油泵 【技术领域】
本发明涉及一种油泵。尤其是，基本沿周向布置在本发明的油泵中的多个泵室随驱动轴而旋转，且各泵室的容积在第一特定角度范围内基本顺序地增大，而在第二(剩余)特定角度范围内基本顺序地减小。
背景技术
油泵中已知有气穴作用，在吸入步骤中吸入阻力增加时可能引起该气穴作用。因此，油泵通常在排出侧提供有流量控制阀，而不是在吸入侧的收缩部分处(控制流量)，因此，多余的油从流量控制阀返回吸入侧。
不过，对于具有上述系统的油泵，已经压缩的油将部分返回吸入侧，而没有进行工作(起作用)，从而导致油泵的较大动力损失。为了减少从排出侧返回的油，考虑了以下方案：
在吸入侧控制流量。这时，对由可能的气穴作用引起的气泡进行缓慢而柔和的粉碎，以便防止包括由于气穴作用引起的异常噪音等的故障。
下面将介绍现有技术中由于解决上述问题的油泵。
日本审查专利公开No.3074047(＝JP3074047B2，等效于专利JP5099162)公开了一种油泵(在它的英文摘要中称为“INSCRIBED GEARPUMP”)。该油泵为余摆线(trochoid)类型，它在第一特定角度范围内使泵室的容积基本顺序地增大，而在第二特定角度范围(剩余角度范围)内使泵室的容积基本顺序地减小。吸入口在泵室从最大容积位置向最小容积位置运动时的整个减小范围内都基本打开。排出口在泵室从最小容积位置向最大容积位置运动时的增大范围内都基本打开，同时该排出口偏向最小容积位置。壳体壁部分确定了在吸入口的最大容积位置侧和排出口的最大容积位置侧之间的特定部分，该部分形成有密封接合面(land)部分，用于密封吸入口和排出口之间的通过泵室而形成的连通。密封接合面部分提供有单向阀。该单向阀可以打开和关闭旁路通道，该旁路通道使(对着密封接合面部分地)多个泵室与排出口连通。单向阀有阀体，该阀体基本形成板形。单向阀的阀体有对着多个泵室的第一侧以及由弹簧(偏压装置)偏压的第二侧。排出口的压力将通过旁路通道而施加在单向阀阀体的第二侧上。
当在高速吸入范围中引起气穴作用时，泵室在密封接合面部分处的容积可以通过由单向阀封闭旁路通道而基本顺序地减小。因此，由气穴作用产生的气泡将缓慢而柔和地破碎。
而且，当在低速下没有气穴作用时，对着密封接合面部分的泵室的压力可能快速增加。不过，这时单向阀可以打开旁路通道，从而控制在密封接合面部分处的泵室的过度压力增加。
日本审查专利公开No.2638282(等效于美国专利No.5096397)公开了一种余摆线类型油泵(称为“SUCTION-CONTROLLED GEAR RINGPUMP”)，该油泵的功能基本类似于上述日本审查专利公开No.3074047(＝JP3074047B2，等效于专利JP5099162)的油泵。
为了代替以如日本审查专利公开No.3074047(＝JP3074047B2，等效于专利JP5099162)所述跨过多个泵室的方式布置在密封接合面部分中的一个单向阀，在日本审查专利公开No.2638383(等效于美国专利No.5096397)中所述的油泵公开了一种单向阀，该单向阀用于对着泵室的一个壁。当在低速时泵室(对着密封接合面部分)的压力增加至或超过设定压力时，各泵室的单向阀可以分别打开通道，从而将泵室的压力传送给(减小或释放)排出口。
【发明内容】
