CN102155404A - 汽车双级式液压助力转向叶片泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了汽车双级式液压助力转向叶片泵，泵盖、前配油盘、第一级定子转子叶片组件、中配油盘、第二级定子转子叶片组件、后配油盘依次串联安装在泵轴上后设置在泵体内，前配油盘与泵盖之间设有出油上腔，后配油盘与泵体底部之间设有出油下腔，阀组件中第一流道与出油上腔相通，第一流道内设有第一阀杆组件，第一流道内开有第一油通道和第二油通道，第一油通道与泵内的吸油区相通，第二油通道与出油下腔相通，第二流道与出油下腔相通，第二流道内设有第二阀杆组件，第二流道内开有第三油通道和第四油通道，第三油通道与泵内的吸油区相通，第四油通道与出油口相通。本发明的优点是：大大减少了溢流发热量，提高了转向泵的可靠性及使用寿命。

Description

汽车双级式液压助力转向叶片泵

技术领域

本发明涉及汽车双级式液压助力转向叶片泵。

背景技术

随着我国汽车工业的迅速发展，人们对汽车的性能及驾驶起来的舒适性要求越来越高。特别是最近几年，大吨位双前桥结构的载重、矿用和工程用汽车需求越来越多，由于汽车的载重增加，驱动汽车前轮转向的力矩不断增大，这就需要加大转向机的缸径，需求的流量就要增加，同时双前桥汽车又增加了助力缸，也需要增加一定的流量，由于载重的加大，系统的压力也要增大。总的要求转向泵在汽车怠速时的输出流量和压力要加大才能满足转向需求，由于发动机考虑到节能和环保，设计的怠速都比较低，传递到转向泵的转速也就不高，而此时需求的流量有又比较大，只有增大转向泵的排量来满足要求。老结构转向泵只有一个定子和流量控制阀，就存在以下缺陷：(1)由于排量要增大，受到定子空间和设计的限制，定子曲线的长短径之比不能超出一定值，否则容易导致叶片切断，只有增加定子的高度来增大排量，但定子高度增加了，曲面的轮廓度以及与端面的垂直度无法达到精度要求，同时叶片、转子高度也要增加，精度很难控制，对油泵的整体性能影响很大，存在弊端；(2)排量增大后，在怠速时可以满足转向机和助力缸输入流量需求，此时流量控制阀没有开启溢流，但在高速时，由于转向泵输出的流量是一个恒定流量，原结构转向泵只有一个流量控制阀和溢流口，此时多余的流量就通过一个流量控制阀从溢流口溢流，由于排量比较大，高速时从溢流口溢流的流速比较快，导致油温温升过快，整个系统的温度较高(工程车、矿用车油温可达到100℃～140℃，主要是因为油泵溢流产生无用功，转化成热量，长时间循环导致油液温度过高)，密封件老化加快，容易导致漏油，油温过高导致油液的运动粘度急剧降低，油泵内部零件磨损加剧，导致转向泵的使用寿命大大降低。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种汽车液压双定子双阀体助力转向泵，能够提高转向泵的可靠性，降低自身发热量，延长使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：汽车双级式液压助力转向叶片泵，包括泵体、泵盖、泵轴、前配油盘、中配油盘、后配油盘、第一级定子转子叶片组件、第二级定子转子叶片组件、阀组件，所述泵盖、前配油盘、第一级定子转子叶片组件、中配油盘、第二级定子转子叶片组件、后配油盘依次串联安装在泵轴上后设置在泵体内，所述前配油盘与泵盖之间设有出油上腔，所述后配油盘与泵体底部之间设有出油下腔，所述阀组件包括第一流道、第二流道、第一阀杆组件、第二阀杆组件，所述第一流道与出油上腔相通，所述第一流道内设有第一阀杆组件，所述第一流道内开有第一油通道和第二油通道，所述第一油通道与泵内的吸油区相通，所述第二油通道与出油下腔相通，所述第二流道与出油下腔相通，所述第二流道内设有第二阀杆组件，所述第二流道内开有第三油通道和第四油通道，所述第三油通道与泵内的吸油区相通，所述第四油通道与出油口相通。

