CN205191174U - 一种叶片变量泵 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种叶片变量泵，包括泵体、泵盖、定子、转子和设置于所述转子上的叶片；以及在所述腔体内壁上设置有相对的第一控制腔和第二控制腔，所述定子两端分别设置有与所述第一控制腔配合连接的第一承力凸台和与所述第二控制腔配合连接的第二承力凸台，所述第二承力凸台的承力面面积小于第一承力凸台的承力面面积；所述第一控制腔与主油道连通；所述第二控制腔与油压控制元件连接；并且，至少设置有一个通过所述第一承力凸台或者所述第二承力凸台为所述定子提供弹性力的弹性元件；所述定子能够在所述第一控制腔或第二控制腔的压力控制下，于设置的所述第一承力凸台和第二承力凸台的直线方向上滑动，反馈调节输出排量，使得输出排量稳定。

Description

一种叶片变量泵

技术领域

本申请涉及一种液压泵，具体涉及一种叶片变量泵。

背景技术

目前，与汽车发动机配套的机油泵已从传统的定量泵向变量泵过渡。传统定排量机油泵由发动机带动,其排量大小设置依据发动机工况而定，这种叶片泵的供油量随发动机转速升高线性增高，中高速后远远高于发动机的实际润滑需求，造成了能耗的浪费。叶片变量泵则可根据出口端的压力自行调节泵的排量，实现了按整机润滑需求供油，避免了由于供油过剩而导致的能耗浪费，达到了节能目的，同时减少了泵承受的压力，从而延长了泵的使用寿命。

随着汽车零部件技术的发展，汽车行业出现了各种形式的叶片变量泵机油泵。其中，两级叶片变量泵能根据发动机工况的不同自动切换变排量工作压力，使其泵出压力与发动机实际需求压力更为接近，可以达到比一级叶片变量泵更好的节能效果。

目前行业内两级叶片变量泵多采用摆动式调整环结构，这种结构的叶片变量泵在工作过程中调整环的运动为摆动，使调整环受油泵内腔压力产生的变化是非线性的，也就是说，在不同工况下叶片变量泵腔体内液体压力状态处于不断变化过程中，进而使得调整环在液体压力的影响下处于波动之中。因此，该种类型的叶片变量泵不便于分析设计，同时，泵排量控制不精确，不能最大限度的达到节能效果。

提供一种便于分析计算，并且排量控制精确的变量泵，提高变排量机油泵控制精度及节能效果成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请提供一种叶片变量泵，以解决现有技术中叶片变量泵控制精度不高，节能效果较差的技术问题。

本申请提供一种叶片变量泵，包括：泵体、泵盖、定子、转子以及设置于所述转子上的叶片；

所述泵体和所述泵盖围合而成容置定子、转子、叶片的腔体和为工作介质提供路径的管路结构，该管路结构包括位于所述腔体两侧且不相通的进油腔和出油腔；

所述定子与所述转子之间至少包括一个轮廓封闭的工作区域，所述工作区域分别与所述进油腔和所述出油腔连通；

所述转子设置有与外部驱动装置固定配合的驱动轴，或者，所述外部驱动装置包括驱动轴，所述转子上设置有与该驱动轴固定配合的连接孔；所述外部驱动装置通过所述驱动轴驱动所述转子在所述定子内绕该转子的中轴线转动；

在所述腔体内壁上设置有相对的第一控制腔和第二控制腔，所述定子两端分别设置有与所述第一控制腔配合连接的第一承力凸台和与所述第二控制腔配合连接的第二承力凸台，所述第二承力凸台的承力面面积小于第一承力凸台的承力面面积；所述第一控制腔与主油道连通；所述第二控制腔与油压控制元件连接；并且，至少设置有一个通过所述第一承力凸台或者所述第二承力凸台为所述定子提供弹性力的弹性元件；所述定子能够在所述第一控制腔或第二控制腔的压力控制下，于设置的所述第一承力凸台和第二承力凸台的直线方向上滑动，反馈调节输出排量。

