CN103380300A - 包括具有预载控制装置的压力控制阀的可变排量润滑剂泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可变排量的润滑剂泵(10)，用于为内燃机(70)提供加压润滑剂。所述机械泵(10)包括泵转子(13)，泵转子具有在可移位的控制环(12)中旋转的可径向滑动的叶片(14)。用于控制加压润滑剂的排放压力的压力控制系统包括：第一压力控制室(25)；第一压力导管(82,87)和压力控制阀(60)。所述压力控制阀(60)包括：控制柱塞(64)；输入压力柱塞(62)；以及控制弹簧(68)。用于控制所述控制弹簧(68)的预载的预载控制装置(30)包括：预载柱塞(42)，在预载气缸(31)中沿轴向移动，并支撑控制弹簧(68)的底部；预载气缸入口(34)，用于给预载气缸(31)提供加压润滑剂；以及预载控制阀(38)，用于控制预载气缸(31)中的润滑剂压力。

Description

包括具有预载控制装置的压力控制阀的可变排量润滑剂泵
技术领域
本发明涉及一种可变排量的润滑剂泵，用于为内燃机提供加压润滑剂。
背景技术
机械泵包括具有在可径向移位的控制环中旋转的可径向滑动叶片的泵转子，其中，控制环被第一控制室推向高泵送容积方向。该泵包括压力控制系统，用于控制加压润滑剂在泵出口端处的排放压力。该泵具有将泵出口端与第一控制室连接起来的第一压力导管，该泵还具有控制第一压力控制室中的压力的压力控制阀。
从WO2005/026553A1中已知本领域的可变排量的润滑剂泵。无论泵转子的转速如何，压力控制阀使由泵提供的加压润滑剂的压力保持在大约恒定水平。这通过打开和关闭控制阀的压力控制口来实现，其中，泵的压力控制室连接到润滑剂箱中的大气压力或与大气压力分隔开。然而，发动机对润滑剂压力的要求不是恒定的，而是取决于发动机的一些工作状况，例如润滑剂温度和发动机的转速。
发明内容
本发明之目的是提供一种可变排量的润滑剂泵，其具有简单的控制系统，该控制系统提供离开泵的加压润滑剂的两个标称压力水平。
通过具有权利要求1的特征的可变排量的润滑剂叶片泵可实现该目的。
可变排量的润滑剂泵具有泵转子，泵转子具有在可径向移位的控制环中旋转的可径向滑动叶片。该泵具有第一压力控制室，用于将控制环推向高泵送容积方向。第一压力控制室通过第一压力导管连接到泵出口端。用于控制第一压力控制室中的压力的压力控制阀包括控制柱塞、输入压力柱塞和控制弹簧。控制柱塞打开和关闭控制阀的气缸壁中的控制口。控制口与控制室的出口端连接。
当控制柱塞阻塞并关闭控制口时，第一压力控制室中的压力增加，使得控制环被推向高泵送容积方向。当控制柱塞没有关闭压力控制阀的控制口时，第一压力控制室中的压力减小为大致大气压力，使得控制环能够移入低泵送容积方向。
控制柱塞的位置由泵的润滑剂排放压力确定，润滑剂排放压力针对被施加有泵出口压力的输入压力柱塞。输入压力柱塞与控制柱塞直接连接。设置了控制弹簧，其抵抗施加于输入压力柱塞的泵出口压力而将控制柱塞预载入关闭位置。控制弹簧的弹簧力和作用在输入压力柱塞上的泵出口压力迫使控制柱塞移入平衡位置。
该泵具有预载控制装置，用于控制控制弹簧的预载。预载控制装置包括预载柱塞、预载气缸入口和预载控制阀。预载柱塞在预载气缸中沿轴向移动，并支撑控制弹簧的底部，使得控制柱塞的弹簧预张力能够在两个值之间变化。预载柱塞沿轴向布置在预载气缸中，其中，该气缸具有加压润滑剂，该加压润滑剂可以是泵出口端的加压润滑剂。预载控制阀能够给预载气缸充注加压润滑剂的压力，使得预载柱塞移入高预载位置，该高预载位置也是高标称压力位置。或者，预载控制阀能够在预载气缸中提供大致大气压力，使得预载柱塞移入并保持在低预载位置，该低预载位置是低标称压力位置。
该预载控制装置的构思和构造是简单的，能保证高可靠性和长机械寿命。
原则上，预载控制阀能够设置在泵出口端和预载气缸入口之间，其中，预载气缸出口经由节流阀连接到大气压力。优选地，预载气缸出口通过预载控制排放导管连接到润滑剂箱，其中，预载控制阀与预载控制排放导管串联地设置，使得预载控制阀设置在预载气缸出口和大气压力之间。优选地，节流阀与预载控制充注导管串联地设置，该预载控制充注导管将泵出口端与预载气缸入口连接起来。
根据优选的实施例，控制阀气缸壁和预载气缸是单个一体阀壳的部分。这使得泵的制造和组装，尤其是包括预载控制装置的压力控制阀的制造和组装简单和划算。
