專利名稱：用于泵輸出壓力控制的控制系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制泵以4更控制泵的輸出壓力的系統(tǒng)與方法。更 具體地，本發(fā)明涉及一種控制泵以便以可選擇的輸出壓力來工作的系統(tǒng)與 方法，其中，所述控制系統(tǒng)與方法將進(jìn)行故障保護(hù)以提供超過最低要求的 輸出壓力。
背景技術(shù)：
用于諸如油之類的不可壓縮流體的泵通常是齒輪泵或者葉片泵。在諸 如汽車發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)之類的環(huán)境中，因?yàn)檫@些泵的輸出通常供給至能夠 模制為固定尺寸的孔的潤滑系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速變化時，這些泵將在 寬的速度范圍內(nèi)工作，從而導(dǎo)致泵的輸出量和輸出壓力隨著它們的工作速 度而變化。
通常，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速增大時，發(fā)動機(jī)要求潤滑油壓力從最低必要 水平增大至最高必要壓力水平，但是最高必要油壓通常是正好在發(fā)動機(jī)達(dá) 到其最大工作轉(zhuǎn)速之前從泵獲取的。因此，泵將在發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍的 很大部分中提供過度供給的潤滑油。
為了控制這種過度供給以及由此引起的可能以其它方式損壞發(fā)動機(jī)部 件的超壓，在這種環(huán)境中的定排量泵通常設(shè)置有泄壓閥，所述泄壓閥允許 過度供給的油中的不需要部分返回至油池或油箱，或者回流至泵的入口， 以便僅向發(fā)動機(jī)供給所需量的流體，且因此僅向發(fā)動機(jī)供給所需壓力的流 體。
盡管定排量泵配裝這種泄壓閥確實(shí)處理了在較高工作速度的過度供 給，但這種系統(tǒng)存在缺點(diǎn)。例如，即使泄壓閥防止輸送過度供給的流體的 不需要部分，但泵仍舊消耗輸入能量以泵送過度供給的流體，因此所述泵 會消耗超出需要的更多發(fā)動機(jī)動力。
對這種環(huán)境中的定排量泵的一種替代是變排量泵，變排量泵能夠是齒 輪泵或更常為葉片泵。這樣的泵包括可移動的控制部件，例如使得泵的每次旋轉(zhuǎn)的排量能夠改變的葉片泵中的泵環(huán)。通常，直接或間接地以來自泵 的輸出的加壓油供給連接至所述控制部件的控制活塞，并且，當(dāng)由供給到 控制活塞上的油的壓力所產(chǎn)生的力足以克服偏壓彈簧的力時，移動所述控 制部件以l更減小泵的排量并由此將所泵送的油量和油壓降低至所需水平。
如果所供給的加壓油的壓力低于所需水平，則在控制活塞處生成的力 低于由偏壓彈簧所生成的力，且偏壓彈簧將移動控制部件以^更增大泵的排 量。通過這種方式，能夠調(diào)節(jié)泵的輸出量(從而調(diào)節(jié)泵的輸出壓力)以便 保持所選擇的、平衡的壓力值。
盡管這種變排量泵提供了M定排量泵和泄壓閥的優(yōu)點(diǎn)，但是在一些 情況下需要進(jìn)一步相對于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速而不是僅相對于泵的輸出壓力來控 制這些泵的排量，由此使得設(shè)計(jì)者能夠改變由用于不同轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)工作 的泵所產(chǎn)生的所需壓力水平和/或流動。至少部分基于發(fā)動機(jī)的工作轉(zhuǎn)速的 有效的泵的排量控制能夠引起發(fā)動機(jī)效率和/或燃料消耗的改善。
盡管需要這樣的排量控制，但是還需要在排量控制系統(tǒng)發(fā)生故障的 情況下，所述系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行故障保護(hù)，使得正在由泵系統(tǒng)供給的發(fā)動機(jī)或 其它裝置免受臾難性的故障。具體地，因?yàn)闈櫥拖到y(tǒng)的故障能夠引^JL 動機(jī)的災(zāi)難性的故障，所以需要在何速度相關(guān)的排量控制系統(tǒng)必須進(jìn)行故 障保護(hù)以防止對發(fā)動機(jī)的損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新穎的用于控制泵系統(tǒng)的輸出的故障保護(hù) 控制系統(tǒng)及方法。
根據(jù)本發(fā)明笫一方面，提供有一種泵系統(tǒng)，用于向工作流體壓力需求 隨著自身工作速度而改變的裝置供給加壓工作流體，所述系統(tǒng)包括泵， 其由所述裝置操作，使得所述泵的工作速產(chǎn)依賴于所述裝置的工作H 所述泵包括控制部件以響應(yīng)于施加至所述控制部件的壓力來減小所述泵 的輸出；調(diào)節(jié)閥，其將所述泵的輸出連通至所述控制部件，所述調(diào)節(jié)閥具 有偏壓構(gòu)件以將所述調(diào)節(jié)閥偏壓至完全打開位置，且所述調(diào)節(jié)閥包括第
