CN105934587A - 具有整合式故障保护功能的可变排量叶片泵 - Google Patents

具有整合式故障保护功能的可变排量叶片泵 Download PDF

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Abstract

可变排量叶片泵具有压力控制阀，其可基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力而在第一和在至少第二阀位置之间移动。当电控阀出故障时，该压力控制阀向泵提供整合式故障安全功能。压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，在第一位置中是不活动，以允许电控阀(电流、电磁、脉冲宽度调制(PWM)阀)在泵的正常操作下选择性地控制控制腔中的压力。在故障安全调节模式中，电控阀功能停用并且该压力控制阀在其第二位置中是活动的，以控制该控制腔中的压力。当出口压力处于或高于阈值水平时，泵中的通道和排放口可以基于阀的选择性移动而打开和关闭。

Description

具有整合式故障保护功能的可变排量叶片泵
相关申请交叉参考
本申请要求提交于2014年12月31日的美国专利申请第14/588049号和提交于2015年12月30日的美国专利申请第14/983654号的优先权，这两份申请都以其整体通过引用合并在此。
技术领域
本公开总体上涉及可变排量叶片泵，用于向系统提供加压润滑剂。更具体地，本公开涉及将压力控制阀形式下的故障安全功能整合到具有电控阀的泵中。
背景技术
叶片泵公知用于将流体或润滑剂(例如油)泵送到内燃机。一些已知系统可以利用用于移动润滑剂的单一控制腔。美国专利第8602748号和第9097251号以及美国专利申请第2013/0136641号说明了具有一个控制腔的被动控制可变叶片泵的例子，这些专利或申请都以其整体合并在此。其它类型的泵公开在美国专利第8047822、8057201和8444395号中，这些专利也以其整体合并在此。
发明内容
本公开的一个方面是提供用于分配润滑剂到系统的可变排量叶片泵。该泵连接到保持润滑剂的润滑剂箱。该泵包括：壳体；入口，用于将润滑剂从源输入到壳体中；以及出口，用于将加压润滑剂从壳体输送到系统中。该泵还包括：控制滑块，在壳体内可在第一滑块位置和第二滑块位置之间移位，以调节泵通过出口的排量；弹性结构，将控制滑块朝向第一滑块位置偏压；转子，具有至少一个叶片，其安装在壳体中并且构造为在控制滑块内并且相对于该控制滑块旋转，该至少一个叶片构造为在其旋转期间与该控制滑块的内表面接合；以及控制腔，处于该壳体和该控制滑块之间，用于接纳加压润滑剂以将控制滑块移向第二位置。该泵还具有电控阀，其流体地连接到该控制腔以控制在其中的压力。第一通道连接到控制腔和电控阀。此外，该泵具有压力控制阀，其可基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力在第一阀位置和第二阀位置之间移动。压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，处于第一阀位置，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，处于第二阀位置。第二通道连接到压力控制阀和控制腔，而第三通道排放电控阀。第四通道连接到第三通道和该压力控制阀，并且构造为选择与该润滑剂箱的连通。第五通道连接到压力控制阀和出口。在其第一阀位置，压力控制阀是不活动的，并且(a)关闭通过第二通道到控制腔的流体连通，以及(b)打开第四通道以便连通到润滑剂箱，从而允许电控阀通过经由第一通道输送流体进入来加压控制腔并且经由第三和第四通道排放控制腔。在其第二阀位置，压力控制阀是活动的，并且(a)经由从出口通过第五通道并且通过第二通道到控制腔的流体连通来控制在控制腔中的压力，以及(b)关闭通过第四通道到润滑剂箱的流体连通，从而经由从出口到控制腔的流来加压控制腔。压力控制阀构造为当出口压力处于或高于阈值水平并且该电控阀停用时，经由通过第五通道的流体连通来选择向该第二阀位置的移动。
另一个方面提供了系统，其包括：引擎；包含润滑剂的润滑剂源；以及可变排量叶片泵，连接到该润滑剂源，用于分配润滑剂到引擎。该泵连接到用于保持润滑剂的润滑剂箱。该泵包括：壳体；入口，用于将润滑剂从源输入到壳体中；以及出口，用于将加压润滑剂从壳体输送到系统中。该泵还包括：控制滑块，在壳体内可在第一滑块位置和第二滑块位置之间移位，以调节泵通过出口的排量；弹性结构，将控制滑块朝向第一滑块位置偏压；转子，具有至少一个叶片，其安装在壳体中并且构造为在控制滑块内并且相对于该控制滑块旋转，该至少一个叶片构造为在其旋转期间与该控制滑块的内表面接合；以及控制腔，处于该壳体和该控制滑块之间，用于接纳加压润滑剂以将控制滑块移向第二位置。该泵还具有电控阀，其流体地连接到该控制腔以控制在其中的压力。第一通道连接到控制腔和电控阀。此外，该泵具有压力控制阀，其可基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力在第一阀位置和第二阀位置之间移动。压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，处于第一阀位置，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，处于第二阀位置。第二通道连接到压力控制阀和控制腔，而第三通道排放电控阀。第四通道连接到第三通道和该压力控制阀，并且构造为选择与该润滑剂箱的连通。第五通道连接到压力控制阀和出口。在其第一阀位置，压力控制阀是不活动的，并且(a)关闭通过第二通道到控制腔的流体连通，以及(b)打开第四通道以便连通到润滑剂箱，从而允许电控阀通过经由第一通道输送流体进入来加压控制腔并且经由第三和第四通道排放控制腔。在其第二阀位置，压力控制阀是活动的，并且(a)经由从出口通过第五通道并且通过第二通道到控制腔的流体连通来控制在控制腔中的压力，以及(b)关闭通过第四通道到润滑剂箱的流体连通，从而经由从出口到控制腔的流来加压控制腔。压力控制阀构造为当出口压力处于或高于阈值水平并且该电控阀停用时，经由通过第五通道的流体连通来选择向该第二阀位置的移动。
本公开的再一个方面提供了用于分配润滑剂到系统的可变排量叶片泵。该泵连接到用于保持润滑剂的润滑剂箱。该泵包括：壳体；入口，用于将润滑剂从源输入到壳体中；以及出口，用于将加压润滑剂从壳体输送到系统中。控制滑块在壳体内可在第一滑块位置和第二滑块位置之间移位，以调节泵通过出口的排量。控制腔提供在该壳体和该控制滑块之间，用于接纳加压润滑剂以将控制滑块移向第二位置。电控阀流体地连接到该控制腔以控制在其中的压力。压力控制阀可基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力在第一阀位置和第二阀位置之间移动，该压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，处于第一阀位置，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，处于第二阀位置。该泵还具有：路由通道，其连接该电控阀和压力控制阀；进给通道，其连接该压力控制阀和控制腔；排放通道，用于排放该电控阀；以及供给通道，其连接该压力控制阀和出口。在其第一阀位置，压力控制阀是不活动的，并且(a)允许在该电控阀与路由通道之间的流体连通，以及(b)允许在进给通道和控制腔之间流体连通以便加压或排放控制腔。在其第二阀位置，压力控制阀是活动的，并且(a)经由从出口通过供给通道并且通过进给通道到控制腔的流体连通来控制该控制腔中的压力，以及(b)关闭在路由通道和控制腔之间的流体连通，从而经由从出口到控制腔的流来加压控制腔。压力控制阀构造为当出口压力处于或高于阈值水平并且该电控阀停用时，经由通过供给通道的流体连通来选择向该第二阀位置的移动。
