CN104675698A - 活塞铰接式变排量叶片泵 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种活塞铰接式变排量叶片泵，包括一泵壳体、一泵盖、一泵控制环、一叶片泵转子、一叶片环、若干叶片，泵控制环的外表面设有一第一铰接凸起第一铰接凸起定位于泵壳体内表面的一铰接定位孔，泵控制环以铰接定位孔为基点摆动，改变叶片泵的体积容量；泵控制环的外表面、第一铰接凸起的一侧设有一第二铰接凸起，一活塞与第二铰接凸起铰接，活塞与泵壳体的部分内表面之间形成第一控制腔，第一控制腔通入加压流体从而产生力来移动泵控制环而减小叶片泵的体积容量；泵控制环的外表面、第一铰接凸起的另一侧抵接一复位弹簧，复位弹簧抵抗第一控制腔的力以建立平衡，本发明可靠性高，容易实现三级可变，力臂长度长，内部摩擦阻力小。

Description

活塞铰接式变排量叶片泵

技术领域

本发明涉及变排量叶片泵领域，进一步的说，是涉及一种活塞铰接式变排量叶片泵。

背景技术

 变量叶片泵的定子内表面是一个圆形，转子与定子间有偏心距，在配油盘上只开有一个吸油窗口和一个压油窗口。当转子在电动机驱动下按图示箭头方向旋转时，叶片经定子下半部时，在离心力的作用下，从叶片槽中伸出，两叶片间的密封容积增大，实现吸油；叶片经定子上半部时，被定子内表面逐渐压入叶片槽内，密封容积减少，实现压油。泵的转子每转一转，每个密封容积吸、压油各一次。改变定子和转子间的偏心量，便可改变泵的排量，故称为变量叶片泵。

变量叶片泵众所周知并可包括体积容量调节件，该体积容量调节件采取能够被移动以改变泵的转子偏心距并从而改变泵的体积容量的泵控制环的形式。如果泵以尺寸基本恒定的孔向诸如汽车发动机润滑系统之类的系统供应时，改变泵的输出体积就等于改变由泵产生的压力。

具有改变泵体积容量以维持平衡压力的能力在诸如汽车润滑泵之类的环境内是重要的，在此环境内泵会在一组操作速度范围内进行操作。在此种环境内，为维持平衡压力，已知的是将来自泵输出的工作流体（例如润滑油）反馈供给邻接泵控制环的控制室，控制室内的压力作用通常用以抵抗来自复位弹簧的偏压力而移动控制环从而改变泵容量。

当泵输出处的压力增加时，例如当泵的操作速度增加时，增加的压力施加到控制环以克服复位弹簧的偏压，并移动控制环以减小泵的容量，从而减小输出体积并因此减小泵输出处的压力。

反之，当泵输出处的压力下降时，例如当泵的操作速度降低时，施加到邻接控制环的控制室上的已降低的压力使得复位弹簧偏压能够移动控制环而增加泵的容量，从而提高输出体积并因此提高泵的压力。通过这种方式，在泵的输出处获得平衡压力。

平衡压力由控制室内的工作流体所作用的控制环面积、工作流体施加给控制室的压力以及复位弹簧所产生的偏压力决定。

传统上，将平衡压力选定为发动机的预期操作范围可接受的压力，并且相比在较高的发动机操作速度下所需的工作流体压力而言，发动机在较低的操作速度时能够在较低的工作流体压力下可接受地操作，因而所述平衡压力可以有少许折减。为防止发动机的不适当磨损或其它损害，发动机设计者会为泵选定满足最坏情况（高操作速度）下的平衡压力。因此，在较低速度时，泵将在高于这些速度所需的容量下操作，从而浪费能量去泵抽剩余的、非必需的工作流体。

专利公开号CN101084378公开了一种变量叶片泵，该泵具有可移动以改变泵容量的泵控制环，且该泵能够在至少两个选定平衡压力的任一个下操作。泵环至少由第一控制腔和第二控制室移动，所述控制室邻接控制环，使得供应给它们的加压流体作用在泵控制环上以移动泵控制环从而减小泵的体积容量。当加压流体仅供应给一个控制室时，泵在第一平衡压力下操作；当加压流体也供应给第二室时，泵在第二平衡压力下操作。若希望，加压流体还可仅供应给第二控制室以使泵在第三平衡压力下操作，并且/或者若需要，还可提供附加控制室。