优选的，所述第一阀杆组件包括第一阀芯、第一弹簧，所述第一弹簧设置在第一阀芯的一端与第一流道顶部之间，通过出油上腔内的油压将第一阀芯顶起实现出油上腔与第一油通道和第二油通道的连通；通过弹簧的弹力来设定内部压力达到何值时开启第一阀芯，实现自动控制，结构合理、巧妙。

优选的，所述第二阀杆组件包括第二阀芯、第二弹簧，所述第二弹簧设置在第二阀芯的一端与第二流道顶部之间，通过出油上腔内的油压将第二阀芯顶起实现出油上腔与第三油通道和第四油通道的连通；通过弹簧的弹力来设定内部压力达到何值时开启第二阀芯，实现自动控制，结构合理、巧妙。

优选的，所述第一级定子转子叶片组件包括第一定子、安装在泵轴上的第一转子和设在第一转子上的第一叶片；第二级定子转子叶片组件包括第二定子、安装在泵轴上的第二转子和设在第二转子上的第二叶片；结构简单，能有效降低成本。

优选的，所述第二油通道内设有锥阀，所述锥阀包括锥形阀芯和第三弹簧，所述第二油通道的内设有与锥形阀芯相适配的锥口，所述第三弹簧压紧锥形阀芯使锥形阀芯顶住锥口；能够合理控制流量。

优选的，所述泵盖、前配油盘、第一级定子转子叶片组件、中配油盘、第二级定子转子叶片组件、后配油盘之间通过四根定位销固定；结构简单、安装方便。

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明采用双定子双阀体结构，当油泵在低速工作未溢流时，油泵的整体排量为两个定子排量之和，在高速工作时，两个定子产生的流量全部分开溢流，由于单个定子的排量比较小，在高速时流量也比较小，溢流的流量也就比较小，溢流口面积同样大时，溢流量减小，流速自然减小，与单个溢流口相比，大大减少了溢流发热量，系统油温降低，提高了转向泵的可靠性及使用寿命。

附图说明

图1为本发明汽车双级式液压助力转向叶片泵的结构示意图；

图2为本发明汽车双级式液压助力转向叶片泵的阀体部分剖视图；

图3为本发明汽车双级式液压助力转向叶片泵中第一流道内的结构示意图；

图4为本发明汽车双级式液压助力转向叶片泵中第二油通道内的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1、图2为本发明汽车双级式液压助力转向叶片泵的实施例，汽车双级式液压助力转向叶片泵，包括泵体12、泵盖2、泵轴1、前配油盘3、中配油盘7、后配油盘11、第一级定子转子叶片组件、第二级定子转子叶片组件、阀组件，所述泵盖2、前配油盘3、第一级定子转子叶片组件、中配油盘7、第二级定子转子叶片组件、后配油盘11依次串联安装在泵轴1上后设置在泵体12内，所述前配油盘3与泵盖2之间设有出油上腔21，所述后配油盘11与泵体12底部之间设有出油下腔22，所述阀组件包括第一流道25、第二流道、第一阀杆组件、第二阀杆组件，所述第一流道25与出油上腔21相通，所述第一流道25内设有第一阀杆组件，所述第一流道25内开有第一油通道32和第二油通道33，所述第一油通道32与泵内的吸油区相通，所述第二油通道33与出油下腔22相通，所述第二流道与出油下腔22相通，所述第二流道内设有第二阀杆组件，所述第二流道内开有第三油通道30和第四油通道31，所述第三油通道30与泵内的吸油区相通，所述第四油通道31与出油口相通，如图3所示，所述第一阀杆组件包括第一阀芯23、第一弹簧24，所述第一弹簧24设置在第一阀芯23的一端与第一流道25顶部之间，通过出油上腔21内的油压将第一阀芯23顶起实现出油上腔21与第一油通道32和第二油通道33的连通，所述第二阀杆组件包括第二阀芯28、第二弹簧29，所述第二弹簧29设置在第二阀芯28的一端与第二流道顶部之间，通过出油上腔21内的油压将第二阀芯28顶起实现出油上腔21与第三油通道30和第四油通道31的连通，所述第一级定子转子叶片组件包括第一定子4、安装在泵轴1上的第一转子5和设在第一转子5上的第一叶片6；第二级定子转子叶片组件包括第二定子8、安装在泵轴1上的第二转子9和设在第二转子9上的第二叶片10，如图4所示，所述第二油通道33内设有锥阀26，所述锥阀26包括锥形阀芯26和第三弹簧27，所述第二油通道33的内设有与锥形阀芯26相适配的锥口，所述第三弹簧27压紧锥形阀芯26使锥形阀芯26顶住锥口，所述泵盖2、前配油盘3、第一级定子转子叶片组件、中配油盘7、第二级定子转子叶片组件、后配油盘11之间通过四根定位销28固定。

