CN104047847A - 液压平衡逐级可变排量叶片泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压平衡逐级可变排量叶片泵，提供了平衡、逐级可变排量的二元叶片泵。该二元叶片泵包括压板和止推板，该压板具有构造成从该二元叶片泵排放流体到第一排出通道的第一排出口和第二排出口，该止推板具有构造成从该二元叶片泵排放流体到第二排出通道的第三排出口和第四排出口。该二元叶片泵还包括环、转子和轴，该环轴向位于该压板与止推板之间且具有内凸轮面，该转子可旋转地布置在该环内且具有多个狭槽和多个叶片，多个叶片容纳在相应的狭槽中并且在相应的狭槽内可移动，该轴沿着轴线延伸穿过该转子并且构造成转动该转子从而使叶片在该环内可旋转。

Description

液压平衡逐级可变排量叶片泵

技术领域

下面的描述涉及一种叶片，并且尤其涉及一种液压平衡逐级可变排量二元叶片泵。

背景技术

传统的叶片泵可以包括止推板、环、具有连在其上的叶片的转子、压板和传动轴。叶片泵可以构造成平衡筒结构，具有两个泵送室。每个泵送室包括进入口和排出口。对应的进入口和排出口对称布置。至少部分地归因于这种布置，泵的一侧产生的力被另一侧抵消。

在传统的叶片泵中，形成在环中的两个泵送室连接到公共输出线路。也就是说，这两个泵送室经由各自的排出口把流体排到公共线路中。因此，这些泵送室都推斥公共线路中的公共阻力，由此即使在不需要高流速时也提供高流速。这两个泵送室上的公共阻力需要更多的机械转矩/功率来驱动该泵。

已经提出一种具有可变排量的二元叶片泵。在这种泵中，两个泵室具有各自的排出口。每个排出口流向不同的流动通道。可以通过关闭阀以限制来自这些排出口中的一个的流量来控制流量输出。然而，当对每个泵送室所施加的负载不同时，这种配置会导致不平衡负载。这个不平衡负载会导致过大噪声和/或泵的这些部分上的过量磨损，这会缩短泵的使用寿命。

因此，期望提供一种二元叶片泵，其以平衡布置的方式分开这两个泵送室并且允许逐级可变排量。在这种配置中，可以选择性地控制来自泵的流量输出，同时平衡泵中的负载，因此，当一个泵送室通向较低阻力通道时，驱动泵所需的机械转矩/功率可以减少。

发明内容

根据本发明的一种示范性实施例，提供一种二元叶片泵。该二元叶片泵包括压板和止推板，该压板具有构造成从该二元叶片泵排放流体到第一排出通道的第一排出口和第二排出口，该止推板具有构造成从该二元叶片泵排放流体到第二排出通道的第三排出口和第四排出口。该二元叶片泵进一步地包括环、转子和轴，该环沿轴向位于该压板与止推板之间且具有内凸轮面，该转子可旋转地布置在该环内且具有多个狭槽和多个叶片，这多个叶片中的叶片与这多个狭槽中的相应的狭槽相对应并且在相应的狭槽内沿径向可移动，该轴沿着轴线穿过该转子延伸并且构造成转动该转子从而使叶片在该环内可旋转。

通过下面结合附图的详细说明，这些及其他优点和特征将变得明显。

附图说明

看做本发明的主题特别在本说明书结束时的权利要求中指出并且清楚地要求保护。通过下面结合附图的详细说明，本发明的前述及其它特征和优点很明显，其中：

图1是根据本发明的一个示范性实施例的二元叶片泵的立体图；

图2是根据本发明的一个示范性实施例的二元叶片泵的分解图；

图3是根据本发明的一个示范性实施例的二元叶片泵的压板的内侧的轴向图；

图4是根据本发明的一个示范性实施例的二元叶片泵的止推板的内侧的轴向图；和

图5是示图，说明通过根据本发明的一个示范性实施例的二元叶片泵的流动路径。

具体实施方式

现在参照附图，在此，将就特定实施例描述本发明，但不是限制它们，图1和图2示出根据本发明的一个示范性实施例的二元叶片泵20。参照图1，二元叶片泵20包括围绕轴线'A'定位的止推板22、环24、转子26、压板28。

