CN104279158A - 叶片泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种偏心叶片泵，包括定子，其包括限定出内部空间的内壁；转子，其被容置于所述内部空间中，所述转子限定出旋转轴线并且包括外壁，在定子的内壁和转子的外壁之间限定出间隙，所述间隙包括在围绕所述旋转轴线的圆周方向上均匀地间隔分布的多个相同的大致月牙形间隙部分；两个端盖；多个叶片，每一个叶片被设置在从所述转子的外壁向内延伸的对应叶片槽内，并且可伸缩，设置在端盖上的多个进油槽和多个出油槽，每个所述间隙部分对应一个进油槽和一个出油槽，其中，至少一个进油槽与其它进油槽关于所述转子的旋转轴线中心不均匀间隔地设置，并且至少一个出油槽与其它出油槽不均匀间隔地设置。

Description

叶片泵

技术领域

本发明涉及多偏心叶片泵领域，并且更具体涉及具有不对称布置的进油槽和出油槽的弹簧支撑双偏心叶片泵。

背景技术

叶片泵广泛应用于各种设备，用于将一定压力范围和一定流量范围的液压流体供应到所述设备中。例如，叶片泵用作车辆的高压燃料泵的预供应泵。

传统的叶片泵包括静止的定子和容置于由定子限定的内部空间中的可转动转子。在转子的外壁上形成有叶片槽，叶片设置于叶片槽中并相对于转子的转动轴线基本上径向向外延伸。叶片在叶片槽内可径向伸出和缩回。每两个相邻的叶片，及该两叶片之间的定子内壁和转子外壁一起限定出空腔，也称为叶片腔。

当转子被驱动而旋转时，每个叶片的径向外端接触和刮擦定子的内壁，每个叶片腔经历容积变化。当相关联的叶片从转子的外壁伸出时，其所限定的叶片腔容积变大，燃油从叶片泵的进油槽吸入，当相关联的叶片被推回到转子的叶片槽内时，其所限定的叶片腔容积变小，燃油从叶片泵的出油槽排出。如果燃油在出油槽或出油口受到约束，则在叶片泵内建立起燃油压力。

然而，在车辆刚刚启动，速度非常低时，作用在叶片上的离心力不足，或者在燃油供应线没有完全充满燃油，出油槽的流体压力不够高时，叶片槽内的燃油作用到叶片上的推力不足，这些情况都使得叶片不能充分地从转子的叶片槽向外伸出，不能以足够大的力接触定子的内壁，这样，叶片泵就不能泵吸足够量的燃油。

叶片泵的常见问题是在低转速下被加压的燃油通过缝隙泄漏到叶片泵的抽吸侧，这通常在发动机启动时发生。为了解决这一问题，一般在使叶片泵满足低转速下的流量要求时会考虑很大的泄漏量。然而，在转速升高之后，叶片泵提供的燃油则多于所需的量。目前存在的一个可能的措施是设置变速器，以达到减小低转速下的泄漏量的目的。

还容易理解的是，缩短叶片泵的叶片压缩时间有利于减小叶片泵的内部泄露。减小泄漏的其它有利措施包括增大转子的转速，减小转子和定子之间以及转子和叶片之间的缝隙。另外，使用驱动轴转动一圈叶片泵完成两个工作周期的双偏心叶片泵，叶片泵的内部泄露能够大大减小，同时不需要设置变速器。

在现有技术的双偏心叶片泵中，两个进油槽和两个出油槽一般设置在径向方向上大致对称的位置，所以两个进油槽同时被不同的叶片打开和关闭，两个出油槽也同时被不同的叶片打开和关闭。进油槽/出油槽和叶片腔连通时，由于进油槽/出油槽内的压力水平与相连通的叶片腔中的压力水平不同，所以会产生压力波动。两个进油槽/两个出油槽同时接通，压力波动叠加，形成巨大的压力峰值，大大降低了车辆滤油器件的寿命。

另外，在现有技术中的叶片泵中，叶片泵的转子一般通过花键连接或通过单一的半圆键连接到驱动轴。花键连接方式虽然很坚固但成本高，而单一半圆键连接虽然成本经济但容易磨损。

