具有增強(qiáng)的排出口的變排量葉片泵的制作方法
【專利摘要】一種具有增強(qiáng)的排出口的變排量葉片泵，包括：轉(zhuǎn)子，其具有一組沿徑向延伸的葉片；控制環(huán)，其具有內(nèi)表面，葉片抵靠?jī)?nèi)表面，相鄰的葉片與控制環(huán)以及轉(zhuǎn)子形成泵送室，且控制環(huán)能夠繞樞軸運(yùn)動(dòng)以改變?nèi)~片的旋轉(zhuǎn)中心與控制環(huán)的旋轉(zhuǎn)中心之間的偏心距，從而改變泵的排量；進(jìn)入口，用于從泵入口將工作流體引入至泵送室；排出口，其相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向定位于進(jìn)入口的下游，以便將加壓工作流體從泵送室傳送至泵出口；以及，排出凹部，其相鄰于排出口形成在控制環(huán)的上表面和下表面中的至少一個(gè)中，并與排出口流體連通，以便形成增強(qiáng)的排出口，其中，排出凹部向上游延伸且繞樞軸與泵出口流體連通，并且控制環(huán)設(shè)置有密封件以阻止加壓工作流體經(jīng)過(guò)控制環(huán)泄漏。
【專利說(shuō)明】具有增強(qiáng)的排出口的變排量葉片泵
[0001]本申請(qǐng)是 申請(qǐng)人:“麥格納動(dòng)力系有限公司”于2009年4月24日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?00910137369.9、名稱為“具有增強(qiáng)的排出口的變排量葉片泵”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種變排量葉片泵。更具體地，本發(fā)明涉及一種包括被設(shè)計(jì)為用于提高泵的能量效率的增強(qiáng)的排出口的變排量葉片泵。
【背景技術(shù)】
[0003]直至目前為止，定排量泵已常規(guī)地用作為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油泵。為了防止在某些工作條件下的可能有破壞性的潤(rùn)滑油過(guò)度供給，已使用減壓閥或其它控制機(jī)構(gòu)以便將過(guò)度供給的油從泵的出口按路線發(fā)送回儲(chǔ)存器或泵入口。
[0004]盡管這種系統(tǒng)已被證明是可靠的并且經(jīng)濟(jì)的，但是這種系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn):能量被泵用來(lái)對(duì)僅由所述控制機(jī)構(gòu)改變方向至泵入口或儲(chǔ)存器的過(guò)度供給的油進(jìn)行加壓，且此能量被浪費(fèi)掉，從而降低了泵的能量效率。
[0005]近來(lái)，已考慮將變排量葉片泵用作為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油泵。通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)目刂茩C(jī)構(gòu)以改變泵的排量從而僅提供為發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作所必要的加壓潤(rùn)滑油的量，就不需要能量來(lái)對(duì)不需要的油進(jìn)行加壓，由此能夠提高泵和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的能量效率。
[0006]但是，變排量葉片泵的常規(guī)設(shè)計(jì)已被證明比所需的能量效率低，尤其在大排量工作條件下更是如此。
[0007]期望具有一種變排量葉片泵，所述變排量葉片泵相比常規(guī)的變排量葉片泵具有提高的工作能量效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種新穎的變排量葉片泵，其消除或減輕了現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺點(diǎn)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種變排量葉片泵，包括:轉(zhuǎn)子，其具有一組沿徑向延伸的葉片；控制環(huán)，其具有內(nèi)表面，所述葉片抵靠所述內(nèi)表面，相鄰的葉片與所述控制環(huán)以及所述轉(zhuǎn)子形成泵送室，且所述控制環(huán)能夠繞樞軸運(yùn)動(dòng)以改變所述葉片的旋轉(zhuǎn)中心與所述控制環(huán)的旋轉(zhuǎn)中心之間的偏心距，從而改變所述泵的排量；進(jìn)入口，用于從泵入口將工作流體引入至所述泵送室；排出口，其相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向定位于所述進(jìn)入口的下游，以便將加壓工作流體從所述泵送室傳送至泵出口 ；以及排出凹部，其相鄰于所述排出口形成在所述控制環(huán)的上表面和下表面中的至少一個(gè)中，并與所述排出口流體連通，以便形成增強(qiáng)的排出口。
[0010]本發(fā)明提供了一種包括增強(qiáng)的排出口的變排量葉片泵。所述增強(qiáng)的排出口為加壓流體離開(kāi)所述增強(qiáng)的排出口提供了附加的容積，并減小了當(dāng)加壓工作流體逆轉(zhuǎn)其流動(dòng)方向以進(jìn)入所述排出口時(shí)將以其它方式出現(xiàn)在所述排出口中的高壓區(qū)域。通過(guò)減小所述高壓區(qū)域，減小了所述泵的轉(zhuǎn)子上的反向轉(zhuǎn)矩，并提高了所述泵的能量效率。在一個(gè)實(shí)施方式中，用于所述泵的控制環(huán)的樞軸從常規(guī)的位置沿徑向向外定位，以允許排出凹部相鄰于所述排出口形成在所述控制環(huán)中且延伸經(jīng)過(guò)所述樞軸而到達(dá)所述泵出口。所述排出口與所述排出通道的組合形成增強(qiáng)的排出口。在第二實(shí)施方式中，所述排出凹部繞所述樞軸形成于所述控制環(huán)中，且在所述控制環(huán)上設(shè)置有密封件以便阻止加壓工作流體經(jīng)過(guò)所述控制環(huán)泄漏。在第三實(shí)施方式中，與形成在所述控制環(huán)中的所述排出凹部相鄰地設(shè)置有第二排出口，且所述排出凹部中的加壓工作流體能夠通過(guò)與所述泵出口流體連通的所述第二排出口離開(kāi)所述排出凹部。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]現(xiàn)在將參考附圖僅以示例的方式對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，在所述附圖中:
[0012]圖1示出了貫穿現(xiàn)有技術(shù)的變排量葉片泵的截面；
[0013]圖2示出了圖1中的泵的排出口部分的放大視圖，其中示出了工作流體的流動(dòng)；
[0014]圖3示出了沿圖1中的線3-3所截取的截面部分的立體圖；
[0015]圖4示出了貫穿根據(jù)本發(fā)明的變排量葉片泵的截面；
[0016]圖5示出了沿圖4中的線5-5所截取的截面部分的立體圖；
[0017]圖6示出了圖4中的泵的排出口部分的放大視圖，其中示出了工作流體的流動(dòng)；
[0018]圖7示出了貫穿根據(jù)本發(fā)明的另一變排量葉片泵的截面；
[0019]圖8示出了圖7中的泵的排出口部分的放大視圖，其中示出了工作流體的流動(dòng)；
[0020]圖9示出了貫穿根據(jù)本發(fā)明的另一變排量葉片泵的截面；以及
[0021]圖10示出了圖9中的泵的排出口部分的放大視圖，其中示出了工作流體的流動(dòng)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]現(xiàn)有技術(shù)的變排量葉片泵在圖1中以20整體表示。泵20包括泵殼體24以及位于殼體24中的腔室32內(nèi)的轉(zhuǎn)子28?？刂骗h(huán)36也定位于腔室32內(nèi)，且控制環(huán)36繞樞軸40樞轉(zhuǎn)，以便改變從轉(zhuǎn)子28延伸的一組葉片44的偏心度，進(jìn)而改變泵20的排量。
[0023]如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，當(dāng)轉(zhuǎn)子28旋轉(zhuǎn)(沿箭頭48所指示的方向)時(shí)，來(lái)自與泵入口 56相連的進(jìn)入口 52的工作流體被吸入形成于相鄰的葉片44、轉(zhuǎn)子28以及控制環(huán)36之間的泵室內(nèi)。隨著轉(zhuǎn)子28的旋轉(zhuǎn)，這些泵室中的每一個(gè)的容積首先增大，從而將工作流體從進(jìn)入口 52吸入泵室內(nèi)，然后，當(dāng)所述泵室與連接至泵出口 64的排出口 60形成流體連通時(shí)，所述泵室的容積減小。此減小的容積導(dǎo)致對(duì)供給至排出口 60的工作流體進(jìn)行加壓。
