CN108223362A - 具有一个或多个受限较少的叶片的叶片泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有一个或多个受限较少的叶片的叶片泵,在转子内采用一个或多个受限较少的叶片(或更宽松叶片)。受限较少的叶片构造成在起动期间在其余叶片之前径向朝外移动。在一种情况下,例如,与其余叶片的厚度相比,至少一个叶片具有不同的厚度(例如,更薄)。在另一情况下,与其它槽的宽度相比,至少一个槽具有不同的宽度(例如,更宽)。通过允许更容易径向移动从而更早地在泵中形成初始压力积累,受限较少的叶片有利于在高粘度油中的冷起动。该泵可以与引擎或变速箱一起使用。

Description

具有一个或多个受限较少的叶片的叶片泵
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2016年12月9日提交的临时专利申请62/432,194的优先权,其全部内容通过引用并入于此。
技术领域
本公开大体上涉及用于向系统提供加压流体的可变排量叶片泵。该叶片泵具有至少一个受限较少的叶片,该至少一个受限较少的叶片配置为例如在冷起动时在其它叶片之前在槽内移动。
背景技术
已知叶片泵用于将流体或润滑剂(例如油)泵送至内燃机。叶片安装到转子上并且接合压力室的内表面,以产生压力差来泵送流体。一些叶片泵在每个叶片槽中包括小弹簧,这增加了成本和制造复杂性。将一些加压流体供给到槽以利用压力偏压叶片也是已知的,从而避免了对多个小弹簧的需要。
然而,在用压力偏压叶片的泵进行起动时,因为没有内部压力来推动叶片径向向外抵靠凸轮,所以通常通过压力室将叶片朝向驱动轴线向内推入转子中的相应槽中。在室温(或更暖)油的正常泵起动过程中,叶片更容易由于离心力而移位。然而,在较冷的油温下,油的粘度增加。当施加离心力时,较粘稠的油使得叶片更难以径向移动,因此压力的产生会延迟,直到速度增加到足以产生足够的离心力以克服粘稠油的阻力。
发明内容
本公开的一个方面是提供一种叶片泵,该叶片泵具有用于接收来自源的流体的入口和用于将加压流体输出到系统的出口。泵内还设置有压力室凸轮,该压力室凸轮具有由内表面限定并连通到入口和出口的内部空间。转子可旋转地容纳在压力室凸轮的内部空间内,并具有多个径向槽和多个叶片,叶片被接收在各径向槽内并可在各径向槽内径向地朝压力室凸轮的内表面移动。泵的驱动轴连接到转子以转动转子,使得叶片从入口吸入润滑剂并且加压润滑剂以通过出口排出。转子的径向槽与加压流体连通,以利用流体压力把叶片径向向外偏压。对于所述多个叶片中的至少一个叶片,所述至少一个叶片的外表面与其相应槽的内表面之间的距离大于其余叶片的外表面与其相应槽的内表面之间的距离,以便于所述至少一个叶片在泵的初始起动期间通过离心力而朝压力室凸轮的内表面径向向外运动。
本公开的另一方面包括具有上述叶片泵以及发动机或变速器的系统。
根据下面的详细描述、附图和所附权利要求,本公开的其它方面、特征和优点将变得明显。
附图说明
图1是壳体的立体图,壳体中组装有根据本发明实施例的叶片泵。
图2是沿着线2-2得到的图1的叶片泵的剖视图。
图3是根据一实施例的图1壳体中的叶片泵部件的俯视立体图。
图4是沿着线4-4得到的图3所示叶片泵的剖视图。
图5是根据一实施例的叶片泵部件的仰视立体图。
图6A和6B分别是图3-5的叶片泵的凸轮、转子和盖板的仰视立体图和仰视图。
图7A是图3所示叶片泵中的盖板的仰视立体图。
图7B和7C分别是图3叶片泵中的压力板的俯视和仰视立体图。
图8A和8B分别是根据本公开一个实施例的转子的槽中的叶片的放大立体图和俯视图。
图9是根据本公开另一实施例的转子的槽中的叶片的放大图。
图10是根据本公开一实施例的系统的示意图。
具体实施方式
大体上,本公开涉及在叶片泵的转子中提供至少一个受限较少的叶片(或较宽松的叶片)。在一个实施例中,本公开涉及一种叶片泵,其具有(至少)一个(厚度或宽度)更薄/更窄的叶片,使得其相对于其它叶片而言在叶片槽内受限较少,以便于在转子的相应叶片槽中更容易位移。在另一个实施例中,转子的槽更宽,以允许与其它叶片在相应叶片槽内的移动相比该叶片在其槽中更宽松地移动。通过允许更容易的径向位移并从而允许更早地在泵中建立初始压力积累,该受限较少的叶片有助于在高粘度油中的冷起动。
本文所公开的受限较少的叶片构思可以在不同类型的叶片泵中实施。例如,在一个实施例中,泵可以是固定排量泵,其中,转子和压力室之间的关系是固定的。这种固定排量泵可以构造成根据系统的峰值需求来提供最大流量和压力。在另一个实施例中,泵可以是可变叶片泵,其中,转子和压力室之间的关系变化,例如通过使用凸轮环而变化。可变叶片泵可以具有多室式设计。
