CN111094700B - 可变排量润滑剂叶片泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于提供具有泵出口压力(PO)的加压润滑剂的可变润滑剂叶片泵(20)，包括静态泵壳(22)、可移位控制环(24)、以及可旋转泵转子(26)，该泵转子(26)包括在控制环(24)中旋转的多个转子叶片(27)，控制环(24)可相对于泵转子(26)移位，从而改变控制环(24)相对于泵转子(26)的偏心率，以控制容积泵性能。该叶片泵(20)进一步包括：控制环预压弹簧(36)，该控制环预压弹簧对可移位控制环(24)施加预压，并将可移位控制环(24)推向高偏心率方向(h)；液压安全控制室(40)，该液压安全控制室使可移动控制环(24)克服控制环预压弹簧(36)而移动，并被具有泵出口压力(PO)的润滑剂直接恒定地加压；单独的液压调节控制室(42)，该液压调节控制室使可移位控制环(24)克服控制环预压弹簧(36)而移动，并被具有超过大气压力(PG)的加压润滑剂有选择性地加压；电动调节阀(50)，该电动调节阀用于有选择性地将具有超过大气压力(PG)的加压润滑剂导引至调节控制室(42)；以及校准液压通道(46)，该校准液压通道将调节控制室(42)与大气压(PA)直接连接，其有效液压横截面积小于5.0平方毫米。

Description

可变排量润滑剂叶片泵
技术领域
本发明涉及一种提供具有正泵出口压力的加压润滑剂以用于内燃机的润滑的机械可变排量润滑剂叶片泵。
背景技术
机械润滑剂叶片泵由发动机经由例如齿轮或皮带等机械地驱动，并且流体耦合至内燃机，以向发动机泵送具有泵出口压力的加压润滑剂，并使加压润滑剂流过发动机。需要将发动机内或发动机润滑剂出口处的润滑剂的泵出口压力或油道压力控制并稳定为设定的压力值。
WO 2015 113 437 A1公开了一种典型的可变排量润滑剂叶片泵，该润滑剂叶片泵是润滑回路的一部分，该润滑回路还包括内燃机和用于控制设定泵出口压力的复杂液压控制阀。所述润滑剂叶片泵设有静态泵壳、可移位控制环和可旋转泵转子，该转子包括多个在可移位控制环内旋转的转子叶片。所述控制环可相对于泵转子移位，从而改变控制环相对于泵转子的偏心率，以控制泵的排量，进而控制泵的容积泵性能。
所述泵配有控制环预压弹簧，该弹簧对可移位控制环施加预压，并将可移位控制环推向高偏心率方向。所述泵还设有控制室，该控制室加载有泵出口压力，该压力使可移位控制环克服控制环的预压弹簧向低偏心率方向移动。所述泵还设有复杂的控制阀，该控制阀允许在不同的设定泵出口压力之间进行选择。
WO 2014 187 503 A1公开了一种作为润滑回路的一部分的可变排量润滑剂叶片泵，其中泵的设定压力是发动机的油道压力。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单的可变排量润滑剂叶片泵，该润滑剂叶片泵允许提供不同的设定润滑剂压力。
此目的是通过一种可变排量润滑剂叶片泵来解决的。用于提供具有泵出口压力的加压润滑剂的可变润滑剂叶片泵包括静态泵壳、可移位控制环、以及可旋转泵转子，该泵转子包括在控制环中旋转的多个转子叶片，控制环可相对于泵转子移位，从而改变控制环相对于泵转子的偏心率，以控制容积泵性能，所述叶片泵进一步包括：
控制环预压弹簧，该控制环预压弹簧对可移位控制环施加预压，并将该可移位控制环推向高偏心率方向，
液压安全控制室，该液压安全控制室使可移动控制环克服控制环预压弹簧而移动，并被具有泵出口压力的润滑剂直接恒定地加压，
单独的液压调节控制室，该液压调节控制室使可移动控制环克服控制环预压弹簧而移动，并被具有超过大气压力的加压润滑剂有选择性地加压，
电动调节阀，该电动调节阀用于有选择性地将具有超过大气压的压力的加压润滑剂导引至调节控制室，以及
校准液压通道，该校准液压通道将调节控制室与泵入口室连接，其有效液压横截面积小于5.0平方毫米。