本公开的再另一个方面提供了用于分配润滑剂到系统的可变排量叶片泵。该泵连接到用于保持润滑剂的润滑剂箱。该泵包括：壳体；入口，用于将润滑剂从源输入到壳体中；以及出口，用于将加压润滑剂从壳体输送到系统中。控制滑块在壳体内可在第一滑块位置和第二滑块位置之间移位，以调节泵通过出口的排量。控制腔提供在该壳体和该控制滑块之间，用于接纳加压润滑剂以将控制滑块移向第二位置。电控阀流体地连接到该控制腔以控制在其中的压力，并且阀通道连接该控制腔和电控阀。该泵具有压力控制阀，其可基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力在第一阀位置和第二阀位置之间移动，该压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，处于第一阀位置，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，处于第二阀位置。该泵还具有：路由通道，其连接该电控阀和压力控制阀；进给通道，其连接该压力控制阀和控制腔；排放通道，用于排放该电控阀；以及供给通道，其连接该压力控制阀和出口。在其第一阀位置，压力控制阀是不活动的，并且(a)关闭通过进给通道的流体连通，以及(b)经由路由通道和排放通道将电控阀连通到润滑剂箱，从而允许电控阀通过经由阀通道输送润滑剂来加压控制腔或经由路由通道和该排放通道来排放控制腔。在其第二阀位置，压力控制阀是活动的，并且(a)经由从出口通过供给通道并且通过进给通道到控制腔的流体连通来控制该控制腔中的压力，以及(b)关闭在排放通道与润滑剂箱之间的流体连通，从而经由从出口到控制腔的流来加压控制腔。压力控制阀构造为当出口压力处于或高于阈值水平并且该电控阀停用时，经由通过供给通道的流体连通来选择向该第二阀位置的移动。
本发明的其它方面和优点将从以下详细描述、附图和所附权利要求书变得显而易见。
附图说明
图1是本领域中公知的具有两个压力腔和一个电控阀的泵壳体的一部分的透视图。
图2是根据本公开的一个实施方式的具有控制腔、电控阀、通道和压力控制阀的泵壳体的下侧透视图。
图3是图2的泵壳体的顶侧透视图和剖视图。
图4是根据一个实施方式的在泵壳体中的压力控制阀和通道的详细下侧透视图。
图5和图6示出根据一个实施方式的在泵壳体中的第一阀位置中的压力控制阀的详细下侧透视图和剖视图。
图7和图8示出根据一个实施方式的在泵壳体中的第二阀位置中的压力控制阀的详细下侧透视图和剖视图。
图9示出根据本公开的实施方式的在泵壳体中使用的具有阶梯构造的压力控制阀的透视图。
图10是根据本公开的另一个实施方式的与包括控制腔、具有端口的电控阀、通道和压力控制阀的泵壳体相关联的各部分的示意图。
图11示出说明根据一个实施方式的、当压力控制阀处于该泵壳体中的第一阀位置时润滑剂的流动和图10的各部分的使用的示意图。
图12示出说明根据一个实施方式的、当压力控制阀处于该泵壳体中的第二阀位置时润滑剂的流动和图10的各部分的使用的示意图。
图13是根据本公开的再一个实施方式的与包括控制腔、具有端口的电控阀、通道和压力控制阀的泵壳体相关联的各部分的示意图。
图14示出说明根据一个实施方式的、当压力控制阀处于该泵壳体中的第一阀位置时润滑剂的流动和图13的各部分的使用的示意图。
图15示出说明根据一个实施方式的、当压力控制阀处于该泵壳体中的第二阀位置时润滑剂的流动和图13的各部分的使用的示意图。
图16是通过测量相对压力随引擎转速示出的、当压力控制阀的故障安全功能实施时泵出口压力的示例性曲线图。
图17是通过测量相对压力随引擎转速示出的、当压力控制阀的故障安全功能实施时润滑剂道(gallery)压力的示例性曲线图。
图18是根据本公开的一个实施方式的系统的示意图。
具体实施方式
如本文中所详细描述，可变排量叶片泵具有可基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力和电控阀的状态在第一阀位置和至少第二阀位置之间移动的压力控制阀。压力控制阀(例如，导阀或滑阀)向泵提供了整合式故障安全功能。压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，在第一阀位置是不活动的，并且是停用的，以允许电控阀(例如，可变电流阀、脉冲宽度调制(PWM)阀或电磁阀)根据需要控制泵的控制腔中的压力。在故障安全调节模式，例如，当电控阀功能停用时，压力控制阀接管并移动朝向或到其第二阀位置以控制在控制腔中的压力(一旦压力匹配和/或超过阈值)。当出口压力处于或高于阈值水平时，泵中的通道和排放口可以根据压力控制阀的选择性移动来打开和关闭。
本领域普通技术人员可以理解，整个本公开中使用的“泵排量”或“排量”指在指定时间段期间泵能够移动液体(润滑剂)的容积，即，流速。
图2是根据本公开的一个实施方式的泵100的透视图。该泵100是用于向根据一个实施方式的系统分配润滑剂的可变排量叶片泵。该泵100具有拥有入口30和出口40的壳体20。入口30接纳流体或输入要从源26(参见图18)泵送到壳体20中的润滑剂(在汽车相关领域中通常是油)，并且出口40用于从壳体20排出或输送加压流体或润滑剂到系统(例如，引擎)；和用于保持润滑剂的润滑剂箱(未示出)。如本领域中通常公知那样地将控制滑块12(在下面更详细地说明)、转子15、驱动轴(未示出)以及弹性结构24提供在壳体20。在图2中所示的泵具有在壳体20和控制滑块12之间的单个控制腔，用于接纳加压润滑剂来移动控制滑块12。入口30和出口40被布置在转子15的旋转轴线的相对径向侧上。如图2所示，例如，壳体20具有至少一个用于摄入要泵送的流体的入口端口31，以及至少一个用于排出流体的出口端口33。入口端口31和出口端口33都可以具有月牙形状，并可以通过位于壳体的一个轴向侧或两个轴向侧(相对于转子15的旋转轴)上的同一壁形成。入口31和出口33被设置在转子15的旋转轴线的相对径向侧上。这些结构都是常规的，并且不需要详细描述。入口30和/或出口40的形状并不旨在进行限制。其它构造也可以使用，如不同形状或编号的端口，等等。此外，应当理解，可以提供多于一个的入口或出口(例如，经由多个端口)。
壳体20可以由任何材料制成，并且可以通过铝压铸、粉末金属成形、锻造或任何其它所期望的制造技术形成。壳体20包围内部控制腔(单腔)。在附图中，壳体20的主壳体被示出。壁限定内部腔的轴向侧，而外周壁23在周围延伸以外围地围绕内部腔。盖(例如，图3部分示出)附属到壳体20，例如通过被插入到沿着或围绕壳体20(例如，围绕并且在转子接纳空间35之外)放置的各个紧固件孔的紧固件27(例如，对于紧固件的俯视图，参见图2)(例如，螺栓)。盖未示于图2中，例如，以便可以看到泵的某些内部组件。然而，这种盖的使用通常公知的，并且不需要在这里更详细地进行说明。盖可以由任何材料制成，并且可以通过冲压(例如，冲压钢或另一种金属)、铝压铸、金属粉末成型、锻造或任何其它所期望的制造技术形成。附图还示出了盖的各个部分和底面，这帮助连同壳体20一起包围泵100的内部控制腔。垫圈或其它密封件可以任选地提供在壳体20的盖和外周壁23之间以密封内部腔。例如，用于接纳紧固件的附加紧固件孔(也示于图2中，在其中无需紧固件)可沿泵100的外周壁提供，以绑定或固定泵100到引擎。
壳体20和盖包括用于容纳控制滑块12的移动和密封接合的各种表面，这将在下面进一步详细描述。
控制滑块12是在壳体20内并且相对于盖在第一滑块位置和第二滑块位置之间(或在两个位置之间中)可移位的，以调节泵100通过出口40(例如，如通过出口端口进给那样)的排量。例如，壳体20可以包括滑块止动件63和密封件65，用于控制滑块12。根据一个实施方式，控制滑块12可转动地安装并且构造为在壳体20内在第一和第二滑块位置之间枢转移位(pivotal displacement)。第一滑块位置被定义为最大排量的起始位置。第二滑块位置被定义远离第一滑块位置(或者远离最大排量的位置)的位置，例如，减小的排量位置。更具体地，它可以包括任何数量的远离第一滑块位置的位置，并且在一个实施方式中可以包括滑块何时接近最小排量位置，或者可以是最小排量位置。例如，控制滑块12可以相对于该控制腔枢转地安装。当控制滑块12远离第一滑块位置枢转时，控制滑块12可以被认为处于第二滑块位置，而不管枢转角度如何。
