CN103573618B - 一种轿车可变排量动力转向泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轿车可变排量动力转向泵，包括具有空腔的泵体、限位套、可动定子、转子、叶片、泵轴、出油口接头、泵盖和配流盘，限位套安装在泵体的空腔内，可动定子通过销轴活动地安装在限位套内，可动定子与限位套之间形成两个封闭的腔体C腔和D腔，出油口接头的节流口两侧的系统压力区和高压区分别与D腔和C腔连通，通过D腔和C腔的压力差推动可动定子摆动从而调节泵的排量，降低消耗发动机的功率、降低油液温升、提高操控性及安全性。

Description

一种轿车可变排量动力转向泵

技术领域

本发明涉及轿车转向助力装置领域，尤其涉及一种轿车可变排量动力转向泵。

背景技术

动力转向泵是轿车液压转向助力系统中的动力源，它的作用是为液压转向助力系统提供高压油：在发动机的驱动下将机械能转化成液压能，并且通过动力转向管路将高压油输送给动力转向器。轿车对动力转向泵的要求是：工作转速通常在500-8000r/min，工作压力不超过10Mpa；直线行驶和高速行驶时为保证安全性和驾驶员的路感，希望能获得较小的液压转向助力；怠速转向和低速转向时为避免转向沉重，则希望能获得较大的液压转向助力；同时希望动力转向泵的尺寸小、重量轻、噪声小。

公开号CN1464197A、公开日2003-12-31发明专利提出了一种可变排量泵，但该专利存在流量和压力调节过于复杂的问题。公开号CN101605995A、公开日2009-12-16发明专利提出的可变排量的双叶片泵并不适用于轿车：利用流体的压力直接来推动复位弹簧来调节流量，会造成转向泵瞬间泄压的问题，要应用于轿车则要求复位弹簧的弹簧刚度要做的非常大。公开号CN2589692Y、公开日2003-12-03实用新型专利提出的汽车可变排量动力转向泵C、D两腔压力差过大，要求复位弹簧的弹簧刚度要做的很大，并且转子转速不能很大，适用的转速范围为450-1000r/min，转速非常低，同样也不适用于轿车领域；同时流量调节采用流量控制阀进行调节，压力调节采用压力控制阀进行调节，采用两套调节机构，调节过于复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种降低消耗发动机的功率、降低油液温升、提高操控性及安全性的轿车可变排量动力转向泵。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种轿车可变排量动力转向泵，包括具有空腔的泵体、限位套、可动定子、转子、叶片、泵轴、泵盖和配流盘，限位套安装在泵体的空腔内，可动定子通过销轴活动地安装在限位套内，可动定子与限位套之间形成两个封闭的腔体C腔和D腔；

转子固定安装在泵轴上，并装入可动定子内，转子上设有与可动定子相适配的叶片，转子与可动定子之间形成吸油腔A腔和泵油腔B腔，A腔通过配流盘与进油口连通；

泵体内设有推动可动定子摆动的偏移装置；

所述泵体内设有出油口接头，所述出油口接头内设有出油口，所述出油口内设有节流口，所述节流口两侧分别为系统压力区和高压区，所述高压区通过高压油道与B腔连通；

所述高压区与C腔连通，系统压力区与D腔连通；

所述泵体内还设有控制节流口开度的流量控制机构。

所述流量控制机构包括滑阀壳体，所述滑阀壳体可滑动地安装在泵体的滑道内，滑阀壳体头部设有伸入节流口的阀杆，所述阀杆头部直径大于尾部直径，阀杆头部直径略小于节流口的孔径；

滑阀壳体尾部设有回位弹簧，滑阀壳体头部与高压区连通。

所述滑阀壳体中部附近与滑道之间形成低压区腔体，所述低压区腔体通过泵体上的开孔与进油口连通。

系统压力区与滑阀尾部腔体连通，滑阀尾部腔体与D腔连通。

所述滑阀壳体内还设有压力调节机构，所述压力调节机构包括设置在滑阀壳体内的泄流通道，所述泄流通道为阶梯形孔，泄流通道内设有封堵阶梯孔小孔的锥阀，所述锥阀通过压紧弹簧压紧在阶梯孔的小孔上，泄流通道与滑阀壳体中部附近的低压区腔体连通。

