变量泵
专利汇可以提供变量泵专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种变量 泵 ，包括控制 阀 ，该 控制阀 形成有：高压腔室，用于将测流量孔的上游侧的高压 流体 引入其中；压 力 腔室，用于将测流量孔的下游侧的 压力流体 引入其中；低压腔室，该低压腔室布置在高压腔室和压力腔室之间，用于将低压流体引入其中；连通通道，用于在高压腔室和低压腔室中的一个和泵的第一流体压力腔室之间提供流体连通。第一和第二凹入槽形成于控制阀的阀塞的外周表面中，以便当阀塞执行在高压腔室和低压腔室之间的选择转换以便将流体供给连通通道时，通过控制阀的连通通道而在低压腔室和高压腔室之间提供流体连通，从而防止在第一流体压力腔室中的压力突然升高。，下面是变量泵专利的具体信息内容。
1.一种变量泵，包括：
壳体；
凸轮环，该凸轮环布置在壳体中并可在壳体中摆动；
密封部件，该密封部件布置在形成于壳体和凸轮环之间的腔室内， 该密封部件将腔室分成两个部分，这两个部分确定了第一和第二流体 压力腔室，第二流体压力腔室内引入低压流体；
转子，该转子在凸轮环内旋转，并形成有狭槽，该转子的轴线偏 离凸轮环的轴线；
多个叶片，这些叶片可伸缩地插入狭槽内；
偏压装置，该偏压装置布置在第二流体压力腔室内，该偏压装置 沿使得限定于凸轮环、转子和叶片之间的泵室的容积增加的方向而将 凸轮环偏压向第一流体压力腔室；
孔，该孔布置在排出通道上，该排出通道将从排出口排出的流体 供给液压装置；
控制阀，该控制阀通过在孔的上游侧和下游侧之间的压力差来操 作，该控制阀包括阀塞，阀塞可滑动地布置在阀孔中，控制阀根据阀 塞的滑动位置来控制第一流体压力腔室的压力，该压力将使凸轮环振 荡，以便可变地控制流体的流量，控制阀形成有：高压腔室，用于将 所述孔的上游侧的高压流体引入其中；压力腔室，用于将所述孔的下 游侧的压力流体引入其中；低压腔室，该低压腔室布置在高压腔室和 压力腔室之间，用于将低压流体引入其中；连通通道，用于在高压腔 室和低压腔室中的一个和第一流体压力腔室之间提供流体连通；以及
连通装置，当阀塞执行在高压腔室和低压腔室之间的选择转换以 便将流体供给连通通道时，该连通装置通过连通通道而在低压腔室和 高压腔室之间提供流体连通。
2.根据权利要求1所述的变量泵，其特征在于：连通装置包括形 成于阀塞的阀元件的外周表面中的至少一个凹入槽。
3.根据权利要求2所述的变量泵，其特征在于：该至少一个凹入 槽布置在控制阀的高压腔室侧和低压腔室侧中的一侧。
4.根据权利要求2所述的变量泵，其特征在于：该至少一个凹入 槽布置在控制阀的高压腔室侧和低压腔室侧，且阀塞包括在该至少一 个凹入槽之间的接合区域。
5.根据权利要求2所述的变量泵，其特征在于：该至少一个凹入 槽只布置在控制阀的低压腔室侧。
6.根据权利要求2所述的变量泵，其特征在于：该至少一个凹入 槽以倾斜方式形成，以便朝着控制阀的高压腔室侧和低压腔室侧中的 一侧而变大。
7.根据权利要求2所述的变量泵，其特征在于：该至少一个凹入 槽形成为阶梯形，以便朝着控制阀的高压腔室侧和低压腔室侧中的一 侧而变大。
8.根据权利要求1所述的变量泵，其特征在于：连通装置包括形 成于阀塞的阀元件的一端内的第一凹入槽和形成于所述阀元件的另一 端内的第二凹入槽，所述连通装置具有一过渡状态，在该过渡状态中， 第一和第二凹入槽在所述阀塞进行选择性的切换时与所述连通通道连 通。
