CN115190943B - 叶片泵 - Google Patents

Abstract

一种叶片泵(100)，具备：转子(2)，其与驱动轴(1)连结；多个叶片(3)，其被设置成相对于转子(2)而能够在径向上自由往复移动；凸轮环(4)，其具有内周面(4a)，在内周面(4a)上，叶片(3)的顶端伴随着转子(2)的旋转而滑动；泵室(6)，其由转子(2)、凸轮环(4)、和一对相邻的叶片(3)划分；吸入端口(11)，其向泵室(6)引导工作油；喷出端口(12)，其对从泵室(6)被喷出的工作油进行引导；凹口(20)，其从吸入端口(11)的开口缘部朝向与转子(2)的旋转方向相反的方向而被形成，泵室(6)在伴随着转子(2)的旋转从与喷出端口(12)连通的状态起切断与喷出端口(12)的连通的过程中，经由凹口(20)而与吸入端口(11)连通。

Description

叶片泵

技术领域

本发明涉及一种叶片泵。

背景技术

在日本专利特开JP2013-194697A中，公开了一种叶片泵，该叶片泵具备：转子，其被旋转驱动；多个狭槽，其呈辐射状地被形成于转子；多个叶片，其以自由滑动的方式而被收装于狭槽；内周凸轮面，其与叶片的顶端部滑动接触；泵室，其被划分于内周凸轮面与相邻的叶片之间；吸入端口，其对被吸入至泵室的工作流体进行引导；喷出端口，其对从泵室被喷出的工作流体进行引导。

在该叶片泵中，存在泵室的容积伴随着转子的旋转而扩大的吸入区域、泵室的容积收缩的喷出区域、和吸入区域与喷出区域之间的过渡区域。

发明内容

在日本专利特开JP2013-194697A所公开的叶片泵中，若泵室以未与吸入端口以及喷出端口中的任意一个端口连通的方式被封闭，则泵室内的压力有时会急剧地上升而成为振动、异常声音的原因。由此，在这种叶片泵中，在过渡区域中，有时使泵室与吸入端口和喷出端口这两方连通，从而防止泵室封闭。

然而，使泵室与吸入端口和喷出端口这两方连通，则相对高压的喷出端口的工作流体可能会经由泵室而被引导至吸入端口。当产生这种从喷出端口向吸入端口的工作流体的流动时，从叶片泵被喷出的工作流体的流量减少，因此，降低了泵的容积效率。

因此，为了能够防止泵室封闭的同时，确保泵的容积效率，相对于叶片泵的设计精度和加工精度被要求较高的水准，从而是困难的。

本发明的目的在于，提供一种能够防止泵室封闭的同时，确保泵的容积效率的叶片泵。

根据本发明的某一方式，叶轮泵具备：转子，其与驱动轴连结；多个叶片，其被设置成相对于转子而能够在径向上自由往复移动；凸轮环，其具有内周面，在内周面上，叶片的顶端伴随着转子的旋转而滑动；泵室，其由转子、凸轮环、和一对相邻的叶片划分；吸入端口，其向泵室引导工作流体；喷出端口，其对从泵室被喷出的工作流体进行引导；凹口，其从吸入端口的开口缘部朝向与转子的旋转方向相反的方向而被形成，泵室在伴随着转子的旋转从与喷出端口连通的状态起切断与喷出端口的连通的过程中，经由凹口而与吸入端口连通。

附图说明

图1为本发明的实施方式所涉及的叶片泵的剖视图。

图2为本发明的实施方式所涉及的叶片泵的转子、凸轮环、以及侧面板的侧视图。

图3为本发明的实施方式所涉及的叶片泵的侧面板的侧视图。

图4为表示本发明的实施方式所涉及的叶片泵的过渡区域中的泵室的周边的第一放大图。

图5为表示本发明的实施方式所涉及的叶片泵的过渡区域中的泵室的周边的第二放大图。

图6为表示本发明的实施方式所涉及的叶片泵的过渡区域中的泵室的周边的第三放大图。

图7为表示本发明的实施方式所涉及的叶片泵的过渡区域中的泵室的周边的第四放大图。

图8为示意地表示本发明的实施方式所涉及的叶片泵的压力室的压力变动的曲线图。

图9为在图8中将旋转角在θ3附近放大后的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的叶片泵100进行说明。