双级转向叶片泵工作原理：当发动机驱动转向泵工作时，油泵开始工作排油，当带动转向泵旋转的发动机转速在n₁以内工作时，此时泵盖与第一定子、第一转子、第一叶片和中配油盘的组合排出的油液流量流到出油上腔，中配油盘和第二定子、第二转子、第二叶片和后配油盘的组合排出的油液流到出油下腔，此时由于转速在n₁内，出油下腔的流体阻力不足以克服第二弹簧的预紧力，此时第二阀芯不动，第三油通道和第四油通道完全被封住，此时出油上腔的油液也被封住，无法从第一油通道溢流，油液只能克服第二油通道内第三弹簧的阻力，出油上腔的油液从该油通道流入到出油下腔内，再通过出油口流到转向系统内，由于未产生溢流，此时输出的流量：

Q＝Q₁+Q₂，

Q₁＝q₁×n   q₁-第一定子的排量

Q₂＝q₂×n   q₂-第二定子的排量

n-转向泵转速

由于此种结构要求第一定子和第二定子的排量必须相同，又是串联在同一个轴上，转速n也相同，因此输出流量Q＝2q×n，此时两个定子的排量是累加的关系，输出的流量自然比较大，满足低速大流量需求的车型。

当发动机的转速继续升高达到n₁或n₁以上时，输入到出油下腔的流量增大，受到阻尼小孔的阻尼作用，出油下腔的液体阻力增大，此时出油下腔的阻力大于第二弹簧预紧力，第三油通道和第四油通道都与第二流道连通、第一油通道与第一流道连通，此时第一油通道和第三油通道同时打开溢流，此时出油上腔的一部分油液通过第一油通道溢流到吸油区，一部分油液通过第二油通道克服第三弹簧的阻力，推开锥形阀芯流到出油下腔内，此时出油下腔内的一部分油液通过第三油通道溢流到吸油区，一部分油液与出油上腔流入的油液通过第四油通道流入到转向机内，维持转向机的正常需求流量。随着发动机转速不停的升高，转向泵输入到出油上腔和出油下腔的流量不断增大，由于转向机的特殊要求，在n₁转速以上，要求转向泵输出的流量为恒流量，流量变化要小，此时转向泵的出油和溢流量是以下方式：

此时转向泵转速为n₂，n₂≥n₁，转向机需求流量为Q，Q为恒定值，第一定子和第二定子排量相同，因此出油上腔的流量Q₁＝出油下腔的流量Q₂。

A腔的流量为：Q₁＝q×n₂

B腔的流量为：Q₂＝q×n₂

由于出油口输出的流量Q固定值，也就是出油上腔和出油下腔输出的流量之和，此时出油上腔溢流的流量Q₃＝Q₁-Q/2，出油下腔从溢流的流量Q₄＝Q₂-Q/2。对于单定子和单阀体结构，在同样使用条件下(同等转速下，排量为2q，出油口流量Q相同)，单个溢流口的溢流流量为Q₃+Q₄，流速太快，导致油液温升过快。而双定子双阀体结构把定子排量分为两个相同的值(总排量不变)，单个定子的排量比较小，高速旋转时流入到单个油腔的流量也比较小，第一油通道和第三油通道的溢流流量相同，两个溢流口的溢流量只有单定子单阀体结构的一半溢流量，同样溢流面积下，溢流的流速也就比较慢，油泵的发热自然就比较少，实验证实，在同样使用条件下，比单定子单阀体结构要低30℃左右，系统油温控制在较小的范围内，系统油温的降低，对油泵的使用寿命大大提高。

