CN102536802A - 转向助力泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转向助力泵，一泵轴将后配油盘、叶片组件和前配油盘串联成一体后安装到泵体内腔内，所述前配油盘与泵体内腔前壁围成出油前腔，所述泵体在泵体内腔外圆周侧设有一阀孔，阀孔与出油前腔连通，阀孔内安装一流量安全控制阀，出油前腔通过高压油通道与泵体前部的出油孔连通，所述叶片组件外圆周与泵体内腔内壁间围成泵体后腔，所述阀孔通过回油通道与泵体后腔连通，所述叶片由泵轴驱动旋转完成吸油排油过程，流量安全控制阀控制使出油前腔经出油孔排出的油量保持恒定值。本发明采用泵体前腔高压结构，缩短高压油流道，且流道过渡平滑，减少流量压力损失，避免了传统结构中因流道长且弯曲造成的发热严重而导致转向泵失效的后果。

Description

转向助力泵
技术领域
本发明涉及一种汽车液压动力转向助力泵，尤其涉及能降低汽车转向系统温度的汽车液压动力转向助力泵。
背景技术
近几年来，随着我国国民经济与汽车工业的迅速发展，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，驱动汽车前轮转向所需的力矩相应增大，这就需要加大转向机的缸径，需求的转向泵流量就要增加，同时双前桥汽车又增加了助力缸，也需要增加一定的流量。流量大，相应的，转向系统的温度就比较高。鉴于目前国内工程车的使用工况，如超载严重、路况恶劣、客户使用方式不当等原因，更容易产生高温，转向泵内部零部件加工精度很高，在高温下膨胀，增大摩擦，且转向系统用油在高温下变稀、变质，也会影响转向系统的寿命。
目前，传统的转向泵是采用前腔(靠近驱动齿轮一端)低压的结构参见附图1，其主要由泵体3、后盖19、后配油盘10、定子12、转子13、叶片14组件、前配油盘15、定位销11、泵轴17、轴承2、安装在泵体3阀孔内的流量安全控制阀、阀座8、锥形阀芯6及一些密封件、弹簧组成。其高压油通道B在后盖19位置，附图2为该结构转向泵泵体内部高压油通道21的详图(密剖面线显示部分为高压油通道)，这种结构高压油通道21较长，且存在弯曲，就存在以下缺陷：
(1)附图2中密剖面线显示部分，其高压油流道的三个孔均需加工，加工工序多增加成本，且通道非平滑过渡，影响高压油的运行通畅；
(2)流道较长就会有流量压力方面的损失，一方面不能按正常状态工作，打不动方向或转向沉重，另一方面如果流量压力达不到所需值，转向系统的稳定性及寿命会降低；
(3)流道较长且复杂，会导致油液温升过快，整个系统的温度较高(工程车、矿用车油温可达到100℃～160℃)，这样使密封件老化加快，容易导致漏油，油温过高还可能导致油液的运动粘度急剧降低，转向系统内部零件磨损加剧，导致整个转向系统的使用寿命大大降低。
(4)转向系统油液不可能完全杜绝杂质的混入，传统结构转向泵的阀体总成中阀座分两种：无滤网和有滤网。无滤网的，如图3所示，杂质22堵在锥阀密封处23，造成密封不严，导致压力建立不起来，打不动方向或转向沉重；有滤网的，如图3所示，单层滤网23，且因结构深而易导致杂质堆积的滤网上，若被完全堵死，在高压下，会使转向泵泵体炸壳。
(5)如图4所示，泵体内部回油孔的加工，传统方式一般为从垂直于阀孔方向钻入，在阀孔上钻出的形状为圆形。当低速溢流时，其开口较小，导致溢流速度高，易导致发热，油温温升很快，高温下，转向泵内部零件易磨损，降低转向泵的使用寿命。