專利名稱：泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如用在車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中的固定容量泵的流量控制。
背景技術(shù)：
日本專利局在1997年出版的JPH09-170569A公開了一種用于固定容量泵的流量控制閥，可以用在車輛的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中。
流量控制閥將從固定流量泵排出的工作油通過可變的孔供給到致動(dòng)器。流量控制閥具有隨著孔中壓力損失而發(fā)生位移的卷筒，根據(jù)卷筒的位置，使得部分被排出的工作油流進(jìn)回流通道。泵所吸入的工作油是從容器通過吸入通道而供給的。回流通道將工作油回流到吸入通道中。

發(fā)明內(nèi)容
孔所具有的特征使其流量特性為恒定而不考慮從其中穿過的工作油的溫度。例如，當(dāng)由于溫度低而使工作油粘度高的時(shí)候，穿過孔的工作油中的壓力損失相對(duì)于流量不會(huì)變得很大。另一方面，當(dāng)工作油的粘度增大時(shí)，吸入通道中的摩擦阻力不可避免地增大，而泵的吸入阻力增大。
從回流通道回流的工作油在泵排出壓力所產(chǎn)生的推力作用下，因此當(dāng)其吸入回流工作油時(shí)，泵的吸入阻力小。另一方面，當(dāng)泵通過吸入通道從容器吸入工作油的時(shí)候，它遇到了很大的吸入阻力。因此泵的全部吸入阻力取決于回流的工作油流量和從容器供給的工作油流量的比率。
當(dāng)在低溫的情況下泵旋轉(zhuǎn)速度增大并且依靠孔中的壓力損失進(jìn)行流量控制的時(shí)候，回流通道中的流量增大相對(duì)于泵的排出流量增大很小。結(jié)果，從容器供給到泵中的工作油流量增大。在這種情況下，由于工作油粘度高而造成吸入通道中的摩擦阻力高，因此吸入通道中的吸入阻力很大。
因此，在低溫狀態(tài)中，相對(duì)于泵根據(jù)其旋轉(zhuǎn)速度而需要的工作油流量，吸入通道的工作油供給流量可能會(huì)變得不足。當(dāng)泵遇到吸入工作油短缺的時(shí)候，就會(huì)在泵中產(chǎn)生負(fù)壓，從而造成空穴或產(chǎn)生噪音。在低溫狀態(tài)下啟動(dòng)固定容量泵之后增大泵的旋轉(zhuǎn)速度的時(shí)候，就容易產(chǎn)生這種麻煩。
因此本發(fā)明的目的是防止結(jié)合了回流油路的固定流量泵在低溫狀態(tài)下產(chǎn)生工作油供給不足。
為了獲得上述的目的，本發(fā)明提供了一種用于向致動(dòng)器供給工作油的泵裝置，包括固定流量泵；節(jié)流器，泵排出的工作油流動(dòng)通過該節(jié)流器；以及流量控制閥，根據(jù)節(jié)流器產(chǎn)生的壓力損失，將泵排出的部分工作油回流至泵的吸入側(cè)。
本發(fā)明的細(xì)節(jié)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在說明書的剩余部分進(jìn)行闡述并在附圖中示出。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的泵的液壓回路圖。
圖2是作為泵裝置組成部件的葉片泵的縱向截面視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥的縱向截面視圖。
圖4是由發(fā)明者進(jìn)行的關(guān)于工作油溫度對(duì)于孔和節(jié)流器流動(dòng)特性的影響而進(jìn)行測(cè)試的試驗(yàn)結(jié)果圖表。
具體實(shí)施例方式
參考附圖1，根據(jù)本發(fā)明的泵裝置包括固定容量泵P和流量控制閥F，封在單點(diǎn)劃線所示的外殼C中。
固定容量泵P連接著動(dòng)力源，例如內(nèi)燃機(jī)，并且當(dāng)被動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)時(shí)，吸取工作油通過外殼C中形成的吸入通道1。吸入通道1通過外部導(dǎo)管Rp連接著暴露在外殼C外面的容器R。固定容量泵P將加壓的工作油排出到同樣在外殼C中形成的排出通道2中。