9.根据权利要求8所述的变量泵，其特征在于：第一凹入槽沿所 述阀元件的轴向的长度比第二凹入槽沿所述阀元件的轴向的长度大， 第一凹入槽位于控制阀的低压腔室侧，第二凹入槽位于控制阀的高压 腔室侧。
10.根据权利要求8或9所述的变量泵，其特征在于：在不增压 的情况下从一流体储罐供给被引入第二流体压力腔室内的低压流体。
技术领域
本发明涉及一种变量泵，该变量泵用作向液压装置(例如汽车动 力转向装置)提供液压压力的源。
背景技术
叶片转子可旋转地布置在凸轮环中，该叶片转子的轴线偏离凸轮 环的中心。叶片转子包括：狭槽，该狭槽沿径向形成于外周上；以及 叶片，该叶片保持在该狭槽中，以便能相对于凸轮环的内周表面运动。
测流量孔布置到排出通道上，该排出通道用于将从形成于凸轮环 和各叶片之间的泵室排出的液压装置增压流体供给排出口。控制阀包 括阀塞，该阀塞通过在测流量孔的上游侧和下游侧之间的压力差而可 滑动地布置在阀孔内。根据阀塞的滑动位置来控制在第一流体压力腔 室中的流体压力。
特别是，控制阀包括：高压腔室，该高压腔室形成于阀塞的一端， 用于引导在测流量孔上游侧的增压流体；压力腔室，该压力腔室形成 于阀塞的另一端，并用于引导在泵的抽吸侧的增压流体；以及低压腔 室，该低压腔室包括基本形成于阀塞的外周表面中心的环形槽，用于 引导储罐中的增压流体。控制阀控制内部压力，这样，根据阀塞向压 力腔室的滑动，形成于阀塞外周上的柱形阀元件执行从低压腔室向高 压腔室的选择转换，以便将高压腔室中的流体供给第一流体压力腔室。
第二流体压力腔室与控制阀隔离，以便总是将泵的抽吸侧的压力 引入其中。
因此，在泵的低速旋转过程中，由于在测流量孔的上游侧和下游 侧之间的较小压力差，控制阀并不工作，这样，在储罐中的低压(大 气压)流体将供给第一流体压力腔室。因此，凸轮环通过布置在第二 流体压力腔室中的弹簧的偏压力而偏压向第一流体压力腔室，该凸轮 环的中心偏离叶片转子的中心。这增加了形成于叶片和凸轮环之间并 在第二流体压力腔室侧的泵室的容积，从而能够通过排出口和排出通 道向动力转向装置供给足够流量的增压流体。
当泵高速旋转时，由于在测流量孔的上游侧和下游侧之间的较大 压力差，控制阀的阀塞将推向压力腔室，这样，控制阀的阀元件运动， 以便执行从低压(储罐压力)腔室向高压腔室的转换。因此，排向排 出口的高度增压的流体供给第一流体压力腔室，以便使凸轮环克服弹 簧的偏压力而向第二流体压力腔室摆动，从而将泵室的容积控制为较 小值。因此，向动力转向装置供给预定流量的增压流体，从而保证它 的恒定流量。
在希望保证泵排量时的泵低速旋转的过程中，只有低压腔室内的 流体压力作用在第二压力腔室上(如上所述)，因此将防止出现增压流 体从第二流体压力腔室向外部的泄漏，从而能够充分保证泵的排量。
发明内容
因此，在第一流体压力腔室中的压力突然从低压转变成高压，使 得凸轮环沿摆动方向振荡，从而可能导致从泵排出的增压流体的流量 不稳定，直到在第一流体压力腔室内压力增加到足够大。而且，凸轮 环的振荡可能产生噪音。
因此，本发明的目的是提供一种变量泵，该变量泵能够使得从泵 排出的增压流体的流量稳定，同时抑制噪音的产生。
