[发明专利]椭圆—圆弧复合摆线转子机油泵及其转子和转子设计方法

说明书

技术领域

本发明属于机油泵技术领域,具体涉及一种椭圆—圆弧复合摆线转子机油泵及其转子，以及转子的设计方法。

背景技术

目前常用机油泵种类包括齿轮式与摆线转子式。摆线转子机油泵按齿数差分可以分为单齿差和多齿差，按外转子线型可以分成圆弧摆线转子机油泵、椭圆弧摆线转子机油泵以及双摆线转子机油泵等。单齿差机油泵中，若内转子齿数为n，则外转子齿数为n+1。内外转子间啮合形成n+1个区域，这n+1个区域体积由大到小，由小到大循环变化，完成吸油和排油。

现有的圆弧摆线和椭圆弧摆线转子机油泵外转子在齿根处通常采用倒圆角的工艺，存在啮合界线点，啮合界线点前的外转子齿廓参与啮合，啮合界线点后的外转子齿廓不参与啮合。为了保证圆弧摆线或椭圆弧摆线转子机油泵的内外转子连续传动，啮合界线点必须参与啮合。如图1所示，外转子的齿廓为椭圆，E为现有技术外转子齿底顶点，A为外转子齿顶点。内外转子在啮合过程中，并非外转子齿廓上所有点均参与啮合。外转子的齿廓段只有段参与啮合，其中点B为外转子的啮合界线点，点P为点B的速度瞬心。外转子上段为一段椭圆弧，段与段分别为半径不同的圆弧，但是外转子齿廓上段不参与啮合传动。为了保证内外转子之间n+1个区域的密封性能，现有机油泵的内外转子采用多齿啮合的方式。

同时，如图2所示，现有技术椭圆弧摆线转子机油泵的内外转子的齿廓滑动率存在极大值，容易出现较大的齿廓滑动，内外转子啮合过程中容易出现严重磨损的现象。

当内外转子在外转子啮合界线点B附近进行啮合时，磨损情况较其他啮合点更为严重，极端状况下还会导致转子失效，不能正常啮合传动。如果机油泵转子磨损情况得不到改善，则内外转子的啮合间隙增大，机油泄露量增多，机油泵输送的机油量也会持续减少，容积效率降低，影响发动机零部件的使用寿命。另外，当磨损造成内外转子齿廓的破坏时，会导致内外转子啮合传动因不能满足啮合原理的要求，连续传动将会出现啮合冲击和速度波动，同时会导致机油泵的噪声增大。如果人长期在高噪声的环境附近中工作、生活会感到疲劳、心情烦燥与注意力不集中，造成大脑反应迟钝等一系列症状，影响工作效率与生活质量。

虽然多齿啮合存在诸多问题，但是由于以往机油泵生产厂家加工精度较低，为了满足机油流量的要求，在设计内外转子间的传动时仍然采用多齿啮合，未对单齿啮合技术进行研究。而随着加工工艺的发展，采用单齿啮合技术而仍然能够满足流量要求的加工技术已经成熟，全共轭单齿啮合转子机油泵将会是机油泵类发展的下一个趋势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对当前圆弧或椭圆弧摆线转子机油泵存在的不足，提出一种椭圆—圆弧复合摆线的转子机油泵及其转子和转子设计方法。本发明的机油泵内外转子采用全共轭单齿啮合，磨损小，噪声低；重合度较高，动力传递性能好；密封段长度增加，容积效率提高。

本发明解决问题的技术方案是：一种椭圆—圆弧复合摆线转子，包括相互啮合的内转子和外转子，外转子的齿数比内转子的齿数多一个，外转子的每个齿的齿廓由一段椭圆弧和与该椭圆弧相切的一段圆弧组成，该椭圆弧弧长从齿顶点A至椭圆—圆弧复合点F，该圆弧弧长从椭圆—圆弧复合点F至齿底；内转子的每个齿的齿廓为外转子齿廓的全共轭曲线，且内、外转子为单齿啮合。

相应的，还提供了该椭圆—圆弧复合摆线转子的设计方法，包括如下步骤：

步骤(1)，确定转子啮合间隙Δ与椭圆—圆弧复合点F的关系；

在已有的同尺寸椭圆弧摆线机油泵转子的外转子齿廓上由齿顶点A至啮合界线点B之间设计一段椭圆弧，并在此椭圆弧上选取任意一点F为椭圆—圆弧复合点。则椭圆—圆弧复合点F与外转子椭圆弧段的啮合界线点B之间齿廓长度为令为齿顶顶点A至啮合界线点B的弧长与齿顶顶点A至椭圆—圆弧复合点F的弧长的差值，即

该椭圆—圆弧复合摆线转子的外转子椭圆弧段的参数方程为：