具体地，在该控制滑块12枢转的实施方式中，枢销28或类似部件可以被提供来控制该控制滑块12的枢转动作。枢销28可以被安装到壳体20。在壳体20中的控制滑块12的枢转连接的构造不应限定。
泵100还具有转子接纳空间35(或口袋)。转子接纳空间35可具有顺应(compliment)驱动轴的设计、构造或形状的构造或形状，使得它与驱动该泵的转子15的驱动轴连接。此转子接纳空间35直接与入口30和出口40连通，用于通过入口30在负进气压力下吸进油、润滑剂或其它流体，并在正排放压力下排出油、润滑剂或其它流体到出口40外。
转子15可旋转地安装在壳体20中在控制滑块12的转子接纳空间35内。转子15构造为在控制滑块12内并相对于控制滑块12旋转。转子15具有通常偏心到控制滑块12的中心轴的中心轴。转子15以常规方式连接到驱动输入，比如驱动皮带轮、传动轴、引擎曲轴或齿轮。如图2中所示，接纳空间35对于转子15是中央。
转子15具有至少一个安装到转子15用于径向移动的径向延伸叶片18和叶片环19。至少一个叶片18构造成在其转动期间与该控制滑块12的内表面接合。具体地，每个叶片18以允许它们径向滑动的方式，安装在转子15的中心环的径向槽的近端处。离心力可以迫使叶片18其旋转期间径向向外接合和/或保持在该叶片远端和控制滑块12的内部或内表面13之间的接合。这种类型的安装是常规和公知的。其它变型也可以使用，如在槽中用于径向向外偏压该叶片的弹簧或其它弹性结构，并且本实施例不是限制性的。因而，叶片18例如可以通过叶片环19，密封地与控制滑块12的内表面13接合，使得旋转转子15通过负进气压力经由入口30吸进流体，并且通过正排出压力经由出口40向外输出流体。由于控制滑块12和转子15之间的偏心关系，在出口40所在的一侧上产生流体的高压体积，而在入口30所在的一侧上产生流体的低压体积(其在本领域中称为泵的高压与低压侧)。因此，这导致流体通过入口30的吸入和流体通过出口40的排出。泵的此功能是公知的，并且不需要进一步详述。
控制滑块12可以移动(例如，枢转)来改变转子15以及其叶片相对于该滑块12的内表面13的位置和移动，并且由此改变泵的排量和润滑剂通过出口40的分发。通常情况下，弹性结构24可以偏压或敦促控制滑12处于或朝向其第一张滑块位置(或第一枢转方向或位置，或最大排量位置)。控制腔(滑块的外形和泵壳体之间的腔，在滑块的左侧上的枢销28与右侧的密封65之间)中的压力变化可以导致控制滑块12相对于转子15移动或枢转(例如，定心)，以调节(例如，减少或增大)泵的排量。滑块12可以基于经由入口端口31通过入口30进给的润滑剂的压力朝向出口40移动。根据一个实施方式，滑块12在泵10中的最小/最大位置由电控阀42控制，其控制在滑块12后面的控制腔中的压力，并且作为结果来影响滑块位置和泵排量。虽然在整个本公开中使用“电控阀”，但应当理解，如本文中所指出的电控阀被定义为可以由电信号(例如电流)激励并控制的调节阀。应当理解，在此公开中的“电控阀”可以是机电控阀。在一个实施方式中，电控阀是可变电流阀。在另一个实施方式中，电控阀是脉冲宽度调制(PWM)阀。在再一个实施方式中，电控阀是电磁阀。因此，在泵100中使用的电控阀的类型不旨在进行限制。
第一滑块位置是增大在控制滑块12和转子轴之间的偏心的位置或方向。随着偏心增大，泵的流量或排量也增大。相反，随着偏心减小，泵的流量或排量也下降。在一些实施方式中，可能存在偏心为零的位置，这意味着转子和环轴是同轴的。在这个位置上，因为高和低压侧具有相同的相对体积，所以流量为零，或非常接近于零。因此，在一个实施方式中，控制滑块12的第一滑块位置为泵100的最大偏移或排量的位置或方向，而控制滑块12的第二滑块位置为减少、限制或最小偏移或排量的位置或方向。再次，叶片泵的这种功能是众所周知的，并且不需要进一步详细描述。
在说明的实施方式中，弹性结构24是诸如螺旋弹簧之类的弹簧。根据一个实施方式，弹性结构24为偏压和/或还原控制滑块12到其默认或偏压位置(对于与转子15的最大偏心的第一或起始滑块位置)的偏压构件。控制滑块12可以针对弹簧或弹性结构移动，以基于壳体20内的压力减小与转子15的偏心，来调节排量以及因此而输出的流。壳体20可以包括在图2中部分示出的弹性结构24的接纳部37(例如，由外周壁23的各个部分限定)，例如，以定位和支撑该结构(或弹簧)。接纳部分37可以包括：一个或多个侧壁，用以针对横向偏转或翘曲抑制结构24；以及支承表面，弹簧的一端针对其接合。例如，控制滑块12包括径向延伸支承结构60，其限定支承表面61，而弹性结构24针对该支承表面61接合。也可以使用其它结构或构造。
例如，可以在壳体20/盖与控制滑块12之间提供多个密封件。
如以上所详细描述，压力用来控制由泵100分发或输送润滑剂。控制压力例如可以是泵出口压力或引擎润滑剂道反馈压力。该控制压力可以用于控制泵的各个部分，以便将所期望的加压润滑剂输送到系统(例如，引擎)中。稍后将参考图4-8提供关于基于压力的控制的进一步细节。
图1是泵壳体10的一部分的透视图(不带盖)，如本领域中公知的，其具有两个压力腔(高压力腔和低或调节压力腔)和电控阀42。从出口端口33到出口40的出口压力根据需要作用于泵的压力腔上，而该电控阀42作用于调节压力腔上。这个说明的泵还具有在其中用于包括具有弹簧(通过窗口部分地示出)的球阀46的标准应急阀44的阀壳体50。应急阀44在顶部连接到泵出口40(泵的左侧)。应急阀44在出口40上提供旁道，其设计来减少和调节在出口上的压力。例如，通过打开或移动该球阀46(经由润滑剂的压力)，旁道可以迅速打开，以减少压力并保护引擎和其周围的部件。
然而，在这种类型的设计中，泵的控制功能是有限的，包括出口40上的压力水平何时超过一定量。即，存在通过出口40的出口通道提供的泵压力限制，即在第一腔中在枢转点28和在控制滑块12的顶部的密封件之间向控制滑块12提供力。其针对弹簧做功，并且将顺时针移动控制滑块12到低排量位置。因此，由于该功能总是活动的，所以它影响在第二控制腔上做功的电控阀42的控制功能，并且可能限制整个泵10的控制功能。这反过来可以提高冷温度压力(例如，5或6个大气压)，其冒着涉及毁坏用于润滑剂的过滤器或冷却器的问题风向。
其它缺点包括这种两腔设计具有非常小的高压腔，它不允许调制(例如，PWM)模式的宽调节范围(实际上，它可以提供减小了的调节范围)。另外，由于小的高压腔的缘故，而趋向于在故障安全模式下具有非常差的调节特性。此外，当运行在故障安全模式时，还存在泵的高温度漂移。弹簧速率也是在使用如应急阀44那样的阀时限定两腔功能的关键。
另一种现有技术设计包括具有在PWM阀上的整合式故障安全功能的单腔泵(在图中未示出)。万一在PWM阀出电故障，这种类型的整合式故障安全功能控制泵压力到一个故障安全压力水平，该故障安全压力水平一般是比控制压力水平略高的压力水平。然而，如果PWM阀出现机械故障，这种类型的公知故障安全功能可能不再正常工作。
一般地，单腔设计泵由于其增大了腔大小而具有更好的调节范围(例如，相比于两个较小的腔)。弹簧速率的控制也可设计成调节要求。在一些情况下，故障安全功能由在具有两个直径(例如，大直径和小直径)的电控阀内部的阀活塞来实现。然而，对于故障安全功能的这种设计显著增大了电控阀的成本。往往在阀中还由于高弹簧速率的缘故而在故障安全功能中存在温度漂移。此外，具体故障安全压力需要针对每个应用的单独阀。
因此，如将在下面变得更加明显，这里所公开的可变叶片泵已被设计为包括压力控制阀(例如，通过润滑剂道或出口反馈控制)以及电控阀，以具有闭环控制泵，其取决于引擎转速、引擎负载和温度由引擎ECU控制润滑剂道压力。压力控制阀可以以多种方式控制，如在下面的实施方式中更详细地描述的那样。公开的具有阀的这种组合的泵至少满足顾客要求或期望：当在电控阀中存在电或机械故障时，该泵在故障安全功能下，以控制油/润滑剂压力操作最小距离量(例如，～30000km)或时间。本公开内容还提供了一种泵，其可以调节温度和速度而不超过预定的或阈值压力(例如，～8巴)，其通常不被在故障安全状态下只使用压力释放阀的现有技术系统实现(例如，由于可能的泵损坏，运行在100％排量下)。
