变量泵、发动机及汽车 |
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| 申请号 | CN201110131167.8 | 申请日 | 2011-05-19 | 公开(公告)号 | CN102788013B | 公开(公告)日 | 2015-07-08 |
| 申请人 | 北汽福田汽车股份有限公司; | 发明人 | 苏方旭; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种变量 泵 、 发动机 及 汽车 ，包括 定子 、 转子 和 叶片 ，定子和转子相互嵌套设置，定子和转子的壁面之间设置叶片，定子、转子和相邻叶片之间围成腔体，其中，该 变量泵 还包括：调节 块 和进给控制组件，调节块沿转子的径向滑动插设在转子壁面的插口中，插口朝向腔体设置；进给控制组件与调节块相连，用于控制调节块向腔体内运动的进给状态和进给量。本发明提供的变量泵、发动机及汽车通过调节块调节泵的供液容量，实现了泵的容量可调节的功能，当用于发动机机油泵时，减少了发动机供油的浪费，提高了发动机的经济性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种变量泵，包括定子(1)、转子(2)和叶片(3)，所述定子(1)和所述转子(2)相互嵌套设置，所述定子(1)和转子(2)的壁面之间设置所述叶片(3)，所述定子(1)、转子(2)和相邻叶片(3)之间围成腔体(11)，其特征在于，所述变量泵还包括： |
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| 说明书全文 | 变量泵、发动机及汽车技术领域背景技术[0002] 各种泵结构是机械领域广泛采用的部件，例如发动机上的机油泵，用于供给机油。 [0003] 泵的形式有多种，以发动机机油泵为例，其通常采用定量泵，定量泵的一种形式为叶片泵。叶片泵主要包括单作用叶片泵和双作用叶片泵，其定量地输出油液。典型的叶片泵结构包括定子、转子和多个叶片，定子和转子相互嵌套设置，定子和转子的壁面之间设置叶片，定子、转子和相邻叶片之间围成腔体，在叶片泵的外侧设置有配流盘，配流盘中形成有进油管路和出油管路，分别与腔体相连，通过叶片泵的作用将油液从进油管路输出至出油管路。 [0004] 现有使用定量泵的发动机技术中，发动机为了在任何转速下都能提供足够的供油能力，所以为了保证最差供油能力下也满足发动机的供油需求，在转速变化后往往出现机油泵供油过剩的情况，造成功率的浪费，从而降低发动机的经济性。 发明内容[0005] 本发明提供了一种变量泵、发动机及汽车，以优化变量泵的供给能力适应性，解决泵功率浪费的问题。 [0006] 本发明提供了一种变量泵，包括定子、转子和叶片，所述定子和所述转子相互嵌套设置，所述定子和转子的壁面之间设置所述叶片，所述定子、转子和相邻叶片之间围成腔体，其中，所述变量泵还包括： [0007] 调节块，沿转子的径向滑动插设在转子壁面的插口中，所述插口朝向所述腔体设置； [0008] 回位控制系统，与所述调节块相连或间接关联，用于控制所述调节块维持在初始位置或/和由进给状态回位至初始位置； [0009] 进给控制组件，与所述调节块相连或间接关联，用于控制所述调节块向腔体内运动的进给状态和进给量。 [0010] 所述进给控制组件包括移动块和驱动件； [0011] 所述移动块沿所述转子的轴向，穿过转子侧面开设的凹槽与所述调节块相连，所述移动块和所述调节块之间通过相互匹配的楔形面相连； [0012] 所述驱动件，设置在所述转子的外侧，与所述移动块相连，用于驱动所述移动块，以使所述移动块在随转子转动的同时沿转子的轴向移动。 [0013] 如上所述的变量泵，其中，优选的是：所述叶片沿转子的径向滑动插设在转子外壁面的插缝中；所述定子的形状为筒状，套设在所述转子的外侧。 [0014] 如上所述的变量泵，其中，优选的是：所述定子和转子的横截面形状均为圆形，且所述定子与所述转子偏心设置。 [0015] 如上所述的变量泵，其中，优选的是：所述筒状定子的横截面形状为椭圆形，所述转子的横截面形状为圆形，所述定子的中心与所述转子的圆心同心设置。 [0016] 如上所述的变量泵，其中，优选的是：所述调节块的数量为一个。 [0017] 如上所述的变量泵，其中，优选的是：所述调节块的数量为多个，分别设置在多个所述腔体中。 [0018] 如上所述的变量泵，其中，优选的是：所述调节块和移动块的楔形面上分别设置有相互勾接配合的滑道和滑槽。 [0019] 如上所述的变量泵，其中，优选的是：所述滑道和滑槽的横截面形状为T字型或燕尾型。 [0020] 如上所述的变量泵，其中，优选的是：所述回位控制系统为回位弹簧，所述回位弹簧抵顶在所述移动块伸入转子的端部与正对的转子内壁之间；或所述回位弹簧抵顶在所述移动块伸入转子的端部与正对的转子的外壁之间；或所述回位弹簧拉伸设置在所述调节块背离所述腔体的端部和正对的插口内壁之间，用于控制所述调节块回位至所述插口内。 [0021] 如上所述的变量泵，其中，优选的是： [0022] 所述驱动件为一凸桃盘，相对定子的周向角度固定设置，所述凸桃盘包括盘状本体和环形凸台状的凸桃，所述凸桃朝向所述移动块设置，与所述移动块抵触相接。 [0023] 如上所述的变量泵，其中，优选的是，所述进给控制组件还包括： [0024] 控制执行单元，与所述凸桃盘相连，用于控制所述凸桃盘沿所述转子的轴向进给移动。 [0025] 本发明还提供了一种发动机，其中，包括本发明提供的变量泵。 [0026] 本发明又提供了一种汽车，其中，包括本发明提供的发动机。 [0028] 图1为本发明实施例一提供的变量泵在调节块位于初始位置时的结构截面图。 [0029] 图2为本发明实施例二提供的变量泵在调节块位于初始位置时的结构侧视图。 [0030] 图3为本发明实施例二提供的变量泵在调节块移动后的结构截面图。 [0031] 图4为本发明实施例二提供的变量泵在调节块移动后的结构侧视图。 [0032] 图5为本发明实施例三提供的变量泵中的凸桃盘结构主视图。 [0033] 图6为本发明实施例三提供的变量泵中的凸桃盘结构侧视图。 [0034] 附图标记： [0035] 1-定子； 2-转子； 3-叶片； [0036] 4-盘状本体； 5-调节块； 6-移动块； [0037] 7-回位弹簧； 8-凸桃盘； 9-控制执行单元； [0038] 10-凸桃； 11-腔体。 具体实施方式[0039] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0040] 实施例一 [0041] 图1为本发明实施例一提供的变量泵在调节块位于初始位置时的结构截面图，本发明实施例一提供了一种变量泵，如图1所示，包括定子1、转子2和叶片3，定子1和转子2相互嵌套设置，定子1和转子2的壁面之间设置叶片3，上述定子1、转子2和叶片3之间围成腔体11。 [0042] 其中，该变量泵还包括调节块5和进给控制组件，调节块5沿转子2的径向滑动插设在转子2壁面的插口中，插口朝向腔体11设置；进给控制组件与调节块5相连或间接关联，用于控制调节块5向腔体11内运动的进给状态和进给量，调节块5通过沿转子2的径向移动控制伸入腔体11的体积，以便改变腔体11的容积，从而实现调节泵的排量的目的。 [0043] 在上述实施例的基础上，优选的是，还包括有回位控制系统，与调节块5相连或间接关联，用于控制调节块5维持在初始位置或/和由进给状态回位至初始位置。 [0044] 本实施例变量泵中转子2、定子1和叶片3的具体结构是：叶片3沿转子2的径向滑动插设在转子2外壁面的插缝中；定子1的形状为筒状，套设在转子2的外侧。当然，设置伸入腔体11中的调节块5的技术手段并不限于此种结构的泵体，例如可以为转子套设在定子外侧的形式，其实现原理类似。 [0045] 在本实施例中，定子1和转子2的横截面形状均为圆形，且定子1与转子2偏心设置，上述结构多用于单作用叶片泵。 [0046] 另一种定子1和转子2相对结构的优选方案是，筒状定子1的横截面形状为椭圆形，转子2的横截面形状为圆形，所述定子1的中心与转子2的圆心同心设置，该结构多用于双作用叶片泵，利用椭圆形的1半径不等长实现叶片的伸缩运动，实现压缩供油。本实施例仅以上述定子1和转子2的横截面形状为例进行说明，并不作具体限定。 [0047] 在上述结构的变量泵中，调节块5的数量可以为一个或多个，分别设置在多个腔体11中。根据需要，可以在一个腔体11中设置一个或多个调节块5。 [0048] 在某种泵工况下，泵吸和泵排过程，调节块5在回位系统控制下均处于初始位置，泵的排量由定子1、转子2、叶片3和处于初始位置的调节块5确定。 [0049] 当根据实际需要，泵工况有所改变时，在泵吸过程中的状态是：调节块5在回位系统控制下处于初始位置；在泵排过程中的状态是：调节块5由进给控制组件的控制下处于进给状态，泵的排量由定子1、转子2、叶片3和处于不同位置的调节块5确定。相比上一工况，由于泵吸排过程调节块5的位置不同，所以泵的排量发生变化，从而实现了根据不同工况的需要提供泵排量的目的。 [0050] 本发明实施例一提供的变量泵通过进给控制组件控制调节块沿转子的径向做进给运动，从而调节腔体的容积，实现泵调节压缩供液量的目的。 [0051] 实施例二 [0052] 图2为本发明实施例二提供的变量泵在调节块位于初始位置时的结构侧视图，图3为本发明实施例二提供的变量泵在调节块移动后的结构截面图，图4为本发明实施例二提供的变量泵在调节块移动后的结构侧视图。本发明实施例二提供了一种变量泵，请同时参照图1-4，包括定子1、转子2和叶片3，定子1和转子2相互嵌套设置，定子1和转子2的壁面之间设置叶片3，上述定子1、转子2和叶片3之间围成腔体11，其中，该变量泵还包括调节块5和进给控制组件，调节块5沿转子2的径向滑动插设在转子2壁面的插口中，朝向腔体11设置；进给控制组件与调节块5相连或间接关联，用于控制调节块5向腔体11内运动的进给量，该进给控制组件具体包括移动块6和驱动件，移动块6沿转子2的轴向，穿过转子2侧面开设的凹槽与调节块5相连，移动块6和调节块5之间通过相互匹配的楔形面相连；驱动件设置在转子2的外侧，与移动块6相连，用于驱动移动块6沿转子2的轴向移动。 [0053] 该变量泵的工作过程为：驱动件在外界控制单元作用下，可以根据泵的工况和泵的吸排过程驱动移动块6在随转子2转动的同时沿转子2轴向做进给运动，以驱动调节块5沿转子2的径向做进给位移，以改变腔体11的容积，实现泵的变量供液的目的。 [0054] 在上述实施例的基础上，调节块5与移动块6的楔形面上优选的分别设置有相互勾接配合的滑道和滑槽，该滑道和滑槽可以为T字型或燕尾型，滑道和滑槽的设置可以将调节块5与移动块6可拆卸的连接在一起，提高运动的连续性。滑道和滑槽的型式只要满足可拆卸的连接调节块5和移动块6即可，在形状上并不具体限定。通过滑道和滑槽的勾接配合，能够限制调节块5和移动块6在垂直于楔形面的方向上相对运动，仅能沿楔形面方向相对滑动。 [0055] 在某种泵工况下，泵吸和泵排过程，调节块5在回位系统控制下均处于初始位置，泵的排量由定子1、转子2、叶片3和处于初始位置的调节块5确定。 [0056] 当根据实际需要，泵工况有所改变时，在泵吸过程中的状态是：调节块5在回位系统控制下处于初始位置；在泵排过程中的状态是：调节块5由进给控制组件的控制下处于进给状态，泵的排量由定子1、转子2、叶片3和处于不同位置的调节块5确定。相比上一工况，由于泵吸排过程调节块5的位置不同，所以泵的排量发生变化，从而实现了根据不同工况的需要提供泵排量的目的。 [0057] 优选的是，上述回位控制系统可以为回位弹簧7，抵顶在移动块6伸入转子2的端部与正对的转子2内壁之间。当移动块6做进给运动后会压缩该回位弹簧7。在完成一次供液后，若撤去进给量的控制，则在回位弹簧7的弹力作用下可以使移动块6复位，由于移动块6与调节块5之间由滑道与滑槽滑动连接，从而带动调节块5克服旋转惯性力后复位，并使调节块5的运动位置更精确。回位弹簧7还可以设计在移动块6背离伸入转子2的端部与转子2的外壁之间，来实现调节块5的复位。 [0058] 调节块5可以通过与移动块6勾接，在移动块6的带动下进行回位，也可以仅与移动块6接触相接，单独在回位控制系统的作用下回位。 [0059] 还可以利用弹簧在拉伸状态下的收缩力作为回位动力，例如该回位弹簧拉伸设置在调节块5背离腔体11的端部和正对的插口内壁之间，用于控制调节块5回位至插口内。 [0060] 本发明实施例二提供的变量泵通过驱动件控制移动块沿转子的轴向进给运动，以推动调节块沿转子的径向运动，从而调节腔体的容积，实现了变量泵容量可调节的功能，当用于发动机机油泵时，减少了发动机供油的浪费，提高了发动机的经济性。 [0061] 实施例三 [0062] 图5为本发明实施例三提供的变量泵中的凸桃盘结构主视图，图6为本发明实施例三提供的变量泵中的凸桃盘结构侧视图，本发明实施例三提供了一种变量泵，请同时参照图1-6，包括定子1、转子2和叶片3，定子1和转子2相互嵌套设置，定子1和转子2的壁面之间设置叶片3，上述定子1、转子2和叶片3之间围成腔体11，其中，该变量泵还包括调节块5和进给控制组件，调节块5沿转子2的径向滑动插设在转子2壁面的插口中，朝向腔体11设置；进给控制组件与调节块5相连或间接关联，用于控制调节块5向腔体11内运动的进给量，该进给控制组件具体包括移动块6和驱动件，移动块6沿转子2的轴向，穿过转子2侧面开设的凹槽与调节块5相连，移动块6和调节块5之间通过相互匹配的楔形面相连；驱动件设置在转子2的外侧，与移动块6相连，用于驱动移动块6沿转子2的轴向移动，该驱动件具体可以为一凸桃盘8，相对定子1的周向角度固定设置，凸桃盘8包括盘状本体4和环形凸台状的凸桃10，凸桃10朝向移动块6设置，与移动块6抵触相接。凸桃盘8与随转子2绕轴线转动的移动块6形成凸轮机构，从而控制移动块6在随转子2转动的同时相对于转子2的轴向做进给运动。凸桃10的侧面轮廓为平滑过渡的型线，平滑过渡的型线可以与移动块6平滑接触使运动更平稳。 [0063] 在上述实施例的基础上，进给控制组件还优选包括控制执行单元，与凸桃盘8相连，用于控制凸桃盘8相对转子2的轴向进给移动。上述控制执行单元可以为电控液压系统，也可以为电控马达系统，控制凸桃盘8的进给移动。 [0064] 以定子和转子为偏心设置的变量泵为例，上述三个实施例中变量泵排液量的计算以及排液量可调的过程具体如下：请参照图1和图2，当调节块5在泵吸排工况都处于位于初始位置时，此时的调节块5没有起到调节排油容积的作用，其中，定子1和转子2的直径分别为D和d，定子1的厚度为L，两相邻叶片3之间的夹角为β，叶片3的数量为Z，定子1的中心O1与转子2的中心O2之间的偏心距为e，由于该偏心距e的存在，使定子1、转子 2和叶片3围成的容积在最大和最小情况下分别为V1和V2。当转子2旋转一周，相邻两叶片3围成的体积变化为由最大体积V1变成最小体积V2。如果近似的将AB和CD均认为是以O1为圆心的圆弧，那么有： [0065] V1＝βL[(D/2+e)2+(d/2)2]/2； [0066] V2＝βL[(D/2-e)2+(d/2)2]/2； [0067] 于是，泵的排量为： [0068] V＝Z*(V1-V2)＝2πDLe； [0069] 泵的实际流量为： [0070] Q＝2πDLenη，其中，η为泵容积效率，n为泵转速。如前所述此公式是以定子和转子为偏心设置的变量泵为例，在其他泵上应用此发明时公式不同与此，但在此不再具体说明。 [0071] 请参照图3-6，如前述说明中所提及，处于泵吸工况时，移动块6在回位弹簧7的作用下处于初始位置。两叶片3之间的调节块5也在回位控制组件的作用下处于初始位置；根据泵的工况需求，控制执行单元9对凸桃盘8施加向转子2靠近方向的进给位移x，随着转子2的旋转移动块6平滑的与凸桃盘8的凸桃10接触，并受力沿转子2轴向进给移动，从而使调节块5受力沿转子2径向向外移动。在泵排阶段时，移动块6沿转子2轴向位移x，容积调节块5沿转子2径向位移y。 [0072] 于是，实际处于压缩供油阶段的排油体积由定子1、转子2、相邻两叶片3和调节块5围成。实际最小体积为V2减去V3。 [0073] 于是，容积调节状态下的泵排量为： [0074] V′＝Z*[V1-(V2-V3)]＝Z*(V1-V2+V3)＝2πDLe+Z*V3； [0075] 泵的实际流量为： [0076] Q＝2πDLenη+Znη*V3； [0077] 由此可见，根据泵的工作需求控制调节块在泵排阶段相对转子在径向上的位移，实现了泵容量的调节。 [0078] 本发明实施例提供的变量泵通过进给控制组件控制调节块的移动改变腔体的体积，实现了不同工况下泵排量可调整的目的，提高了泵的经济性，节约了成本。 [0079] 本发明实施例还提供了一种发动机，其中包括本发明任意实施例提供的变量泵，该变量泵具体可以为机油泵。 [0080] 本发明实施例提供的发动机通过调节块调节供油泵容量，实现了容量可调节的功能，减少了发动机供油的浪费，提高了发动机的经济性。 [0081] 本发明实施例又提供了一种汽车，其中包括本发明任意实施例提供的发动机。 [0083] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 |
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