[发明专利]转速感应式变量恒流泵

说明书

技术领域

本发明主要广泛应用于汽车液压助力转向系统或其它行走机械的液压助力转向系统，同时也可以应用于控制油缸或马达恒速运动、需要分阶段恒流量补油的液压系统；属于动力控制装置技术领域。

背景技术

现有汽车液压助力转向系统基本上都是采用发动机驱动定量泵的恒流系统，因为发动机的转速范围大，为克服低速转向沉重同时得到特定转速下的恒流量状态需要把液压泵的排量放大，存在低速需求排量大，高速需求排量小的技术矛盾状态，同时因为采用定量泵系统，为得到恒流控制效果，需要采用分流技术，存在高速阶段溢流损失(效率损失约60％)严重的缺点，噪音大、浪费大量的能量，液压系统产生大量的热量降低液压系统的寿命和可靠性；因大部分汽车液压助力转向系统都采用叶片泵驱动系统，叶片泵存在高压抗污抗磨能力差的缺点，加大了液压系统的故障隐患。电控分流系统，通过检测汽车行走速度进行分流，同样存在溢流损失严重、控制系统复杂、维修维护成本高的问题存在。部分采用发动机驱动的变量泵恒流系统，因采用的是定压差变量技术，只能满足小转速范围的恒流量控制且为单一恒流量状态，变量控制模式单一，不能满足变量方式要求高且多变的场合，采用电磁变量则系统复杂、成本高。

发明内容

本发明的目的在于向汽车液压助力转向系统或行走机械提供一种结构紧凑、安装方便、系统控制简单、不受发动机转速影响、无高压溢流损失的转速感应式变量恒流泵。本转速感应式变量恒流泵由轴向柱塞泵(1)、变量弹簧(2)、变量阀杆(3)、节流阀盖(4)、定量泵(5)、二位二通换向阀(6)、安全阀(7)以及若干O形密封圈、排量限位螺钉、油口塞、阻尼孔组成。当发动机带动轴向柱塞泵(1)工作的同时，也带动定量泵(5)工作，两个泵处于独立的工作系统。轴向柱塞泵(1)主要向工作系统供油，由于采用变量技术，不存在高压溢流损失。定量泵(5)主要起提供控制信号的作用，由于定量泵(5)的排量安排在V_定＝3-4ml/r，最高压力为0.5MPa，属于低压工作，所以即使处在高速状态工作的时候，定量泵(5)的溢流损失还是相当微小，不产生过多的热量，大大延长定量泵(5)的寿命，同时定量泵(5)也起到带走液压系统热量的作用，降低整个液压系统的故障，提高系统寿命和可靠性。

本发明的技术解决方案是这样的：一种转速感应式变量恒流泵，其结构由轴向柱塞泵、变量弹簧、变量阀杆、节流阀盖、定量泵、二位二通换向阀、安全阀、回油箱、主泵、方向机，其特征在于轴向柱塞泵、变量弹簧、变量阀杆、节流阀盖集成安装在轴向柱塞泵泵体上。定量泵、二位二通换向阀、安全阀集成安装在轴向柱塞泵泵盖上，定量泵主轴与柱塞泵主轴通过花键连接，共用一个驱动动力，定量泵与轴向柱塞泵共用一个进油道，进油道安装在轴向柱塞泵泵盖上，安全阀溢流油道直接连通回进油道。轴向柱塞泵单独给工作系统按需供油。定量泵连接轴向柱塞泵与发动机转速成正比。定量泵是叶片泵或齿轮泵或轴向柱塞泵或径向柱塞泵，二位二通换向阀、安全阀与工作油路连通。

本发明对比现有应用系统的优点是：系统控制简单、结构紧凑、系统匹配成本低、维护容易、采用转速感应变量技术、实现不同的恒流量组合控制方式、节能降耗降噪、无高压溢流损失、散热好、可靠性高寿命长等优点。

附图说明

本发明的结构构成是这样的：

图1为本发明的整体结构安装装配主视剖视图。

图2为本发明的整体结构安装装配按图1中A-A剖视图。

图3为本发明的控制原理图。

图4为本发明的转速流量特征曲线图。

图5为本发明的应用示例原理图。

图1～图5中，轴向柱塞泵(1)、变量弹簧(2)、变量阀杆(3)、节流阀盖(4)、定量泵(5)、二位二通换向阀(6)、安全阀(7)、回油箱(8)、阻尼孔(9)、节流孔(10)、连主泵出油口(11)、连主泵进口油口(12)、主泵(13)、方向机(14)、左转(15)、右转(16)。