在图2中所示的泵在壳体20和控制滑块12之间具有单个控制腔，用于接纳加压润滑剂来将控制滑块12朝向第二位置移动。电控阀42也显示为泵的一部分，并且取决于引擎状态(例如引擎转速、温度、引擎负载等)来控制泵的压力。例如，电控阀42构造为从该润滑剂道接纳加压润滑剂。当被激励时，电控阀42输送润滑剂到该泵中的控制腔；否则，当停用或去激励时，在电控阀42中停止来自润滑剂道的任何反馈。
另外，图2的泵具有提供在阀壳体50中的压力控制阀52(参见图3)。所公开的阀52可以替代现有技术的应急阀，并且例如可以是先导阀。在一个实施方式中，所公开的压力控制阀52装配在与已知应急阀(如阀44)相同的空间或阀壳50中。即，在一个实施方式中，阀壳体50可以机加工成使得壳体50整体地形成作为泵的一部分的泵壳体(或盖)。因此，阀52的各个部分(诸如在下面讨论的那些(例如，阀体51/活塞和弹簧54))可以放置到在指定的区域中的泵壳体中。在另一个实施方式中，阀壳体50可设计为包含阀52的各个部分，以使得壳体50可以插入泵10中的指定区域。
压力控制阀52可基于通过出口40输送加压润滑剂的输出压力，在阀壳体50内的第一阀位置和至少一个第二阀位置之间移动。例如，压力控制阀52具有经由连接通道41到泵出口40的直接连接，如图3所示。压力控制阀52对于低于阈值水平的输出压力(并且当电控阀42被激励或实施时)，在第一阀位置中是不活动的，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，在第二阀位置附近或中是活动的。阀52可以被激活以移动朝向或进入第二阀位置并放置泵100在故障安全模式下，来在电控阀42出故障或去激励的情况下控制最大泵压。也就是说，当电控阀42出故障时，例如，通过限制泵的压力(例如在一速度范围之上)，阀52可以接管并且可以用于平衡通过泵壳体中的通道的油/润滑剂压力的压力。
如将通过以下描述而变得明显，泵的公开实施方式的故障安全功能将组合之前描述的应急阀功能以及附加功能，特别是在电控阀故障期间，或者当阀停用或去激励时。
压力控制阀52包括如提供在阀壳体50中的阀体51(或活塞)(参见图9)和弹簧54。如图3所示，例如，弹簧54朝向连接到该泵的出口40的出口连接41偏压处于向上方向上的阀体51。阀体51的位置构造为通过泵壳体20并通过出口40(或润滑剂道)改变润滑剂的移动。在一个实施方式中，如图9所示，例如，阀体51在其中包括多个凹痕53或凹槽，其可以基于阀体51在阀壳体50内的位置来在其中接纳润滑剂。如果加压润滑剂通过一个或多个本文描述的泵通道(例如，通道74-78)到来，则阀体可以帮助平衡通过泵壳体中的通道的油压的压力。
此外，如上所述，图2的泵在其中包括多个通道，以帮助控制泵的故障安全功能(经由压力控制阀52)。
如在图4和图5所看到的那样，例如，第一通道74(或阀通道)将电控阀42连接到泵100的控制腔。第二通道76(或进给通道)提供在泵中来连接压力控制阀52和控制腔。第二通道76构造成用于与该控制腔的选择性流体连通。在泵100的正常运作和使用中，例如，第一通道74用于润滑剂在控制腔和电控阀42之间的选择性连通(在需要时)。例如，在故障安全状态期间，可以允许润滑剂经由第二通道76到控制腔的连通(例如基于来自润滑剂的压力)，但在泵正常操作期间不允许。因此，在正常操作下，通过第二通道76到控制腔的流体连通经由压力控制阀52来关闭。第三(路由)通道72和第四(排放)通道78互连连接电控阀42和润滑剂箱。即，如图4中所示，第三通道72经由通路75连接到第四通道78以将流体从阀42发送到润滑剂箱。第四通道78构造为基于压力控制阀52的位置，用于与该润滑剂箱的选择性流体连通。第五(供给)通道70(如在图3和图5中看到的那样)连接压力控制阀52和出口40。
在一个实施方式中，第二通道76和第三通道72重新添加到泵壳体。即，第二通道76和第三通道72可以添加到(例如，机加工在)现有泵壳体中。
在操作中，压力控制阀52构造为基于电控阀42是否正常运行，基于通过出口40和连接41的压力水平选择进入和处于第一和至少第二位置之间的移动。在故障安全模式下，当电控阀不能控制泵100时，压力控制阀52从其第一(不活动)位置移向和/或到其第二(活动)位置。例如，压力控制阀52构造成当出口压力处于或高于阈值水平时，选择经由通过第五通道70的流体连通到第二阀位置的移动。
电控阀42连接到来自润滑剂道或出口40的反馈。通常，如本领域中已知的，电控阀42用来控制在所有正常操作或低压力状态下的泵。然而，当出口压力超过预定或阈值量时和/或如果与泵相关联的控制器出故障从而导致电控阀出故障，则压力控制阀52接管。因此，如本文所公开的压力控制阀52通过首先否决(故障)电控阀42并且然后供给压力进入控制腔来控制控制腔中的压力，并且减少在壳体20内的压力。其经由与第四通道78到该电控阀42的连接(或关闭)间接地控制了泵中的压力，并且由此关闭从电控阀42到润滑剂箱的连通。通过在第二导阀位置中(至少部分)关闭电控阀42到润滑剂箱的连接，(即，第四通道78经由先导阀52的移动而关闭)，防止了从控制腔到油箱的压力的显著损失——由于故障电控阀42的缘故。当润滑剂通过出口40的压力超过了预定或阈值量时，只有压力控制阀52被激活，从而否决电控阀42取得泵的控制并且改变并绑定压力，以使得其不超过预定或阈值水平。因此，压力控制阀52表现在应急模式功能方面，并且只在需要时。否则，在需要时，电控阀42用于在稳定或正常状态下控制泵。
在操作中，当泵的故障安全功能关闭并且压力控制阀52处于其第一阀位置(如图5和图6中所示)时，压力控制阀52被偏压到其第一阀位置或封闭的、不活动或默认位置。弹簧54推压在向上方向上的阀体51，从而停用故障安全功能。允许经由电控阀42通过第一通道74的流体连通来加压控制腔，以及经由第三通道72和第四通道78(如箭头B所示)排放到润滑剂箱，而在第一(不活动)位置，即，在泵正常操作期间，关闭通过第二通道76的流体连通被。即，阀52关闭从出口40到控制腔的进给，取而代之，控制腔通过第三通道72排放。此外，在阀52打开第四通道78以将润滑剂进给润滑剂箱。该电控阀42可以用来正常操作期间控制泵中的压力(从而在调节模式下操作泵)。
一旦润滑剂的出口压力超过预定或阈值量并且电控阀42出故障，出口压力就可作用在压力控制阀52上并且将其朝向和/或到其第二阀位置移动。压力控制阀52构造为取决于电控阀42故障位置，经由通过第二通道76的流体连通，来控制控制腔中的压力。例如，用于激活阀52的预定或阈值量的压力可以基于客户规范。在一个实施方式中，阀打开压力(即，用于激活压力控制阀52并将其移动到其第二位置以充当故障安全装置的压力)是大约7巴。例如，当通过引导到阀体51的第五通道70的压力(如由图6中的箭头A所指示)小于7巴(或任何预定或阈值量)时，阀52保持在其第一阀位置，如图7-8所示。然而，当压力处于或超过～7巴(或预定、阈值或选定量)时，阀52可以被移动到其第二阀位置。出口压力作用在阀体51上且针对弹簧54，并且在阀壳体50内/相对于阀壳体50(如在图8中的箭头C所示)向下推压阀52(即，阀体51)，以便润滑剂流经第五通道70。
在其第二阀位置(或其附近)，即，在实现应急或故障安全功能的高出口压力事件期间，或在故障安全调节模式下，如图7和图8所示，压力控制阀52可以经由来自壳体中的润滑剂的压力来移动。另外，在故障安全调节模式中，电控阀42的功能可以停用于控制控制腔中的压力并关闭。然后，压力控制阀52可以接管并且被打开到其第二位置以从控制腔排放压力。具体地，压力控制阀52可以构造为通过移动到其活动位置并允许从出口40(例如，经由出口通道41)通过第五通道70并通过第二通道76到控制腔的流体连通，来接管并且控制控制腔中的压力。阀52也关闭通过第四通道78的流体连通，从而经由从出口40到控制腔的流来加压控制腔。即，阀52通过允许流过第五通道70和第二通道76来打开从出口40到控制腔的进给，如图8中的箭头C和箭头D所示。通过第二通道76接纳的润滑剂加压并作用于控制腔中的滑块来调节泵。
另外，根据一个实施方式，为了达到可接受的泵调节，出口通道41和第二通道76的连接由直径已减小部分55(相对于该阀体在通道78附近的下部)节流以调节进入控制腔的流，该直径已减小部分55沿着阀体51的上部分具有凹痕53。控制腔通过第一通道74排回到电控阀42(其是打开的并且未激励的或正在控制泵)。阀关闭电气阀42的排放口的连接(经由第三通道72和第四通道78)，以允许泵出口压力积聚在控制腔中来调节泵。