但是这种变量叶片泵的结构还是存在以下缺陷：

（1）受到油压波动大；

（2）内部泄露大；

（3）内部使用非金属密封件，可靠性低；

（4）实现三级可变的难度较大；

（5）力臂长度短，受气蚀影响大；

（6）空间布置不灵活；以及

（7）内部摩擦阻力大。

而常规叶片式可变泵壳只能实现一级可变，节油效果不明显，并且也具有上述提高的大部分缺陷。

发明内容

本发明提供了活塞铰接式变排量叶片泵，克服了现有技术的困难，受到油压波动小，内部泄露小，内部不使用非金属密封件，可靠性高，容易实现三级可变，力臂长度长，受气蚀影响小，空间布置灵活，内部摩擦阻力小。

本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了活塞铰接式变排量叶片泵，至少包括：

一泵壳体，包含一个具有入口和出口的泵室；

一泵盖，罩盖所述泵壳体；

一泵控制环，在所述泵室内移动以调整油泵的容量；

一叶片泵转子，可转动地设置于所述泵控制环内，所述叶片泵转子的旋转轴线偏离所述泵控制环的中心；

一叶片环，可转动地设置于所述叶片泵转子内，所述叶片环绕所述叶片泵转子的中心转动；

若干叶片，可滑动地分别穿过所述叶片泵转子，所述叶片的内端抵接所述叶片环的外表面，外端抵接所述泵控制环的内表面，当流体从所述入口运动到所述出口时，所述叶片泵转子旋转以对流体加压；

所述泵控制环的外表面设有一第一铰接凸起所述第一铰接凸起定位于所述泵壳体内表面的一铰接定位孔，所述泵控制环以所述铰接定位孔为基点摆动，改变所述叶片泵的体积容量；

所述泵控制环的外表面、所述第一铰接凸起的一侧设有一第二铰接凸起，一活塞与所述第二铰接凸起铰接，所述活塞与所述泵壳体的部分内表面之间形成第一控制腔，所述第一控制腔通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环而减小叶片泵的体积容量；

所述泵控制环的外表面、所述第一铰接凸起的另一侧抵接一复位弹簧，所述复位弹簧抵抗所述第一控制腔的力以建立平衡。

优选地，所述活塞与所述第二铰接凸起之间的铰接点和所述泵控制环摆动的基点之间的连线，与所述活塞的运动方向之间的夹角的角度范围为85°至95°。

优选地，所述夹角的角度为90°。

优选地，所述活塞、所述第一铰接凸起、所述泵壳体的部分内表面以及所述泵控制环的外表面之间形成第二控制腔；所述第一控制腔和第二控制腔通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环而减小叶片泵的体积容量，所述复位弹簧抵抗所述第一控制腔与第二控制腔的合力以建立平衡。

优选地，所述泵控制环的外表面、第二铰接凸起与抵接所述复位弹簧的区域之间、与所述第一铰接凸起相反的一侧还设有一密封支撑；

所述活塞、所述密封支撑、所述泵壳体的部分内表面以及所述泵控制环的外表面之间形成第三控制腔，所述第一控制腔、第二控制腔和第三控制腔通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环而减小叶片泵的体积容量，所述复位弹簧抵抗所述第一控制腔、第二控制腔与第三控制腔的合力以建立平衡。

优选地，所述铰接定位孔与所述第一铰接凸起之间的接触面为球面接触。

优选地，所述铰接定位孔的顶部与所述第一铰接凸起之间设有空隙。

优选地，所述第一铰接凸起设有连通所述空隙与所述泵控制环内部的通孔。

优选地，所述活塞是中空活塞。

优选地，所述活塞铰接式变排量叶片泵是汽车润滑泵。

由于使用了以上技术，本发明的活塞铰接式变排量叶片泵受到油压波动小，内部泄露小，内部不使用非金属密封件，可靠性高，容易实现三级可变，力臂长度长，受气蚀影响小，空间布置灵活，内部摩擦阻力小。

