一种齿轮泵的制作方法

本发明属于泵技术领域，具体涉及一种齿轮泵。

背景技术：

在液压领域中，由于齿轮泵具有：结构简单，体积小，重量轻，零件少，工艺性好，制造容易，维修方便，价格低廉，自吸性能好，而且对油液的污染不敏感，工作工程中不易咬死或卡死，可输送高粘度的油液和稠度大的流体等优点，齿轮泵被广泛应用在液压领域中。

然而，现有的常规齿轮泵在使用过程中，存在以下缺点：流量和压力脉动较大，噪声大，高温效率低，排量不可变等问题，其中排量不可变在很大程度上限制了齿轮泵的应用范围。

技术实现要素：

为了实现齿轮泵的排量可变，本发明提出了一种齿轮泵。该齿轮泵，包括泵体、主动齿轮、从动齿轮、变量轴和变量杆；所述泵体上设有进油口和出油口；所述主动齿轮和所述从动齿轮位于所述泵体内并且啮合连接，所述主动齿轮和所述从动齿轮的啮合位置与所述泵体形成吸油腔和排油腔；所述变量轴与所述泵体转动连接，并且所述变量轴上设有沿其径向贯穿的过流孔；所述吸油腔与所述进油口保持连通，所述排油腔与所述出油口保持连通，并且所述吸油腔与所述排油腔之间设有直流通道，所述变量轴位于所述直流通道上，以控制所述直流通道的通断；所述变量杆与所述变量轴连接，以驱动所述变量轴相对于所述泵体进行往复转动。

优选的，该齿轮泵设有多个所述从动齿轮和多个变量轴；其中，多个所述从动齿轮沿所述主动齿轮的圆周方向依次与所述主动齿轮形成啮合传动连接，并且构成多个所述吸油腔和多个所述排油腔；每一个所述从动齿轮对应的吸油腔和排油腔之间均设有一个直流通道，并且多个变量轴分布在多个直流通道上，以控制对应所述直流通道的通断。

进一步优选的，所述变量杆同时与多个所述变量轴连接，以驱动多个所述，所有的所述直流通道开设在所述泵体上并且保持相互平行位置关系，所有的所述变量轴与所述变量杆连接后，任意两个所述变量轴上的过流孔之间存在0～180度之间的夹角。

进一步优选的，所有的所述直流通道开设在所述泵体上并且任意两个所述直流通道之间存在0～180度之间的夹角，所有的所述变量轴与所述变量杆连接后，所有变量轴上的过流孔保持相互平行位置关系。

优选的，所述变量杆与所述泵体活动连接，并且所述变量杆与所述变量轴活动连接，以驱动所述变量轴相对于所述泵体进行往复转动。

进一步优选的，所述变量杆与所述泵体沿直线方向滑动连接；所述变量轴的一端设有沿其径向的连接板，并且所述连接板上设有滑槽，所述变量杆上设有连接销；所述连接销的一端位于所述滑槽内，并且可以沿所述滑槽进行往复滑动。

进一步优选的，该齿轮泵还设有变量电杆；所述变量电杆的输出端与所述变量轴连接，以驱动所述变量轴相对于所述泵体进行往复直线移动。

优选的，所述进油口和所述出油口之间也设有一个归零直流通道，并且所述归零直流通道上设有一个可以相对于所述泵体往复转动的归零变量轴，所述归零变量轴上设有归零过流孔，以控制所述归零直流通道的通断。

优选的，所述变量轴与所述泵体采用可拆式固定连接。

与常规齿轮泵相比较，本发明的齿轮泵具有以下有益技术效果：

1、在本发明的齿轮泵中，通过设置由变量杆带动可以相对于泵体进行转动的变量轴，并且由变量轴控制排油腔和吸油腔之间的通断关系，从而在齿轮泵正常工作输出高压介质的过程中，借助变量杆控制变量轴的转动就可以调整排油腔与吸油腔之间的通流面积，从而对排量进行调整，达到对齿轮泵的变量控制效果。

