CN102192141B - 外环从动旋转齿轮泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及外环从动旋转齿轮泵。具体地，一种旋转齿轮泵包括内环和外环。所述内环能绕轴线旋转，其中，所述内环具有外径接触表面。所述外环具有内径接触表面，所述内径接触表面限定中心开口。所述中心开口接收所述内环，所述内径接触表面的一部分接合所述内环的所述外径接触表面的一部分。包括了马达，其包括转子和围绕所述转子的定子。所述转子围绕所述外环并且在所述外环上施加驱动力，使得所述外环绕所述内环旋转。所述外环的所述内径接触表面和所述内环的所述外径接触表面产生多个室。所述内环和所述外环之间的旋转使所述室扩张和收缩以从所述旋转齿轮泵排出流体。

Description

外环从动旋转齿轮泵
技术领域
本公开涉及具有内环、外环和马达的旋转齿轮泵，更特别地涉及外环被马达转子驱动的旋转齿轮泵。
背景技术
本节的陈述仅提供涉及本公开的背景信息，并且可能或可能不构成现有技术。
变速器油泵通常在油填充水平之上安装到变速器箱体并且被分离的电马达驱动，例如永磁型马达。变速器油泵需要从马达获得相对高的启动扭矩，在较冷的温度（通常低于约-25℃）时尤其如此。马达有时不能提供所需要的启动扭矩，这导致变速器油泵停机。
另外，典型的变速器油泵包括液压通道（例如抽吸管），其用于将油从油盘输送到变速器油泵。然而，当采用抽吸管将油输送到变速器油泵时会产生几个问题。例如，抽吸管通常被O形圈密封，而O形圈可能失效，从而导致油的泄漏。而且，由于变速器油泵位于变速器的油填充水平之上，所以在抽吸管中可能在高流速时产生气蚀，并且油泵的起动注油时间可能增加。
因此，尽管现有的变速器油泵实现了它们预期的目的，但仍然需要一种新的改进变速器油泵，其从改进启动扭矩、降低气蚀以及降低泄漏方面来看表现出性能的改善。
发明内容
一种旋转齿轮泵包括内环和外环。所述内环能绕轴线旋转，其中，所述内环具有外径接触表面。所述外环具有内径接触表面，所述内径接触表面限定所述外环中的中心开口。所述中心开口接收所述内环，所述内径接触表面的一部分接合所述内环的所述外径接触表面的一部分。提供了马达，其包括转子和围绕所述转子的定子。所述转子围绕所述外环并且在所述外环上施加驱动力，使得所述外环绕所述内环旋转。所述外环的所述内径接触表面和所述内环的所述外径接触表面产生多个室。所述内环和所述外环之间的旋转使所述室扩张和收缩以从所述旋转齿轮泵排出流体。
在本发明的一个实施例中，所述转子和所述外环整体形成为单个部件。
在本发明的另一个实施例中，所述转子通过驱动构件和花键接合中的一个连接到所述外环。
在本发明的又一个实施例中，所述马达是三相马达。
在本发明的一个实施例中，所述马达是端部缠绕的。
在本发明的另一个实施例中，所述马达包括多个绕组，所述多个绕组向位于所述旋转齿轮泵中的流体散发热量。
在本发明的又一个实施例中，所述旋转齿轮泵包括入口侧，其中，所述入口侧包括入口筛网。
在本发明的一个实施例中，所述旋转齿轮泵包括出口端口，其中，所述出口端口将流体排到控制阀的入口中。
在本发明的另一个实施例中，所述旋转齿轮泵包括壳体，所述壳体是控制阀主体的一部分。
在本发明的一个实施例中，提供了一种变速器，其包括储池和旋转齿轮泵。所述储池用于接收流体并且包括内部容积。所述旋转齿轮泵至少部分地位于所述储池的所述内部容积中。所述旋转齿轮泵包括内环和外环。所述内环能绕轴线旋转，其中，所述内环具有外径接触表面。所述外环具有内径接触表面，所述内径接触表面限定所述外环中的中心开口。所述中心开口接收所述内环，所述内径接触表面的一部分接合所述内环的所述外径接触表面的一部分。提供了马达，其包括转子和围绕所述转子的定子。所述转子围绕所述外环并且在所述外环上施加驱动力，使得所述外环绕所述内环旋转。所述外环的所述内径接触表面和所述内环的所述外径接触表面产生多个室。所述内环和所述外环之间的旋转使所述室扩张和收缩以从所述旋转齿轮泵排出流体。
