具有電子控制排量調(diào)節(jié)的可變排量泵和調(diào)節(jié)泵排量的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可變排量栗，并且更具體地涉及這樣一種類型的旋轉(zhuǎn)正排量栗，其中排量變化是借助于偏心環(huán)(定子環(huán))的旋轉(zhuǎn)獲得的。
[0002]本發(fā)明還涉及一種調(diào)節(jié)這樣的栗的排量的方法。
[0003]優(yōu)選地，但不排他地，本發(fā)明用于機動車輛發(fā)動機的潤滑油的栗。
【背景技術】
[0004]已知的是，在使?jié)櫥驮趬毫ο略跈C動車輛的發(fā)動機內(nèi)循環(huán)的栗中，其容量及因此的油的輸送率取決于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。因此，栗被設計成在低速時提供足夠的輸送率，以確保同樣在此條件下的潤滑。如果栗具有固定的幾何形狀，在高轉(zhuǎn)速時的輸送率超過必要的輸送率，為了限制輸送率和壓力，部分被輸送的流體將被排出。當然，排出的油的體積已經(jīng)被壓縮，由此發(fā)生高功率吸收，隨之而來更高的燃料消耗以及由于在栗中不斷產(chǎn)生的高壓力而使組件受到較大的應力。
[0005]為了消除該缺點，已知的是裝備一種栗，其具有在車輛的不同運行狀態(tài)下允許輸送率調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，特別是通過排量調(diào)節(jié)。已知針對這個目標有不同的解決方案，這些解決方案對于栗送元件的具體種類(外部或內(nèi)部齒輪，葉片...)是特定的。
[0006]在旋轉(zhuǎn)栗中經(jīng)常使用的系統(tǒng)采用具有內(nèi)部腔體的定子環(huán)，該內(nèi)部腔體相對于外表面偏心，轉(zhuǎn)子(特別是葉片轉(zhuǎn)子)在該內(nèi)部腔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，在栗運行狀態(tài)下所述轉(zhuǎn)子相對于腔體偏心。通過按給定的角度使定子環(huán)旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子和腔體之間的相對偏心度以及因此排量在最大值和最小值之間變化，基本上趨于零(失速運行狀態(tài))。當達到預定輸送率時，適當校準的相對的彈性件允許旋轉(zhuǎn)，并且使所述栗在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下充分地傳送這種預定的輸送率。在美國專利文獻US2685842中公開了一個例子。
[0007]具有一對定子環(huán)的栗也是已知的，其中排量通過使這些環(huán)在相反方向上相對于彼此旋轉(zhuǎn)而改變。在美國專利文獻US4406599中公開了一個例子。
[0008]這種栗的演變和機動車輛發(fā)動機中電子設備的普及已經(jīng)帶來了由車輛的電子控制單元所控制的排量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該控制取決于油壓，該油壓優(yōu)選地在過濾器的下游檢測，并且有可能還取決于發(fā)動機的其它運行參數(shù)。通常，這樣的系統(tǒng)是電動液壓系統(tǒng)，其中，控制單元控制電動操作閥，該電動操作閥轉(zhuǎn)而控制作用在定子環(huán)上的液壓致動器。例如，美國專利文獻US2011/0209682中公開了一種系統(tǒng)，其中所述栗的控制模塊，作為電子控制單元的一部分，通過電動操作閥控制已加壓的油朝向兩個腔室中的任一個的流動，該腔室施加油壓到定子環(huán)。任一腔室的壓力的施加對應于栗的兩個不同的壓力/輸送率狀態(tài)。
[0009]—般而言，液壓致動器的提供使得電動液壓系統(tǒng)變得復雜且昂貴。此外，當發(fā)動機關閉時，由于沒有控制壓力可用，因此修改排量預設值是不可能的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的一個目的是提供一種可變排量栗，以及調(diào)節(jié)這種栗的排量的方法，消除了現(xiàn)有技術的缺點。
[0011]本發(fā)明的描述
[0012]根據(jù)本發(fā)明，上述目的是通過如下實現(xiàn)的，所提供的栗包括:集成到該栗中或與該栗連接的電磁旋轉(zhuǎn)致動器，該電磁旋轉(zhuǎn)致動器由檢測所述栗的運行狀態(tài)的電子系統(tǒng)驅(qū)動，并且被設置成將旋轉(zhuǎn)運動傳送到所述定子環(huán)。
[0013]有利的是，所述定子環(huán)容納在外部環(huán)的偏心腔體內(nèi)，并且所述旋轉(zhuǎn)致動器被設置為將旋轉(zhuǎn)運動同時傳遞到兩個環(huán)，由此致使這兩個環(huán)在相反方向上的等量的同步旋轉(zhuǎn)。
