具有改进的转子和叶片延伸环的叶片泵

摘要

提供了一种流体叶片泵，该流体叶片泵包括壳体，壳体提供带大体圆柱形壁的控制容积，其中所述控制容积具有入口和出口。提供具有圆柱形壁控制容积内的可旋转的轴线的转子。转子具有与圆柱形壁可操作地相关联的多个可径向运动的叶片。提供单个叶片环，该叶片环与转子可操作地相关联，转子具有接触叶片的内径边缘的外径表面。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2009年4月21日提交的美国临时申请第61/214,223 号的权益。

发明领域

本发明涉及流体叶片泵，尤其是用于加压润滑内燃机的叶片泵。

发明背景

几乎所有内燃机都具有某种类型的内部正压润滑系统。为了在润滑系 统内提供加压的油流，许多机动车辆的内燃机依赖于回转型泵(gerotor  type pump)。虽然已经证明回转型泵是高度可靠的，但是期望提供需要较 少的发动机耗能以便改善燃料经济的可变排量的叶片泵。

发明概述

本发明提出一种叶片泵，该叶片泵包括壳体，壳体提供带大体圆柱形 壁的控制容积，其中所述控制容积具有入口和出口。提供具有圆柱形壁控 制容积内的可旋转的轴线(axis)的转子。转子接纳与圆柱形壁可操作地 相关联的多个可径向运动的叶片。提供单个叶片环，该叶片环与转子可操 作地相关联，转子具有接触叶片的内径边缘的外径表面。

从下文提供的详细描述，本发明另外的适用范围区域将变得明显。应 理解，详细描述和具体的实施例虽然表示本发明的优选实施方案，但是它 们预期仅基于阐释的目的而并不预期限制本发明的范围。

附图简述

从详细描述和附图，将更充分理解本发明，其中：

图1是叶片泵的示意性顶部平面图；

图2是现有的叶片泵的示意性截面图；

图3是根据本发明的叶片泵的示意性截面图；

图4是根据本发明的叶片泵的转子的仰视图；

图5是根据本发明的叶片泵的转子的侧视立面图；

图6是根据本发明的叶片泵的转子的俯视图；

图7是图4-6中显示的转子的顶部透视图；

图8是沿着图4的线8-8截取的截面图；

图9是沿着图6的线9-9截取的截面图；

图10是沿着图6的线10-10截取的截面图；

图11是本发明的叶片泵中所使用的叶片环的透视图；以及

图12是等同于沿着图6的线9-9截取的截面图的截面图，其中该截面 图描绘了本发明的可选择的实施方案。

优选实施方案的详细描述

下面的优选实施方案的描述实质上仅仅是示例性的且绝不意图限制 本发明、其应用或用途。

参考图1和图3，根据本发明的发动机润滑流体叶片泵具有泵壳体或 壳体44、44’和大体竖直的圆柱形转子10。壳体44、44’显示为具有两部 分，但是根据特定应用，可以采用更多或更少数量的部分。转子10具有 内径，且两个几何形状相对的平面物(flat)12提供了其与内燃机曲轴的 连接。虽然描述了相对的平面物12，但是可以采用与曲轴的其他类型的连 接。本发明的目前示例性的实施方案描述了与内燃机曲轴的连接；然而， 可能的可选择的主动轴包括平衡轴、凸轮轴、链或齿轮驱动的泵轴以及泵 与内燃机之间其他合适的连接，该连接包括链轮或花键。转子10通常由 粉末金属或其他合适的材料制造或由实心棒机械加工。

现在参考附图，一般而言，转子10具有多个径向槽14。每一个径向 槽14以腔16终止。转子10具有轴向凹部22，轴向凹部22通常是单数的 且在转子的一侧上。凹部22位于内径壁27与外径壁29之间且部分使内 径壁27与外径壁29隔开并为叶片环84提供操作空间。转子10的内径壁 27具有外径表面26和内表面23。外径壁29具有内径表面28和倾斜的外 表面31。延伸跨过内径表面26与外径表面28之间的轴向凹部22的是一 系列轴向肋状物30，这些肋状物30增加了转子10结构的刚度。此外，如 果基于特定的应用不需要肋状物30的话，那么不具有肋状物30也在本发 明的范围内。轴向肋状物30具有末端32，末端32仅部分延伸凹部22的 长度，为叶片环84留有空间。邻近径向槽14，转子具有叶片支撑物34。 转子具有旋转轴线38。由偏心环42提供的大体圆柱形的壁50相对于旋转 轴线38被偏心定位。偏心环42被位置可调节地安装在壳体44、44’内。 对调节偏心环42在壳体44、44’内的位置的系统的进一步的解释讨论在美 国专利第6,896,489号或第6,790,013号或第7,018,178号或第7,396,214号 或第7,674,095号或公布的美国专利申请号2006/0104823以及公布的PCT 申请号PCT/US2008/005631中；所有这些都是Hunter等人的已公布的或 授权的，它们的公开内容据此通过引用而明确并入。