因此，如本文所公开的压力控制阀52是在不使用电控阀42的情况下(例如，诸如当阀42出故障时)控制控制腔中的压力的比例控制阀。其通过与到出口和/或润滑剂箱的通道(例如通道72、74、76、78)的其控制连接间接地控制泵中的压力，以绑定不高于预定或阈值量的最大压力水平。即，阀52可以移动到第二位置，开放压力通道来移动控制滑块12并控制泵出口压力。阀例如可以通过移动来找到至少部分地(例如，通过仅在一小横截面上——全开放通道或多个通道没有必要)开放通道的位置(例如其第二位置)以便其找到在出口压力与控制压力(滑块的控制压力显著低于出口压力)之间的平衡，或者通过相对上下(前后进入和/或在其第一和第二位置之间)移动以平衡出口压力，来实现这一点。阀52的位置导致控制腔的不同进给以控制泵压力。当通过出口40的润滑剂的压力超过预定或阈值量时，只激活压力控制阀52，从而否决电控阀42取得泵控制并且改变和绑定压力，以使得其不超过预定或阈值水平。因此，压力控制阀52表现在应急模式功能方面(即仅当需要时)，以防止引擎过大压力而损坏。阀52在电控阀故障的情况下保持泵100中的压力水平低(相比标准应急阀功能)，并导致泵的低驱动扭矩和低功率消耗，因而对于这些状态也保持燃料消耗处于低水平。否则，阀42用作按照需要在稳定或正常状态下控制泵。
根据一个实施方式，压力控制阀52(即其阀体51)可基于通过出口40输送的加压润滑剂的输出压力，选择性地在阀壳体50内的两个以上的位置之间移动，例如移入和/或在第一阀位置、第二阀位置和至少第三阀位置之间的移动。例如，压力控制阀52对于低于阈值水平的输出压力，在第一阀位置中可以是不活动的，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，在第二阀位置附近或中和/或在第三阀位置附近或中是活动的。可以激活阀52以移向或进入第二阀位置和/或第三阀位置，并且将泵100放置在故障安全模式，以在电控阀42出故障的情况下控制最大泵压力。当电控阀42出故障时，阀52可以接管并且可以用于例如通过限制在任意数量的位置中的泵压力例如在一速度范围之上来平衡通过泵壳体中的通道的油/润滑剂压力的压力。阀52可以在阀壳体50内进一步移动(例如进一步向下，参照附图)进入其第三位置，并且例如可选择地进一步放开壳体内的通道和/或放开连接到储罐或润滑剂箱的通道或端口(未示出)的附加和/或独立横截面，以便出口压力口(进一步)降低。
图10-12是与根据另一实施方式的泵壳体相关联的各个部分的示意图。仅仅为了简洁的目的，如上关于图1-9描述和指出的类似部分已经在图10-12中用相同的附图标记进行了标示。因此，还应当理解，先前关于这些部分指出的特征同样适用于图10-12的各个实施方式，并且因此不需要在这里和下面重复。图10-12的泵包括单一控制腔A(在壳体和控制滑块(两者均未示出)之间)、电控阀42、压力控制阀52A和多个通道。
电控阀42包括经由入口通道或通路连接到泵的润滑剂道P的端口P1。其也包括端口A1和端口T。端口A1构造为选择与路由通道A2的流体连通，该路由通道A2连接电控阀42和压力控制阀52A。端口T构造为选择与用于排放电控阀42的排放通道72A的流体连通并且连接控制腔(类似于现有实施方式中的第三通道72)。
压力控制阀52A提供在阀壳体50A中并且设计来控制润滑剂或流体经由电控阀42的端口A1的输送(下面进一步描述)。即，在一个实施方式中，阀壳体50A可以机加工成泵壳体(或盖)，以使得壳体50A整体地形成作为泵的一部分，并且阀52A的各个部分(例如阀体51A/活塞和弹簧54A)可以放置到在指定区域中的泵壳体中。在另一个实施方式中，阀壳体50A可以设计成包含阀52A的各个部分，以使得壳体50A可以插入到泵的指定区域中。像先前描述的阀52一样，阀52A可基于通过出口40输送的加压润滑剂的输出压力，在阀壳体50内的第一阀位置和至少第二阀位置之间移动。所公开的阀52A可以代替现有技术的应急阀，并且例如可以是阀芯控制阀。在一个实施方式中，所公开的压力控制阀52A装配在与已知应急阀(如阀44)相同的空间或阀壳体中。压力控制阀52A包括阀体51A(或活塞)，并且控制弹簧54A提供在阀壳体50A中。如图10中所示，例如，弹簧54A将在向上方向上的阀体51A朝向连接到该泵的出口40的通道70A偏压。在一个实施方式中，阀体51A包括直径已减小部分53A，其可以基于阀体51A在阀壳体50A内的位置以及其与泵壳体中的通道开口的对准，帮助引导润滑剂在其中通过。
还在图10中看到的是连接压力控制阀52A和控制腔A的进给通道A3以及连接出口和压力控制阀52A的供给通道70A。在操作中，压力控制阀52A构造为基于电控阀42是否正常运行，基于通过出口40并进入阀52A(经由通道70A)的压力水平选择进入和处于第一和至少第二位置之间的移动。
在泵的正常操作中，电控阀42可以不被激励，如图10所示。泵出口压力低于故障安全/压力设定点，并且因此泵可运行到全排量(最大排量)或以全排量(最大排量)运行，而低于设定或阈值压力。由于阀不被激励，所以润滑剂到电控阀42的任何润滑剂道压力供给P被停止或限制在端口P1处。压力控制阀52A的控制弹簧54A向上推压阀体51A(例如，到或朝向最大停止位置，也被称为第一位置)，从而打开从控制腔A到电控阀42的流。具体地，加压流体经由端口A1从控制腔A通过供给通道A3、通过阀52A、通过路由通道A2，输送到电控阀42。加压流体从端口A1引导到端口T，并且通过排放通道72A排放到润滑剂箱或储罐。因此，在正常操作期间，控制腔A可以经由通过A3->A2->A1->T的输送排放。
图11说明在电控阀42激活(即阀42被激励)并且泵具有用以控制泵中的压力的调节排量时(例如在调节模式下操作泵)，使用电控阀42的端口A1在正常运转期间控制泵的实施例。在说明的构造中，压力控制阀52A是不活动的，即，移动到其第一位置或朝向其第一位置偏压。该泵出口压力低于故障安全/压力设定点(或阈值压力)，从而通过经由电控阀42加压控制腔A，该泵可以运行在预设故障安全压力之下并到达预设故障安全压力。润滑剂的润滑剂道压力供给P从端口P1到端口A1流入到电控阀。压力控制阀52A的控制弹簧54A向上推压阀体51A，从而维持(或打开)流。然而，在这种模式下，当压力控制阀52A处于其第一位置时，将流从电控阀42引导到控制腔A。具体地，将加压流体从润滑剂道输送到端口P1，并从端口A1通过路由通道A2连通到阀52A。一旦通过阀体51B引导(例如通过直径减小部分53A与用于通道A2和A3的开口的对准)，加压流体从阀52A通过进给通道A3连通，加压控制腔A。因而，电控阀42中的端口供给润滑剂到控制腔A。因此，当电控阀42被激活/激励时，控制腔A在正常操作期间可以具有从P1->A1->A2->A3供给的压力。
然而，当泵由于电控阀42的故障或停用而需要在故障安全模式下以调节排量运行时，压力控制阀52A是活动的，并且朝向其第二位置移动。该泵出口压力已达到故障安全/压力设定点。在第二位置上，如图12中所示，电控阀42被去激励或停用。由于阀被停用，所以润滑剂到电控阀42的任何润滑剂道压力供给P停止或限制在端口P1处。另外，来自出口40的加压流体以这样的压力通过供给通道70A提供，该压力使得阀52A的阀体51A被推压或移动到这样一个位置，该位置通过封闭与阀52A相关联的路由通道A2和进给通道A3的开口来关闭从电控阀42通过路由通道A2的流体连通。替代地，阀52A经由从出口通过供给通道70、在阀52A中的开口并通过进给通道A3的流体连通来控制在控制腔A中的压力，从而经由从出口到控制腔的流(PP->A3)来加压控制腔。另外，润滑剂可以经由从端口T并且通过排放通道72A的流体连通，从电控阀42输送到润滑剂箱或储罐。
同样，图12说明了当出口压力处于或高于阈值水平并且电控阀停用时，正在(选择性地)经由通过供给通道70A的流体连通移动到第二阀位置的压力控制阀的实施例。如前面所指出，例如，用于激活阀52A的预定、设定或阈值量的压力可以基于客户的规范。在一个实施方式中，阀52A的开阀压力为大约7巴。