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

 

附图说明

图1为本发明的第一实施例的活塞铰接式变排量叶片泵的立体剖面图；

图2为本发明的第一实施例的活塞铰接式变排量叶片泵的剖面图；

图3为本发明的第一实施例中第一铰接凸起部分的放大图；

图4为本发明的第一实施例中使用一个控制腔的剖面图；

图5为本发明的第一实施例中使用两个控制腔的剖面图；

图6为本发明的第二实施例的活塞铰接式变排量叶片泵的立体剖面图；

图7为本发明的第二实施例的活塞铰接式变排量叶片泵的剖面图；

图8为本发明的第一实施例中第一铰接凸起部分的放大图；

图9为本发明的第二实施例中使用一个控制腔的剖面图；

图10为本发明的第二实施例中使用两个控制腔的剖面图；以及

图11为本发明的第二实施例中使用三个控制腔的剖面图。

 

附图标记

1   活塞

2   泵壳体

3   叶片

4   泵控制环

5   复位弹簧

6   叶片环

7   叶片转子

8   铰接定位孔

81   空隙

82   接触面

9    第一铰接凸起

91   通孔 

10   第二铰接凸起

11   第一控制腔

12   第二控制腔

13   密封支撑

14   密封垫

15   第一控制腔

16   第二控制腔

17   第三控制腔

具体实施方式

下面通过图1至11来介绍本发明的具体实施例。

 

第一实施例

如图1至5所示，本发明的第一实施例提供了一种包含两个控制腔的活塞铰接式变排量叶片泵。其中，泵壳体2包含一个具有入口和出口的泵室。泵盖（图中未示出）罩盖所述泵壳体2。泵控制环4在所述泵室内移动以调整油泵的容量。叶片泵转子7可转动地设置于所述泵控制环4内，所述叶片泵转子7的旋转轴线偏离所述泵控制环4的中心。叶片环6，可转动地设置于所述叶片泵转子7内，所述叶片环6绕所述叶片泵转子7的中心转动。七片叶片3（不限制于七片，也可以是其他数量），可滑动地分别穿过所述叶片泵转子7，所述叶片3的内端抵接所述叶片环6的外表面，外端抵接所述泵控制环4的内表面，当流体从所述入口运动到所述出口时，所述叶片泵转子7旋转以对流体加压。所述泵控制环4的外表面设有一第一铰接凸起9所述第一铰接凸起9定位于所述泵壳体2内表面的一铰接定位孔8，所述泵控制环4以所述铰接定位孔8为基点摆动，改变所述叶片泵的体积容量。所述泵控制环4的外表面、所述第一铰接凸起9的一侧设有一第二铰接凸起10，一活塞1与所述第二铰接凸起10铰接，所述活塞1与所述泵壳体2的部分内表面之间形成第一控制腔11，所述第一控制腔11通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环4而减小叶片泵的体积容量。所述活塞1是中空活塞，以减轻重量。所述泵控制环4的外表面、所述第一铰接凸起9的另一侧抵接一复位弹簧5，所述复位弹簧5抵抗所述第一控制腔11的力以建立平衡。

所述活塞1、所述第一铰接凸起9、所述泵壳体2的部分内表面以及所述泵控制环4的外表面之间形成第二控制腔12。所述第一控制腔11和第二控制腔12通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环4而减小叶片泵的体积容量，所述复位弹簧5抵抗所述第一控制腔11与第二控制腔12的合力以建立平衡。

本实施例中，所述第一控制腔11和第二控制腔12可以分别选择性地通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环4而减小叶片泵的体积容量，实现2级可变，所述复位弹簧5抵抗所述第一控制腔11与第二控制腔12的合力以建立平衡。