泵10具有相关的外壳或壳体。在一个实施例中,泵10具有自己的单独外壳12、壳体或壳(这些术语在本文可以互换使用),以封闭其部件,如图1-2所示。也就是说,泵10的部件容纳在结构内,使得外壳12围绕泵的工作部件和/或运动部件形成自给式装置,因此泵10可以借助外壳12而插入、连接和/或固定到另一部件。图1是根据本公开的实施例的壳体(例如变速器壳体)的立体图,泵组件10(或泵)组装在壳体中。在另一个实施例中,泵10的部件可组装并容纳在形成在另一壳体、外壳或(例如变速器壳体的)部件内的开口或主腔室55(如图2所示)内;因此,开口或腔室55形成了泵外壳12内的容积。可提供一个或多个O形圈,以将泵10固定在外壳12内。外壳或腔室55可具有内腔,例如用于接收泵组件10的压力室凸轮环20(也简称为凸轮或环)、转子34(或叶轮)和驱动轴18,这在本领域是公知的并在稍后详细描述。在其它类型的泵装置中,凸轮或凸轮环20有时可以称为能够滑动或移动的滑动件或滑动环,但在本文描述的泵中用销32将凸轮20定位或固定在其位置。
如图2所示,泵具有入口13和出口15,入口13和出口15(分别)经由穿过外壳12的壁的开口17和19而形成。在一实施例中,外壳12的入口13和出口15可以相对于彼此成角度地设置。在一实施例中,入口13和出口15可以布置成使得流体或润滑剂在转子34的旋转轴线A的相对径向两侧上输入和输出。泵入口13接收流体或输入润滑剂(在汽车中一般是油),该流体或润滑剂将从源52(参见图10)泵送进入外壳12。泵出口15用于将加压流体或润滑剂排出或输出到系统25,例如变速器或发动机。(术语“流体”和“润滑剂”在本公开中可互换使用,并且不是要以任何方式限制本公开。)
如本领域中已知的,泵具有至少一个吸入端口或入口端口28(例如参见图7A,示出了两个端口28),用于吸入(例如从外壳12的入口13)泵送的流体(润滑剂)。入口13用于将流体输出或连通到压力室55中。入口端口28将该流体连通到压力凸轮20或环。泵还具有至少一个出口端口30(例如参见图4和图7B),用于从泵排出流体(例如,然后经由出口15从外壳12排出)。入口端口28和出口端口30可以相对于旋转轴线A沿直径方向彼此相对。入口端口28和出口端口30都可以具有例如在泵内的基本上多边形或基本上弯月形,并且可以穿过位于外壳的(相对于转子34的旋转轴线A)一个轴向侧或两个轴向侧上的相同壁形成。此外,可以在泵中设置凹穴30A和/或凹穴30B,以有助于流体/润滑剂输出和排出。这些特征也会在下文参照图7A-7C描述和提及。大体上,这些结构是常规的,不需要详细描述。泵入口和/或泵出口的形状不是限制性的。可以使用其它构造,例如不同形状或数量的端口等。此外,应该理解,可以(例如,经由多个端口)提供多于一个的入口或出口。
图3和图4更详细地示出了图1的示例性叶片泵10的部件。第一板22和第二板24限定了泵10的压力室。更具体地,第一板22和第二板24设置在压力室的相对两侧上(使得压力室在轴向设置在二者之间)并与之接触。第一板22包括中心开口19B,驱动轴18可以可选地延伸穿过该中心开口19B。第一板22包括凸缘或唇缘23,其可用于将泵紧固到相邻车辆部件(例如,变速器外壳12,如图1所示)上。因此,轴18可以在第一板22的中心开口19B内沿轴线A(参见图3)旋转。
驱动轴18构造成由驱动器(未示出)驱动,使得驱动轴18围绕轴线A旋转以驱动叶片泵10。例如,这种驱动器可以包括驱动皮带轮、驱动轴、发动机曲轴、齿轮或电动机。一个或多个支撑轴承可以支撑驱动轴18。例如,如图4所示,驱动轴18延伸穿过第一板22并进入腔室凸轮20(或凸轮环)的内部容纳空间31(在图6A中示出)。驱动轴18还可以连接到或至少部分地延伸到第二板24的一部分中。在一个实施例中,驱动轴18构造成沿着轴线A延伸穿过第二板24的中心开口19A。
压力室凸轮环20设计成接纳或容纳在泵外壳12的腔室55中,与其处于装配关系。可将销32(参见图6A和6B)插入或穿过凸轮环20周壁中的在附图中大体上标记为51的开口、孔或槽,以与第一板22和第二板24连接。例如,销32的一端可设置在第一板22(的内表面)中的接收开口32A(如图7A所示)或槽中,而销32的另一端设置在第二板24(的内表面)中的开口或槽32B中。销32将凸轮环20相对于板22、24固定,并限制凸轮运动(例如旋转或滑动)。腔室凸轮环20具有用于从泵10的入口吸入或输出润滑剂的通路21(也参见图5)。通路21可以在驱动轴18的两侧上彼此大致成180度定位(例如沿直径方向相对)。例如,通路21可以经由凸轮环20中的切除部而形成。压力室凸轮环20的内部容纳空间31由具有内表面33的内壁限定。借助于在环20两侧上的板22、24,内部容纳空间31限定了用于流体/润滑剂(或油)的至少一个主压力室。此外,空间31限定了用于接纳转子34的转子接收空间。空间31可具有大致长圆形构造(参见图6B)或卵形构造,使得转子34可设置在主压力室内,同时仍提供至少一个压力室。(如下所述,在所示的实施例中,利用在空间31中的转子34,在空间31中可以有两个压力室35、37)。压力室中的空间31或容积经由入口端口和出口端口(或排出端口)与泵的入口和出口连通,用于通过泵入口在负吸入压力(抽吸)下吸入油、润滑剂或其它流体,并且在正排出压力(加压)下将其从泵出口排出。在一个实施例中,凸轮环20的外壁可以具有与容纳空间31基本相似的形状。在另一个实施例中,环20的外壁可以是一种形状,例如圆形,而空间31是另一种形状,例如长圆形或卵形。在一实施例中,凸轮环20可以在排出端处在本体或壁中包括一个或多个卸压部47或切口,例如如图6A-6B所示。卸压部47可以相对于压力室35、37的排出端(即,靠近板24)设置,并且对于本领域技术人员而言大体是可以理解的,因此这里不再进一步描述。