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中的问题，提供一种转向助力泵，能够从发热源头降低温升，进而降低汽车整个转向系统的油温，提高转向系统的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：转向助力泵，包括泵体，泵体设有内腔，所述泵体内腔内部由后向前依次设有后配油盘、定子与转子及叶片组成的叶片组件、前配油盘、压紧弹簧，一泵轴将后配油盘、叶片组件和前配油盘串联成一体后安装到泵体内腔内，泵轴前端伸出泵体前端并安装驱动齿轮，泵轴后端支撑于后配油盘上，其特征在于：所述前配油盘与泵体内腔前壁围成出油前腔，所述泵体在泵体内腔外圆周侧设有一阀孔，阀孔与出油前腔连通，阀孔内安装一流量安全控制阀，所述出油前腔通过高压油通道与泵体前部的出油孔连通，所述叶片组件外圆周与泵体内腔内壁间围成泵体后腔，所述阀孔通过回油通道与泵体后腔连通，所述叶片由泵轴驱动旋转完成吸油排油过程，流量安全控制阀控制出油前腔向回油通道的回油量大小，使出油前腔经出油孔排出的油量保持恒定值。
作为优选，所述出油前腔位于出油孔正下方，所述高压油通道包括位于出油孔正下方的横向油道和纵向油道，横向油道与泵轴平行且开口端连通出油前腔，纵向油道与横向油道垂直或者呈60度到90度的锐角且开口端连通出油孔。
作为优选，所述泵体内腔后端开口并由后配油盘封闭。
作为优选，所述泵体前端为法兰结构，法兰端和泵轴之间设有滚动轴承和油封，所述油封采用旋转双唇双簧骨架油封。
作为优选，所述泵轴与后配油盘之间还设有滑动轴承。
作为优选，所述后配油盘、叶片组件、前配油盘采用定位销串连成一体。
作为优选，所述流量安全控制阀中的阀座采取双层滤网结构，所述双层滤网中外层滤网60目，网孔直径Φ0.18，内层滤网120目，网孔直径Φ0.06，，且双层滤网均为向外侧隆起的圆弧结构。
作为优选，所述流量安全控制阀内部设有锥阀，所述锥阀包括锥形阀芯和限压弹簧，阀座内部设有与锥形阀芯相适配的锥口，所述限压弹簧压紧锥形阀芯使锥形阀芯顶住锥口。
作为优选，所述回油通道以倾斜于阀孔方向钻入，回油通道口在阀孔里显出的形状为椭圆。
作为优选，所述前配油盘、后配油盘外圆周与泵体内腔壁之间均设有O形密封圈，泵体前端的法兰面上设有O形密封圈。
本发明的有益效果：本发明采用泵体前腔高压结构，缩短高压油流道，且流道过渡平滑，减少流量压力损失，避免了传统结构中因流道长且弯曲造成的发热严重而导致转向泵失效的后果。由于泵体内部流道设计为前腔高压结构，加工工序少，易于加工，降低成本。且后盖与后配油盘的一体化设计，不仅从材料和加工方面降低了成本，也因其结构简化，提高总成的装配稳定性及使用寿命。其阀座采用双层滤网，过滤效果更佳，防止因堵死而产生的炸壳。回油孔以倾斜于阀孔的方向钻入，在阀孔里显出的形状为椭圆，孔较长，在低速溢流时效率更高，较少发热及压力损失。所述泵从发热源头降低发热量，不仅能提高泵自身的使用寿命，也能提高汽车转向系统的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为传统结构转向助力泵总成装配的剖视图；
图2为传统结构转向助力泵泵体内部高压油通道的剖视图；
图3为传统结构转向助力泵阀体总成的结构图；
图4为传统结构转向助力泵阀体总成在阀孔中位置示意图；
图5为本发明前腔高压降温转向助力泵总成装配的剖视图；
图6为本发明前腔高压降温转向助力泵泵体内部高压油通道的剖视图；
图7为本发明前腔高压降温转向助力泵阀体总成中阀座的结构图；
图8为本发明前腔高压降温转向助力泵阀体总成在阀孔中位置示意图。
具体实施方式
