CN100379991C - 变量泵 - Google Patents

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CN100379991C CNB2004100586156A CN200410058615A CN100379991C CN 100379991 C CN100379991 C CN 100379991C CN B2004100586156 A CNB2004100586156 A CN B2004100586156A CN 200410058615 A CN200410058615 A CN 200410058615A CN 100379991 C CN100379991 C CN 100379991C
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Abstract

一种变量泵包括一个后盖和安置在凸轮环两侧并且与凸轮环滑动接触的侧板。后盖在凸轮环的侧面有一个具有吸入口的端面。在泵的壳体和凸轮环之间的室中装有密封件用于将该室划分为两个部分,即第一和第二两个工作室。在后盖的端面上具有一个连接槽和终端槽用来为吸入口和第二工作室之间提供一个流体的通道。

Description

变量泵技术领域本发明涉及一种变量泵,该泵用作向压力装置如汽车动力转向装置 提供液压的源,更具体地说本发明涉及通过改变泵的主体的容积来控制 排量的变量泵。 背景技术典型的变量泵具有一个围绕传动轴旋转的转子,安装在转子外圃可 以径向运动的叶片,和一个偏心地安置在转子外圆并且具有一个大体圃 形的内表面的凸轮环。由于转子和凸轮环相互偏置,当转子旋转时叶片 发生相应的径向运动而其前端与凸轮环的内圃表面滑动接触.这样轴向 邻近的叶片之间形成的每个泵室的容积连续地增减。某些变量泵还包括一个控制泵室容积的机构。这种变量泵的凸轮环 安置在转子外圆的凸轮环可以摆动,并且其两侧可以被关闭件滑动关 闭.泵室的容积可以通过调节凸轮环的摆动改变转子和凸轮环之间的偏 心率进行任意的调节。凸轮环被可以摆动地安置在基本上是椭圓的适配 环中。适配环的内部根据凸轮环的第一和第二摆动方向划分为第一和第 二工作室。吸入和排出通道分别与位于凸轮环中的吸入和排出区域相连.排出 通道上有一个孔。第一工作室用于引入由控制阀控制其压力的工作流 体。第二工作室中装有一个将凸轮环向第一工作室偏置的弹黃,并且始终由吸入通道引入低压工作流体.控制阀根据节流孔上下游側之间的压 差对按照压差引入第一工作室的工作流体进行控制。上述变量泵的笫二工作室设置维持吸入侧的低压,而笫一工作室的 压力则根据孔上下游之间的压差决定。因此,在泵低转速时希望增加工 作流体的流速(其特征在于凸轮环对第一工作室的位移最大从而具有最 大的偏心率),从而消除高压工作流体由第一工作室通过周围的空隙泄
漏到低压侧所引起的不便。关闭件位于凸轮环的侧面,包括一个对凸轮环吸入区开放的吸入口 和一个对凸轮环排出区开放的排出口 。吸入和排出口与吸入和排出通道 分别相连。该关闭件也有一个低压吸入孔,该节流孔沿轴向延伸与笫二 工作室和吸入通道相连,通过该孔吸入通道的低压流体总被引入第二工 作室。 发明内容但是,上述变量泵由于与吸入口平行且轴向延伸的低压引入孔位于 一个关闭件上,可以始终将第二工作室中的压力维持为低压,使得吸入 通道需要布置在低压引入口的后部,引起吸入通道布置的灵活性下降。因此本发明的一个目的是提供一种变量泵,以提高这种需将笫二工 作室中的压力始终维持在低压的泵的设计上的灵活性。