该可变排量叶片泵设有围绕泵室的静态泵壳，其中设有可移位控制环。该可移位控制环可支撑在泵壳上，并且可沿严格的直线方向移位，或者可设置为可枢转，使得控制环沿着弧形路径移动。在控制环内布置有可旋转泵转子。该泵转子包括多个转子叶片，这些叶片在控制环内旋转，并将泵室分隔为多个旋转泵室隔仓。所述叶片泵可以是经典的叶片泵，也可以是摆动式叶片泵。泵转子的转轴是静态的，因此控制环的移位会改变控制环相对于泵转子的偏心率，从而控制泵的排量和泵的容积性能。
所述泵设有控制环预压弹簧，用于对可移位控制环施加预压，并将可移位控制环推向高偏心位置，该高偏心位置是泵在恒定转速条件下具有最高排量和容积性能的位置。
所述泵设有液压安全控制室，该安全控制室使可移位控制环抵抗控制环预压弹簧向低偏心位置移动。该安全控制室通过具有泵出口压力的润滑剂直接施加有恒定载荷而加压。该安全控制室通过液压方式直接连接至泵的内出口腔，甚至可以是泵的内出口腔的一部分，离开泵室隔仓的加压润滑剂在该腔中积聚，并从该腔流至泵出口。
在驱动泵转子的内燃机启动之后，由泵产生的加压润滑剂立即并直接向安全控制室加载，从而实现了对泵出口压力的最低基本控制。这能保证即使在发动机运转和泵运转的最开始时刻也能可靠地避免在泵出口处离开泵的润滑剂发生过压。
所述泵设有单独的液压调节控制室，该液压调节控制室负责对泵进行精确的压力控制。该调节控制室使可移位控制环克服控制环预压弹簧向低偏心率方向移动，从而调节控制室与安全控制室配合向同一方向施加作用。
所述调节控制室被具有超过大气压的压力的加压润滑剂有选择性地加压。该调节控制室通过电动调节阀被有选择性地加压，该电动调节阀是切换阀或者是比例阀。该电动调节阀只是具有单个液压入口和单个液压出口的双向阀。该调节阀没有附加的液压输入或输出。
被经由调节阀有选择性地导引至调节控制室的加压润滑剂优选是具有发动机油道压力的润滑剂。这样，在电动调节阀至少部分地开启从而加压润滑剂对调节控制室加载时，发动机的油道压力是泵的设定压力参数。
另外，所述调节控制室始终经由校准液压通道与大气压液压连接，该校准液压通道将调节控制室直接连接至大气压，优选该调节控制室与泵入口室连接，在泵入口室中始终有处于大气压下的润滑剂。
在电动调节阀完全闭合时，调节控制室处于大气压下，从而基本上只有安全控制室产生抵抗控制环预压弹簧的力。在电动调节阀完全开启或部分地开启时，液压调节控制室或多或少会受到超过大气压的压力。此时，控制室中产生的超过大气压的压力取决于调节阀上游的润滑剂的绝对压力以及校准液压通道的有效液压横截面积。校准液压通道的有效液压横截面面积小于5.0平方毫米，这是较小的横截面积。在电动调节阀完全开启时，校准液压通道具有很大的液压阻力。
优选所述电动调节阀设有由阀预压弹簧预压至闭阀位置的阀体。在闭阀位置，液压调节控制室受到大气压力(经由校准液压通道加压)，因而只有安全控制室是压力控制回路的有效部分。在电动调节阀的电磁部分出现故障时，最小的闭环控制回路仍在工作，并将设定压力保持并限制为最大值。
根据本发明的一个优选实施例，所述阀体设有反作用表面，该反作用表面受到超过大气压的加压润滑剂的载荷，从而使阀体克服阀预压弹簧将阀体推向开启阀体位置。所述电动调节阀是比例阀，并使设定压力值(例如发动机处的油道压力)或多或少地保持恒定。
优选所述电动调节阀设有可连接至内燃机的润滑剂油道压力的阀入口。向内燃机提供来自泵出口并具有泵出口压力的加压润滑剂。换句话说，所述设定压力参数是内燃机的油道压力，而不是泵出口压力。
根据本发明的一个优选实施例，所述校准液压通道将调节控制室与泵入口室直接连接。泵入口室直接与液压泵入口流体连通，并充满具有大气压力的润滑剂。
本发明的润滑回路包括所述可变排量润滑剂叶片泵，包括液压连接至该润滑剂叶片泵的泵出口的内燃机，并且包括对电动调节阀进行电气控制的电子泵控制器。还可设置润滑剂温度传感器，该润滑剂温度传感器以电气或电子方式连接至泵控制器。这样，泵控制器根据润滑剂温度传感器提供的润滑剂温度控制电动调节阀。若润滑剂温度较低，则设定压力会相应地降低，以免损坏润滑回路。