根据日本审查专利公开No.3074047(＝JP3074047B2，等效于专利JP5099162)，单向阀的阀体跨过多个泵室，并形成各泵室的侧壁的一部分。该单向阀在封闭时可以使泵室变得彼此基本完全独立，从而减小容积。另一方面，单向阀在打开时可以使泵室与排出口侧快速(即基本与打开同时)连通。不过，这时，单向阀的打开并不必须在所有泵室中的气泡都基本完全破碎的时间点处开始。换句话说，可以是，当只是在一个泵室(对着单向阀的阀体)中的气泡基本完全破碎时，单向阀可以部分打开，从而将排出口的高压快速传递给仍包含由气穴作用产生的剩余气泡的其它泵室，从而使在其它泵室中的气泡快速粉碎。总地来说，不能充分减小由气穴作用引起的故障。
另一方面，日本审查专利公开No.2638282(等效于美国专利No.5096397)(其中各泵室分别有单向阀)可以消除上述缺点。不过，将对应于各泵室而布置在转子壁部分上的单向阀和通道可能使结构复杂，并使制造困难。因此不能可靠工作。
因此，本发明的目的是提供一种油泵，该油泵能够减小包括异常噪音等的、由气穴作用引起的故障，同时能够简化油泵的结构。
根据本发明的一个方面，提供了一种油泵，它包括：1)多个泵室，这些泵室基本沿周向布置，并可根据驱动轴的旋转而旋转，该多个泵室中的一个泵室所确定的容积在第一特定角度范围内基本顺序地增大，而在第二特定角度范围内基本顺序地减小，该泵室包括：a)第一泵室；以及b)第二泵室；2)吸入口，该吸入口在泵室从最小容积位置向最大容积位置运动的增大范围内的至少一部分中打开，第一泵室并不开口于吸入口；3)排出口，该排出口在泵室从最大容积位置向最小容积位置运动的减小范围内的至少一部分中打开，在该减小范围内，排出口偏向最小容积位置侧，第二泵室并不开口于排出口；4)密封接合面部分，该密封接合面部分布置在吸入口的最大容积位置侧和排出口的最大容积位置侧之间的某一部分中，该密封接合面部分形成跨过多个泵室的静止壁部分，该密封接合面部分密封住在吸入口和排出口之间通过泵室而形成的连通；5)连通部分，用于使对着密封接合面部分的多个泵室的第一泵室和第二泵室之间能够相互连通；6)减小部分，该减小部分限定于连通部分和泵室之间；7)旁路通道，该旁路通道使连通部分与排出口连接；以及8)溢流阀，该溢流阀插入旁路通道中，并用于通过增加至或超过连通部分的设定压力的连通部分压力来打开该旁路通道。
通过下面参考附图的说明，可以理解本发明的其它目的和特征。
附图的简要说明
图1是本发明实施例的油泵的正视图。
图2是本发明实施例的油泵沿图1中的线II-II的剖视图。
图3是本发明实施例的油泵沿图1中的线III-III的剖视图。
图4是本发明实施例的油泵的、类似于图2的剖视图，但是表示了油泵的操作。
图5是根据本发明实施例的泵室7的主要部分的示意图，附图中：
图5(A)表示了不与吸入口9和连通狭槽13连通的泵室7；以及
图5(B)表示了不与连通狭槽13和排出口7连通的泵室7。
图6表示了曲线图，其中：
图6(A)表示了根据本发明实施例，泵室7的容积相对于转子旋转角度的特征曲线；
图6(B)表示了根据现有技术，油泵的压力相对于油泵的旋转位置的关系；
图6(C)表示了根据本发明实施例，在没有产生气穴作用的情况下(即气泡已经除去)，泵室7的压力对于旋转位置的关系；以及
图6(D)表示了根据本发明实施例，在产生气穴作用的情况下，泵室7的压力相对于旋转位置的关系。
图7表示了根据本发明实施例，排出量相对于油泵速度的特征曲线。
实施例的详细说明
下面将参考附图详细介绍本发明的实施例。
为了便于理解，下面的说明将包含各种方向术语，例如左、右、上、下、向前、向后等。不过，应当知道，这些术语只是相对于表示了相应元件部分的附图而言的。