本发明提供一种变量泵,包括: 一个被传动轴旋转的转子,该转子具有多个安装成可径向收回的叶片; 一个安装在转子外圃上可以相对于转子摆动的凸轮环; 一对安装在凸轮环两侧的关闭件,该关闭件与凸轮 环之间滑动接触,该对关闭件之一具有或者两者均具有在凸轮环一側设有一个吸入口的端面; 一个密封件,安置于泵壳体和凸轮环之间形成的 室中,密封件将该室划分为两个部分,形成第一和第二工作室; 一个装 在第二工作室中的弹簧,该弹簧使凸轮环在增加由凸轮环、转子和叶片 构成的泵室的容积的方向上向第一工作室偏移; 一个将工作流体引入凸 轮环中的吸入区域的吸入通道,该吸入区域通过吸入口吸取工作流体, 吸入通道和第二工作室中在泵运行时始终流体连通; 一个将凸轮环中的 排出区域的工作流体向外部排出的排出通道; 一个位于排出通道上的 孔;和一个控制阀,根据所述孔上下游侧之间的压差工作,控制阀用来 控制进入第一工作室中的工作流体的压力;其特征在于:上述在端面设 有吸入口的关闭件内基本沿着其端面形成有一个连接通道,该连接通道 在吸入口和第二工作室之间提供流体连通。 附图说明本发明的其他目的和特性通过以下参考附图进行的说明将变得更
为明显.图1是沿图2的1-1线的剖视图,给出本发明的变量泵的一个实 施例。图2是采用本发明的实施例的纵向剖视图;图3是图2中由线3-3看去的端视图;图4与图3相似是由图2中线4-4看去的视图;图5与图l相似是沿困2中线5-5看去的本发明的实施例的剖视图;图6与图5相似是沿困2中线6-6看去的本发明的实施例的剖视图;图7与图4相似是本发明的另一个实施例的视图。 具体实施方式以下将参考附图对采用本发明的变量泵的实施例加以说明,图1-6是本发明的一个实施例.参考图2,变量泵起一个向液压装置比如动力转向装置提供液压的作用,它包括一个由发动机驱动的传动 轴1和壳体2,该壳体又包括一个具有一个用于容纳泵主体的凹面3a 的主体3和一个安装在主体3上以遮盖凹面3a的后盖4,泵的壳体2 由可旋转的传动轴1支承,该轴又与转子5结合在一起旋转,也参考图 1,转子5的外周具有若干径向的槽而位于其中的叶片可以径向移动,凸轮环7和转子5 —起构成泵的主体,转子5安置在凸轮环的内側。 凸轮环7由大体为圃形的内凸轮面构成,叶片6的前端与该内凸轮面滑 动接触.凸轮环7的部分外圃周面(图l给出其下端)由泵的壳体2支 承,可以相对于销8进行摆动。通过相对于销8的摆动,可以对凸轮环 7相对于转子5的偏心进行调节。注意,凸轮环7的中心通过凸轮环的 摆动可以大体安置如图l所示的横向方向。通常,凸轮环7变量泵中相对于转子5的旋转中心具有一定的偏移。 这样,当转子5旋转时叶片6的前端与凸轮环7的内圃周表面滑动接触> 在相邻的叶片6之间构成的泵室的容积也会相应地增加或减小,从而使 泵实现连续地运行.当凸轮环7和转子5之间的偏心的数量改变时,泵
室容积的变化率也相应变化从而改变泵的流量。参见图l和2, 一个适配环9与泵的壳体2的凹面3a相啮合,其内 部形成一个用于容纳凸轮环7的空间。侧板10和适配环9 一起位于凹 面3a中。适配环9在作为凸轮环7的摆动中心的销8的作用下以不能 转动的方式安装在壳体2中,并且具有一个大体为椭圆的内表面使得凸 轮环7可以摆动.侧板10安装在与后盖4相反的位置从而使适配环9 可放置其中。凸轮环7的侧面被侧板IO.的侧面和后盖4的内表面滑动 关闭。本实施例中侧板10和后盖4构成一个关闭的室。密封件11安装在适配环9的内表面与销8轴向相对的位置。密封 件11与凸轮环7的外表面紧密接触而又允许凸轮环7发生移动或摆动。 密封件11和销8 —起在适配环9的内部形成一个第一工作室12和一个 第二工作室13.