[0014]本發(fā)明還實施了通過偏心定子環(huán)的旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)正排量栗的排量的方法，轉(zhuǎn)子在所述偏心定子環(huán)的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，該方法包括以下步驟:
[0015]-提供集成到所述栗中或與所述栗連接的電磁旋轉(zhuǎn)致動器；
[0016]-將對應于定子環(huán)所期望的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)指令提供給所述致動器。
[0017]優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟:
[0018]-提供具有偏心腔體的外部環(huán)，在所述偏心腔體內(nèi)容納所述定子環(huán)；以及
[0019]-使得兩個環(huán)同時以相同的角度且以相反的方向旋轉(zhuǎn)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種用于機動車輛發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)，其中使用了上述的可調(diào)節(jié)排量栗和調(diào)節(jié)排量的方法。
【附圖說明】
[0021]本發(fā)明的進一步的特征和優(yōu)點，將通過以非限制性示例方式進行的如下優(yōu)選實施例的描述并參考附圖而變得顯而易見，其中:
[0022]-圖1是根據(jù)本發(fā)明的栗的第一實施例的平面圖，其處于最小排量位置，其中已將蓋和調(diào)節(jié)致動器移除；
[0023]-圖2是類似于圖1的處于最大排量位置的視圖；
[0024]-圖3是類似于圖2的視圖，示出了集成在蓋上的輸送率調(diào)節(jié)機構(gòu)；
[0025]-圖4是根據(jù)穿過圖3中Y-Y線的平面截取的栗的剖面圖；
[0026]-圖5和圖6是類似于圖1和圖2的視圖，涉及根據(jù)本發(fā)明的栗的第二實施例;和
[0027]-圖7是排量調(diào)節(jié)電路的原理框圖。
【具體實施方式】
[0028]參照圖1至圖4，根據(jù)本發(fā)明的栗I，特別是一種葉片栗，包括:具有基本上為圓形的橫截面的腔體11的主體10，第一可動環(huán)12(外部環(huán))位于其中。而所述環(huán)具有軸向腔體13，也同樣具有基本上為圓形的橫截面，相對于腔體11偏心地設置。第二可動環(huán)42(定子環(huán))位于腔體13中，而該環(huán)具有軸向腔體43，也同樣具有基本上為圓形的橫截面，相對于腔體13偏心地設置并具有中心O’。環(huán)12和42被設置為以彼此相反的方向、通過一定的角度旋轉(zhuǎn)以便改變栗的排量，如將在下文中公開的。有利的是，腔體13、43具有相同的偏心度。在所示的例子中，腔體11是封閉的并且由蓋14(圖4)在一端封閉，同時還封閉了腔體13、43的相應的端部。
[0029]腔體43容納有轉(zhuǎn)子15，剛性地連接到驅(qū)動軸15a，使其圍繞中心O旋轉(zhuǎn)，例如，如箭頭F所示的順時針方向。腔體43因此形成栗送室。在最小排量位置(如圖1所示)，轉(zhuǎn)子15和腔體43為同軸或基本同軸，而在最大排量位置(如圖2所示)，中心O和O ’位于同一軸線X-X且相互隔開，并且轉(zhuǎn)子15基本上正切于腔體43的側(cè)面43a。在本說明書中，術語“同軸或基本同軸”是用來表示在中心O和O’之間的一個最小距離，趨向于O。
[0030]有利的是，偏心環(huán)12和42按照如下的方式安裝:在最小排量位置，將外部環(huán)12定向，使得其最小的徑向厚度位于圖中的頂部，將內(nèi)部環(huán)42定向，使得其最小的徑向厚度位于圖中的底部?；蛘?，各腔體13、43的偏心度是偏移180°。優(yōu)選地，腔體13、43具有相對于各自的環(huán)的外表面相同的偏心度。
[0031]轉(zhuǎn)子15具有一組葉片16，在各自的徑向槽中徑向滑動。在外端部，葉片16位于到腔體43的側(cè)面43a的最小距離，而在其內(nèi)端部，它們設置在引導或定心環(huán)17上，安裝在轉(zhuǎn)子15的軸向端部并且被設置成在任何偏心的狀態(tài)下保持葉片16和表面43a之間的最小距離。同時在最小排量位置，定心環(huán)17與轉(zhuǎn)子15同軸或基本上同軸。
[0032]與吸入管20連通的吸氣室18和與傳送管21連通的傳送室19被限定在轉(zhuǎn)子15和表面43a之間的主體10的底部。這些腔室基本上相對于通過軸線X-X的平面對稱并且具有理想的最大容積效率的相位，這是因為對于本領域技術人員而言它是顯而易見的。但是應當理解的是，轉(zhuǎn)子應沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，這樣腔室以及各自的管道的功能將被互換。
