CN103423152A - 车用液压叶片泵马达及其切换控制液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车用液压叶片泵马达及其切换控制液压系统，其包括后泵盖、进油配油盘、定子、转子、出油配油盘、前泵盖、轴、叶片、进油口和出油口，转子上的叶片槽侧壁上开设有静压油腔室，静压油腔室通过信号油通道与外部液压源连通；该静压油腔室呈凹槽状，当叶片伸出到最大位置和最小位置时，静压油腔室的开口均正对叶片的本体；叶片根部设有可提供液压力促动叶片伸出的叶片根部油腔，叶片根部油腔由外部的切换控制液压系统提供液压油。切换系统包括储能器、三位电磁换向阀和换向阀；换向阀输出端一油口连接连通静压油腔室、另一油口连接叶片根部油腔，输入端油口接入信号油，并在接入的油道上设置单向阀；三位电磁换向阀的输出端的油口分别接入进油口、出油口，输入端的油口分别接入油箱和储能器。

Description

车用液压叶片泵马达及其切换控制液压系统

 

技术领域

本发明涉及一种液压泵，尤其是涉及一种车用液压叶片泵马达及其切换控制液压系统。

 

背景技术

对于车辆制动动能再生，一般是车辆上采用泵马达，在利用车辆刹车或减速时的动力能时，泵马达作泵使用，将高压油打入储能器中，把动力能转化为液压能储存起来；当车辆在起动或加速时，泵马达就当作马达使用，用储能器中的高压油驱动马达旋转，带动车辆的起动和加速，使车辆的油耗和废气排放降低；而当车辆在匀速行驶时，泵马达是不需要工作的，因为只要有油液循环就有能量的损耗，如果这种泵马达长期处于工作状态，不但不能节能，反而会使能耗增大。例如名为“车辆制动动能再生装置”（公布号: CN101337499），其原理为：第一制动器和补油泵分别设置在第一被动轴的两端，第二制动器和液压泵马达分别设置在第二被动轴的两端，控制油路液压泵安装在第二被动轴的中部，电液换向阀与高压液压蓄能器连接，中央控制器分别与制动器、第二制动器、液压泵马达控制组件和电液换向阀连接。该发明可在车辆制动时，回收车辆的制动能，但结构复杂、控制难度较大，造成这种情况的原因之一在于所采用的泵马达结构较为复杂，泵与马达两种状态之间的切换不易操控，其二是在车辆正常行驶时，必须断开与汽车制动轴之间的传动连接。

 

发明内容

本发明主要目的是提供一种车用液压叶片泵马达，其采用驱动叶片伸出与缩回的结构实现泵与马达工作状态转换，结构简单，切换可靠。

本发明另一目的是提供一种车用液压叶片泵马达的切换控制液压系统，其系统结构简单，易于控制液压叶片泵马达的状态切换，使泵马达在车辆制动时吸收能量、启动时释放能量、正常运行时不工作。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：车用液压叶片泵马达，其包括后泵盖、进油配油盘、定子、转子、出油配油盘、前泵盖、轴、叶片、进油口和出油口，其特征在于：所述的转子上的叶片槽侧壁上开设有静压油腔室，静压油腔室通过信号油通道与外部液压源连通；该静压油腔室呈凹槽状，当叶片伸出到最大位置和最小位置时，静压油腔室的开口均正对叶片的本体；所述的叶片根部设有可提供液压力促动叶片伸出的的叶片根部油腔，叶片根部油腔由外部的切换控制液压系统提供液压油。当车辆在行驶过程中车辆刹车或减速时，进油口接油箱、出油口接储能器，用刹车的动力能驱动液压泵工作，这时静压油腔室接油箱，信号油充入叶片根部油腔，对叶片施加顶出力，同时叶片受离心力的作用向外伸出，叶片在双重作用下与定子贴合，使本发明作泵使用，把高压油打入储能器中，把动力能转化为液压能储存起来。当车辆在起动或加速时，进油口接储能器、出油口接油箱，这时静压油腔室接油箱，叶片根部油腔充入液压油，液压力顶出叶片，本发明就当作马达使用，用储能器中的高压油驱动马达旋转，带动车辆的起动和加速，使车辆的油耗和排放降低。当车辆在匀速行驶时是不需要工作的，因为只要有油液循环就有能量的损耗，如果这种泵马达长期处于工作状态，不但不能节能，反而会使能耗增大，此时叶片根部油腔接油箱，静压油腔室充入液压油；静压油腔室的液压力使叶片与侧壁之间磨擦力增大，叶片在随转子转动过程中已伸出的叶片会顺着定子内曲线被压回短径位置，而压回后的叶片则再也没办法克服磨擦力甩出，使叶片均处于缩回状态，此时轴虽然在转动，但不再输送油液而进入不工作状态。这种驱动叶片伸出和缩回的结构，切换可靠，结构简单，便于制造，便于简化外部的切换控制液压系统，整体成本较低。