在本发明的一个实施例中，所述储池是变速器油盘。
进一步应用领域将从本文提供的描述变得直观。应当理解，所述描述和具体示例意在仅为说明之目的并且无意限制本公开的范围。
本发明还提供了以下方案：
1.一种旋转齿轮泵，包括：
内环，其能绕轴线旋转，其中，所述内环具有外径接触表面；
外环，其具有内径接触表面，所述内径接触表面限定所述外环内的中心开口，其中，所述中心开口接收所述内环，并且其中，所述内径接触表面的一部分接合所述内环的所述外径接触表面的一部分；和
马达，其包括转子和围绕所述转子的定子，其中，所述转子围绕所述外环并且在所述外环上施加驱动力，使得所述外环绕所述内环旋转并且所述内环绕所述轴线旋转，并且
其中，所述外环的所述内径接触表面和所述内环的所述外径接触表面产生多个室，其中，所述内环和所述外环的旋转使所述室扩张和收缩以产生泵送动作，所述泵送动作增大位于所述室内的流体的压力，并且
其中，所述流体在所述室的尺寸收缩时从所述旋转齿轮泵排出。
2.如方案1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述转子和所述外环整体形成为单个部件。
3.如方案1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述转子通过驱动构件和花键接合中的一个连接到所述外环。
4.如方案1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述马达是三相马达。
5.如方案1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述马达是端部缠绕的。
6.如方案5所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述马达包括多个绕组，所述多个绕组向位于所述旋转齿轮泵中的流体散发热量。
7.如方案1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括入口侧，其中，所述入口侧包括入口筛网。
8.如方案1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括出口端口，其中，所述出口端口将流体排到控制阀的入口中。
9.如方案1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括壳体，所述壳体是控制阀主体的一部分。
10.一种变速器，包括：
储池，其用于接收流体，其中，所述储池包括内部容积；
旋转齿轮泵，其至少部分地位于所述储池的所述内部容积中，所述旋转齿轮泵包括：
内环，其能绕轴线旋转，其中，所述内环具有外径接触表面；
外环，其具有内径接触表面，所述内径接触表面限定所述外环内的中心开口，其中，所述中心开口接收所述内环，并且其中，所述内径接触表面的一部分接合所述内环的所述外径接触表面的一部分；和
马达，其包括转子和围绕所述转子的定子，其中，所述转子围绕所述外环并且在所述外环上施加驱动力，使得所述外环绕所述内环旋转并且所述内环绕所述轴线旋转，并且
其中，所述外环的所述内径接触表面和所述内环的所述外径接触表面产生多个室，其中，所述内环和所述外环的旋转使所述室扩张和收缩以产生泵送动作，所述泵送动作增大位于所述室内的流体的压力，并且
其中，所述流体在所述室的尺寸收缩时从所述旋转齿轮泵排出。
11.如方案10所述的变速器，其特征在于，所述转子和所述外环整体形成为单个部件。
12.如方案10所述的变速器，其特征在于，所述储池是变速器油盘。
13.如方案10所述的变速器，其特征在于，所述转子通过驱动构件和花键接合中的一个连接到所述外环。
14.如方案10所述的变速器，其特征在于，所述马达是三相马达。
15.如方案10所述的变速器，其特征在于，所述马达是端部缠绕的。
16.如方案10所述的变速器，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括入口侧，其中，所述入口侧包括入口筛网。