本发明主要提供了一种变量泵，包括：壳体；凸轮环，该凸轮环 布置在壳体中并可在壳体中摆动；密封部件，该密封部件布置在形成 于壳体和凸轮环之间的腔室内，该密封部件将腔室分成两个部分，这 两个部分确定了第一和第二流体压力腔室，第二流体压力腔室内引入 低压流体；转子，该转子在凸轮环内旋转，并形成有狭槽，该转子的 轴线偏离凸轮环的轴线；多个叶片，这些叶片可伸缩地插入狭槽内； 偏压装置，该偏压装置布置在第二流体压力腔室内，该偏压装置沿使 得限定于凸轮环、转子和叶片之间的泵室的容积增加的方向而将凸轮 环偏压向第一流体压力腔室；孔，该孔布置在排出通道上，该排出通 道将从排出口排出的流体供给液压装置；控制阀，该控制阀通过在孔 的上游侧和下游侧之间的压力差来操作，该控制阀包括阀塞，阀塞可 滑动地布置在阀孔中，控制阀根据阀塞的滑动位置来控制第一流体压 力腔室的压力，该压力将使凸轮环振荡，以便可变地控制流体的流量， 控制阀形成有：高压腔室，用于将所述孔的上游侧的高压流体引入其 中；压力腔室，用于将所述孔的下游侧的压力流体引入其中；低压腔 室，该低压腔室布置在高压腔室和压力腔室之间，用于将低压流体引 入其中；连通通道，用于在高压腔室和低压腔室中的一个和第一流体 压力腔室之间提供流体连通；以及连通装置，当阀塞执行在高压腔室 和低压腔室之间的选择转换以便将流体供给连通通道时，该连通装置 通过连通通道而在低压腔室和高压腔室之间提供流体连通。
附图说明
通过下面的说明并参考附图，可以清楚本发明的其它目的和特征， 附图中：
图1是沿图2中的线1-1的剖视图；
图2是表示本发明的变量泵实施例的纵剖图；
图3是类似于图1、沿图2中的线3-3的剖视图，用于说明实施 例的操作；
图4是表示图1中的局部B的放大剖视图；
图5是类似于图4、表示局部B的放大剖视图，用于说明阀元件 的操作；以及
图6是类似于图5、表示局部B的放大剖视图，用于说明阀元件 的操作。
具体实施方式
参考图2，变量泵作为用于向例如动力转向装置的液压装置供给 液压压力的源，并包括泵体1，该泵体1包括：杯形前部本体2，该前 部本体2位于图2中所示的左侧；以及后部本体3，该后部本体3位 于图2中所示的右侧。
前部本体2形成有凹形部分4，该凹形部分4在后部本体3侧的 端部，泵部件例如压力板5、凸轮环6、叶片转子7和连接环8装入该 凹形部分4中。当后部本体3的环形凸起3a插入凹形部分4的开口端 内时，前部本体2通过螺栓9与后部本体3连接。将环形密封部件10 放置在凹形部分4的开口端和环形凸起3a之间，以便密封凹形部分4 的内部。
压力板5布置在凹形部分4的底部，而连接环8以紧密接触的方 式布置在压力板5的外侧面上，凸轮环6和叶片转子7装入该连接环 8的内部。
参考图1，凸轮环6通过密封销11可摆动地布置在连接环8中， 该密封销11作为振荡转轴设置到连接环8的下面的内周部分，从而通 过该摆动增加和减小泵的容积。而且，凸轮环6与连接环8的内周表 面配合而限定沿凸轮环6的摆动方向在外周表面两侧的第一和第二流 体压力腔室12、13。
凸轮环6通过压缩螺旋弹簧或偏压装置14而沿朝着第一流体压力 腔室12的方向偏压，该压缩螺旋弹簧或偏压装置14的一端由塞子P 弹性支承，该塞子P在第二流体压力腔室13侧拧入前部本体2的侧 部内。而且，凸轮环6通过从控制阀29(如后面所述)供给第一流体 压力腔室12的增压流体与供给第二流体压力腔室13的增压(储罐压 力)流体和压缩螺旋弹簧14的偏压之间的相对压力而进行往复摆动。
