CN101180466B - 用于动力传送设备的限转矩润滑油泵 - Google Patents

Abstract

提供一种润滑油泵，用于将润滑剂供应到用于机动车辆的类型的动力传动单元的多个部件。该润滑油泵包括泵组件和耦联机构，用于将泵组件可释放地耦联到被驱动的轴。当轴的转速超过阈值时，耦联件能够操作以释放所述泵组件。

Description

用于动力传送设备的限转矩润滑油泵 

技术领域

本发明总体上涉及流体泵，更具体地，涉及用于安装到机动车辆中的类型的动力传动单元的限转矩流体泵。 

背景技术

众所周知，流体泵用于安装到机动车辆中的类型的动力传动单元，以将润滑剂供应到旋转驱动部件。这种动力传动单元典型地包括手动和自动变速器和驱动桥、四轮驱动分动箱和全轮驱动动力传送组件。在很多应用中，润滑油泵是回转泵，其具有偏心外转子以及内转子，内转子固定而用于随着例如驱动轴等驱动构件转动。内转子具有外凸耳，该外凸耳啮合到形成于外转子上的内凸耳并且相对于该内凸耳偏置。这些转子以可转动方式设置在形成于泵壳体内的压力室中，该泵壳体以不可转动的方式固定在动力传动单元内。驱动轴的转动使得转子产生抽吸作用，从而流体从动力传动单元内的机油箱被抽吸到压力室的低压入口侧，并随后从压力室的高压出口侧以增大的流体压力排出。压力较高的流体从泵出口通过一个或多个流体流动通道沿着驱动轴输送到指定位置，以润滑旋转部件和/或冷却摩擦部件。双向回转泵类型的润滑油泵的其中一个例子在共同拥有的美国专利No.6,017,202中公开。 

尽管回转泵已经在润滑系统中有了广泛的应用，多个缺点还是使得在它们的功能和结构方面出现不希望的折衷。例如，大多数传统的回转泵效率极其低，并且典型地不能在低转速时提供足够的润滑剂流动，而在高转速时又提供太多的润滑流动。为了消除这种功能性缺点，已知利用更昂贵的可变排量润滑油泵或电控润滑油泵来代替传统的回转泵。从而，对于开发用于动力传动单元的传统的摆线润滑油泵的替代形式，存在着持续的需求。 

发明内容

从而，本发明的目的是提供一种具有转矩限制机构的旋转驱动流体 泵。 

作为本发明的另一目的，所述流体泵包括：泵构件，其由轴驱动，用于在压力室内产生抽吸作用；以及转矩限制耦联件，其以可操作的方式设置在所述泵构件和所述轴之间。 

作为本发明的相关目的，旋转驱动流体泵是回转泵，其具有内部转子和外部转子，而转矩限制耦联件以可操作的方式设置在所述驱动轴和所述内转子之间。 

附图说明

从下面详细的说明及附带的权利要求——其结合附图阐明了当前旨在用于实施本发明的最佳的实施方式，与本发明相关的其它目的、特征和优点将变得容易明白。参考附图： 

图1是根据本发明构造并安装在示例性的动力传动单元中的流体泵的部分截面视图； 

图2是流体泵的端视图； 

图3是从图1截取的放大局部视图，更详细地示出了转矩限制耦联件； 

图4是根据本发明的替代实施方式构造的流体泵的部分截面图。 

图5A和5B是与图4中示出的流体泵相关的转矩限制耦联件的端视图和侧视图； 

图5C和5D是图5A和5B中示出的转矩限制耦联件的替代构造的端视图和侧视图； 

图6是根据另一替代实施方式构造的本发明的流体泵的部分截面图； 

图7是沿着图6中示出的线A-A剖开的截面图； 

图8是根据本发明另一替代实施方式构造的流体泵的部分截面图；和 

图9是沿着图8的线B-B剖开的截面图。 

具体实施方式

现在主要参照图1和2，图中示出了下文被称为回转泵10的限转矩的机械地驱动的流体泵的部件。一般地，回转泵10实际上用于需要将供应的流体从机油箱输送到远程位置以润滑和/或冷却旋转部件的任何泵应用中。一般地，回转泵10包括泵壳体组件12、内齿轮组件(gerotor assembly)14和转矩限制机构16。在所示出的实施方式中，回转泵10安装在具有箱体20和轴22的动力传动单元18中，轴22通过轴承组件24支撑在箱体20中，以绕着第一旋转轴线“A”转动。泵壳体组件12示出为包括泵壳体26和盖板28，二者一起限定圆形的泵室30，内齿轮组件14以可操作的方式设置在泵室内。圆形的泵室30的起点从轴22的旋转轴线“A”偏离，如图2中的构造线“B”所示。泵壳体26例如借助多个螺栓32以不可转动的方式固定到箱体20，其中仅示出了其中一个螺栓。

