一種變排量葉片泵

《一種變排量葉片泵》是寧波聖龍汽車動力系統股份有限公司於2013年12月5日申請的專利，該專利的申請號為2013106552701，公布號為CN103671093A，授權公布日為2014年3月26日，發明人是羅玉龍、周培良、項鑫、鄒娟。

《一種變排量葉片泵》公開了一種變排量葉片泵，它包括偏心環（2）、轉子（3）和用於調節所述偏心環（2）與轉子（3）偏心距離的調節機構，其特徵在於：所述變排量葉片泵還包括用於驅動調節機構使偏心環（2）與轉子（3）的偏心距離改變的先導閥（4），所述先導閥（4）和調節機構之間通過油管（5）相連通。採用該發明結構，由於通過先導閥的控制，避免了從泵腔中反饋油壓信息因此也就避免了排量調節的滯後性和誤差，同時也避免了在高速下的壓降現象對控制系統的干擾，因此無需人為的去提高高速安全壓力值，從而實現了最佳的能量利用率。

2018年12月20日，《一種變排量葉片泵》獲得第二十屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種變排量葉片泵》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種變排量葉片泵
• 公告號：CN103671093A
• 授權日：2014年3月26日
• 申請號：2013106552701
• 申請日：2013年12月5日
• 申請人：寧波聖龍汽車動力系統股份有限公司
• 地址：浙江省寧波市鄞州區投資創業中心金達路788號
• 發明人：羅玉龍、周培良、項鑫、鄒娟
• Int.Cl.：F04C2/344(2006.01)I; F04C14/22(2006.01)I; F04C14/24(2006.01)I
• 代理機構代理人：寧波市鄞州甬致專利代理事務所
• 代理人：代忠炯
• 類別：發明專利

專利背景

截至2013年12月5日，隨著現代化社會的發展，汽車作為一種重要的交通工具已經越來越多的走進了人們的生活。而作為汽車核心部件的發動機，其潤滑系統的好壞直接影響到發動機的性能和壽命。傳統汽車發動機的潤滑系統簡單來說是通過發動機轉軸帶動油泵轉子轉動，從而帶動設於轉子上的若干葉片轉動，通過油泵內腔與轉軸的偏心設定，使葉片轉動過程中所述若干葉片圍成的不同容積大小的腔室得到壓縮和擴張，最終實現負壓吸油和高壓輸油。由此可見，在該類油泵中當其內腔中心與轉軸軸線之間的偏心距離固定後，其提供的高壓油液的輸出量大小則完全由發動機轉速決定，即稱之為定排量泵。因此，不難想像，當汽車處於高速運行時，其油液的輸送往往過量浪費。這顯然不符合汽車發展過程中，高效節能環保的方針。

而在截至2013年12月5日技術中已經有這樣一種油液輸出量可調節的變排量泵，例如專利號為200580043674.9的發明專利，它的設計原理簡單來說是在傳統的定排量泵的基礎上增設一個控制環，所述控制環設於油泵的腔體內，並套於所述葉片和轉子外使葉片和轉子在所述控制環的腔室內轉動，且該控制環的一端固定在油泵的內壁上，其另一端設有用於調節控制環擺動的調節機構，由此通過調節機構使控制環的內腔中心和轉軸的軸線之間的偏心距離可調，從而改變油液被壓縮的程度，即改變油液的排量，最終滿足汽車在不同時速下的油液穩壓輸出。因此，該變排量泵的工作流程是首先感應器檢測到腔體內油液壓力值，反饋到系統，由系統判斷壓力值大小，再通過控制調節機構使控制環擺動，調整到最佳排量位置。這一技術方案也成為該行業內變排量泵的設計基礎。而針對這一技術，客觀存在以下幾點缺陷：

1、感應器檢測到油液的壓力信息反饋到系統，再由系統控制調節機構驅使控制環擺動，但是在一過程當中，由於所述控制環往往較大，因此由於其自身的慣性，該油液排量的調節必然存在滯後性。

2、所述控制環在擺動過程中其與泵體內壁之間必然存在一定摩擦，無論是二者直接接觸的摩擦力，還是通過密封件產生的摩擦力，都始終與運動方向相反，因此該摩擦力將會導致控制環擺動前後所需的力不相同，由此將會使調節機構的控制存在誤差，從而導致系統控制的誤差。