2、在本发明的齿轮泵中，通过设置多个从动齿轮与主动齿轮进行啮合传动连接，并且设置多个变量轴分别控制多个从动齿轮中排油腔和吸油腔的连通关系。这样，就可以通过控制多个变量轴相对于泵体的转动角度，对不同从动齿轮中排油腔和吸油腔的连通关系进行调整控制，从而对齿轮泵的排量进行多档划分，并实现对齿轮泵不同排量的多档控制效果，提高对齿轮泵的精准变量控制。

3、在本发明的齿轮泵中，通过将变量轴与从动齿轮进行同轴设置，使变量轴同时成为从动齿轮转动的转轴。这样，就可以省去对从动齿轮的转轴设置，使变量轴进行排量调节的过程中同时作为从动齿轮的转轴，提高变量轴的利用率，优化整个齿轮泵的结构设计。

附图说明

图1为本实施例齿轮泵处于最大排量工况下的剖面结构示意图；

图2为本实施例齿轮泵沿图1中m-m方向的截面示意图；

图3为本实施例齿轮泵沿图1中n-n方向的截面示意图；

图4为本实施例齿轮泵沿图1中f方向的结构示意图；

图5为本实施例齿轮泵处于第二从动齿轮排量时沿图1中n-n方向的截面示意图；

图6为本实施例齿轮泵处于第二从动齿轮排量时沿图1中f方向的结构示意图；

图7为本实施例齿轮泵处于第一从动齿轮排量时沿图1中n-n方向的截面示意图；

图8为本实施例齿轮泵处于第一从动齿轮排量时沿图1中f方向的结构示意图；

图9为本实施例齿轮泵处于零排量时沿图1中n-n方向的截面示意图；

图10为本实施例齿轮泵处于零排量时沿图1中f方向的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

结合图1至图4所述，本实施例的齿轮泵包括泵体1，主动齿轮2，两个相同的从动齿轮，第一从动齿轮31、第二从动齿轮32，两个变量轴，第一变量轴41、第二变量轴42和变量杆5。

在泵体1上设有与外接低压管路连接的进油口11和与外接高压管路连接的出油口12。主动齿轮2和两个从动齿轮位于泵体1内部的同一平面内，并且两个从动齿轮同时与主动齿轮2进行啮合传动连接。此时，在第一从动齿轮31和主动齿轮2形成啮合位置的两侧分别与泵体1形成第一吸油腔31a和第一排油腔31b，在第二从动齿轮32和主动齿轮2形成啮合位置的两侧分别与泵体1形成第二吸油腔32a和第二排油腔32b，其中第一吸油腔31a和第二吸油腔32a同时与进油口11保持连通，第一排油腔31b和第二排油腔32b同时与出油口12保持连通，同时在第一排油腔31b和第一吸油腔31a之间设有第一直流通道31c，在第二排油腔32b和第二吸油腔32a之间设有第二直流通道32c。

第一变量轴41上设有沿其径向贯穿的第一过流孔411，并且第一变量轴41位于第一直流通道31c上，以控制第一过流孔411与第一直流通道31c的连通关系。第二变量轴42上设有沿其径向贯穿的第二过流孔421，并且第二变量轴42位于第二直流通道32c上，以控制第二过流孔421与第二流通道32c的连通关系。第一从动齿轮31转动连接在所述第一变量轴41上，第二从动齿轮32转动连接在第二变量轴42上。

变量杆5直接与泵体1活动连接，并且与第一变量轴41和第二变量轴42同时连接，以驱动第一变量轴41和第二变量轴42相对于泵体1进行往复转动，从而分别控制第一过流孔411与第一直流通道31c的连通关系以及第二过流孔421与第二流通道32c的连通关系。

