CN111801497B - 可变排量旋转叶片泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可变排量旋转叶片泵(110)，包括泵体(112)、转子(114)、摆动定子(122)、支点(123)和调节装置(126)，转子(114)在泵体(112)内部绕旋转轴线(O)旋转并设置有多个叶片(118)，摆动定子(122)围绕转子(114)布置在偏心位置，支点(123)用于所述摆动定子(122)相对于泵体(112)旋转，以及调节装置(126)用于调节泵(110)的排量，调节装置(126)作用在摆动定子(122)上以使其相对于转子(114)和泵体(112)运动。支点(123)与所述摆动定子(122)一体地成形并且容纳在所述泵主体(112)形成的凹部(112a)中。泵(110)包括插入所述支点(123)与所述凹部(112a)之间的滑动元件(140)。所述滑动元件(140、240、340)在所述凹部(112a)内至少部分地自由旋转。

Description

可变排量旋转叶片泵
技术领域
本发明涉及一种可变排量旋转叶片泵。
优选地，本发明的泵用于汽车领域，特别是用作机动车辆的内燃机中的油泵。本发明的泵也可以用作内燃机的发动机冷却回路中的水泵或用作上述发动机的供应回路中的燃料泵。
背景技术
在以下描述中，将特别参考本发明的泵作为机动车辆的汽油内燃机或柴油内燃机中的油泵的用途，应理解的是，更一般地描述的内容也适用于不同类型的内燃机和其它类型的车辆。
图1和图2示出了现有技术的可变排量油泵，该可变排量油泵整体上由附图标记10表示。泵10包括泵体12、转子14、摆动定子22，转子14能够在泵体12内部绕旋转轴线O旋转，以及摆动定子22围绕转子14布置在偏心位置并且能够在泵体12内部绕摆动销(或支点)23移动。图2示出了泵10在摆动销23处的一部分的放大图。
摆动销23是与泵体12和摆动定子22不同的元件，并且部分地容纳在形成于泵体12的内表面上的凹部12a中，并且部分地容纳在形成于摆动定子22上的凹部22a中。
泵体12和摆动销23由金属材料(例如分别为铝和钢)制成，而摆动定子22可由非金属材料(例如碳石墨或塑料)制成。
申请人已经发现，在上述类型的泵中，摆动定子22在凹部22a处的区域承受高机械应力。由于该高机械应力，在摆动销23和摆动定子22之间产生的摩擦，和/或上述部件的磨损很高。这降低了泵的效率和可靠性。
申请人还发现，在摆动定子22的区域处产生了如此高的摩擦力，在该区域中，由于上述凹部22a的设置，摆动定子22的阻力部段减小。该阻力部段的这种减小导致恰好在该区域中摆动定子22的结构弱化，在该区域提供高结构阻力反而是适当的，以便充分抵抗其中提供的高应力。
DE102015223452公开了一种根据权利要求1中前序部分的泵。
发明内容
本发明的技术问题是克服上述缺点。
因此，本发明涉及一种根据权利要求1的可变排量旋转叶片泵。
该泵包括泵体、转子、摆动定子、支点和调节装置，转子能够在泵体内部围绕旋转轴线旋转并且设置有多个叶片，摆动定子围绕转子布置在偏心位置，支点用于所述摆动定子相对于泵体的旋转，调节装置用于调节泵的排量，调节装置作用在摆动定子上以使摆动定子相对于转子和泵体移动。所述支点与所述摆动定子制成一体件，并且被容纳在形成于所述泵体中的凹部中。该泵包括插入在所述支点和所述凹部之间的滑动元件。
在以下描述和随后的权利要求中，表述“滑动元件”用于表示与该滑动元件不设置在同一部件之间的情况相比能够减小这两个部件之间的摩擦的元件，以及该元件由比上述两个部件更耐磨的材料制成。
有利地，由于提供了集成在摆动定子中的支点，在支点和摆动定子之间没有摩擦问题，并且由于提供了上述滑动元件，在支点和泵体之间的摩擦和/或它们的磨损被显著地减小。总之，在本发明的泵中，由摆动定子相对于泵体的旋转产生的摩擦所引起的影响相对于上述现有技术的泵显著地减小，同时提高了泵的效率和可靠性。