一室，其接收來自所述泵的所述輸出的加壓工作流體，以〗更生成對應(yīng)于所 述泵的輸出壓力逆著所述偏壓構(gòu)件作用以關(guān)閉所述閥的力；以及第二室， 其接收來自所述泵的所述輸出的加壓工作流體，以^t生成對應(yīng)于所述泵的
7所述輸出壓力的力，所述力與在所述第 一室中所生成的所述力 一起作用，
從而逆著所述偏壓構(gòu)件作用以關(guān)閉所述閥；以及可控閥，其中斷向所述第 二室供給加壓工作流體以改變所述泵的所述輸出壓力。
優(yōu)選地，所述泵為變排量泵。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供有一種泵系統(tǒng)，用于向工作流體壓力需 求隨自身工作速度而改變的裝置供給加壓工作流體，所述系統(tǒng)包括泵， 其由所述裝置操作，4吏得所述泵的工作i^依賴于所述裝置的工作速度， 所述泵包括第 一控制部件和第二控制部件，所述第一控制部件接收加壓工 作流體的第一供給，以響應(yīng)于所供給的工作流體的壓力來減小所述泵的輸 出，所述第二控制部件能夠工作而接收加壓工作流體的第二供給，以響應(yīng) 于所供給的工作流體的壓力來減小所述泵的輸出；調(diào)節(jié)閥，其將加壓工作 流體的第二供給連通至所述第二控制部件，將所述第二供給與所述第一供 給的效果疊加，所述調(diào)節(jié)閥具有偏壓構(gòu)件以將所述調(diào)節(jié)閥偏壓至完全打開 位置，并具有控制口以接收來自所述泵的加壓工作流體，從而克服偏壓構(gòu) 件的力而將所述調(diào)節(jié)閥迫壓至關(guān)閉位置；以及可控閥，其中斷向所述控制 口供給加壓工作流體以改變所述泵的所述輸出壓力。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種泵系統(tǒng)，用于向工作流體壓力需求 隨自身工作l變而改變的裝置供給加壓工作流體，所述系統(tǒng)包括泵，其 由所述裝置操作，使得所述泵的工作it^依賴于所述裝置的工作速度，所 述泵包括控制部件，其改變所述泵的排量；偏壓構(gòu)件，其將所述控制部 件偏壓到最大排量位置；第一控制室，其接收由所述泵加壓的工作流體， 以便在所述控制部件上產(chǎn)生力來克服所述偏壓構(gòu)件的偏壓作用，從而將所 述控制部件移向最小排量位置；第二控制室，其接收由所述泵加壓的工作 流體，以便在所述控制部件上產(chǎn)生力來克服所述偏壓構(gòu)件的偏壓作用，從 而將所述控制部件移向最小排量位置；第一調(diào)節(jié)閥，其向所述第一控制室 供給經(jīng)調(diào)節(jié)的量的加壓工作流體，以便使所述泵系統(tǒng)在第一平衡輸出壓力 操作；第二調(diào)節(jié)閥，其向所述第二控制室供給經(jīng)調(diào)節(jié)的量的加壓工作流體， 以便使所述泵系統(tǒng)在第二平衡輸出壓力操作，第二平衡操作壓力低于所述 第一平衡輸出壓力；以及調(diào)節(jié)岡，其能夠操作而選擇性地啟動所述第二調(diào)
節(jié)閥以便將所述泵系統(tǒng)的平衡輸出壓力從所述第一平衡輸出改變?yōu)樗?第二平衡輸出壓力。
本發(fā)明提供了一種用于向裝置提供加壓工作流體的泵系統(tǒng)及方法，所述裝置還驅(qū)動所述系統(tǒng)的泵，4吏得所述泵的工作ilJL隨著所述裝置的工作 速度改變且所述裝置的工作流體需求隨著所述裝置的工作i^而變化。所 述泵包括響應(yīng)于加壓工作流體的供給來減小由所述泵加壓的所述工作流 體的壓力的控制部件。在一種實(shí)施方式中，所述控制部件通過調(diào)節(jié)閥連通 至所述泵的輸出，所述調(diào)節(jié)閥被偏壓至打開位置并且包括能夠接收加壓工 作流體以便產(chǎn)生迫壓所述閥關(guān)閉的力的第一室和第二室，且通過控制裝置 能夠禁止向所述第二室供給加壓工作流體。
本發(fā)明還提供了一種泵系統(tǒng)及方法，其中，泵的控制部件接收加壓工 作流體的第一供給以響應(yīng)于所供給的工作流體的壓力來減小所述泵的輸 出，并且調(diào)節(jié)閥將加壓工作流體的第二供給連通至所述控制部件，所述第 二供給與所述第一供給的效果疊加。所述調(diào)節(jié)閥具有偏壓構(gòu)件以便將所述 調(diào)節(jié)閥偏壓至完全打開位置，且所述調(diào)節(jié)閥具有控制口以接收來自所述泵 的加壓工作流體，從而克服所述偏壓構(gòu)件的力將所述閥迫壓至關(guān)閉位置。 可控閥能夠操作而中斷向控制口供給加壓工作流體，以便改變所述泵的輸 出壓力。


現(xiàn)在將參考附圖僅通過示例的方式來對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描 述，其中
圖l示出了祁4t本發(fā)明的泵系統(tǒng)的示意性表示圖2以額定工作曲線和故障保護(hù)工作曲線示出了圖1的泵系統(tǒng)的泵的 輸出的圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一泵系統(tǒng)；