当如图l所示第一工作室12具有最大位移时,凸轮环 7相对于转子5的偏心率最大.在适配环9的外壁上面向笫二工作室13的位置有一个大直径的通 孔14, 一个置于凸轮环7和笫一工作室之间的偏动簧片或螺旋弹黃15 穿过该通孔。螺旋弹簧15用来使凸轮环7偏向第一工作室12.凸轮环 7在第一工作室12的压力和螺旋弹簧15的弹力作用下摆动以达到平衡。 螺旋弹簧15的一端由外壳主体3上安装的密封塞16支承.参见图l和2,泵壳体2具有一个吸入通道18由于将工作流体由外 部的油箱17吸入凸轮环7内部的吸入区(图1中上半部区域),和一 个排出通道20用于将工作流体由凸轮环7中的排出区(大体位于图1 下半部)送入动力转向装置的动力缸或执行器19.排出通道20上有一 个21。参见图3和4,大体为圆形的吸入口22, 22A位于后盖4和侧板10 之间面对凸轮环7吸入区的位置,其特征在于后盖4的吸入口 22与吸 入通道18直接相连.相应地,大体为圆形的排出口 23和23A也位于后 盖4和侧板10之间面对凸轮环7排出区的位置,其特征在于側板10的 排出口 23与排出通道20直接相连.如图1所示,第一工作室12的压力受到控制阀26的控制,该阀根
据排出通道20的孔21上下游之间的压差进行控制'笫二工作室13的 结构使其引入的始终为吸入通道18的低压工作流体.控制阀26包括一个位于泵壳体2的阀室27,阀室27中一个底部为 圃柱形的阀心28将阀室27分成一个高压室29和一个低压室30.高压 室29与位于孔21上游的排出通道20相连,而低压室30与孔21下游 的排出通道20相连,阀室中有一个回位弹簧31以使阀心28向高压室 29偏置。在阀室27的轴心有两个沿轴向分开的通道: 一个由吸入通道18分 叉的低压通道23和一个压力引入通道33,该通道穿过适配环9的外壁 与第二工作室12相连.在阀心28的柄的外圃有一个作为低压通道32 与压力引入通道33之间流体通道的环形槽34,当阀心28位于初始位置 或位于最远离高压室29的位置时,环形槽34为低压通道32和压力引 入通道33之间提供通道.当阀心28如图5所示移向低压室30时,环 形槽34逐渐关断低压通道32和压力引入通道33之间的通道。此时, 压力引入通道33逐渐被阀心28的挡圏关闭,然后逐渐与高压室29连 通.这样根据阀心28的位移在压力引入通道33中逐渐建立压力,并将 该压力引入第一工作室12。因此,在孔21上下游之间的压差达到预置的压力之前,吸入通道 18的低压工作流体被引入环形槽34和压力引入通道33.并且当孔21 上下游之间的压差大于预置的压力时,其压力根据压差进行控制的工作 流体被引入笫一工作室12,参见图1和3,在凸轮环7 —侧后盖4的端面具有一条连续的连接 槽35,它由位于略微偏离第二工作室13的位置的吸入口 22径向伸出, 和一个与位于凸轮环7摆动端附近并且在减小其偏心率方向上的第二工 作室13连通的圆形终端槽36。槽35和36在吸入口 22和第二工作室 13之间形成一个流体通道.即,吸入通道18的低压工作流体通过终端 槽36,连接槽35,和吸入口 22被引入第二工作室13,连接槽35和终端槽36位于后盖4上在凸轮环7摆动时与其側面滑 动接触的区域.如图5所示,终端槽36的部分结构使其在凸轮环7在 正常运行范围内摆动时不会被凸轮环7完全关闭.注意,仅当由于工作 流体发生不正常的压力升高,部分构件变形等等时,凸轮环7的摆动将 超过正常运行的范围,终端槽才会被凸轮环7完全关闭。根据上述结构,当传动轴l在发动机启动时旋转,转子5在凸轮环 7内的如图1所示的处于最大位移的初始位置进行旋转.