本发明案例中的定量泵(5)采用的是叶片泵结构。

具体实施方式

本发明的最佳实施例是这样的，参照附图，本发明的控制原理是这样的：发动机带动轴向柱塞泵(1)向系统供油，同时带动定量泵(5)工作，定量泵(5)的转速与发动机转速一样，保持正比例关系，当发动机达到设定需求流量转速n＝q/V_柱＝q/∏r_腔²2R_缸Ztgβ的时候，定量泵(5)提供的流量经过变量阀杆(3)与节流阀盖(4)配合构成的流量孔形成正比例关系的压力损失信号ΔP＝ερ(nV_定)²/2(A_节60)²，节流前后的信号分别引到变量阀杆(3)的大腔与小腔形成压力差动信号推动变量阀杆(3)压缩变量弹簧(2)形成正比例的位移量X_阀＝[ΔP(A_大-A_小)-K_回X_回-F_斜盘]/K_阀，变量阀杆(3)推动轴向柱塞泵(1)的变量斜盘进行变量，满足上述关系公式实现设定的变量与流量调节。随着发动机转速的升高，节流孔压力损失ΔP增大，变量阀杆(3)移动距离增大，轴向柱塞泵(1)排量变小，保证轴向柱塞泵(1)向系统提供恒定的流量。当发动机转速继续增大的时候，变量阀杆(3)移动到一定位置，这时变量阀杆(3)大直径部分与节流阀盖(4)配合构成的流量孔面积A节急剧变小，形成新的比例压力损失ΔP，轴向柱塞泵(1)斜盘变量比率变大，提供比前恒流量阶段更小的恒流量，实现多级恒流量调整。当轴向柱塞泵(1)工作压力过高，安全阀(7)打开，同时二位二通换向阀(6)换向，系统工作油溢流回主泵进油口，起到保护整个液压系统的作用。一种转速感应式变量恒流泵，其结构由轴向柱塞泵(1)、变量弹簧(2)、变量阀杆(3)、节流阀盖(4)、定量泵(5)、二位二通换向阀(6)、安全阀(7)以及若干O形密封圈、排量限位螺钉、油口塞、阻尼孔组成。轴向柱塞泵(1)、变量弹簧(2)、变量阀杆(3)、节流阀盖(4)集成于轴向柱塞泵泵体上。定量泵(5)、二位二通换向阀(6)、安全阀(7)集成于轴向柱塞泵泵盖上，定量泵主轴与柱塞泵主轴通过花键连接，共用一个驱动动力；定量泵(5)与轴向柱塞泵(1)共用一个进油道，进油道安排在轴向柱塞泵泵盖上；安全阀(7)溢流油道直接连通回进油道。轴向柱塞泵(1)单独给工作系统按需供油，工作压力高、抗污能力强，无高压溢流损失。定量泵(5)单独提供柱塞泵变量控制信号，变量信号由定量泵(5)的流量产生，与发动机转速成正比，定量泵处于低压状态工作，排量小、空流损失小、流量脉动小、提高定量泵使用寿命与可靠性。定量泵(5)可以是叶片泵、齿轮泵、轴向柱塞泵、径向柱塞泵等。变量弹簧(2)、变量阀杆(3)、节流阀盖(4)的运动配合产生与发动机转速成正比的流量信号与压差损失，形成与转速成正比的阶段性变量位移推动轴向柱塞泵斜盘变量，形成不同转速阶段的恒流状态。二位二通换向阀(6)、安全阀(7)与工作油路连通，工作系统压力超过安全阀设定压力，二位二通换向阀(6)换位，油液溢流，起到保护轴向柱塞泵的作用。结构紧凑，体积小，安装方便；控制系统简单，无需另外设置复杂的电控系统，维护方便；系统无高压损失，节能降耗，变量反应快，脉动小。通过改变变量阀杆(3)与节流阀盖(4)的配合形式可以轻松实现不同比例的变量特性得到不同的转速恒流状态组合形式。变量阀杆(3)控制轴向柱塞泵(1)变量的同时，变量阀杆(3)和节流阀盖(4)节流孔的配合同时也形成自动调节的变节流压差信号。以应用示例原理图进行说明：在汽车助力转向系统中，转速感应式变量恒流泵连接到发动机驱动装置，按原理图连接泵的各控制油路与方向机换向阀、助力油缸、液压油箱的连接油口相连，组成一个液压系统，当汽车开始行走的时候，司机转动方向盘，方向机换向阀换向，转速感应式变量恒流泵向助力油缸供油，起到助力作用；由于转向盘主轴与换向阀存在错位角度，转向盘转向控制方向机换向阀换向优先于液动换向，当方向盘停止转动的时候，依靠油缸运动的涉后作用自动复位。转速感应式变量恒流泵在工作中不断向系统提供不同行驶速度阶段下需求的恒定流量，起到转向助力、增加手感和操作安全性的作用，整个操作过程中由于采用变量技术，没有高压溢流损失，无大量热量产生，液压油处于正常的工作温度，提高了系统的可靠性和寿命。