CN104870820A - 润滑油叶片泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为内燃机提供加压润滑油的润滑油叶片泵(10)。所述润滑油叶片泵(10)具有泵壳体(12)和泵转子(30)，其中泵转子(30)具有在可移位的控制环(28)中转动的可径向滑动叶片(32)，所述控制环包封泵送腔(18)，该泵送腔具有从充填区域(22)转动到排放区域(24)的多个转动的泵送室(19)。在弹簧室(53)中设置了预拉伸元件(72)。预拉伸元件(72)将控制环(28)推到高泵送量方向。所述润滑油叶片泵还设置有控制室(54)，其中控制室(54)中的润滑油压力使控制环(28)抵着预拉伸元件(72)向低泵送量方向移动。所述润滑油叶片泵还具有泵送腔出端口(14)，其中泵送腔出端口(14)连接到控制室(54)。设置了用于将润滑油从最后的排放区域(24)中的泵送室(19)排出到弹簧室(53)中的压力平衡通道(52)。

Description

润滑油叶片泵
本发明涉及用于为内燃机提供加压润滑油的可变润滑油叶片泵。
润滑油叶片泵为容积泵。润滑油叶片泵具有泵转子体，其保持在可移位的控制环内转动的可径向滑动叶片。控制环的壁和可滑动叶片、转子体限定了在泵送腔中转动的多个转动的泵送室。泵送腔被分隔成具有进入口的充填区域、具有排出口的排放区域和在充填区域和排放区域之间的中间区域。在转动方向上看，中间区域被布置在充填区域和排放区域之间。泵送室从充填区域开始转动，通过中间区域到达控制环内的排放区域。控制环是可径向移位的，其用于相对于静态转子轴提供可调节的偏心距。通过改变控制环的偏心距，控制环在高泵送量位置和低泵送量位置之间移动，从而调节泵的冲程。
泵包括将控制环推向高泵送量方向的预拉伸元件。控制室针对该预拉伸元件作用。如果转速增大，则控制室中的压力上升，使得将控制环推入到低泵送量方向，以使出口压力保持恒定。如果转速减小，则出口压力也减小，使得将控制环推入到高泵送量方向，其效果是仍然以与泵转子的转速或者引擎的转速无关的大致恒定的水平对润滑油进行加压。
由润滑油叶片泵泵送的润滑油是不可压缩的油。在冷启动动作中，现有技术的泵控制系统没有合适的功能，使得相对于引擎需求来说起动时间会太长。一个原因在于润滑油由于其低黏度而不能充填弹簧室的事实，使得控制环被迫使进入到低容量方向。现有的解决方案使用高刚度的预拉伸元件，其利用大的力迫使控制环进入到高容量方向。然而，该解决方案使得泵在其标准条件下的控制质量(即高温性能)退化。
本发明的一个目标在于提供具有改进的冷启动动作和在冷启动动作中具有降低的压力峰值的高效润滑油叶片。
利用具有权利要求1所述的特征的润滑油叶片泵解决了该目标。
用于为内燃机提供加压润滑油的润滑油叶片泵设置了具有泵转子的泵壳体，其中所述泵转子具有在可移位的控制环中转动的可径向滑动叶片。该布置限定了从充填区域转动到排放区域的多个泵送室，并且一起限定了泵送腔。设置在弹簧室中的预拉伸元件将控制环推向高泵送量方向。润滑油叶片泵还具有控制室，其中控制室中的润滑油压力使控制环抵抗预拉伸元件的预拉伸力向低泵送量方向移动。此外，润滑油叶片泵具有泵送腔出端口，润滑油通过该泵送腔出端口离开排放区域中的转动的泵送室。该泵送腔出端口能够设置在控制环中和/或在泵壳体中。润滑油从泵送腔出端口流到泵出口，以及从泵出口流到引擎。
润滑油叶片泵具有压力平衡通道，其用于在最后的排放阶段将润滑油从控制环和转子之间的泵送室区域直接排出到弹簧室中。压力平衡通道具有合适的形状和尺寸。
当泵送室出端口不再有效时，压力平衡通道的通道进入口的位置是特别有效的。由于进入弹簧室中的润滑油排放具有高的流体压力，因此控制环被推入到具有相应高压的高泵送量方向。
根据此特征，由于润滑油从最后的排放区域中的泵送室被排出到弹簧室中，因此显著地减小了在润滑油叶片泵的冷启动动作中的压力峰值。
