CN100404865C - 调节泵 - Google Patents

Abstract

泵(1)，特别是用于内燃机的油泵，它配有一个齿圈装置或转子装置；各配有一个布置在一泵壳中的压力区和抽吸区(7，5)，这两个区通过一个界定一输送室(9)的、可轴向移动的控制活塞(10)而可密封地彼此分开；还配有一个封闭泵壳(8)的壳盖(24)，其中，压力区(7)具有一个压力通道，该压力通道与控制活塞(10)的轴环(12)相连；其中，控制活塞(10)在其背离输送室(9)的一端与一个和控制活塞(10)按直角安置的弹簧栓(13)配合起作用；其中，弹簧栓(13)以一个压力弹簧(14)向着控制活塞(10)被预加载，而控制活塞(10)和弹簧栓(13)则经过一个对控制活塞轴线(4)按一定角度设置的滑动面(15)而彼此相连。

Description

调节泵

本申请是申请号为01810108.9发明名称为《调节泵》的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种泵，特别是用于内燃机的油泵，它配有一个齿圈装置或转子装置，各配有一个安置在泵壳中的压力区和抽吸区，这两个区通过一个界定一输送室的可轴向移动的控制活塞而彼此可以分开，还配有一个封闭泵壳的壳盖，其中，该压力区具有一压力通道，该通道与控制活塞的轴环相连。

背景技术

低燃料消耗的汽车的改进形式要求汽车组件和发动机组件都实现最优化。对于经常存在的短程交通和市区交通中的汽车能源消耗来说，那些往往由于辅助装置的驱动所决定的损耗是特别重要的。确保发动机润滑的某些油泵的驱动功率可能导致固有的发动机功率的减小，从而使燃料消耗大大升高。

在直到-40℃条件下，都必须保证发动机润滑功能和足够的快速发动机润滑；在高达160℃的热空转中，油供给不得有短缺现象。热空转的特征在于：油泵的高的内部泄漏和发动机的相当高的需油量。热空转对于油泵的设计规格是一个重要的工作点。

一般地说，在通常的泵设计上，油泵是以这个工作点为设计基础的。在正常的汽车生产中，上述之点导致采用一种超常规的油泵，因为内燃机的油吸收曲线是递减地经过转速变化的，其中，油泵的输送特性曲线近似于线性地随转速而升高。因此造成的超量油供应将经过一个过压限制阀而耗能地排放。

DE-A-196 46 359公开过一种经过体积效率加以控制的润滑油泵，这种润滑油泵可以使油泵的输送特性曲线更好地适配于内燃机的油吸收曲线，这是因为在超过压力区中的极限压力之后，一个以压力弹簧预加载的、将压力区同抽吸区分开的活塞便被向回撤，从而产生一个轴向间隙，该轴向间隙可使从压力区至抽吸区实现压力补偿。这样，便可减小输送量和压力，使油泵的输送特性曲线接近于发动机的油吸收曲线。

发明内容

本发明的任务是提供这样一种泵，该泵可使油泵的输送特性曲线更精确地适配于发动机的油吸收曲线。特别是在转速不断升高的情况下，泵的压力和体积流量在一个调节点之下应几乎保持稳定不变。此外，该泵应具有较小的功率消耗。

按本发明，上述任务的技术解决方案在于一种泵，它配有一个齿圈装置或转子装置；各配有一个布置在泵壳上的压力区和抽吸区，该压力区和抽吸区通过一个界定输送室的、可轴向移动的控制活塞可密封地彼此分开；还配有一个封闭泵壳的壳盖，其中，压力区具有一个压力调节通道，该调节通道与控制活塞的轴环相连，控制活塞在其背离输送室的一端向着一弹簧以非线性弹簧特性曲线作用。

本发明的优点在于：通过该斜面，便可在控制活塞和弹簧栓之间预定出一定的行程比。泵的压力和输送量几乎线性地升高到调节点。如果该压力和输送量在极限转速上几乎保持稳定不变，则在调节点的一个极限转速以下是合乎希望的。按本发明的泵的其它优点是：减小脉动；介质特别是油产生的发泡较少。