当所述第一控制腔11和第二控制腔12都有油压的时候，产生较大的推力与复位弹簧5平衡，从而实现滑块的大距离移动，减小油泵的偏心距，使油泵工作在低压模式。如果只有所述第一控制腔11或第二控制腔12，产生较小的力和弹簧平衡，从而实现滑块的小距离移动。油泵的偏心距在小范围移动，油泵工作在高压模式。

对于所述第一控制腔11和第二控制腔12的控制，可以任意选择一个作为长通油压的，举个例子，我们选择所述第一控制腔11作为长通，那么第二控制腔12作为受一个可以接受指令的电磁阀控制通油还是不通油。

那么在工作过程中，如果只有所述第一控制腔11进油，第二控制腔12无油压（与进油口或者油箱通过电磁阀相连），所述第一控制腔11受到面积限制，在一定范围内和弹簧平衡。如果两个控制腔同时通油，受油压作用的面积增大，从而可以在更大范围内与弹簧平衡。在这两个平衡过程中，可以改变滑块的和转子的偏心距，从而实现调节油泵排量，实现可变压力和流量。（弹簧受压的距离越远，产生的反作用力就越大）

所述活塞1与所述第二铰接凸起10之间的铰接点和所述泵控制环4摆动的基点之间的连线，与所述活塞1的运动方向之间的夹角的角度范围为85°至95°，使得能够形成较长的力矩，当然，最优选地，所述夹角的角度为90°，这是现有技术无法实现的技术特征。

所述铰接定位孔8与所述第一铰接凸起9之间的接触面82为球面接触。所述铰接定位孔8的顶部与所述第一铰接凸起9之间设有空隙81。所述第一铰接凸起9设有连通所述空隙81与所述泵控制环4内部的通孔91，所述通孔91使得所述泵控制环4内部的润滑油能够流入所述空隙81和接触面82中，对所述第一铰接凸起9与所述铰接定位孔8之间的摩擦进行润滑，有效延长本发明的使用寿命。

所述活塞铰接式变排量叶片泵是汽车润滑泵，也可以应用于现有的和未来发明的其他变量叶片泵的结构中。

 

第二实施例

如图6至11所示，本发明的第二实施例提供了一种活塞铰接式变排量叶片泵，与第一实施例不同的是，第二实施例可以最多包含三个控制腔。其中，泵壳体2包含一个具有入口和出口的泵室。泵盖（图中未示出）罩盖所述泵壳体2。泵控制环4在所述泵室内移动以调整油泵的容量。叶片泵转子7可转动地设置于所述泵控制环4内，所述叶片泵转子7的旋转轴线偏离所述泵控制环4的中心。叶片环6，可转动地设置于所述叶片泵转子7内，所述叶片环6绕所述叶片泵转子7的中心转动。七片叶片3（不限制于七片，也可以是其他数量），可滑动地分别穿过所述叶片泵转子7，所述叶片3的内端抵接所述叶片环6的外表面，外端抵接所述泵控制环4的内表面，当流体从所述入口运动到所述出口时，所述叶片泵转子7旋转以对流体加压。所述泵控制环4的外表面设有一第一铰接凸起9所述第一铰接凸起9定位于所述泵壳体2内表面的一铰接定位孔8，所述泵控制环4以所述铰接定位孔8为基点摆动，改变所述叶片泵的体积容量。所述泵控制环4的外表面、所述第一铰接凸起9的一侧设有一第二铰接凸起10，一活塞1与所述第二铰接凸起10铰接，所述活塞1与所述泵壳体2的部分内表面之间形成第一控制腔15，所述第一控制腔15通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环4而减小叶片泵的体积容量。所述活塞1是中空活塞，以减轻重量。所述泵控制环4的外表面、所述第一铰接凸起9的另一侧抵接一复位弹簧5，所述复位弹簧5抵抗所述第一控制腔15的力以建立平衡。

所述活塞1、所述第一铰接凸起9、所述泵壳体2的部分内表面以及所述泵控制环4的外表面之间形成第二控制腔16。所述第一控制腔15和第二控制腔16通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环4而减小叶片泵的体积容量，所述复位弹簧5抵抗所述第一控制腔15与第二控制腔16的合力以建立平衡。