发明内容

本发明的目的是尽可能避免叶片泵的叶片腔内的压力波动发生累积，尽可能减小压力峰值。

根据本发明的偏心叶片泵，包括定子，其包括限定出内部空间的内壁；转子，其被容置于所述内部空间中，所述转子限定出旋转轴线并且包括外壁，在定子的内壁和转子的外壁之间限定出间隙，所述间隙包括在围绕所述旋转轴线的圆周方向上均匀地间隔分布的多个相同的大致月牙形间隙部分；两个端盖，分别设置于转子的旋转轴线上的相反两端；

多个叶片，每一个叶片被设置在从所述转子的外壁向内延伸的对应叶片槽内，并且适于在所述叶片槽内伸缩，设置在端盖上的多个进油槽和多个出油槽，每个所述间隙部分对应一个进油槽和一个出油槽，其中，所述多个进油槽中的至少一个与其它进油槽关于所述转子的旋转轴线中心不均匀间隔地设置，并且所述多个出油槽中的至少一个与其它出油槽关于所述转子的旋转轴线中心不均匀间隔地设置。

如此构造的叶片泵，叶片腔内的压力波动不叠加，大大减小了压力峰值，降低了对车辆滤油器件的破坏，延长了滤油器件以及整个叶片泵的使用寿命。

根据优选实施例，所述多个进油槽分别和所述多个出油槽分别在其沿所述转子的旋转方向的上游端具有起始点，所述多个进油槽的起始点的位置关于所述转子的旋转轴线中心不对称，并且所述多个出油槽的起始点的位置关于所述转子的旋转轴线中心不对称；和/或所述多个进油槽分别和所述多个出油槽分别在其沿所述转子的旋转方向的下游端具有终止点，所述多个进油槽的终止点的位置关于所述转子的旋转轴线中心不对称，并且所述多个出油槽的终止点的位置关于所述转子的旋转轴线中心不对称。

根据优选实施例，所述多个进油槽和/或所述多个出油槽分别沿所述转子的圆周方向上的大致弧形曲线伸长。

根据优选实施例，所述叶片借助于压力弹簧支撑在叶片槽内。

根据优选实施例，所述转子通过两个、三个或更多个半圆键连接到驱动轴，所述驱动轴驱动所述转子与其一起转动。

根据优选实施例，所述叶片泵包括七个、八个或更多个叶片。在叶片泵中提供七个或更多个叶片对于减小所产生的压力脉冲也是有利的，并且还有助于延长滤油器件的使用寿命。还有利的是通过在单一转子上提供七个或更多个来最小化叶片的行程。

根据优选实施例，，所述多偏心叶片泵是双偏心叶片泵，其中定子的内壁是大致椭圆柱形内壁，所述转子的外壁是圆柱形外壁，所述多个进油槽是两个进油槽，并且所述多个出油槽是两个出油槽。

根据优选实施例，所述定子的内壁的半径最小部分与所述转子的外壁之间形成0.005和0.15mm之间的间隙，和/或所述定子的内壁的半径最大部分与所述转子的外壁之间形成2和8mm之间的间距。

根据优选实施例，所述多偏心叶片泵是具有至少三个偏心的叶片泵。

根据优选实施例，所述双偏心叶片泵是用于为车辆的燃油喷射装置加压燃油的高压燃油泵的预供应泵。

本发明以双偏心叶片泵为例描述了具有不对称设置的进油槽和不对称设置的出油槽的弹簧支撑多偏心叶片泵。不对称设置的进油槽不同时打开和关闭，不对称设置的出油槽不同时打开和关闭，与出油槽/进油槽连通的叶片腔内产生的压力峰值不会发生累积，大大降低了压力峰值，避免对车辆的滤油器件的损害。