圖4以額定工作曲線和故障保護(hù)工作曲線示出了圖3的泵系統(tǒng)的泵的 輸出的圖示；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的又一泵系統(tǒng)；以及
圖6示出了才峰本發(fā)明的再一泵系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的具有壓力控制系統(tǒng)的泵系統(tǒng)在圖1中以20整體表示。泵系統(tǒng)20包括保持待泵送工作流體的油池24以及從油池24泵送工作流體的 泵28。
泵28優(yōu)選為具有能夠改變泵28的排量的控制部件32的變排量泵。但 是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，泵28可以是定排量泵，在這種情況下，控 制部件32可以是工作點(diǎn)能夠按照需要變化的泄壓閥。
壓力。當(dāng)i制管"36中'的工作流體的壓力、增加時，i制部件32減小來自 泵28的輸出40的工作流體的量，并因此減小來自泵28的輸出40的所述 工作流體的壓力。相反，當(dāng)經(jīng)由控制管路36供給至控制部件32的工作流 體的壓力降低時，控制部件32增大來自泵28的輸出40的工作流體的量， 并因此增大來自泵28的輸出40的所述工作流體的壓力。
輸出40將加壓工作流體供給至諸如發(fā)動機(jī)或正在被供以加壓工作流 體的其它裝置之類的裝置48，且裝置48還l^作泵28。因此，泵28的工作 速度隨著裝置48的工作il;變而改變。泵的輸出40還對三條控制給送部52、 56以及60進(jìn)行供給，每條控制給送部都在下文進(jìn)行描述。
盡管在圖示實(shí)施方式中控制給送部52、 56以及60都示出為直接連通 至泵28的輸出40,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，并不要求這樣，且在 許多情況下，事實(shí)上不需要這樣。
例如，如果裝置48是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，則通常需要控制發(fā)動機(jī)的油道中的 壓力，所述油道可以液壓方式定位于一個或多個過濾器或潤滑系統(tǒng)的其它 元件之后。在這樣的情況下，至少控制給送部60將被連接至所述油道，同 時控制給送部52能夠在液壓回路中的過濾器或其它部件之前或之后連通 至輸出40。
在圖1中，控制給送部52連接至調(diào)節(jié)閥的入口 (1)。在這里所圖示和 討論的本發(fā)明的實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)閥所采用的形式為滑閥，但是本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā)明不局限于使用滑閥，且本發(fā)明能夠采用其它任何 適合的調(diào)節(jié)岡。
在圖1中，滑閥64的入口 (I)連接至滑閥64的中央室，且滑閥64 的中央室中包括可移動的閥芯68,所述中央室具有作用為將閥芯68向第 一位置偏壓的偏壓彈簧72?；瑢?4進(jìn)一步包括具有控制口或入口 ( C )的 第一室76以及具有入口的第二室80。第一室76中的加壓工作流體將在閥芯68上生成第一力，用于逆著偏壓彈簧72的偏壓力作用，以便從第一位 置移動閥芯68。
相似地，第二室80中的加壓工作流體將在閥芯68上生成第二力，用 于逆著偏壓彈簧72的偏壓力作用，以l更從第一位置移動閥芯68。在笫一 室76和第二室80中在岡芯68上所生成的力疊加在一起，以《更逆著偏壓彈 簧72的偏壓力作用并從第一位置移動閥芯68。
滑閥64設(shè)置有三種工作模式。在第一模式中，當(dāng)閥芯68處于第一位 置時，控制管路36經(jīng)由管路38連接至油池24，因此向控制部件32施加 零壓力并使得流體能夠按照泵28以其最大輸出工作所需地那樣從控制部 件32流出。
在第二模式中，閥芯68由在第一室76和第二室80中的任一室或者兩 個室中所生成的力逆著偏壓彈簧72移動至第二位置，在第二位置處，控制 管路36被閥芯68隔斷。因此，控制部件32中的流體以一壓力以液壓方式
體泄漏之外),- 、 '、 、，- ,
在第三模式中，閥芯68由在第一室76和第二室80中的任一室或者兩 個室中所生成的力移至第三位置。在此位置，控制管路36連接至供給管路 52，由此將加壓流體應(yīng)用于減小泵的輸出的控制部件32。
以來自控制給送部60的加壓工作流體供給滑閥64的第二室80。第一 室76經(jīng)由控制器連接至控制給送部56，該控制器包括響應(yīng)于電控信號88 的電可控閥84。閥84可以是電磁操作的開/關(guān)類閥，或者，在當(dāng)前優(yōu)選的 實(shí)施方式中，閥84是電控比例閥，該電控比例閥在閥84的整個范圍內(nèi)提 供能夠電調(diào)節(jié)的壓降。