该结构设计显著地改进了冷启动动作，从而缩短了起动时间，并且允许使用低刚度的预拉伸元件。利用该措施，能够显著地降低在冷启动动作中的高压力峰值而不会使泵的效率退化。这使得液压噪声降低并且使得泵的寿命更长。此外，压力平衡通道引起低的总控制压力，从而提高了总的泵效率。
压力平衡通道的一个次要效果是减小压力峰值，特别是在控制环处于其高泵送量位置时其最大偏心距处的压力峰值。这降低了液压噪声并且改进了泵的整体性能。
在本发明的一个优选实施例中，压力平衡通道设置在控制环中。泵送室和弹簧室之间的润滑油连接能够通过控制环中的一个或更多个孔来实现。压力平衡通道的进入口总是可与移动的控制环一起移动，而不会改变通道进入口的开口横截面。
根据本发明的一个优选实施例，压力平衡通道设置在泵壳体中。该结构是非常简单且紧凑的解决方案。通过在泵壳体中设置压力平衡通道，能够避免控制环中的通道，使得不削弱控制环。
优选地，从转动方向上看，压力平衡通道的进入口不与排放区域中的泵送腔出端口重叠。在泵送室最后的排出泵送阶段中，压力平衡通道和泵送腔出端口之间不存在流体连接。
预拉伸元件优选是机械弹簧。在一个优选的实施例中，弹簧是螺旋弹簧。螺旋弹簧是简单、廉价且可靠的。
优选地，弹簧室被设置为在预拉伸元件方向上与控制环协作的液压室。换言之，如果在弹簧室中存在相关的润滑油压力，则弹簧室维持预拉伸元件的效果。
根据一个优选实施例，压力平衡通道进入口的开度角a为转动的泵送室的角度b的100％到20％。优选地，压力平衡通道进入口的角度a为角度b的80％到40％。压力平衡通道的开度角不应该太大。然而，压力平衡通道的进入口不应该大于泵送室角度b。
根据一个优选的实施例，压力平衡通道的进入口被布置于在低泵送位置的控制环的反向点(reversal point)处，使得转动的泵送室的润滑油在该泵送室转动移到充填区域之前被完全地排出。
以下是参照附图的本发明实施例的详细描述，在这些附图中：
图1：利用具有放大细节的实施例示出了润滑油叶片泵10的纵向横截面。
在图1中示出的机械式润滑油叶片泵10能够由内燃机(未示出)直接驱动。润滑油叶片泵10是用于以加压润滑油供应内燃机的润滑油回路的一部分。润滑油叶片泵10利用泵出口压力将润滑油泵送到内燃机。
润滑油叶片泵10包括具有泵入端口76和泵出端口74的壳体12。泵10具有壳体12，该壳体包括主体17和围绕泵10的泵送腔18的两个侧壁20。在图中，仅示出了底侧壁20而移除了顶侧壁。
润滑油从润滑油罐被吸入到泵送腔18中到泵送腔出端口14，以用于利用泵送出口压力将润滑油供给到引擎。泵送腔18在圆周方向上被分隔成具有泵送入端口74的充填区域22、具有泵送出端口74的排放区域24以及充填区域22和排放区域24之间的中间区域23。
泵10在内部具有可移位的控制环28和具有七个可滑动叶片32的泵转子30。可替代地，泵转子30能够具有其他数量的叶片。泵转子30设置有具有叶片切口62的从动转子毂60，其中可滑动叶片32被布置为可径向地移位，这使七个转动的泵送室19分隔。在转子毂60的中心设置了支撑环64，其支撑可滑动叶片32的径向向内的端部。泵转子30绕静态转子轴78以逆时针方向转动。
七个转动的泵送室19每个都具有约51°的泵送室角度b。每个泵送室19都从充填区域22连续地转动越过中间区域23到排放区域24，以及转回充填区域22。
在控制环28内设置了压力平衡通道52，其用于将润滑油从泵送室19排到最后的排放区域24，进入到弹簧室53中。在控制环28的主体中沿径向布置了孔。在压力平衡通道52的入口处布置了通道进入口55。通道进入口55朝向泵送室19，并且被实现为控制环28中的凹部。通道进入口55被布置于在低泵送位置中的控制环28的反向点处。从转动方向上看，压力平衡通道52的通道进入口55不与排放区域24中的泵送腔出端口14重叠，并且被控制环28的小的分隔部分所分隔。泵送室角度b约为51°。在本实施例中，通道进入口55的角度a约为30°。然而，角度a和b两者都能够变化，但是这些角度之间的关系可以是100％到40％。