附图说明

本发明的上述和其它特征和优势从下面结合附图对优选实施例的描述中将得到更好的理解，其中：

图1是根据本发明优选实施例的弹簧支撑双偏心叶片泵的断面图。

具体实施方式

根据本发明的原理适用于偏心叶片泵，尤其是多偏心叶片泵。具体将参考附图中的双偏心叶片泵进行描述，图示的双偏心叶片泵可用作为车辆的燃油喷射装置加压燃油的高压燃油泵的预供应泵。显然，偏心叶片泵的应用不限于此。

参考图1，其中示出了叶片泵1的断面图，根据本发明的的双偏心叶片泵1包括定子2和设置在定子2内的转子4，转子4限定出旋转轴线，在图1中用参考标记A表示。叶片泵1还包括位于定子2的在转子4的旋转轴线A方向上的相反两端的两个端盖。可选地，所述两个端盖中的一个可与定子2一体形成。叶片泵1的端盖可构造为壳体或板材。优选地，壳体或板材与转子4的端部隔开0.001和0.020mm之间的距离。

定子2包括大致椭圆柱形的内壁22。通常，内壁22包括两个半径相对较小的壁部分，两个半径相对较大的壁部分，以及连接相邻壁部分的四个过渡壁部分。内壁22，也就是所有壁部分一起，限定出容置转子4的内部空间。

转子4具有圆柱形外壁44和圆柱形内壁43。借助于被接纳在键槽41中的两个半圆键（未示出），转子4以不能相对转动的方式固定到驱动轴（未示出），从而转子4被驱动轴驱动而与其一起转动。该驱动轴可以由车辆发动机自身驱动，或者可以通过其它电源驱动。

键和对应的键槽41的数目不限制于图示的两个。根据本发明的有利方面，转子被通过三个或更多个半圆键连接到驱动轴，这些键可以在转子4和驱动轴之间在垂直于所述转子4的旋转轴线A的平面中均匀或不均匀地布置。通过设置多于一个半圆键，对单一半圆键的磨损能够被大大降低，同时避免了如现有技术中因采用花键连接导致的高成本。

具体地，由于驱动轴上的半圆键键槽与转子上的对应键槽存在制造误差，半圆键的键槽存在轻微不对正。结果是，在新的半圆键被装配而投入使用初始，仅仅一个半圆键能够发挥作用来承载整个载荷。根据本发明的使用两个或更多个半圆键的连接方式的优势在于上述对仅仅一个半圆键产生磨损是允许的。对该半圆键的磨损使得该半圆键的间隙增大，直到第二个半圆键，和第三个半圆键（如果存在），能够发挥作用并传递载荷。由于增大了承载表面，磨损水平显著降低。

再参考图1，转子4的外壁44被均匀地设置有多个叶片槽46，叶片槽46从外壁44开始朝向转子4的旋转轴线A大致径向地延伸到转子4内但不到达转子4的内壁43。

如从图中可以看到的，在定子2的大致椭圆柱形内壁22和转子4的圆柱形外壁44之间形成间隙。对称地，在定子2和转子4之间在0°位置和180°位置处具有最小间隙，优选在0.005和0.15mm之间。在叶片泵的一些实施例中，该最小间隙可以为零。对称地，在定子2和转子4之间在90°位置和270°位置处具有最大间隙，该最大间隙优选在2和8mm之间的范围内。

在转子4的每个叶片槽46内，设有被称为叶片5的可移动构件，其在叶片槽46内可伸出并且可缩回。

叶片5包括从转子4的叶片槽46伸出的径向外端和容置在叶片槽46中的径向内端。在叶片槽46内，叶片5的径向内端和叶片槽46的内壁之间限定出腔48。

叶片5借助于弹簧6支撑于叶片槽46内。具体地，叶片5在其径向内端设置有通向腔48的弹簧容置部56。弹簧6的一端容置于弹簧容置部56内并且弹性作用于叶片5，而弹簧6的另一端伸出弹簧容置部56而弹性作用于叶片槽46的壁。