在閥84是開/關(guān)閥的實(shí)施方式中，能夠?yàn)楸?4選擇兩個平衡壓力中的 一個。在優(yōu)選實(shí)施方式中，在閥84是比例閥的情況下，通過在閥84的整 個范圍內(nèi)選擇以及調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)膲航?，能夠按需要為泵系統(tǒng)20選擇任意的平 衡工作壓力。
為了提供故障保護(hù)功能，滑閥64的第一室76和第二室80的有效加壓 面積選擇為使得僅在笫二室80中的加壓工作流體的作用下，泵輸出40 將達(dá)到第一平衡壓力，第一平衡壓力足夠高以便滿足裝置48在最壞情況的 條件下的需求，并且，在第二室80和第一室76中的加壓工作流體一起作
ii用的作用下，泵輸出40將呈現(xiàn)高于第一平衡壓力的第二平衡壓力。當(dāng)泵 24是變排量泵時，獲得第二平衡壓力要求較少能量，M任何情況下，第 二平衡壓力都將滿足裝置48在特定工作條件下的需求。
控制閥84響應(yīng)于能夠由發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)或其它合適的控制裝 置所產(chǎn)生的電控信號88。在開/關(guān)型閥的情況下，閥84將第一室76連接 至來自控制管路56的加壓工作流體或者經(jīng)由回流管M笫一室76連接至 油池24。
在閥84是電控比例閥的更優(yōu)選的實(shí)施方式中，電控信號88從零壓力 與泵輸出40的壓力之間選擇并調(diào)節(jié)供給至笫一控制室76的工作流體的壓 力。
現(xiàn)在對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)清楚的是，泵系統(tǒng)20允許泵28的輸 出壓力響應(yīng)于能夠與i!JL或其它任何控制參lt相關(guān)的控制信號88而改變。 在itJL相關(guān)參數(shù)的情況下，當(dāng)裝置48的速度增大時，向閥84提供適當(dāng)?shù)?控制信號88,中斷及減少供給至第一室76、或者從第一室76移除的工作 流體量。
供給至第一室76的工作流體的增加會增大在第一室76中產(chǎn)生的、逆 著偏壓彈簧72作用的力。當(dāng)此增大后的力與在第二室80中產(chǎn)生的力結(jié)合 足以克服偏壓彈簧72的偏壓力而從第一位置移動閥芯68時，將工作流體 從控制給送部52供給至控制管路36，并由此供給至控制部件32，并減小 泵28的輸出40。
因此，泵系統(tǒng)20允許泵系統(tǒng)20以用于裝置48的所有預(yù)期的工作M 的適當(dāng)?shù)妮敵鏊絹砉ぷ鳎⒈苊庠诒?8以低速工作的條件下過度供給工 作流體。
但是，除了控制泵28的輸出以避免工作流體的過度供給的能力之外， 泵系統(tǒng)20包括故障保護(hù)工作模式，即使在閥84或控制信號88失靈的情況 下，該模式也能確保用于裝置48的工作流體的足夠壓力。
具體地，如果對第一室76的工作流體的供給由于閥84或控制信號88 失靈而中斷，則從控制給送部60直##給的第二室80中的工作流體將在 閥芯68上生成足以克服偏壓彈簧72的偏壓力的力，使得泵28的輸出仍舊 受到限制，雖然相比原本應(yīng)該的情況處于更高的極限。圖2示出了泵28的輸出壓力P相對裝置48的工作速度co的 一示例圖。 曲線92示出了當(dāng)系統(tǒng)20以裝置48的較低轉(zhuǎn)速工作時的用于泵28的平衡 壓力輸出的最低安全極限，而曲線96示出了用于當(dāng)裝置48以較高轉(zhuǎn)速工 作時的較高的平衡壓力。此較高的平衡壓力也是在閥88、控制給送部56 或控制信號88失靈的情況下將產(chǎn)生的故障保護(hù)壓力。
在裝置48的正常工作期間，在閥88是開/關(guān)閥的情況下，閥88將在 低速時接通，且輸出40將遵循較低的曲線92。在如泵系統(tǒng)20的設(shè)計(jì)者鑒 于裝置48的要求所確定的較高速度處，閥88將被關(guān)斷且輸出40將增大并 遵循較高的曲線96。
在裝置48的正常工作期間，在閥88是比例閥的情況下，泵28的輸出 將在曲線92與曲線96之間的陰影區(qū)域中處于由裝置48的設(shè)計(jì)者通過設(shè)計(jì) 控制信號88所選擇的特定點(diǎn)處。
在圖3中，根據(jù)本發(fā)明的另一泵系統(tǒng)整體以100表示。在此實(shí)施方式 中，與圖1的實(shí)施方式中的部件相似的部件用相同的參考數(shù)字表示，泵104 是變排量閥。泵104包括控制部件，其中，能夠?qū)⒓訅汗ぷ髁黧w分別供給 至兩個不同的控制部件中的每一個，以產(chǎn)生作用于控制部件上的單獨(dú)的 力.所產(chǎn)生的這些力作用以移動控制部件以便減小泵104的排量，并且， 例如由偏壓彈簧所提供的偏壓力逆著這些力作用，以〗更將控制部件移動至 最大排量的位置。
這樣的泵104的具體示例是在PCT申請WO 06/066403中所公開的變 排量葉片泵。
