发动机端盖集成式机油泵总成的制作方法

1.本发明涉及车辆发动机润滑技术，尤其涉及机油泵技术。


背景技术：

2.传统的曲轴直驱式机油泵体积庞大，重量高，且位于曲轴周围的油泵泵体和泵盖无法通过螺栓锁紧。随着油温和油压的增加，泵体和泵盖的轴向变形增加，泵内部的转子或齿轮与泵体、泵盖之间的端面间隙增加，导致机油泵的内部泄漏和外部泄漏增加，增加了机油泵的油耗，降低了机油泵的工作效率。
3.此外，对于传统的曲轴直驱式机油泵而言，发动机曲轴与机油泵油泵轴的传动比为1：1。因此，对于转速范围通常在0～2200rpm而言的柴油发动机来说，传统的曲轴直驱式机油泵不能涵盖机油泵的整个最优工况，从而影响了机油泵的工作效率。
4.目前，也有个别厂商提出了发动机端盖集成式机油泵总成的设计方案，该发动机端盖集成式机油泵总成包括发动机端盖和机油泵。机油泵包括泵体、油泵轴及油泵驱动齿轮，泵体与发动机端盖集成为一体，油泵驱动齿轮与油泵轴相连，并与安装在发动机曲轴上的曲轴驱动齿轮相啮合，以接收发动机曲轴输出的扭矩。该方案通过齿轮传动将曲轴直驱式机油泵调整为非直驱式油泵，但是其曲轴驱动齿轮通常采用过盈的方式压装在发动机曲轴上，造成在装配时机油泵的油泵驱动齿轮与曲轴上的曲轴驱动齿轮对齿较困难，影响了装配效率。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于提供一种发动机端盖集成式机油泵总成，其解决了与发动机曲轴相连的曲轴驱动齿轮与机油泵的油泵驱动齿轮在装配时对齿困难的问题，且易于装配到发动机曲轴上，油泵工作效率高。
6.本发明实施例提供了一种发动机端盖集成式机油泵总成，包括发动机端盖和机油泵；机油泵包括泵体、油泵轴及油泵驱动齿轮，泵体与发动机端盖集成为一体，油泵驱动齿轮与油泵轴相连；发动机端盖设有供发动机曲轴穿过的端盖通孔；其特点在于，发动机端盖集成式机油泵总成包括曲轴驱动齿轮和曲轴驱动齿轮保持结构；曲轴驱动齿轮可转动地设置于发动机端盖，并与油泵驱动齿轮外啮合；曲轴驱动齿轮具有供发动机曲轴穿过的轴孔，轴孔正对端盖通孔，且曲轴驱动齿轮设有用于连接发动机曲轴以使曲轴驱动齿轮能够跟随发动机曲轴同步转动的轴连接结构；曲轴驱动齿轮保持结构用于将曲轴驱动齿轮保持于发动机端盖，以阻止曲轴驱动齿轮从发动机端盖脱落。
7.上述的发动机端盖集成式机油泵总成，其中，曲轴驱动齿轮与油泵驱动齿轮的传动比使得当发动机曲轴的转速为900rpm～1500rpm时，机油泵的转速v满足：1000rpm≤v≤4000rpm。
8.上述的发动机端盖集成式机油泵总成，其中，机油泵包括泵盖，泵盖靠近所述发动机端盖的内侧，泵盖通过多个紧固件与泵体可拆卸地连接。
9.上述的发动机端盖集成式机油泵总成，其中，机油泵为变排量机油泵，变排量机油泵包括比例式电磁阀或开关式电磁阀，比例式电磁阀或开关式电磁阀的进口连通发动机润滑系统的主油道，比例式电磁阀或开关式电磁阀的出口连通变排量机油泵的反馈腔。
10.采用上述技术方案后，本发明至少具有以下优点和特点：
11.1、本发明实施例将与发动机曲轴相连的曲轴驱动齿轮和机油泵的油泵驱动齿轮均集成在发动机端盖上，二者处于外啮合状态，从而解决了曲轴驱动齿轮与油泵驱动齿轮分开装配对齿困难的问题，同时，曲轴驱动齿轮可通过轴连接结构快速安装到发动机曲轴上，装配便捷；
12.2、本实施例设有曲轴驱动齿轮保持结构，可将曲轴驱动齿轮保持在发动机端盖上，防止曲轴驱动齿轮在运输过程中因震动发生脱落；
13.3、本实施例的机油泵集成在发动机端盖上，缩小了油泵体积,泵盖与机油泵可通过紧固件牢固连接，避免了机油泄露，降低了机油泵的功耗，提高了机油泵的工作效率,从而起到提升发动机热效率的作用，同时也降低了总成重量；
14.4、通过设计曲轴驱动齿轮与驱动油泵齿轮的传动比，可解决柴油机曲轴直驱式机油泵转数低、可用于调节变量的范围窄、变量机油无法发挥变量的问题，使调节变量的范围变宽，实现按需供油，减少功耗损失，从而实节油减排的效果。对于转速在2200rpm以下的大扭矩低转速发动机，本发明实施例通过齿轮传动升速，可使当发动机曲轴的转速为900rpm～1500rpm时，机油泵的转速范围在1000rpm-4000rpm变化，使机油泵运转在最优的工作效率区间，让油泵发挥出最优的工作效率；