内齿轮组件14包括内转子(下文称为泵圈34)和外转子(下文称为定子圈36)，二者以可转动的方式设置在泵室30中。泵圈34具有：圆形孔，其限定了内壁表面38，相对于用于绕着旋转轴线“A”转动的轴22同轴地设置；和具有特定轮廓的外周壁表面40，其限定了一系列外凸耳42。同样地，定子圈36包括圆形外壁表面44和限定了一系列内凸耳48的内周壁表面46。如图可见，定子圈36的外壁表面44滑动接合到泵室30的内壁表面50。在所示的实施方式中，泵圈34具有六个外凸耳42，而定子圈36具有七个内凸耳48。外凸耳42和内凸耳48能够采用替代的数目，以改变泵10的抽吸能力，只要内凸耳48的数目比外凸耳42的数目大1即可。 

泵圈34在图2中示出，其外周表面40的凸耳42沿着定子圈36的内周壁表面46与不同的点接合，以在其间限定一系列压力室。当泵圈34绕着旋转轴线“A”转动时，导致定子圈36在泵室30内绕着轴线“B”以相对于泵圈34的旋转速度减小的速度转动。这种相对的并且偏心的转动使得压力室的体积逐渐减小，因而产生抽吸作用，从而从机油箱通过入口管52抽吸流体。最佳从图1可见，入口管52与形成于泵壳体26中的入口54连通，入口54又将流体供应到与泵室30连通的入口室56。由于在泵室30内的泵圈34和定子圈36之间的转动所产生的抽吸作用使得流体最终以较高的出口压力被排出到形成于泵壳体26中的环形出口室58中。从出口室58排出的流体通过多个径向供应孔输送到形成于轴22中的中央润滑通道60。中央通道60通过也是形成于轴22内的一系列径向润滑和冷却输送孔与多个位于流体泵10下游的旋转元件连通，这些旋转元件例如轴承、轴颈套、变速齿轮和摩擦离合器组件。 

主要参照图3，图中示出转矩限制耦联机构16，包括摩擦环组件70， 该摩擦环组件70能够操作，用于以可释放的方式耦联到泵圈34，以借助其间的摩擦作用随轴22转动。摩擦环组件70包括摩擦环72和摩擦密封件74。摩擦环72包括带凸缘的管状套筒76和环形摩擦耦联圈78。优选地，套筒76由刚性材料制成并具有外表面80，其永久地固定在孔38内，以随泵圈34一起转动。同样地，耦联圈78优选地由弹性材料制成并其外周缘表面82永久地固定到套筒76的内圆柱表面84。耦联圈78的内周缘表面86摩擦地保持在轴22的外壁表面88上。耦联圈78和轴22之间的摩擦干涉是可操作的，以使得泵圈34与轴22一起在其间没有滑动地转动，直到轴22的转速超过阈值。一旦超过该转速阈值，驱动泵10所需的转矩将超过耦联圈78的转矩极限，并且使得其滑动，从而使得轴22和泵圈34之间相对转动。摩擦环74环绕耦联圈78，并且大小构造为在轴22上提供所需的压缩夹紧力，当轴22超过转速阈值时，该力将被克服。优选地，摩擦密封圈74被保持在形成于耦联圈78的沟槽88中。 

现在参照图4、5A和5B，图中示出泵10具有不同的转矩限制耦联机构16A，其设置成以可释放的方式将内齿轮组件14的泵圈34耦联到轴22。具体地，转矩限制耦联件16A包括耦联圈90，其内有圆形孔，内壁表面92配合在轴22上并由通槽94分开。凸耳96从耦联圈90延伸并嵌套到形成于泵圈34内的键槽98中。如图可见，耦联圈90还包括油槽100，油槽100与中央通道60通过一个或多个径向供应孔102流体连通。优选地，耦联圈90与轴22之间的摩擦接合将由耦联圈90的内表面92和轴22的外表面87之间的干涉配合所控制。该摩擦干涉可设计成根据以下情况提供不同的滑动条件：分开耦联圈90所用的材料类型；耦联圈90的内壁表面92上摩擦材料的可选使用；以及保持构件(例如夹具、弹簧、密封件等)的使用。例如，通过调节耦联圈90的尺寸、重量以及重量分布，保持构件的数目和/或油槽100的大小，可选择所需的任何大小的轴转矩(根据其转速)以使得耦联圈90和轴22之间开始滑动。如图可见，保持圈104环绕在耦联圈90上并施加压缩载荷，以提供与轴22的摩擦接合。止挡圈106限制耦联圈90相对于泵圈34的轴向运动，同时一对O型密封圈108置于形成在耦联圈90中的沟槽109中，以在油槽100的相对侧提供耦联圈90和轴22之间的流体密封。 