借助于弹簧6，叶片5的径向外端始终推抵并且作用于定子2的内壁22。弹簧容置部56可形成为孔或沟槽，或者具有相同或类似功能的任何其它结构。

在叶片5内，形成有通道59，其敞开至叶片5的径向外端并且因此与定子2和转子4之间的间隙流体连通。通道59还敞开至叶片5的径向内端并且因此与弹簧容置部56并且因此与腔48流体连通。借助于通道59，定子2和转子4之间的间隙能够与叶片槽46的腔48流体连通，因此定子2和转子4之间的间隙中的流体压力被保持基本上等于腔48内的流体压力。

可以设想，通道59可以通过叶片5内的孔或沟槽形成，或者可以通过任何其它适当结构形成。

如图1中所示，在0°-90°-180°或180°-270°-0°的范围内，定子2和转子4之间的间隙大致呈月牙形并且被三个或更多个叶片5分为进油区域A1和出油区域A2。进油区域A1与进油槽10或12流体连通，当进油槽10或12打开时燃油被允许吸入进油区域A1。出油区域A2与出油槽14或16流体连通，当出油槽14或16打开时燃油被允许排出出油区域A2。

进油槽10和12以及出油槽14和16可形成在叶片泵1的两个端盖的其中之一上。可选地，进油槽和出油槽可以分布在两个端盖上。进油槽10和12或出油槽14和16在转子4的圆周方向上沿着大致弧形曲线伸长。进油槽10和12关于转子4的旋转轴线A中心不对称设置，并且分别与进油端口11和13相连通。同样，出油槽14和16关于转子4的旋转轴线A中心不对称设置，并且分别与出油端口15和17相连通。

现在，以出油槽14和16为例说明“不对称”布置的含义。参考图1，出油槽14和16分别在沿着转动方向R（如图1所示的逆时针）的上游端具有起始点14a和16a，并且分别在沿着转动方向R的下游端具有终止点14b和16b。起始点14a和旋转轴线A限定出一直线标注为线L1，起始点16a和旋转轴线A限定出一直线标注为线L2，在线L1和线L2之间限定出角度α。换句话说，起始点14a，起始点16a和旋转轴线A不在同一直线上。同样，进油槽10的起始点，进油槽12的起始点和旋转轴线A也不在同一直线上。

对于这种构造的双偏心叶片泵1，当转子4被驱动轴驱动而逆时针转动经过360°时，叶片泵1的叶片5经过进油区域A1两次并且经过出油区域A2两次，燃油经由进油槽10和12吸入进油区域A1并且经由出油槽14和16排出出油区域A2，吸油和排油各两次。与单偏心叶片泵相比，每个叶片的行程大大减小同时提供相同量的燃油。有利地，叶片的长度大大缩短。

通过将进油槽10和12以及出油槽14和16设置为关于转子4的旋转轴线A不对称，0°位置的叶片5a首先到达进油槽10的起始点，此时燃油开始通过进油槽10被吸入进油区域A1，经过预定时间之后，180°位置的叶片5b到达进油槽12的起始点，此时燃油开始通过进油槽12被吸入进油区域A1。也就是说，两个进油槽在不同时刻打开并且在不同时刻关闭，两个出油槽在不同时刻打开并且在不同时刻关闭，两个进油槽和两个出油槽都在不同的时刻连通到相应的叶片腔。这样，叶片腔中的压力脉冲峰值错开，不发生叠加，生成的压力峰值被大大降低。因而，降低了对车辆滤油器件的破坏，使其寿命得以延长。

另外，在车辆经过了长时间停驶而刚刚启动时，或者燃油箱完全为空，弹簧支撑的叶片泵确保了车辆用电量不足的电池也能启动。而且，通过设置弹簧，叶片泵叶片的径向外端被保持始终接触定子的内壁，即便在叶片泵没有完全充满燃油或者启动速度非常低时。

在根据图示实施例的叶片泵1中，提供了八个叶片5。然而，很显然地，叶片的数量不限制于图示的八个。七个、九个或更多个叶片也是可选的。在叶片泵中，设置七个或更多个叶片，所产生的压力脉冲能够被显著减小，并且因此输出压力的峰值得到抑制。这样，也避免对滤油器件造成破坏，延长了滤油器件以及因此叶片泵的使用寿命。