转子34定位在主压力室内,或更具体地定位在凸轮环20的空间31内,使得在转子34和内凸轮表面33之间形成间隙。转子34(及其叶片42,44)可以将内部容纳空间31或压力室分成第一室35和第二室37,如图6A和6B所示。第一室35形成在转子34的一侧,第二室37形成在另一侧并且通过转子34(和叶片42、44)而与第一室35分离。第一室和第二室均限定为转子34与室的内凸轮表面33之间的容积,其包括与之连通的至少一个入口端口28和至少一个排出端口或出口端口30。第一室35和第二室37均与凸轮环20的至少一个通路21(参见图6A和图6B)以及入口端口和排出端口中的一个流体连通。因此,每个入口端口28构造成与压力室55的室35、37中的一个流体连通,以将润滑剂输出到其中(也参见图6B)。第一板22和第二板24还提供了第一室35和第二室37的上边界和下边界。
转子34(或叶轮)在压力室凸轮环20的内部容纳空间31内可旋转地安装在外壳12内。转子34构造成在凸轮环20内并相对于凸轮环20旋转。转子34沿着中心轴线(轴线A)定位,在所示类型的泵中,所述中心轴线典型地与室(和/或空间31)的中心轴线同轴。在其它类型的泵中,这些轴线可以是偏心的。如图2所示,转子34连接到驱动轴18以与其一起旋转。转子34包括构造成接收轴18的开口或中心槽36。驱动轴18可以具有围绕其外周的一个或多个或一系列花键39(参见图2和图4)和凹槽(未示出),以与设置在转子34的中心槽36中的相应的凹槽38A和花键38B(例如图6A和6B中所示)配合接合,以将转子34可驱动地联接到轴18上。例如,驱动轴18的凸花键39和凹槽可以分别与设置在槽36的内表面上的一组凹槽38A和凸花键38B接合,以便将转子34可驱动地联接到驱动轴18,以围绕轴线A一起旋转。当然,应该理解的是,驱动轴和转子的这种示出的设计仅仅是示例性的,而不是限制性的。其它设计和/或装置可以用于将轴18和转子34可驱动地联接在一起。
转子具有多个径向槽40以及被接收在径向槽40内且可在径向槽40内移动的多个叶片42和至少一个受限较少的叶片44(稍后详细描述)。叶片42和44配置成径向运动,例如朝向凸轮环20的内表面33并离开最靠近轴线A的槽端部进行径向运动。在泵的初始阶段或起动阶段离心力可以迫使叶片42,44径向向外,以在转子34旋转期间使叶片42,44的远端与凸轮环20的内表面33接合和/或保持接合。加压流体进一步迫使叶片向外并使之与腔室凸轮20接合。叶片42,44延伸跨过室35,37的间隙,并可相对于槽40移动以适应间隙的变化。因此,叶片42,44可与凸轮环20的内表面33密封地接合,使得通过转子34的旋转就可在负吸入压力下通过泵入口吸入流体,并在正排出压力下通过出口将流体输出。大体上,泵的这种安装和功能是常规的且众所周知的,不需要进一步详细描述。
随着叶片42,44径向向外移动并与凸轮环20的内表面33接触,室35,37被分成接收润滑剂的多个隔室。
在运行过程中,驱动轴18旋转转子34,使得叶片42,44在凸轮环20内旋转。外壳12和入口13通过入口28和通路21将润滑剂吸入室55中,然后进入每个室35,37的隔室中,以进行加压。随着转子34继续旋转,叶片42,44将加压的润滑剂移动到相应室的远侧或远端(例如,相对于通路21成约90度的一侧),以经由相应的排出端口从压力室排出加压的润滑剂。另外,如下文稍后所述,当转子34旋转并且润滑剂经由入口进入泵10并且经由出口离开时,离心力和通过背压端口50的液压压力可以将叶片42,44径向地推向压力室20的内表面33(并且因此推向凸轮20(和外壳12)的壁)。润滑剂通过泵的排出端口和出口(下面描述)流出并通过出口15。
图7A示出了根据一个实施例的第一板22的内表面、下侧或内侧(即面向室20的一侧)。第一板22例如是盖板,并且帮助限定泵10内的压力室35,37。第一板22可以固定到第二板24。第一板22包括中心开口19B,用于接收驱动轴18的至少一部分,从而使第一板22在轴线A上对中。可选地,驱动轴18可以延伸穿过开口19B。第一板22的内表面朝向室并因此面向压力室、转子34和叶片42,44。第一板22可以例如经由凸缘(未示出)或O形圈而旋转地固定到室。
第一板22在其内表面或下侧还包括内凹部48A(或内部端口)、入口端口28和凹穴30A(也可以被称为端口)。当泵组装好运行时,泵的凹穴30A从室35,37吸入或接收润滑剂以通过出口30流体地连通和输出加压的润滑剂,因此也可以称为排出端口或“排出凹穴”30A。入口端口28和排出凹穴30A可以是形成在第一板22中的凹口,其中,入口端口28彼此在直径方向相对(相对于轴线A)。凹穴30A也可以彼此在直径方向相对(相对于轴线A)。如图7A所示,凹穴30A可以相对于彼此成180度角左右,并且相对于入口端口28成约90度角。排出凹穴30A和出口端口30流体地连接(例如参见图4),并且构造成经由出口15(参见图2)将流体或润滑剂排出到外壳12的外部。第一板22的内凹部48A也是邻近中心开口19B设置并且至少部分地围绕开口19B的凹部。尽管在图7A中示出了两个凹部48A,但凹部48A的数量和形状不限于此。在一个实施例中,每个内凹部48A具有弓形形状。在一个实施例中,内凹部48A基本上围绕中心开口19B。例如,凹部48A可以围绕中心开口19B在周向定位或间隔开。由于接收来自背压端口50的流体而在这些内凹部48A中积累的流体压力导致对叶片42,44的作用(即流体压力),从而将加压流体输出到转子槽,以推动叶片向外(远离中心轴线A)并且保持叶片42,44与压力室凸轮环20的内表面33接触。第一板22也包括用于接收销32的第一端的接收开口或切口。