图2示出根据本发明的一个示范性实施例的二元叶片泵20的分解图。轴30沿着轴线'A'贯穿止推板22、环24和转子26并且构造成旋转以驱动二元叶片泵20。在一个示范性实施例中，轴30也可以至少部分地伸入压板28中。

止推板22包括中心开口32，该开口围绕轴线'A'定位，轴30贯穿该开口。止推板22包括凸缘，该凸缘构造成使得止推板22可以无旋转地紧固在相邻的车辆部件上。因此，轴30可在止推板22的中心开口23内旋转。

在一个示范性实施例中，环24包括多个进口34。在一个实例中，环24可包括四个进口34。第一两个进口可以位于环24的轴向对立侧面上。第二两个进口可以位于环24的与第一两个进口径向对立的侧面上，并且可以位于环24的轴向相互对立侧面上。然而，要理解的是，可以包括不同数量的进口，并且，这些进口可以位于相邻部件上，例如止推板22或压板28。

环24的内周向表面呈现内凸轮面36。内凸轮面36限定出大致长方形或细长的形状，从而使得环24包括大致长方形或细长的主室38，径向由内凸轮面36界定。主室38具有小直径和大直径。

转子26位于环24的主室38中。转子26包括开口40，该开口构造成容纳轴30。轴30是可旋转的，并且转子26在开口40处连接到轴30从而使得转子26随轴30旋转。因此，转子26可与轴30一起绕轴线'A'旋转。在一个示范性实施例中，转子26位于轴30的花键节段上，并且转子26在开口40内包括多个花键以将转子26旋转地固定到轴30上。然而，要理解的是，可以采用其它结构将转子26旋转地固定到轴30上从而使转子26随轴30旋转。

转子26包括多个径向延伸的狭槽42，这些狭槽构造成容纳相应的叶片44。叶片44在相应的狭槽42内在转子26的径向方向上可移动，从而使得在转子26的旋转期间，叶片44可接触内凸轮面36。

转子26位于主室38内，从而在转子26与凸轮面36之间形成可变间隙。叶片44延伸经过该可变间隙并且在相应的狭槽42内可移动以适应该间隙的变化。在一个示范性实施例中，该可变间隙沿着该小直径处于最小值。该可变间隙朝着大直径的方向变大并且沿着大直径处于最大值。该可变间隙在从大直径朝着小直径移动时变小。

转子26和叶片44在该小直径处把主室38分成第一泵送室46和第二泵送室48。也就是说，第一泵送室46形成在小直径的一侧，第二泵送室48形成在小直径的另一侧，由转子26和叶片44把第二泵送室48与第一泵送室46分开。因此，在一个示范性实施例中，在环24中，第一泵送室46与第二泵送室48在直径方向上对立布置。在一个示范性实施例中，泵送室指的是转子26与环24的内凸轮面36之间的容积，该泵送室包括至少一个进口34和与进口相通的至少一个排出口，如下文进一步描述的。在一个示范性实施例中，止推板22与压板28提供第一泵送室46与第二泵送室48的轴向界线。

图3说明了根据本发明的一个示范性实施例的压板28的内侧。参照图2和图3，压板28包括以轴线'A'为中心的开口50。轴30可延伸穿过开口50。压板28的内侧面向环24、主室38、第一泵送室46、第二泵送室48、转子26和叶片44。压板28相对于环24基本上旋转地固定并且充当第一和第二泵送室46、48的轴向界线（图2）。高的系统压力作用在压板28的外表面上以把压板28与环24压在一起以最小化泄漏通道。

在一个示范性实施例中，压板28包括第一排出口52与第二排出口54。第一排出口52与第一泵送室46流体连通并且排放到第一泵送室46外的第一排出通道56。第二排出口54与第二泵送室48流体连通并且也排放到第二泵送室48外的第一排出通道56。因此，第一和第二排出口52、54允许流体从第一泵送室46和第二泵送室48流到第一排出通道56。第一排出通道56流向二元叶片泵20下游的液压负载。来自该液压负载的高系统压力通过第一排出通道56反作用于二元叶片泵20。

