CN110425222B - 一种用于流体泵的轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于流体泵的轴承，当所述流体泵工作时，在所述流体泵中形成有供流体泵出的正压区(28)，以及供流体流入的负压区(27)，在所述轴承(25)的轴孔(26)孔壁上分别形成有沿轴向延伸的流体供给槽(253)和流体回流槽(254)，其中，所述流体供给槽(253)与所述正压区(28)连通，所述流体回流槽(254)与所述负压区(27)连通，并且，所述流体供给槽(253)呈盲槽状。本发明可降低油封的抱紧力，或是直接省去油封，降低油泵的制造成本。

Description

一种用于流体泵的轴承

技术领域

本发明涉及一种流体泵，尤其涉及用于流体泵的轴承。

背景技术

流体泵，例如油泵，在工作时，油泵内转子高速转动，为减小转轴与泵体轴孔孔壁即滑动轴承之间的摩擦，必须对接触部分进行润滑。

中国专利申请公开公报CN105298837A中公开了一种对滑动轴承进行润滑的技术方案，其通过形成油通路来实现对滑动轴承的润滑。

然而，上述技术方案虽然以相对简单的结构和相对低的成本实现了滑动轴承的润滑，但是为了防止润滑油沿马达轴向泵的外部流出，需要在泵壳体与马达轴之间设置密封构件，而且为了保证良好的密封性能，要求马达轴与密封构件之间具有一定的抱紧力，一方面，这使得油泵的启动扭矩增大，导致启动失败率上升，油泵的损耗增大、效率降低；另一方面密封构件必须选用更加耐磨的材料，导致原材料成本上升。上述问题最终会导致产品的市场竞争力降低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于流体泵的轴承，其既可以对转轴进行润滑又能防止润滑介质的泄漏，同时还可以降低流体泵启动时需要的扭矩以及运转时消耗的能量。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于流体泵的轴承，当流体泵工作时，在流体泵中形成有供流体泵出的正压区，以及供流体流入的负压区，在轴承的轴孔孔壁上分别形成有沿轴向延伸的流体供给槽和流体回流槽，其中，流体供给槽与正压区连通，流体回流槽与负压区连通，并且，流体供给槽呈盲槽状。

本发明的一个技术方案的用于流体泵的轴承，当流体泵工作时，在流体泵中形成有供流体泵出的正压区，以及供流体回流的负压区，在轴承的轴孔壁上分别形成有沿轴向延伸的流体供给槽、流体回流槽以及沿周向延伸的流体贮存槽，其中，流体供给槽与正压区连通，流体回流槽与所负压区连通，并且，流体供给槽呈盲槽状，流体回流槽的一端与流体贮存槽连通。

本发明的另一个技术方案的用于流体泵的轴承，流体供给槽和流体回流槽设于流体泵工作时在轴孔内形成润滑膜的负压区域。

本发明的另一个技术方案的流体泵的轴承，流体供给槽和流体回流槽分别设于流体泵工作时所受主要载荷的两侧。

本发明的另一个技术方案的流体泵的轴承，当流体泵工作时，驱动流体泵的轴在轴孔中转动，在轴的转动方向上，流体回流槽位于离开润滑膜的正压区域一侧的区域，流体供给槽位于进入润滑膜的正压区域一侧的区域，并且从流体回流槽到所述的流体供给槽的夹角大于或等于30°且小于或等于180°，优选大于或等于60°且小于或等于160°，进一步优选大于或等于90°且小于或等于140°。