所述泵控制环4的外表面、第二铰接凸起10与抵接所述复位弹簧5的区域之间、与所述第一铰接凸起9相反的一侧还设有一密封支撑13。所述密封支撑13配有增强密封效果的密封垫14。所述活塞1、所述密封支撑13、所述泵壳体2的部分内表面以及所述泵控制环4的外表面之间形成第三控制腔17，所述第一控制腔15、第二控制腔16和第三控制腔17通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环4而减小叶片泵的体积容量，所述复位弹簧5抵抗所述第一控制腔15、第二控制腔16与第三控制腔17的合力以建立平衡。

本实施例中，所述第一控制腔15、第二控制腔16和第三控制腔17可以分别选择性地通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环4而减小叶片泵的体积容量，实现三级可变，所述复位弹簧5抵抗所述第一控制腔15、第二控制腔16与第三控制腔17的合力以建立平衡。

当所述第一控制腔15、第二控制腔16与第三控制腔17都有油压的时候，产生较大的推力与复位弹簧5平衡，从而实现滑块的大距离移动，减小油泵的偏心距，使油泵工作在低压模式。如果只有所述第一控制腔15或第二控制腔16或第三控制腔17，产生较小的力和弹簧平衡，从而实现滑块的小距离移动。油泵的偏心距在小范围移动，油泵工作在高压模式。

虽然第二实施例中增加了一个控制腔，结构上不同于第一实施例，但其工作原理与第一实施例相同，此处不再赘述。

并且，还可以在此基础上通过增设密封支撑的形式，来增加新的控制腔，这种形式的改变也落在本发明的保护范围以内。

所述活塞1与所述第二铰接凸起10之间的铰接点和所述泵控制环4摆动的基点之间的连线，与所述活塞1的运动方向之间的夹角的角度范围为85°至95°，使得能够形成较长的力矩，当然，最优选地，所述夹角的角度为90°，这是现有技术无法实现的技术特征。

所述铰接定位孔8与所述第一铰接凸起9之间的接触面82为球面接触。所述铰接定位孔8的顶部与所述第一铰接凸起9之间设有空隙81。所述第一铰接凸起9设有连通所述空隙81与所述泵控制环4内部的通孔91，所述通孔91使得所述泵控制环4内部的润滑油能够流入所述空隙81和接触面82中，对所述第一铰接凸起9与所述铰接定位孔8之间的摩擦进行润滑，有效延长本发明的使用寿命。

所述活塞铰接式变排量叶片泵是汽车润滑泵，也可以应用于现有的和未来发明的其他变量叶片泵的结构中。

 

本发明与现有技术的差别还在于：

常规产品采用单独一个销设计，并分别在壳体和滑块上加工配合面，滑块的定位靠整个悬臂（下部密封处）来保证。而本发明设计，利用大约3/4圆孔做定位和保持泵控制环不下落，节省一个销子，同时减少滑块的加工面。所以不管从成本，工艺以及功能上，本发明设计更优

常规产品设计需要一个滑块密封以及滑块密封支撑轴。本发明设计采用铰接结构，自身具有密封功能。节约成本，简化工艺，提高产品的可靠性，简化装配流程。

常规产品采用接近一般的滑块表面积作为油腔，即便有相关产品从中间分开，使之成为两个腔，实现两级可变（此时还需要增加滑块产品的复杂性和重量），同时可以泄露的地方增加。而本设计采用油缸和少部分的泵控制环面积，减小了泵控制环的精加工面，节省加工成本，同时泵控制环受到活塞的控制，降低泵控制环产生较大波动。还有本发明的活塞设计可以较为精确的泵控制环的移动距离，从而进一步降低油压的波动。

综上可知，本发明的活塞铰接式变排量叶片泵受到油压波动小，内部泄露小，内部不使用非金属密封件，可靠性高，容易实现三级可变，力臂长度长，受气蚀影响小，空间布置灵活，内部摩擦阻力小。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种活塞铰接式变排量叶片泵，其特征在于，至少包括：