在一个示范性实施例中，第一和第二排出口52、54可以形成为沿轴向贯穿压板28的轴向面的开口。然而，要理解的是，本发明不限于这个例子，可以展望其它结构的第一和第二排出口52、54。例如，第一和第二排出口52、54可沿径向贯穿径向壁或贯穿轴向壁与径向壁的组合。

图4说明了根据本发明的一个示范性实施例的止推板22的内侧。在一个示范性实施例中，止推板22包括第三排出口58与第四排出口60。第三排出口58与第一泵送室46流体连通并且排放到第一泵送室46外的第二排出通道62。第四排出口60与第二泵送室48流体连通并且排放到第二泵送室48外的第二排出通道62。在上述示范性实施例中，第三和第四排出口58、60允许流体从第一泵送室46和第二泵送室48流到第二排出通道62。

在一个示范性实施例中，第三和第四排出口58，60可以都包括形成在止推板22的轴向面中的进口64并且部分地延伸穿过止推板22到形成在止推板22的外径向壁中的出口66。因此，从第一和第二泵送室46、48流来的流体可以流过第三和第四排出口58、60的形成在轴向面上的相应的进口64，并且通过外径向壁上的相应的出口66从止推板排出。要理解的是，本发明不限于这个例子，可以展望其它结构的第三和第四排出口58、60。例如，第三和第四排出口58、60可沿轴向贯穿轴向壁或沿径向贯穿径向壁。

在一个示范性实施例中，第一排出口52和第二排出口54在压板28上在直径方向上对立布置，例如彼此间隔180度。另外，第三排出口58和第四排出口60在止推板22上在直径方向上对立布置，例如彼此间隔180度。归因于这些排出口的定位，泵20上的流体排放负载可以得到平衡，并且可以最小化各个泵部件上的应力。然而，要理解的是，本发明不限于这个特定配置。例如，第一和第二排出口52、54可以彼此成非180度角度定位，只要流体排出负载并因此是泵上的应力维持在合适的水平。同样地，第三和第四排出口58、60也可以彼此成非180度角度定位。

虽然在上述示范性实施例中，第一和第二排出口52、54被描述成定位在压板28中并且第三和第四排出口58、60被描述成定位在止推板22中，但是，要理解的是，第一、第二、第三和第四排出口52、54、58、60可以全部都定位在压板28或止推板上，或是它们的某种组合。

在一个示范性实施例中，第一和第二排出口52、54形成为彼此相似的大小、形状和结构，从而相似量的流体可以流过他们。因此，可以获得平衡的流体排出负载。同样地，第三和第四排出口58、60也可以类似地形成。

泵容积限定在两个相邻叶片44、转子26、内凸轮面36、止推板22和压板28之间。工作中，泵容积随着相邻叶片44从小直径向大直径旋转而增大。在旋转期间，泵容积变得至少部分被流体填充。然后，泵容积随着转子26旋转且相邻叶片44从大直径向小直径旋转而减小。泵容积的减小引起流体上的压力增大。增大的压力促使流体通过排出口52、54、58、60从泵容积向外流。例如，第一排出口52定位成在泵容积内的压力足以迫使流体从第一泵送室46通过第一排出口52流到第一排出通道56的位置处与第一泵送室46流体连通。同样地，第二排出口54定位成在泵容积内的压力足以迫使流体从第二泵送室48通过第二排出口54流到第一排出通道56的位置处与第二泵送室48流体连通。

