齒高小于或等于齒厚可解決困油問題。示出了內(nèi)花鍵齒輪21與花鍵軸14及它們之間的球形鋼珠20三者間的配合狀態(tài)，球形鋼珠20的作用在于消除內(nèi)花鍵齒輪與花鍵軸之間因扭力而產(chǎn)生大的磨擦力使內(nèi)花鍵齒輪軸向移動受阻的現(xiàn)象。示出了圓柱形滾子37、背壓板39、背壓腔50所處的位置與配合狀態(tài)，以及出油口接座的位置與形狀。
圖4示出了固定側(cè)板4與滑動密封塊41、側(cè)板密封銷42及背壓腔43、雙列向心短圓柱滾子軸承5之間的位置與配合關系；示出了固定側(cè)板4與內(nèi)齒式密封圈1及內(nèi)花鍵齒輪21之間的配合關系；還示出了進油口在固定側(cè)板上的形狀與位置以及頂緊鑼栓、卸荷鑼栓6在固定側(cè)板上所處的位置。
圖5示出了滑動密封塊41、固定側(cè)板4、側(cè)板密封銷42、定位齒輪3、內(nèi)齒式密封圈1、泵殼體2、背壓腔密封銷45、背壓腔44、滑動側(cè)板16以及滑動密封塊頂緊油缸55及其柱塞46的各自位置與相互配合關系。其中滑動密封塊41被柱塞46頂緊在滑動側(cè)板16上，并隨側(cè)板16軸向平移。密封塊41平移時，置于其體內(nèi)的密封銷45隨之平移，使背壓腔44的容積隨相對高壓工作腔容積的改變而改變，以達到密封塊41所受高壓工作腔與背壓腔44的壓力相等。為了解決滑動密封塊41與定位齒輪3磨損且被側(cè)板4撐頂而產(chǎn)生齒頂處泄漏的問題，在固定側(cè)板4與滑動密封塊41相接觸的齒頂延長面上設有一間隙，做為對被磨損密封塊的補償，使側(cè)板4不至撐頂于密封塊41，此間隙則用側(cè)板密封銷42來密封。
圖6示出了固定密封塊35，滑動側(cè)板16、側(cè)板密封銷42、內(nèi)花鍵齒輪21、內(nèi)齒式密封圈1、固定側(cè)板4、背壓板頂柱53、背壓輔助板17、泵殼體2、圓柱形滾子37及其防脫彈簧52、防脫銷49及其彈簧48、背壓板39及其背壓腔50、密封銷38、以及背壓板推動油缸的助塞33、固定密封塊頂緊油缸56、及其柱塞34的各自位置與相互間的配合關系。其中背壓板39在推動柱塞33、背壓輔助板17的作用下與內(nèi)花鍵齒輪21同步同向平移。圓柱形滾子37的作用在于消除背壓板39移動時與固定密封塊35之間的磨擦阻力。密封銷38、背壓腔50、側(cè)板密封銷42之作用與圖5中的同類部件作用相同。
圖7-圖9示出了內(nèi)齒式密封圈與蹄形密封環(huán)23的形狀與配合關系。其中，圖8與圖9是圖7的左視圖和俯視圖的部分放大剖視圖，兩種密封環(huán)23a、23b的作用是對齒輪進行二度密封，使本泵的齒輪與側(cè)板間達到無泄漏的效果。
權利要求1.一種變量變矩油泵，由泵體、主軸、付軸、花鍵軸、定位齒輪、內(nèi)花鍵齒輪、滑動側(cè)板、固定側(cè)板、內(nèi)齒式密封圈、蹄形密封環(huán)、滑動密封塊、固定密封塊、背壓板、背壓輔助板、彈簧、及各種油缸、鑼栓等部件組成，其特征在于本泵為長方體，后端蓋外裝有數(shù)個組合油缸(26)，數(shù)個獨立油缸(27)，每個組合油缸內(nèi)設有一只活塞式卸荷油缸與一只背壓板推動油缸，卸荷油缸的挺柱(32)分別頂壓在滑動側(cè)板(16)各高壓工作腔所對外側(cè)的中心位置上，背壓板推動油缸的柱塞(33)分別頂壓在背壓板(39)的端面上，