[发明专利]一种类椭圆齿廓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，具体涉及一种类椭圆齿廓转子机油泵及其转子，以及转子的设计方法。

背景技术

机油泵按结构主要分为外啮合齿轮式机油泵、内啮合转子式机油泵和柱塞泵等，其作用为提高机油压力，广泛应用于车辆及工程机械的润滑系统，保证机油在润滑系统内的不断循环。汽车和工程机械中所采用的转子式机油泵多采用椭圆齿廓。

现有椭圆转子机油泵的外转子在齿廓上某处存在啮合界线点，啮合界线点附近滑动率很大，磨损较高。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。如图1所示，外转子的齿廓为椭圆，A’为现有技术椭圆齿廓外转子齿顶点，B’为现有技术椭圆齿廓外转子齿底顶点，C’为现有技术椭圆齿廓齿底圆弧段与圆弧倒角切点，D’为现有技术椭圆齿廓圆弧倒角与椭圆段切点，F’为现有技术椭圆齿廓啮合界限点。内外转子在啮合过程中，外转子的齿廓段只有段参与啮合，段不参与啮合。为了保证内外转子之间z₁(外转子齿数)个区域的密封性能，内外转子每对齿均需要参与啮合。

随着流量、磨损以及噪声性能等要求的提高，普通的椭圆转子泵已经不能满足现有的需求。而决定以上性能的关键影响因素之一，就是转子的线形。内外转子的齿廓线形不仅决定了机油泵的啮合平稳性和连续性，其齿间形成的密封腔体积以及间隙也决定了其流量性能。因此，研究转子式机油泵的转子齿廓线型对这些性能的提升非常重要。同时，为了尽可能降低开发与改型成本，开发的新型齿廓线形必须具有与普通椭圆齿廓相同的基本设计参数。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对当前椭圆齿廓转子机油泵存在的不足，提出一种类椭圆齿廓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多齿啮合，泵体可采用现有技术椭圆齿廓机油泵体。低速流量大、啮合界限点处磨损量小于现有技术椭圆转子，并降低了内转子上油液产生的扭矩。

本发明解决问题的技术方案是：一种类椭圆齿廓转子，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，外转子的每半个齿的齿廓由一段类椭圆弧、一段齿底圆弧以及与类椭圆弧和齿底圆弧同时相切的圆弧倒角组成；

所述类椭圆弧弧长从齿顶点A至椭圆-圆弧倒角切点D，所述圆弧倒角弧长从椭圆-圆弧倒角切点D至圆弧倒角-齿底圆切点C，所述齿底圆弧弧长从圆弧倒角-齿底圆切点C至齿底顶点B；

所述类椭圆弧的椭圆率随齿廓角呈平方根递增；

所述内转子的每个齿的齿廓为外转子类椭圆段齿廓的共轭曲线，啮合过程中内外转子的每一对齿均参与啮合，啮合线封闭。

相应的，还提供了该类椭圆齿廓转子的设计方法，包括如下步骤：

步骤(1)，确定外转子类椭圆理论齿廓；

以具有相同基本设计参数的椭圆外转子的其中一个齿廓中心O_T为类椭圆外转子的齿廓中心，构造其理论齿廓；在以外转子中心O₁为圆心，固连在外转子上的直角坐标系O₁-(x₁,y₁)内，类椭圆外转子的齿廓方程为：

式(1)中，x₁,为类椭圆外转子的齿廓横坐标，y₁为类椭圆外转子的齿廓纵坐标；b为原椭圆齿廓的短半轴长；R₁为齿廓中心O_T到外转子中心O₁的距离；α为过外转子理论齿廓上任意点与齿廓中心O_T的连线与y₁轴的夹角(齿廓角)；

a₀为与齿廓角α有关的系数，a₀的表达式如式(2)所示：

式(2)中，a为原椭圆齿廓的长半轴长；当α从0增至π/2时，a₀从b按平方根增至a；

步骤(2)，确定外转子类椭圆理论齿廓啮合界限角与类椭圆-圆弧倒角切点角，并由此构造外转子实际齿廓；

由式(3)，可求得为外转子理论齿廓上过任意点的切线与x₁轴的夹角γ；

当过类椭圆外转子齿廓上某点的法线与外转子节圆的交点数目为1时，外转子圆心到该线的距离等于外转子节圆半径，如式(4)所示：

x₁·cos(γ)+y₁·sin(γ)＝r₁(4)

式(4)中，r₁为外转子节圆半径；