因此，支点由与摆动定子相同的材料制成。
所述支点在摆动定子上限定了具有增加阻力部段的区域，从而增加摆动定子的结构阻力。由于支点不是与摆动定子分离的元件，所以便于泵的安装和维护操作。
摆动定子在支点处承受的应力减小，因为这些应力的一部分实际上是由滑动元件释放和支撑的。
在支点相对于凹部旋转期间，滑动元件在结构上使支点与凹部解耦，承受由支点在凹部上释放的部分应力，根据预期或测量的载荷，可以选择性将该部分应力分布在更宽或更窄的表面上。可以提供不同尺寸和不同材料的滑动元件，以便使用被认为是最合适的滑动元件，或者在测量或测试时或在维护的情况下最终用被认为更合适的另一个滑动元件来替换最初使用的滑动元件。
在从属权利要求中叙述了本发明的泵的优选特征。每个从属权利要求的特征可以单独使用或与其它从属权利要求中所述的特征结合使用，除非当它们彼此存在明显对比。
在本发明的泵中，所述滑动元件至少部分地在所述凹部内自由旋转。在这种情况下，支点施加在泵体上的载荷产生的摩擦进一步减小，原因是该载荷的一部分引起滑动元件在凹部中的旋转。
优选地，所述滑动元件包括相对的弯曲端部，所述相对的弯曲端部被配置成当所述摆动定子相对于所述转子在所述摆动定子的最大偏心位置和最小偏心位置之间移动时选择性地抵靠所述泵体或抵靠所述摆动定子。上述弯曲端部将滑动元件相对于泵体或摆动定子的相对旋转限制在预定角度，并且防止滑动元件从凹部中出来。
然而，滑动元件可以被容纳在凹部中，以便与泵体集成为一体。在这种情况下，优选的是，滑动元件由摩擦系数低于所述泵体材料的摩擦系数的材料制成，或由比用于制造所述泵体的材料更耐磨损的材料制成。
优选地，所述滑动元件至少部分地相对于所述支点自由旋转。在这种情况下，由于支点施加在泵体上的部分载荷引起滑动元件相对于支点的旋转，从而进一步减小了支点上的载荷引起的与泵体的摩擦。
在本发明的泵的替代实施例中，滑动元件一体地耦接到所述支点。在这种情况下，优选的是，滑动元件由与摆动定子的材料不同的材料制成，特别是具有比摆动定子的摩擦系数低的摩擦系数的材料制成，以便能够相对于不使用滑动元件的情况，实现支点与泵体之间的摩擦力的减小。作为替代，滑动元件可以由比摆动定子更耐磨损的材料制成，以便与不使用滑动元件的情况相比实现支点和泵体之间的磨损的减小。
在上述替代实施例中，所述滑动元件优选地包括相对的弯曲端部，每个弯曲端部插入形成在所述支点中或摆动定子中的相应凹部中。
作为设置上述弯曲端部的替代，滑动元件和支点之间的稳定耦接可以通过用弹性材料制造滑动元件来实现，以便允许滑动元件在耦接到支点时弹性变形，并在上述弹性变形之后在支点上施加压缩力。
优选地，所述滑动元件由金属材料制成，优选地由钢或其合金制成。
有利地，在滑动元件与支点集成一体的情况下，滑动元件与形成在泵体中的凹部之间的旋转在减小摩擦或减少磨损的条件下进行。
优选地，所述滑动元件具有至少部分地匹配所述支点的形状和所述凹部的形状的形状，以便在摆动定子与泵体之间获得期望的相对旋转。
优选地，所述泵体由金属材料制成，特别是铝或其合金，或者钢或其合金。
所述摆动定子可以由金属材料制成，特别是铝或其合金，或者由钢或其合金制成。在这种情况下，摆动定子可以通过压铸获得。
优选地，摆动定子由非金属材料制成，特别是由碳石墨或塑料、或热塑性或热固性材料制成，具有或不具有填料或添加剂。在这种情况下，摆动定子可以通过模制获得。
附图说明
从通过参考附图并通过指示性和非限制性示例的方式提供的优选实施例的以下详细描述中，本发明的进一步特征和优点将变得更加清楚。在这些附图中：
图1示意性地示出了根据上述现有技术制造的可变排量油泵的横截面图；
图2以放大比例示意性地示出了图1中泵的一部分，特别是图1中圈出的II部分；
图3示意性地示出了根据本发明制造的可变排量油泵第一实施例的横截面图；
图4以放大比例示意性地示出了图3中泵的一部分，特别是图3中圈出的IV部分；
图5-7示意性地示出了根据本发明制造的可变排量油泵的三个另外的实施例的一部分的横截面(类似于图4的横截面)。