17.如方案10所述的变速器，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括出口端口，其中，所述出口端口将流体排到控制阀的入口中。
18.如方案10所述的变速器，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括壳体，所述壳体是控制阀主体的一部分。
19.如方案10所述的变速器，其特征在于，所述变速器包括控制阀的入口，其中，所述旋转齿轮泵的出口连接到所述控制阀的所述入口。
20.如方案10所述的变速器，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括入口侧，所述入口侧具有入口筛网，其中，所述入口位于所述储池的所述内部容积中。
附图说明
本文所描述的附图仅为说明之目的并无意以任何方式限制本公开范围。
图1是包括了储池和泵的示例性流体输送系统的示意图；
图2是图1所示泵的剖视图，其中，该泵包括马达和旋转齿轮泵；
图3是图2所示泵的侧视图；
图4是图3所示泵的替代性实施例；以及
图5是图3所示泵的另一个替代性实施例。
具体实施方式
下面的描述本质上仅为示范性的，并且无意以任何方式限制本公开、应用，或用途。
参见图1，一般性地用附图标记10表示流体输送系统。流体输送系统10包括储槽或储池20以及泵22，其中，泵22至少部分地位于储池20的内部容积中。储池20可以是任何类型的用于接收一定量流体（例如变速器油）的容器。在所示实施例中，流体输送系统10是变速器（未示出）的一部分，其中，储池20是位于变速器底部的变速器油盘或储槽。泵22从油盘20抽出一定量的变速器油并将油输送到变速器的内部部件。应当理解，流体输送系统10仅仅是示例性的，并且本公开可采用流体输送系统的各种构造。
泵22包括泵入口30和泵出口端口32。至少泵入口30被位于储池20的内部容积中的流体浸没。结果，流体被直接从储池20抽吸到泵入口30中。替代性地，泵22可完全浸没在储池20中。泵入口30包括筛网34，筛网34充当过滤器以便在储池20中的流体进入泵22内部之前从其去除杂质。筛网34利用任何类型紧固构造附接到泵22，紧固构造例如筛网34和泵22的壳体36之间的卡扣配合接合。在一个实施例中，筛网34由基于聚合物的材料构造。筛网34还可包括通常正方形或矩形截面，用于提高总的表面积。
泵22被封装在常规变速器构造中油过滤器通常所处的位置。泵22的筛网34过滤来自储池20内流体的杂质，因此不需要分离的油过滤器。而且，泵入口30被储池20的内部容积内的流体浸没，因此，可省略用于将流体从储池20输送到泵22的分离的抽吸管。而且，由于筛网34附接到泵22，还因此减少了与变速器相关联的部件的复杂性和总数量。例如，可从流体输送系统10省略分离的油过滤器和相关联的附接特征件。
泵22通过位于底部支承支撑板78中的入口端口28从泵入口30接收流体，并且泵22通过位于壳体36上部中的出口端口32排出流体。出口端口32将流体排到控制阀（未示出）的入口40中，其中，入口40被环形密封S密封到壳体36。虽然图1示出了控制阀的入口40和壳体36是分离的部件，但控制阀的入口40也可与壳体36整体形成，如下面图5所示。
图2是泵22的内部部件的示意图。泵22包括电马达52和旋转齿轮泵50，其中，马达52围绕旋转齿轮泵50。马达52包括旋转轴线A-A并且旋转齿轮泵50包括第二旋转轴线B-B。参见图1-2，泵22在储池20中定向成使得马达52的旋转轴线A-A以及旋转齿轮泵50的第二旋转轴线B-B大致与控制阀的入口40对准。然而，轴线A-A和B-B是相对于彼此平行且偏移的。
参见图2，马达52包括定子54和转子56。定子54附接到壳体36（图1），并且是围绕转子56的大致环形部件。空气间隙58位于定子54和转子56之间。在所示实施例中，马达52是感应型三相马达，然而本领域技术人员将意识到可使用任何类型的电马达。定子54是马达52的固定部分，其包括连接到电源（未示出）的多个绕组46。当向定子54的绕组46供应电力时，即产生磁场B。