排出通道2連接著位于外殼C外面的致動(dòng)器A。節(jié)流器21布置在排出通道2中。分支通道2b從節(jié)流器21上游位置的排出通道2分叉出來。分支通道2b連接著流量控制閥F的入口4。換句話說，在節(jié)流器21下游的排出通道2連通了致動(dòng)器A而在節(jié)流器21上游的排出通道2通過分支通道2b連通了流量控制閥F的入口4。
流量控制閥F包括卷筒5、壓力控制室6和彈簧室7。壓力控制室6和彈簧室7被卷筒5分隔開。壓力控制室6通過入口4與分支通道2b連通。彈簧室7通過引導(dǎo)通道9與節(jié)流器21下游的排出通道2連通。彈簧8封在彈簧室7中。
流量控制閥F包括回流口10?；亓骺?0根據(jù)卷筒5向著圖中右手側(cè)的位移而連通壓力控制室6。回流口10通過在外殼C中形成回流通道11與吸入通道1連通。
當(dāng)回流口10由于卷筒5的位移而與壓力控制室6連通的時(shí)候，從入口4流進(jìn)壓力控制室6的工作油通過回流口10和回流通道11回流到吸入通道1中，再次被固定容量泵P吸入?？梢哉f流進(jìn)回流口10的油回流到外殼C中。
當(dāng)固定容量泵P工作時(shí)，通過位于外殼C外部的導(dǎo)管Rp以及在外殼C中形成的吸入通道1，將容器R中的工作油吸入到泵P中。固定容量泵P將吸入的工作油加壓并且將其排出到排出通道2中。排出到排出通道2中的工作油通過節(jié)流器21供給給致動(dòng)器A。
當(dāng)工作油流過節(jié)流器21時(shí)，它引起了壓力損失并且使節(jié)流器21的上游和下游出現(xiàn)了壓差。節(jié)流器21上游的排出通道2中的壓力通過分支通道2b和入口4而引向流量控制閥F的壓力控制室6，而節(jié)流器21下游的排出通道2中的壓力通過引導(dǎo)通道9而引向流量控制閥F的彈簧室7。
壓力控制室6中的工作油壓力作用在卷筒5上成為從圖中左手側(cè)施加的推力。彈簧室7中的工作油壓力以及彈簧8的壓力作用在卷筒5上成為從圖中右手側(cè)施加的推力。因此，卷筒5會(huì)位移至使這兩個(gè)力平衡的位置?；亓骺?0的打開要取決于卷筒5的平衡位置。
當(dāng)回流口10的打開狀態(tài)變化時(shí)，從回流口10通過回流通道11到達(dá)吸入通道1的工作油的流量也會(huì)變化。這種變化造成了流進(jìn)致動(dòng)器A的工作油流量與回流到吸入通道1的工作油流量的比值發(fā)生變化。
當(dāng)節(jié)流器21上游的壓力相對(duì)于節(jié)流器21下游的壓力大幅上升，并且由壓力控制室6產(chǎn)生的推力變得大于由彈簧室7產(chǎn)生的推力的時(shí)候，卷筒5向著回流口10開口增大的方向移動(dòng)，即向著圖中右手側(cè)的方向。相反的，當(dāng)節(jié)流器21上游的壓力接近節(jié)流器21下游的壓力，并且由彈簧室7產(chǎn)生的推力變得大于由壓力控制室6產(chǎn)生的推力的時(shí)候，卷筒5向著回流口10開口減小的方向移動(dòng)，即向著圖中左手側(cè)的方向。在回流通道11中，當(dāng)回流口10的開口增大時(shí)，回流的流量增大，而當(dāng)回流口10的開口減小時(shí)，回流的流量減小。
倘若固定容量泵P的排出流量為Q1，供給到致動(dòng)器A的工作油流量為Q2，從回流口10通過回流通道11回流到吸入通道1的工作油的流量為Q3，并且從容器R供給到固定容量泵P的工作油流量為Q4，下面的公式(1)和(2)成立。
Q1＝Q3+Q4Q2＝Q1-Q3由泵P從外殼C外面的容器R吸入的工作油的流量Q4由下面的公式(3)表示。
Q4＝Q1-Q3由公式(2)和(3)，顯然當(dāng)供給到致動(dòng)器A的工作油流量Q2減小時(shí)，從容器R供給的工作油流量Q4也減小。
接下來，參考圖2和圖3，將詳細(xì)敘述泵裝置的實(shí)際結(jié)構(gòu)。
外殼C包括主體12以及蓋14用來關(guān)閉在主體12中形成的孔14。
在孔13中，側(cè)板15和凸輪環(huán)16從底部按照這個(gè)順序封在其中。凸輪環(huán)16容納著固定在旋轉(zhuǎn)軸20上的轉(zhuǎn)子17。轉(zhuǎn)子17包括有多個(gè)相同角度間隔的形成放射狀的葉片槽18。在每個(gè)葉片槽18中，都容納著葉片19，使其自由地向著放射方向突出。