此外，在单一的转子上提供七个或更多个叶片进一步提供了最小化叶片行程的优势。

另外，在具有N个（三个或更多个）偏心的偏心叶片泵中，将包括N个进油区域、N个出油区域、N个进油槽以及N个出油槽。所述N个进油槽中的至少一个与其它进油槽关于所述转子的旋转轴线中心不均匀间隔地设置，并且所述N个出油槽中的至少一个与其它出油槽关于所述转子的旋转轴线中心不均匀间隔地设置。

上面参考附图对一些特殊实施例进行了描述，但它们仅以示例方式呈现，不意于限制本发明的保护范围。相反，这里描述的结构可以体现为许多其它形式。在不偏离由下面的权利要求限定的实质和范围的情况下，本领域内的技术人员可以对上述实施例进行各种替代和修改。

Claims (10)

1.一种偏心叶片泵，包括：

定子，其包括限定出内部空间的内壁；

转子，其被容置于所述内部空间中，所述转子限定出旋转轴线并且包括外壁，在定子的内壁和转子的外壁之间限定出间隙，所述间隙包括在围绕所述旋转轴线的圆周方向上均匀地间隔分布的多个相同的大致月牙形间隙部分；

两个端盖，分别设置于转子的旋转轴线上的相反两端；

多个叶片，每一个叶片被设置在从所述转子的外壁向内延伸的对应叶片槽内，并且适于在所述叶片槽内伸缩，

设置在端盖上的多个进油槽和多个出油槽，每个所述间隙部分对应一个进油槽和一个出油槽，

其中，所述多个进油槽中的至少一个与其它进油槽关于所述转子的旋转轴线中心不均匀间隔地设置，并且所述多个出油槽中的至少一个与其它出油槽关于所述转子的旋转轴线中心不均匀间隔地设置。

2.根据权利要求1所述的偏心叶片泵，其中，

所述多个进油槽分别和所述多个出油槽分别在其沿所述转子的旋转方向的上游端具有起始点，所述多个进油槽的起始点的位置关于所述转子的旋转轴线中心不对称，并且所述多个出油槽的起始点的位置关于所述转子的旋转轴线中心不对称；和/或

所述多个进油槽分别和所述多个出油槽分别在其沿所述转子的旋转方向的下游端具有终止点，所述多个进油槽的终止点的位置关于所述转子的旋转轴线中心不对称，并且所述多个出油槽的终止点的位置关于所述转子的旋转轴线中心不对称。

3.根据权利要求1或2所述的偏心叶片泵，其中，所述多个进油槽和/或所述多个出油槽分别沿所述转子的圆周方向上的大致弧形曲线伸长。

4.根据权利要求1-3中任一所述的偏心叶片泵，其中，所述叶片借助于压力弹簧支撑在叶片槽内。

5.根据权利要求1-4中任一所述的偏心叶片泵，其中，所述转子通过两个、三个或更多个半圆键连接到驱动轴，所述驱动轴驱动所述转子与其一起转动。

6.根据权利要求1-5中任一所述的偏心叶片泵，其中，所述叶片泵包括七个、八个或更多个叶片。

7.根据权利要求1-6中任一所述的偏心叶片泵，其中，所述多偏心叶片泵是双偏心叶片泵，其中定子的内壁是大致椭圆柱形内壁，所述转子的外壁是圆柱形外壁，所述多个进油槽是两个进油槽，并且所述多个出油槽是两个出油槽。

8.根据权利要求7所述的偏心叶片泵，其中，

所述定子的内壁的半径最小部分与所述转子的外壁之间形成0.005和0.15mm之间的间隙，和/或

所述定子的内壁的半径最大部分与所述转子的外壁之间形成2和8mm之间的间距。

9.根据权利要求1-6中任一所述的偏心叶片泵，其中，所述多偏心叶片泵是具有至少三个偏心的叶片泵。

10.根据权利要求1-9中任一所述的偏心叶片泵，其中，所述双偏心叶片泵是用于为车辆的燃油喷射装置加压燃油的高压燃油泵的预供应泵。