图13-15是与根据另一实施方式的泵壳体相关联的各个部分的示意图。仅仅为了简洁的目的，以上关于图1-9描述并指出的类似部分已经在图13-15中用相同的附图标记进行了标示。因此，还应当理解，先前关于这些部分指出的特征同样适用于图13-15的各个实施方式，并且因此不需要在这里和下面重复。图13-15的泵包括单一控制腔A(在壳体和控制滑块(两者均未示出)之间)、电控阀42、压力控制阀52B和多个通道。
该电控阀42包括经由入口通道或通路连接到泵的润滑剂道P的端口P1，以及端口A1和端口T1。在图13的说明性实施方式中的端口A1构成为选择与连接电控阀42和控制腔A的阀通道74A的流体连通。端口T1构造为选择与连接电控阀42和压力控制阀52B的路由通道72B的流体连通(很像之前描述的实施方式中的第三和第四通道)。也提供排放电控阀42的排放通道78A，并且其通过开口连接到压力控制阀52B。
压力控制阀52B提供在阀壳体50B中和设计成经由电控阀42(下面进一步描述)的端口T1来控制润滑剂或流体的输送。即，在一个实施方式中，阀壳体50B可以机加工成泵壳体(或盖)，以使得壳体50B整体地形成作为泵的一部分，并且阀52B的各个部分(例如阀体51B/活塞和弹簧54B)可以放置到指定区域中的泵壳体中。在另一个实施方式中，阀壳体50B可以设计成包含阀52B的各个部分，以使得壳体50B可以插入到泵的指定区域。像先前描述的阀52一样，阀52B可基于通过出口40输送的加压润滑剂的输出压力，在阀壳体50B内的第一阀位置和至少第二阀位置之间移动。所公开的阀52B可以替代现有技术的应急阀，并且例如可以是阀芯控制阀。在一个实施方式中，所公开的压力控制阀52B装配在与已知应急阀(如阀44)相同的空间或阀壳体中。压力控制阀52B包括阀体51B(或活塞)，并且控制弹簧54B提供在阀壳体50B中。如图13中所示，例如，弹簧54B将在向上方向上的阀体51B朝向连接到泵的出口40的通道70B偏压。基于阀体51B在阀壳体50B内的位置和其与泵壳体中的通道开口的对准，阀接纳并引导润滑剂在其中通过。
图13还示出了连接压力控制阀52B和控制腔A的供给通道76A以及连接出口和压力控制阀52B的供给通道70B。在操作中，压力控制阀52B构造为基于电控阀42是否正常运行，基于通过出口40并进入阀52B(经由通道70B)的压力水平选择进入和处于第一和至少第二位置之间的移动。
在泵的正常操作中，如图13所示，电控阀42可以不被激励。泵出口压力低于故障安全/压力设定点，并且因此泵可运行到全排量(最大排量)或以全排量(最大排量)运行，而低于设定或阈值压力。由于阀不被激励，所以润滑剂到电控阀42的任何润滑剂道压力供给P被停止或限制在端口P1处。加压流体经由端口A1从控制腔A通过阀通道74A，输送到电控阀42。压力控制阀52A的控制弹簧54A向上推压阀体51A(例如，朝向或到最大停止位置，或其第一位置)，从而打开从到电控阀42到储罐或润滑剂箱的流(T2->T3)。加压流体从端口A1通过路由通道72B并且通过压力控制阀52B引导到电控阀42的端口T，并且通过排放通道78A排放到润滑剂箱或储罐。因此，在正常操作期间，控制腔A可以经由通过A1->T1->T2>->T3的输送排放。
图14说明在电控阀42激活(即阀42被激励)并且泵具有用以控制泵中的压力的调节排量时(例如在调节模式下操作泵)，使用电控阀42的端口A1在正常运转期间控制泵的实施例。在说明的构造中，压力控制阀52B是不活动的，即，移动到其第一位置或朝向其第一位置偏压。该泵出口压力低于故障安全/压力设定点(或阈值压力)，从而通过经由电控阀42加压控制腔A，该泵可以运行在预设故障安全压力之下并到达预设故障安全压力。润滑剂的润滑剂道压力供给P从端口P1到端口A1流到电控阀。如果需要排放，压力控制阀52B的控制弹簧54A向上推压阀体51B，从而维持(或打开)经由通过路由通道72B到排放通道78A的流体连通(T2->T3)而从电控阀42到润滑剂箱的流。然而，在这种模式下，当压力控制阀52B处于其第一位置时，将流从电控阀42引导到控制腔A。具体地，将加压流体从润滑剂道输送到端口P1，并从端口A1通过阀通道74A连通到控制腔A，以加压控制腔A。此外，经由阀体51B限制通过进给通道76A从控制腔A到阀52B的流体连通。因此，当电控阀42被激活/激励时，控制腔A在正常操作期间具有从P1->A1->控制腔A供给的压力。
然而，当泵由于电控阀42的故障或停用而需要在故障安全模式下以调节排量运行时，压力控制阀52A是活动的，并且朝向其第二位置移动。该泵出口压力已达到故障安全/压力设定点。在第二位置上，如图15中所示，电控阀42被去激励或停用。由于阀被停用，所以润滑剂到电控阀42的任何润滑剂道压力供给P停止或限制在端口P1处。另外，来自出口40的加压流体以这样的压力通过供给通道70B提供，该压力使得阀52B的阀体51B被推压或移动到这样一个位置，该位置通过封闭与与电控阀42相关联的路由通道72B的开口和流体连通来关闭从路由通道78A到润滑剂箱的流体连通。连接电控阀42的端口A1和T1，但不限制排放。替代地，阀52B经由从出口通过供给通道70、在阀52B中的开口并通过进给通道76A到控制腔A的流体连通来控制在控制腔A中的压力。因此，在故障安全模式下，经由从出口到控制腔的流(PP->A)来加压控制腔A。
同样，图15说明了当出口压力处于或高于阈值水平并且电控阀停用时，正在(选择性地)经由通过供给通道70B的流体连通移动到第二阀位置的压力控制阀的实施例。如前面在其它实施方式中所指出，例如，用于激活阀52B的预定、设定或阈值量的压力可以基于客户的规范。在一个实施方式中，阀52B的开阀压力为大约7巴。
此外，应当注意，压力控制阀52、52A、52B的任何构造都可基于通过出口40输送的加压润滑剂的输出压力，在阀壳体50内的两个以上的位置之间移动，例如进入和/或在第一阀位置、第二阀位置和至少第三阀位置之间移动。例如，压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，可以在第一阀位置中是不活动的，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，在第二阀位置附近或中和/或在第三阀位置附近或中是活动的。可以激活阀以朝向或进入第二阀位置和/或第三阀位置移动并放置泵100在故障安全模式下来在电控阀42出故障的情况下控制最大泵压。当电控阀42出故障时，阀可接管并且可以用于例如通过限制任何数量的位置中的泵压力例如在一速度范围之上来平衡通过泵壳体中的通道的油/润滑剂压力的压力。阀可以在阀壳体50内进一步移动(例如进一步向下，参照附图)进入其第三位置，并且例如可选择地进一步放开壳体内的通道和/或放开连接到储罐或润滑剂箱的通道或端口(未示出)的附加和/或独立横截面，以便出口压力口(进一步)降低。
该阀可在阀壳体50内进一步移动(例如，进一步向下，参照图)进入其第三位置，并任选地进一步在壳体内开辟通道(S)和/或打开一个另外的和/或一个通道或连接到储罐或润滑剂箱，例如，以使出口压力口(未示出)的独立的横截面(进一步)降低。
此外，当经由电控阀42的泵控制不能快到足以控制出口压力(例如在规定最大压力目标或阈值之下，例如7或10巴)，所公开的压力控制阀52、52A、52B可以在冷启动状态期间作为应急阀。例如，该阀可以移动到另一(例如第二)位置(在该位置中出口通过通道70、70A、70B直接排放到润滑剂箱)或者用以通过另一通道或端口(未示出)排放到润滑剂箱的位置(例如第三位置)并降低出口压力，直至对于泵100的常规操作这样的排放不再需要为止。当第二位置中在安全在模式下的压力控制不够快时，进入第三位置的移动允许泵和压力的控制。因此，因为故障安全模式由/基于该泵出口压力运行，所以压力控制阀52、52A、52B的公开实施方式导致在冷启动时节约燃料(例如相比于应急阀设计)和在冷启动过程中泵的快速响应。
如本文公开的压力控制阀例如可以实施并应用到电控阀控制泵，而不应该局限于所公开的示例性设计。这种泵通常是单腔泵，但压力控制阀的使用不限于这种类型。