因此，按本发明设定：通过弹簧栓的预加载的压力弹簧调定泵的调节点。在超过极限转速时，也同时超过极限压力，于是，压力经过输送介质从压力区通过压力调节通道施压于控制活塞的轴环，并使控制活塞逆向压力弹簧回撤。通过控制活塞的这种回撤使轴向间隙得以扩大。

同时设定：壳盖具有一个压力通道，该压力通道连通压力区和输送室。经过在泵盖上加工的压力通道，有目的地使输送室以压力加载。这样，原先在抽吸区被充注的输送室有目的地以来自压力区的输送介质经压力通道加以补充，多余的输送介质可以经过已扩大的轴向间隙即经过控制活塞的回撤而无阻力地流回到抽吸区中、或者就留在抽吸区中。此外，输送介质也可以直接经过已扩大的轴向间隙从压力区流回到抽吸区中。

这样可同时减小泵的效率，而压力和体积流量却保持不变。其先决条件是：与轴向间隙的扩大相应地控制活塞的回撤长度以及与之相关的泵效率的减小得处于一定行程比中，其中，控制活塞的回撤长度应大于压力弹簧的弹簧行程，以便将压力和体积流量稳定地保持在调节点以下。

当控制活塞具有一个与控制活塞轴线成30°角的斜面和弹簧栓具有一个与弹簧栓轴线成60°角的斜面时，便可调定出一个2∶1的行程比。符合目的是：控制活塞的斜面和控制活塞轴线之间的角α具有一个10°至80°的值，而弹簧栓的斜面和弹簧栓轴线之间的角β相应具有一个90°-α角度。通过控制活塞的斜面和弹簧栓的斜面的一种相应成形，便可获得任意一种行程比，从而获得泵的一种适配的控制特性。

在本发明的一项有利改进形式中设定：滑动面是作为曲面构成的。通过该曲面的相应成形还可实现控制特性的进一步改善，控制活塞的斜面例如也可以设计成凸面的，从而随着转速的升高便可实现轴向间隙的超比例的扩大，因此输送特性曲线可以最佳地适配于发动机的油吸收特性曲线。

在本发明的另一项有利改进形式中设定：控制活塞在其背离输送室的一端向着一个具有非线性弹簧特性曲线的弹簧作用。适合的是，该弹簧具有一种递减的弹簧特性曲线。当一圆柱形压力弹簧具有一种渐进直线上升的特性曲线时，便可通过使用一个具有非线性弹簧特征曲线特别是递减弹簧特性曲线的弹簧，在转速上升从而压力上升的情况下改善轴向间隙的扩大。

在本发明的另一项有利的改进形式中设定：弹簧是作为跷板形弹簧或盘形弹簧构成的。跷板形弹簧的成形可能性是很大的，所以可精确地适配于调节特性。另一个优点是：通过使用一个跷板形弹簧或盘形弹簧，可使泵获得一种扁平的和节省空间的结构。其它类型的具有相似弹簧特性变化曲线的弹簧也是可以使用的。

在本发明的另一项有利的改进形式中设定：控制活塞有一个环形槽，该环形槽在一个撤回的位置上与旁路通道相连通，这些旁路通道是从压力区和抽吸区出来的。上述旁通通道在控制活塞的初始位置上是关闭的。在超过极限压力时，控制活塞被撤回，直到一定的时间点，设置在控制活塞圆周面上的环形槽才与来自压力区和抽吸区的旁路通道相连通，从而使输送介质可以无阻力地从压力区流回到低压区即抽吸区中。这样，泵的体积效率将附带地受到有意的负面影响。

在本发明的另一项有利的改进形式中设定：壳盖有一个压力通道，该压力通道将压力区和输送室连通起来。经过在泵盖上加工的压力通道，输送室可以有目的地以压力加载。压力通道将压力区同输送室连通起来，使输送室部分地充注有来自压力区的输送介质，这样，在扩大了的轴向间隙的情况下即在控制活塞回撤的情况下，输送介质可以无阻力地流回到抽吸区或者就留在抽吸区。这意味着：所输送的输送介质量仅仅是按发动机的油吸收特性曲线所需要的量。