叶片泵100用作搭载于车辆、机床上的流体压力供给源，例如动力转向装置、无级变速器等的流体压力供给源。在本实施方式中，对以工作油作为工作流体的固定容量型的叶片泵100进行说明。另外，叶片泵100也可以为可变容量型的叶片泵。

发动机等驱动源(省略图示)的动力传递到叶片泵100的驱动轴1的端部，以使与驱动轴1连结的转子2旋转。转子2在图2中顺时针旋转。叶片泵100的驱动源也可以为电动马达，以代替发动机。

如图1以及图2所示，叶片泵100具备：板状的多个叶片3，其设置成相对于转子2能够在径向上自由往复移动；凸轮环4，其对转子2进行收容，并且叶片3的顶端部伴随着转子2的旋转而与作为内周面的凸轮面4a滑动接触；外壳5，其对转子2以及凸轮环4进行收容。

由转子2、凸轮环4、以及一对相邻的叶片3划分出多个泵室6(参照图2)。

转子2为环状部件，并通过花键结合而与驱动轴1的顶端部连结。在转子2上，呈辐射状地形成有在外周面开口的狭槽2a，在狭槽2a上以自由滑动的方式插入有叶片3。在狭槽2a的底部，由叶片3的底面划分出背压室2b。

凸轮环4为环状部件，其凸轮面4a呈具有短径和长径的大致椭圆形状。凸轮环4具有：两个吸入区域4b，其伴随着转子2的旋转而使泵室6的容积扩张；两个喷出区域4c，其伴随着转子2的旋转而使泵室6的容积收缩；四个过渡区域4d，其被形成于吸入区域4b与喷出区域4c之间。即，在转子2旋转一周的期间，叶片3往复两次，泵室6反复进行两次扩张和收缩。吸入区域4b、喷出区域4c、以及过渡区域4d由凸轮面4a的形状规定。

如图1所示，在转子2以及凸轮环4的一侧面以抵接的方式配置有第一侧面板10。

转子2、凸轮环4、以及第一侧面板10被收容于泵收容部5a，该泵收容部5a呈凹状地被形成于外壳5。泵收容部5a由泵盖7密封。泵盖7被配置成与转子2以及凸轮环4的另一侧面抵接。第一侧面板10和泵盖7被配置成夹着转子2以及凸轮环4的两侧面的状态，并对泵室6进行密闭。第一侧面板10以及泵盖7被配置成与转子2以及凸轮环4的一侧面抵接，以作为侧面部件而起作用。

在泵收容部5a的底面5b上，呈环状地形成有对从泵室6被喷出的工作油进行引导的高压室8。高压室8由被配置于底面5b的第一侧面板10划分。高压室8与以在外壳5的外表面上开口的方式而被形成的喷出通路(省略图示)连通。

在泵盖7中的供转子2滑动的端面7a上，以与凸轮环4的两个吸入区域4b对应地开口的方式而形成有向泵室6引导工作油的圆弧状的两个吸入端口(省略图示)。另外，在泵盖7的端面7a上，呈槽状地形成有与凸轮环4的喷出区域4c对应地开口的圆弧状的两个喷出端口7b。此外，在泵盖7上，形成有经由吸入端口而将流体箱的工作油向泵室6进行引导的吸入通路(省略图示)。

图3为第一侧面板10中的供转子2滑动的端面10a的平面图。如图3所示，第一侧面板10为圆板状部件，并具有两个吸入端口11和两个喷出端口12。

吸入端口11以与凸轮环4的两个吸入区域4b对应的开口、并向泵室6引导工作油的方式而呈槽状地被形成于第一侧面板10的端面10a。吸入端口11经由在泵收容部5a的内周面上所形成的通路(省略图示)而与泵盖7的吸入端口连通。因此，来自吸入通路的工作油经由泵盖7的吸入端口以及第一侧面板10的吸入端口11而被引导至泵室6。

喷出端口12呈圆弧状地被贯穿形成于第一侧面板10。喷出端口12被形成为与凸轮环4的喷出区域4c对应，并向高压室8喷出泵室6的工作油。

另外，在第一侧面板10的端面10a上，分别呈槽状地形成有与吸入端口11的端部连通的凹口20、和与喷出端口12的端部连通的凹口21。

凹口20被形成于两个吸入端口11的各个吸入端口11。如图3所示，凹口20从吸入端口11中的位于旋转方向的后方的开口缘部(端部)朝向与旋转方向相反的方向而被形成。

凹口20以开口面积朝向转子2的旋转方向逐渐变大的方式而被形成为槽状。凹口20的开口面积为沿着转子2的径向的面的凹口20的截面积。沿着转子2的径向的面的凹口20的截面形状被形成为V字状。凹口20的槽深度以朝向转子2的旋转方向逐渐变大的方式而被形成。另外，凹口20与吸入端口11的径向内侧的内壁面连接。