本发明的另一个技术方案的流体泵的轴承，流体供给槽设于润滑膜的膜厚最大处附近。

本发明的另一个技术方案的流体泵的轴承，在轴向上，流体供给槽的长度与轴孔长度之比大于或等于0.5且小于或等于0.95。

本发明的另一个技术方案的流体泵的轴承，流体供给槽的流道面积大于流体回流槽的流道面积。

如上所述，本发明的用于流体泵的轴承中，在轴孔孔壁上分别形成有沿轴向延伸的流体供给槽和流体回流槽，流体供给槽与正压区连通，流体回流槽与负压区连通，且流体供给槽是盲槽。该结构使得来自正压区的流体从流体供给槽泵入到轴孔中对轴和轴孔进行润滑，并使流向泵体外部的流体通过流体回流槽吸回至负压区，既达到了对滑动轴承进行润滑的目的，又减少了流体向泵体外部的泄漏量，还能通过流体回流槽将杂质、油泥和摩擦屑等与润滑油一起带走，防止其堆积在轴孔处对各运动件造成磨损。

同时，由于减少了流体向泵体外部的泄漏量，所以可以降低油封处流体的压力积蓄，可以减小油封实现密封所需的抱紧力，从而达到了降低流体泵转动时的摩擦扭矩，提高流体泵启动成功率的效果，因此提高了产品的可靠性，同时，减少了油封唇部与转轴的磨损。

如上所述，由于所封堵的流体压力降低，可降低油封抱紧力，从而油封可选用低等级油封，油封的等级越低则价格越低，选择低等级油封可降低流体泵的整体制造成本，同时泵的转轴和油封可以使用廉价的原材料，降低原材料成本，尤其是在大批量生成时，其成本降低更加明显。

根据本发明的另一个技术方案，在轴孔的孔壁上设置了沿轴向延伸的流体供给槽和流体回流槽以及沿周向延伸的流体贮存槽，并且流体供给槽是盲槽，流体回流槽的一端与流体贮存槽连通，将来自正压区的流体从流体供给槽泵入到轴孔中对轴和轴孔进行润滑，再使流向泵体外部的流体贮存到流体贮存槽中并通过流体回流槽吸回至负压区，既达到了对轴和轴孔进行润滑的目的，又可以有效地防止流体泄漏到泵体外部，因此可以省去油封零件，进而可省去油封的压装工艺，泵整体的制造成本更低，同时由于没有油封的存在，流体泵的转轴不再受到油封唇部的摩擦，降低了泵运转时的摩擦力矩，具有更低的运行能耗，还可降低泵体中轴承的轴向高度，实现产品整体的小型化。另外，流体贮存槽设置可以使向轴向流出的流体在该处汇聚，并使其失去压力，同时可使油泥、摩擦屑等杂质临时贮存收集起来，并能通过流体回流槽将其与润滑油一起带走，防止其堆积在轴孔处对各运动件造成磨损。

根据本发明的另一个技术方案，流体供给槽和流体回流槽设于流体泵工作时在轴孔内形成润滑膜的负压区域，有利于在轴与轴孔之间形成稳定的润滑膜。

根据本发明的另一个技术方案，流体供给槽和流体回流槽分别设于流体泵工作时所受主要载荷的两侧，进一步有利于在轴与轴孔之间形成稳定的润滑膜。

根据本发明的另一个技术方案，流体回流槽位于离开润滑膜的正压区域一侧的区域，流体供给槽位于进入润滑膜的正压区域一侧的区域，并且从流体回流槽到的流体供给槽的夹角大于或等于30°且小于或等于180°，更加有利于在轴与轴孔之间形成稳定的润滑膜。

根据本发明的另一个技术方案，流体供给槽位于润滑膜的膜厚最大处附近时是在轴与轴孔之间形成稳定的润滑膜的最佳位置。

根据本发明的另一个技术方案，在轴向上，流体供给槽的长度与轴孔长度之比大于或等于0.5且小于或等于0.95，优选大于或等于0.6且小于或等于0.9，既能对轴和轴孔进行良好的润滑，又能有效地防止流体的泄漏。根据本发明的另一个技术方案，流体供给槽的流道面积大于流体回流槽的流道面积，有利于形成稳定的具有良好支撑力的润滑膜。