在圖3所圖示的示例中，泵104是上面所提到的變排量葉片泵，控制 部件是泵控制環(huán)108。泵控制環(huán)108由偏壓彈簧112偏壓到對應(yīng)于泵的最 大排量的位置。泵104還包括第二控制室116和第一控制室120，當(dāng)每個 室被供以加壓工作流體時，每個室都在控制環(huán)108上產(chǎn)生力，這些力逆著 偏壓彈簧112的力作用，以便將泵控制環(huán)108朝著對應(yīng)于泵的最小排量的 位置移動。
與上述泵系統(tǒng)20類似，來自泵104的輸出40將加壓工作流體提供至 裝置48。輸出40還將加壓工作流體提供至第一控制室120;滑閥124 的入口 (I);以及包括電控閥128的控制器。此外，盡管在圖示實(shí)施方式 中調(diào)節(jié)閥是滑閥，但本發(fā)明并不局限于此，并且能夠采用本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何調(diào)節(jié)閥。
在圖示實(shí)施方式中，閥128是開/關(guān)型閥，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言 很明顯的是，閥128還能夠是例如前面參考圖1所描述的電控比例閥。
124的控制口 (C)，以便改變響應(yīng)于來自ECU或其它適當(dāng)控制裝置的電 控信號132的泵系統(tǒng)100的平衡工作壓力。
具體地，當(dāng)斷電時，控制閥128將滑閥124的控制口 (C)連接至油 池24，并由來自偏壓彈簧112的泵控制環(huán)108上的力以及來自泵輸出40 的加壓工作流體在第一室120中產(chǎn)生的反力為泵輸出40建立相對較高的平 衡壓力。
相反，當(dāng)通電時，控制閥128連接滑閥124的控制口 (C)并使滑閥 124的控制口 ( C )對來自泵輸出40的加壓工作流體開放，且滑閥124響 應(yīng)于偏壓彈簧72的偏壓力以及由供給至其控制口 ( C )的加壓工作流體所 產(chǎn)生的反力而在閥芯68的第一位置、第二位置以及第三位置之間改變閥芯 68的位置。具體地，將偏壓彈簧72和滑閥124的控制室設(shè)計(jì)/選擇為使得 當(dāng)在控制口 (C)處施加所需值的壓力以便以較低的第二平衡壓力建立泵 輸出40時閥芯68處于第二位置，從而將出口 (O)與第二控制室116隔 斷。
如果泵輸出壓力40超過第二平衡壓力，則在控制口 (C)處的較高壓 力會將滑閥68從第二位置移至第三位置，以便將出口 ( O )連接至入口 ( I )， 由此將第二控制室116連接至來自泵輸出40的加壓工作流體。第二室116 中的加壓工作流體在泵控制環(huán)108上產(chǎn)生力，所述力疊加至由笫一控制室 120中的加壓工作流體所產(chǎn)生的力，以便逆著偏壓彈簧112移動泵控制環(huán) 108，從而減小泵104的排量以便將泵輸出40減小至第二平衡壓力。 一旦 泵的輸出40達(dá)到第二平衡壓力，則控制口 (C)處的減小后的壓力允許閥 芯68返回至第二位置。
如果泵輸出壓力40低于第二平衡壓力，則在控制口 (C)處的較低壓 力使得滑閥68能夠從笫二位置移至第一位置，以便將出口 ( O )連接至回 流口 (R)，由此將第二控制室116連接至油池24。從第二室116去除加壓 工作流體將泵控制環(huán)108上的力減小至僅是由第一控制室120中的加壓工 作流體所產(chǎn)生的力，且泵控制環(huán)108由偏壓彈簧112移動以增大泵104的
14排量，以便將泵輸出40增大至第二平衡壓力。 一旦泵輸出40達(dá)到第二平 衡壓力，則控制口 (C)處的增大后的壓力允許閥芯68返回至第二位置。
第一控制室120構(gòu)造為4吏得僅在施加于第一控制室120的加壓工作 流體的作用下，泵輸出40將達(dá)到第一平衡壓力，第一平衡壓力足夠高以便 滿足裝置48在最壞情況的條件下的需求。由此，在滑閥124或閥128失靈 的情況下，泵系統(tǒng)100將以故障保護(hù)模式工作。
可預(yù)期的是，當(dāng)裝置48以低速工作時，將使閥128通電，使得處于第 二平衡壓力的輸出40提供能量節(jié)約。
圖4示出了泵系統(tǒng)100的輸出壓力相對于裝置48的工作it^L及因此相 對于泵104的工作速度co的圖。曲線140示出當(dāng)使閥128通電、將輸出40 連接至控制口 (C)時泵104的第二平衡輸出壓力。
如圖所示，在使閥128通電的情況下，當(dāng)滑閥124的閥芯68處于第一 位置且第二控制室116中沒有加壓工作流體時，輸出壓力首先隨裝置48 的i4v變而增大。此時，當(dāng)施加于滑閥124的控制口 (C)的壓力生成足夠 大的力以克服滑閥124中的偏壓彈簧72的力時，閥芯68移至第二位置且 加壓工作流體被供給至第二控制室116。在第二控制室116中產(chǎn)生的力疊 加至在第一控制室120中產(chǎn)生的力，并逆著偏壓彈簧112移動泵控制環(huán) 108，從而減小泵104的排量以便盡管泵104的工作i^L增加但保持第二平 衡壓力。
偏壓彈簧72和供給至滑岡124的控制口 ( C )的加壓工作流體此刻作 用為在第一位置、第二位置以及第三位置之間移動閥芯68，以便保持第二 控制室116中必要的工作流體壓力，從而將泵輸出40保持于第二平衡工作 壓力.