數(shù)個獨立油缸(27)為輔助變量油缸，其柱塞(36)分別平衡頂壓在滑動側(cè)板(16)上，油泵后端蓋(22)中還設有數(shù)只固定密封塊頂緊油缸(56)，其柱塞(34)分別頂壓在固定密封塊(35)的端面上，前端蓋(7)的外側(cè)裝有數(shù)只滑動密封塊頂緊油缸(55)，其柱塞(46)頂壓在滑動密封塊(41)的端面上；后端蓋(22)內(nèi)側(cè)設有滑動側(cè)板(16)，前端蓋(7)的內(nèi)側(cè)設有固定側(cè)板(4)，后端蓋(22)內(nèi)側(cè)開有與主、付軸同心的沉孔，沉孔內(nèi)裝有推力彈簧(30)，前端蓋(7)內(nèi)側(cè)亦開有與花鍵軸同心的沉孔，沉孔內(nèi)裝有輔助變量推力彈簧(13)，主軸(動力軸)(28)、付軸(10)、花鍵軸(14)安裝在前、后端蓋(7、22)及固定側(cè)板(4)的軸承(11、5)內(nèi)，定位齒輪(3),1個安裝在主軸(28)上，其余安裝在付軸(10)上，內(nèi)花鍵齒輪(21)安裝在花鍵軸(14)上，軸與齒輪以鍵(31)及花鍵的形式結合，滑動側(cè)板(16)開有數(shù)個、固定側(cè)板(4)開有數(shù)個與齒輪齒頂圓相等的圓孔，各齒輪分別從圓孔內(nèi)透出，與所述圓孔同心，在兩個側(cè)板的內(nèi)側(cè)開有數(shù)個與內(nèi)齒式密封圈(1)外徑相等的沉孔，每個沉孔內(nèi)裝有1個內(nèi)齒式密封圈(1)，密封圈(1)內(nèi)裝有蹄形密封環(huán)(23)，在推力彈簧(30)和定位齒輪(3)之間、內(nèi)花鍵齒輪(21)與背壓輔助板(17)之間，分別裝有雙層推力軸承(12)，本泵的高壓工作腔由滑動側(cè)板(16)、固定側(cè)板(4)、側(cè)板密封銷(42)、密封圈(1)、齒輪(3、21)、殼體(2)及密封塊(41、35)組成；在各密封塊透出側(cè)板一側(cè)的齒頂沿長面上都有一磨擦補償間隙，此間隙由側(cè)板密封銷(42)密封，各滑動密封塊(41)與殼體(2)之間都有一背壓腔(44)，并用密封銷(45)密封，各固定密封塊(35)與殼體(2)之間都有一背壓腔(50)、一背壓板(39)、一套圓柱形滾子(37)，背壓板(39)的兩端由柱塞(33)，背壓板頂柱(53)頂緊，背壓板頂柱(53)與背壓輔助板(17)連接，前后端蓋由鑼栓(8)鎖緊在油泵殼體上，各出油管路連接在一起，各進油管路也連接在一起，各種油缸由鑼栓分別固定在油泵的前后端蓋上，本泵的各種背壓腔及滑動側(cè)板卸荷油缸，固定密封塊頂緊油缸的工作油均由本油泵的高壓工作油提供，而輔助變量油缸與背壓板推動油缸及滑動密封塊頂緊油缸的工作油由外反饋液壓油泵提供。
2.根據(jù)權利要求1所述的變量變矩油泵，其特征在于滑動側(cè)板(16)上開有等距圓孔數(shù)個，該圓孔分為兩種，一種其直徑等于所述花鍵軸(14)的外圓直徑，另一種的直徑等于定位齒輪(3)齒頂圓的直徑，且與此圓孔同心，在滑動側(cè)板(16)的內(nèi)側(cè)開有沉孔，沉孔的大小，深淺與內(nèi)齒式密封圈(1)的大小、薄厚相同，滑動側(cè)板(16)可軸向移動。