在本发明的一项有利的改进形式中设定：连通压力区和输送室的压力通道是可截止的或可调节的，使得压力通道例如直到一定的转速都是保持关闭的，然后才完全地或部分地打开，由此实现压力区至输送室的一种压力平衡。此外还设定：压力调节通道也是设计得可以截止的或者是可以调节的。

在本发明的另一项有利的改进形式中设定：控制活塞具有耐磨损的表面。特别是控制活塞朝向输送室的密封面会受到高的磨损。因此，在常规泵的密封片上会产生非所希望的效率降低。通过弹簧栓的弹簧压力，控制活塞总是受到轻的加压，从而达到一种全补偿。

在本发明的一项特别有利的改进形式中设定：在齿圈装置或转子装置的每一边都配置一个带有一控制活塞的装置。由于在与第一控制活塞相对峙的一边使用了另一个控制活塞，就能进一步改善泵的调节，这是因为例如第二控制活塞可配有一个弹簧，该弹簧具有的弹簧特性曲线不同于第一控制活塞的弹簧。此外还有一个可能性，就是第二控制活塞配有一个弹簧，该弹簧只在调节点之后才是有效的。

本发明的任务的另一项有利的解决是通过一种泵，特别是用于内燃机的油泵实现的，该泵配有一个齿圈装置或转子装置；还配有各设置在一泵壳中的压力区和抽吸区，此压力区和抽吸区通过一个界定一输送室的可径向移动的滑块而可密封地彼此分开；还配有一个用以封闭该泵壳的壳盖，其中，压力区具有一个压力调节通道，该通道与液压活塞的轴环相连；其中，液压活塞在其朝向输送室的一边与一滑块协调作用；其中，液压活塞以一压力弹簧受到预加载。前面述及的调节状况的改善方法也可以在液压活塞的控制方面实施。

另外还有一个可能性，就是控制活塞的移动通过一个转换器/致动器来实现，其中后者例如可经过一个压力传感器或体积流量测量器加以调节，并依赖于所求得的测量值使控制活塞实现移动。这种调节例如可以并入到发动机管理或传动机构调节中。有利的是，这种调节可以经过输送量的各特性曲线精密地适配于泵的使用者的某种需要。用于转换器/致动器的示例是电动的伺服驱动装置(电动机、传动机构及具有对调节进行反馈的位置测定装置)、电磁驱动装置、压电晶体致动器、热致动器、液压调节活塞以及气动汽缸。

弹簧栓可以与控制活塞成任意角度地加以安置。在此，需要一个相应适配的滑动面。

本发明所指的泵还有：摆线转子泵，齿圈转子装置泵(Verzahnungsrotorsatzpumpen)，镰状叶片泵(Sichelzellenpumpen)，正齿轮泵，叶片泵。

按本发明的调节装置也可用于液压发动机的调节。

附图说明

下面将参照一些实施例的示意图说明本发明。

图1是一种泵的顶视图，

图2是沿图1中A-A线的断面图，

图3是按本发明的一种泵的第一结构的顶视图，

图4是沿图3中B-B线的断面图，无轴向间隙，

图5是沿图3中B-B线的断面图，有轴向间隙，

图6是按本发明的一种泵的第二结构的顶视图，

图7是沿图6中C-C线的断面图，无轴向间隙，

图8是沿图6中C-C线的断面图，有轴向间隙，

图9是按本发明的一种泵的第三结构的顶视图，

图10是沿图9中D-D线的断面图，带有关闭的滑块，

图11是沿图9中D-D线的断面图，带有打开的滑块，

图12是沿图11中E-E线的断面图。

具体实施方式

图1表示一种泵1特别是用于内燃机的油泵的顶视图，它配有一个作为摆线转子构成的转子装置，该转子装置包括一个外转子2和一个内转子3。泵1具有一个通向抽吸区5的输入口4和一个通向压力区7的排出口6。这两个区都是设计成肾状的。