附图说明
下面参照附图说明本发明的一个实施例，在附图中：
图1示意性地示出了具有可变排量润滑剂叶片泵、电动调节阀和内燃机的汽车润滑回路，由叶片泵产生的加压润滑剂供送至该内燃机，以及
图2详细示出了图1的电动调节阀。
具体实施方式
图1示意性地示出了具有可变排量润滑剂叶片泵20、内燃机12、润滑剂罐14和泵控制器70的发动机润滑回路10。
机械润滑剂叶片泵20由内燃机12例如经由皮带或齿轮等(均未示出)机械地驱动。
润滑剂叶片泵20设有泵入口35，通过该泵入口35将润滑剂罐14中的液体润滑剂15吸入泵入口室34中，并且设有泵出口32，加压润滑剂从该泵出口32流至内燃机12，以对内燃机12进行润滑。润滑剂罐14中和泵入口室34中的润滑剂15的压力基本上是大气压PA。
润滑剂叶片泵20设有静态泵壳22、可移位控制环24和可旋转泵转子26，该可旋转泵转子26包括七个转子叶片27，这些转子叶片可径向滑动地设置在不可滑动的泵转子主体中。泵转子26的转轴是静止的。在此实施例中，可移位控制环24是可枢转地围绕枢转轴线25设置的，但是也可设置为可严格直线地移位的控制环。
可移位控制环24封闭被叶片27分为七个旋转泵室隔仓的泵室。控制环24可向低偏心率方向l移位，控制环24与泵转子26之间的偏心率沿该低偏心率方向l变得较小，控制环24也可向高偏心率方向h移动，控制环24与泵转子26之间的偏心率沿该高偏心率方向h变得较高。
控制环24设有腔室入口凹部38，处于大气压力PA下的润滑剂通过该腔室入口凹部38被吸入泵室和泵室隔仓中。在控制环24中设有与腔室入口凹部38相对的腔室出口凹部39。具有泵出口压力PO的润滑剂通过腔室出口凹部39被导向泵出口32。
可移位控制环24被控制环预压弹簧36向高偏心率方向h预压，从而若在两个移位方向上没有其它力对控制环24产生作用，则控制环24会被推至最大偏心位置。
在枢轴25附近设有液压安全控制室40。安全控制室40被具有泵出口压力PO的润滑剂直接加压，并直接与腔室出口凹部39液压连接。因此，在润滑剂叶片泵20已开始输送加压润滑剂之后，泵控制室40会受到泵出口压力PO的作用。因此，一旦泵20产生加压润滑剂，基本液压闭环控制回路就已就绪并且起作用。
在安全控制室40与泵入口室34之间沿周向设有单独的液压调节控制室42。安全控制室40和调节控制室42的液压分离通过第一滑动密封装置41实现，调节控制室42和泵入口室34的液压分离通过第二滑动密封装置43实现。
调节控制室42通过校准液压通道46流体连接至泵入口室34，该校准液压通道46将调节控制室42与泵入口室34中的大气压PA直接连接。校准液压通道46被实现为控制环24中的孔47，该孔具有大约3.0平方毫米的恒定横截面积。
润滑剂叶片泵20设有电动调节阀50，该电动调节阀用于将加压润滑剂有选择性地导引至调节控制室42。在此实施例中，电动调节阀50被设置为比例阀，并在图2中更详细地示出。
电动调节阀50是具有轴向阀入口66和径向阀出口56的简单双向阀，轴向阀入口66经由液压油道压力管路52液压连接至发动机12的油道压力PG，而径向阀出口56经由液压控制管路54液压连接至泵壳22的液压调节控制室通路30。液压调节控制室通路30直接液压连接至调节控制室32。
电动调节阀50设有可移位铁磁阀体60，该阀体被阀预压弹簧62轴向预压至闭阀位置。阀体60受到润滑剂的油道压力PG，该油道压力PG通过液压方式作用在液压反向作用表面64、64'处。油道压力PG通常具有超过大气压的压力，从而产生克服阀预压弹簧62的弹力的力。若油道压力PG足以抵消阀预压弹簧62的弹力，则阀体60会向开启方向或完全打开阀体的位置移动。
电动调节阀50还设有电磁体63，该电磁体可由泵控制器70通电，从而产生与阀预压弹簧62的闭合力相反作用的开启力，由此减小作用在阀体60上的总闭合力。