3.根據(jù)權利要求1所述的變量變矩油泵其特征在于內(nèi)齒式密封圈(1)的外形為短圓柱形，內(nèi)齒的形狀和大小與定位齒輪(3)，內(nèi)花鍵齒輪(21)之齒的形狀和大小相同，方向相反，即內(nèi)齒式密封圈(1)與所述齒輪的配合為此齒頂對彼齒窩、齒側(cè)對齒側(cè)、呈完全接觸狀態(tài)，其特征還在于內(nèi)齒式密封圈(1)的內(nèi)側(cè)還開有徑向溝槽，溝槽內(nèi)裝有蹄形密封環(huán)(23)。
4.根據(jù)權利要求1所述的變矩變量油泵其特征在于所述蹄形密封環(huán)(23)的形狀為U形，其長度上的斷面為矩形，該密封環(huán)(23)分為兩種一種是內(nèi)緊式(23b)，置于密封圈(1)齒頂處的溝槽內(nèi)；另一種是外漲式(23a)，置于密封圈(1)齒窩處的溝槽內(nèi)，兩種密封環(huán)的數(shù)量與內(nèi)齒式密封圈(1)的齒數(shù)相同。
5.根據(jù)權利要求1所述的變量變矩油泵，其特征在于所述齒輪為定位齒輪(3)，內(nèi)花鍵齒輪(21)，這兩種齒輪的大小，齒數(shù)相等，且齒頂為圓弧形，齒高等于或小于齒厚，其排列順序為定位齒輪、內(nèi)花鍵齒輪、定位齒輪、內(nèi)花鍵齒輪、定位齒輪，其中內(nèi)花鍵齒輪(21)可隨滑動側(cè)板(16)軸向移動，所述兩種齒輪的排列形式為近似“之”字形，其基本要求為其高壓工作腔的總數(shù)為4個，從油泵一側(cè)至另一側(cè)各高壓工作腔內(nèi)此齒體切入彼齒窩的切入量依次為1/4、2/4、3/4、4/4。
6.根據(jù)權利要求1所述的變量變矩油泵，其特征在于所述的花鍵軸(14)與內(nèi)花鍵齒輪(21)的花鍵與花鍵之間裝有球形鋼珠(20)，防脫彈簧(15)及檔圈(29)。
7.根據(jù)權利要求1所述的變量變矩油泵，其特征在于所述的密封塊為單齒密封，并分為固定密封塊(35)，滑動密封塊(41)，固定密封塊(35)安裝在高壓工作腔的內(nèi)花鍵齒輪一側(cè)，滑動密封塊(41)安裝在高壓工作腔的定位齒輪一側(cè)，固定密封塊(35)的一端透過滑動側(cè)板(16)，滑動密封塊(41)的一端透過固定側(cè)板(4)，滑動密封塊(41)與齒輪相背的一側(cè)通過密封銷(45)與泵殼構成一背壓腔(44)，固定密封塊(35)與齒輪相背的一側(cè)與背壓板(39)之間裝有圓柱形滾子(37)、檔圈(51)、防脫彈簧(52)，在背壓板(39)與泵殼之間通過密封銷(38)構成一背壓腔(50)。
8.根據(jù)權利要求1所述的變量變矩油泵，其特征在于所述的背壓輔助板(17)，設置在輔助變量推力彈簧(13)與雙層推力軸承(12)之間，背壓輔助板(17)與內(nèi)花鍵齒輪(21)同步移動，與背壓板頂柱(53)相連，并作用于背壓板(39)。
專利摘要一種屬于機械工業(yè)領域的變量變矩油泵,用來解決油泵不能變量變矩的問題。本泵利用外反饋油缸與變量推力彈簧推動泵體內(nèi)滑動側(cè)板的軸向移動,使高壓工作腔的容積和齒側(cè)單位面積的壓強按需要而改變,從而實現(xiàn)變量變矩之目的。本泵結構簡單、工作效率高、工作壓力高、流量脈動小、工藝性好,除了做各種用途的變量變矩油泵外,還可用于各種汽車、機車、船舶的無極變速,以及做變量變矩的油馬達使用。
文檔編號F15B15/14GK2425225SQ0021077
公開日2001年3月28日 申請日期2000年1月30日 優(yōu)先權日2000年1月30日
發(fā)明者郭躍生, 張聿龍 申請人:郭躍生