转子56是马达52的非固定部分，其中，转子56可绕马达52的旋转轴线A-A旋转。转子56包括多个导体48，当磁场B在导体48中感应出电流时，该多个导体48导致转子56沿逆时针方向R旋转。替代性地，在另一个实施例中，转子56包括绕组46而定子54包括导体48。转子56为大致环形的并且围绕旋转齿轮泵50的外环60。外环60联接到转子56使得转子56在外环60上施加驱动力F，并且外环60随转子56绕旋转轴线A-A沿方向R旋转。在所示实施例中，转子56通过多个系杆62联接到外环60，然而本领域技术人员将意识到可替代地采用其他类型的紧固方式，例如花键接合或压配合。
外环60包括内径接触表面64，内径接触表面64限定外环60中的中心开口64。中心开口64接收旋转齿轮泵50的内环66。内环66包括外径接触表面70，外径接触表面70选择性地接合外环60的内径接触表面68的一部分。外环60的中心开口64具有多个凸角或齿72，其中，齿72的数量指定为量N＋1。内环66包括沿外径接触表面70的多个匹配齿74，其中，匹配齿74的数量指定为量N。在所示实施例中，内环66包括十二个匹配齿74，而外环60包括十三个齿72，但是本领域技术人员将意识到对于内环和外环可采用任意数量的齿，只要外环60包括的齿比内环多一个。
外环60的齿72和内环66的匹配齿74之间的接合将驱动力F从外环60传递到内环66。驱动力F促使内环66绕第二旋转轴线B-B沿逆时针方向R旋转。第二轴线B-B从外环60的旋转轴线A-A偏移，这是因为内环66包括的匹配齿74比外环60少一个。内环66被轴84支撑并且绕轴84旋转。轴84被位于壳体36（图1）底部的支承支撑板78可旋转地支撑，并且被中心螺栓88（图1）保持就位。
齿72与匹配齿74啮合，其中，齿72和匹配齿74彼此协作以产生内环60和外环66之间的多个空间或室80。内环66绕第二轴线B-B的旋转以及外环60绕旋转轴线A-A的旋转使室80的容积扩张和收缩。返回参照图1，室80从泵22的入口端口28接收流体。室80的扩张和收缩产生泵送动作，这增大了室80内的流体的压力。加压流体在室80的尺寸收缩时被排出，其中，流体被排到位于壳体36中的出口端口32中。
至少一些类型的常规变速器油泵被外部电马达驱动，其中，该电马达驱动对旋转齿轮泵内环进行支撑的轴。这些类型的常规泵还包括外部电马达的轴和油泵之间的密封，而该密封可能失效，从而导致泄漏。相反，马达52位于泵22中并且驱动旋转齿轮泵50的外环60而非内环66。而且，由于马达52位于泵22中，所以相比一些类型的常规变速器油泵，泵22的复杂性可更低并且可需要更少的部件，从而降低了成本。例如，对于泵22，可省略通常位于外部电马达的轴和油泵之间的密封。
参见图2-3，马达52包括总体外径D和高度H。由于马达52围绕旋转齿轮泵50的内环60和外环66，马达52的直径D比一些类型的用于驱动支撑旋转齿轮泵内环的轴的常规马达的直径大数倍。与用于驱动旋转齿轮泵的常规马达相比，马达52的相对大的直径D产生更高的扭矩水平，这是因为马达扭矩正比于马达的直径。在一个实施例中，马达52可以是感应马达，其是用于一些类型常规油泵的永磁马达的低成本替代物。马达52还包括相对大的径高比，其中，马达52的直径D比高度H大数倍。
转到图3，泵22的壳体36的尺寸被设置为适应马达52的直径D和高度H。壳体36包括直径D2和高度H2，其中直径D2比高度H2大数倍。在一个实施例中，壳体36的直径D2约为9英寸，而高度H2约为1.5英寸，不过本领域技术人员将意识到对于壳体36，可使用任意数量的不同尺寸组合。由于与直径D2相比，壳体36包括相对短的高度H2，所以泵22可被封装在储池20（图1）中，位于常规变速器构造中油过滤器通常所处的位置。