[0024]通過(guò)使控制環(huán)36繞樞軸40樞轉(zhuǎn)，能夠改變?nèi)~片44的旋轉(zhuǎn)中心與控制環(huán)36的旋轉(zhuǎn)中心之間的偏心距，以便在泵的旋轉(zhuǎn)期間改變泵室容積的變化，由此改變泵的排量。在圖1中，泵20的控制環(huán)36處于其最大偏心位置，即，位于最大體積排量的位置點(diǎn)。
[0025]其中一種已知的對(duì)葉片泵的優(yōu)化是在控制環(huán)36的上表面和下表面中與排出口 60的最狹窄端部(即，下游端)相鄰地設(shè)置被稱為“淚滴狀凹部”的凹部68。當(dāng)轉(zhuǎn)子28的旋轉(zhuǎn)依次將每個(gè)葉片44移向排出口 60的下游端時(shí)，加壓工作流體必然經(jīng)歷方向的逆轉(zhuǎn)以便離開(kāi)排出口 60，如圖2中的箭頭所示。
[0026]盡管凹部68提供了參與實(shí)現(xiàn)所述必要的工作流體的方向逆轉(zhuǎn)的一些附加的流動(dòng)區(qū)域，但是本發(fā)明人已判定，當(dāng)工作流體經(jīng)歷方向逆轉(zhuǎn)時(shí)，在排出口 60的最狹窄端部72處會(huì)出現(xiàn)顯著的壓力增加。具體地，所述最狹窄端部72 (在圖3最清晰可見(jiàn))有力地阻止了加壓工作流體的必要逆轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致顯著的壓力增加。此壓力增加導(dǎo)致向轉(zhuǎn)子28施加反向扭轉(zhuǎn)力，并要求向轉(zhuǎn)子28施加附加的輸入轉(zhuǎn)矩以克服所述反向轉(zhuǎn)矩。
[0027]此外，隨著凹部68的寬度必要地漸縮，使得凹部68終止于靠近樞軸40的76處以確保用于控制環(huán)36的足夠的密封表面，通過(guò)此區(qū)域76的工作流體的流動(dòng)受到限制，這也會(huì)促成所述壓力增加和所述反向轉(zhuǎn)矩。此外，由此引起的反向壓力隨工作流體的粘度而增加，因此尤其為泵所設(shè)定的大排量處啟動(dòng)和/或冷卻工作條件將加劇所述反向轉(zhuǎn)矩，
[0028]如本領(lǐng)域技術(shù)人員所顯而易見(jiàn)的，提供用于抵消所述反向轉(zhuǎn)矩所必需的輸入轉(zhuǎn)矩會(huì)在不能獲得任何有益之處的情況下導(dǎo)致泵20所需的工作能量增加，由此降低泵20的整體能量效率。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的變排量葉片泵的一種實(shí)施方式在圖4、圖5以及圖6中以100整體表示。與現(xiàn)有技術(shù)的泵20相類似，泵100包括泵殼體104以及位于殼體104中的腔室112內(nèi)的轉(zhuǎn)子108?？刂骗h(huán)116也定位于腔室112內(nèi)，且控制環(huán)116繞樞軸120樞轉(zhuǎn)，以便改變從轉(zhuǎn)子108延伸的一組葉片124的偏心度，進(jìn)而改變泵100的排量。
[0030]當(dāng)轉(zhuǎn)子108沿箭頭128所指示的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，工作流體經(jīng)由與泵入口 136流體連通的進(jìn)入口 132被引入至形成于相鄰的葉片124、轉(zhuǎn)子108以及控制環(huán)116之間的泵室。已在所述泵室內(nèi)加壓工作流體經(jīng)由排出口 140離開(kāi)這些泵室，所述排出口 140經(jīng)由通道148與泵出口 144流體連通。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)的泵20不同，在泵100中，控制環(huán)116包括與排出口 140的最狹窄端部156相鄰的排出凹部152。排出凹部152的徑向?qū)挾缺瓤杀容^的現(xiàn)有技術(shù)的淚滴狀凹部60大。此外，與淚滴狀凹部不同，排出凹部152從排出口 140的最狹窄端部156經(jīng)過(guò)樞軸120朝向排出口 140的上游端部和通道148延伸。在圖5中可以清楚看出，以這種方式，排出口 140和排出凹部152結(jié)合以便作用為增強(qiáng)的排出口。