图16是通过测量相对压力随引擎转速示出的、当所公开的压力控制阀的故障安全功能实施时泵出口压力的示例性曲线图。在图16的曲线图中可以看到，在低引擎转速下，例如小于3000rpm，泵出口压力增大。然而，当故障安全模式生效并且压力控制阀52朝向和/或在泵100中的第二阀位置移动时，相对压力维持在下容限和上容限之间的相对稳定的压力下，即使当引擎转速增大至大于超过3000rpm。图17是通过测量相对压力随引擎转速示出的、当所公开的压力控制阀的故障安全功能停用并且实施调节模式时润滑剂道压力的示例性曲线图。在图17的曲线图中可以看到，泵润滑剂道压力相对地维持在下容限和上容限之间，而不管引擎转速如何。
所公开的实施方式提供用于替代润滑剂道进给控制泵上的所需应急阀的实施例，因此不需要应急阀或微调它。
此外，在使用所公开的任何阀52、52A或52B时，不需要在电控阀上的预设故障安全压力。电控阀出故障和压力超过阈值的任何时间，压力控制阀都实施至少经由从出口到控制腔的流来加压控制腔的故障安全功能。
本文中所公开的阀系统也可以用在不同的泵应用中。
本公开的另一个方面提供了一个系统，其包括：引擎；包含润滑剂的润滑剂源；以及连接到润滑剂源的可变排量叶片泵，用于分配润滑剂到引擎。图18是根据本公开的一个实施方式的系统21的示意图。例如，该系统21可以是车辆或车辆的一部分。该系统21包括机械系统(例如引擎32(如内燃机))，用于从泵100、润滑剂箱或储罐58接纳加压润滑剂。泵100从润滑剂源26接纳(经由入口30输入)润滑剂(例如油)并且将其加压和输送(经由出口40输出)到引擎32。该泵100包括以交替方式工作的电控阀42和压力控制阀。泵100中与系统相关联的压力控制阀可以是如上面参照说明性实施方式详细描述了的阀52、52A或52B。压力控制阀构造为当出口压力处于或高于阈值水平并且电控阀停用时，选择到其第二阀位置的移动。
另外，例如如图2和图3所示的泵100的各个部分的描绘不意图进行限制。例如，如图2所示的控制环和控制滑块12包括D型环部17，其提供附加出口连接43到出口40，用于润滑剂流过(从内部腔)。然而，这样的D型环部17的使用不意图进行限制，并且可以根本不提供。另外，附加出口连接43或开口不需要提供在泵100中。
虽然本公开的原理已经在上面阐述的说明性实施方式中明确说明，但本领域技术人员应该明白，可以对在本公开的实践中使用的结构、布置、比例、元件、材料和组件作出各种修改。
因此将看到，本公开的特征已经被充分和有效地实现。然而，应当意识到，前述优选具体实施方式已经为了说明本公开的功能和结构原理的目的而示出和描述，并且有可能在不脱离这些原理的情况下改变。因此，本公开内容包括所附权利要求书的精神和范围内的所有修改。

Claims (30)

1.一种用于分配润滑剂到系统的可变排量叶片泵，所述泵连接到用于保持润滑剂的润滑剂箱，所述泵包括：
壳体；
入口，用于将润滑剂从源输入到壳体中；
出口，用于将加压润滑剂从壳体输送到系统中；
控制滑块，其能在壳体内在第一滑块位置和第二滑块位置之间移位，以调节泵通过出口的排量；
弹性结构，其将控制滑块朝向第一滑块位置偏压；
转子，其具有至少一个叶片，所述叶片安装在壳体中并且构造为在控制滑块内并且相对于所述控制滑块旋转，所述至少一个叶片构造为在其旋转期间与所述控制滑块的内表面接合；
控制腔，其处于所述壳体和所述控制滑块之间，用于接纳加压润滑剂以将控制滑块移向第二位置；
电控阀，其流体地连接到所述控制腔以控制在其中的压力；
第一通道，其连接控制腔和电控阀；
压力控制阀，其能基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力而在第一阀位置和第二阀位置之间移动，所述压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，处于第一阀位置，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，处于第二阀位置；
第二通道，其连接压力控制阀和控制腔；
第三通道，用于排放电控阀；
第四通道，其连接到第三通道和所述压力控制阀，并且构造为与所述润滑剂箱选择性地连通；以及
第五通道，其连接压力控制阀和出口，
其中，在其第一阀位置，压力控制阀是不活动的，并且(a)关闭通过第二通道到控制腔的流体连通，以及(b)打开第四通道以便连通到润滑剂箱，从而允许电控阀通过经由第一通道输送流体进入来加压控制腔并且经由第三和第四通道排放控制腔；
其中，在其第二阀位置，压力控制阀是活动的，并且(a)经由从出口通过第五通道并且通过第二通道到控制腔的流体连通来控制在控制腔中的压力，以及(b)关闭通过第四通道到润滑剂箱的流体连通，从而经由从出口到控制腔的流来加压控制腔；以及
其中，压力控制阀构造为当出口压力处于或高于阈值水平并且所述电控阀停用时，经由通过第五通道的流体连通来选择性地移动到所述第二阀位置。
2.根据权利要求1的泵，其中，所述电控阀是脉冲宽度调制阀，其中，当压力控制阀处于其第一阀位置时，所述脉冲宽度调制阀控制所述控制腔中的压力。
3.根据权利要求2的泵，其中，当压力控制先导阀处于其第二阀位置中时，所述脉冲宽度调制阀停用于控制所述控制腔中的压力。
4.根据权利要求1的泵，其中，所述压力控制阀包括邻近所述第二通道的已减小直径，以调节在第二阀位置中从第五通道到控制腔的流。
5.根据权利要求1的泵，其中，所述系统是引擎。
6.根据权利要求1的泵，其中，所述压力控制阀还能基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力而移动到第三阀位置，所述压力控制阀对于高于阈值水平的出口压力，处于第三阀位置。
7.一种系统，包括：
引擎；
包含润滑剂的润滑剂源；
可变排量叶片泵，其连接到所述润滑剂源，用于分配润滑剂到引擎，所述泵连接到用于保持润滑剂的润滑剂箱，所述泵包括：
壳体；
入口，用于将润滑剂从源输入到壳体中；
出口，用于将加压润滑剂从壳体输送到系统中；
控制滑块，其能在壳体内在第一滑块位置和第二滑块位置之间移位，以调节泵通过出口的排量；
弹性结构，其将控制滑块朝向第一滑块位置偏压；
转子，其具有至少一个叶片，所述叶片安装在壳体中并且构造为在控制滑块内并且相对于所述控制滑块旋转，所述至少一个叶片构造为在其旋转期间与所述控制滑块的内表面接合；
控制腔，其处于所述壳体和所述控制滑块之间，用于接纳加压润滑剂以将控制滑块移向第二位置；
电控阀，其流体地连接到所述控制腔以控制在其中的压力；
第一通道，其连接到控制腔和电控阀；
压力控制阀，其能基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力而在第一阀位置和第二阀位置之间移动，所述压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，处于第一阀位置，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，处于第二阀位置；
第二通道，其连接压力控制阀和控制腔；
第三通道，其用于排放电控阀；
第四通道，其连接到第三通道和所述压力控制阀，并且构造为与所述润滑剂箱选择性地连通；
第五通道，其连接压力控制阀和出口，
其中，在其第一阀位置，所述压力控制阀是不活动的，并且(a)关闭通过第二通道到控制腔的流体连通，以及(b)打开第四通道以便连通到润滑剂箱，从而允许电控阀通过经由第一通道输送流体进入来加压控制腔并且经由第三和第四通道排放控制腔；
其中，在其第二阀位置，压力控制阀是活动的，并且(a)经由从出口通过第五通道并且通过第二通道到控制腔的流体连通来控制在控制腔中的压力，以及(b)关闭通过第四通道到润滑剂箱的流体连通，从而经由从出口到控制腔的流来加压控制腔；并且
其中，压力控制阀构造为当出口压力处于或高于阈值水平并且所述电控阀停用时，经由通过第五通道的流体连通来向所述第二阀位置选择性地移动。
8.根据权利要求7的系统，其中，所述电控阀是脉冲宽度调制阀，其中，当压力控制阀处于其第一阀位置时，所述脉冲宽度调制阀控制所述控制腔中的压力。
9.根据权利要求7的系统，其中，所述压力控制阀包括邻近所述第二通道的已减小直径，以调节在第二阀位置中从第五通道到控制腔的流。
10.根据权利要求8的系统，其中，当压力控制阀处于其第二阀位置中时，所述脉冲宽度调制阀停用于控制所述控制腔中的压力。
