CN101892981A - 可变容量润滑剂叶片泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于润滑内燃机(12)的可变容量润滑剂叶片泵(10、10’)，其设置有：设置在转子环(20)的叶片切口(22)中的径向可滑动的叶片(24)，叶片(24)之间限定出泵室(30)；包围叶片(24)的、并且绕着枢轴(28)可枢转从而改变泵室(30)的容积的容量控制环(26)；第一和第二液压控制室(36、38)，这两个控制室(36、38)均部分由控制环(26)限定，从而枢转控制环(26)；和沿一个方向预加载控制环(26)的预加载弹簧(34)；其中，第一控制室(36)和第二控制室(38)相对于枢轴(28)设置在不同侧，从而彼此相互作用。该叶片泵是失效安全的，因为如果控制阀(16)不能被致动，则设定为泵出口处的高泵压。

Description

可变容量润滑剂叶片泵
技术领域
本发明涉及用于内燃机润滑的机械驱动可变容量润滑剂叶片泵，特别涉及压力控制泵，其中，泵自身能够控制至少两个不同设定的泵送压力。
背景技术
因为驱动润滑剂泵的内燃机的转速能够以10倍或者更多倍的系数变化，泵室容积必须在类似的范围内可变，以提供恒定的润滑剂压力。
能够控制两个不同设定的泵送压力的可变容量润滑剂叶片泵在本领域是公知的。在WO 2006/066405中，公开了具有可枢转的容量控制环的叶片泵。控制环位置由两个控制室决定，上述两个控制室直接作用于容量控制环，且两者相对于枢轴设置于一侧。两个控制室沿相同方向抵抗预加载弹簧的将控制环预加载到高泵室容积方向的弹力。两个压力室通过一个滑动密封元件彼此隔开。
发明内容
本发明的一个目的是通过两个不同的设定泵压来改善可变容量润滑剂叶片泵。
根据本发明，该目的通过具有以下特征的润滑剂叶片泵来实现。
本发明提供了一种用于润滑内燃机的可变容量润滑剂叶片泵，其具有：设置在转子环的叶片切口中的沿径向可滑动的叶片，叶片之间限定出泵室；围绕叶片的、并且能够绕着枢轴枢转从而改变泵室的容积的容量控制环；第一和第二控制室，这两个控制室均部分由控制环限定，从而枢转控制环；和沿一个方向预加载控制环的预加载弹簧，其特征在于，第一和第二控制室相对于枢轴设置在不同侧，因而彼此相互作用。结果，第一控制室作用于预加载弹簧，而第二控制室作用于预加载弹簧，同时如果被启动，则支撑预加载弹簧。预加载弹簧向高泵室容积方向推压控制环。由于两个控制室不需要公用控制环的同一侧，所以两个控制室的周向尺寸能够显著地增加。这为泵的构造提供了更多的自由，尤其是对于两个控制室的尺寸及定位。
当泵被向较高的泵容积格局(constellation)中被驱动时，能够减少经由控制室的压力泄漏。在泵的高泵容积格局期间，两个控制室都具有泵送压力。两个泵送室优选通过枢轴中的枢轴承彼此分隔开。当泵在较高的容积格局中被驱动时，枢轴承两侧的压力相等，使得在第一控制室中不会发生润滑剂泄漏，因而泵压不会超过最大值。
当第二控制室不具有泵压时，会出现经由枢轴承泄漏润滑剂的现象，但是并不危险，因为泵至少在低压状态下得到驱动，因而不期望的过压没有超过用于内燃机的最大允许泵送压力。
在本发明一优选实施例中，枢轴中的枢轴承构成两个控制室之间密封件(sealing)。如上所述，两个控制室能够通过枢轴承彼此分隔开。这是非常简单且空间效率高的解决方法。控制室之间的密封不需要十分完美，因为在泵的高压状态下，两个控制室均具有泵出口处的泵压。
在本发明一优选实施例中，两个控制室绕着控制环的周向延伸量不同。泵的两个设定的压力水平由预加载弹簧的弹力、两个控制室的有效表面和相应的力矩臂决定，并且泵的两个压力水平尤其由控制室围绕控制环的周向延伸量决定。
根据本发明一优选实施例，第一控制室与泵出口流体连通，并向高泵室容积方向推压控制环，优选是克服预加载弹簧的弹力。第一控制室与出口之间的流体连通能够通过分离泵出口和第一控制室的控制环中的一个或多个孔来实现。“与泵出口流体连通”这种表达方式并不一定意味着与泵出口的直接连接和短连接。该表达方式包括与位于泵出口和内燃机的润滑剂出口之间的受压部分的每个流体连通，正如在内燃机前、中或者后提供润滑剂压力信息的每个端口。
根据本发明的另一个优选实施例，第二控制室也与泵出口流体连通，并且控制阀控制第二控制室与大气压的流体连通。
控制阀可以是关闭和打开第二控制室与大气压力之间的流体线路的简单的开闭阀，也可以是使第二控制室与泵出口或者大气压连通的三通阀。
如果使用简单的开闭阀，则能够使用最简单的结构，也就是，通过弹簧将阀偏压到关闭位置，并在致动器致动时打开阀。这些种类的阀是最简单且最便宜的阀。另外，被偏压到关闭位置的简单的开闭阀还是失效安全的，因为当阀不能打开时，泵会自动在高压状态运行。
如果控制阀是将第二控制室连接到大气压的简单的开闭阀，则在泵出口与第二控制室之间设置节流阀。
附图说明
下面参考附图来描述本发明的两个优选实施例，附图中：
图1是可变容量润滑剂叶片泵的截面图；
图2示出了可变容量润滑剂叶片泵的第一实施例，包括控制第二控制室的开闭阀；
图3示出了可变容量润滑剂叶片泵的第二实施例，包括三通阀。
具体实施方式
在图2和3中，示出了两个不同的润滑剂泵10、10’，它们向内燃机12提供润滑剂，例如机油。润滑剂最后从内燃机12流入油槽13，该油槽位于大气压下。润滑剂从油槽13经由入口40被吸入泵单元14中。叶片泵10、10’为润滑剂提供恒定的泵压。润滑剂泵10、10’包括可变容量润滑剂叶片泵单元14、和在泵出口18处控制叶片泵单元14的泵压的控制阀16、16’。
叶片泵单元14由内燃机12机械地驱动，从而叶片泵单元14在很大的转速区间内被驱动。因此，叶片泵单元14的泵室容积也能够在大范围内变化。控制阀16、16’用于从泵出口42处的两个设定的泵送压力(two set pumpdelivery pressures)中选择一个。
泵单元14包括具有多个叶片切口22的转子环20，叶片切口22中设置有沿径向可滑动的叶片24。叶片24被容量控制环26包围，该容量控制环26能够围绕枢轴28枢转。转子环20、叶片24、控制环26和没有示出的侧壁限定出多个泵室30。在一个侧壁上设置有圆形入口40和圆形出口42。能够通过绕着枢轴28枢转控制环26来改变泵室30的大小。在枢轴28中，设置有轴承销32，以形成枢轴承31。
控制环26的位置由三个元件决定，即预加载弹簧(preload spring)34、第一控制室36和第二控制室38。
第一控制室36和第二控制室38相对于枢轴28设置在不同侧，因而彼此相互作用。这两个控制室36、38通过轴承销32分隔开，从而这两个控制室36、38彼此直接相邻。
枢轴28中的轴承销32形成枢轴承31。
控制环26在出口42处设置有直接向第一控制室36提供泵压的两个压力平衡孔44、45。
在本发明的第一实施例中，如图2所示，第二控制室38通过节流阀48与泵压连通。另外，第二控制室38能够连接到处于大气压下的油槽13。
第二控制室38与油槽13的大气压之间的流体连通通过作为简单的开闭阀(on/off valve)的控制阀16开闭。如图2所示，控制阀16通过预加载弹簧关闭于非致动位置。当阀致动器17未启动(active)时，第二控制室38也具有泵压。
第一控制室36的周向延伸量大于第二控制室38的周向延伸量，从而两个控制室36、38中的相等压力导致第一控制室36产生的转矩比第二控制室38产生的转矩高。当控制阀16未被启动时，第二控制室具有泵送压力。第二控制室38于是支撑预加载弹簧34，以调节到更高的设定泵压。当控制阀16被启动而进入打开位置时，控制室38具有大气压。在这种情况下，第一控制室36只作用于预加载弹簧34，使得泵室30变小，从而得到降低的设定泵压。
叶片泵10相对于控制阀16是失效安全的(failsafe)，因为如果致动器17失效，则控制阀16位于关闭位置，从而选择较高的设定泵压。
在图3所示的第二实施例中，控制阀16’设计为三通阀(3-way valve)，该三通阀可选地将第二控制室38连接到泵出口42或者位于大气压下的油槽13。在该实施例中，第一实施例的节流阀48可省略。
当控制阀16’未被致动时，控制阀16’将第二控制室38连接到泵压，而当控制阀16’被致动器17致动时，控制阀16’将第二控制室38连接到油槽13的大气压。