15.5、本发明实施例通过比例式电磁阀或开关式电磁阀控制变排量机油泵的排油量，实现了按需供油，节能降耗。
附图说明
16.图1示出了根据本发明一实施例的发动机端盖集成式机油泵总成的正视示意图。
17.图2示出了根据本发明一实施例的发动机端盖集成式机油泵总成的后视示意图。
18.图3示出了根据本发明一实施例的发动机端盖集成式机油泵总成的爆炸示意图。
19.图4示出了根据本发明一实施例的发动机端盖集成式机油泵总成的剖面示意图。
20.图5示出了根据本发明一实施例的发动机端盖集成式机油泵总成与发动机曲轴的装配示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
22.图1至图4分别示出了根据本发明一实施例的发动机端盖集成式机油泵总成的结构示意图。图5示出了根据本发明一实施例的发动机端盖集成式机油泵总成与发动机曲轴的装配示意图。请参阅图1至图5。根据本发明一实施例的发动机端盖集成式机油泵总成，包括发动机端盖1、机油泵2、曲轴驱动齿轮3及曲轴驱动齿轮保持结构。
23.机油泵2包括泵体21、泵盖22、油泵轴23及油泵驱动齿轮24。泵体21与发动机端盖1集成为一体，在本实施例中，泵体21与发动机端盖1一体成型，利用发动机端盖1的一部分作为机油泵的泵体21，从而减轻了产品的整体重量。泵盖22靠近发动机端盖1的内侧，泵盖22
通过多个紧固件(本实施例中紧固件为第一螺栓81)与泵体21可拆卸地连接。本说明书中，发动机端盖1的内侧是指靠近发动机内部的一侧，发动机端盖1的外侧是指靠近发动机外部的那一侧。油泵轴23的一端穿过泵盖22，油泵驱动齿轮24安装于油泵轴23的一端，以带动油泵轴23同步转动。
24.泵体21设有贯通发动机端盖外侧面的安装通孔210，油泵轴23的另一端可转动地插设在安装通孔210中。借助于安装通孔210，在将油泵驱动齿轮24过盈压装在油泵轴23时，能够为油泵轴23提供轴向的支撑，从而得以实现油泵驱动齿轮的过盈压装。
25.进一步地，机油泵2包括安装通孔密封结构，该安装通孔密封结构包括密封罩25、密封圈26以及开设于发动机端盖外侧面的环形密封槽27。环形密封槽27环绕安装通孔210。密封罩25包括罩本体251、自罩本体251的侧壁底端周缘向外沿径向延伸的环形凸缘252以及自环形凸缘252的外侧周缘向顶部弯折的环形翻边253。罩本体251的顶壁2511遮住安装通孔210，罩本体251的侧壁2512伸入环形密封槽27中，环形翻边253与环形密封槽27的外侧面过盈配合，以使得罩本体的侧壁2512将密封圈26抵压在环形密封槽27的内侧面上，从而达到密封的效果。可选地，环形凸缘252的垂向截面呈波浪形，波浪形结构能够增强弹性。在一种具体的实施方式中，密封罩25的材质为不锈钢。
26.在本实施例中，机油泵1为叶片泵，图3中示出了叶片泵的叶片281、偏心环282等零件。在其它的实施例中，机油泵1也可以是摆线转子泵、齿轮泵、钟摆式滑片泵或铰链式叶片泵(铰链式叶片泵不属于传统的叶片泵)等。
27.发动机端盖1设有供发动机曲轴9穿过的端盖通孔10。曲轴驱动齿轮3可转动地设置于发动机端盖1，并与油泵驱动齿轮24外啮合。曲轴驱动齿轮3具有供发动机曲轴9穿过的轴孔30，轴孔30正对端盖通孔10。
28.在本实施例中，曲轴驱动齿轮3包括齿轮轴31和齿轮盘32，齿轮轴31的一端可转动地插设于端盖通孔10中，齿轮盘32与齿轮轴31的另一端相连，并与油泵驱动齿轮24外啮合。齿轮轴31具有沿轴向延伸的中心通孔，该中心通孔构成上述的轴孔30。
29.曲轴驱动齿轮3还设有用于连接发动机曲轴9以使曲轴驱动齿轮3能够跟随发动机曲轴9同步转动的轴连接结构。在本实施例中，轴连接结构为设置于轴孔30内壁的花键槽301，曲轴驱动齿轮3与发动机曲轴9采用花键间隙配合，装配十分便捷。在其它的实施例中，轴连接结构也可以是设置于轴孔30内壁的键等。
30.曲轴驱动齿轮保持结构用于将曲轴驱动齿轮3保持于发动机端盖1，以防止曲轴驱动齿轮3在运输过程中因震动等原因从发动机端盖1脱落。