曲線144示出當(dāng)使閥128斷電或者如果閥128失靈時泵104的第一平 衡輸出壓力。如圖所示，由于僅有的調(diào)節(jié)力是通過第一室120施加于泵控 制環(huán)108上的力，所以笫二平衡輸出壓力高于曲線140。對于本領(lǐng)域技術(shù) 人員將明顯的是，由于偏壓彈簧112的力增大而導(dǎo)致泵控制環(huán)108移向引 起偏壓彈簧112的壓縮長度減小的最小泵排量位置，所以曲線144具有隨 著Hco升高的特性。
曲線148示出了用于裝置48的潤滑壓力需求的示例。在此示例中，裝 置48是內(nèi)燃發(fā)動機(jī)Jil度"A"表示發(fā)動機(jī)正以怠速工作。在此示例中，發(fā)動機(jī)配裝有用于控制凸輪軸相量的可變氣門正時裝置，且這種發(fā)動機(jī)通 常受益于恒定的潤滑油壓力。
因此，如圖所示，在速度"A"和"B"之間，所需潤滑油壓力將是恒 定的，且在速度"B"之后，潤滑油壓力需求將不同程度地線性增大直至 裝置48達(dá)到其最大M。
相應(yīng)地，預(yù)期在正常工作中，將在裝置48的怠速與速度"B"之間使 電磁閥128通電，使得泵104的輸出壓力將遵循曲線140。當(dāng)高于it^"B" 時，將使電磁閥128斷電使得泵104的輸出壓力增大以遵循超過裝置48 的增大需求的曲線144。
同樣對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，在閥128或向其提Wf號132 的控制電路發(fā)生電氣故障的情況下，泵系統(tǒng)IOO在遵循曲線144的故障保 護(hù)模式工作，以便防止對裝置48的損害，盡管要以過度供給工作流體為代 價。
圖5示出了才艮據(jù)本發(fā)明的另一泵系統(tǒng)200，其中，與圖3的部件相同 的部件用相同的參考數(shù)字表示。在本實(shí)施方式中，代替了控制輸出40至滑 閥124的控制口 C的連接的控制器，所述控制器是與滑閥204結(jié)合的電磁 閥203。電磁閥203和滑閥204工作使得當(dāng)電磁閥203在控制信號132 的作用下通電時，閥芯68響應(yīng)于供給至控制口 C的工作流體的壓力而自 由移動，且泵系統(tǒng)200將在圖4的曲線140的較低的第二平衡工作壓力工 作.
相反，當(dāng)電磁閥203通過消除控制信號132而斷電時，電磁閥203內(nèi) 部的內(nèi)彈簧205迫使閥芯68移動至第一位置，從而關(guān)閉入口 (C)，中斷 與輸出40的流體連通，將出口 (O)以及因此將第二控制室116連接至油 池24。在此構(gòu)造中，泵系統(tǒng)200將在圖4的曲線144的較高的第一平衡工 作壓力工作。
泵系統(tǒng)200優(yōu)于泵系統(tǒng)100的一個預(yù)期優(yōu)點(diǎn)在于，泵系統(tǒng)200相比泵 系統(tǒng)100預(yù)期降低成本。
圖6示出了才艮據(jù)本發(fā)明的再一種泵系統(tǒng)300,其中，與圖3的部件相 同的部件用相同的參考數(shù)字表示。在泵系統(tǒng)300中，供給至第二控制室120 的加壓工作流體由第二調(diào)節(jié)閥控制，在此示例中，第二滑閥304的控制口 (C)直接或間接地連接至泵輸出40。
16第二滑閥304以與圖3的滑閥124相似的方式工作，以便通過將加壓 工作流體引入及排出第二控制室120以便按照需要移動控制環(huán)108來在泵 出口 40處建立平衡壓力。在偏壓彈簧72a的影響以及滑閥304的控制口( C ) 處的工作流體的壓力下，閥芯68a在上述第一位置、第二位置以及第三位 置之間移動。
當(dāng)使閥128 (所述閥為開/關(guān)型閥)斷電時，滑閥124的閥芯68處于第 一位置且笫二控制室116連接至油池24。因此，在這種條件下，第二滑閥 304和第一控制室120執(zhí)行使泵輸出壓力至第二平衡壓力的調(diào)節(jié)，所述壓 力由偏壓彈簧72a、偏壓彈簧112以及第二控制室120的有效面積限定。 該第二平衡壓力足以滿足裝置48在最壞情況的工作M下的需要。
當(dāng)閥128在控制信號132的作用下通電時，來自泵出口 40的加壓工作 流體被供給至滑閥124的控制口 ( C )。因?yàn)榛y124的偏壓彈簧72被選 擇為以比上述第二平衡壓力低的平衡壓力來調(diào)節(jié)泵輸出40，所以供給至滑 閥124的控制口 (C)的加壓工作流體立即將閥芯68移動至第三位置，其 中，將來自滑閥124的入口 (I)的加壓工作流體提供至其出口 (O)并由 此提供至第一控制室116。
在第一控制室116中所產(chǎn)生的在泵控制環(huán)108上的力移動泵控制環(huán)108 以減小泵104的排量，使得泵輸出40的壓力減小至第一平衡壓力。當(dāng)泵出 口 40的壓力從第二平衡壓力降低至第一平衡壓力時，在第二滑閥304的控 制口 (C)處的工作流體的壓力減小且閥芯68a返回至將第二控制室120 連接至油池24的第一位置。
現(xiàn)在對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，在泵系統(tǒng)300中，在笫二(較 高的)平衡輸出壓力調(diào)節(jié)泵輸出40的壓力是由控制第二控制室120的第二 滑閥304來執(zhí)行的。相反，在第一 (較低的)平衡輸出壓力調(diào)節(jié)泵輸出40 的壓力是由控制笫一控制室116的滑閥124來執(zhí)行的。