附图说明

图1显示为本发明的电动油泵于一实施例中的爆炸图。

图2显示为本发明的泵体于第一实施例的主视图。

图3显示为图2的A-A剖视图。

图4显示为摆线泵的工作原理图。

图5显示为本发明的泵体于第二实施例的剖视图。

图6显示为本发明的轴承的轴孔内动压润滑的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例中流体泵以电动油泵100为例，请参阅图1，图1显示了作为本发明的电动油泵100的爆炸图。

如图1所示，该电动油泵100从下往上依次设有基座1、泵体2、提供驱动力的电机3和后盖4，通过紧固件依次将基座1、泵体2、提供驱动力的电机3和后盖4固定连接，紧固件可选用螺钉、螺栓或销轴。基座1的底部与变速箱或者发动机(图1中未示出)等应用对象相连，其基座1开设有贯穿自身上下两侧端面一进油孔11和一出油孔12，当电动油泵100工作时，启动电机3，电动油泵100会将变速箱内的油从进油孔11吸入并加压后从出油孔12泵出。

本发明的第一实施例示于图2和图3，图2给出了泵体于第一实施例中的主视图，图3给出了图2的A-A剖视图，为了便于视图，剖面未加剖面线。在本实施例中，如图2-图3所示，泵体2包括泵体本体24和轴承25，在泵体本体24上设置腔室23，该腔室23内装配有外转子21和与外转子21内啮合的内转子22，图2中，在腔室23的轴向端面231上设有正压区28和负压区27。

需要说明的是，图1中的电动油泵100选用的是摆线泵，摆线泵的工作原理如图4所示，内转子22和外转子21进行内啮合，其内转子22存在6个外齿，相应地，外转子21存在7个内齿，内转子22按图示方向顺时针旋转，内转子22的每个外齿与外转子21的内齿的不同部位啮合，内转子22与外转子21之间形成的7个齿间空间图4中齿224与齿225、齿225与齿226、齿226与齿221分别与外转子21构成三个齿间空间各齿间空间的容积是从大变小的，内转子22左侧分别形成压油腔281、压油腔282和压油腔283，压油腔281、压油腔282和压油腔283分别与泵体2上的正压区28连通；齿221与齿222、齿222与齿223、齿223与齿224之间分别与外转子21构成三个齿间空间，各齿间空间的容积是从小变大的，内转子22右侧就构成了吸油腔271、吸油腔272和吸油腔273，吸油腔272和吸油腔273分别与泵体2上的负压区27连通。其中，负压区27连通吸油腔271、吸油腔272和吸油腔273，正压区28连通压油腔281、压油腔282和压油腔283。随着内转子22按图示方向的旋转，吸油腔273、吸油腔272和吸油腔271中的油液被从负压区27依次送入正压区28。

进一步地，如图3所示，轴承25具有轴孔26，该轴孔26的一侧开口连通腔室23，电机转轴33插入该轴孔26内与内转子22联接，电机转轴33与电机转子32联接，在电机3启动时电机转轴33带动内转子22旋转，泵体2的轴承25构成电机转轴33的滑动轴承。在轴承25的远离腔室23的端部开设有用于放置密封构件例如油封5的凹槽29，该凹槽29的底部与轴孔26相通。为保证电机转轴33与轴孔26孔壁之间的润滑，在本实施例中，在轴孔26的孔壁上设有沿轴向延伸的流体供给槽253，流体供给槽253呈盲槽状，其开口端与腔室23连通；在轴孔26的孔壁上还设有沿轴向延伸的流体回流槽254，该流体回流槽254与腔室23连通且贯通轴孔26的孔壁，具体地，依照图3，流体回流槽254与用于放置油封5的凹槽29连通。在腔室23的轴向端面231上还设有流体供给流路251和流体回流流路252，流体供给流路251连通正压区28和流体供给槽253，流体回流流路252连通负压区27和流体回流槽254。

正压区28通过流体供给流路251连通流体供给槽253，向轴孔26供油，对电机转轴33与轴孔26进行润滑；负压区27通过流体回流流路252连通流体回流槽254，从轴孔26将油抽回，阻止润滑油沿电机转轴33向泵体2的外部流出。