图7B示出了根据一个实施例的第二板24的内表面或内侧(即,面向压力室的一侧)。图7C示出了图7B的第二板24的外侧或底侧(相反侧)。第二板24是压力板,限定了泵10内的压力室35,37。在运行期间,由于流体压力的累积,压力施加在第二板24的外表面(底部)上,以朝着压力室并且与压力室一起挤压第二板24并且最小化泄漏路径(下面进一步描述)。第二板24也可以用螺栓连接或固定在第一板22上(例如通过室壁内的销32),并且可以包括用于接收销32的第二端的接收开口或切口。如前所述,在一个实施例中,第二板24包括用于接收驱动轴18的至少一部分的中心开口19A,从而使第二板24在轴线A上对中。可选地,驱动轴18可以延伸穿过开口19A。第二板24的内表面面对主室55并因此面向压力室35,37、转子34以及叶片42,44。例如,第二板24可以经由凸缘(未示出)或O形圈而旋转地固定到室55。
第二板24在其内表面或内侧上还包括内凹部48B(或内部端口)、背压端口50、出口端口30以及端口或凹穴30B(也称为输出端口或输出凹部)。当泵组装好运行时,泵的凹穴30B接收来自入口13的润滑剂以与压力室(或室35,37)流体连通并将润滑剂输出到压力室(或室35,37)中,因此也可以被称为入口端口或凹穴30B。凹穴30B可以是在第二板24中形成的彼此在直径方向相对(相对于轴线A)的凹部。出口端口30是延伸穿过第二板24厚度的开口或孔(参见图7B的仰视图和图4)并且用于从室向出口15输出润滑剂。在一实施例中,出口端口30允许流体从第一室35和/或第二室37流到泵的单个出口路径。出口端口30也可以彼此在直径方向上相对(相对于轴线A)。如图7B所示,凹穴30B可以相对于彼此成180°左右并且相对于出口端口30成约90°。内凹部48B也是与中心开口19A相邻地设置且至少部分地包围开口19A的凹部。尽管在图7B中示出了两个凹部48B,但凹部48B的数量和形状不限于此。在一个实施例中,每个内凹部48B具有弓形形状。背压端口50设置在内凹部48B之间,也在中心开口19A周围并且部分地围绕中心开口19A。尽管在图7B中示出了两个端口50,但背压端口50的数量和形状不限于此。背压端口50是延伸穿过第二板24厚度的开口或孔。在一个实施例中,内凹部48B和背压端口基本上围绕中心开口19A。例如,凹部48B和端口50可以围绕中心开口19A周向定位或间隔开。背压端口50可以被称为叶片加压端口。当加压流体在第二板24的下方(例如,在外壳12的下部)积聚时,可以通过背压端口50接收加压流体,以对叶片加压(前面提到的)。加压流体可以从端口50引导并部分地容纳在内凹部48B中。在这些内凹部48B中形成的流体压力积累会导致对叶片42,44的作用(即,压力),从而将加压流体输出到转子槽,以向外(远离中心轴线A)推动叶片并保持叶片42、44与压力室凸轮环20的内表面33接触。大体上,这些特征是已知的,因此不进一步描述。
除了本领域普通技术人员大致理解的上述特征之外,所公开的泵组件10的转子34除了包括其余/其它叶片42之外还包括至少一个受限较少的叶片44。受限较少的叶片44设计成在其它叶片42之前在其槽40内移动。根据一个实施例,例如,该至少一个叶片44的外表面与其相应槽的内表面之间的距离(D)大于其余叶片与其相应槽的内侧之间的距离/标准间隙,以便于在泵初始起动期间在叶片42朝向压力室的内表面33径向向外运动之前通过离心力使叶片44朝向内表面33径向向外移动。图8A和图8B示出了采用相对于其它叶片42的厚度具有不同厚度的受限较少叶片44的一个实施例的示例性细节,从而提供叶片44和其槽40的内表面之间的较大距离D(参见例如图9的D部位),而其余叶片42具有标准间隙C。也就是说,受限较少的叶片44比其余叶片42具有更小的厚度。仅出于说明的目的,距离D和间隙C在图中显示为(分别)位于叶片44和42的两侧。然而,应该理解,叶片44,42两侧上的距离或间隙可以稍微改变,例如,随着叶片在其中移动。
在一个实施例中,每个槽40具有基本相似的宽度WS、高度和长度LS(参见图8A)。设置在转子34中的每个叶片42和44具有径向长度L(定义为在靠近轴线A的叶片近端和靠近内表面33的另一端之间的测量值)和高度H(定义为在与第二板24相邻的叶片底端和与第一板22相邻的叶片顶端之间的测量值)。在一个实施例中,每个叶片42,44具有基本相似的径向长度L。在另一个实施例中,每个叶片具有基本相似的高度H。在另一个实施例中,每个叶片42,44具有基本相似的长度L和基本相似的高度H.