对于采用液压力促动叶片伸出的结构，作为优选，叶片根部油腔设于叶片的根部，腔体呈条形，与叶片平行设置；叶片根部油腔的腔体至少有一端贯穿转子的侧壁并与切换控制液压系统连通。这种结构，尽可能充分利用叶片的根部底面积，使叶片底面均接触到叶片根部油腔内的油液，增大叶片的顶出力。

作为优选，静压油腔室为长条形凹槽，槽两端与对应侧的转子侧壁的距离相等。既可增加静压油腔室中油液与叶片之间接触面积，又可避免静压油腔室槽口超出叶片的行程而导致压力失效。

作为优选，信号油通道为三段式结构，首段处于转子上、中段处于出油配油盘或进油配油盘上、尾段处于后泵盖或前泵盖上；在首段与中段的结合部，首段与中段的开口至少有一个为环形槽，环形槽的槽口分别正对另一段的开口，环形槽圆心与转子同心。这种结构，在转子转动时，亦可保持油道的有效连通，且不减少流通面积。

作为优选，切换控制液压系统与叶片根部油腔之间设置供油通道，该供油通道为两段式结构，首段处于处于出油配油盘或进油配油盘上，尾段处于后泵盖或前泵盖上；首段的一端开口为环形槽，环形槽圆心与转子同心，环形槽的槽口正对叶片根部油腔的连接油口。这种结构，在转子转动时，亦可保持油道的有效连通，且不减少流通面积。

本发明一种车用液压叶片泵马达的切换控制液压系统，其包括储能器、换向阀和可切换储能器入口油路的控制阀；泵马达处于泵状态时，储能器通过控制阀与泵出口相通；泵马达处于马达状态时，储能器通过控制阀与马达进口相通；换向阀输出端一油口连接连通静压油腔室、另一油口连接叶片根部油腔，输入端油口接入信号油，并在接入的油道上设置单向阀；控制阀的输出端的油口分别接入进油口、出油口，输入端的油口分别接入油箱和储能器。控制阀为三位电磁换向阀，或者由若干只单向阀或其他阀组合而成的组合阀。基于可替代的考虑，换向阀也可以是若干只单向阀组合而成的组合阀。当车辆在行驶过程中车辆刹车或减速时，这时静压油腔室接油箱，信号油进入叶片根部油腔，对叶片施加顶出力，同时叶片受离心力的作用向外伸出，叶片在双重作用下与定子贴合，使本发明作泵使用，把高压油打入储能器中，把动力能转化为液压能储存起来。当车辆在起动或加速时，三位电磁换向阀切换到3位，使储能器接通进油口，静压油腔室接油箱，同时信号油进入叶片根部油腔，液压力顶出叶片，本发明就当作马达使用，用储能器中的高压油驱动马达旋转，带动车辆的起动和加速。当车辆在匀速行驶时，三位电磁换向阀切换到中位即2位，换向阀也同时切换，使叶片根部油腔接油箱，信号油充入静压油腔室，其液压力增加了叶片与叶片槽之间的摩擦力，使叶片缩回叶片槽后不再伸出。这种系统结构，结构简单，液压叶片泵马达的状态切换易于控制。尤其是车辆正常运行时，相对于现有的需断开外部与泵马达轴之间的机械传动的结构，本系统仅需通过驱动叶片伸缩即可进入吸收能量或释放能量的状态，响应速度快，使泵马达在车辆制动时吸收能量、启动时释放能量、正常运行时不工作三种状态转换快速，利于增强吸收能量的效率、释放能量的效率，在车辆正常运行时亦不增加额外负载而造成车辆动力的能量损失。

为了增加顶出叶片的作用力，作为优选，叶片的促动系统采用叶片根部油腔时，进油口、出油口与三位电磁换向阀之间油路上设置支路以连通叶片根部油腔，该支路上设置单向阀。当信号油油压不够时，泵出口或储能器的油可通过单向阀进入叶片根部油腔，使叶片有效伸出到位，以提高响应速度，并避免容积效率降低。