结构
本发明实施例的油泵可由汽车发动机旋转驱动。整个油泵为余摆线类型。
首先将参考图1进行介绍。其中有壳体1，该壳体形状基本为块状，并形成有基本圆形的凹形部分2。还有外转子3，该外转子3基本为环形，并可旋转地被引导，并装入凹形部分2内。还有内转子4，该内转子4布置在外转子3内部，并通过驱动轴(未示出)而可旋转地被驱动。壳体1的前表面装备有盖体(未示出)，用于挡住凹形部分2。
外转子3的内周形成有多个余摆线型面的内齿5，而内转子4的外周形成有多个余摆线型面的外齿6。内转子4的外齿6的数目比外转子3的内齿5的数目少一个。内转子4的旋转中心偏离凹形部分2的圆心一定偏离量，从而使内转子4和外转子3以偏离方式彼此啮合。其中，数目比(外转子3的)内齿5少一个的(内转子4的)外齿6可以沿周向有多个接触部分，从而形成在相邻接触部分之间的空间。
外转子3和内转子4能够与凹形部分2的底座以及盖体(未示出)进行可滑动接触。在相邻接触部分之间的各空间可以由凹形部分2的底座以及盖体(未示出)阻挡，从而形成泵室7，该泵室7的容积可以根据内转子4的旋转而变化(增大和减小)。在内转子4和外转子3之间能够进行最深啮合的位置处，泵室7有最小容积，而在基本与该最小容积位置对角的位置处，泵室7有最大容积。在图1中，确定了泵室7的最大容积位置Qmax(绕内转子4的旋转中心的角度位置)，同时也确定了泵室7的最小容积位置Qmin(绕内转子4的旋转中心的角度位置)。
壳体1的凹形部分2具有增大范围，在该增大范围中，泵室7可以从最小容积位置Qmin向最大容积位置Qmax运动。在该增大范围内，与吸入通道8连通的吸入口9可以打开。
壳体1的凹形部分2也有减小范围，在该减小范围中，泵室7可以从最大容积位置Qmax向最小容积位置Qmin运动。在减小范围中偏向最小容积位置Qmin的位置处，与排出通道10连通的排出口11可以打开。如图1以及图5(A)和图5(B)所示，吸入口9和排出口11在平面图中形状为基本圆弧形的狭槽。
凹形部分2的底座有在吸入口9的最大容积位置Qmax侧和排出口11的最小容积位置Qmin侧之间的特定部分。该特定部分形成有密封接合面部分12，该密封接合面部分12是跨过多个泵室7的静止壁部分。密封接合面部分12可以密封吸入口9和排出口11之间通过泵室7而形成的连通。密封接合面部分12形成有连通狭槽13(本发明的连通部分)，在平面图中，该连通狭槽13的形状基本为圆弧形。对着密封接合面部分12的多个泵室7可以通过连通狭槽13而彼此连通。
其中，如图5(A)和图5(B)所示，在吸入口9和连通狭槽13之间的周向宽度以及在连通狭槽13和排出口11之间的周向宽度基本彼此相等。此外，在吸入口9和连通狭槽13之间的周向宽度基本与在它们之间的一个泵室7的周向宽度相等，而在连通狭槽13和排出口11之间的周向宽度基本与在它们之间的一个泵室7的周向宽度相等。上述基本相等可以防止在吸入口9和排出口11之间通过多个泵室7和连通狭槽13而相互连通。
其中，各泵室7有第一周向端和第二周向端，它们朝着外齿6与内齿5的接触部分进一步减小，从而形成减小部分7a。在连通狭槽13的端部处开口于该连通狭槽13的泵室7可以有减小部分7a，以便减小在泵室7和连通狭槽13之间的连通。因此，减小部分7a可以使与连通狭槽13连通的相邻泵室7有压力差。