现在再次参照图3，压板28的内侧可以包括至少一个第一下叶片口57。在一个示范性实施例中，第一下叶片口57可以形成为贯穿压板28的开口。第一下叶片口57构造成把作用在压板28的外或背表面上的高系统压力传递给叶片44，作为第一下叶片压力，以沿径向从转子26向外推动叶片44并且接触内凸轮面36。也就是说，主室38外面的高系统压力可以施加在叶片44上，作为下叶片压力以在叶片后面作用（即，在径向内侧）并推动叶片44接触第一泵送室46和第二泵送室48中的一者或两者中的内凸轮面36。叶片44还可以在转子26的旋转产生的向心力作用下被推动接触内凸轮面36。第一下叶片口57可以与相应的第一和/或第二排出口52、54流体连通。例如，通路可以沿着压板的内轴面从下叶片口57延伸到相应的排出口52、54。

现在再次参照图4，止推板22的内侧可以进一步地包括至少一个第二下叶片口68。在一个示范性实施例中，第二下叶片口68可以形成为贯穿止推板22的开口。第二下叶片口68构造成把高系统压力传递给叶片44，作为第二下叶片压力，以沿径向从转子26向外推动叶片44并且接触内凸轮面36。如上所述，叶片44还可以在转子26的旋转产生的向心力作用下被推动接触内凸轮面36。第二下叶片口68可以与相应的第三和/或第四排出口58、60流体连通。例如，通路可以沿着止推板22的内轴面从第二下叶片口68延伸到相应的排出口58、60。通路也可以形成在止推板22自身内，从而，该通路不直接通向泵送室46、48。

要理解的是，下叶片口57、68不限于上述构造。例如，下叶片口可以仅仅形成在压板28和止推板22上中的一个。

图5是通过根据本发明的一个示范性实施例的二元叶片泵20的流动路径的示图。第一和第二排出口52、54流体地连接到并排放流体到第一排出通道56。第一排出通道56作用在高系统压力上以驱动液压负载H。

第三和第四排出口58、60流体地连接且排放流体到第二排出通道62。第二排出通道62通过位于第二排出通道62中的单向阀70选择性地与第一排出通道56分开。当单向阀70处于关闭位置时，第二排出通道62与高系统压力和液压负载H隔离。这样，二元叶片泵20不要求增大量的力以抵抗高系统压力将流体泵出第三和第四排出口58、60。当单向阀70关闭时，贮槽阀打开，从而使得来自第二排出通道62的流体可以流向与第二排出通道流体连接的低压贮槽72。也就是说，当单向阀70关闭时，泵20抵抗低压而不是高压泵送通过第三和第四排出口58、60，由此需要更少的功率/转矩。

工作中，二元叶片泵20可操作成提供逐级可变排量以考虑“高负载”和“低负载”情形。在高负载情形中，控制单向阀70移到打开位置并且贮槽阀关闭。单向阀70处于打开位置时，第一排出通道56和第二排出通道62均暴露于高系统压力。这样，在高负载情形中，二元叶片泵20泵送流体通过第一和第二排出口52、54到第一排出通道56中并通过第三和第四排出口58、60到第二排出通道62中以抵抗液压负载H。因此，在高负载情形中，二元叶片泵20具有给液压负载的增大的流体输出。

在低负载情形中，单向阀70移动到关闭位置，由此限制从第二排出通道62到液压负载的流量，并且贮槽阀打开。因此，在这个情形中，只有通过第一和第二排出口52、54排出的流体作用抵抗液压负载。第二排出通道62连接到较低压贮槽72。因此，泵20抵抗低阻泵送通过第三和第四排出口58、60。因此，二元叶片泵20需要更少的功率来工作。

要理解的是，在压板和/或止推板中可以设置附加排出口，它们具有位于它们与液压负载之间的单向阀，从而在单向阀打开时可以从泵20输出附加负载，并且，可以更精确地控制泵20的输出。

进一步参照图5，二元叶片泵20还可以包括一系列槽和沿着外周安装在这些槽中的密封装置。在一个示范性实施例中，止推板22可以包括两个周向槽74，每个槽中安装O形环76。此外，压板28可包括具有O形环80定位于其中的槽78。