优选的，所述第二控制腔能够通过所述油压控制元件与主油道连通，或者与油箱连通。

优选的，所述油压控制元件为两位三通电磁阀。

优选的，所述弹性元件设置在第二承力凸台侧。

优选的，所述弹性元件为压力弹簧。

优选的，包括：支撑环，设置于所述转子上，且所述支撑环的轴线与所述定子的轴线重合。

优选的，包括：安全卸荷阀，设置于出油通道上。

与现有技术相比，本申请提供的叶片变量泵，所述第一控制腔和第二控制腔各自连接控制油压；其中，第一控制腔与主油道连通，第二控制腔通过与其连接的油压控制元件，可以在不同压力的控制油压下工作。在第二控制腔一侧还设置有弹性元件提供弹性力，使得定子能够在第一控制腔提供的主油道压力下，根据油压变化在直线方向上滑动，对排量进行反馈调节；并且，根据需要，可以通过油压控制元件控制第二控制腔的控制油压，从而实现对排量的变级调整，换言之，本申请提供的叶片变量泵将定子受到的液体压力通过其两侧设置的第一控制腔和第二控制腔而相互抵消，减小腔体内油压对定子的影响。

由于本本申请提供的叶片变量泵的排量调节过程通过直线运动的定子实现，使其调节的线性度优良，排量控制精确，能够获得更好的节能效果；该叶片变量泵的分析计算也更为简易。

附图说明

图1是本申请提供的一种叶片变量泵的实施例结构示意图；

图2是本申请提供的一种叶片变量泵处于低压级别变量时的工作状态结构示意图；

图3是本申请提供的一种叶片变量泵处于高压级别变量时的工作状态结构示意图。

图号说明：

泵体10，定子11，转子12，叶片13，腔体14，进油腔15，进油端151，出油腔16，出油端161，驱动轴17，第一控制腔18，第一承力凸台181，第二控制腔19，第二承力凸台191，主油道20，油箱21，弹性元件22，两位三通电磁阀23，支撑环24，安全卸荷阀25，机油滤清器26，机油冷却器27。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

请参考图1所示，图1是本申请提供的一种叶片变量泵的实施例结构示意图。其中，本申请提供的叶片泵包括：泵体、泵盖(图未示)、定子、转子以及设置于所述转子上的叶片；所述泵体和所述泵盖围合而成容置定子、转子、叶片的腔体和为工作介质提供路径的管路结构，该管路结构包括位于所述腔体两侧且不相通的进油腔和出油腔，所述进油腔具有进油端，所述出油腔具有出油端；所述定子与所述转子之间至少包括一个轮廓封闭的工作区域，所述工作区域分别与所述进油腔和所述出油腔连通；所述转子设置有与外部驱动装置固定配合的驱动轴，或者，所述外部驱动装置包括驱动轴，所述转子上设置有与该驱动轴固定配合的连接孔(图未示)；所述外部驱动装置通过所述驱动轴驱动所述转子在所述定子内绕该转子的中轴线转动。

在本实施中，所述腔体内壁上分别设置有相对的第一控制腔和第二控制腔，所述定子两端分别设置有与所述第一控制腔配合连接的第一承力凸台和与所述第二控制腔配合连接的第二承力凸台，所述第二承力凸台的承力面面积小于第一承力凸台的承力面面积。所述第一控制腔与主油道连通；所述第二控制腔与油压控制元件连接，并通过油压控制元件调整第二控制腔内的油压；以及，至少设置有一个通过所述第一承力凸台或者所述第二承力凸台为所述定子提供弹性力的弹性元件。

所述弹性元件能够根据所受压力的大小发生相应的弹性力，能够在第一控制腔提供的主油道压力下，根据油压控制元件调整的油压，使的定子在两侧承力凸台形成的直线方向上滑动，对排量形成反馈调节，从而提高叶片变量泵排量控制的精度，获得更好的节能效果。

在本实施中，所述弹性元件可以设置在第二承力凸台侧，也就是设置于所述第二控制腔内，从而为所述定子提供弹性力。

在本实施中，所述弹性元件能够根据所受压力的大小发生相应的弹性形变，因此，可以采用压力弹簧实现相应的功能，当然，能够满足弹性元件在受到压力时，发生弹性形变的任何元件均可。

基于同样的原理，不排除如下的技术方案：在所述第一承力凸台侧设置弹性元件，并且该弹性元件为拉力弹簧。

所述第一控制腔和第二控制腔中的压力，通过与所述第二控制腔连接的油压控制元件实现调整，本实施中，所述第二控制腔内的压力可以通过油压控制元件，使所述第二控制腔与主油道连通或与油箱连通，实现压力控制。所述油压控制元件可以采用两位三通电磁阀。

可以理解的是，上述第二控制腔通通过油压控制元件分别能够与主油道连通或者与油箱连通，从而实现两级变量调整，还可以通过油压控制元件的设置实现一级或者多级变量的调整。

在本实施例中，所述两位三通电磁阀可以通过ECU(电子控制单元)控制其的通断。

为使本申请提供的叶片变量泵中的定子与叶片能够更好稳固连接，在所述转子上设置有支撑环，所述支撑环的轴线与所述定子的轴向重合，并且所述支撑环的外壁与靠近轴心一侧的叶片连接。