如图5所示，前腔高压降温转向助力泵，包括泵体3，泵体3设有内腔，所述泵体内腔内部由后向前依次设有后配油盘10、定子12、转子13、叶片14、定位销11、前配油盘15、压紧弹簧16，一泵轴17将后配油盘10、定子12、转子13、叶片14和前配油盘15串联成一体后安装到泵体3内腔内，泵轴17前端伸出泵体3前端并安装驱动齿轮1，泵轴17后端支撑于后配油盘上10，所述前配油盘15与泵体3内腔前壁围成出油前腔，所述泵体3在泵体内腔外圆周侧设有一阀孔，阀孔与出油前腔A连通，阀孔内安装一流量安全控制阀，所述出油前腔A通过高压油通道21与泵体3前部的出油孔连通，所述定子12、转子13、叶片14组件外圆周与泵体3内腔内壁间围成泵体后腔，所述阀孔通过回油通道B与泵体3后腔连通，所述定子12、转子13、叶片14组件中的叶片14由泵轴17驱动旋转完成吸油排油过程，流量安全控制阀控制出油前腔A向回油通道B的回油量大小，使出油前腔A经出油孔排出的油量保持恒定值。所述出油前腔A位于出油孔正下方，所述高压油通道包括位于出油孔正下方的横向油道和纵向油道，横向油道与泵轴17平行且开口端连通出油前腔A，纵向油道与横向油道垂直或者呈60度到90度的锐角且开口端连通出油孔。所述泵体3内腔后端开口并由后配油盘10封闭。所述泵体3前端为法兰结构，法兰端和泵轴17之间设有滚动轴承2和油封18，所述油封18采用旋转双唇双簧骨架油封。所述泵轴17与后配油盘10之间还设有滑动轴承9。所述后配油盘10、定子12、转子13、叶片14组件、前配油盘15采用定位销11串连成一体。所述流量安全控制阀中的阀座8采取双层滤网结构。所述双层滤网中外层滤网60目，网孔直径Φ0.18，内层滤网120目，网孔直径Φ0.06，，且双层滤网均为向外侧隆起的圆弧结构。所述流量安全控制阀内部设有锥阀，所述锥阀包括锥形阀芯6和限压弹簧5，阀座8内部设有与锥形阀芯6相适配的锥口，所述限压弹簧5压紧锥形阀芯6使锥形阀芯6顶住锥口。所述回油通道B以倾斜于阀孔方向钻入，回油通道B口在阀孔里显出的形状为椭圆。所述前配油盘15、后配油盘10外圆周与泵体3内腔壁之间均设有O形密封圈，泵体3前端的法兰面上设有O形密封圈。前配油盘将压紧弹簧16压缩在泵体内腔前壁上。流量阀4后部设有限制弹簧7。
前腔高压降温转向助力泵工作原理：定子12、转子13、叶片14、前配油盘15和后配油盘10组成两个封闭容积，转向泵在发动机的带动下工作时，叶片14在离心力的作用下紧贴在定子12的内表面上，工作容积由小变大，再由大变小，压缩油液，完成一次吸、压油过程，泵输出的油量随转子13的转速而增大，泵轴17每旋转一周，每个封闭容积完成两次吸油排油过程，排出的油经流量阀4及节流孔控制，使泵输出的流量保持基本恒定值，通过出油孔排除。当转速增高时，流量增大、通过节流孔的压差也增加，推动流量阀4往右运动，A腔(出油前腔)与B腔(回油通道)接通，形成溢流，使多余的流量回到进油口，流量越大，开口越大，使泵输出的流量保持基本恒定值。反之，当转速减少时，流量减少、通过节流孔的压差也减少，推动流量阀4往左运动，溢流量减少，使输出流量保持基本恒定值。溢流的油直接回到油泵的进油口，又参与下一次循环。当转速低于流量阀4的开启转速时，流量将低于基本恒定值，溢流量为零。当系统工作压力超过油泵安全阀压力时，锥形阀芯6往左运动，使得高压腔与B腔接头，全部液压油流回吸油腔，从而对系统起到安全保护作用。
如图6所示，所述泵体3为前腔高压结构，高压油通道21靠近出油口20，其流道简单、开阔、少拐角弯曲，使高压油的流转通畅，减少了压力流量损失，使转向泵能在正常参数下工作，提高系统稳定性。且泵体3中高压流道孔需加工的孔较常规泵体要少，且加工方法简易，加工周期缩短，所涉及的工装、刀具与量具的种类与数量都要略少一些，且能降低生产成本，适于批量生产。
如图7所示，所述阀体总成中阀座8采用双层滤网结构，外层29略稀：60目，直径Φ0.18，内层28较密：120目，直径Φ0.06，双层滤网的过滤效果更好，且其结构为圆弧结构，在高压油的冲击下，杂质22不能停留在弧顶位置造成堵塞，避免杂质22进入阀体内部卡在锥阀上，打不动方向或转向沉重，降低转向泵的使用寿命。
如图8所示，所述泵体内部回油孔的加工以倾斜于阀孔27方向钻入(图示箭头方向)，在阀孔27里显出的形状为椭圆26，其孔的长度比较长，在汽车中低速运行时，高压油推动阀体运动一小段距离，在同等情况下，其露出面积25比圆形孔要大，溢流效率更高，不易过度发热及造成压力损失。