此时，通过驱动主动齿轮进行转动，就可以带动两个从动齿轮进行同步转动，从而使位于两个吸油腔中的低压介质在对应主动齿轮和从动齿轮的旋转作用下被压缩升压并带入相应的排油腔中，进而通过与相应排油腔连通的辅助油路流至出油口，实现对高压介质的输出。与此同时，通过变量杆带动第一变量轴和第二变量轴进行相对于泵体的转动，就可以改变第一过流孔与第一直流通道的连通关系以及第二过流孔与第二流通道的连通关系。

其中，当第一变量轴转动至第一过流孔不与第一直流通道连通，且第二变量轴转动至第二过流孔不与第二直流通道连通时，第一排油腔和第二排油腔中的高压介质全部汇流至出油口输出，使该齿轮泵保持最大排量运行状态；当第一变量轴转动至第一过流孔与第一直流通道连通时，第一吸油腔与第一排油腔之间连通，使第一从动齿轮形成空转而失去对高压介质的输出；同理，当第二变量轴转动至第二过流孔与第二直流通道连通时，第二吸油腔与第二排油腔之间连通，从而使第二从动齿轮也形成空转而失去对高压介质的输出，达到对该齿轮泵排量的调整。

结合图3所示，在本实施例中，将第一直流通道31c和第二直流通道32c以保持相互平行的位置关系开设在泵体1上，而第一过流孔411和第二过流孔421采用夹角设置，即将第一过流孔411和第二过流孔421分别与第一直流通道31c和第二直流通道32c成0～180度且不同的夹角位置关系进行与变量杆5的初始位置连接。

此时，在通过变量杆逐渐驱动第一变量轴和第二变量轴进行转动的过程中，第一过流孔和第二过流孔就会逐次分别与第一直流通道和第二直流通道形成连通关系，即单次只有第一从动齿轮进入空转状态或第二从动齿轮进行空转状态，从而可以使该齿轮泵可以在多档排量之间进行逐级调整。

同样，在其他实施例中，也可以将第一过流孔和第二过流孔保持相互平行的位置关系进行安装以及与变量杆的连接，而第一直流通道和第二直流通道则采用夹角设置，即第一直流通道和第二直流通道保持夹角且与第一过流孔和第二过流孔成0～180度夹角位置关系进行开设。

进一步，结合图1、图3和图4所示，在本实施例的齿轮泵上还设有一个归零变量轴43，并且在进油口11和出油口12之间设有一个归零直流通道13。其中，归零变量轴43与泵体1转动连接并且与变量杆5连接，同时归零变量轴43位于归零直流通道13上且沿其径向设有一个归零过流孔431，以控制归零直流通道13的通断，即控制进油口11和出油口12之间的通断。

此时，在变量杆带动第一变量轴、第二变量轴和归零变量轴进行相对于泵体的转动过程中，当转动至第一过流孔与第一直流通道连通或第二过流孔与第二直流通道连通时，对应的第一从动齿轮或第二从动齿轮进入空转状态，达到减小排量的调整效果，当转动至归零过流孔与归零直流通道时，则进油口直接与出油口连通，从而使整个齿轮泵直接进行零排量状态，达到对该齿轮泵排量的快速归零控制效果。

在本实施例中，通过在主动齿轮的外圆周方向均布两个从动齿轮，形成两个排油腔同时进行高压介质输出，同时设置两个对应的直流通道和一个归零直流通道以及相关的三个变量轴，从而实现对该齿轮泵可以在全排量、第一从动齿轮排量、第二从动齿轮排量和零排量之间的调整控制。同样，在其他实施例中，根据使用工况和设计的要求，完全可以根据最大排量需求，调整从动齿轮的尺寸和数量，甚至吸油腔和排油腔的空间尺寸，从而满足对该齿轮泵的最大排量需求，以及增加变量轴和直流通道的数量，实现对该齿轮泵在更多不同排量之间进行调整，获得更高的精调效果。