图2表示按本发明的泵1沿图1中A-A线的一个断面。在泵壳8上设置了一个抽吸区5和一个压力区7。抽吸区5和压力区7通过一个界定一输送室9的、可轴向移动的控制活塞10而可彼此密封地分开。压力区7具有一个压力调节通道11，该通道与控制活塞10的轴环12相连。控制活塞10在其背离输送室9的一端与一个和控制活塞10成直角地安置的弹簧栓13相配合地起作用，其中，弹簧栓13以一个压力弹簧14对控制活塞10实施预加载。控制活塞10和弹簧栓13经过一个与控制活塞轴线17成一定角度布置的滑动面15而相连。泵1的调节点可以利用螺钉16通过压力弹簧14的相应预加载来加以调定。

通过一斜面15的应用，便可预定出控制活塞10和弹簧栓13之间的确定行程比。由于在一极限转速以下理想的是压力和输送量在转速上几乎保持稳定，所以按本发明设定：在超过极限转速情况下，即同时超过压力区7中的极限压力情况下，输送介质的压力从压力区7通过压力调节通道11施压于控制活塞10的轴环12，并将控制活塞对压力弹簧14撤回。

通过控制活塞10的回撤，轴向间隙a被扩大，从而使输送介质能够从压力区7流向抽吸区5。这样，泵1的效率同时被减小，其中，压力和体积流量保持不变。与轴向间隙a的扩大相应的控制活塞10的回撤长度可以大于压力弹簧14的弹簧行程，以便将压力和体积流量稳定地保持在调节点以下。

控制活塞10具有一个与控制活塞轴线17成30°角的斜面15；弹簧栓13具有一个与弹簧栓轴18成60°角的斜面。这样，在控制活塞10和弹簧栓13之间便调定出一个2∶1的行程比。控制活塞10的斜面和控制活塞轴线17之间的角α应具有一个10°至80°的值，而弹簧栓13的斜面和弹簧栓轴线18之间的角β相应地应具有一个90°-α的角。通过控制活塞10和弹簧栓13的斜度的相应成形，便可调定出任一行程比，从而调定出泵的一种适配的调节特性。

泵1的调节特性的一种更加精确的设计是通过下述措施实现的：滑动面15是作为曲面构成的。控制活塞10的滑动面15例如可以设计成凸起的，从而随着转速升高便可实现轴向间隙a的超比例的扩大，并可借以使输送特性曲线最佳地适配于内燃机的油吸收特性曲线。

图3表示一个泵1，特别是用于内燃机的油泵的顶视图，该泵配有一个作为摆线转子构成的转子装置，该转子装置包括一个外转子2和一个内转子3。控制活塞10或控制活塞10的轴环12在图中是以虚线表示的。输送室10是由外转子2和内转子3以及控制活塞10所界定的。

图4表示按本发明的泵1的第一结构沿图3中B-B线的断面图。压力区7和抽吸区5是通过一个界定一输送室9的、可轴向移动的控制活塞10彼此密封地分开的。一个压力调节通道11从压力区7通向控制活塞10的轴环12，其中，在轴环12上加工出了一个环形槽。控制活塞10在其背离输送室9的一端上具有一个斜的滑动面15，该滑动面是按照与控制活塞轴线17成30°的角布置的。在图中所示的位置上，压力区7中的压力处在调节点上的极限压力之下，所以控制活塞是关闭的，不存在轴向间隙a。泵的调节点是由压力弹簧14给定的，该压力弹簧可以利用螺钉16加以调定。

图5表示按本发明的泵1的第一结构沿图3中B-B线的断面图。图5表示控制活塞10处于一个偏转的位置中，在此位置存在一个轴向间隙a。在一个极限转速下，当在压力区7中达到极限压力时，压力弹簧14的弹簧力便被克服，其中，输送介质的压力通过压力调节通道11而被导引到控制活塞10的轴环12上。在控制活塞10的轴环12上加工出了一个环形槽，以便在整个轴环表面上实现更好的压力分配。为了控制活塞10对泵壳8的密封，配置了一种密封件。当控制活塞10逆着弹簧栓13返回时，该控制活塞由于按与控制活塞轴线17成30°设置的斜滑动面15而经历一个按与弹簧栓13成2∶1行程比的移动。