可以利用上述特征的整合以有效地获得对流量和压力的更好控制，并因此，提供对机械转矩/功率的更有效使用。此外，示范性实施例中描述的配置可以提供来自二元叶片泵的平衡输出，这可降低泵和周围部件内的应力。上述示范性实施例的二元叶片泵20可以与例如自动变速系统一起使用以给该系统供以动力或润滑该系统，或者可以与发动机机油泵一起使用。要理解的是，上述示范性实施例的二元叶片泵20也可以与其它液压系统一起使用，并且尤其是液压系统，在这种情形中，其可有利于选择性地控制来自泵的流量。

在上述示范性实施例中，在低负载情形中，第一和第二泵送室46、48主要通过第一和第二排出口52、54排出流体以抵抗高系统压力作功。当需要来自泵20的较高输出以反作用于较高液压负载时，单向阀70可以打开，同时，贮槽阀关闭。因此，第一和第二泵送室46、48通过第一和第二排出口52、54以及第三和第四排出口58、60排放流体以抵抗来自液压负载H的高系统压力作功。此外，因为第一和第二排出口可以在直径方向上彼此对立定位，并且，第三和第四排出口可以在直径方向上彼此对立定位，来自泵的输出被平衡并且由不平衡的排出产生的应力可以减小或消除。

虽然已经结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但是，很容易理解的是，本发明不限于上述公开的实施例。而是，本发明可以改型以合并在前未描述的许多变化、改变、替代或等同配置，但是，它们与本发明的精神和范围是相当的。此外，虽然已经描述了本发明的多个实施例，但是要理解的是，本发明的各方面可以仅包括所描述是实施例的某些。因此，本发明不看做由前述说明限制。

Claims (14)

1.一种二元叶片泵，包括：

压板，其具有构造成从所述二元叶片泵排放流体到第一排出通道的第一排出口和第二排出口；

止推板，其具有构造成从所述二元叶片泵排放流体到第二排出通道的第三排出口和第四排出口；

环，其沿轴向位于所述压板与止推板之间且具有内凸轮面；

转子，其可旋转地布置在所述环内且具有多个狭槽和多个叶片，这多个叶片中的叶片与这多个狭槽中的相应的狭槽相对应并且在相应的狭槽内沿径向可移动；和

轴，其沿着轴线延伸穿过所述转子并且构造成转动所述转子从而使所述叶片在所述环内可旋转。

2.如权利要求1所述的二元叶片泵，其中，所述环限定出具有小直径和大直径的细长主室。

3.如权利要求2所述的二元叶片泵，其中，所述转子和叶片定位在所述环内，把主室分成在所述小直径的一侧的第一泵送室和在所述小直径的另一侧的第二泵送室。

4.如权利要求3所述的二元叶片泵，其中，所述第一排出口和所述第三排出口与所述第一泵送室流体连通，所述第二排出口和所述第四排出口与所述第二泵送室流体连通。

5.如权利要求4所述的二元叶片泵，其中，所述第一排出口和所述第二排出口在直径方向上彼此对立定位。

6.如权利要求5所述的二元叶片泵，其中，所述第三排出口和所述第四排出口在直径方向上彼此对立定位。

7.如权利要求6所述的二元叶片泵，其中，所述第二排出通道通过单向阀选择性地与所述第一排出通道分开。

8.如权利要求7所述的二元叶片泵，其中，当第二排出通道通过单向阀与所述第一排出通道分开时，所述第二排出通道与低压贮槽流体连通。

9.如权利要求1所述的二元叶片泵，其中，所述压板进一步地包括至少一个第一下叶片口，构造成提供第一下叶片压力。

10.如权利要求9所述的二元叶片泵，其中，所述第一下叶片压力推动所述多个叶片接触所述内凸轮面。

11.如权利要求10所述的二元叶片泵，其中，所述止推板进一步包括至少一个第二下叶片口，构造成提供第二下叶片压力。

12.如权利要求11所述的二元叶片泵，其中，所述第二下叶片压力推动所述多个叶片接触所述内凸轮面。

13.如权利要求1所述的二元叶片泵，其中，所述止推板进一步包括至少一个第二下叶片口，构造成提供第二下叶片压力。

14.如权利要求13所述的二元叶片泵，其中，所述第二下叶片压力推动所述多个叶片接触所述内凸轮面。