所述偏移装置包括固定在泵体上的密封堵盖、压块和调节弹簧，所述调节弹簧连接密封堵盖和压块并使压块压紧可动定子。

所述可动定子上与销轴相对的一侧通过密封垫与限位套密封。

所述限位套为椭圆形，所述转子为圆形，所述限位套和转子同心。

所述泵轴与转子花键连接。

所述叶片有十个，在转子外周均匀分布。

本发明的优点在于，该可变排量动力转向泵的排量是变化的：当转向泵怠速或低速行驶时，转向泵工作在排量最大状态；当转向泵高速行驶时，转向泵工作在排量最小状态。这样可以显著减小动力转向泵对发动机功率的消耗，达到节能和降低油耗的作用。采用可变排量动力转向泵，还有助于改善操稳性能，达到低速转向轻便，高速路感强烈的作用。同时由于排量的变化，可以显著降低转向泵内油液的温升，使得叶片与转子和可动定子的摩擦得到改善，可延长转向泵的使用寿命和降低转向泵的噪声。

附图说明

图1为本发明一种轿车可变排量动力转向泵的结构示意图；

图2为图1的滑阀的结构示意图；

图3为图1轿车可变排量动力转向泵排量最小时的结构示意图；

上述图中的标记均为：1、可动定子，2、叶片，3、A腔，4、C腔，5、限位套，6、B腔，7、泵体，8、第一油道，9、高压油道，10、出油口，11、出油口接头，12、第二油道，13、系统压力区，14、节流口，15、高压区，16、第三油道，17、进油口，18、低压区腔体，19、滑阀，20、第四油道，21、回位弹簧，22、密封垫，23、第五油道，24、泵轴，25、D腔，26、调节弹簧，27、密封堵盖，28、压块，29、转子，30、销轴，31、阀杆，32、滑阀壳体，33、压紧弹簧，34、泄压口，35、锥阀，36、锥阀座。

具体实施方式

图1为本发明一种轿车可变排量动力转向泵的结构示意图，包括具有空腔的泵体7、限位套5、可动定子1、转子29、叶片2、泵轴24、泵盖和配流盘，限位套5安装在泵体7的空腔内，可动定子1通过销轴30活动地安装在限位套5内，可动定子1与限位套5之间形成两个封闭的腔体C腔4和D腔25；

转子29固定安装在泵轴24上，并装入可动定子1内，转子29上设有与可动定子1相适配的叶片2，转子29与可动定子1之间形成吸油腔A腔3和泵油腔B腔6，A腔3通过配流盘与进油口17连通；

泵体7内设有推动可动定子1摆动的偏移装置；

泵体7内设有出油口接头11，出油口接头11内设有出油口10，出油口10内设有节流口14，节流口14两侧分别为系统压力区13和高压区15，高压区15通过高压油道9与B腔6连通；

高压区15与C腔4连通，系统压力区13与D腔25连通；

泵体7内还设有控制节流口14开度的流量控制机构。

流量控制机构包括滑阀壳体32，滑阀壳体32可滑动地安装在泵体7的滑道内，滑阀壳体32头部设有伸入节流口14的阀杆31，阀杆31头部直径大于尾部直径，阀杆31头部直径略小于节流口14的孔径；

滑阀壳体32尾部设有回位弹簧21，滑阀壳体32头部与高压区15连通。

图2为滑阀的结构示意图，滑阀壳体32中部附近与滑道之间形成低压区腔体18，低压区腔体18通过泵体7上的开孔与进油口17连通。系统压力区13与滑阀尾部腔体连通，滑阀尾部腔体与D腔25连通。滑阀壳体32内还设有压力调节机构，压力调节机构包括设置在滑阀壳体32内的泄流通道，泄流通道为阶梯形孔，泄流通道内设有封堵阶梯孔小孔的锥阀35，锥阀35通过压紧弹簧33压紧在阶梯孔的小孔上，泄流通道与滑阀壳体32中部附近的低压区腔体18连通。

偏移装置包括固定在泵体7上的密封堵盖27、压块28和调节弹簧26，调节弹簧26连接密封堵盖27和压块28并使压块28压紧可动定子1。

可动定子1上与销轴30相对的一侧通过密封垫22与限位套5密封。限位套5为椭圆形，转子29为圆形，限位套5和转子29同心。泵轴24与转子29花键连接。叶片2有十个，在转子29外周均匀分布。

转子29周向开有十个叶片槽用于放置叶片2，转子29内径与泵轴24通过花键配合传递扭矩。限位套5为椭圆形，固定在泵体7的内孔中。可动定子1与限位套5以定位销轴30活动连接。可动定子1可在限位套5内绕销轴30左右小角度摆动来实现可动定子1中心与转子29中心的偏移。可动定子1的初始位置是靠销轴30及可动定子偏移装置(包括调节弹簧26、密封堵盖27和压块28)的弹簧压力将可动定子1压紧在限位套5左侧内表面上来实现定位。限位套5、可动定子1、转子29两侧通过泵盖和配流盘进行密封(泵盖和配流盘图示未画出)。