需要说明的是，当正压区28内的油沿流体供给槽253被泵入到电机转轴33与轴孔26孔壁之间的间隙时，由于流体供给槽253呈盲槽状，油进入时只能流到流体供给槽253的封闭端，此时流体供给槽253的封闭端起到拦截作用，使得流体供给槽253内的油难以流到电机3内。

此外，设置流体回流槽254还可以起到对滑动轴承的清洗作用，将杂质、油泥和摩擦屑与润滑油一起带走，防止其堆积在轴孔26处对各运动件造成磨损，从而导致电动油泵100产生故障。

进一步地，在本实施例中，用于放置油封5的凹槽29的底部与轴孔26连通，但该凹槽29不与流体供给槽253连通。在装配时该油封5套设在电机转轴33上，油封5与电机转轴33存在一定抱紧力。需要说明的是，由于流体供给槽253并不直接与油封5所在凹槽29连通，同时，轴孔26内的油以及汇集到凹槽29处的油都会被流体回流槽254吸回到负压区27中，因此会降低油封5处油积蓄的油压，由于需封堵的油压降低，所以可以减小油封5的抱紧力，从而达到了降低电动油泵100转动时的摩擦扭矩，提高电动油泵100启动成功率的效果，而且，可以降低运转时的能耗，提高了电动油泵100的效率，同时，由于减少了油封唇部与转轴的磨损，所以能够提高产品的可靠性。

由于需要封堵的油压被降低，所以可降低油封5的抱紧力，从而油封5可选用低等级油封，油封5的等级越低则价格越低，选择低等级油封5可降低电动油泵100的整体制造成本，同时电机转轴33和油封5可以使用廉价的原材料，降低原材料成本，尤其是在大批量生成时，其成本降低更加明显。

图5给出了泵体第二实施例中的剖视图，为了便于视图，剖面未加剖面线。如图5所示，本实施例与第一实施例不同之处在于：1、取代油封5用的凹槽29，在轴孔26的孔壁上设置有沿周向延伸的流体贮存槽255；2、在轴孔26的孔壁上沿轴向延伸设置的流体回流槽254’的一端与腔室23连通，另一端与流体贮存槽255连通。

设置流体贮存槽255可以使沿电机转轴33轴向流动的油在该处汇聚，并使其失去压力，同时可使油泥、摩擦屑等杂质临时贮存于此，防止其对各运动件造成损伤。

正压区28通过流体供给流路251连通流体供给槽253，向轴孔26供油，对电机转轴33与轴孔26进行润滑；负压区27通过流体回流流路252连通流体回流槽254’，把轴孔26的孔壁上以及汇聚到流体贮存槽255中的润滑油通过流体回流槽254’抽回至负压区27内，从而阻断油沿轴向流动泄露至向泵体2外部。另一方面，临时贮存在流体贮存槽255中的油泥、摩擦屑等杂质可通过流体回流槽254’被抽回到负压区27，确保滑动轴承油路的清洁。

在本实施例中，设置有流体贮存槽255后，将不再发生油流出泵体2的情况，此时可以省去油封5零件，从而可省去油封5及油封5的压装工艺，电动油泵100整体的制造成本更低，同时由于没有油封5的存在，从而电机转轴33不再受到油封唇部的摩擦，降低了电动油泵100转轴转动时的摩擦力矩，具有更低的运行能耗，除此之外还可降低泵体2的轴向高度，达到将产品整体小型化的效果。

在第一、二实施例中，流体供给流路251将流体供给槽253和正压区28连通；流体回流流路252将流体回流槽254、254’和负压区27连通。在电动油泵100的工作过程中，电机转轴33会受到主要载荷影响，在电机3转动过程中，电机转轴33所接触油的动力学作用形成楔形液膜产生油楔压力来平衡主要载荷。其中，主要载荷可以是电动油泵100的转动部分，例如内转子22、电机转轴33和电机转子和磁钢等的重力、内转子22所受到的油压的径向推力等。