第一和第二流体压力腔室12、13大致形成为月牙形，并通过密封 销11和布置成与密封销11对着的密封部件15(即大致离开该密封销 180°)而相互紧密地液封。
参考图1和2，叶片转子7可旋转地容纳于凸轮环6内，并通过 中心固定孔与穿过前部本体2布置的驱动轴16连接。叶片转子7包括： 狭槽17，该狭槽17沿径向形成于外周中；以及薄板叶片18，该叶片 18保持在该狭槽17内，以便可相对于凸轮环6的内周表面运动。驱 动轴16由未示出的发动机通过同步皮带等来驱动，并有由保持在后部 本体3中的滑动轴承19支承的前端以及由保持在前部本体2中的滚珠 轴承20支承的基端。
如图1所示，存储于储罐T中的工作流体通过固定在后部本体3 上的抽吸管22以及形成于后部本体3中的抽吸通道23和抽吸口24 而被吸入形成于凸轮环6的内周表面和叶片18之间的泵室21中。
被吸入泵室21内的工作流体通过形成于压力板5中的排出口25 而排到形成于前部本体2底部中的排出压力腔室26，该工作流体再通 过排出通道27而供给动力转向装置PS。测流量孔28设置到排出通道 27上。
如图1所示，控制阀29主要包括：柱形阀孔30，该阀孔30形成 于前部本体2的上部中；以及阀塞31，该阀塞31可轴向滑动地布置 在阀孔30中。
高压腔室33形成于阀孔30和阀塞31的前端之间，以便通过第一 压力通道32a而将在排出通道27的测流量孔28的上游侧的增压流体 引入该高压腔室33中。压力腔室34形成于阀孔30和阀塞31的后端 之间，以便通过第二压力通道32b而将在测流量孔28的下游侧的增压 流体引入该压力腔室34中。且低压腔室36形成于阀孔30的内周表面 和基本形成于阀塞31的外周表面中间的柱形环形槽31a之间，以便通 过低压通道35将储罐T内的工作流体引入该低压腔室36中。
阀孔30有在高压腔室33侧的端部开口，该端部开口由塞子48 封闭，且该阀孔30通过连通通道38和通道孔39而与第一流体压力腔 室12连通，该连通通道38的一端38a基本开口于阀孔30的中心，而 该通道孔39沿径向贯穿连接环8而形成。
阀塞31通过弹性支承在压力腔室34中的螺旋弹簧37的偏压力而 偏压向高压腔室33。阀塞31包括：接合区域41，该接合区域41形成 于后端外周，以便隔开压力腔室34和低压腔室36；以及阀元件42， 该阀元件42成一体地形成于外周表面的基本中间处，以便根据阀塞 31的滑动而在低压腔室36和高压腔室33之间进行选择转换以与连通 通道38流体连通。
特别是，参考图1和3，阀元件42形成为环形，并设置成这样， 即根据由高压腔室33和压力腔室34之间的压力差使阀塞31产生的滑 动，连通通道38的、在阀孔30侧的开口端38a转换成与低压腔室36 或者高压腔室33连通。
参考图4-6，阀元件42的外周表面有：第一凹入槽43，该第一 凹入槽43形成于低压腔室36侧的端部处；以及第二凹入槽44，该第 二凹入槽44形成于高压腔室33侧的端部处。第二接合区域45形成于 第一和第二凹入槽43、44之间。
第一凹入槽43形成为环形，并有设置成相对较大的轴向长度L， 以便延伸至阀元件42的基本上轴向中心处，且该第一凹入槽43有设 置成相当小的深度“d”。在第二接合区域45侧的台阶形内边缘43a 大致形成为类似光滑圆弧。
第二凹入槽44以倾斜方式形成为从第二接合区域45侧朝着高压 腔室33侧逐渐变大的形状，且它的长度L1小于第一凹入槽43的长 度L，且倾斜角θ设置成相当小，即为几度。