在初始位置处，此时转向泵排量最大，由于转子29中心与可动定子1中心有一偏心距e(此时偏心距e最大)，使得转子29在旋转(顺时针旋转)过程中，叶片(2)在离心力和油液压力作用下被压在可动定子1的内表面上，工作容积(可动定子1与转子29之间的体积)开始由小变大的部分会形成吸油腔(A腔3)；工作容积(可动定子1与转子29之间的体积)开始由大变小的部分会形成泵油腔(B腔6)。吸油腔(A腔3)工作容积由小变大，局部会形成真空，于是会将进油口17中的油液(低压油)吸入；泵油腔(B腔6)工作容积由大变小，于是会压缩油液(高压油)，经出油口10向外供油。

限位套5、可动定子1、销轴30和密封垫22左侧形成密封工作腔C腔4，右侧形成密封工作腔D腔25。可动定子1中心的偏置正是通过C腔4和D腔25的压力差与右侧可动定子偏移装置弹簧力的大小来实现的：当C腔4和D腔25的压力差大于可动定子偏移装置弹簧力，可动定子1便向右侧移动；当C腔4和D腔25的压力差小于等于可动定子偏移装置弹簧力，可动定子1便始终处于左侧初始位置。

转向泵泵体7上部出油口10内侧开有一深孔，内侧放置有滑阀19和弹簧21用于调节流量和限制压力。滑阀19具体结构见图2，由滑阀头部31、滑阀壳体32、压紧弹簧33、泄压口34、锥阀35和锥阀座36组成。滑阀19中部直径略小处为低压区腔体18，其通过控制油道(图中未画)与进油口17相通。

出油口10处的出油口接头11内径最小处为节流口14，其直径略大于滑阀头部31的大径。高压区15通过高压油道9及配油盘上的配油孔(图中未画)与转子泵油腔(B腔6)相通，此处的油液为高压油，定义此处的压力为P1。根据小孔节流原理，当油液经过节流口14后压力会略有降低，定义此处的压力为P2，此处P2的压力才是转向泵向外输出的最终压力，定义此处压力为P2的区域为系统压力区13。系统压力区13通过控制第二油道12、控制第三油道16和控制第四油道20与滑阀19右侧相通，滑阀19右侧压力为P3。高压区15通过控制第一油道8与C腔4相通，C腔4的压力为P4；滑阀19右侧通过控制第五油道23与D腔25相通，D腔25的压力也为P5。各压力腔压力大小为：P1＞P2＞P4＞P3＞P5。

可动定子调节原理：

当转向泵怠速或低速行驶时，由于C腔4与D腔25的压力差还不足以克服可动定子偏移装置弹簧力的作用时，此时转向泵可动定子1在可动定子偏移装置弹簧力的作用下被压向限位套5的左侧，如图1所示的初始位置，此时转向泵排量最大。

当转向泵高速行驶时，随着转速提高泵的流量增加，相应C腔4与D腔25的压力差逐渐变大，当C腔4与D腔25的压力差大于可动定子偏移装置弹簧力的作用时，可动定子1便逐渐向右摆动，此时转子29中心与可动定子1中心偏心距e逐渐减小，相应转向泵的排量逐渐减小。当相应C腔4与D腔25的压力差大于可动定子偏移装置弹簧力作用到一定程度，即当转子29中心与可动定子1中心偏心距e达到设定最小值emin时(通过设定调节弹簧26的弹簧刚度实现)，此时可动定子1与转子29之间的工作容积变化很小，此时转向泵的排量最小，如图3所示的位置。C腔4和D腔25的压力差由节流口14的小孔节流原理产生，节流口14两侧的压力差不会很大，能够满足转子29高转速的需求，不需要将调节弹簧26的刚度制作的很大。

当转向泵再次降低速度，怠速或低速行驶时，C腔4与D腔25的压力差便会逐渐减小，于是在定子偏移装置弹簧力的作用，转向泵又会回到如图1所示的初始位置。

流量调节原理：

根据小孔节流原理，当油液流经一个截面突然变化的小孔或缝隙时，在小孔或缝隙的前后端会产生压力差。利用这个压力差与回位弹簧力的大小控制滑阀19按要求移动，随着滑阀19的移动，带动阀杆31的直径较大的头部靠近节流口14，节流口14的开度发生变化，即节流口14处的流量会发生改变，利用这个改变来控制输出流量的大小。具体如下：初始位置滑阀19被回位弹簧21压紧与出油口接头11接触。随着转向泵转速的提高，转向泵泵出的流量也越来越多，此时滑阀19左右两侧的压力差也越来越大，当滑阀19左右两侧的压力差大于回位弹簧21的弹簧力时，高压油会将滑阀19推向右侧，此时阀杆31的头部大径与节流口14对齐来限制流量，同时高压区15与低压区腔体18接通，多余的流量直接流回进油口17。