连通狭槽13和排出口11通过形成于壳体1中的旁路通道14而连接。当连通狭槽13的压力增加至设定压力或超过该设定压力时，插入旁路通道14中的溢流阀15可以打开旁路通道14。根据本实施例，溢流阀15的阀开启压力设置成基本等于排出口11的压力或者稍微低于排出口11的压力。
溢流阀16包括：
1)阀芯接收器16，该阀芯接收器16形成于壳体1中，并基本在连通狭槽13的中心开口，该连通狭槽13基本为圆弧形；
2)阀芯17，该阀芯17可滑动地装于阀芯接收器16内；
3)螺旋弹簧18(偏压部件)，该螺旋弹簧18插入阀芯17和阀芯接收器16的底座(图1中的上部)之间，用于将阀芯17偏压向连通狭槽13；以及
4)排泄口19，该排泄口19形成于阀芯接收器16的周向壁中，并与排出口11侧连通。
连通狭槽13的油可以引入阀芯17的第一端(图1中的下侧)，从而向阀芯17施加油压力，同时大气压和螺旋弹簧18的负载可以施加在阀芯17的第二端(图1中的上侧)上。阀芯17可以根据连通狭槽13的压力来操作。特别是，连通狭槽13的压力增加至设定压力或者超过该设定压力时，可以向连通狭槽13侧打开排泄口19。
阀芯接收器16的底座(图1中的上侧)由调节器螺钉20来阻塞，该调节器螺钉20构成用于从外部调节溢流阀15的阀开启压力的调节器机构。特别是：调节器螺钉20的头部端(图1中的上侧)装备有弹簧保持器20a(也可以称为“保持器”)，该弹簧保持器20a基本形成为凹形。从外部旋转调节器螺钉20可以自由调节弹簧保持器20a的轴向位置。还有，如图1所示，调节器螺钉20中形成有通气孔20b，用于使阀芯接收器16的底座(图1中的上侧)和大气之间连通。
在本实施例的油泵中，没有布置在排出通道10侧的流量控制阀，而是将用于控制吸入流量的收缩部分21安装在吸入通道8上，如图1所示。
工作情况
对于根据本发明实施例的、上述结构的油泵，与驱动轴(未示出)一起旋转的内转子4可以使外转子3随着连续移动的接触部分(在外转子3和内转子4之间)而旋转。这时，泵室7可以在增大范围内基本顺序地增大它的容积，同时在减小范围内基本顺序地减小它的容积。
高速的内转子4
对于具有通过收缩部分21而变窄的吸入通道8的油泵实施例，当通过吸入口9吸入油时，在高速下的内转子4可能在泵室7中引起油的气穴作用。这时，在吸入口9处包含气泡的油可能充满要向密封接合面部分12运动的泵室7。然后，如图5(A)所示，在旋转角度α1和第一旋转角度θ1中，泵室7可以不与吸入口9和连通狭槽13连通。然后，如图5(B)所示，泵室7可以从减小部分7a(前端)开口于连通狭槽13，然后，朝着最小容积位置Qmin基本顺序地减小泵室7的容积。在该状态中，经过连通狭槽13后的泵室7可以不与连通狭槽13和排出口11连通，如图5(B)所示。然后，泵室7可以开口于排出口11。
如上所述，在从最大容积位置Qmax向排出口11运动时，两个或三个泵室7可以基本同时开口于连通狭槽，且这样开口的两个或三个泵室7相互连通。不过，在连通狭槽13的端部附近，泵室7可以部分开口于连通狭槽13。泵室7的部分开口可以使减小部分7a产生在泵室7和连通狭槽13之间的减小作用，从而在相邻泵室7之间产生压力差。因此，各泵室7可以基本连续压缩，直到经过连通狭槽，这时，由气穴作用引起的、在各个泵室7中的气泡可以缓慢而柔和的粉碎。
对于上述油泵，可以防止包括异常噪音等的故障(该故障可能是由于由气穴作用产生的气泡快速破碎而引起)。而且，排出口11可以排出没有气泡的油。
低速时的内转子4