具体实施方式
首先参照图3和图4，示出了根据本发明的可变排量旋转叶片泵(特别是可变排量油泵)的第一实施例。该泵用数字110表示。
泵110包括泵体112，转子114在泵体112内部旋转。转子114设有径向空腔116，叶片118在该径向空腔116内滑动。为了清楚地说明，附图标记116和118仅与所示的径向空腔中的一个和叶片中的一个相关联。
转子114能够在泵体112内部围绕旋转轴线O旋转。
摆动定子122围绕转子114布置在偏心位置。摆动定子122能够在泵体112内部围绕支点123运动。
叶片118的径向外端部120接触插入转子114和摆动定子122之间的环121。环121与摆动定子122的径向内表面122b接触。
叶片118、环121和转子114在泵体112内部限定多个腔室124(为了清楚地说明，附图标记124仅与所示出的腔室中的一个相关联)。油被供给到腔室124中。由于在旋转转子114时腔室124中的容积减小的影响，油处于压力下。然后，将处于压力下的油供给到需要润滑发动机的部件。
泵110的容量或排量由摆动定子122的中心和转子114的旋转轴线O之间的偏心距确定。因此，上述偏心距的变化引起泵的流量或排量的变化。
为了使摆动定子122相对于转子114和泵体112运动，调节装置126作用在摆动定子122上，以调节摆动定子122和转子114之间的偏心距，即，调节装置126被配置成用于调节泵110的流量或排量。
在图3所示的非限制性示例中，转子114与摆动定子122之间的偏心距由在压力下供给到限定在泵体112与摆动定子122之间的推力腔室128内部的流体(通常为油)所施加在摆动定子122上的推力作用、由螺旋弹簧130施加在摆动定子122上的推力作用和由在摆动定子122内部的受压下的油施加在摆动定子122上的力(在下文中称为"内力")之间的平衡来确定。
压缩型螺旋弹簧130在其第一自由端处与泵体112相连接，并且在其相对自由端处推向在摆动定子122的第一外表面部分122c上，所述摆动定子122的第一外表面部分122c相对于转子114布置在与支点123相对的一侧上。推力腔室128被限定在泵体112和摆动定子122的第二外表面部分122d之间。
因此，转子114的旋转轴线O和摆动定子122的中心之间的偏心距由螺旋弹簧130施加在摆动定子122的第一外表面部分122c上的推力作用、由在压力下供给到推力腔室128中的预定量的流体(通常为油)施加在摆动定子122的第二外表面部分122d上的相反推力作用以及前述内力之间的平衡确定。
当充满加压流体时，螺旋弹簧130和推力腔室128限定了上述调节装置126。
在变型中，环121可以省略。在这种情况下，叶片118的径向外端部120接触摆动定子122的径向内表面122b，并且叶片118、摆动定子122和转子114在泵体112内部限定多个腔室124。
摆动定子122在支点123处在泵体112内部枢转，并且可相对于转子114在第一位置和第二位置之间运动，在第一位置中，转子114的旋转轴线O和摆动定子122的中心之间的偏心距最小，在第二位置中，转子114的旋转轴线O和摆动定子122的中心之间的偏心距最大(图3示出了接近或对应于最大偏心距的状态)。
支点123与摆动定子122制成一体，并且被容纳在形成于泵体112中的凹部112a中。
支点123包括外壁123a，该外壁123a的一部分中具有基本上呈圆柱形的形状。
在支点123中限定旋转轴线F，并且摆动定子122相对于旋转轴线F旋转。
泵110还包括滑动元件140，滑动元件140插入支点123和泵体112的凹部112a之间。
滑动元件140具有至少部分地匹配支点123和凹部112a的形状，以便允许摆动定子122和泵体112之间的相对旋转，该相对旋转位于摆动定子122相对于转子114的最大偏心位置和最小偏心位置之间。
特别地，凹部112a包括基本上呈圆柱形的表面，滑动元件140布置在该圆柱形表面上。