在发动机12处设有润滑剂温度传感器72，以产生温度信号，该温度信号由泵控制器70接收。泵控制器70根据测得的润滑剂温度控制和确定设定油道压力。若测得的润滑剂温度较低，则通过向阀电磁体63通电来降低润滑剂叶片泵20的泵送性能，从而将控制环24进一步推向低偏心率方向l。若润滑剂温度较高，则控制器70通过减少驱动电磁体63的电力来提高容积泵送性能。
在电动调节阀50完全闭合时，调节控制室42中的润滑剂具有与在泵入口室34中存在的大气压PA相同的大气压PA，这是因为泵入口室经由校准液压通道46液压连接至液压调节控制室42。在电动调节阀50完全处于液压开启位置时，液压调节控制室42主要受到油道压力PG加压。在此情况下，校准液压通道46的横截面积太小，以至于油道压力PG与大气压力PA之间的大部分压差无法被校准液压通道46减小。
在电动调节阀50发生电气故障时，调节阀50仍能起到液压作用，并将设定油道压力控制在最大值。在电动调节阀50发生液压故障时，安全控制室40仍能保证不会出现极端的润滑剂出口压力PO。

Claims (9)

1.一种用于提供具有泵出口压力(PO)的加压润滑剂的可变润滑剂叶片泵(20)，包括静态泵壳(22)、可移位控制环(24)、以及可旋转泵转子(26)，该泵转子(26)包括在控制环(24)中旋转的多个转子叶片(27)，控制环(24)可相对于泵转子(26)移位，从而改变控制环(24)相对于泵转子(26)的偏心率，以控制容积泵性能，所述叶片泵(20)进一步包括：
控制环预压弹簧(36)，该控制环预压弹簧对可移位控制环(24)施加预压，并将该可移位控制环(24)推向高偏心率方向(h)，
液压安全控制室(40)，该液压安全控制室使可移动控制环(24)克服控制环预压弹簧(36)而移动，并被具有泵出口压力(PO)的润滑剂直接恒定地加压，
单独的液压调节控制室(42)，该液压调节控制室使可移动控制环(24)克服控制环预压弹簧(36)而移动，并被具有超过大气压力(PG)的加压润滑剂有选择性地加压，
电动调节阀(50)，该电动调节阀用于有选择性地将具有超过大气压(PG)的压力的加压润滑剂导引至调节控制室(42)，以及
校准液压通道(46)，该校准液压通道(46)将调节控制室(42)与泵入口室(34)连接，其有效液压横截面积小于5.0平方毫米。
2.如权利要求1所述的可变润滑剂叶片泵，其中所述单独的液压调节控制室(42)由具有发动机油道压力(PG)的加压润滑剂经由调节阀(50)有选择性地加压。
3.如权利要求1或2所述的可变润滑剂叶片泵(20)，其中所述调节阀(50)是切换阀。
4.如权利要求1或2所述的可变润滑剂叶片泵(20)，其中所述调节阀(50)是比例阀。
5.如权利要求1或2所述的可变润滑剂叶片泵(20)，其中所述调节阀(50)设有由阀预压弹簧(62)预压至关闭阀体的位置的阀体(60)。
6.如权利要求5所述的可变润滑剂叶片泵(20)，其中所述阀体(60)设有反作用表面(64、64')，该表面被具有超过大气压力(PG)的加压润滑剂加载，以克服阀预压弹簧(62)将阀体(60)推向打开阀体的位置。
7.如权利要求1或2所述的可变润滑剂叶片泵(20)，其中所述叶片泵(20)向内燃机(12)供应来自泵出口(32)并具有泵出口压力(PO)的加压润滑剂，所述调节阀(50)设有可连接至内燃机(12)的润滑剂油道压力(PG)的阀入口(66)。
8.一种润滑回路(10)，包括如前述权利要求中任一项所述的可变润滑剂叶片泵(20)、与泵出口(32)液压连接的内燃机(12)、以及控制电动调节阀(50)的泵控制器(70)。
9.如权利要求8所述的润滑回路(10)，其中设有与泵控制器(70)连接的润滑剂温度传感器(72)，泵控制器(70)根据由润滑剂温度传感器(72)提供的润滑剂温度来控制电动调节阀(50)。
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