[0032]為了容許排出凹部152的大的寬度和長(zhǎng)的長(zhǎng)度，將樞軸120相對(duì)于轉(zhuǎn)子108的旋轉(zhuǎn)中心沿徑向向外移動(dòng)，使得在與樞軸120相鄰的控制環(huán)116的頂表面和底表面處仍舊有足夠的材料可用于在控制環(huán)116與用于封閉室112的任意蓋(例如圖5所示的蓋160)和/或室112的上表面和/或下表面之間提供密封表面。通過(guò)沿徑向向外移動(dòng)樞軸120以及通過(guò)設(shè)置排出凹部152，由此獲得的增強(qiáng)的排出口的寬度158能夠顯著大于現(xiàn)有技術(shù)的泵20的排出口(如圖3所示)。
[0033]圖6示出了在泵100的增強(qiáng)的排出口中的如箭頭所指示的工作流體的方向逆轉(zhuǎn)。顯而易見(jiàn)，在排出口 140的最狹窄端部156處的排出凹部152的相對(duì)較大的寬度以及樞軸120的徑向向外的設(shè)置導(dǎo)致容積的顯著增加，在所述容積內(nèi)，加壓工作流體能夠?qū)崿F(xiàn)必要的方向改變。此外，通過(guò)使排出凹部152延伸經(jīng)過(guò)樞軸120，避免了在從最狹窄端部156至通道148之間的加壓工作流體的流動(dòng)路徑中的不適當(dāng)?shù)膲嚎s。
[0034]由于排出通道152的設(shè)置，相比現(xiàn)有技術(shù)的泵20，使用泵100已獲得能量效率的顯
著提高。[0035]如本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的，排出通道152的截面不必是恒定的，但是優(yōu)選要避免對(duì)經(jīng)過(guò)排出通道152的工作流體的流動(dòng)進(jìn)行任何實(shí)質(zhì)限制。此外，盡管在上述泵100的實(shí)施方式中，排出通道152形成于控制環(huán)116的上表面以及下表面中，但是也可以想到，在一些情況下，可能需要僅在控制環(huán)116的上表面或下表面中的一個(gè)中形成排出通道152。
[0036]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一變排量葉片泵200。在泵200中，與泵100的部件大體相似的部件用相同的參考數(shù)字來(lái)表示。
[0037]在泵200中，與泵100的情況不同，不必將樞軸120從轉(zhuǎn)子108的旋轉(zhuǎn)中心沿徑向向外移動(dòng)。取而代之，泵200包括通道204，所述通道204將排出口 140連接至泵出口 144，其中，通道204的口部環(huán)繞樞軸120?？刂骗h(huán)208以排出凹部212為特征，所述排出凹部212也環(huán)繞樞軸120。以這種方式，排出口 140與排出凹部212結(jié)合以便作用為增強(qiáng)的排出口。
[0038]為了提供必要的密封以阻止加壓工作流體從有效的排出口移至控制環(huán)208外部的腔室112，在控制環(huán)208上設(shè)置密封件216，且密封件216與腔室112中的密封表面220相接合。
[0039]如圖8所示，排出凹部212的寬度和長(zhǎng)度提供了相對(duì)較大的容積，在所述容積中，所述加壓工作流體能夠逆轉(zhuǎn)方向并進(jìn)入通道204，由此避免了不期望的高壓區(qū)域，從而減小了轉(zhuǎn)子108上的反向轉(zhuǎn)矩并提高了泵200的能量效率。
[0040]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的另一變排量葉片泵300。在泵300中，與泵100的部件大體相似的部件用相同的參考數(shù)字來(lái)表示。
[0041]在泵300中，控制環(huán)304形成有排出凹部308，所述排出凹部308罩蓋住形成于腔室112中的第二排出口 312。第二排出口 312經(jīng)由形成于泵殼體104中的一個(gè)或多個(gè)第二通道316與通道148流體連通?？刂骗h(huán)304上的排出凹部308的上部示例和下部示例由另一個(gè)孔(在圖9所示控制環(huán)304的位置上與第二排出口 312共軸)互連，使得每個(gè)排出凹部308中的工作流體能夠進(jìn)入第二排出口 312?？商娲?，第二排出口 312能夠設(shè)置于泵殼體104中用于排出凹部308的下部示例，而另一第二排出口(未示出)能夠設(shè)置于泵蓋中用于排出凹部308的上部示例。