图4是泵122的替代性实施例，其包括马达152和旋转齿轮泵150，其中，马达152围绕旋转齿轮泵150。马达152包括定子154和转子156。在所示实施例中，转子156和旋转齿轮泵152的外环（例如图1-3所示的外环60）整体形成为单一的整件式部件。转子156由任意类型的导电材料构造，例如粉末金属。转子156包括多个导体148。由定子154的多个绕组146产生的磁场B1在导体148中感应出电流，其导致转子156绕旋转轴线A1-A1旋转。转子156包括中心开口164，用于接收旋转齿轮泵150的内环166，其中，转子156的中心开口164由内径接触表面168限定。内环166包括外径接触表面170，外径接触表面170选择性地接合转子156的内径接触表面168的一部分。转子156与内环166之间的接合使得内环166绕第二旋转轴线B1-B1旋转。内环166绕第二轴线B1-B1的旋转以及转子156绕旋转轴线A1-A1的旋转使多个室180扩张和收缩，这产生泵送动作，其增大了室180内的流体的压力。加压流体从旋转齿轮泵150被排出并进入位于壳体136中的出口端口132中。
在所示实施例中，多个绕组146是端部缠绕的，这意味着绕组146位于定子154的端部188处。使用端部缠绕的绕组146可提供几个益处。例如，在相对冷的温度（通常低于约-25℃）时，绕组146中产生热量。由于泵122被储池（即，图1所示储池20）内部容积中的流体浸没，绕组146所产生的热量散发到储池中的流体。然后，被加温的流体将流动通过入口端口128。相比较冷的流体，较温的流体在入口端口128中产生较低的气蚀。而且，较温的流体也将对变速器（未示出）有益。这是因为通过入口40被送至控制阀（图1）的较温流体将比较冷的流体产生更小的粘性力，这改善了控制阀的阀主体中的流体流动，并且改进了变速器的第一离合器接合的离合器填充时间。较温流体还降低了较冷温度时启动期间用于操作泵122的电能的量，这进而降低了车辆电部件（例如交流发动机和电池）上的负载。最后，所包括的端部缠绕绕组146也可潜在地允许对入口端口128和出口端口132处的压力进行平衡，这导致泵122在操作期间产生较低的噪声。
在图5所示的另一个实施例中，提供了泵222，其与位于控制阀的主体292中的入口240整体形成。特别地，阀主体292限定腔体294，用于接收泵222的马达252和旋转齿轮泵250。马达252和旋转齿轮泵250各自被包括至少一个入口端口228的支承支撑板278支撑。马达252包括定子254和转子256，其中，定子254附接到阀主体292。
转子256和旋转齿轮泵250的外环（例如图1-3所示的外环60）整体形成为单一的整件式部件。转子256包括多个导体248。由定子254的多个绕组246产生的磁场B2在导体248中感应出电流，其导致转子256绕旋转轴线A2-A2旋转。转子256包括中心开口264，用于接收旋转齿轮泵250的内环266，其中，转子256的中心开口264由内径接触表面268限定。内环266包括外径接触表面270，外径接触表面270选择性地接合转子256的内径接触表面268的一部分。转子256与内环266之间的接合使得内环266绕第二旋转轴线B2-B2旋转。内环266绕第二轴线B2-B2的旋转以及转子256绕旋转轴线A2-A2的旋转使多个室280扩张和收缩，这产生泵送动作，其增大了室280内的流体的压力。加压流体从旋转齿轮泵250被排出并通过入口240进入阀主体292中。
本发明的前述描述本质上仅仅是示例性的，并且不偏离本发明主旨的变形是且意图在本发明的范围内。这种变形不应被视为偏离本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种旋转齿轮泵，包括：
内环，其能绕轴线旋转，其中，所述内环具有外径接触表面；
外环，其具有内径接触表面，所述内径接触表面限定所述外环内的中心开口，其中，所述中心开口接收所述内环，并且其中，所述内径接触表面的一部分接合所述内环的所述外径接触表面的一部分；和