滑动元件140沿着圆周的弧延伸，并且具有基本上均匀的径向厚度。
滑动元件140包括面向支点123的外壁123a的径向内壁142，以及面向泵体112的凹部112a的径向外壁144。
径向内壁142和径向外壁144具有基本上圆柱形的形状。
在图4所示的非限制性示例中，滑动元件140的整体周向延伸大于凹部112a的整体周向延伸。特别地，滑动元件140的一个或两个端部146、148从凹部112a(如图4中，仅从凹部112a的一个部分或从凹部112a的两个相对部分)突出，并继续到至少部分地包围支点123的外壁123a。
滑动元件140在凹部112a中至少部分地自由旋转。特别地，滑动元件140部分地跟随支点123的旋转(顺时针和逆时针)，在凹部112a中滑动。
滑动元件140也至少部分地相对于支点123自由旋转。
在操作中，当摆动转子122的支点123相对于泵体112以给定角度旋转时，滑动元件140沿与支点123相同的方向上旋转，但是以较小的角度旋转，这取决于支点123和滑动元件140之间的摩擦力以及滑动元件140和凹部112a之间的摩擦力。
上述摩擦力还取决于制造上述部件的材料。
泵体112优选地由金属材料制成，特别是铝或其合金，或者钢或其合金。
摆动定子122优选地由非金属材料制成，特别是碳石墨或塑料，或热塑性或热固性材料，具有或不具有填料或添加剂。
滑动元件140优选地由金属材料制成，更优选地由钢或其合金制成。
作为替代，摆动定子122可以由金属材料制成，特别是铝或其合金，或者由钢或其合金制成。
在本发明的变型中，滑动元件140被容纳在凹部112a中，以便与泵体112集成为一体。在这种情况下，优选的是，滑动元件140由摩擦系数低于泵体112制造的材料的摩擦系数的材料制成。例如，滑动元件140可以由自润滑材料制成。
图5示出了根据本发明的可变排量旋转叶片泵110(特别是可变排量油泵)的第二实施例的一部分。
该泵与图3和图4的泵110的基本不同之处在于用标记240表示的滑动元件。特别地，滑动元件240与图4的滑动元件140的基本不同在于，其整体周向延伸小于滑动元件140的周向延伸，特别地小于凹部112a的整体周向延伸。
滑动元件240也可具有基本上等于凹部112a的整体圆周延伸的整体圆周延伸，即小于图5所示的延伸。重要的方面是，滑动元件240在摆动定子122的最大偏心位置和最小偏心位置之间限定的所有角位置上支撑摆动定子122的旋转。
如果滑动元件240具有等于或小于凹部112a的整体圆周延伸的整体圆周延伸，则滑动元件240的相对端部146、148优选地应为圆形，或至少没有尖锐边缘，以避免损坏凹部112a或支点123。
图6示出了根据本发明的可变排量旋转叶片泵110(特别是可变排量油泵)的第三实施例的一部分。
该泵与图3和图4的泵110的基本不同之处在于用标记340表示的滑动元件。
特别地，滑动元件340与图4的滑动元件140基本上不同，因为滑动元件340的端部346、348在相反侧部上弯曲，远离支点123的旋转轴线F。
前述端部346、348被配置成在摆动定子122相对于转子114在最大偏心位置和最小偏心位置之间运动期间、选择性地抵靠泵体112或抵靠摆动定子122。特别地，在本文所示的具体示例中，端部346、348选择性地抵靠泵体112的位于凹部112a附近的部分346a、348a。因此，上述端部346、348限制滑动元件340相对于泵体112的相对旋转，并且防止滑动元件340从凹部112a伸出。
图7示出了根据本发明的可变排量旋转叶片泵110(尤其是可变排量油泵)的第四实施例的一部分。
该泵与图3和图4的泵110的基本不同之处在于用标记440表示的滑动元件。
特别地，滑动元件440与图4的滑动元件140基本上不同，因为滑动元件440一体地耦接到支点123。
为此目的，滑动元件440的端部446、448朝向彼此弯曲，即接近支点123的旋转轴线F。
端部446、448插入形成在支点123中的相应凹部446a、448a中。