3、當汽車發動機進行高速運轉時，所述油液被壓縮的程度也會加劇，由此在容腔的負壓區域由於汽蝕現象將會產生氣泡。因此所述容腔內的平衡力將會被打破，即負壓區域由於氣泡將喪失部分液壓力，從而使增壓區域對控制環產生一個減排量的扭矩，使發動機在高速過程中有一個壓降。這也就是該行業內一直存在的高速壓降的難題，所以該行業中為了滿足高速狀態的安全壓力要求，往往需要人為的提高其高速壓力的標準用於克服上述的壓降現象。由此不得已造成了一定的高速狀態的能量浪費。

發明內容

專利目的

《一種變排量葉片泵》提供一種控制精確及時且高速狀態能量利用率高的變排量葉片泵。

技術方案

《一種變排量葉片泵》的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的變排量葉片泵：它包括設於所述泵腔內的偏心環、與所述偏心環的內腔偏心設定的轉子和用於調節所述偏心環與轉子偏心距離的調節機構，所述偏心環的外圓周壁的一側與泵腔的內壁之間通過圓柱銷鉸鏈連線，其另一側設有延長臂，其特徵在於，所述變排量葉片泵還包括用於驅動調節機構使偏心環與轉子的偏心距離改變的先導閥，所述先導閥與調節機構之間通過油管相連通。

具體地，所述調節機構包括減排量腔、增排量腔和復位彈簧，所述減排量腔設於所述延長臂的相對於轉子偏心位置的相反一側，由第一密封件、設於圓柱銷上的密封圈、偏心環側壁和泵腔內壁圍成，所述增排量腔設於所述延長臂上與減排量腔相反的一側，且由第二密封件、設於圓柱銷上的密封圈、偏心環側壁和泵腔內壁圍成，所述復位彈簧設於所述增排量腔內且其一端抵靠在所述延長臂上，其另一端抵靠在泵腔內壁上。

作為《一種變排量葉片泵》的一種改進，所述先導閥包括閥體、設於所述閥體內的可以沿軸向滑動的閥芯和用於預緊閥芯的預緊彈簧，所述閥體的周向上設有第一油口、第二油口和卸油口，所述閥芯上設有用於連通第一油口與第二油口的第一液壓腔和用於連通第二油口和卸油口的第二液壓腔，所述閥體內還設有與閥芯底端相對應的第三油口，所述閥芯的頂端還設有容置槽，所述預緊彈簧的一端設於所述容置槽內，其另一端與閥體相抵靠。通過先導閥的設計，實現不同油口對應相應的調節機構中的腔體，從而通過先導閥的壓力調節控制調節機構，因此油液壓力信息的反饋直接在先導閥中完成，避免了泵腔內的干擾因素對油液壓力信息的干擾。

作為一種優選，所述第三油口對應的閥芯底端的周向均設有第二倒角，所述閥體上設有與所述第二倒角對應的第一倒角，且所述第一倒角角度大於所述第二倒角的角度。當第一倒角角度大於第二倒角角度時，在滿排量工作中，即閥芯的低端運行到最接近閥體腔內下端面的時候，可以有效避免兩端面直接貼合，因此也就排出了在閥芯從滿排量工作切換到別的工作狀態時，由於端面面積突然改變導致的瞬態油壓波動。

更進一步地，所述第一油口、第三油口和減排量腔對應的第四油口均通過油管與主油口相連通，所述第二油口與增排量腔相連通。

作為《一種變排量葉片泵》的另一種改進，所述預緊彈簧與閥體之間設有彈力調節裝置，所述彈力調節裝置的一端與閥體之間螺紋連線，其另一端設有凸台，所述凸台的端面與預緊彈簧的一端相抵靠。通過旋緊彈力調節裝置可以控制所述凸台上升或下降，從而可以改變預緊彈簧的預緊力，即可以調節平穩輸油所在的穩壓值。

作為《一種變排量葉片泵》的最後一種改進，所述變排量葉片泵還包括電磁閥，所述閥芯上設有使閥芯克服預緊彈簧的第三液壓腔，所述電磁閥分別與主油口和第三液壓腔相連通，並且所述電磁閥與控制系統電連線。通過增設電磁閥和第三液壓腔，可以人為的控制閥芯克服預緊彈簧的油液壓力，從而可以將變排量泵改善為雙級，當然如果再增設多個電磁閥，其可以是多級的。

改善效果

《一種變排量葉片泵》具有以下優點：首先，調節機構中的減排量腔與主油口連通，而增排量腔則通過先導閥的第一油口、第一液壓腔和第二油口與主油管相連通，因此可以通過先導閥控制增排量腔的油液連通和卸載，從而控制油泵的排量輸出。所以只要反饋先導閥中的油液壓力即可，這也避免了從泵腔中反饋油壓信息導致的滯後性和誤差。其次，當油壓的反饋信息直接從先導閥中得到後也避免了在高速下的壓降現象對控制系統的干擾，因此無需人為的去提高高速安全壓力值，從而實現了最佳的能量利用率。