随着转子51 的旋转在凸轮环7中泵开始运行,从而使由吸入口 22吸入的工作流体 在叶片6的压力作用通过排出口 23排出到排出通道20.排出到排出通 道的工作流体通过位于一端的孔21进入动力缸19,并且由孔21的上下 游侧进入控制阀26的高压室29和低压室30。其后,根据泵主体的排出在孔21的上下游侧产生压差.并且合成 的压差作用在控制阀26的阀心28上.但是,直到压差达到一个预定的 值阀心28才在回位弹簧31的作用下通过高压室29。因此,第一工作室 12中有经压力引入通道33和环形槽34引入的吸入通道18的低压工作 流体,而凸轮环7在螺旋弹簧15的作用下承受到沿偏心率最大方向上 的压力.不仅如此,直到压差达到一个预定的值,供给动力缸19的工 作流体的最大流速大体与转子5的转速成正比増加。转子5的转速相对低使得供给动力缸19的工作流体的流速不足. 但是,因为由泵主体排出的高压工作流体不进入第一和第二工作室12, 13,这将在工作流体由第一和第二工作室12, 13周围的空隙漏到低压 部分时不会产生任何不便。当转子5的转速增加到孔21上下游侧的压差达到一个预定的值时, 控制阀26的阀心28在阀室27产生与压差相应的位移。根据位移产生 的压力通过通道33被引入第一工作室12。此时凸轮环7在与压差相应 的力的作用下受到沿第二工作室13方向的压力,并以平衡螺旋弹簧15 的力的方式在适配环9中摆动.其结果是使供给动力缸19的工作流体 的流速大体维持在预定的值。在本实施例中,将吸入通道18的低压工作流体引入笫二工作室13 的手段包括在凸轮环7的侧面后盖4的端面上形成的连接槽35和终端 槽36.因此,当与采用相应技术的泵比较时,其特征在于一个用于将低
压工作流体引入第二工作室13的轴孔布置在与吸入口 22平行的位置, 吸入通道18可以相对自由地进行布置。即,在本实施例中吸入通道18 并不需要一定布置在第二工作室13的后面。即便吸入通道18和第二工 作室13相互分开布置,吸入通道18的低压工作流体也可以确保引入第 二工作室13,在本实施例中,连接吸入口 22和第二工作室13的连接通道包括连 接槽35和终端槽36。作为选择,连接通道可以包括一个在凸轮环7侧 面的后盖的端面上生成的孔和类似的东西。注意,当连接通道,如本实 施例所示,是一个对凸轮环7的侧面开放的槽时,其优点是便于加工并 且生产价格便宜,不仅如此,当连接通道如本实施例所示是由连接槽35和终端槽36 构成时,当凸轮环7在沿减小偏心率的方向摆动时连接槽35的上部逐 渐被凸轮环7关闭,从而相应地增加在吸入口 22和第二工作室13之间 的工作流体的流阻。因此,当突然由该状态摆动,凸轮环7将经受由流 阻产生的阻尼作用,从而抑制敏感的运动。本实施例中,因为终端槽36在凸轮环7位于正常运行范围内时对 第二工作室13开放,不会对在第二工作室13内部关闭所引起的凸轮环 7平稳运行产生不便。注意,本实施例中当凸轮环7的摆动超过正常范 围,即凸轮环7的移动由于某种不正常超出预定的范围,终端槽36在 凸轮环7的作用下关闭,从而如图6所示关闭第二工作室13.其结果是 凸轮环7超出所需的摆动被安全地抑制住,上面结合实施例对本发明进行了说明,但本发明并不局限于此,在 不脱离本发明的范畴可以对其进行各种改变和修改,比如,在上述的实 施例中连接通道(连接连接槽35和终端槽36)位于作为关闭凸轮环7 侧面的一个关闭件的后盖4上。而图7所示的另一个实施例中连接通道 可以位于作为另一个关闭件的侧板10上.不仅如此,连接通道可以位 于凸轮环7两側的关闭件上.如上所述,根据本发明,连接通道包括一个大体沿至少一个关闭件 的端面生成的槽.因此,连接通道可以通过对关闭件的端面进行简单加