在未示出的替代实施例中，滑动元件440具有与图4的滑动元件140的形状或与图5的滑动元件240的形状相同的形状，并且由弹性材料制成，以便允许滑动元件440在其耦接到支点123时弹性地变形，并且当上述弹性变形时在支点123上施加压缩力。
滑动元件440可以由摩擦系数低于摆动定子122的摩擦系数的材料制成，从而相对于不使用滑动元件440的情况，能够实现支点123和泵体112之间的摩擦的减小。
特别地，在由非金属材料(特别是碳石墨或塑料，或热塑性或热固性材料，具有或不具有填料或添加剂)制成的摆动定子122和由金属材料(特别是铝或其合金，或钢或其合金)制成的泵体112的情况下，滑动元件140优选地由金属材料(例如钢或其合金)制成，使得滑动元件440与形成在泵体112中的凹部112a之间的旋转是在减小摩擦或减少磨损的条件下进行。
在上述所有实施例中，滑动元件140、240、340、440可以由比泵体112和/或摆动定子122的材料更耐磨的材料制成。在这种情况下，制成滑动元件140、240、340、440的材料的摩擦系数也可以具有等于或大于泵体112和/或摆动定子122的摩擦系数。
为了满足特定的和偶然的要求，本领域技术人员将能够对以上参照附图3-图7描述的可变排量旋转叶片泵进行多种修改和变型，所有这些修改和变型都在由所附权利要求限定的本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种可变排量旋转叶片泵(110)，包括泵体(112)、转子(114)、摆动定子(122)、支点(123)和调节装置(126)，所述转子被配置为在所述泵体(112)内部绕旋转轴线(O)旋转并且所述转子设置有多个叶片(118)，所述摆动定子围绕所述转子(114)布置在偏心位置，所述支点用于使所述摆动定子(122)相对于所述泵体(112)旋转，所述调节装置用于调节所述泵(110)的排量，所述调节装置(126)作用在所述摆动定子(122)上以使所述摆动定子(122)相对于所述转子(114)和所述泵体(112)运动，其中所述支点(123)与所述摆动定子(122)制成一体件，并且所述支点容纳在形成于所述泵体(112)内的凹部(112a)中，其中所述泵(110)包括插入在所述支点(123)和所述凹部(112a)之间的滑动元件(140、240、340、440)，其特征在于，所述滑动元件(140、240、340、440)在所述凹部(112a)内至少部分地自由旋转。
2.根据权利要求1所述的可变排量旋转叶片泵(110)，其中，所述滑动元件(340)包括相对的弯曲端部(346、348)，所述相对的弯曲端部被配置成当所述摆动定子(122)相对于所述转子(114)在所述摆动定子(122)的最大偏心位置和最小偏心位置之间移动时选择性地抵靠所述泵体(112)或所述摆动定子(122)。
3.根据权利要求1所述的可变排量旋转叶片泵(110)，其中，所述滑动元件(140、240、340)相对于所述支点(123)至少部分地自由旋转。
4.根据权利要求1所述的可变排量旋转叶片泵(110)，其中，所述滑动元件(440)一体地耦接到所述支点(123)或所述摆动定子(122)。
5.根据权利要求1所述的可变排量旋转叶片泵(110)，其中，所述滑动元件(140、240、340、440)由金属材料制成。
6.根据权利要求1所述的可变排量旋转叶片泵(110)，其中，所述滑动元件(140、240、340、440)具有至少部分地匹配所述支点(123)的形状和所述凹部(112a)的形状的形状。
7.根据权利要求1所述的可变排量旋转叶片泵(110)，其中，所述泵体(112)由金属材料制成。
8.根据权利要求1所述的可变排量旋转叶片泵(110)，其中，所述摆动定子(122)由非金属材料制成。
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