双定子双阀体助力转向泵性能参数：

1.单个定子排量范围：12～20ml/r

2.压力范围：        最大16MPa

3.转速范围：        400～4000r/min

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (6)

1.汽车双级式液压助力转向叶片泵，其特征在于：包括泵体(12)、泵盖(2)、泵轴(1)、前配油盘(3)、中配油盘(7)、后配油盘(11)、第一级定子转子叶片组件、第二级定子转子叶片组件、阀组件，所述泵盖(2)、前配油盘(3)、第一级定子转子叶片组件、中配油盘(7)、第二级定子转子叶片组件、后配油盘(11)依次串联安装在泵轴(1)上后设置在泵体(12)内，所述前配油盘(3)与泵盖(2)之间设有出油上腔(21)，所述后配油盘(11)与泵体(12)底部之间设有出油下腔(22)，所述阀组件包括第一流道(25)、第二流道、第一阀杆组件、第二阀杆组件，所述第一流道(25)与出油上腔(21)相通，所述第一流道(25)内设有第一阀杆组件，所述第一流道(25)内开有第一油通道(32)和第二油通道(33)，所述第一油通道(32)与泵内的吸油区相通，所述第二油通道(33)与出油下腔(22)相通，所述第二流道与出油下腔(22)相通，所述第二流道内设有第二阀杆组件，所述第二流道内开有第三油通道(30)和第四油通道(31)，所述第三油通道(30)与泵内的吸油区相通，所述第四油通道(31)与出油口相通。

2.如权利要求1所述的汽车双级式液压助力转向叶片泵，其特征在于：所述第一阀杆组件包括第一阀芯(23)、第一弹簧(24)，所述第一弹簧(24)设置在第一阀芯(23)的一端与第一流道(25)顶部之间，通过出油上腔(21)内的油压将第一阀芯(23)顶起实现出油上腔(21)与第一油通道(32)的连通。

3.如权利要求1所述的汽车双级式液压助力转向叶片泵，其特征在于：所述第二阀杆组件包括第二阀芯(28)、第二弹簧(29)，所述第二弹簧(29)设置在第二阀芯(28)的一端与第二流道顶部之间，通过出油上腔(21)内的油压将第二阀芯(28)顶起实现出油上腔(21)与第三油通道(30)和第四油通道(31)的连通。

4.如权利要求1所述的汽车双级式液压助力转向叶片泵，其特征在于：所述第一级定子转子叶片组件包括第一定子(4)、安装在泵轴(1)上的第一转子(5)和设在第一转子(5)上的第一叶片(6)；第二级定子转子叶片组件包括第二定子(8)、安装在泵轴(1)上的第二转子(9)和设在第二转子(9)上的第二叶片(10)。

5.如权利要求1所述的汽车双级式液压助力转向叶片泵，其特征在于：所述第二油通道(33)内设有锥阀，所述锥阀包括锥形阀芯(26)和第三弹簧(27)，所述第二油通道(33)的内设有与锥形阀芯(26)相适配的锥口，所述第三弹簧(27)压紧锥形阀芯(26)使锥形阀芯(26)顶住锥口。

6.如权利要求1至5中任一项所述的汽车双级式液压助力转向叶片泵，其特征在于：所述泵盖(2)、前配油盘(3)、第一级定子转子叶片组件、中配油盘(7)、第二级定子转子叶片组件、后配油盘(11)之间通过四根定位销(28)固定。

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