结合图3所示，在本实施例中，变量杆5的端部设有一个变量电杆6，并且在变量电杆6的驱动下进行相对于泵体1的往复直线移动。同时，在三个变量轴的端部分别设有一个沿各自径向的连接板44，并且在每个连接板44上设有一个滑槽441，而在变量杆5上则设有三个连接销51。其中，三个连接销51的自由端分别位于三个滑槽441内，并且可以沿各自滑槽441进行往复滑动。

此时，变量杆在变量电杆的驱动作用下相对于泵体进行直线往复移动的过程中，就可以带动三个连接销分别沿三个滑槽移动进行相对移动，从而通过连接板带动三个变量轴进行转动，进而改变三个变量轴上过流孔与对应直流通道之间的通断关系，实现对该齿轮泵排量的调整。

同样，在其他实施例中，也可以采用其他设备驱动变量电杆进行往复移动，例如气缸或直线电机，同时也可以采用三个独立的变量杆分别对三个变量轴的转动进行控制，甚至直接采用三个电机与三个变量轴进行连接，通过控制电机的转动角度，实现对变量轴的转动控制。

此外，在其他实施例中，也可以将变量杆设计为齿条结构，并且在变量轴的外圆周表面开设直齿，从而使变量杆与变量轴形成齿啮合的传动连接，进而达到对变量轴转动的驱动控制。

结合图1所示，在本实施例中，变量轴41、42与泵体1之间采用可拆卸式转动连接，即变量轴41、42与泵体1进行插装转动连接之后借助可拆卸的泵盖14进行轴向定位固定。这样，在该齿轮泵的使用过程中，根据使用工况和使用要求的变化，对过流孔开设角度和孔径大小不同的变量轴进行快速更换，从而满足更多工况的使用要求，提高整个齿轮泵的使用效率。

此外，在本实施例中，将变量轴41、42分别与第一从动齿轮31和第二从动齿轮32同轴设置，从而使变量轴41、42可以分别作为第一从动齿轮31和第二从动齿轮32的转轴。这样，就可以省去对第一从动齿轮和第二从动齿轮的转轴独立设置，提高变量轴的使用效率，优化整个齿轮泵的结构设计。

在本实施例中，主动齿轮采用齿轮轴的结构形式，即主动齿轮上直接设有驱动轴进行外接驱动设备的连接。同样，在其他实施例中，也完全可以采用独立驱动轴的结构形式进行外接驱动设备与主动齿轮之间的驱动连接，并且驱动轴与主动齿轮之间采用可拆卸式固定连接。这样，就可以根据不同使用工况快速更换具有不同结构形式的驱动轴，例如花键轴或平键轴，从而满足与不同结构形式外接驱动设备的连接，保证该齿轮泵的正常使用。

此外，在本实施例中，由于第一排油腔和第二排油腔与同一个出油口形成连通关系，因此，在第一排油腔与出油口之间的油路上以及第二排油腔与出油口之间的油路上分别设有一个单向阀，从而使第一排油腔中的高压介质单向流至出油口以及使第二排油腔中的高压介质单向流至出油口，从而避免第一排油腔和第二排油腔形成直接连通关系，保证对该齿轮泵排量调整的顺利进行。

结合图1至图10所示，本实施例的齿轮泵进行高压介质输出时，首先将外接低压管路与进油口11进行连接，将外接高压管路与出油口12进行连接，然后启动外接驱动设备驱动主动齿轮2进行转动，从而带动第一从动齿轮31和第二从动齿轮32进行同步转动，使第一吸油腔31a和第二吸油腔32a形成负压将进油口11处的低压介质引入，进而在主动齿轮2和第一从动齿轮31和第二从动齿轮32的旋转作用下对低压介质进行压缩做功并带入相应的第一排油腔31b和第二排油腔32b中，进而汇流至出油口12，实现对高压介质的输出。