當(dāng)轉(zhuǎn)子17旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片19由于離心力作用而從葉片槽18突出，它們的突出尖端接觸到凸輪環(huán)16的內(nèi)周。借助于葉片19的突出尖端和凸輪環(huán)16內(nèi)周之間的接觸，在相鄰的葉片19之間形成了油室。
旋轉(zhuǎn)軸20穿過主體12并且連接著外殼C外面的動(dòng)力源，例如內(nèi)燃機(jī)。
轉(zhuǎn)子17在凸輪環(huán)16中旋轉(zhuǎn)，與凸輪環(huán)16內(nèi)周相接觸的葉片前后移動(dòng)，而由葉片和凸輪環(huán)16內(nèi)周形成的油室因此而擴(kuò)張和收縮。油室的擴(kuò)張和收縮是同時(shí)發(fā)生的。更準(zhǔn)確的，部分油室擴(kuò)張而其余部分收縮。
在蓋14中形成了吸入通道1。吸入通道1連通了擴(kuò)張的油室，而排出通道2通過凸輪環(huán)16兩個(gè)側(cè)面中的一個(gè)或兩個(gè)連通了收縮的油室。
當(dāng)油室擴(kuò)張的時(shí)候，或者換句話說，當(dāng)在吸入沖程的時(shí)候，各油室從吸入通道1吸入工作油。當(dāng)吸氣通道收縮的時(shí)候，或者換句話說當(dāng)在排出沖程的時(shí)候，它給吸入的工作油加壓并將其排出到排出通道2中。
再重新參考圖1，當(dāng)排出通道2向著節(jié)流器21延伸的時(shí)候，分支通道2b從排出通道2分叉出來。分支通道2b通過入口4連通著壓力控制室6。然而，繪出了線路圖中的這種構(gòu)造用于說明。實(shí)際的構(gòu)造與圖3所示的有些不同。特別地，圖1中示出的分支通道2b是假象的，而在實(shí)際中如圖3所示，排出通道2直接連通壓力控制室6。通過卷筒5將壓力控制室6中的工作油分為兩股油流，即，一股油流通過節(jié)流器21流向致動(dòng)器A，而一股流通過回流口10流向吸入通道1。因此在圖2和圖3中沒有示出分支通道2b和入口4。
接下來，將解釋本發(fā)明和前述現(xiàn)有技術(shù)之間的差別。
本發(fā)明提供了節(jié)流器21代替排出通道2中的孔。由孔造成的壓力損失不會(huì)受工作油溫度或其粘度的影響。
圖4示出了由發(fā)明者獲得的關(guān)于工作油溫度影響孔和節(jié)流器流動(dòng)特性的試驗(yàn)結(jié)果。在試驗(yàn)中，孔和節(jié)流器具有相同的直徑D，并且節(jié)流器的流動(dòng)路徑長(zhǎng)度L被設(shè)定為直徑D的1.33倍。
從圖中可以理解，在孔的情形中，油溫度和流量之間的關(guān)系幾乎為線性，如圖中虛線所示的。換句話說，孔的流量幾乎不受油溫度的影響，在低溫狀態(tài)中孔上游和下游的壓差不會(huì)顯著增加。
相反的，在節(jié)流器的情形中，在低溫狀態(tài)下流量顯著減小，如圖中的實(shí)線所示。換句話說，節(jié)流器的流量很大程度地受到工作油溫度和粘度的影響，在同樣的流量下，在低溫狀態(tài)中節(jié)流器上游和下游之間的壓差顯著增加。在下面的敘述中，孔上游和下游之間的壓差解釋為孔的壓差，而節(jié)流器上游和下游之間的壓差解釋為節(jié)流器的壓差。
由于流量特性中的上述差別，在圖1所示液壓回路中，如果使用孔代替節(jié)流器21，在較低溫度的情形中，相對(duì)于使用節(jié)流器21的情況卷筒5的平衡位置將會(huì)向左手側(cè)移動(dòng)，因此結(jié)果是較低流量的工作油通過回流口10流進(jìn)回流通道11。
由泵P的單位排出量和旋轉(zhuǎn)速度獲得固定容量泵P的排出流量Q1。固定容量泵P的旋轉(zhuǎn)速度取決于例如內(nèi)燃機(jī)等動(dòng)力源的旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)動(dòng)力源的旋轉(zhuǎn)速度增大的時(shí)候，固定容量泵P的排出流量Q1因此而增加，即使是在低溫的情形中。如果在這種情形中孔的壓差很大，通過回流口10的回流流量Q3會(huì)增大，因此固定容量泵P的吸入流量不會(huì)產(chǎn)生不足。然而，在現(xiàn)實(shí)中，即使是在低溫的情形，孔的壓差也是很小的，因此供給致動(dòng)器A的工作油流量Q2增大，而回流流量Q3相對(duì)減小。