第二接合区域45的轴向长度设置为相对较小，并通过使外周表面 抵靠在阀孔30的内周表面上而断开在第一和第二凹入槽43、44之间 的流体连通。
第二流体压力腔室13设置成总是通过抽吸通道23、抽吸口24以 及形成于后部本体3的内端面中的连通槽46而将储罐T中的低压工 作流体引入其中。
安全阀47布置在阀塞31中，当动力转向装置PS的工作压力(在 压力腔室34中的压力)大于预定压力时，该安全阀47打开，从而将 增压流体排出至储罐T。
下面将介绍实施例的操作。在泵停止时，工作压力并不作用在控 制阀29的阀塞31上，因此，阀塞31处于静止状态，同时前端通过螺 旋弹簧37的偏压力而抵靠在塞子48的内表面上，如图1所示。
然后，通过起动内燃机，叶片转子7通过驱动轴16而旋转，同时 随着发动机转速的增加而使泵转速增加。在泵的低转速区域，测流量 孔28的上游侧和下游侧之间的压力差较小，因此阀塞31保持在静止 状态，在该状态下，它的前端通过螺旋弹簧37的偏压力而抵靠在塞子 48的内表面上。
在该状态下，参考图4，阀元件42布置成打开连通通道38，而第 二接合区域45设置成断开与高压腔室33的流体连通。因此，在储罐 T中的低压(大气压)工作流体通过低压通道35、控制阀29的低压 腔室36、连通通道38和通道孔39而引入第一流体压力腔室12内。 同样，在储罐T中的低压工作流体通过抽吸通道23等引入第二流体 压力腔室13中。
因此，参考图1，通过压缩螺旋弹簧14的偏压力，凸轮环6保持 在使泵室21有最大容积的位置。
当泵的转速随着发动机转速的增加而增加时，泵室21的排量逐渐 变大，以便使测流量孔28的上游侧和下游侧之间的压力差变大。当该 压力差大于预定值时，阀塞31克服螺旋弹簧37的偏压力而逐渐滑向 压力腔室34，如图3和图5所示。
在该阶段，第一凹入槽43部分对着连通通道38的开口端38a， 而第二凹入槽44也布置成部分对着开口端38a，同时第二接合区域45 的位置大致在开口端38a的中间。因此，在低压腔室36内的液压以及 在高压腔室33内的液压泄放于连通通道38内，且中等压力的增压流 体供给该连通通道38。也就是，低压和高压工作流体通过第一和第二 凹入槽43、44而逐渐引入连通通道38内。
当泵转速增加以便升高泵排出压力时，阀塞31滑向压力腔室34， 如图6所示，这样，阀元件42的第二凹入槽44运动至连通通道38 的开口端38a，从而使高压腔室33的开口区域变大。
在该阶段，第一凹入槽43保持部分对着连通通道38的开口端 38a。因此，低压腔室36的增压流体和高压腔室33的增压流体仍然存 在于连通通道38内，该连通通道内的压力保持中等压力。
这能够防止将压力突然升高的增压流体引入第一流体压力腔室 12内，从而防止出现突然的压力变化。因此，可以防止凸轮环6沿摆 动方向振荡，结果使泵的排量稳定，并抑制噪音的产生。
阀塞31在连续保持的这种预定位置中平衡。因此，随着增压流体 引入第一流体压力腔室12内，凸轮环6通过在第一和第二流体压力腔 室12、13之间的压力差以及压缩螺旋弹簧14的偏压力而保持在右侧 摆动位置，如图3所示。且泵室21在该位置处平衡，以便提供最小泵 排量。
然后，当泵转速减小时，在阀塞31两侧之间的压力差变小，从而 使阀塞31逐渐滑向左侧初始位置，如图1所示。不过，通过第一和第 二凹入槽43、44，在连通通道38(即第一流体压力腔室12)内的压 力不会发生突然降低，从而防止凸轮环6发生振荡。