根据市场调研，因油液问题导致助力泵失效的情况占助力泵总故障的70％～80％，而系统温度过高是转向用油变质的主要原因。本发明涉及的前腔高压降温转向泵，从发热源头的着手研究，更改常规结构，实验证实，在同样条件下，其转向系统的油液温度比常规转向泵要低20～30℃，系统油温的降低，对助力泵乃至整个转向系统的使用寿命都能大大提高。
前腔高压降温转向助力泵性能参数
1.定子排量：20ml/r
2.压力范围：最大14.7MPa
3.转速范围：400～4000r/min
以上实施例时对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.转向助力泵，包括泵体(3)，泵体设有内腔，所述泵体内腔内部由后向前依次设有后配油盘(10)、定子(12)与转子(13)及叶片(14)组成的叶片组件、前配油盘(15)、压紧弹簧(16)，一泵轴(17)将后配油盘(10)、叶片组件和前配油盘(15)串联成一体后安装到泵体(3)内腔内，泵轴(17)前端伸出泵体(3)前端并安装驱动齿轮(1)，泵轴(17)后端支撑于后配油盘上(10)，其特征在于：所述前配油盘(15)与泵体(3)内腔前壁围成出油前腔(A)，所述泵体(3)在泵体内腔外圆周侧设有一阀孔，阀孔与出油前腔(A)连通，阀孔内安装一流量安全控制阀，所述出油前腔(A)通过高压油通道(21)与泵体(3)前部的出油孔(20)连通，所述叶片组件外圆周与泵体(3)内腔内壁间围成泵体后腔，所述阀孔通过回油通道(B)与泵体(3)后腔连通，所述叶片(14)由泵轴(17)驱动旋转完成吸油排油过程，流量安全控制阀控制出油前腔(A)向回油通道(B)的回油量大小，使出油前腔(A)经出油孔排出的油量保持恒定值。
2.根据权利要求1所述的转向助力泵，其特征在于：所述出油前腔(A)位于出油孔正下方，所述高压油通道包括位于出油孔正下方的横向油道和纵向油道，横向油道与泵轴(17)平行且开口端连通出油前腔(A)，纵向油道与横向油道垂直或者呈60度到90度的锐角且开口端连通出油孔。
3.根据权利要求1所述的转向助力泵，其特征在于：所述泵体(3)内腔后端开口并由后配油盘(10)封闭。
4.根据权利要求1所述的转向助力泵，其特征在于：所述泵体(3)前端为法兰结构，法兰端和泵轴(17)之间设有滚动轴承(2)和油封(18)，所述油封(18)采用旋转双唇双簧骨架油封。
5.根据权利要求1所述的转向助力泵，其特征在于：所述泵轴(17)与后配油盘(10)之间还设有滑动轴承(9)。
6.根据权利要求1所述的转向助力泵，其特征在于：所述后配油盘(10)、叶片组件、前配油盘(15)采用定位销(11)串连成一体。
7.根据权利要求1至6任一项所述的转向助力泵，其特征在于：所述流量安全控制阀内部设有锥阀，所述锥阀包括锥形阀芯(6)和限压弹簧(5)，阀座(8)内部设有与锥形阀芯(6)相适配的锥口，所述限压弹簧(5)压紧锥形阀芯(6)使锥形阀芯(6)顶住锥口。
8.根据权利要求7所述的转向助力泵，其特征在于：所述流量安全控制阀中的阀座(8)采取双层滤网结构，所述双层滤网中外层滤网60目，网孔直径Φ0.18，内层滤网120目，网孔直径Φ0.06，，且双层滤网均为向外侧隆起的圆弧结构。
9.根据权利要求8所述的转向助力泵，其特征在于：所述回油通道(B)以倾斜于阀孔方向钻入，回油通道(B)口在阀孔里显出的形状为椭圆。
10.根据权利要求9所述的转向助力泵，其特征在于：所述前配油盘(15)、后配油盘(10)外圆周与泵体(3)内腔壁之间均设有O形密封圈，泵体(3)前端的法兰面上设有O形密封圈。
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