马达，所述马达是感应型三相马达，其包括转子和围绕所述转子的定子，其中，所述转子围绕所述外环并且在所述外环上施加驱动力，使得所述外环绕所述内环旋转并且所述内环绕所述轴线旋转，其中所述转子和所述外环整体形成为单个部件，并且
其中，所述外环的所述内径接触表面和所述内环的所述外径接触表面产生多个室，其中，所述内环和所述外环的旋转使所述室扩张和收缩以产生泵送动作，所述泵送动作增大位于所述室内的流体的压力，并且
其中，所述流体在所述室的尺寸收缩时从所述旋转齿轮泵排出。
2.如权利要求1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述转子通过驱动构件和花键接合中的一个连接到所述外环。
3.如权利要求1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述马达是端部缠绕的。
4.如权利要求3所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述马达包括多个绕组，所述多个绕组向位于所述旋转齿轮泵中的流体散发热量。
5.如权利要求1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括入口侧，其中，所述入口侧包括入口筛网。
6.如权利要求1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括出口端口，其中，所述出口端口将流体排到控制阀的入口中。
7.如权利要求1所述的旋转齿轮泵，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括壳体，所述壳体是控制阀主体的一部分。
8.一种变速器，包括：
储池，其用于接收流体，其中，所述储池包括内部容积；
旋转齿轮泵，其至少部分地位于所述储池的所述内部容积中，所述旋转齿轮泵包括：
内环，其能绕轴线旋转，其中，所述内环具有外径接触表面；
外环，其具有内径接触表面，所述内径接触表面限定所述外环内的中心开口，其中，所述中心开口接收所述内环，并且其中，所述内径接触表面的一部分接合所述内环的所述外径接触表面的一部分；和
马达，所述马达是感应型三相马达，其包括转子和围绕所述转子的定子，其中，所述转子围绕所述外环并且在所述外环上施加驱动力，使得所述外环绕所述内环旋转并且所述内环绕所述轴线旋转，其中所述转子和所述外环整体形成为单个部件，并且
其中，所述外环的所述内径接触表面和所述内环的所述外径接触表面产生多个室，其中，所述内环和所述外环的旋转使所述室扩张和收缩以产生泵送动作，所述泵送动作增大位于所述室内的流体的压力，并且
其中，所述流体在所述室的尺寸收缩时从所述旋转齿轮泵排出。
9.如权利要求8所述的变速器，其特征在于，所述储池是变速器油盘。
10.如权利要求8所述的变速器，其特征在于，所述转子通过驱动构件和花键接合中的一个连接到所述外环。
11.如权利要求8所述的变速器，其特征在于，所述马达是端部缠绕的。
12.如权利要求8所述的变速器，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括入口侧，其中，所述入口侧包括入口筛网。
13.如权利要求8所述的变速器，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括出口端口，其中，所述出口端口将流体排到控制阀的入口中。
14.如权利要求8所述的变速器，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括壳体，所述壳体是控制阀主体的一部分。
15.如权利要求8所述的变速器，其特征在于，所述变速器包括控制阀的入口，其中，所述旋转齿轮泵的出口连接到所述控制阀的所述入口。
16.如权利要求8所述的变速器，其特征在于，所述旋转齿轮泵包括入口侧，所述入口侧具有入口筛网，其中，所述入口位于所述储池的所述内部容积中。
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