为防止出口通道内机油压力过高而引起对叶片变量泵的损害，本实施在出油通道上还设置有安全卸荷阀，当机油压力过高时，开启该安全卸荷阀，释放压力。

以上对本申请提供的叶片变量泵的结构进行了说明，下面结合上述结构对本申请提供的额叶片变量泵的工作工程进行介绍，具体参考如下内容：

在本实施中，以两级变量进行说明：第一种是低压级别的变量工作过程，第二种是高压级别的变量工作过程；通过设定ECU通断条件区分低压与高压。

可以理解的是，本申请提供的叶片变量泵并不限于两级调节，可以根据需要设定油压控制元件实现多级别的变量调整。

为保证叶片变量泵的正常工作以及提高使用寿命，本实施中，在主油道上设置有机油滤清器和/或机油冷却器，所述机油滤清器能够滤掉机油中的机械杂质、胶质等。所述机油冷却器能够加速机油的散热使其保持较低温度。

请参考图2所示，图2是本申请提供的一种叶片变量泵处于低压级别变量时的工作状态结构示意图。

发动机转速为650-2500rpm，发动机温度高于50℃，叶片变量泵处于低压级别。叶片变量泵的电磁阀处于通电状态，所述第二控制腔与所述油箱连通，所述第二控制腔内的压强为零(此处忽略大气压力)；所述第一控制腔与所述主油道连通，所述第一控制腔内的压强等于主油道内的压强。

当发动机转速恒定，主油道压强不变，定子受力状态为：F_弹力＝P_主油道×S₁(其中F_弹力为第二控制腔内压力弹簧的压力，S₁为第一控制腔的受压面积或者是第一承力凸台的承力面积)，此时的定子处于平衡静止状态，定子与转子之间的偏心距离不变，叶片变量泵的排量稳定，流量恒定。

当发动机转速上升，主油道压强上升，定子在过渡状态中呈现如下受力状态：F_弹力<P_主油道×S₁，所述定子向第二控制腔的一侧滑动，使得定子与转子之间的偏心距减小，对叶片变量泵的排量、输出流量、主油道压强产生降低方向的反馈；当F_弹簧’＝P_主油道’×S₁时，定子所处的位置为叶片变量泵的新的平衡位置，定子停止滑动，从而使叶片变量泵进入排量稳定，输出流量恒定，主油道压强恒定的新的状态。由于定子发生滑动从而使定子、转子之间的偏心距减小，机油泵每转输出排量降低，使发动机转速上升造成的流量增加趋势被明显削弱，并使该叶片泵的排量在发动机转速变化前后相对稳定。

当发动机转速下降，主油道压强下降，定子在过渡状态中呈现如下受力状态：F_弹力>P_主油道×S₁，所述定子向第一控制腔的一侧滑动，使得定子与转子之间的偏心距增加，对叶片变量泵的排量、输出流量、主油道压强产生增加方向的反馈；当F_弹簧’＝P_主油道’×S₁时，定子所处的位置为叶片变量泵的新的平衡位置，定子停止滑动，从而使叶片变量泵进入排量稳定，输出流量恒定，主油道压强恒定的新的状态。由于定子发生滑动从而使定子、转子之间的偏心距增大，机油泵每转输出排量增加，使发动机转速下降造成的流量减小趋势被明显削弱，并使该叶片泵的排量在发动机转速变化前后相对稳定。

以上为叶片变量泵处于低压级别变量工作的说明，可以看出，叶片变量泵根据发动机转速的变化，通过提高定子滑动的方向，使第一控制腔和第二控制腔内的压力达到平衡，从而保证叶片变量泵的稳定输出。

请参考图3所示，图3是本申请提供的一种叶片变量泵处于高压级别变量时的工作状态结构示意图。

发动机转速为大于3000rpm，发动机温度高于50℃，叶片变量泵处于高压级别。叶片变量泵的电磁阀处于断电状态，所述第二控制腔与所述主油道连通，即，第二控制腔内的压强等于主油道压强；所述第一控制腔与所述主油道连通，即，所述第一控制腔内的压强等于主油道内的压强。在实际工作过程中，可以通过检测主油道压强或者发动机转速，确定是否需要将所述第二控制腔的压强切换到与主油道连通，如果需要，则通过控制所述两位三通阀的得电或者失电实现。