每个叶片42和44也具有厚度,在本文中也称为宽度(定义为位于槽40的壁之间的叶片每个大侧之间的测量值)。例如,根据一个实施例,每个叶片42具有厚度W1,并且受限较少的叶片44具有厚度W2,如图8所示。根据一个实施例,W2<W1,使得与叶片42的厚度或宽度(W1)相比,受限较少的叶片44(W2)更薄或厚度/宽度减小。例如,根据一个实施例,宽度差(W1-W2)可以在约0.020至约0.100毫米(mm)之间,包括端值在内。在一个实施例中,宽度差(W1-W2)可以在约0.020至约0.050毫米(mm)之间,包括端值在内。在另一实施例中,叶片44的较小厚度W2大致小于或等于比其余叶片42的厚度薄约0.100mm。因此,这种减小的厚度允许在其它叶片42在其槽40内移动之前(例如在冷起动期间)较少受限的叶片44在其槽40内朝向凸轮环20的内表面33径向地移位。在这种情况下,即在叶片42和受限较少的叶片44具有不同的宽度时,接纳叶片42,44的槽的尺寸(例如,WS、高度和长度LS)可以保持相同。
根据一个实施例,受限较少的叶片44的宽度(或厚度)小于或等于比其它叶片42的宽度(或厚度)薄约0.100mm。根据另一个实施例中,受限较少的叶片44的宽度(或厚度)小于或等于比其它叶片42的宽度(或厚度)薄约0.050mm。在又一个实施例中,受限较少的叶片44的宽度(或厚度)比其它叶片42的宽度(或厚度)薄约0.020mm。叶片44的宽度不等于叶片42的宽度。本领域的普通技术人员应当理解,该至少一个受限较少的叶片44(或者如稍后的实施例中描述的槽41)的厚度或宽度差设计成使得受限较少的叶片44在其相应槽中的移动距离(或槽41中的D×2)大于因制造公差造成的仅仅微不足道的差异。通常,制造公差范围也可以是例如约0.020-0.060mm。
使用上面的示例范围,在一个实施例中,叶片42的宽度W1可以是约1.0mm至约2.0mm(包括端值),并且该至少一个受限较少的叶片44的宽度W2可以是约0.90mm至约1.98mm(包括端值),同时与W1相比仍提供约0.020至约0.100毫米(mm)之间的差异。在另一个实施例中,叶片42的宽度W1可以为约1.0mm至约2.0mm(包括端值),并且该至少一个受限较少的叶片44的宽度W2可以为约0.95mm至约1.98mm(包括端值),同时与W1相比仍提供约0.020至约0.050毫米(mm)之间的差异。在又一个实施例中,叶片42的宽度W1可以是约1.0mm至约2.0mm(包括端值),而该至少一个受限较少的叶片44的宽度W2可以是约0.9mm至约1.9mm(包括端值)。在又一个实施例中,叶片42的宽度W1可以是约1.0mm,而该至少一个受限较少的叶片44的宽度W2可以是约0.9mm。
参考图8所描述的用于形成受限较少/宽松/较窄叶片的方法不限于此。根据一个实施例,可以将这种受限较少的叶片(如叶片44)形成(例如模制或铸造)为不同的厚度或宽度。在另一个实施例中,现有的叶片(如叶片42)可以通过机加工工艺或工具进行改变或机加工,例如,切除或刮除期望的厚度以减小其宽度。
根据另一个实施例,在转子34中设置至少两个不同厚度或宽度W2的受限较少的叶片44,而转子34中的其余叶片42具有相似的厚度W1。在又一个实施例中,转子34中少于一半的叶片是受限较少的叶片44,它们相对于其余叶片42的宽度W1具有不同的厚度或宽度W2。在一个实施例中,该少于一半的受限较少的叶片44具有相同的厚度。
图9示出了在泵组件10中采用受限较少的叶片的另一实施例,其中,转子34的槽40中的至少一个径向槽(称为槽41)相对于其它槽的宽度具有不同的宽度。设置在槽40和41中的每个叶片42具有相似或相同的宽度,即叶片宽度W。槽41的宽度例如可以通过机加工工艺或工具来改变。在一些情况下,可以使用现有的或预制的转子来形成这样的径向槽41。在该说明性实施例中,与用于叶片42的槽40的标准间隙C或宽度相比,是槽41的宽度来改变与用于受限较少的叶片的槽相关的距离D,而其它尺寸保持基本相同。例如,设置于转子34中的每个槽40,41具有径向长度(如图8A所示的L)(定义为转子34内靠近轴线A的开口端部和在转子34外表面处的另一端之间的测量值)和高度(如图8A中所示的H)(定义为转子34顶表面处的开口顶端与转子34底表面处的开口底端之间的测量值)。在一个实施例中,每个槽40,41具有基本相似的径向长度。在另一个实施例中,每个槽具有基本相似的高度。在又一个实施例中,每个槽40,41具有基本上相似的长度和基本相似的高度。