當(dāng)回流流量Q3減少的時(shí)候，為了根據(jù)泵的旋轉(zhuǎn)速度而保持固定容量泵P的吸入流量，從容器R供給的工作油流量Q4增大。結(jié)果，固定容量泵P的吸入阻力改變了。
對(duì)于通過回流通道11回流的工作油，泵P的吸入阻力很小，因?yàn)榛亓鞯墓ぷ饔褪艿搅嗽从诠潭ㄈ萘勘肞排出壓力的推力的影響。對(duì)于由容器R通過導(dǎo)管Rp和吸入通道1供給的新的工作油，由于沒有推力作用在由容器R供給的新的工作油上，導(dǎo)管Rp和吸入通道1中所有的摩擦阻力都作為固定容量泵P的吸入阻力。因此，由容器R供給的新的工作油吸入阻力要大于回流工作油的吸入阻力。結(jié)果，流量Q4與流量Q3的比值增大，泵P的吸入阻力增大。
如果在油溫度很低且油粘度很高的時(shí)候固定容量泵P要從容器R吸入大量的工作油，由于吸入阻力過大，固定容量泵P的吸入流量不會(huì)與其排出流量相符。這種情形在泵P中產(chǎn)生了負(fù)壓，造成了空穴并產(chǎn)生了噪音。
本發(fā)明將注意力集中在如圖4所示的孔和節(jié)流器的溫度特性上，通過使用節(jié)流器21在低溫下產(chǎn)生大的壓差，相對(duì)于在低溫情形中由容器R供給工作油的流量Q4，使得回流流量Q3相對(duì)增大。
本發(fā)明對(duì)術(shù)語“節(jié)流器”作出如下限定。由于限制了流動(dòng)區(qū)域，節(jié)流器和孔都產(chǎn)成了壓差。通常，節(jié)流器所表示的狹窄的流動(dòng)區(qū)域，流動(dòng)路徑長(zhǎng)度L長(zhǎng)，而孔表示狹窄的流動(dòng)區(qū)域，則具有短的流動(dòng)路徑L。根據(jù)本發(fā)明應(yīng)當(dāng)理解，在狹窄的流動(dòng)路徑中，當(dāng)工作油溫度增大的時(shí)候壓力損失降低，而當(dāng)工作油溫度超過預(yù)定溫度的時(shí)候則為恒定值。
在圖4中，可以看到，當(dāng)油溫度低于二十?dāng)z氏度的時(shí)候，特別是當(dāng)它低于零攝氏度的時(shí)候，節(jié)流器的壓力損失非常大。在這個(gè)溫度范圍中，流過節(jié)流器的工作油的流量很小。
當(dāng)油溫度低的時(shí)候，油的粘度大，并且圖1中節(jié)流器21的壓力損失很大。換句話說，當(dāng)油溫度低的時(shí)候節(jié)流器21的壓差大。結(jié)果，壓力控制室6和彈簧室7中的壓差增長(zhǎng)超過了在正常工作油溫度時(shí)的壓差，卷筒5向著彈簧室7位移，從而在與工作油溫度高的情形相同的固定容量泵P的排出流量Q1下，增大了回流口10的開口。因此，供給致動(dòng)器A的工作油流量Q2減小，而從回流口10通過回流通道11回流到固定容量泵P的工作油的回流流量Q3增大。
供給致動(dòng)器A的工作油流量Q2減小以及回流工作油的回流流量Q3增大導(dǎo)致了從容器R供給的工作油的流量Q4減小。當(dāng)從容器R吸入的工作油流量Q4減小的時(shí)候，在通過導(dǎo)管Rp的工作油中產(chǎn)生的壓力損失降低了。因此，即使是在低溫情形中在高旋轉(zhuǎn)速度的情況下也不會(huì)在固定容量泵P中產(chǎn)生空穴和噪音。
結(jié)果，固定容量泵P不會(huì)產(chǎn)生工作油吸入不足的缺陷，同時(shí)通過導(dǎo)管Rp吸入的工作油流量Q4仍保持為很小。
另外，流量Q3代表通過在外殼C內(nèi)部形成的回流通道11回流的工作油流量，因此由于回流而造成的壓力損失很小。
參考圖4，當(dāng)油溫度升高到20攝氏度以上的時(shí)候，節(jié)流器的流動(dòng)特性不再受到油粘度的影響。在這種情況中，節(jié)流器21與孔所起的功能相同。另外，當(dāng)工作油溫度高的時(shí)候，由于導(dǎo)管Rp中的摩擦而造成的吸入阻力不會(huì)變得很大。因此固定容量泵P可以吸入足夠量的工作油，而不會(huì)受到吸入阻力大的影響，并且工作油以恒定的流量供給致動(dòng)器A，其中限定恒定的流量取決于節(jié)流器21的流動(dòng)直徑D和流動(dòng)路徑長(zhǎng)度L。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，固定容量泵不會(huì)受吸入流量不足的影響，因此即使是在低溫情形中動(dòng)力源的旋轉(zhuǎn)速度增大也可防止產(chǎn)生空穴和噪音。