凹口21被形成于两个喷出端口12的各个喷出端口12。与吸入端口11的凹口20相同，凹口21形成为槽状，其开口面积朝向转子2的旋转方向逐渐变大。

在第一侧面板10上，贯穿地形成有从高压室8向转子2的背压室2b(参照图2)引导工作油的两个背压通路15。另外，在第一侧面板10的端面10a上，形成有四个与背压室2b连通的圆弧槽16。

凸轮环4、第一侧面板10以及泵盖7通过两个定位销(省略图示)而被限制了相对旋转。借此，相对于凸轮环4的吸入区域4b以及喷出区域4c进行第一侧面板10的吸入端口11以及喷出端口12的定位、以及泵盖7的吸入端口以及喷出端口7b的定位。另外，第一侧面板10的吸入端口11和泵盖7的吸入端口被形成于彼此对应的位置。第一侧面板10的喷出端口12和泵盖7的喷出端口7b被形成于彼此对应的位置。

当通过发动机的驱动而使驱动轴1旋转时，与驱动轴1连结的转子2旋转，伴随着此，凸轮环4内的各泵室6在吸入区域4b中经由泵盖7的吸入端口以及第一侧面板10的吸入端口11而吸入工作油，并在喷出区域4c中经由泵盖7的喷出端口7b以及第一侧面板10的喷出端口12而向高压室8喷出工作油。高压室8的工作油经由喷出通路而向流体压力设备被供给。这样，凸轮环4内的各泵室6通过伴随着转子2的旋转的扩张收缩而供给排出工作油。

以下，参照图4～图7，对叶片泵100的作用进行说明。

图4～图7为将从喷出区域4c过渡至吸入区域4b时的过渡区域4d中的泵室6的周边放大表示的图。图4～图7中的箭头表示转子2的旋转方向。

在图4所示的状态中，泵室6与喷出端口12连通，另一方面，未与吸入端口11连通。

当转子2从图4所示的状态起进一步旋转时，泵室6成为与喷出端口12连通、且未与吸入端口11直接连通、仅经由凹口20而连通的状态(参照图5)。这样，在过渡区域4d中，泵室6以成为与喷出端口12以及吸入端口11这两方连通的状态的方式而被构成，并以未产生与喷出端口12以及吸入端口11均不连通的状态的方式而被构成。借此，在过渡区域4d中，防止了工作油封闭在泵室6内。另外，虽然省略了详细的说明，但是，即便在从吸入区域4b过渡至喷出区域4c时的过渡区域4d中，也通过喷出端口12的凹口21而使吸入端口11和喷出端口12连通，从而防止泵室6封闭。

当转子2从图5所示的状态起进一步旋转时，泵室6成为维持仅经由凹口20而与吸入端口11连通的状态的同时，切断了与喷出端口12的连通的状态(参照图6)。即，在泵室6伴随着转子2的旋转从与喷出端口12连通的状态(图5所示的状态)过渡至被切断的状态(图6所示的状态)的过程中，泵室6被维持了未与吸入端口11直接连通、仅经由凹口20而与吸入端口11连通的状态。

此外，当转子2从该状态起进一步旋转时，泵室6成为不仅经由凹口20、还与吸入端口11直接连通的状态(参照图7)。当泵室6与吸入端口11直接连通时，泵室6与喷出端口12的连通被切断了。

另外，虽然省略图示，但是，在被形成于泵盖7的吸入端口以及喷出端口7b上，分别未形成有凹口20以及凹口21。由此，泵盖7中的吸入端口和喷出端口7b未经由泵室6而彼此连通。

如上所述，泵室6在与喷出端口12连通的状态下，未与吸入端口11直接连通，仅经由凹口20而与吸入端口11连通。换言之，喷出端口12仅经由泵室6以及凹口20而与吸入端口11连通。具体而言，如图6所示，相对于转子2(凸轮环4)的中心的相邻的叶片3的角度间隔α1被设定为吸入端口11和喷出端口12的角度间隔(在凸轮环4的内周开口的端部间的角度间隔)α2以下(α1≤α2)。凹口20和喷出端口12的角度间隔α3被设定为小于叶片3的角度间隔α1(α3＜α1)。借此，喷出端口12以仅经由凹口20而与吸入端口11连通的方式而被构成。