另一方面，内转子4在低速时不大可能在吸入步骤中引起气穴作用。因此，在密封接合面部分12处开始减小它的容积的泵室7可以快速增大各个泵室7的压力，从而使连通狭槽13的压力增加至设定压力或者超过该设定压力。这时，溢流阀15可以打开排泄口19，从而通过旁路通道14而将连通狭槽13的一部分油输送(释放)给排出口11侧。因此，可以防止泵室压力过度增大的故障。
在吸入步骤中产生气穴作用的状态中：
在与连通狭槽13连通的一个(或几个)泵室7中的气泡可以在与连通狭槽13连通的另一泵室7中的气泡之前就基本完全破碎。不过，在该状态下，由于气泡基本完全破碎而快速增大的压力可以通过连通狭槽13而粉碎在该另一泵室7中的气泡。然后，通过使与连通狭槽13连通的基本所有泵室7的气泡都基本完全破碎，连通狭槽13的压力可以快速增大。然后，通过使连通狭槽13的压力增加至设定压力或者超过该设定压力，溢流阀15可以打开旁路通道14，这时，连通狭槽13的油可以向排出口11侧输送(释放)。
对于上述油泵，可以在一个(或几个)泵室7中的气泡基本完全粉碎时防止旁路通道11快速打开。因此，残留在另一泵室7中的气泡不会快速粉碎，而该快速粉碎是由排出口11侧的压力引起的故障。
而且，对于本实施例的油泵，溢流阀15的阀开启压力设置成等于或超过大气压，并设置成基本等于或稍微低于排出口11的压力。通过上述设置，在溢流阀15打开之前，连通狭槽13的压力可以充分增大，从而保证粉碎从连通狭槽13排向旁路通道14的油中的气泡。
而且，对于本实施例的油泵，大气压(特定较低压力)和螺旋弹簧18的负载施加在阀芯17的第二端(图1中的上侧)上，从而充分减小溢流阀15的阀开启压力。
图6(C)表示了当溢流阀15开始打开时泵室7的压力特征曲线，其中由气穴作用引起的气泡已经除去。在该状态下，油泵的特征可以仅通过设置一组螺旋弹簧18的负载而获得图6(C)中的实线。在图6(C)中，虚线表示排出口11的压力与施加给阀芯17第二端(图1中的上侧)的螺旋弹簧18负载的比较，并不需要使(溢流阀15的)阀开启压力增加至排出压力或超过该排出压力。
图6(D)表示了在吸入步骤中产生气穴作用的状态下泵室7的压力的特征曲线。当泵室7开口于排出口11时(即在图5(A)中的第三旋转角度θ3的左端处)，泵室7的压力变得基本等于排出口11的压力。上述状态表明在泵室7开口于排出口11之前，气泡就基本完全粉碎(消失)。不过，通过以下设置，即使在产生大量气泡的高速下，气泡也可以在充分时间内进行缓慢而柔和的粉碎。
将密封接合面部分12的角度范围等设置成这样，即当驱动轴(未示出)在最大速度下工作时也可以获得图6(D)中的特征。
本实施例的油泵的特征是排出的特征曲线如图7所示。
在油的吸入流量不受收缩部分21控制的低速范围内，本实施例的油泵没有气泡(该气泡可以由气穴作用产生)，因此，排出流量基本与油泵的速度成正比地增加。
在油泵超过一定速度后，吸入通道8的收缩部分21可能引起气穴作用，从而控制排出流量的增加。
总之，为了控制流量，本实施例的油泵并不需要使已经压缩的油返回吸入侧，从而大大减小油泵的动力损失。
效果
下面将介绍本发明实施例的油泵的效果。
i)在驱动轴(未示出)的速度最大时，在泵室7中出现的气穴作用可能产生气泡，密封接合面部分12的角度范围可以设置成使气泡可以在泵室7开口于排出口11之前基本完全粉碎(消失)。
因此，即使在驱动轴(未示出)的速度最大时，也可以通过在足够时间内缓慢而柔和地粉碎泵室7中的气泡而确实防止异常噪音。