在一个可替代实施例中，压力平衡通道能够被设置为在控制环28中和在泵壳体12中的开口槽，或者仅在泵壳体12中的开口槽。
压力平衡通道52将控制环的外部与内部连接，从而将泵送室19与弹簧室53流体连接。该布置产生柱塞/气缸总成。柱塞元件80是控制环28的必需部分。当压力平衡通道52中的润滑油压力增大时，柱塞元件80立即通过径向地移位到中心而起作用，使得弹簧室53中的空间增大并且使控制环28移位到中心。随着压力平衡通道52中的润滑油压力的增大，柱塞总成承受(blowing to)润滑油压力，控制环28被移位，并且弹簧室53中的空间增大且泵送量增大。
当引擎的转速增大时，泵送室19中的压力也增大，使得压力平衡通道52充满润滑油。润滑油从压力室19通过压力平衡通道52流动到弹簧室53中。
如果压力平衡通道52充满润滑油，则预拉伸元件72在排出口14处保持固定位置，使得泵10以与泵的转速无关的大致恒定的泵送量被驱动。
附图标记列表
10 润滑油叶片泵
12 泵壳体
14 泵送腔出端口
16 泵送腔入端口
17 主体
18 泵送腔
19 泵送室
20 壁
22 充填区域
23 中间区域
24 排放区域
28 控制环
30 泵转子
32 可滑动叶片
52 压力平衡通道
53 弹簧室
54 控制室
55 通道进入口
60 转子毂
62 叶片切口
64 支撑环
72 预拉伸元件
74 泵出端口
76 泵入端口
78 静态转子轴
80 柱塞元件

Claims (8)

1.一种用于为内燃机提供加压润滑油的润滑油叶片泵(10)，其具有
泵壳体(12)和泵转子(30)，其中所述泵转子(30)具有在可移位控制环(28)中转动的可径向滑动叶片(32)，所述控制环包封泵送腔(18)，该泵送腔具有从充填区域(22)转动到排放区域(24)的多个转动的泵送室(19)，
设置在弹簧室(53)中的预拉伸元件(72)，所述预拉伸元件(72)将所述控制环(28)推向高泵送量方向，
控制室(54)，其中所述控制室(54)中的润滑油压力使所述控制环(28)抵着所述预拉伸元件(72)向低泵送量方向移动，和
泵送腔出端口(14)，其中所述泵送腔出端口(14)连接到所述控制室(54)，
其特征在于，
设置了用于将润滑油从最后的排放区域(24)中的泵送室(19)排出到所述弹簧室(53)中的压力平衡通道(52)。
2.如权利要求1所述的润滑油叶片泵(10)，其中所述压力平衡通道(52)被设置在所述控制环(28)中。
3.如权利要求1所述的润滑油叶片泵(10)，其中所述压力平衡通道被设置在所述泵壳体(12)中。
4.如前述权利要求之一所述的润滑油叶片泵(10)，其中从转动方向上看，所述压力平衡通道(53)的通道进入口(55)不与所述排放区域(24)中的泵送腔出端口(14)重叠。
5.如前述权利要求之一所述的润滑油叶片泵(10)，其中所述预拉伸元件(72)为弹簧，优选为螺旋弹簧。
6.如前述权利要求之一所述的润滑油叶片泵(10)，其中所述弹簧室(52)被设置为在所述预拉伸元件(72)的方向上与所述控制环(28)协作的液压室。
7.如前述权利要求之一所述的润滑油叶片泵(10)，其中所述压力平衡通道(52)的通道进入口(55)的开度角(a)为转动的泵送室(19)角度(b)的100％到20％，优选为80％到40％。
8.如前述权利要求之一所述的润滑油叶片泵(10)，其中所述压力平衡通道(52)的通道进入口(55)被布置于在所述低泵送位置中的所述控制环(28)的反向点处。
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