11.根据权利要求7的系统，其中，所述系统是引擎。
12.根据权利要求7的系统，其中，所述压力控制阀还能基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力而移动到第三阀位置，所述压力控制阀对于高于阈值水平的所述出口压力，处于第三阀位置。
13.一种用于分配润滑剂到系统的可变排量叶片泵，所述泵连接到用于保持润滑剂的润滑剂箱，所述泵包括：
壳体；
入口，用于将润滑剂从源输入到壳体中；
出口，用于将加压润滑剂从壳体输送到系统中；
控制滑块，其能在壳体内在第一滑块位置和第二滑块位置之间移位，以调节泵通过出口的排量；
控制腔，其处于所述壳体和所述控制滑块之间，用于接纳加压润滑剂以将控制滑块移向第二位置；
电控阀，其流体地连接到所述控制腔以控制在其中的压力；
压力控制阀，其能基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力在第一阀位置和第二阀位置之间移动，所述压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，处于第一阀位置，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，处于第二阀位置；
路由通道，其连接所述电控阀和压力控制阀；
进给通道，其连接所述压力控制阀和控制腔；
排放通道，用于排放所述电控阀；以及
供给通道，其连接所述压力控制阀和出口，
其中，在其第一阀位置，压力控制阀是不活动的，并且(a)允许在所述电控阀与路由通道之间的流体连通，以及(b)允许在进给通道和控制腔之间流体连通以便加压或排放控制腔；
其中，在其第二阀位置，压力控制阀是活动的，并且(a)经由从出口通过供给通道并且通过进给通道到控制腔的流体连通来控制所述控制腔中的压力，以及(b)关闭在路由通道和控制腔之间的流体连通，从而经由从出口到控制腔的流来加压控制腔；以及
其中，压力控制阀构造为当出口压力处于或高于阈值水平并且所述电控阀停用时，经由通过供给通道的流体连通而向所述第二阀位置选择性地移动。
14.根据权利要求13的泵，其中，所述电控阀是脉冲宽度调制阀，其中，当压力控制阀处于其第一阀位置时，所述脉冲宽度调制阀控制所述控制腔中的压力。
15.根据权利要求14的泵，其中，当压力控制阀处于其第二阀位置中时，所述脉冲宽度调制阀停用于控制所述控制腔中的压力。
16.根据权利要求13的泵，其中，所述压力控制阀包括邻近所述进给通道的已减小直径，以调节在第二阀位置中从所述供给通道进入控制腔的流。
17.根据权利要求13的泵，其中，所述系统是引擎。
18.根据权利要求13的泵，其中，所述压力控制阀还能基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力而移动到第三阀位置，所述压力控制阀对于高于阈值水平的出口压力，处于第三阀位置。
19.一种用于分配润滑剂到系统的可变排量叶片泵，所述泵连接到用于保持润滑剂的润滑剂箱，所述泵包括：
壳体；
入口，用于将润滑剂从源输入到壳体中；
出口，用于将加压润滑剂从壳体输送到系统中；
控制滑块，其能在壳体内在第一滑块位置和第二滑块位置之间移位，以调节泵通过出口的排量；
控制腔，其处于在所述壳体和所述控制滑块之间，用于接纳加压润滑剂以将控制滑块移向第二位置；
电控阀，其流体地连接到所述控制腔以控制在其中的压力；
阀通道，其连接所述控制腔和电控阀；
压力控制阀，其能基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力在第一阀位置和第二阀位置之间移动，所述压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，处于第一阀位置，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，处于第二阀位置；
路由通道，其连接所述电控阀和压力控制阀；
进给通道，其连接所述压力控制阀和控制腔；
排放通道，用于排放所述电控阀；以及
供给通道，其连接所述压力控制阀和出口，
其中，在其第一阀位置，压力控制阀是不活动的，并且(a)关闭通过进给通道的流体连通，以及(b)经由路由通道和排放通道将电控阀连通到润滑剂箱，从而允许电控阀通过经由阀通道输送润滑剂来加压控制腔或经由路由通道和所述排放通道来排放控制腔；
其中，在其第二阀位置，压力控制阀是活动的，并且(a)经由从出口通过供给通道并且通过进给通道到控制腔的流体连通来控制所述控制腔中的压力，以及(b)关闭在排放通道与润滑剂箱之间的流体连通，从而经由从出口到控制腔的流来加压控制腔；以及
其中，压力控制阀构造为当出口压力处于或高于阈值水平并且所述电控阀停用时，经由通过供给通道的流体连通而向所述第二阀位置选择性地移动。
20.根据权利要求19的泵，其中，所述电控阀是脉冲宽度调制阀，其中，当压力控制阀处于其第一阀位置时，所述脉冲宽度调制阀控制所述控制腔中的压力。
21.根据权利要求20的泵，其中，当压力控制阀处于其第二阀位置中时，所述脉冲宽度调制阀停用于控制所述控制腔中的压力。
22.根据权利要求19的泵，其中，所述系统是引擎。
23.根据权利要求19的泵，其中，所述压力控制阀还能基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力而移动到第三阀位置，所述压力控制阀对于高于阈值水平的所述出口压力，处于第三阀位置。
24.一种用于分配润滑剂到系统的可变排量叶片泵，所述泵连接到用于保持润滑剂的润滑剂箱，所述泵包括：
壳体；
入口，用于将润滑剂从源输入到壳体中；
出口，用于将加压润滑剂从壳体输送到系统中；
控制滑块，其能在壳体内在第一滑块位置和第二滑块位置之间移位，以调节泵通过出口的排量；
控制腔，其处于所述壳体和所述控制滑块之间，用于接纳加压润滑剂以将控制滑块移向第二位置；
电控阀，其流体地连接到所述控制腔以控制在其中的压力；
阀通道，连接所述控制腔和所述电控阀；
压力控制阀，其能基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力而在第一阀位置和第二阀位置之间移动，所述压力控制阀对于低于阈值水平的输出压力，处于第一阀位置，而对于处于或高于阈值水平的出口压力，处于第二阀位置；
进给通道，其连接所述压力控制阀和控制腔；
排放通道，用于排放所述电控阀；以及
供给通道，其连接所述压力控制阀和出口；
其中，在其第一阀位置，压力控制阀是不活动的，并且(a)关闭通过进给通道到所述控制腔的流体连通，以及(b)打开经由排放通道在电控阀和润滑剂箱之间的流体连通，从而允许电控阀通过阀通道来加压控制腔；
其中，在其第二阀位置，压力控制阀是活动的，并且(d)经由从出口通过供给通道并且通过进给通道到控制腔的流体连通来控制所述控制腔中的压力，以及(e)关闭排放通道到润滑剂箱的流体连通，从而经由从出口到控制腔的流来加压控制腔；以及
其中，压力控制阀构造为当出口压力处于或高于阈值水平并且所述电控阀停用时，经由通过供给通道的流体连通而向所述第二阀位置选择性地移动。
25.根据权利要求24的泵，其中，所述电控阀是脉冲宽度调制阀，其中，当压力控制阀处于其第一阀位置时，所述脉冲宽度调制阀控制所述控制腔中的压力。
26.根据权利要求25的泵，其中，当压力控制阀处于其第二阀位置中时，所述脉冲宽度调制阀停用于控制所述控制腔中的压力。
27.根据权利要求24的泵，其中，所述压力控制阀包括邻近所述进给通道的已减小直径，以调节在第二阀位置中从供给通道进入控制腔的流。
28.根据权利要求24的泵，其中，所述系统是引擎。
29.根据权利要求24的泵，其中，所述压力控制阀还能基于通过出口输送的加压润滑剂的输出压力而移动到第三阀位置，所述压力控制阀对于高于阈值水平的所述出口压力，处于第三阀位置。
30.根据权利要求24的泵，还包括连接到所述排放通道的通路，其中，在第一阀位置，润滑剂从所述电控阀向所述润滑剂箱的输送通过所述通路和所述排放通道传送。
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