Claims (9)

1.一种可变容量润滑剂叶片泵(10、10’)，用于润滑内燃机(12)，具有：
设置在转子环(20)的叶片切口(22)中的沿径向可滑动的叶片(24)，叶片(24)之间限定出泵室(30)；
围绕叶片(24)的、并且能够绕着枢轴(28)枢转从而改变泵室(30)的容积的容量控制环(26)；
第一和第二液压控制室(36、38)，这两个控制室(36、38)均部分由控制环(26)限定，从而枢转控制环(26)；和
沿一个方向预加载控制环(26)的预加载弹簧(34)，
其特征在于，
第一控制室(36)和第二控制室(38)相对于枢轴(28)设置在不同侧，并彼此相互作用。
2.如权利要求1所述的可变容量润滑剂叶片泵(10、10’)，其中，枢轴(28)中的枢轴承(31)构成所述两个控制室(36、38)之间密封件。
3.如权利要求1或2所述的可变容量润滑剂叶片泵(10、10’)，其中，所述两个控制室(36，38)围绕控制环(26)的周向延伸量不同，并且优选地，第二控制室(38)的周向延伸量短于第一控制室(36)的周向延伸量。
4.如前述权利要求中任一项所述的可变容量润滑剂叶片泵(10、10’)，其中，预加载弹簧(34)向高泵室容积方向推压控制环(26)。
5.如前述权利要求中任一项所述的可变容量润滑剂叶片泵(10、10’)，其中，第一控制室(36)与泵出口(42)流体连通，并向低泵室容积方向推压控制环(26)。
6.如前述权利要求中任一项所述的可变容量润滑剂叶片泵(10、10’)，其中，第二控制室(38)与泵出口(42)流体连通，而控制阀(16、16’)控制第二控制室(38)与大气压的流体连通。
7.如前述权利要求中任一项所述的可变容量润滑剂叶片泵(10)，其中，第二控制室(38)通过节流阀(48)与泵出口(42)流体连通。
8.如前述权利要求中任一项所述的可变容量润滑剂叶片泵(10)，其中，控制阀(16)是打开或关闭第二控制室(38)与大气压之间的流体连通的开闭阀。
9.如权利要求1-7中任一项所述的可变容量润滑剂叶片泵(10’)，其中，控制阀(16’)是使第二控制室(38)与泵出口(42)或者大气压连通的三通阀。
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