其中，在齿轮泵的上述运行过程中，要进行排量调整时启动变量电杆6，通过变量杆5带动第一变量轴41、第二变量轴42和归零变量轴43相对于泵体1进行逐渐转动，从而改变第一直流通道31c、第二直流通道32c和归零直流通道13的通断关系，即调整第一吸油腔31a和第一排油腔31b之间的连通关系，第二吸油腔32a和第二排油腔32b之间的连通关系，以及进油口11和出油口12之间的连通关系，进而达到对该齿轮泵排量的调整。

当变量杆5位于图4所示位置，第一变量轴41、第二变量轴42和归零变量轴43位于图3所示位置时，第一直流通道31c、第二直流通道32c和归零直流通道13均处于断开状态。此时，第一从动齿轮31两侧的第一吸油腔31a和第一排油腔31b处于断开状态，通过第一从动齿轮31和主动齿轮2流至第一排油腔31b中的高压介质全部流至出油口12处，第二从动齿轮32两侧的第二吸油腔32a和第二排油腔32b也处于断开状态，通过第二从动齿轮32和主动齿轮2流至第二排油腔32b中的高压介质也全部流至出油口12处，使该齿轮泵保持在第一从动齿轮排量、第二从动齿轮排量和主动齿轮排量总和的最大排量工况下运转。

当变量杆5移动至图6所示位置，第一变量轴41、第二变量轴42和归零变量轴43转至图5所示位置时，第一过流孔411将第一直流通道31c连通，而第二直流通道32c和归零直流通道13则处于断开状态。此时，进油口11和出油口12处于断开状态，第一从动齿轮31两侧的第一吸油腔31a和第一排油腔31b处于连通关系，第二从动齿轮32两侧的第二吸油腔32a和第二排油腔32b处于断开状态。这样，第一吸油腔31a中通过第一从动轮31流至第一排油腔31b以及第二吸油腔32a中通过主动齿轮2流至第一排油腔31b中的高压介质全部回流至进油口11处，而第一吸油腔31a中通过主动齿轮2流至第二排油腔32b以及第二吸油腔32a中通过第二从动齿轮32流至第二排油腔32b中的高压介质则流至出油口12处，使该齿轮泵保持在第二从动轮全部排量和主动齿轮一半排量之和的工况下运转。

当变量杆5移动至图8所示位置，第一变量轴41、第二变量轴42和归零变量轴43转至图7所示位置时，第二过流孔421将第二直流通道32c连通，而第一直流通道31c和归零直流通道13则处于断开状态。此时，进油口11和出油口12处于断开状态，第一从动齿轮31两侧的第一吸油腔31a和第一排油腔31b处于断开状态，第二从动齿轮32两侧的第二吸油腔32a和第二排油腔32b处于连通关系。这样，第一吸油腔31a中通过第一从动轮31流至第一排油腔31b以及第二吸油腔32a中通过主动齿轮2流至第一排油腔31b中的高压介质全部回流至出油口12处，而第一吸油腔31a中通过主动齿轮2流至第二排油腔32b以及第二吸油腔32a中通过第二从动齿轮32流至第二排油腔32b中的高压介质则回流至进油口11处，使该齿轮泵保持在第一从动轮全部排量和主动齿轮一半排量之和的工况下运转。

当变量杆5移动至图10所示位置，第一变量轴41、第二变量轴42和归零变量轴43转至图9所示位置时，第一直流通道31c和第二直流通道32c处于断开状态，而归零过流孔431将归零直流通道13连通。此时，进油口11和出油口12直接连通，将第一从动齿轮31两侧的第一吸油腔31a和第一排油腔31b连通，将第二从动齿轮32两侧的第二吸油腔32a和第二排油腔32b也连通，使流入第一排油腔31b和第二排油腔32b中的高压介质全部流至进油口11处，使该齿轮泵进入零排量工况下运转，停止对高压介质的输出。

在上述调整过程中，通过对变量轴转动角度的精准控制，也可以实现对直流通道的通流面积进行精准微调整，从而达到对该齿轮泵排量的精调效果。