由此，即便在喷出端口12和吸入端口11彼此连通的状态下，也通过产生由凹口20产生的流路阻力(压力损失)而抑制从喷出端口12朝向吸入端口11的工作油的流量。即，能够通过凹口20而对从喷出端口12朝向吸入端口11的工作油的流量进行控制。借此，能够确保从喷出端口12经由高压通路而被喷出至外部的叶片泵100的喷出流量，并能够提高容积效率。

图8为示意地表示在从喷出区域4c向吸入区域4b过渡的过渡区域4d中所通过的泵室6的压力的曲线图。图8的曲线图的纵轴为泵室6内的压力P(MPa)，横轴为转子2的旋转方向上的泵室6的旋转角(角度位置)θ(deg)。纵轴的0MPa表示基准压力(在本实施方式中为大气压力)。在图8的曲线图中，实线表示本实施方式中的叶片泵100的泵室6的压力。在图8的曲线图中，虚线表示未形成有凹口20、并在从喷出区域4c向吸入区域4b的过渡区域4d中泵室6与喷出端口12和吸入端口11的端口分别直接连通的比较例。另外，图9为在图8的曲线图中将旋转角θ＝θ3附近放大后的曲线图。

如图8所示，在比较例中，当与喷出端口12连通的泵室6和吸入端口11连通时(旋转角θ＝θ2)，泵室6的压力急剧地降低。此时，相对高压的泵室6的工作油有时产生朝向低压的吸入端口11急剧地流入的喷流。在比较例中，如图9所示，因上述喷流的产生而使泵室6的压力降低(过冲(overshoot))直至低于基准压力为止。另外，图8中的旋转角θ＝θ3表示泵室6和喷出端口12的连通被切断的位置。

与此相对，在本实施方式中，泵室6在与吸入端口11直接连通之前经由凹口20而与吸入端口连通。具体而言，在和比较例中泵室6与吸入端口11连通的旋转角θ2相比较小的θ1处，泵室6与凹口20连通。借此，由于在本实施方式中，在与比较例相比较早的阶段中，经由凹口20而稍许一点点地使喷流产生，因此，如图8所示，与比较例相比，压力降低的斜率平缓，从而抑制了从泵室6向吸入端口11的急剧的喷流的产生。即，能够抑制从泵室6向吸入端口11的喷流的流速。由此，如图9所示，抑制了低于基准压力这样的泵室6的压力降低。

如上所述，由于在本实施方式中，抑制了从泵室6向吸入端口11的急剧喷流的产生，因此，能够抑制从喷出区域4c向吸入区域4b过渡的过渡区域4d中的泵室6的压力变动。

根据以上的实施方式，起到了以下所示的效果。

由于在叶片泵100中，泵室6在从与喷出端口12连通的状态切换至被切断的状态时，经由凹口20而与吸入端口11连通，因此，防止了泵室6封闭。另外，由于泵室6经由凹口20而与吸入端口11连通，因此，在从喷出端口12经由泵室6而朝向吸入端口11的工作油的流动中，由凹口20赋予了阻力。由此，抑制了从喷出端口12朝向吸入端口11的工作油的流量，从而能够防止泵室6封闭的同时，提高容积效率。此外，能够抑制从泵室6向吸入端口11的急剧的喷流的产生。

接着，对本实施方式的变形例进行说明。以下的变形例也在本发明的范围内，也能够将变形例所示的结构和在上述实施方式中所说明的结构组合、或者将在以下的不同的变形例中所说明的结构彼此组合。

凹口20的形状并不限于上述实施方式中所说明的结构，也可以根据叶片泵100的规格等而适当地设计，以能够获得防止泵室6封闭和提高容积效率中所期望的效果。例如，凹口20的一部分或者全部也可以以开口面积未朝向转子2的旋转方向变化的方式而被形成为固定的形状。例如，凹口20的槽深度的一部分也可以沿着转子2的旋转方向而被形成为固定深度。另外，沿着转子2的径向的面的凹口20的截面形状也可以为矩形、弧状等、V字状以外的形状。另外，凹口20既可以与吸入端口11的径向上的宽度的中央部连接，也可以与径向外侧的内壁面连接。此外，两个以上的多个凹口20也可以被形成为与一个吸入端口11连接。