控制容积由内径50、转子10以及轴向隔开的第一壳体表面52和第二 壳体表面54界定。控制容积进一步被叶片76分成单个可变的泵送室。控 制容积通过壳体44、44’内的拱形入口58和拱形出口60接纳并排放流体。 如图1所示，转子10以顺时针方向旋转。入口58在转子10的旋转方向 上还被径向加宽。以大体相反的方式，出口60在旋转方向上被径向变细。

入口具有主侧面72和任选的次侧面74。转子10沿着外径壁29的倾 斜的外表面31具有复合的径向锥状物70，且锥状物70在邻近壳体入口端 72的转子面处产生了较小的转子直径71。锥状物70允许主端口72的内 部边缘具有较小的半径以便油以较低的切线速度进入控制容积。在转子的 每一个槽14内可径向运动的是相应的叶片76。叶片76的形状是大体矩形 的，具有它们的与偏心环的内径50可操作相关联的外径端78。叶片76 还具有接触叶片环84的外径边缘的内径边缘80。叶片环84具有至少200％ 的轴向长度对径向厚度的比。叶片环84以其最大轴向长度沿着大体矩形 的叶片的轴向长度的主要部分延伸且延伸叶片的轴向长度的至少50％。轴 向长度在图3中显示为双箭头标记的“Y”，而径向厚度显示为双箭头标记 的“X”。叶片环84具有一系列轴向槽88，轴向槽88被安装在转子的轴 向肋状物30上。

采用转子10的叶片泵基于好几种原因比现有的叶片泵有优势。锥状 物70为入口提供了更多的总流体进入区域。转子10上的锥状物70还允 许来自入口区域72的更多的流体进入更径向向内位置的泵。与图2显示 的现有技术的叶片泵9的入口71相比，此径向向内的位置减轻了因降低 在转子以较高的旋转速度，如高于3000rpm旋转时使转子和叶片的速度 匹配所需的流体速度而引起的气穴现象。

转子10还具有前述更深的单个凹部22，这造成转子10比其先前的转 子11(图2)轻，转子11具有其多个浅凹部13(图2)。此外，现有技术 的转子11需要两个凹部13，两个凹部13内放置了两个叶片环15。由于 叶片环15具有通常短的轴向长度，因此必须增大它们的径向厚度来提供 刚度以便支撑叶片43。叶片环15的径向厚度增大了转子的直径和为避免 气穴所需的流体速度，或对于给定的转子11的外径，与内径端90和外径 端92相比，减小了外径端17和/或内径端19的径向厚度。转子10的径向 端的额外的径向厚度改进了泵的高压区与低压区之间的流体密封。

将本发明与图2显示的现有技术进行比较，叶片环84的轴向长度允 许叶片环84在径向上比叶片环15薄，但仍具有所需的刚度。转子10被 允许在同一径向间距上具有内径端90和外径端92(轴向面)的增大的径 向厚度，原因是叶片环84的径向薄度。由于转子10与仅一个叶片环84 一起使用，消除了现有转子11的其中一个凹部13，因此给予了转子10的 总的密封端长度96，这再次增强了密封能力和泵效率。此外，通过消除两 个现有的叶片环15中的一个的盲组装布置(blind assembly placement)而 降低了组装复杂性。

壳体内的自出口的路径104通过路径102与转子的邻近空腔16的区 域相连以允许叶片以向外的方向被加压。任选的壁34还给予叶片76悬臂 支撑，且在某些应用中可以有助于由叶片分开的分隔的泵室之间的密封且 还可以增加转子10的结构的刚度。

图12描绘了本发明的可选择的实施方案。转子500显示为具有凹部 502，凹部502仅具有单个外径壁504且没有内径壁。使用可选择的凹部 502提供了明显的成本节约和材料节约，并为叶片环提供了额外的操作空 间，或如果不需要以液压方式使凹部区域502与主动轴区域分开的话，允 许转子直径被减小或外径壁厚度被增大。

本发明的描述实质上仅仅是示例性的，且因而并不偏离本发明要点的 变化预期在本发明的范围内。这样的变化不应被认为是偏离本发明的精神 和范围。