通过轴向间隙a，输送介质可以从压力区7和从输送室9溢流到抽吸区5，这样，泵的效率便有目的地受到负面影响。通过这一措施达到下述目的：泵1的压力和体积流量在转速上近似稳定地保持，从而使泵的输送特性曲线接近于一发动机的油吸收特性曲线。

图6表示泵1，特别是用于内燃机的油泵的顶视图，该泵配有一个作为摆线转子设计的转子装置，该转子装置包括一个外转子2和一个内转子3。控制活塞10或控制活塞10的轴环12在图中是以虚线表示的。输送室9由外转子2和内转子3以及控制活塞10所界定。

图7表示按本发明的泵1的第二结构沿图6中C-C线的断面图。泵1的第二结构与图4至5的区别在于：控制活塞10对一个具有非线性弹簧特性曲线的弹簧起作用，该弹簧是作为跷板形弹簧20构成的。通过采用这类具有非线性弹簧特性曲线，特别是递减弹簧特性曲线的弹簧，便可随着转速的升高和进而随着压力的升高来改善轴向间隙a的扩大，使泵的输送特性曲线更大的接近于发动机的油吸收特性曲线。上述结构的优点还在于：可使泵1获得一种扁平的节省空间的构造。

图8同样表示泵1沿图6中C-C线的一个断面图，图中示出控制活塞10处在回撤的位置上，其中，从压力区7至抽吸区5的输送介质由于所产生的轴向间隙a可以得到平衡。此外，通过旁路通道22从压力区7至抽吸区5产生一种压力平衡，这些旁路通道与设置在控制活塞10的外周面上的环形槽共同起作用。

泵的调节状况还可通过下述措施被有利的影响：壳盖24具有一个压力通道23，该通道将压力区7和输送室9连通。经过在壳盖24上所加工成形的压力通道23，输送室9可以有目的地以压力加载。压力通道23将压力区7同输送室9连通，这样，输送室9部分地充注来自压力区7的输送介质，从而在扩大的轴向间隙a即在撤回控制活塞10的情况下，输送介质可以无阻力地流回到抽吸区中，或者仍保留在抽吸区中。由此，仅仅输送按发动机的油吸收特性曲线所需要的输送介质量。

为了更精确和更符合目的地影响泵的调节状况，可行的做法是：压力通道11和23都是可截止的也就是可以调节的，从而使得例如压力通道23直到一定的转速或直到压力区7中一定的压力都是保持关闭的，随后才完全或部分地打开，借以达到从压力区7至输送室9的压力补偿。此外，合适的做法是：将图4和5及图7和8中所示的按本发明的结构布置在与控制活塞10相对置的一边，以便更好地调节泵1。例如第二控制活塞可以配备这样一个弹簧，该弹簧所具有的弹簧特性曲线不同于第一控制活塞的弹簧。第二控制活塞也可以配备这样一个弹簧，该弹簧被如此预加载，使得控制活塞只在高于第一布置的控制活塞的极限压力的压力条件下才起作用。

图9表示泵1，特别是用于内燃机的油泵的顶视图，该泵配有作为摆线转子构成的一个转子装置，该转子装置包括一个外转子2和一个内转子3。输送室9由外转子2和内转子3及密封片和一个滑块25所界定。

图10表示按本发明的泵1的第三结构沿图9中D-D线的断面图，其带有一个关闭的滑块。压力区7和抽吸区5是通过一个界定一输送室9的可切向移动的滑块25而密封地彼此分开的。滑块25也可以依径向移动。

密封片部分地由一个滑块25取代。滑块25活动地嵌置在该密封片中，其中，在初始位置上抽吸区5是与压力区7分开的。滑块25是与一个对驱动轴成直角地安置的液压活塞27旋紧在一起的，其中，通过一个预加载的压力弹簧14调定出极限压力，其中该弹簧作用于液压活塞27。在图中所示的位置上，压力区7中的压力处于在调节点上的极限压力之下，所以液压活塞25是关闭的，不存在间隙b。泵的调节点由一压力弹簧14给定，该压力弹簧可以利用一螺钉16加以调整。