综上所述，本发明车用液压叶片泵马达，采用驱动叶片伸出与缩回的结构，易于实现泵与马达工作状态切换，叶片控制灵活，具有较高的切换可靠性。采用液压力驱动叶片的伸出结构，结构简单，便于制造，便于简化外部的切换控制液压系统，使整体成本较低。

本发明车用液压叶片泵马达的切换控制液压系统，其系统结构简单，切换可靠；在车辆起动或加速、匀速行驶、制动三种状态，系统具有较高的相应速度，利于增强系统吸收能量的效率、释放能量的效率。采用泵出口或储能器的油可通过单向阀进入叶片根部油腔的方式，进一步提高叶片伸出的响应速度，有效地避免容积效率降低。

 

附图说明

附图1是本发明车用液压叶片泵马达的一种结构示意图；

附图2是附图1的A-A剖视图；

附图3是转子的一种结构示意图；

附图4是转子的剖视图；

附图5是本发明切换控制液压系统的液压原理图。

 

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：车用液压叶片泵马达，如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5所示，其包括后泵盖1、进油配油盘2、定子4、转子6、出油配油盘7、前泵盖8、轴9、叶片11、进油口19和出油口18。

转子6上的叶片槽侧壁上开设有静压油腔室5，静压油腔室5通过信号油通道10与外部液压源连通；该静压油腔室5呈凹槽状，当叶片11伸出到最大位置和最小位置时，静压油腔室5的开口均正对叶片11的本体。静压油腔室5为长条形凹槽，槽两端与对应侧的转子6侧壁的距离相等。

信号油通道10为三段式结构，首段处于转子6上、中段处于出油配油盘7或进油配油盘2上、尾段处于后泵盖1或前泵盖8上；在首段与中段的结合部，首段与中段的开口至少有一个为环形槽，环形槽的槽口正对另一段的开口，环形槽的圆心与转子6同心。

叶片11根部根部设有可提供液压力促动叶片伸出的叶片根部油腔21。叶片根部油腔21由外部的切换控制液压系统提供液压油，其液压力单独顶起叶片使之伸出，或配合离心力顶起叶片使之伸出。

叶片根部油腔21设于叶片11的根部，腔体呈条形，与叶片11平行设置；叶片根部油腔21的腔体至少有一端贯穿转子6的侧壁并与切换控制液压系统连通。

实施例2：车用液压叶片泵马达的切换控制液压系统，如附图5所示，其包括储能器43、控制阀42和换向阀41。控制阀42可以是三位换向阀，或者由若干只单向阀或其他阀组合而成的组合阀，对于本领域技术人员而言，显然可以理解到，组合阀可以由许多的组合方案，但以不同的组合阀替代，在同样实现本发明原理的情况下，依然属于本发明的保护范围。

换向阀41输出端一油口连接静压油腔室5、另一油口连接叶片根部油腔21，输入端油口接入信号油，并在接入的油道上设置单向阀；三位电磁换向阀42的输出端的油口分别接入进油口19、出油口18，输入端的油口分别接入油箱和储能器。

如附图5所示，叶片11的促动系统采用叶片根部油腔21时，进油口19、出油口18与三位电磁换向阀42之间油路的设置支路以连通叶片根部油腔21，该支路上设置单向阀。泵出口或储能器的油可通过单向阀进入叶片根部油腔，以确保顶出叶片；当信号油出现压力不足、信号油建压不充分（例如，因车辆从匀速运动状态切换至制动或加速状态的切换速度很快，而出现信号油响应速度跟不上的问题）时，会导致叶片顶出力不够的问题，此时，采用本方案即可及时补充液压油进入油腔顶起叶片。

 

本发明车用液压叶片泵马达，其基本原理是在叶片根部设置液压力驱动叶片伸出，设置静压油腔室5使叶片缩回后不能伸出，从而实现泵与马达工作状态切换。

本发明车用液压叶片泵马达的切换控制液压系统，其基本原理是控制泵马达内部的静压油腔室5和叶片根部油腔21，从而改变泵马达的工作状态，以利用储能器储存能量和释放能量，使系统在车辆起动或加速时给车辆加速、匀速行驶时泵马达不工作、制动时储能。

 

本发明车用液压叶片泵马达及其切换控制液压系统，当车辆在行驶过程中车辆刹车或减速时，用刹车的动力能驱动液压泵工作，这时泵马达作泵使用，泵处于正常的工作状态，泵把高压油打入储能器中，把动力能转化为液压能储存起来。当车辆在起动或加速时，泵马达就当作马达使用，用储能器中的高压油驱动马达旋转，带动车辆的起动和加速，使车辆的油耗和排放降低。当车辆在匀速行驶时，泵马达是不需要工作的，因为只要有油液循环就有能量的损耗，如果这种泵马达长期处于工作状态，不但不能节能，反而会使能耗增大。具体工作过程如下：