每个槽40具有宽度WS。转子34中的槽的宽度可以定义为限定了槽开口的壁之间的测量值,壁构造成在其间或其中接纳叶片。宽度WS可以被定义为W+C,或者如图9所示的W+C×2。根据一个实施例,槽41可以具有与槽40的宽度WS不同的宽度WS1。宽度WS1可以被定义为W+D,或者如图9所示的W+D×2。根据一个实施例,WS1>WS,使得槽41比其它槽40宽。即,如图9所示,WS和WS1不相等,WS小于WS1。相应地,如图9所示位于槽41内的叶片42可称为受限较少的叶片或宽松叶片,因为接纳在槽41内的该叶片配置为在其它叶片42在其它槽40内径向移动之前朝向凸轮环20的内表面33径向移位,这是因为相关槽41本身更大(宽度)。这是因为容纳在槽41中的该至少一个叶片42的外表面与其相应槽的内表面之间的距离D大于为每个(其余)叶片42的标准间隙C设计的距离。(因此,间隙C小于距离D)
当然,再次应该注意和理解的是,如图9中所示在叶片42两侧上的间隙C和在受限较少的叶片的两侧上的距离D不限于间隔相等或一致而使得叶片42和/或受限较少的叶片相对于相应槽的内侧持续等距离。相反,本领域普通技术人员将理解,叶片在其槽中的流动性质(例如,在横向上,或朝向和远离其槽的内侧或壁)取决于在室中接收流体。
例如,在一个实施例中,根据一个实施例,宽度差(WS1-WS)可以在约0.020至约0.100毫米(mm)(包括两端值)之间(即,槽41的宽度WS1介于比其它槽40的宽度WS要大差不多0.02mm和约0.100mm之间)。在一个实施例中,宽度差(WS1-WS)可以在约0.020至约0.050毫米(mm)之间,包括端值在内。在另一个实施例中,图9中槽40的宽度WS约小于或等于比该至少一个槽41的宽度WS1窄约0.100mm。因此,槽41的这个较大宽度WS1允许在其它叶片42在相应槽40内移动之前(例如在冷起动期间)受限较少的叶片42在槽41内朝向凸轮环20的内表面33移位。在这种情况下,在图9所示实施例设置在转子34中的每个叶片42具有基本相似的厚度W、高度(H)和长度(L)。
根据一实施例,与其它槽40的宽度WS相比,槽41的宽度WS1在宽度上至少要大差不多0.020mm。根据另一实施例,与其它槽40的宽度WS相比,槽41的宽度WS1在宽度上至少要大差不多0.050mm。在又一实施例中,与其它槽40的宽度WS相比,槽41的宽度WS1在宽度上至少要大差不多0.100mm。在一实施例中,与叶片42的宽度W相比,槽41的宽度WS1在宽度上要大不超过约0.25mm。在另一实施例中,与叶片42的宽度W相比,槽41的宽度WS1在宽度上要大不超过约0.15mm。本领域普通技术人员应该理解的是,该至少一个槽41的宽度差设计成使得槽41的总距离D×2大于仅因制造公差而引起的微不足道的差异。通常,制造公差也可以处于例如约0.020-0.060mm的范围。
在一实施例中,槽41中用于受限较少的叶片的距离D可以处于每侧约0.050mm至约0.100mm之间(包含端点值),而每个叶片42的外表面和其槽表面(在槽40中)之间的间距或正常间隙C可以处于每侧约0.010mm和约0.025mm之间(包含端点值)。在一个实施例中,叶片42的宽度W可以是约1.0mm至约2.0mm(包含端点值)。因此,基于以上针对C和D的示例,然后根据一个实施例,槽41的宽度WS1可以处于W+约0.1mm和W+约0.2mm之间(包含端点值)(即,W+D×2),槽40的宽度可以处于W+约0.02mm和W+约0.05mm(即,W+C×2)之间(包含端点值)。
在另一个实施例中,槽41中用于受限较少的叶片的距离D可以处于每侧约0.0175mm和约0.100mm之间(包含端点值),而每个叶片42的外表面和其槽表面(在槽40中)之间的间距或正常间隙C可以处于每侧约0.005mm和约0.05mm之间(包含端点值)。
在又一实施例中,受限较少的叶片的外表面与槽41中表面之间的总距离(D×2)可以处于约0.050mm和约0.100mm之间(包含端点值),而每个叶片42的外表面与其槽表面(槽40中)之间的间距或正常间隙(C×2)可以处于每侧约0.010mm和约0.025mm之间(包含端点值)。
在一实施例中,槽40中用于叶片的总间隙(C×2)可以处于约15微米到约100微米之间(包含端点值)。因此,根据一实施例,如果叶片42的宽度W可以处于约1.0mm至约2.0mm(包括端点值),则槽40的宽度WS可以处于约1.015mm和约2.1mm之间(包含端点值)。此外,在这样的实施例中,该至少一个槽41的宽度WS1可以比宽度WS大差不多35微米至约200微米(包含端点值),即,槽41的宽度(多个宽度)WS1可以处于约1.035mm和约2.2mm之间(包含端点值)。