[0042]在圖示實(shí)施方式中，第二通道316貫穿泵殼體104，但是，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，第二通道能夠以適當(dāng)?shù)姆绞叫纬?，且能夠形成于泵殼體104或泵蓋(未示出)中。
[0043]進(jìn)入排出凹部308的加壓工作流體能夠經(jīng)由第二排出口 312離開(kāi)排出凹部308，并經(jīng)由第二通道316到達(dá)通道148，以阻止與排出口 140的下游端156相鄰地形成高壓區(qū)域。排出凹部308和第二排出口 312與排出口 140相結(jié)合而形成增強(qiáng)的排出口，并且如同泵100和泵200的情況一樣，此增強(qiáng)的排出口減小了轉(zhuǎn)子108上的反向轉(zhuǎn)矩并提高了泵300的能量效率。
[0044]如圖10所示，來(lái)自排出口 140的加壓工作流體能夠進(jìn)入第二排出口 312，并流經(jīng)第二通道316而到達(dá)通道148，然后到達(dá)泵出口 144。
[0045]本發(fā)明提供了一種變排量葉片泵，其包括增強(qiáng)的排出口，所述增強(qiáng)的排出口減小了當(dāng)加壓工作流體逆轉(zhuǎn)其流動(dòng)方向以進(jìn)入所述排出口時(shí)以不同方式出現(xiàn)在所述排出口中的高壓區(qū)域。通過(guò)減小所述高壓區(qū)域，減小了泵的轉(zhuǎn)子上的反向轉(zhuǎn)矩并提高了泵的能量效率。在一種實(shí)施方式中，將用于泵控制環(huán)的樞軸從常規(guī)位置沿徑向向外定位，以允許排出凹部相鄰于所述排出口形成在控制環(huán)中且延伸經(jīng)過(guò)所述樞軸而到達(dá)所述泵出口。在第二實(shí)施方式中，排出凹部繞所述樞軸形成于所述控制環(huán)中，且在所述控制環(huán)上設(shè)置密封件以阻止加壓工作流體經(jīng)過(guò)所述控制環(huán)泄漏。在第三實(shí)施方式中，與形成于控制環(huán)中的排出凹部相鄰地設(shè)置有第二排出口，且所述排出凹部中的加壓工作流體能夠通過(guò)與所述泵出口流體連通的所述第二排出口離開(kāi)所述排出凹部。
[0046]本發(fā)明的上述實(shí)施方式意為本發(fā)明的示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離由在此所附權(quán)利要求所單獨(dú)限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行改變和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種變排量葉片泵，包括: 轉(zhuǎn)子，其具有一組沿徑向延伸的葉片； 控制環(huán)，其具有內(nèi)表面，所述葉片抵靠所述內(nèi)表面，相鄰的葉片與所述控制環(huán)以及所述轉(zhuǎn)子形成泵送室，且所述控制環(huán)能夠繞樞軸運(yùn)動(dòng)以改變所述葉片的旋轉(zhuǎn)中心與所述控制環(huán)的旋轉(zhuǎn)中心之間的偏心距，從而改變所述泵的排量； 進(jìn)入口，用于從泵入口將工作流體引入至所述泵送室； 排出口，其相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向定位于所述進(jìn)入口的下游，以便將加壓工作流體從所述泵送室傳送至泵出口 ；以及， 排出凹部，其相鄰于所述排出口形成在所述控制環(huán)的上表面和下表面中的至少一個(gè)中，并與所述排出口流體連通，以便形成增強(qiáng)的排出口， 其特征在于，所述排出凹部向上游延伸且繞所述樞軸與所述泵出口流體連通，并且所述控制環(huán)設(shè)置有密封件以阻止加壓工作流體經(jīng)過(guò)所述控制環(huán)泄漏。
2.如權(quán)利要求1所述的變排量葉片泵，其中，所述排出凹部的徑向?qū)挾缺苊庀噜徲谒鰳休S的實(shí)質(zhì)限制。
【文檔編號(hào)】F04C15/06GK103541894SQ201310478662
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2008年4月25日
【發(fā)明者】馬修·威廉森, 大衛(wèi)·R·沙爾弗, 切扎爾·塔納蘇卡 申請(qǐng)人:麥格納動(dòng)力系有限公司