[发明专利]一种步进电机控制的叶片式无级变量机油泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种车用机油泵，尤其是涉及一种步进电机控制的叶片式无级变量机油泵。

背景技术

常规定排量机油泵以发动机热怠速时的机油需求量为设计依据且泵油量随转速变化几乎呈线性增加，导致高速时输出油量过多，机油压力也过高。通常情况下需要采用机油限压阀来旁通掉多余的机油，来保证发动机的正常运转，但这样会浪费一部分机油泵耗功。因此，采用可变排量机油泵，并使其按照润滑系统的实际需求特性进行按需供油，对减少机油泵功率消耗，改善燃油经济性具有现实意义。

国内外已开发了相当数量的可变排量机油泵，如转子式、外齿轮式、叶片式等，但大多数变量泵采用反馈机油来驱动变量执行机构，需采用多个液压阀来控制反馈机油，且油道布置复杂，导致机油泵变量响应迟滞，压力波动大，泄漏多。而且此类机油泵只能实现一级或二级变量，不能实现与发动机润滑系统的最优匹配。目前还没有采用步进电机控制变量执行机构并实现无级变量的叶片式机油泵。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种由步进电机控制变量执行机构的叶片式无级变量机油泵，该机油泵能够根据发动机不同工况下的机油需求特性，自动调节外调节环与转子之间的偏心距，从而改变泵入发动机机油道内的油量，实现与润滑系统之间的自动匹配，采用步进电机能够精确控制变量机油泵的排量，大大提高了系统的精度，简化了泵体及控制机构，使系统运行效率更高，在实际应用中有很高的价值。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种步进电机控制的叶片式无级变量机油泵，包括：

泵体，其上设有一空腔，该空腔上设有排油口和吸油口；

配流盘，设在泵体的空腔内并设有排油腔和吸油腔，排油腔和排油口连通，吸油腔和吸油口连通；

外调节环，设在配流盘上并位于泵体的空腔内；

转子，位于外调节环内，与外调节环的内壁形成环状腔体，转子上设有多个径向延伸的叶片，所述的叶片的顶部抵接调节外环的内环壁，通过叶片将环状腔体分割成多个容积腔，转子两端均设有偏心叶片支撑环，该偏心叶片支撑环抵接叶片的根部，在调节叶片的偏心度的同时，使叶片在运动过程中始终与外调节环的内壁接触，实现容积腔密封，容积腔的体积随着转子的转动而变化，使得与其连通的排油腔和吸油腔的气压变化，实现排油和吸油；

泵盖，设在泵体的空腔上，覆盖该空腔；

驱动轴，依次穿过泵体、配流盘、外调节环以及转子并活动连接于泵盖上，转子固定在驱动轴上，可随驱动轴转动；

直线输出轴，从泵体的一侧伸入空腔，并抵接外调节环，用于调整外调节环的位置，进而改变容积腔的体积；

步进电机，其转轴连接直线输出轴，控制直线输出轴的伸入泵体空腔的长度。

所述的外调节环与泵体空腔的内壁之间设有起到辅助复位作用的弹簧。

所述的外调节环的两侧分别设有一矩形卡槽，该矩形卡槽在泵体空间内限定外调节环的移动位置，所述的直线输出轴抵接于一侧的矩形卡槽内，所述的弹簧设置在另一卡槽内。

配流盘的排油腔和吸油腔的边缘均开设有半圆形的减振槽，排油腔的减振槽用于排油腔的预升压，吸油腔的减振槽用于排油腔的预泄压。

所述的步进电机为两相混合式步进电机，由与该步进电机连接的ECU控制脉冲串和方向信号，步进电机具有步距角小、启停及反转响应快、可靠性高且误差不累积等优点，而且电机的响应仅由输入脉冲串确定，因而可以采用开环控制。当发动机运行工况变化时，发动机的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)会根据润滑系统实际所需的机油量输出脉冲串和方向信号，控制步进电机输出相应的位移值，从而改变外调节环与转子之间的偏心距，达到所需排量。

步进电机的转轴的前端为导螺杆，该导螺杆连接直线输出轴，将转轴的旋转运动转换成直线输出轴的直线运动。

所述的直线输出轴为由轴承级金属材料加工而成的空心轴，该直线输出轴的一端车削出内螺纹，与所述导螺杆的螺纹配合，另一端为一矩形块，抵接外调节环。

所述的叶片设有至少三个，所述的容积腔的数量与叶片数量相等。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的步进电机控制的叶片式无级变量机油泵采用步进电机及直线输出轴来控制外调节环位置的变化，从而改变各容积腔在吸油区和排油区之间的容积变化程度，实现对发动机润滑系统的变量供油，提高了发动机润滑系统的安全性、可靠性、经济性，延长了机油、机油滤清器、机油冷却器等的使用寿命。