在另一实施例中,槽41中用于叶片的距离D可以比总间隙(C×2)大差不多20微米和约100微米之间(包含端点值),即,在叶片41两侧上的总距离(D×2)是约40微米到约200微米。也就是说,在叶片42的宽度W可以处于约1.0mm至约2.0mm(包含端点值)的实施例中,该至少一个槽41的宽度WS1可以处于约1.040mm和约2.2mm之间(包含端点值),而槽40的宽度WS可以处于约1.015mm和约2.1mm之间(包含端点值),其中,槽40的宽度WS比槽41的宽度WS1小至少10微米。
在又一实施例中,槽41的宽度WS1可以处于W+约0.017mm和W+约0.2mm(W+D×2)之间(包含端点值),槽40的宽度WS可以处于W+约0.015mm和W+约0.1mm(W+C×2)之间(包含端点值),其中,WS和WS1不相等并且WS小于WS1
在又一实施例中,槽41的宽度WS1可以处于W+约0.035mm和W+约0.2mm(W+D×2)之间(包含端点值),槽40的宽度WS可以处于W+约0.015mm和W+约0.1mm(W+C×2)之间(包含端点值),其中,WS和WS1不相等并且WS小于WS1
在又一实施例中,槽41的宽度WS1可以处于W+约0.05mm(50微米)和W+约0.1mm(100微米)(W+D×2)之间(包含端点值),槽40的宽度WS可以处于W+约0.02mm和W+约0.9mm(W+C×2)之间(包含端点值),其中,WS和WS1不相等并且WS小于WS1
在又一实施例中,该至少一个槽41的宽度WS1可以比其余槽40的宽度Ws大差不多0.02mm和约0.100mm之间。
此外,根据一实施例,槽40的宽度WS比槽41的宽度WS1小约10微米至约200微米。
在一实施例中,如图9所示实施例设在转子34中的每个叶片42可具有基本相似的厚度W、高度(H)和长度(L),其中,WS1>WS
根据另一实施例,在转子34中设置至少两个不同宽度的槽41,而转子34中的其余槽40具有相似的宽度。在又一实施例中,与其它槽40的宽度相比,转子34中不到一半的槽41的宽度不同(不到一半的叶片是受限较少的叶片)。在一实施例中,这些不到一半的槽41具有相同的宽度。
尽管以上没有明确详细地说明,但关于上述槽41、40的宽度WS1、WS所指出的每个示例性实施例和每个范围均可以类似地应用于参考图8所述的叶片42、44的厚度/宽度W1、W2。
如前面所述的那样,本文所公开和描述的在泵组件10中的转子34中使用至少一个受限较少的叶片有利于泵在高粘度油中的冷起动,这是因为:通过离心力而允许叶片更容易径向移动以用于初始地使油运动并且将流体加压,从而在泵的出口内以及因而在内端口或内凹部中允许更早建立初始压力积累。使用受限较少的叶片降低了在更冷的温度下所需的油剪切量(破坏油粘性),从而更快地将油/流体输出到压力室。之后,内端口/内凹部中的压力作用在叶片上,以便使得叶片与压力室的内表面保持恒定接触。
也可以与泵10和/或泵的外壳12一起设置额外的部件。例如,如前面参考图1所述的那样,泵组件10可以包括多个用于在外壳12或另外的车辆部件内密封接合的O形圈。泵10、泵的外壳12和/或它们的部件(例如第一板22和第二板24)可以包括沿它们的内部周边或外部周边的凹槽(未示出),用于接收和安装O形圈。
图10是根据本公开的一实施例的系统25的示意图。例如,系统25可以是车辆或车辆的一部分。系统25包括机械系统,比如汽车的发动机56(例如,内燃机)和/或变速器(例如,以图1中的外壳12表示),用于从泵10接收加压润滑剂。泵10从润滑剂源52接收(经由泵入口输入的)润滑剂(例如,油)并且将其加压并输出到发动机56(经由出口来输出)。底壳或贮槽58可以是引入到泵10的润滑剂源52。控制器54可以设计成用于实施系统25和/或泵10的致动。
尽管在上面所阐述的说明性实施例中已经澄清了本公开的原理,但是对于本领域技术人员明白的是,可以对在本公开的实施中使用的结构、布置、比例、元件、材料和部件进行各种修改。
由此可知,本公开的特征已经充分和有效地实现。然而,将会理解的是,为了说明本公开的功能性和结构性原理的目的示出和描述了前述优选的具体实施例,在不背离这些原理的情况下可以对前述优选的具体实施例进行改变。因此,本公开包括包含在所附权利要求的实质和范围内的所有变型。

Claims (21)

1.一种叶片泵,包括:
入口,用于从源接收流体;
出口,用于从出口将加压流体输出到系统;
压力室凸轮,具有由内表面限定的内部空间,内部空间与所述入口和所述出口连通;
转子,可转动地接收在压力室凸轮的内部空间内,转子具有多个径向槽和多个叶片,所述多个叶片被接收在相应的径向槽内并且能够在相应的径向槽内沿径向朝压力室凸轮的内表面移动;和