运行时，由于轴22的转动而从泵10排出的流体经由中央通道60和供应口102而输送到油槽100。由于大多数润滑系统使用固定节流孔输送孔，在通道60中产生的流体压力随着通过泵10的流率的增加而增加。流率通过轴22的转速而控制，从而使得流体压力增加。这个增大的流体压力被传递到油槽100，然后起作用使得耦联圈90由于槽94而径向膨胀。如前所述，设置密封圈108以保持油槽100内的流体压力。一旦轴22超过转速阈值，槽100中的离心力和流体压力将使得耦联圈90和泵圈34相对于轴22滑动，从而限制泵10能够产生的最大流体压力。图5C和5D基本上类似于图5A和5B，不同在于耦联圈90’示出为具有偏心的外部构造，以为其夹紧特性提供额外的离心作用。

图6示出装备有另一转矩限制耦联机构16B的泵10，该转矩限制耦联机构16B设置为以可释放的方式将泵圈34耦联到轴22。具体地，转矩限制耦联机构16B包括耦联圈110，该耦联圈具有围绕轴22的正弦孔112，并由通槽114分开。凸耳116从耦联圈110延伸，并嵌套到形成于泵圈34中的键槽98内。最佳如图7所示，耦联圈110的正弦构造限定了由径向凸耳120分隔的一系列油室118，径向凸耳120接合到轴22的外表面87。径向供应孔122在轴22的中央通道60和耦联圈110的室118之间提供流体连通。球124由弹簧126偏置成与其中一个室118中的正弦孔112接合。球124和弹簧126保持在供应孔122的放大部分中。 

运行时，由于轴22的转动而从泵10排出的流体从中央通道60经由供应孔122输送到其间设置有球124的室118。当通道60中的流体压力随着轴22转速增加而增大时，由弹簧126施加在球124上的偏置力通过孔122中的流体压力而增大，从而使得耦联圈110径向膨胀。一旦轴22达到转速阈值，凸耳120和轴表面87之间的摩擦干涉被克服，从而允许轴22相对于耦联圈110和泵圈34转动，从而限制泵10所产生的最大流体压力。球124与轴22一起转动，并且移进和移出随后的室118中，直到轴22的速度减小而允许球124缩回，使得耦联圈110和轴22之间重新建立摩擦接合。 

现在参照图8和9，图中示出转矩限制耦联机构的另一实施方式16C，其安装在与流体泵10相关的动力传动单元18内，用于以可释放的方式将泵圈34耦联到轴22。转矩限制耦联机构16C包括摩擦套筒140，其环绕轴22并具有通槽142，以限定分开的套筒构造。套筒140还包括一个或多个凸耳144，其嵌套到形成于泵圈34中的相应的键槽146中。转矩限制耦联机构16C还包括驱动箱体148，其固定成与轴22一起转动，并具有一对 径向向内延伸的隔离片凸耳150。凸耳150设置为与套筒140一起限定一对力室(force chamber)152A和152B。如图可见，一对弧形的摩擦瓦154A和154B被保持在相应的力室152A和152B中。摩擦瓦154A具有内壁表面156A，其适于偏置成经由多个第一偏置弹簧160A与套筒140的外壁表面158摩擦接合。弹簧160A被保持在形成于驱动箱体148内的保持腔162A中。同样地，摩擦瓦154B具有内壁表面156B，其适于偏置成经由多个第二偏置弹簧160B与套筒140的外壁表面158摩擦接合。弹簧160B同样被保持在形成于驱动箱体148内的保持腔162B中。 

运行时，弹簧160A和160B使得相应的摩擦瓦154A和154B在套筒140上施加摩擦接合力，以使得通过套筒140在轴22上施加夹紧力。同样地，套筒140以可释放的方式耦联，以与轴22一起转动，从而以可释放的方式耦联泵圈34，用于与轴22一起转动。套筒140与轴22的这个夹紧接合被保持，直到轴22的转速超过阈值，在此时刻施加在摩擦瓦154A和154B上的离心力抵抗并克服弹簧160A和160B的偏置力。同样，套筒140和泵圈34开始相对于轴22滑动，从而限制由泵10产生的流体压力。 