31.曲轴驱动齿轮保持结构包括第一轴向限位结构和第二轴向限位结构，第一轴向限位结构设置于曲轴驱动齿轮3与发动机端盖1之间，用以限制曲轴驱动齿轮朝靠近发动机端盖外侧的方向移动的轴向移动量，第二轴向限位结构设置于曲轴驱动齿轮与发动机端盖之间，用以限制曲轴驱动齿轮朝靠近发动机端盖内侧的方向移动的轴向移动量。
32.进一步地，第一轴向限位结构包括设置于曲轴驱动齿轮3的第一限位部以及设置于发动机端盖1、并与第一限位部相配合的第二限位部，第二轴向限位结构包括设置于曲轴驱动齿轮3的第三限位部以及设置于发动机端盖1、并与第三限位部相配合的第四限位部，发动机曲轴9具有与曲轴驱动齿轮3相配合、以阻止曲轴驱动齿轮3朝靠近发动机端盖内侧的方向移动的第五限位部。当曲轴驱动齿轮3装配到发动机曲轴9上时，第五限位部与曲轴
驱动齿轮3相配合，以使第三限位部与第四限位部之间始终具有间隙，不会接触，从而使得曲轴驱动齿轮保持结构不会干涉曲轴驱动齿轮的转动。
33.在本实施例中，第一轴向限位结构包括设置于曲轴驱动齿轮3的第一台阶面331(即前述的第一限位部)以及设置于发动机端盖1的止挡面131(即前述的第二限位部)，止挡面131抵靠第一台阶面331，以阻止曲轴驱动齿轮3朝靠近发动机端盖外侧的方向轴向移动。第二轴向限位结构包括设置于曲轴驱动齿轮的第二台阶面332(即前述的第三限位部)以及设置于发动机端盖1的弹性挡片41(即前述的第四限位部)，弹性挡片41的一端通过螺栓固定于发动机端盖1，弹性挡片41的另一端呈钩状，并正对所述第二台阶面332，弹性挡片41的另一端与第二台阶面332之间具有间隙。设置弹性挡片可使得曲轴驱动齿轮的装配更加便捷，而且弹性挡片不会对发动机的正常工作造成干扰。
34.在本实施例中，第五限位部为发动机曲轴9的轴肩。当发动机端盖集成式机油泵总成安装于发动机曲轴9时，发动机曲轴9的轴肩抵靠曲轴驱动齿轮3的端面(图5中曲轴驱动齿轮3的左侧端面)，从而可限制曲轴驱动齿轮3朝靠近发动机端盖内侧的方向轴向移动，并使弹性挡片41的另一端与第二台阶面332始终不会接触，从而使得曲轴驱动齿轮保持结构不会干涉曲轴驱动齿轮的转动。
35.在另一种实施方式中，第二轴向限位结构也可以采用以下结构，即通过螺栓将弹性挡片固定在曲轴驱动齿轮32的端面上，在发动机端盖的端盖通孔10的孔壁上设置与弹性挡片相配合的台阶状止挡部。
36.在又一种实施方式中，曲轴驱动齿轮保持结构还可以采用小台阶过盈，将曲轴驱动齿轮冷冻后放入端盖通孔10，待温度恢复常温后能形成倒扣防止曲轴驱动齿轮轴向松脱。
37.本发明实施例的曲轴驱动齿轮保持结构在机油泵总成产品的运输过程中及装配到发动机曲轴之前可阻止曲轴驱动齿轮从发动机端盖脱落，而在其装配到发动机曲轴上之后也无需拆下曲轴驱动齿轮保持结构，且曲轴驱动齿轮保持结构不会干涉曲轴驱动齿轮的运转。
38.在一种具体的实施方式中，曲轴驱动齿轮3与油泵驱动齿轮24的传动比使得当发动机曲轴9的转速为900rpm～1500rpm时，机油泵1的转速v满足：1000rpm≤v≤4000rpm。之所以这样设计，是由于发明人在实践中发现机油泵通常在1000～4000rpm转速时总效率最优。对于低转速的柴油发动机而言，通过齿轮传动升速，可使当发动机曲轴的转速为900rpm～1500rpm时，机油泵的转速范围在1000rpm～4000rpm变化，使机油泵运转在最优的工作效率区间，让油泵发挥出最优的工作效率。
39.在一种具体的实施方式中，机油泵1为变排量机油泵，变排量机油泵包括比例式电磁阀5，比例式电磁阀5的进口连通发动机润滑系统的主油道，比例式电磁阀5的出口连通变排量机油泵的反馈腔。通过比例式电磁阀可控制变排量机油泵的排油量，实现了按需供油，节能降耗。在其它的实施方式中，也可以用开关式电磁阀替代比例式电磁阀。
40.本实施例的机油泵总成将曲轴驱动齿轮、机油泵和发动机端盖集成在一起，与传统的曲轴直驱式机油泵总成相比重量降低约10％-20％，与传统的采用渐开线圆弧齿轮泵或摆线转子泵的曲轴直驱式机油泵总成相比，油泵总效率可以提升40％以上，与传统的采用叶片变量泵的曲轴直驱式机油泵总成相比，油泵总效率可以提升10％以上，每1千瓦时可
以节约燃油1g以上。
41.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。