另外，虽然在上述实施方式中，在喷出端口12上未形成有凹口20，但是，也可以形成与喷出端口12连接的凹口20。

另外，除了以与转子2以及凸轮环4的一侧面抵接的方式被配置的作为侧面部件的第一侧面板10之外，也可以在转子2以及凸轮环4的另一侧面上以抵接的方式配置作为侧面部件的第二侧面板。即，也可以通过两个侧面板(侧面部件)而从两侧夹着转子2以及凸轮环4，从而划分出泵室6。

另外，在上述实施方式中，对被形成于第一侧面板10的端面10a、并与吸入端口11的端部连通的凹口20进行了说明。与此相对，也可以在被形成于在转子2以及凸轮环4的另一侧面所设置的泵盖7或者第二侧面板的吸入端口处，也同样可以设置如上述实施方式中所说明的那样的凹口20。在该情况下，既可以在转子2的一侧面侧(第一侧面板10)和另一侧面(泵盖7或者第二侧面板)这两方设置凹口20，也可以仅在任意一方设置凹口20。无论是哪个情况，都起到了与上述实施方式相同的作用效果。

另外，“喷出端口12仅经由凹口20而与吸入端口11连通”并不是严格意义上的连通。其意图并不是将因加工误差等的影响而引起的、经由与吸入端口11直接连通的泵室6而使喷出端口12与吸入端口11连通的情况，从本发明的技术范围中去除。

以下，对本发明的实施方式的结构、作用、以及效果进行总结说明。

叶片泵100具备：转子2，其与驱动轴1连结；多个叶片3，其被设置成相对于转子2而能够在径向上自由往复移动；凸轮环4，其具有凸轮面4a，在凸轮面4a上，叶片3的顶端伴随着转子2的旋转而滑动；泵室6，其由转子2、凸轮环4、和一对相邻的叶片3划分；吸入端口11，其向泵室6引导工作油；喷出端口12，其对从泵室6被喷出的工作油进行引导；凹口20，其从吸入端口11的开口缘部朝向与转子2的旋转方向相反的方向而被形成，泵室6在伴随着转子2的旋转从与喷出端口12连通的状态起切断与喷出端口12的连通的过程中，经由凹口20而与吸入端口11连通。

另外，在叶轮泵100中，相邻的叶片3间的相对于转子2的中心的角度间隔α1被设定为吸入端口11与喷出端口12之间的角度间隔α2以下，并且，凹口20与喷出端口12之间的角度间隔α3被设定为小于相邻的叶片3的角度间隔α1。

由于在上述结构中，泵室6在从与喷出端口12连通的状态切换至被切断的状态时，经由凹口20而与吸入端口11连通，因此，防止了泵室6封闭。另外，由于泵室6经由凹口20而与吸入端口11连通，因此，在从喷出端口12经由泵室6而朝向吸入端口11的工作油的流动中，由凹口20赋予了阻力。由此，抑制了从喷出端口12朝向吸入端口11的工作油的流量。因此，能够防止叶片泵100的泵室6封闭的同时，提高容积效率。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，上述实施方式仅仅表示本发明的应用例的一部分，并不是将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构的意思。

本申请要求基于在2020年5月27日向日本专利局提出的日本特愿2020-92179的优先权，并通过参照的方式在本说明书中引入了该申请的全部内容。

Claims (2)

1.一种叶片泵，其中，具备：

转子，其与驱动轴连结；

多个叶片，其被设置成相对于所述转子而能够在径向上自由往复移动；

凸轮环，其具有内周面，在所述内周面上，所述叶片的顶端伴随着所述转子的旋转而滑动；

泵室，其由所述转子、所述凸轮环、和一对相邻的所述叶片划分；

吸入端口，其向所述泵室引导工作流体；

喷出端口，其对从所述泵室被喷出的工作流体进行引导；

凹口，其从所述吸入端口的开口缘部朝向与所述转子的旋转方向相反的方向而被形成，

在过渡区域中，所述泵室与所述喷出端口连通，且仅经由所述凹口而与所述吸入端口连通，所述过渡区域是指，伴随着所述转子的旋转从所述泵室的容积收缩的喷出区域向所述泵室的容积扩大的吸入区域过渡的区域。

2.如权利要求1所述的叶片泵，其中，

相邻的所述叶片间的相对于所述转子的中心的角度间隔被设定为所述吸入端口与所述喷出端口之间的角度间隔以下，并且，所述凹口与所述喷出端口之间的角度间隔被设定为小于相邻的所述叶片的角度间隔。