已经公开了优选实施方式，从而使本领域技术人员理解关于本发明的运行和构造的目前所能想象到的最佳方式。虽然已经对本发明进行了这样的描述，很显然能够作出多种改进，而不会偏离本发明的主旨和范围，并且本领域技术人员将认为这些改进应该包括在附带的权利要求的范围中。 

Claims (12)

1.一种动力传动单元，包括：

箱体；

轴，其由所述箱体以可转动的方式支撑，并限定流体通道；和

流体泵，其包括：泵壳体、泵组件和耦联机构，所述泵壳体固定到所述箱体，并限定入口通道、与所述轴的流体通道连通的出口通道以及与所述入口通道和所述出口通道连通的泵室，所述泵组件设置在所述泵室中并具有泵构件，并且所述耦联机构以可释放的方式耦联所述泵构件，用于与所述轴一起转动，并且当所述轴的转速超过预定速度阈值时可操作地导致所述泵构件相对于所述轴转动，所述耦联机构包括固定到所述泵构件的刚性的带凸缘的管状套筒以及弹性的环形摩擦耦联圈，所述环形摩擦耦联圈的外周缘表面永久地固定到所述管状套筒的内圆柱表面，所述环形摩擦耦联圈的内周缘表面摩擦地接合所述轴。

2.如权利要求1所述的动力传动单元，其中所述耦联机构还包括保持构件，用于将所述环形摩擦耦联圈摩擦地夹紧到所述轴。

3.如权利要求2所述的动力传动单元，其中所述保持构件是摩擦密封件，其环绕所述环形摩擦耦联圈并在所述环形摩擦耦联圈上施加压缩载荷，用于将所述环形摩擦耦联圈摩擦地耦联到所述轴。

4.一种动力传动单元，包括：

箱体；

轴，其由所述箱体以可转动的方式支撑，并限定流体通道；和

流体泵，其包括：泵壳体、泵组件和耦联机构，所述泵壳体固定到所述箱体，并限定入口通道、与所述轴的流体通道连通的出口通道以及与所述入口通道和所述出口通道连通的泵室，所述泵组件设置在所述泵室中并具有泵构件，并且所述耦联机构以可释放的方式耦联所述泵构件，用于与所述轴一起转动，并且当所述轴的转速超过预定速度阈值时可操作地导致所述泵构件相对于所述轴转动，

其中所述耦联机构包括耦联圈，该耦联圈围绕所述轴并在其上施加压力，从而摩擦地耦联所述耦联圈用于与所述轴一起转动，并且所述耦联圈耦联到所述泵构件并限定环形的压力室，该压力室与所述轴的流体通道流体连通。

5.如权利要求4所述的动力传动单元，其中所述轴的转动使得所述耦联圈驱动所述泵构件，从而产生抽吸作用，用于将流体从机油箱通过所述入口通道抽到所述泵室中，并将较高压力流体从所述出口通道排出到所述轴的流体通道，并且所述轴的流体通道中的流体压力与所述耦联圈的所述压力室中的流体压力连通，使得所述压力室中的施加在所述耦联圈上的流体压力是所述轴的转速的函数。

6.如权利要求5所述的动力传动单元，其中当所述轴的转速超过其阈值时，所述压力室中的流体压力使得所述耦联圈相对于所述轴滑动。

7.如权利要求6所述的动力传动单元，其中所述耦联圈具有偏心构造，其响应于所述轴的转速的增大而可操作地以减小所述耦联圈与所述轴的摩擦接合。

8.如权利要求6所述的动力传动单元，其中所述耦联机构还包括保持圈，该保持圈环绕所述耦联圈并将压缩载荷施加到所述耦联圈上。

9.如权利要求4所述的动力传动单元，其中所述轴中的所述流体通道是中央孔，并且所述轴还包括供应孔，该供应孔与所述中央孔以及所述耦联圈中的所述压力室连通。

10.如权利要求9所述的动力传动单元，其中所述耦联机构还包括：球，设置在所述供应孔中；和偏置弹簧，其用于将所述球偏置成与所述耦联圈接合。

11.如权利要求10所述的动力传动单元，其中所述轴的转动使得所述耦联圈驱动所述泵构件，从而产生抽吸作用，用于将流体从机油箱经由所述入口通道抽到所述泵室中，并将较高压力流体从所述出口通道排出到所述中央孔，所述中央孔中的流体压力与所述供应孔中的流体压力连通，使得所述供应孔中的、施加在所述球上的流体压力是所述轴的转速的函数。

12.如权利要求11所述的动力传动单元，其中一旦所述轴的转速超过其阈值，所述中央孔中的流体压力就使得所述耦联圈相对于所述轴滑动。

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