当发动机转速恒定，主油道压强不变，定子在过渡状态中呈现如下受力状态：F_弹力＝P_主油道×(S₁-S₂)(其中F_弹力为第二控制腔内压力弹簧的压力，S₁为第一控制腔的受压面积或者是第一承力凸台的承力面积，S₂为第二控制腔的受压面积或者是第二承力凸台的承力面积)，此时的定子处于平衡静止状态，定子与转子之间的偏心距离不变，叶片变量泵的排量稳定，流量恒定，主油道压强恒定。

当发动机转速上升，主油道压强上升，定子在过渡状态中呈现如下受力状态：F_弹力<P_主油道×(S₁-S₂)，所述定子向第二控制腔的一侧滑动，使得定子与转子之间的偏心距减小，对叶片变量泵的排量、输出流量、主油道压强产生降低方向的反馈；当F_弹簧’＝P_主油道’×(S₁-S₂)时，定子所处的位置为叶片变量泵新的平衡位置，定子停止滑动，从而使叶片变量泵进入排量稳定，输出流量恒定，主油道压强恒定的新的状态。由于定子发生滑动从而使定子、转子之间的偏心距减小，机油泵每转输出排量降低，使发动机转速上升造成的流量增加趋势被明显削弱，并使该叶片泵的排量在发动机转速变化前后相对稳定。

当发动机转速下降，主油道压强下降，定子受力状态为：F_弹力>P_主油道×(S₁-S₂)，所述定子向第一控制腔的一侧滑动，使得定子与转子之间的偏心距增加，叶片变量泵的排量、输出流量、主油道压强产生增加方向的反馈；当F_弹簧’＝P_主油道’×(S₁-S₂)时，定子所处的位置为叶片变量泵新的平衡位置，定子停止滑动，从而使叶片变量泵进入排量稳定，输出流量恒定，主油道压强恒定的新的状态。由于定子发生滑动从而使定子、转子之间的偏心距增大，机油泵每转输出排量增加，使发动机转速下降造成的流量减小趋势被明显削弱，并使该叶片泵的排量在发动机转速变化前后相对稳定。

以上为本申请提供的叶片变量泵的工作过程说明，需要说明的是，当定子达到偏心位置的极限值时，如果主油道压力持续升高，当达到5.5Bar时，安全卸荷阀则会触发开启，释放主油道压力。所述偏心位置极限值即为，定子滑动受到腔体限制无法滑动时，则为极限位置，当然，极限位置也可以通过在腔体内或在定子外壁上设置极限部件，实现安全卸荷阀的触发。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种叶片变量泵，包括泵体、泵盖、定子、转子以及设置于所述转子上的叶片；

所述泵体和所述泵盖围合而成容置定子、转子、叶片的腔体和为工作介质提供路径的管路结构，该管路结构包括位于所述腔体两侧且不相通的进油腔和出油腔；

所述定子与所述转子之间至少包括一个轮廓封闭的工作区域，所述工作区域分别与所述进油腔和所述出油腔连通；

所述转子设置有与外部驱动装置固定配合的驱动轴，或者，所述外部驱动装置包括驱动轴，所述转子上设置有与该驱动轴固定配合的连接孔；所述外部驱动装置通过所述驱动轴驱动所述转子在所述定子内绕该转子的中轴线转动；

其特征在于：在所述腔体内壁上设置有相对的第一控制腔和第二控制腔，所述定子两端分别设置有与所述第一控制腔配合连接的第一承力凸台和与所述第二控制腔配合连接的第二承力凸台，所述第二承力凸台的承力面面积小于第一承力凸台的承力面面积；所述第一控制腔与主油道连通；所述第二控制腔与油压控制元件连接；并且，至少设置有一个通过所述第一承力凸台或者所述第二承力凸台为所述定子提供弹性力的弹性元件；所述定子能够在所述第一控制腔或第二控制腔的压力控制下，于设置的所述第一承力凸台和第二承力凸台的直线方向上滑动，反馈调节输出排量。

2.根据权利要求1所述的叶片变量泵，其特征在于：所述第二控制腔能够通过所述油压控制元件与主油道连通，或者与油箱连通。

3.根据权利要求2所述的叶片变量泵，其特征在于：所述油压控制元件为两位三通电磁阀。

4.根据权利要求1所述的叶片变量泵，其特征在于，所述弹性元件设置在第二承力凸台侧。

5.根据权利要求1所述的叶片变量泵，其特征在于：所述弹性元件为压力弹簧。

6.根据权利要求1所述的叶片变量泵，其特征在于，包括：支撑环，设置于所述转子上，且所述支撑环的轴线与所述定子的轴线重合。

7.根据权利要求1所述的叶片变量泵，其特征在于，包括：安全卸荷阀，设置于出油通道上。