驱动轴,连接到转子,用于转动转子,以便使得叶片从入口吸入润滑剂并且加压润滑剂以通过出口排出;
转子的径向槽与加压流体连通,以便利用流体压力将叶片径向朝外偏压;
其中,对于所述多个叶片中的至少一个叶片来说,所述至少一个叶片的外表面与相应槽的内表面之间的距离大于其余叶片的外表面与相应槽的内表面之间的距离,以便在泵的初始起动期间有利于通过离心力使所述至少一个叶片朝向压力室凸轮的内表面径向朝外运动。
2.根据权利要求1所述的叶片泵,其中,转子中的所述多个叶片中的至少一个叶片相对于其余叶片的厚度具有更小的厚度,以便在泵的初始起动期间有利于通过离心力将所述至少一个叶片朝向压力室凸轮的内表面径向朝外移动。
3.根据权利要求1所述的叶片泵,其中,转子中的所述多个径向槽中的至少一个径向槽相对于其它槽的宽度具有更大的宽度,使得接收在具有不同宽度的所述至少一个径向槽内的相应叶片构造成在泵的初始起动期间通过离心力朝向压力室凸轮的内表面径向朝外运动。
4.根据权利要求2所述的叶片泵,其中,所述多个叶片中的每个叶片具有基本相同的径向长度。
5.根据权利要求2所述的叶片泵,其中,所述多个叶片中的每个叶片具有基本相同的高度。
6.根据权利要求2所述的叶片泵,其中,转子中的所述多个叶片中的至少两个叶片相对于其余叶片的厚度具有更小的厚度,以便有利于在泵的初始起动期间通过离心力将所述至少两个叶片朝向压力室凸轮的内表面径向朝外移动。
7.根据权利要求6所述的叶片泵,其中,所述至少两个叶片具有相同的厚度。
8.根据权利要求2所述的叶片泵,其中,转子中所述多个叶片中的不到一半的叶片相对于其余叶片的厚度具有较小的厚度,并且所述多个叶片中的所述不到一半的叶片具有相同的厚度。
9.根据权利要求3所述的叶片泵,其中,所述多个槽中的每个槽具有基本相同的径向长度。
10.根据权利要求3所述的叶片泵,其中,所述多个叶片中的每个叶片具有基本相同的厚度。
11.根据权利要求3所述的叶片泵,其中,转子中所述多个槽中的至少两个槽相对于其它槽的宽度具有更大的宽度,使得所述至少两个叶片构造成在泵的初始起动期间通过离心力朝向压力室凸轮的内表面径向朝外移动。
12.根据权利要求11所述的叶片泵,其中,所述至少两个槽具有基本相同的宽度。
13.根据权利要求9所述的叶片泵,其中,转子中所述多个槽中的不到一半的槽相对于其它槽的宽度具有不同的宽度,并且所述多个槽中的所述不到一半的槽具有相同的宽度。
14.根据权利要求1所述的叶片泵,还包括设置在压力室凸轮两侧上的第一板和第二板,其中,驱动轴延伸穿过第一板并且进入到压力室凸轮的内部空间中。
15.根据权利要求14所述的叶片泵,其中,驱动轴还连接到第二板。
16.根据权利要求2所述的叶片泵,其中,所述多个叶片中的所述至少一个叶片的更小厚度比其余叶片的厚度薄约0.02mm至约0.100mm之间。
17.根据权利要求3所述的叶片泵,其中,所述至少一个径向槽的较大宽度比其它槽的宽度要宽约0.02mm至约0.100mm之间。
18.根据权利要求1所述的叶片泵,其中,所述系统是变速器或发动机。
19.一种系统,包括:
发动机或变速器,和
叶片泵,所述叶片泵包括:
入口,用于从源接收流体;
出口,用于从出口将加压流体输出到发动机;
压力室凸轮,具有由内表面限定的内部空间,内部空间与所述入口和所述出口连通;
转子,可转动地接收在压力室凸轮的内部空间内,转子具有多个径向槽和多个叶片,所述多个叶片被接收在相应的径向槽内并且能够在相应的径向槽内沿径向朝压力室凸轮的内表面移动;和
驱动轴,连接到转子,用于转动转子,以便使得叶片从入口吸入润滑剂并且加压润滑剂以通过出口排出;
转子的径向槽与加压流体连通,以便利用流体压力将叶片径向朝外偏压;
其中,对于所述多个叶片中的至少一个叶片来说,所述至少一个叶片的外表面与相应槽的内表面之间的距离大于其余叶片的外表面与相应槽的内表面之间的距离,以便在泵的初始起动期间有利于通过离心力使所述至少一个叶片朝向压力室凸轮的内表面径向朝外运动。
20.根据权利要求19所述的系统,其中,转子中的所述多个叶片中的至少一个叶片相对于其余叶片的厚度具有较小的厚度,以便于在泵的初始起动期间通过离心力将所述至少一个叶片朝向压力室凸轮的内表面径向朝外移动。
21.根据权利要求19所述的系统,其中,转子中的所述多个径向槽中的至少一个槽相对于其它槽的宽度具有更大的宽度,使得接收在具有不同宽度的所述至少一个径向槽内的相应叶片构造成在泵的初始起动期间通过离心力朝向压力室凸轮的内表面径向朝外运动。
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