現(xiàn)在同樣明顯的是，在閥128或者控制信號132失靈的情況下，泵系 統(tǒng)300將在第二平衡壓力來工作，從而為裝置48提供故障保護(hù)操作。
最后，現(xiàn)在同樣對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，泵系統(tǒng)300在不 要求使用可電控比例閥的情況下提供了與圖2所示相似的基本平滑的平衡 工作壓力特性。
本發(fā)明提供了一種用于向裝置提供加壓工作流體的泵系統(tǒng)及方法，所述裝置還驅(qū)動系統(tǒng)的泵使得泵的工作速度隨著裝置的工作速度而改變，且 所述裝置的工作流體需求隨著裝置的工作速度而變化。所述泵包括控制部 件，所述控制部件響應(yīng)于加壓工作流體的供給來降低由所述泵加壓的所述 工作流體的壓力。在一個實(shí)施方式中，所述控制部件由調(diào)節(jié)閥連接至泵的
輸出，所述調(diào)節(jié)閥被偏壓到打開位置，且包括第一室和第二室，所述笫一 室和第二室能夠接收加壓工作流體以便產(chǎn)生迫壓所述閥關(guān)閉的力，并且能
夠由控制裝置禁止向第二室供給加壓工作流體。
在另一實(shí)施方式中，泵的控制部件接收加壓工作流體的第一供給，以 便響應(yīng)于所供給工作流體的壓力來減小泵的輸出，并且，調(diào)節(jié)閥將加壓工 作流體的第二供給連接至控制部件，所述第二供給疊加至所述第 一供給的 作用。調(diào)節(jié)閥具有偏壓構(gòu)件以^更將調(diào)節(jié)閥偏壓到完全打開位置，且調(diào)節(jié)閥 具有控制口以便接收來自泵的加壓工作流體，從而克服偏壓構(gòu)件的力將所 述閥迫壓至關(guān)閉位置。可控閥能夠操作用于中斷給控制口的加壓工作流體 的供給以便改變泵的輸出壓力.
本發(fā)明的上述實(shí)施方式意圖作為本發(fā)明的示例，且本領(lǐng)域才支術(shù)人員可 以在不背離由本申請所附權(quán)利要求獨(dú)立限定的本發(fā)明的范圍的情況下對
其實(shí)施改變和修改。
18
權(quán)利要求
1.一種泵系統(tǒng)，用于向工作流體壓力需求隨自身工作速度而改變的裝置供給加壓工作流體，所述系統(tǒng)包括泵，其由所述裝置操作，使得所述泵的工作速度依賴于所述裝置的工作速度，所述泵包括用于調(diào)節(jié)所述泵的輸出壓力的控制部件；調(diào)節(jié)閥，其具有與所述泵的輸出流體連通的第一入口和第二入口、與工作流體的儲存器流體連通的第一出口以及與所述泵的所述控制部件流體連通的第二出口，所述調(diào)節(jié)閥具有往復(fù)運(yùn)動的閥芯，所述閥芯響應(yīng)于泵的工作速度移動以便選擇性地打開和關(guān)閉所述第一入口和所述第二出口的流體連通，所述調(diào)節(jié)閥被偏壓為關(guān)閉所述第一入口和所述第二出口之間的流體連通并打開所述第一出口和所述第二出口之間的流體連通；以及控制器，其能夠操作以中斷所述第二入口的流體連通，從而在第一平衡壓力與較高的第二平衡壓力之間改變所述泵的輸出壓力。
2. 如權(quán)利要求l所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制器是與所述泵的輸出 以及所述第二入口流體連通的可控閥，所述可控閥使得加壓工作流體能夠 靈敏地實(shí)施所述閥芯的移動。
3. 如權(quán)利要求2所述的泵系統(tǒng)，其中，所述調(diào)節(jié)閥包括第一室，其與所述第二入口流體連通，選擇性地接收來自所述泵的輸 出的加壓工作流體，以便生成對應(yīng)于所述泵的輸出壓力第一力，所述第一 力迫壓所述閥芯以克月艮偏壓作用而移動；以及第二室，其選擇性地接收來自所述泵的輸出的加壓工作流體，以便生 成對應(yīng)于所述泵的所述輸出壓力第二力，所述第二力與在所述第一室中生 成的第一力一起作用，以^更克服所述偏壓作用而移動所述閥芯。
4. 如權(quán)利要求3所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制部件是泄壓閥。
5. 如權(quán)利要求2所述的泵系統(tǒng)，其中，所述泵是變排量泵，且所述控制部件改變所述泵的排量。
6. 如權(quán)利要求5所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制部件包括在所述泵中 的控制室，所述控制室接收來自所述調(diào)節(jié)閥的所述第二出口的加壓工作流 體，所述加壓工作流體作用于被偏壓且能夠移動的泵控制環(huán)上。
7. 如權(quán)利要求5所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制部件包括在所述泵 中的第 一控制室，其接收來自所述調(diào)節(jié)閥的所述第二出口的加壓工作流 體；以及在所述泵中的第二控制室，其接收來自所述泵的輸出的加壓工作 流體，每個所述控制室中的所述加壓工作流體作用于被偏壓且能夠移動的 泵控制環(huán)上。