ii)收缩部分21安装在吸入口9的上游侧，以便根据驱动轴(未示出)的速度而在泵室7中引起气穴作用。收缩部分21设置成这样，即，在表示驱动轴(未示出)的速度与排出流量的关系的曲线图(如图7所示)中形成偏转点B。
因此，控制吸入流量的收缩部分21可以控制排出流量，从而不需要使(为了流量控制而压缩的)排出油的一部分返回吸入侧，从而大大减小驱动源的动力损失。
iii)大气压施加到阀芯17的第二端(图1中的上侧)。
因此，螺旋弹簧18(偏压部件)的力用于设置溢流阀15的阀开启压力，从而简化压力设置，并使设置准确化。
iv)调节器机构20用于在外部调节溢流阀15的阀开启压力。
因此，在油泵装配之后，溢流阀15的阀开启压力可以从外部调节，因此，可以将阀开启压力调节至实际设置，并保证准确调节。
v)在点iv)上，调节器机构20可以调节用于保持螺旋弹簧18(偏压装置)的弹簧保持器20a的轴向位置。
因此，(溢流阀15的)阀芯17的阀开启压力可以进行调节，螺旋弹簧18(偏压装置)开始工作的设定负载可以任意调节。
vi)调节器机构20由可在外部转动的螺钉机构构成。
这样获得的简化结构可以产生优选功能，从而减小装置和设备的成本。
vii)多个泵室7包括：
1)旋转元件(外转子3和内转子4)，该旋转元件根据驱动轴(未示出)的旋转而改变泵室的容积；以及
2)非旋转元件(凹形部分2的底座以及盖体(未示出))，该非旋转元件可与旋转元件(外转子3和内转子4)滑动接触，从而构成多个泵室7的公共壁部分。
而且，各吸入口9、排出口11和连通部分13分别形成为狭槽，该狭槽布置在非旋转元件(凹形部分2的底座以及盖体(未示出))的内表面中，即对着泵室7侧的内表面中。
因此，与吸入口9和排出口11一样形成为狭槽状的连通部分13可以简化通道的结构，从而降低制造成本。
viii)在吸入口9和连通部分13之间的周向宽度以及在连通部分13和排出口11之间的周向宽度基本彼此相等。此外，在吸入口9和连通部分13之间的周向宽度基本与在它们之间的一个泵室7的周向宽度相等，而在连通部分13和排出口11之间的周向宽度基本与在它们之间的一个泵室7的周向宽度相等。
因此，可以保证连通部分13有足够长度，同时不会引起在连通部分13和吸入口9之间相互连通的故障以及在连通部分13和排出口11之间相互连通的故障，从而能在很大范围内缓慢而柔和地粉碎(由泵室7中的气穴作用产生的)气泡。
ix)油泵为余摆线类型，具有内转子4的外齿6和外转子3的内齿5，该齿构成余摆线。
因此，各泵室7朝着周向端基本顺序地减小，从而形成减小部分7a。当泵室7开始开口于连通部分13以及结束开口于连通部分13的状况时，减小部分7a可以缓慢而柔和地改变相对于连通部分13的(泵室7的端部)的开口区域。因此，减小部分7a使得不需要确定在连通部分13和泵室7之间的其它减小部分，而且还减小连通部分13的压力波动。而且，余摆线型油泵的内转子4和外转子3之间的相对速度较低，从而减小了(内转子4的)外齿6和(外转子3的)内齿5产生的磨损。
尽管上面已经参考特定实施例介绍了本发明，但是本发明并不局限于上述实施例，本领域技术人员可以根据上述教导对上述实施例进行变化和改变。
特别是，根据本发明的实施例，介绍了余摆线型油泵。叶片型油泵也可以代替该余摆线型油泵。
本申请基于在先的日本专利申请No.P2003-36907(在日本的申请日为2003年2月14日)。本发明要求该日本专利申请No.P2003-36907的优先权，且它的整个内容被本文参引，以便防止错误翻译或省略部分。
本发明的范围由下面的权利要求确定。