如图6所示，电机转轴33按照图示方式旋转，同时电机转轴33受到图示方向的主要载荷F，图6给出了电机转轴33在轴孔内旋转形成的润滑油膜。参照图6，根据流体动压润滑原理，图中给出带有阴影线的部分为润滑油膜的承载区域，该承载区域为油膜的正压区域，除却承载区域的其他部分则为油膜负压区域。

为确保正压区28内的油可以连续不断地泵入轴孔26内，进一步地，流体供给槽253和流体回流槽254、254’设置在位于泵体2工作时在轴孔26内形成润滑膜的负压区域。在本实施例中，流体供给流路251和流体回流流路252分设于该泵体2工作时所受主要载荷F的两侧，图6中给出了流体供给槽253和流体回流槽254、254’的设置区域分别为区域E和区域D，即在进入润滑膜的正压区域一侧的区域E设置流体供给槽253，在离开润滑膜的正压区域一侧的区域D设置流体回流槽254、254’。

优选地，从流体回流槽254、254’到流体供给槽253的夹角α大于或等于30°且小于或等于180°，如果夹角α小于30°，则可能发生从流体供给槽253进入到轴孔26中到油直接被从流体回流槽254、254’抽走，不利于形成润滑膜的现象；如果夹角α大于180°，则流体供给槽253和/或流体回流槽254、254’会接近润滑膜的正压区域，破坏润滑膜正压区域的形成。进一步优选，夹角α大于或等于60°且小于或等于160°。更加优选的方案是使夹角α大于或等于90°且小于或等于140°。

再优选将流体供给槽253设置在润滑膜的膜厚最大处附近，即轴与轴孔的间隙最大处附近，此时可兼顾润滑和防泄漏二个方面均达到良好的效果。

此外，流体供给槽253的轴向长度过短则会有一部分轴得不到充分的润滑，过长则容易加剧油液沿轴向的泄漏，不仅不利于轴的润滑，而且还会降低油泵整体的效率。在本发明中，流体供给槽253的轴向长度与轴孔26度长度之比大于或等于0.5且小于或等于0.95，优选大于或等于0.6且小于或等于0.9。

再者，为了在轴孔26中形成稳定的具有良好支撑作用的润滑膜，应使流体供给槽253的流道面积大于流体回流槽254、254’的流道面积。

接下来，说明如前述构成的本发明的工作过程。

假设如图6所示电机转轴33受到主要载荷F，电机3的电机转轴33驱动内转子22转动，进而内转子22带动外转子21转动，由此，油从进油孔11被吸入负压区27，之后泵入正压区28再从出油孔12被泵出。在这个过程中由于正压区28内存在正压，正压区28的油通过流体供给流路251被泵入流体供给槽253内，流体供给槽253内的油在电机转轴33转动过程中被带入电机转轴33和泵体2轴孔26的间隙内，将电机转轴33的外周面包裹，再从流体回流槽254、254’回流到负压区27内。

针对第一实施例，在电机转轴33转动过程中，存在微量润滑油沿着电机转轴33流向油封5处，由于油封5的存在从而保证该微量润滑油被阻挡，同时由于流体回流槽254与凹槽29连通，油封5处的油被吸回流体回流槽254内，保证油封5处不存在使油向泵体2外部流出的油压。

针对第二实施例，在电机转轴33转动过程中，沿着电机转轴33向泵体2外部流动的润滑油在流体贮存槽255中汇集并失去压力，并通过流体回流槽254’被吸回到负压区27内，可以省去油封5以及油封5的压装工艺，大大降低了电动油泵100的整体制造成本，也可以使电动油泵100在轴向上缩短与设置油封相应的厚度，从而可实现产品的小型化。