根據(jù)發(fā)明者的試驗(yàn)，當(dāng)流動(dòng)區(qū)域的直徑D設(shè)定在2到8毫米的范圍時(shí)，將流動(dòng)路徑長(zhǎng)度L的值設(shè)定為使得L/D大于1，可以獲得較佳的防止空穴/噪音的效果。
提交日為2004年12月22日的Tokugan2004-370463的內(nèi)容在本文中結(jié)合作為參考。
盡管前面參考本發(fā)明的特定實(shí)施例敘述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例。對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員可以在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行改變和變化。
例如，上述實(shí)施例中，本發(fā)明所用的泵裝置是固定容量泵P通過導(dǎo)管Rp連接著容器R，但是本發(fā)明也可以用在固定容量泵P直接連接著容器R而不通過導(dǎo)管Rp的泵裝置上。
通過將泵直接連接容器，可以降低泵的吸入阻力，但是即使這種情況中，由容器供給工作油的吸入阻力仍然大于通過回流通道11回流的工作油的吸入阻力，因?yàn)榛亓魍ǖ?1中的工作油受到源于泵排出壓力的推力的作用。
因此，將本發(fā)明用于固定容量泵直接連接著容器的泵裝置，在低溫下防止固定容量泵工作油供給不足，可獲得較佳的效果。
節(jié)流器21的開口并不僅限于圓形。當(dāng)開口形狀為多邊形時(shí)，具有相同截面區(qū)域的圓形開口的直徑D可以用來確定節(jié)流器21的流動(dòng)路徑長(zhǎng)度L。
權(quán)利要求
1.一種用于向致動(dòng)器(A)供給油的泵裝置，包括固定流量泵(P)；節(jié)流器(21)，泵(P)排出的工作油流動(dòng)通過該節(jié)流器；以及流量控制閥(F)，其根據(jù)節(jié)流器(21)產(chǎn)生的壓力損失，將泵(P)排出的部分工作油回流至泵(P)的吸入側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的泵裝置，其特征在于，還包括外殼(C)，泵(P)、節(jié)流器(21)以及流量控制閥(F)都封閉在其中。
3.如權(quán)利要求2所述的泵裝置，其特征在于，還包括將工作油供給到泵(P)吸入側(cè)的吸入通道(1)，將泵(P)排出的部分工作油供給到致動(dòng)器(A)的排出通道(2)，節(jié)流器(21)布置在排出通道(2)中，以及將流量控制閥(F)回流的工作油供給到吸入通道(1)的回流通道(11)。
4.如權(quán)利要求3所述的泵裝置，其特征在于，其中流量控制閥(F)包括卷筒(5)，所述卷筒根據(jù)節(jié)流器(21)上游側(cè)和節(jié)流器(21)下游側(cè)之間的壓差而調(diào)整流量控制閥(F)回流的工作油流量。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的泵裝置，其特征在于，其中節(jié)流器(21)的直徑(D)設(shè)定在2到8毫米的范圍之內(nèi)，而節(jié)流器(21)直徑(D)與其長(zhǎng)度(L)的比率被設(shè)定為等于或者小于1。
全文摘要
一種固定容量泵(P)，通過導(dǎo)管(Rp)和吸入通道(1)從容器(R)吸入工作油，并將加壓的工作油排出到連接著致動(dòng)器(A)的排出通道(2)中。節(jié)流器(21)布置在排出通道(2)中，而流量控制閥(F)根據(jù)節(jié)流器(21)產(chǎn)生的壓力損失，將節(jié)流器(21)上游的排出通道(2)中的部分工作油回流至吸入通道(1)。節(jié)流器(21)在低溫情況下顯著增大流動(dòng)阻力的這種特性，使得回流工作油的流量增大，因此防止在低溫狀態(tài)下高速工作時(shí)在泵(P)中產(chǎn)生空穴/噪音。
文檔編號(hào)F04C2/00GK1793651SQ20051013812
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者藤田朋之, 杉原雅道, 安江圭信 申請(qǐng)人:萱場(chǎng)工業(yè)株式會(huì)社