附圖說明

圖1為《一種變排量葉片泵》的結構示意圖。

圖2為《一種變排量葉片泵》去除泵蓋和先導閥後的內部結構示意圖。

圖3為圖1中“A”方向的截面結構示意圖。

圖4為圖3中“B”的放大示意圖。

圖中所示：1、泵腔，1.1、第一密封件，1.2、第二密封件，1.3、密封圈，2、偏心環，2.1、圓柱銷，2.2、延長臂，3、轉子，4、先導閥，4.1、閥體，4.1.1、第一油口，4.1.2、第二油口，4.1.3、第三油口，4.1.4、卸油口，4.1.5、第一倒角，4.1.6、第四油口，4.2、閥芯，4.2.1、第一液壓腔，4.2.2、第二液壓腔，4.2.3、第三液壓腔，4.2.4、容置槽，4.2.5、第二倒角，4.3、預緊彈簧，5、油管，5.1、主油口，6、減排量腔，7、增排量腔，8、復位彈簧，9、彈力調節裝置，9.1、凸台，10、電磁閥。

技術領域

《一種變排量葉片泵》涉及汽車發動機領域的油泵，具體地涉及一種變排量葉片泵。

權利要求

1.一種變排量葉片泵，包括設於泵腔（1）內的偏心環（2）、與所述偏心環（2）的內腔偏心設定的轉子（3）和用於調節所述偏心環（2）與轉子（3）偏心距離的調節機構，所述偏心環（2）的外圓周壁的一側與泵腔（1）的內壁之間通過圓柱銷（2.1）鉸鏈連線，其另一側設有延長臂（2.2），其特徵在於：所述變排量葉片泵還包括用於驅動調節機構使偏心環（2）與轉子（3）的偏心距離改變的先導閥（4），所述先導閥（4）和調節機構之間通過油管（5）相連通；所述調節機構包括減排量腔（6）、增排量腔（7）和復位彈簧（8），所述減排量腔（6）設於所述延長臂（2.2）的相對於轉子（3）偏心位置的相反一側，由第一密封件（1.1）、設於圓柱銷（2.1）上的密封圈（1.3）、偏心環（2）側壁和泵腔（1）內壁圍成，所述增排量腔（7）設於所述延長臂（2.2）上與減排量腔（6）相反的一側，且由第二密封件（1.2）、設於圓柱銷（2.1）上的密封圈（1.3）、偏心環（2）側壁和泵腔（1）內壁圍成，所述復位彈簧（8）設於所述增排量腔（7）內且其一端抵靠在所述延長臂（2.2）上，其另一端抵靠在泵腔（1）內壁上；所述先導閥（4）包括閥體（4.1）、設於所述閥體（4.1）內的可以沿軸向滑動的閥芯（4.2）和用於預緊閥芯（4.2）的預緊彈簧（4.3），所述閥體（4.1）的周向上設有第一油口（4.1.1）、第二油口（4.1.2）和卸油口（4.1.4），所述閥芯（4.2）上設有用於連通第一油口（4.1.1）與第二油口（4.1.2）的第一液壓腔（4.2.1）和用於連通第二油口（4.1.2）和卸油口（4.1.4）的第二液壓腔（4.2.2），所述閥體（4.1）內還設有與閥芯（4.2）底端相對應的第三油口（4.1.3），所述閥芯（4.2）的頂端還設有容置槽（4.2.4），所述預緊彈簧（4.3）的一端設於所述容置槽（4.2.4）內，其另一端與閥體（4.1）相抵靠。

2.根據權利要求1所述的變排量葉片泵，其特徵在於：所述第三油口（4.1.3）對應的閥芯（4.2）底端的周向均設有第二倒角（4.2.5），所述閥體（4.1）上設有與所述第二倒角（4.2.5）對應的第一倒角（4.1.5），且所述第一倒角（4.1.5）角度大於所述第二倒角（4.2.5）的角度。

3.根據權利要求1所述的變排量葉片泵，其特徵在於：所述第一油口（4.1.1）、第三油口（4.1.3）和減排量腔（6）對應的第四油口（4.1.6）均通過油管（5）與主油口（5.1）相連通，所述第二油口（4.1.2）與增排量腔（7）相連通。

4.根據權利要求1所述的變排量葉片泵，其特徵在於：所述預緊彈簧（4.3）與閥體（4.1）之間設有彈力調節裝置（9），所述彈力調節裝置（9）的一端與閥體（4.1）之間螺紋連線，其另一端設有凸台（9.1），所述凸台（9.1）的端面與預緊彈簧（4.3）的一端相抵靠。