优选地，通气口设置在阀壳中，沿轴向位于控制柱塞和预载柱塞之间。通气口布置在控制柱塞和预载柱塞的移动范围之外的位置，使得通气口决不会被所述柱塞阻塞或关闭。通气口允许控制柱塞、预载柱塞和阀壳之间的空腔变化。优选地，通气口连接到润滑剂箱。
根据优选的实施例，预载柱塞的轴向远侧具有偏置凸起(offset nose)，用于使预载柱塞总与预载气缸前端壁保持最小距离。该布置避免了预载柱塞的平面前端与平面气缸前端壁的直接接触。由于预载气缸出口优选地设置在气缸前端壁中，所以预载柱塞的偏置凸起避免了阻塞预载气缸出口。
优选地，预载柱塞在预载柱塞的近侧具有弹簧引导套管。控制弹簧的底部由弹簧引导套管径向地支撑，使得避免了控制弹簧底部在预载柱塞上偏移。
根据优选的实施例，预载气缸的直径大于控制阀气缸壁的直径，预载气缸和控制阀气缸壁之间的台阶(step)限定出用于预载柱塞的止动环。
附图说明
下面参考附图对本发明的实施例进行详细说明，附图中：
图1示出包括可变排量的叶片泵和控制阀的润滑剂泵送系统；以及
图2示出图1的控制阀的详细纵向截面。
具体实施方式
图1示出作为泵送系统100的一部分的可变排量的润滑剂泵10的示意图，该可变排量的润滑剂泵用于给内燃机70供应加压润滑剂。泵10由发动机70直接机械地驱动，并包括具有空腔16的泵壳11，可径向移位的控制环12在空腔16中平移。
控制环12包围泵转子13，泵转子具有许多可径向滑动的叶片14，其中，叶片14在可移位的控制环12内旋转。泵壳11由两个泵侧壁15封闭，其中一个侧壁在图中未示出。泵侧壁15、叶片14、泵转子13和控制环12限定出五个旋转泵室17。泵侧壁15中的一个具有泵室入口18和泵室出口19。
控制环12具有部分地容纳在第一压力控制室25中的第一控制环柱塞24和部分地容纳在第二控制室23中的第二控制环柱塞22，第二控制室与第一压力控制室25相对。柱塞22、24的横截面是棱柱形的。控制环12和柱塞22、24是单个一体部件。
位于第一压力控制室25内的预张紧控制室弹簧28对第一柱塞24施加推力。控制室25、23均由泵壳11限定出。泵壳11还包括泵入口端20和泵出口端21，泵入口端20用于从润滑剂箱50抽吸润滑剂，泵出口端21用于给发动机70供给具有排放压力的润滑剂。发动机供应导管80从泵出口端21延伸到发动机70，以给发动机70供应加压润滑剂。
泵出口端21处的润滑剂排放压力经由压力导管81传送到第二控制室23。此外，离开泵出口端21的润滑剂经由导管82、87穿过压力节流阀67被引导至第一压力控制室25，在节流阀中，当润滑剂流过时，会出现标定的压力下降。
泵出口端21还通过导管82、88连接到压力控制阀60的输入压力口61。无论发动机70的转速如何，通过调节控制环12的径向位置，压力控制阀60使泵出口端21处的出口压力保持在恒定的标称压力值。通过控制第一控制室25中的压力来控制控制环12的径向位置。
压力控制阀60能够通过改变预载柱塞42的位置来控制两个不同标称压力值，所述预载柱塞42起到控制弹簧68的基座的作用。控制阀60具有单个一体阀壳90，该阀壳包括两个不同功能部分，即，压力控制装置94和预载控制装置30。阀壳90设置有两个具有不同直径的不同柱形部分：具有小直径的容纳压力控制装置94的压力控制气缸壁65和具有较大直径的容纳预载柱塞42的预载气缸31。预载气缸31和压力控制气缸壁36之间的过渡由具有径向环形表面的圆形止动环41实现。
位于气缸壁65内的压力控制装置94是一体部件，其可沿轴向移位，并包括输入压力柱塞62、控制柱塞64和连接输入压力柱塞62与控制柱塞64的柱塞轴63。输入压力柱塞62经由输入压力口61被施加泵排放压力。推动输入压力柱塞62的泵排放压力抵抗沿轴向推动控制柱塞64的控制弹簧68的弹簧力而发生作用。
压力控制装置94通过关闭和打开气缸壁65中的控制口66来控制第一控制室25经由导管83的排放。控制柱塞64在关闭位置关闭控制口66，在打开位置打开控制口66。在控制柱塞64的打开位置，控制室25的润滑剂能够经由导管83、控制口66、控制阀排放口97和排放导管84排放到润滑剂箱50。
控制弹簧68的底部由预载柱塞42支撑，预载柱塞可在预载气缸31内沿轴向移位。预载柱塞42能够在两个轴向位置之间转换，即控制弹簧68受压的高排放压力位置和控制弹簧68伸展的排放压力位置。