压力调节原理：

当转向打到极限位置时，转向泵内的油液无法排出，油泵压力瞬间会变得很高，当这个压力值大于压紧弹簧33的弹簧力时，高压油液会通过锥阀座36的内孔将锥阀35推开直接从泄压口34流回低压区腔体18，从而限制了油泵的最大压力值，保护整个系统安全。

采用上述的结构后，该可变排量动力转向泵的排量是变化的：当转向泵怠速或低速行驶时，转向泵工作在排量最大状态；当转向泵高速行驶时，转向泵工作在排量最小状态。这样可以显著减小动力转向泵对发动机功率的消耗，达到节能和降低油耗的作用。采用可变排量动力转向泵，还有助于改善操稳性能，达到低速转向轻便，高速路感强烈的作用。同时由于排量的变化，可以显著降低转向泵内油液的温升，使得叶片2与转子29和可动定子1的摩擦得到改善，可延长转向泵的使用寿命和降低转向泵的噪声。流量调节和压力调节均通过滑阀19来控制，结构紧凑，调节方便。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轿车可变排量动力转向泵，包括具有空腔的泵体（7）、限位套（5）、可动定子（1）、转子（29）、叶片（2）、泵轴（24）、泵盖和配流盘，限位套（5）安装在泵体（7）的空腔内，可动定子（1）通过销轴（30）活动地安装在限位套（5）内，可动定子（1）与限位套（5）之间形成两个封闭的腔体C腔（4）和D腔（25）；

转子（29）固定安装在泵轴（24）上，并装入可动定子（1）内，转子（29）上设有与可动定子（1）相适配的叶片（2），转子（29）与可动定子（1）之间形成吸油腔A腔（3）和泵油腔B腔（6），A腔（3）通过配流盘与进油口（17）连通；

泵体（7）内设有推动可动定子（1）摆动的偏移装置；

其特征在于，所述泵体（7）内设有出油口接头（11），所述出油口接头（11）内设有出油口（10），所述出油口（10）内设有节流口（14），所述节流口（14）两侧分别为系统压力区（13）和高压区（15），所述高压区（15）通过高压油道（9）与B腔（6）连通；

所述高压区（15）与C腔（4）连通，系统压力区（13）与D腔（25）连通；

所述泵体（7）内还设有控制节流口（14）开度的流量控制机构。

2.如权利要求1所述的轿车可变排量动力转向泵，其特征在于，所述流量控制机构包括滑阀壳体（32），所述滑阀壳体（32）可滑动地安装在泵体（7）的滑道内，滑阀壳体（32）头部设有伸入节流口（14）的阀杆（31），所述阀杆（31）头部直径大于尾部直径，阀杆（31）头部直径略小于节流口（14）的孔径；

滑阀壳体（32）尾部设有回位弹簧（21），滑阀壳体（32）头部与高压区（15）连通。

3.如权利要求2所述的轿车可变排量动力转向泵，其特征在于，所述滑阀壳体（32）中部附近与滑道之间形成低压区腔体（18），所述低压区腔体（18）通过泵体（7）上的开孔与进油口（17）连通。

4.如权利要求3所述的轿车可变排量动力转向泵，其特征在于，系统压力区（13）与滑阀尾部腔体连通，滑阀尾部腔体与D腔（25）连通。

5.如权利要求4所述的轿车可变排量动力转向泵，其特征在于，所述滑阀壳体（32）内还设有压力调节机构，所述压力调节机构包括设置在滑阀壳体（32）内的泄流通道，所述泄流通道为阶梯形孔，泄流通道内设有封堵阶梯孔小孔的锥阀（35），所述锥阀（35）通过压紧弹簧（33）压紧在阶梯孔的小孔上，泄流通道与滑阀壳体（32）中部附近的低压区腔体（18）连通。

6.如权利要求5所述的轿车可变排量动力转向泵，其特征在于，所述偏移装置包括固定在泵体（7）上的密封堵盖（27）、压块（28）和调节弹簧（26），所述调节弹簧（26）连接密封堵盖（27）和压块（28）并使压块（28）压紧可动定子（1）。

7.如权利要求1～6任一所述的轿车可变排量动力转向泵，其特征在于，所述可动定子（1）上与销轴（30）相对的一侧通过密封垫（22）与限位套（5）密封。

8.如权利要求7所述的轿车可变排量动力转向泵，其特征在于，所述限位套（5）为椭圆形，所述转子（29）为圆形，所述限位套（5）和转子（29）同心。

9.如权利要求8所述的轿车可变排量动力转向泵，其特征在于，所述泵轴（24）与转子（29）花键连接。

10.如权利要求9所述的轿车可变排量动力转向泵，其特征在于，所述叶片（2）有十个，在转子（29）外周均匀分布。