5.根據權利要求1所述的變排量葉片泵，其特徵在於：所述變排量葉片泵還包括電磁閥（10），所述閥芯（4.2）上設有使閥芯（4.2）克服預緊彈簧（4.3）的第三液壓腔（4.2.3），所述電磁閥（10）分別與主油口（5.1）和第三液壓腔（4.2.3）相連通，並且所述電磁閥（10）與控制系統電連線。

實施方式

如圖1和圖2所示，《一種變排量葉片泵》的變排量葉片泵，包括設於所述泵腔1內的偏心環2、與所述偏心環2的內腔偏心設定的轉子3和用於調節所述偏心環2與轉子3偏心距離的調節機構。該處所指的偏心設定是指所述偏心環2內腔的幾何中心與轉子的軸線不重合，因此繞轉子3軸線周向設定的葉片將偏心環2內腔分割成不同體積的若干腔體，由此當轉子3帶動葉片轉動時，其不同腔體之間不停的進行壓縮和擴張，而所述偏心距離的大小則決定了不同腔體之間的體積差異，因此偏心距離越大則其壓縮和擴張的程度越大。所述偏心環2的外圓周壁的一側與泵腔1的內壁之間通過圓柱銷2.1鉸鏈連線，其另一側設有延長臂2.2。通過圓柱銷2.1可以實現偏心環2的擺動，因此也就可以改變偏心距，由此改變油液壓縮和擴張的程度，即實現了油液排量的變化。所述變排量葉片泵還包括用於驅動調節機構使偏心環2與轉子3的偏心距離改變的先導閥4，所述先導閥4和調節機構之間通過油管5相連通。該處所述的先導閥4驅動所述調節機構是指，通過先導閥4的各出油口和調節機構各自的油腔相連通，由此，通過先導閥的各油口的連通與斷開控制調節機構不同腔體的有油工作和無油卸荷。

所述，調節機構控制偏心環2的擺動過程是通過減排量腔6、增排量腔7和復位彈簧8來實現的，所述減排量腔6設於所述延長臂2.2的相對於轉子3偏心位置的相反一側。當然排量腔6的作用是用於使油泵排量減少，也就是減少轉子3和偏心環2之間的偏心距離，因此所述減排量腔6設於圖2中的下方，而所述轉子則在圖2中較偏心環2的幾何中心偏上。並且所述減排量腔由第一密封件1.1、設於圓柱銷2.1上的密封圈1.3、偏心環2側壁和泵腔1內壁圍成一個封閉的腔體。所述增排量腔7設於所述延長臂2.2上與減排量腔6相反的一側，且由第二密封件1.2、設於圓柱銷2.1上的密封圈1.3、偏心環2側壁和泵腔1內壁圍成封閉的腔體，所述復位彈簧8設於所述增排量腔7內且其一端抵靠在所述延長臂2.2上，其另一端抵靠在泵腔1內壁上。由於存在了減排量腔6和增排量腔7，因此《一種變排量葉片泵》中的復位彈簧8可以選用剛度很小的彈簧，其主要作用只是起到一個復位作用，這不同於常規的變排量泵。在常規的變排量泵中，所述復位彈簧需要克服減排量腔6的壓力，使二者維持在一個穩壓輸出狀態，也就是說該復位彈簧8不僅起到復位作用，它還是一個穩壓輸出的平衡力，因此其需要彈力的較大。更因為所述安裝復位彈簧8的容腔空間有限，因此彈簧的壓縮量有限，不能選用較長的彈簧用以提供足夠的彈力，因此就需要對彈簧的剛度要求較高。這無形中也增加了彈簧的材料要求和裝配難度。而這些在《一種變排量葉片泵》中均得到了克服，因為《一種變排量葉片泵》中的復位彈簧8並不需要與減排量腔6實現二力平衡，當需要平衡力的時候，只需要增排量腔7注入一定油壓即可與減排量腔6相抵抗，因此該復位彈簧8可以選用常規的較小彈力的彈簧。