1、当车辆在行驶过程中车辆刹车或减速时，进油口接油箱、出油口接储能器，静压油腔室接油箱，信号油进入叶片根部油腔，对叶片施加顶出力，同时叶片受离心力的作用向外伸出，叶片在双重作用力的作用下与定子贴合，使本发明作泵使用，用刹车的动力能驱动液压泵工作，把高压油打入储能器中，把动力能转化为液压能储存起来。

2、当车辆在起动或加速时，三位电磁换向阀切换到3位，使进油口接储能器、出油口接油箱，静压油腔室接油箱，同时信号油进入叶片根部油腔，液压力顶出叶片，本发明就当作马达使用，用储能器中的高压油驱动马达旋转，带动车辆的起动和加速，把液压能转化为动力能。

3、当车辆在匀速行驶时，三位电磁换向阀切换到中位即2位，切断进油口、出油口的油路，换向阀41也同时切换，使叶片根部油腔接油箱，信号油充入静压油腔室；此时，叶片根部油腔无压力，静压油腔室通油，静压油腔室的液压力使叶片与叶片槽侧壁之间的磨擦力增大，叶片在随转子转动过程中已伸出的叶片会顺着定子内曲线被压回短径位置，而压回后的叶片则再也没办法克服磨擦力甩出，使叶片均处于缩回状态，此时轴虽然在转动，但本发明仍然进入不工作状态。

Claims (7)

1.一种车用液压叶片泵马达，包括后泵盖（1）、进油配油盘（2）、定子（4）、转子（6）、出油配油盘（7）、前泵盖（8）、轴（9）、叶片（11）、进油口（19）和出油口（18），其特征在于：所述的转子（6）上的叶片槽侧壁上开设有静压油腔室（5），静压油腔室（5）通过信号油通道（10）与外部液压源连通；该静压油腔室（5）呈凹槽状，当叶片（11）伸出到最大位置和最小位置时，静压油腔室（5）的开口均正对叶片（11）的本体；所述的叶片（11）根部设有可提供液压力促动叶片伸出的叶片根部油腔（21），叶片根部油腔（21）与外部的切换控制液压系统相连接。

2.根据权利要求1所述的车用液压叶片泵马达，其特征在于：叶片根部油腔（21）设于叶片（11）的根部，腔体呈条形，与叶片（11）平行设置；叶片根部油腔（21）的腔体至少有一端贯穿转子（6）的侧壁并与切换控制液压系统连通。

3.根据权利要求1所述的车用液压叶片泵马达，其特征在于：静压油腔室（5）为长条形凹槽，槽两端与对应侧的转子（6）侧壁的距离相等。

4.根据权利要求3所述的车用液压叶片泵马达，其特征在于：信号油通道（10）为三段式结构，首段处于转子（6）上、中段处于出油配油盘（7）或进油配油盘（2）上、尾段处于后泵盖（1）或前泵盖（8）上；在首段与中段的结合部，首段与中段的开口至少有一个为环形槽，环形槽的槽口正对另一段的开口，环形槽的圆心与转子（6）同心。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的车用液压叶片泵马达，其特征在于：切换控制液压系统与叶片根部油腔（21）之间设置供油通道（3），该供油通道（3）为两段式结构，首段处于处于出油配油盘（7）或进油配油盘（2）上，尾段处于后泵盖（1）或前泵盖（8）上；首段的一端开口为环形槽，环形槽圆心与转子（6）同心，环形槽的槽口正对叶片根部油腔（21）的连接油口。

6.一种如权利要求1所述的车用液压叶片泵马达的切换控制液压系统，其特征在于：包括储能器（43）、换向阀（41）和可切换储能器（43）入口油路的控制阀（42）；泵马达处于泵状态时，储能器（43）通过控制阀（42）与泵出口相通；泵马达处于马达状态时，储能器（43）通过控制阀（42）与马达进口相通；换向阀（41）输出端一油口连接连通静压油腔室（5）、另一油口连接叶片根部油腔（21），输入端油口接入信号油，并在接入的油道上设置单向阀；控制阀（42）的输出端的油口分别接入进油口（19）、出油口（18），输入端的油口分别接入油箱和储能器。

7.根据权利要求6所述的切换控制液压系统，其特征在于：进油口（19）、出油口（18）与控制阀（42）之间油路的设置支路以连通叶片根部油腔（21），该支路上设置单向阀。

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