一泵壳体（2），包含一个具有入口和出口的泵室；

一泵盖，罩盖所述泵壳体（2）；

一泵控制环（4），在所述泵室内移动以调整油泵的容量；

一叶片泵转子（7），可转动地设置于所述泵控制环（4）内，所述叶片泵转子（7）的旋转轴线偏离所述泵控制环（4）的中心；

一叶片环（6），可转动地设置于所述叶片泵转子（7）内，所述叶片环（6）绕所述叶片泵转子（7）的中心转动；

若干叶片（3），可滑动地分别穿过所述叶片泵转子（7），所述叶片（3）的内端抵接所述叶片环（6）的外表面，外端抵接所述泵控制环（4）的内表面，当流体从所述入口运动到所述出口时，所述叶片泵转子（7）旋转以对流体加压；

所述泵控制环（4）的外表面设有一第一铰接凸起（9）所述第一铰接凸起（9）定位于所述泵壳体（2）内表面的一铰接定位孔（8），所述泵控制环（4）以所述铰接定位孔（8）为基点摆动，改变所述叶片泵的体积容量；

所述泵控制环（4）的外表面、所述第一铰接凸起（9）的一侧设有一第二铰接凸起（10），一活塞（1）与所述第二铰接凸起（10）铰接，所述活塞（1）与所述泵壳体（2）的部分内表面之间形成第一控制腔（15），所述第一控制腔（15）通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环（4）而减小叶片泵的体积容量；

所述泵控制环（4）的外表面、所述第一铰接凸起（9）的另一侧抵接一复位弹簧（5），所述复位弹簧（5）抵抗所述第一控制腔（15）的力以建立平衡。

2. 如权利要求1所述的活塞铰接式变排量叶片泵，其特征在于：所述活塞（1）与所述第二铰接凸起（10）之间的铰接点和所述泵控制环（4）摆动的基点之间的连线，与所述活塞（1）的运动方向之间的夹角的角度范围为85°至95°。

3.如权利要求2所述的活塞铰接式变排量叶片泵，其特征在于：所述夹角的角度为90°。

4.如权利要求1所述的活塞铰接式变排量叶片泵，其特征在于：所述活塞（1）、所述第一铰接凸起（9）、所述泵壳体（2）的部分内表面以及所述泵控制环（4）的外表面之间形成第二控制腔（16）；所述第一控制腔（15）和第二控制腔（16）通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环（4）而减小叶片泵的体积容量，所述复位弹簧（5）抵抗所述第一控制腔（15）与第二控制腔（16）的合力以建立平衡。

5.如权利要求4所述的活塞铰接式变排量叶片泵，其特征在于：所述泵控制环（4）的外表面、第二铰接凸起（10）与抵接所述复位弹簧（5）的区域之间、与所述第一铰接凸起（9）相反的一侧还设有一密封支撑（13）；

所述活塞（1）、所述密封支撑（13）、所述泵壳体（2）的部分内表面以及所述泵控制环（4）的外表面之间形成第三控制腔（17），所述第一控制腔（15）、第二控制腔（16）和第三控制腔（17）通入加压流体从而产生力来移动所述泵控制环（4）而减小叶片泵的体积容量，所述复位弹簧（5）抵抗所述第一控制腔（15）、第二控制腔（16）与第三控制腔（17）的合力以建立平衡。

6.如权利要求1所述的活塞铰接式变排量叶片泵，其特征在于：所述铰接定位孔（8）与所述第一铰接凸起（9）之间的接触面（82）为球面接触。

7.如权利要求1所述的活塞铰接式变排量叶片泵，其特征在于：所述铰接定位孔（8）的顶部与所述第一铰接凸起（9）之间设有空隙（81）。

8.如权利要求7所述的活塞铰接式变排量叶片泵，其特征在于：所述第一铰接凸起（9）设有连通所述空隙（81）与所述泵控制环（4）内部的通孔（91）。

9.如权利要求1所述的活塞铰接式变排量叶片泵，其特征在于：所述活塞（1）是中空活塞。

10.如权利要求1所述的活塞铰接式变排量叶片泵，其特征在于：所述活塞铰接式变排量叶片泵是汽车润滑泵。