若压力弹簧14具有一递减的弹簧特性曲线，则是有利的。在超过极限压力时，压力经过输送介质从压力区7通过压力调节通道29而作用于液压活塞27的端面，并克服弹簧力将液压活塞切向地推向驱动轴。这样，与液压活塞27相连的滑块25切向地从抽吸区5移向压力区7。输送室9由一个齿圈装置或转子装置和轴向由密封片界定，它通过滑块25从抽吸区5向压力区7的切向移动而或多或少地被打开。

经过设置在泵盖24上的、将压力区7同输送室9连接起来的压力通道23，输送室9有目的地以压力加载。这样，此前在抽吸区所充注的输送室9有目的地以压力区7所提供的输送介质经过压力通道23加以补充，从而使多余的输送介质可以经过由滑块25所打开的输送室9无阻力地回流到抽吸区5中，或者仍留在抽吸区中。通过滑块25的移动达到泵的内部泄漏的目的，从而有目的地负面影响泵的体积效率，借以降低泵的功率消耗。

图11表示按本发明的泵1的第三结构沿图9中D-D线的断面图，其带有已打开的滑块。

压力区7和抽吸区5通过一个界定一输送室9的可径向移动的滑块25而可密封地彼此分开。一个压力调节通道29从压力区7通往液压活塞27的端面。滑块25处在一个偏置的位置上，从而产生一个间隙b。在一个极限转速之下，当在压力区7中达到极限压力时，压力弹簧14的弹力被克服，其中，输送介质的压力通过压力调节通道29而被导引到液压活塞27的轴环26上。为了实现液压活塞27对壳8的密封，配置了一个密封体。

介质可以通过间隙b从压力区7和输送室9流向抽吸区5，于是，泵的体积效率有目的地受到负面影响。通过上述措施达到以下目的：在调节点以下，泵1的压力和体积流量在转速上近似稳定地保持，从而使泵的输送特性曲线接近于发动机的油吸收特性曲线。

泵的调节特性还可有利地通过下述措施加以影响：壳盖24具有一个压力通道23，该压力通道将压力区7和输送室9连通。经过在壳盖24上所加工的压力通道23，输送室9可以有目的地以压力加载。压力通道23将压力区7同输送室9连通，于是，输送室9部分地充注来自压力区7的输送介质，从而在扩大的间隙b即在滑块25回撤的条件下，输送介质可以无阻力地流回到抽吸区中，或者就留在抽吸区中。这样，所输送的输送介质仅仅是按发动机的油吸收特性曲线所需要的量。

图12表示沿图11中E-E线的一个断面图，其中，滑块25利用一个螺钉30同液压活塞27旋紧在一起。输送室9由滑块25、密封片31、外转子2、内转子3及壳盖24界定。在壳盖24上加工了一个压力通道23，该压力通道将压力区7和输送室9连通。

Claims (4)

1.泵，它配有一个齿圈装置或转子装置；各配有一个布置在泵壳(8)上的压力区和抽吸区(7，5)，该压力区和抽吸区通过一个界定输送室(9)的、可轴向移动的控制活塞(10)可密封地彼此分开；还配有一个封闭泵壳(8)的壳盖(24)，其中，压力区(7)具有一个压力调节通道(11)，该调节通道与控制活塞(10)的轴环(12)相连，

其特征在于：控制活塞(10)在其背离输送室(9)的一端向着一弹簧(20)以非线性弹簧特性曲线作用。

2.按权利要求1所述的泵，其特征在于：弹簧(20)具有一种递减的弹簧特性曲线。

3.按权利要求1或2所述的泵，其特征在于：弹簧(20)是作为跷板形弹簧构成的。

4.按权利要求1或2所述的泵，其特征在于：弹簧(20)是作为盘形弹簧构成的。

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