工得到。不仅如此,根据本发明,槽包括一个对位于凸轮环沿凸轮环减小相 对于转子的偏心率方向的摆动端附近的第二工作室开放的终端槽部分, 和一个连接槽部分,该部分为流体提供一个在吸入口和终端槽部分之 间,大体沿凸轮环摆动方向的流体通道,采用这种结构,当凸轮环在沿 减小偏心率的方向摆动时,连接槽的上部逐渐被凸轮环的側面关闭。因 此,当突然由此状态摆动时,凸轮环承受由流阻引起的阻尼作用,从而 抑制敏感的运动.此外,根据本发明,当凸轮环在凸轮环沿相对于转子偏心率减少的 方向发生最大摆动时,连接通道对第二工作室开放。采用这种结构,因 为槽构成的连接通道在该运行范围内不会完全关闭,在凸轮环运行过程 中第二工作室中产生的负压较小。因此,可以在任何时候维持凸轮环平稳运行。不仅如此,根据本发明,当凸轮环的摆动超过运行范围时,连接通 道与笫二工作室隔离。采用这种结构,当凸轮环由于压力突然变化等原 因摆动超过运行范围时,连接通道被凸轮环关闭受到第二工作室处于大 体密封的状态.其后,第二工作室的容积不能变化,从而抑制了凸轮环 的进一步摆动.根据本发明,提供吸入口和笫二工作室之间流体通道的连接通道大 体沿凸轮环侧面的至少一个关闭件的端面,将吸入通道的低压工作流体 通过吸入口引入第二工作室。因此,吸入通道不需要安置在第二工作室 的后面,从而相对于采用相关技术的泵而言增加了设计的灵活性.2003年5月25日提交的日本专利申请P2003 - 279867的全部技术 内容结合在本说明书中,用作参考.

Claims (5)

1.一种变量泵,包括: 一个被传动轴旋转的转子,该转子具有多个安装成可径向收回的叶片; 一个安装在转子外圆上可以相对于转子摆动的凸轮环; 一对安装在凸轮环两侧的关闭件,该关闭件与凸轮环之间滑动接触,该对关闭件之一具有或者两者均具有在凸轮环一侧设有一个吸入口的端面; 一个密封件,安置于泵壳体和凸轮环之间形成的室中,密封件将该室划分为两个部分,形成第一和第二工作室; 一个装在第二工作室中的弹簧,该弹簧使凸轮环在增加由凸轮环、转子和叶片构成的泵室的容积的方向上向第一工作室偏移; 一个将工作流体引入凸轮环中的吸入区域的吸入通道,该吸入区域通过吸入口吸取工作流体,吸入通道和第二工作室中在泵运行时始终流体连通; 一个将凸轮环中的排出区域的工作流体向外部排出的排出通道; 一个位于排出通道上的孔;和 一个控制阀,根据所述孔上下游侧之间的压差工作,控制阀用来控制进入第一工作室中的工作流体的压力; 其特征在于:上述在端面设有吸入口的关闭件内基本沿着其端面形成有一个连接通道,该连接通道在吸入口和第二工作室之间提供流体连通。
2. 根据权利要求1所述的变量泵,其特征在于上述在端面设有吸 入口的关闭件内形成的连接通道具有一个在该关闭件的端面上形成的 槽。
3. 根据权利要求2所述的变量泵,其特征在于该槽包括一个终端 槽部分,该部分对沿凸轮环相对于转子的偏心率减小的方向的凸轮环摆 动端附近的笫二工作室开放,和一个连接槽部分,该部分为吸入口和基本沿凸轮环摆动方向的终端槽部分之间提供流体连通。
4. 根据权利要求2所述的变量泵,其特征在于连接通道的结构使 得在凸轮环在沿凸轮环减少相对于转子的偏心率的方向,在运行范围中 摆动最大时,该通道对第二工作室开放。
5. 根据权利要求4所述的变量泵,其特征在于当凸轮环的摆动超 出运行范围时该连接通道与第二工作室隔离。
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