虽然以上是以电动油泵100为例进行说明的，但是本领域普通技术人员应当理解本发明并不局限于电动油泵100，也可以是例如水泵、气泵等一切流体泵。此外，虽然本发明是以摆线泵为例进行说明的，但是本领域普通技术人员应当理解本发明并不局限于摆线泵，也可以是例如叶片泵、柱塞泵、其他齿轮泵等一切泵，只要在流体泵工作时，在流体泵中形成有供流体泵出的正压区，以及供流体流入的负压区即可。另外，轴承也可以与泵体是分体的，通过安装而固定在泵体上。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种用于流体泵的轴承，当所述流体泵工作时，在所述流体泵中形成有供流体泵出的正压区（28），以及供流体流入的负压区（27）， 所述轴承（25）的特征在于，在所述轴承（25）的轴孔（26）孔壁上分别形成有沿轴向延伸的流体供给槽（253）和流体回流槽（254），其中，所述流体供给槽(253)通过流体供给流路(251)与所述正压区(28)连通，所述流体回流槽(254)通过流体回流流路(252)与所述负压区(27)连通，所述流体供给槽(253)为具有开口端和封闭端的盲槽状，且所述开口端与所述正压区（28）连通；

流体被吸入负压区(27)并被泵入正压区(28)，在正压区(28)内存在的正压作用下，正压区(28)的流体通过流体供给流路(251)被泵入流体供给槽(253)内，流体供给槽(253)内的流体在轴转动过程中被带入轴和轴孔(26)的间隙内，再从流体回流槽(254)回流到负压区(27)内。

2.一种用于流体泵的轴承，当所述流体泵工作时，在所述流体泵中形成有供流体泵出的正压区（28），以及供流体回流的负压区（27），所述轴承（25）的特征在于，在所述轴承（25）的轴孔（26）孔壁上分别形成有沿轴向延伸的流体供给槽（253）、流体回流槽（254’） 以及沿周向延伸的流体贮存槽（255），其中，所述流体供给槽(253)通过流体供给流路(251)与所述正压区(28)连通，所述流体回流槽(254’)通过流体回流流路(252)与所述负压区(27)连通，并且，所述流体供给槽(253)为具有开口端和封闭端的盲槽状，且所述开口端与所述正压区（28）连通，所述流体回流槽（254'）的一端与所述流体贮存槽（255）连通；

流体被吸入负压区(27)并被泵入正压区(28)，在正压区(28)内存在的正压作用下，正压区(28)的流体通过流体供给流路(251)被泵入流体供给槽(253)内，流体供给槽(253)内的流体在轴转动过程中被带入轴和轴孔(26)的间隙内，再从流体回流槽(254’)回流到负压区(27)内。

3.根据权利要求1或2所述的流体泵的轴承，其特征在于，所述流体供给槽（253）和所述流体回流槽（254，254’）设于所述流体泵工作时在所述轴孔（26）内形成润滑膜的负压区域。

4.根据权利要求3所述的流体泵的轴承，其特征在于，所述流体供给槽（253）和所述流体回流槽（254，254’）分别设于所述流体泵工作时所受主要载荷（F）的两侧。

5.根据权利要求4所述的用于流体泵的轴承，其特征在于，当所述流体泵工作时，驱动流体泵的轴在所述轴孔（26）中转动，在所述轴的转动方向上，所述流体回流槽（254，254’）位于离开润滑膜的正压区域一侧的区域（D），所述的流体供给槽（253）位于进入润滑膜的正压区域一侧的区域（E），并且从所述流体回流槽（254，254’）到所述的流体供给槽（253）的夹角（α）大于或等于30°且小于或等于180°。

6.根据权利要求5所述的流体泵的轴承，其特征在于，所述流体供给槽（253）设于所述润滑膜的膜厚最大处附近。

7.根据权利要求1~6中任意一项所述的用于流体泵的轴承，其特征在于，在所述轴向上，所述流体供给槽（253）的长度与所述轴孔（26）长度之比大于或等于0.5且小于或等于0.95。

8.根据权利要求1~6任一项所述的用于流体泵的轴承，其特征在于，所述的流体供给槽（253）的流道面积大于所述流体回流槽（254，254’）的流道面积。