8. 如權(quán)利要求5所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制部件包括第一控制室 和第二控制室，所述第一控制室接收來自所述調(diào)節(jié)閥的所述第二出口的加壓工作流體，所述泵系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二調(diào)節(jié)閥，所述第二調(diào)節(jié)閥具有 均與所述泵的輸出流體連通的第一入口和第二入口；與工作流體的儲存器 流體連通的第一出口；以及與所述第二控制室流體連通的第二出口，所述 第二調(diào)節(jié)閥具有往復(fù)運(yùn)動的閥芯，所述閥芯響應(yīng)于所述第二入口處的壓力而移動，以^f更選擇性地打開和關(guān)閉所述第一入口和所述第二出口的流體連 通，所述第二調(diào)節(jié)閥被偏壓為關(guān)閉所述第一入口和所述第二出口之間的流 體連通，并打開所述第一出口和所述第二出口之間的流體連通，每個所述 控制室中的所述加壓工作流體作用于被偏壓且能夠移動的泵控制環(huán)上。
9. 如權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的泵系統(tǒng)，其中，所述可控閥是響 應(yīng)于電控信號的開關(guān)閥。
10. 如權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的泵系統(tǒng)，其中，所述可控閥是 響應(yīng)于電控信號的比例閥。
11. 如權(quán)利要求l所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制器是被偏壓的電磁 閥，所述電磁閥以可操作方式掩^所述閥芯，所述電磁閥響應(yīng)于電控信號 以迫壓所述調(diào)節(jié)閥，從而關(guān)閉所述第二入口處的流體連通以及所述第一入 口與所述第二出口之間的流體連通并打開所述第一出口與所述第二出口 之間的流體連通。
12. 如權(quán)利要求ll所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制部件包括在所述 泵中的第一控制室，其接收來自所述調(diào)節(jié)閥的第二出口的加壓工作流體； 以及在所述泵中的第二控制室，其接收來自所述泵的輸出的加壓工作流 體，每個所述控制室中的所述加壓工作流體作用于被偏壓且能夠移動的泵 控制環(huán)上。
13. —種泵系統(tǒng)，用于向工作流體壓力需求隨自身工作速度而改變的 裝置供給加壓工作流體，所述系統(tǒng)包括泵，其由所述裝置^Mt, 4吏得所述泵的工作i^依賴于所述裝置的工 作M，所述泵包括控制部件，其改變所述泵的排量；偏壓構(gòu)件，其將所述控制部件偏壓到最大排量位置；第一控制室，其接收由所述泵加壓的工作流體，以便在所述控制 部件上產(chǎn)生力來克服所述偏壓構(gòu)件的偏壓作用，從而將所述控制部件移向 最小排量位置；第二控制室，其接收由所述泵加壓的工作流體，以l更在所述控制 部件上產(chǎn)生力來克JJ良所述偏壓構(gòu)件的偏壓作用，從而將所述控制部件移向 最小排量位置；第一調(diào)節(jié)閥，其向所述第一控制室供給經(jīng)調(diào)節(jié)的量的加壓工作流體；以及控制器，其能夠操作以選擇性地啟動所述第一調(diào)節(jié)岡，以便在第一平 衡輸出壓力與較高的第二平衡輸出壓力之間改變所述泵系統(tǒng)的平衡輸出 壓力。
14. 如權(quán)利要求13所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制器是閥。
15. 如權(quán)利要求14所述的泵系統(tǒng)，其中，所述閥是響應(yīng)于電控信號的 開關(guān)閥。
16. 如權(quán)利要求14所述的泵系統(tǒng)，其中，所述閥是響應(yīng)于電控信號的 比例閥。
17. 如權(quán)利要求14所述的泵系統(tǒng)，其中，所述泵系統(tǒng)進(jìn)一步包括笫二 調(diào)節(jié)閥，以向所述第二控制室供給經(jīng)調(diào)節(jié)的量的加壓工作流體。
18. 如權(quán)利要求17所述的泵系統(tǒng)，其中，可控閥是響應(yīng)于電控信號的 開關(guān)閥。
19. 如權(quán)利要求17所述的泵系統(tǒng)，其中，可控閥是響應(yīng)于電控信號的 比例閥。
20. 如權(quán)利要求13所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制器是響應(yīng)于電控信 號的電子機(jī)喊式開關(guān)電磁閥。
21. 如權(quán)利要求13所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制器是響應(yīng)于電控信 號的電子機(jī)械式比例電磁閥。
全文摘要
一種泵系統(tǒng)，包括具有控制部件的泵，所述控制部件響應(yīng)于加壓工作流體的供給來減小由所述泵加壓的工作流體的壓力。所述控制部件由調(diào)節(jié)閥連通至所述泵的輸出。所述控制部件接收加壓工作流體以便響應(yīng)于所供給的工作流體的壓力來減小所述泵的輸出。所述調(diào)節(jié)閥選擇性地將加壓工作流體連通至所述控制部件。所述調(diào)節(jié)閥具有控制口以接收來自所述泵的加壓工作流體，從而克服偏壓力將閥迫壓至關(guān)閉位置?？煽亻y能夠操作以中斷向所述控制口供給加壓工作流體，從而改變所述泵的輸出壓力。
文檔編號F01M1/02GK101517236SQ200780035379
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月26日
發(fā)明者亞德里恩·康斯坦丁·喬克, 大衛(wèi)·R·沙爾弗, 馬修爾·威廉森 申請人:麥格納動力系有限公司