预载柱塞42具有柱形柱塞体44，该柱形柱塞体在轴向远侧具有偏置凸起45，在柱塞体44的近侧具有柱形弹簧引导套管43。偏置凸起45确保柱塞体44相对于预载气缸31的前端壁42的最小距离。该最小距离能够确保入口34和出口36决不会被柱塞体44阻塞或关闭。柱形弹簧引导套管43使控制弹簧68的底部定心于柱塞体44，使得控制弹簧68不会在预载柱塞42和止动环41之间卡住。弹簧引导套管43的外直径小于气缸壁65的内直径。预载柱塞42的轴向移动在一侧由前端壁92限制，而在另一侧由止动环41限制。
预载气缸出口36通过预载控制排放导管40连接到润滑剂箱50，其中，预载控制阀38与预载控制排放导管40串联地设置。预载气缸入口34经由预载控制充注导管32连接到泵出口端21，其中，节流阀33与预载控制充注导管32串联地设置。当预载控制阀38关闭时，具有泵排放压力的润滑剂推动预载柱塞42向上进入高排放压力位置。当预载控制阀38打开时，预载气缸31内的润滑剂被排放到润滑剂箱50，使得预载柱塞42移入如图2所示的低排放压力位置。预载控制阀38是电磁阀，并由数字发动机控制单元(未示出)控制，其使标称排放压力适应例如润滑剂温度、发动机温度等。
气缸壁65具有通气口46，通气口经由通气导管48与润滑剂箱50连接，使得控制柱塞64和预载柱塞42之间的空腔中的压力总是处于大致大气压力。

Claims (8)

1.一种可变排量的润滑剂泵(10)，联接到内燃机(70)，并由内燃机驱动，以向发动机(70)泵送加压润滑剂，包括：
泵转子(13)，具有在可移位的控制环(12)中旋转的可径向滑动叶片(14)，
压力控制系统，用于控制加压润滑剂的排放压力，所述控制系统包括：
第一压力控制室(25)，用于将所述控制环(12)推入高泵送容积方向；
第一压力导管(82,87)，将泵出口端(21)与第一控制室(25)连接起来；以及
压力控制阀(60)，控制所述第一压力控制室(25)中的压力，所述压力控制阀(60)包括：
控制柱塞(64)，用于打开和关闭所述控制阀(60)的气缸壁(65)中的控制口(66)，其中，所述控制口(66)与所述控制室(25)的出口端(99)连接；
输入压力柱塞(62)，被施加泵出口压力，并与所述控制柱塞(64)连接；以及
控制弹簧(68)，抵抗所述泵出口压力将所述控制柱塞(64)预载入关闭位置，
其特征在于，
预载控制装置(30)控制所述控制弹簧(68)的预载，所述预载控制装置包括：
预载柱塞(42)，在预载气缸(31)中沿轴向移动，并支撑所述控制弹簧(68)的底部；
预载气缸入口(34)，用于给所述预载气缸(31)提供加压润滑剂；以及
预载控制阀(38)，用于控制所述预载气缸(31)中的润滑剂压力。
2.如权利要求1所述的可变排量的润滑剂泵(10)，其中，设置了预载气缸出口(36)，所述预载气缸出口通过预载控制排放导管(40)连接到润滑剂箱(50)，由此，所述预载控制阀(38)与所述预载控制排放导管(40)串联地设置。
3.如权利要求1或2所述的可变排量的润滑剂泵(10)，其中，所述预载控制充注导管(32)设置在所述泵出口端(21)和所述预载气缸入口(34)之间，由此，节流阀(33)与所述预载控制充注导管(32)串联地设置。
4.如以上权利要求任一项所述的可变排量的润滑剂泵(10)，其中，所述控制阀气缸壁(65)和所述预载气缸(31)是单个一体阀壳(90)的部分。
5.如以上权利要求任一项所述的可变排量的润滑剂泵(10)，其中，通气口(46)设置在所述阀壳中，位于所述控制柱塞(64)和所述预载柱塞(42)之间。
6.如以上权利要求任一项所述的可变排量的润滑剂泵(10)，其中，所述预载柱塞(42)的远侧具有偏置凸起(45)，用于使所述预载柱塞(42)总与预载气缸前端壁(92)保持最小距离，所述预载气缸出口(36)设置在所述预载气缸前端壁(92)中。
7.如以上权利要求任一项所述的可变排量的润滑剂泵(10)，其中，所述预载柱塞(42)在其近侧具有弹簧引导套管(43)。
8.如以上权利要求任一项所述的可变排量的润滑剂泵(10)，其中，所述预载气缸(31)的直径大于所述控制阀气缸壁(65)的直径，所述预载气缸和所述控制阀气缸壁之间的台阶限定出用于所述预载柱塞的止动环(41)。
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