而且，在第二接合区域45侧部的台阶形内边缘43a大致形成为类 似平滑圆弧的形状，因此能够将低压腔室36的增压流体平滑地供给连 通通道38。
还有，本发明的结构只包括形成于阀元件42中的很小的凹入槽 43、44。形成它们只需要简单和容易的加工，因此不仅减小了加工成 本，而且提高了凹入槽43、44的成型精度。
而且，第二凹入槽44以倾斜方式形成，从而能够在低压腔室36 和高压腔室33之间实现更平滑地连通。
而且，凹入槽43、44形成于阀元件42的轴向两侧，因此，不仅 能进一步提高在低压腔室36和高压腔室33之间的平滑连通，而且保 证在泵低速旋转时通过布置在凹入槽43、44之间的第二接合区域45 来断开连通通道38和高压腔室33之间的流体连通。
已经结合所示实施例介绍了本发明，但是应当注意，本发明并不 局限于此，在不超出本发明的范围的情况下可以进行各种变化和改变。
例如，凹入槽可以只在低压腔室36侧形成于阀元件42中。该可 选方案与形成两个凹入槽的情况相比能够减少加工成本。而且，在阀 元件42执行了从低压腔室36向高压腔室33的转换之后，在高压腔室 33侧的开口区域立即增大，同时在低压腔室36侧的开口区域只包括 凹入槽的较小开口区域，从而完全防止从高压腔室33流入连通通道 38中的增压流体流入低压腔室36内。
也可选择，凹入槽可以形成为阶梯形。该可选方案不仅能够在低 压腔室36和高压腔室33之间进行阶梯形连通，而且能够在阀塞31 的任何滑动位置处将流量控制在恒定值。
如上所述，根据本发明，当泵的转速从低转速变成高转速，以便 使控制阀的阀塞从低压腔室滑向高压腔室时，连通装置在它们之间进 行逐渐和平滑地转换，以便与连通通道进行流体连通，从而使连通通 道内的压力保持在中等压力。因此，将防止在第一流体压力腔室中出 现突然的压力变化。这能够防止凸轮环沿摆动方向发生振荡，从而使 泵的排量稳定。
而且，根据本发明，连通装置包括形成于阀塞的阀元件中的至少 一个凹入槽。它的形成只需要简单和容易的加工，因此不仅降低了加 工成本，而且提高了凹入槽的成型精度。
还有，根据本发明，至少一个凹入槽形成于阀塞的阀元件中并在 该阀元件的两侧，其中，该阀塞包括在该至少一个凹入槽之间的接合 区域，因此不仅能够进一步提高在低压腔室和高压腔室之间的平滑连 通，而且保证在泵低速旋转时通过该接合区域断开在连通通道和高压 腔室之间的流体连通。
而且，根据本发明，该至少一个凹入槽只布置在控制阀的低压腔 室侧。这与形成两个凹入槽的情况相比能够减少加工成本。而且，在 阀塞执行了从低压腔室向高压腔室的转换之后，在高压腔室侧的开口 区域立即增大，同时在低压腔室侧的开口区域只包括凹入槽的较小开 口区域，从而完全防止从高压腔室流入连通通道中的流体流入低压腔 室内。
而且，根据本发明，该至少一个凹入槽以倾斜方式形成，从而能 够在低压腔室和高压腔室之间实现更平滑地连通。
而且，根据本发明，该至少一个凹入槽形成为阶梯形，从而不仅 能够在低压腔室和高压腔室之间进行阶梯形连通，而且能够在阀塞的 任何滑动位置处将流量控制在恒定值。
2003年7月25日提交的日本专利申请P2003-279866的整个内容 被本文参引。
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