[0033]為了控制環(huán)12、42的轉(zhuǎn)動，齒形扇區(qū)51、52形成在它們面對的表面上，并優(yōu)選定位在形成在環(huán)12、42中的合適的定子腔體lla、llb的基部上。具有剛性地連接到致動器50(圖4)的軸54的齒輪53介設于位于所述定子的腔體lla、llb中的齒形扇區(qū)51、52之間，所述致動器50驅(qū)動齒輪53旋轉(zhuǎn)。因此，環(huán)12、42以相反方向旋轉(zhuǎn)，并且相互同步。
[0034]優(yōu)選地，致動器50是電磁致動器。它可以是旋轉(zhuǎn)致動器，例如，集成到栗I中或與其連接(例如，通過分區(qū)壁將內(nèi)側(cè)發(fā)動機油盤的外側(cè)分離而連接)的步進式微電動機，或者與合適的脫離棘輪接合，從而轉(zhuǎn)換致動器的運動為旋轉(zhuǎn)運動的線性移動致動器。
[0035]致動器50由車輛的電子控制單元控制，車輛的電子控制單元以閉環(huán)方式(例如用反饋)，通過取決于熱機及其附件的要求來增加或減少排量而管理排量變化。所述變化與油過濾器的上游和下游的壓力無關。
[0036]軸54在形成于蓋14或形成于主體10中的支撐40內(nèi)被引導。在齒形扇區(qū)51、52旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)由輪53的齒的漸開線所限定的輪廓展開，其中，與此相反，輪53繞其固定軸旋轉(zhuǎn)。如果偏心度是相同的，所述環(huán)的相對旋轉(zhuǎn)導致栗送室43的中心O’沿軸線X-X平移。這使得栗送室43的幾何形狀在所有排量狀態(tài)中完全對稱，并且使得齒輪53的旋轉(zhuǎn)和室43的軸線的平移而產(chǎn)生的排量的變化之間的比率恒定。
[0037]在圖示的實施例中，輪53與構(gòu)件34協(xié)作，所述構(gòu)件對抗環(huán)12、42的旋轉(zhuǎn)，該構(gòu)件34特別地為扁平螺旋彈簧，被預加載以防止環(huán)的旋轉(zhuǎn)，只要由致動器50施加的轉(zhuǎn)矩低于預定閾值。螺旋彈簧34位于殼體33中，該殼體33在示出的示例性實施例中被緊固到蓋14。彈簧34的內(nèi)端部被成形為與輪53的軸54的端部接合，而其外端部被鎖定到殼體33的內(nèi)壁上。后者可以旋轉(zhuǎn)，例如通過使用測力計鍵，從而調(diào)節(jié)彈簧34的預加載。環(huán)形螺母55允許阻擋殼體33處于所需的校準位置，而與整個機構(gòu)的結(jié)構(gòu)公差無關。在殼體33和蓋14之間還提供有密封墊圈56，從而將同一殼體的內(nèi)部腔室從外部隔離。排出管將這樣的腔室與吸氣室18連通，其目的將在下面公開。
[0038]但是應當理解的是，在調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)中，由于扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩可忽略的變化以及齒輪機構(gòu)的傳動比，螺旋彈簧34將經(jīng)受對抗液壓轉(zhuǎn)矩的本身轉(zhuǎn)矩的可忽略的變化。在優(yōu)選的實施方式中，其中致動器50是步進式電動機，當電動機沒有被驅(qū)動(節(jié)能)時，彈簧34可以有助于使后續(xù)步驟之間的磁阻轉(zhuǎn)矩足以保持環(huán)12、42的位置。而且，由于截然相反的作用，彈簧34可有助于在電器故障發(fā)生時維持最大的排量。
[0039]環(huán)12和42，以及定心環(huán)17、轉(zhuǎn)子15和輪53，優(yōu)選通過模制和/或金屬粉末燒結(jié)形成，根據(jù)現(xiàn)有技術的要求，對某些限定的區(qū)域可能進行精加工操作。更具體地，將對軸向厚度進行精加工。主體10和蓋14可以通過模制鋁合金或者熱塑性和/或熱固性樹脂來形成。有利的是，彈簧34可以由雙金屬材料制成，使得其特性可以依賴于操作溫度而變化。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的栗的第二個實施例，標記為101，示于圖5和圖6。元件在功能上與圖1至圖4已經(jīng)公開的那些相同的，優(yōu)選標記為相同的參考數(shù)字，增加了 100來標記。栗101與栗I的不同之處在于，缺少外部環(huán)12并因此致動器150通過輪153作用到單獨的定子環(huán)142，該定子環(huán)142形成在具有基本上為圓形橫截面的主體110的內(nèi)部。
[0041]按照這樣的實施例，如圖5和圖6所示，定子環(huán)142優(yōu)選地包括定子腔體111，齒形扇區(qū)152和齒輪153均設置在其中。
[