如圖3所示，所述先導閥4包括閥體4.1、設於所述閥體4.1內的可以沿軸向滑動的閥芯4.2和用於預緊閥芯4.2的預緊彈簧4.3，所述閥體4.1的周向上設有第一油口4.1.1、第二油口4.1.2和卸油口4.1.4，所述閥芯4.2上設有用於連通第一油口4.1.1與第二油口4.1.2的第一液壓腔4.2.1和用於連通第二油口4.1.2和卸油口4.1.4的第二液壓腔4.2.2。圖3中閥體的右側設有第一油口4.1.1，所述第一油口4.1.1的下方並列設有第二油口4.1.2，位於所述第二油口4.1.2下方的對應另一側設有卸油口4.1.4。當閥芯4.2下移到最低位置時第一液壓腔4.2.1將第一油口4.1.1和第二油口4.1.2連通，當所述閥芯4.3上移時所述第一液壓腔4.2.1隻與第一油口4.1.1連通，而第二油口4.1.2則通過第二液壓腔4.2.2與另一側的卸油口4.1.4相連通，從而使增排量腔7中的油液卸荷。所述閥體4.1內還設有與閥芯4.2底端相對應的第三油口4.1.3，當然所述第三油口4.1.3位於閥芯的底端，所述閥體上與該第三油口4.1.3對應的設有一個容腔，從而使油液通過第三油口4.1.3將閥芯4.2頂起，克服預緊彈簧4.3的彈力，實現閥芯4.2的軸向移動。作為優選，所述第三油口4.1.3對應的閥芯4.2底端的周向均設有第二倒角4.2.5，所述閥體4.1上設有與所述第二倒角4.2.5對應的第一倒角4.1.5，且所述第一倒角4.1.5角度大於所述第二倒角4.2.5的角度。不難發現，當閥芯4.2處於最低端位置時，其端面將於閥體4.1內腔的底面貼合，由此當閥芯4.2需要上升時，由於兩端面遠離的一瞬間，該端面的表面積瞬間變大，由此將會導致油液壓力對閥芯4.2低面瞬間的波動。而通過設定兩個倒角使二者端面不貼合，因此也就不存在油液壓力的瞬間波動。

所述閥芯4.2的頂端還設有容置槽4.2.4，所述預緊彈簧4.3的一端設於所述容置槽4.2.4內，其另一端與閥體4.1相抵靠。

所述第一油口4.1.1、第三油口4.1.3和減排量腔6對應的第四油口4.1.6均通過油管5與主油口5.1相連通，所述第二油口4.1.2與增排量腔7相連通。

所述預緊彈簧4.3與閥體4.1之間設有彈力調節裝置9，所述彈力調節裝置9的一端與閥體4.1之間螺紋連線，其另一端設有凸台9.1，所述凸台9.1的端面與預緊彈簧4.3的一端相抵靠。通過旋緊彈力調節裝置可以控制所述凸台9.1上升或下降，從而可以改變預緊彈簧的預緊力，即可以調節平穩輸油所在的穩壓值。

所述變排量葉片泵還包括電磁閥10，所述閥芯4.2上設有使閥芯4.2克服預緊彈簧4.3的第三液壓腔4.2.3，所述電磁閥10分別與主油口5.1和第三液壓腔4.2.3相連通，並且所述電磁閥10與控制系統電連線。

《一種變排量葉片泵》的工作原理是這樣的：當油液壓力較小需要滿排量工作時，所述第三油口4.1.3內的油液壓力小於預緊彈簧4.3的預緊力，因此閥芯4.2位於最低位置，第一液壓腔4.2.1將第一油口4.1.1和第二油口4.1.2連通，使增排量腔7與主油口5.1相連通，因此增排量腔7與減排量腔6的油液壓力相抵消，在復位彈簧8的作用下，偏心環2處於最大排量位置。當油液壓力過大超過預緊彈簧4.3的預緊力的時候，所述第三油口4.1.3中的油液壓力作用於閥芯4.2的底端，從而使閥芯4.2克服預緊彈簧4.3的彈力上升，由此使第一液壓腔4.2.1上移與第二油口4.1.2斷開，另外使第二液壓腔4.2.2上移連通卸油口4.1.4和第二油口4.1.2，從而使增排量腔7與卸油口4.1.4連通，油液壓力卸荷，因此在減排量腔6的壓力作用下使偏心環2擺動減少排量輸出。最終排量穩定在一個恆定值輸出。

同樣地，當增設電磁閥10時，通過控制電磁閥10的開合，可以人為的調節作用於閥芯4.2上的上升力，因此可以實現油液壓力在另一個恆定值輸出。

另外，《一種變排量葉片泵》中提到的所述先導閥的相應油口和調節機構的腔體與主油口相連通，其目的是為所述調節機構提供一個液壓動力源，因此，所述主油口的油液來源不僅僅局限於主油道，它還可以是機油泵的出油口。

榮譽表彰

2018年12月20日，《一種變排量葉片泵》獲得第二十屆中國專利優秀獎。