叶片油泵的制作方法

各实施例涉及用于动力传动系部件(比如车辆中的内燃发动机或变速器)的叶片油泵。

背景技术：

油泵用于使润滑油或润滑剂循环通过动力传动系部件(比如发动机或变速器)。油泵通常配置为叶片泵。叶片泵具有正排量特性和泵的各部件之间的紧密间隙，这导致在泵的运行期间泵和连接的油道内形成流体的压力脉动或波动。例如，当将泵安装到动力传动系部件时，由泵产生的流体的压力脉动可用作激发动力传动系部件的源。例如，可将泵安装到发动机缸体、变速器外壳、油盘或油底壳外壳、变速器钟形外壳等，所述位置的压力脉动会引起来自发动机或变速器的呜呜声或音调噪声。这种油泵引发的动力传动系呜呜声或音调噪声是一种常见的噪声、振动和声振粗糙度(nvh)问题，缓解措施可包括比如增加到动力传动系以减少由传统的泵产生的噪声的阻尼装置的对抗措施。

技术实现要素：

在实施例中，一种用于车辆部件的叶片流体泵设置有凸轮，凸轮限定围绕腔的连续的内壁。内转子被支撑在凸轮内，并且具有在第一端面和第二端面之间延伸的圆柱形外壁。圆柱形外壁限定围绕外壁等距间隔开的一系列槽口，以提供一系列外壁段，每个外壁段以相邻的槽口为边界。所述一系列外壁段的第一壁段限定槽。所述一系列外壁段的第二壁段不开槽。一系列叶片设置为每个叶片定位在内转子的各个槽内，并向外延伸以与凸轮的连续的内壁接触。所述槽被构造为在运行期间分解谐波以使压力脉动和相关的音调噪声降低。

在另一实施例中，叶片泵设置有外壳，外壳限定连接到排出口的凹口。内转子偏心地支撑在凸轮内。内转子具有由n个壁段限定的外周界，n个壁段由n个轴向的槽口隔开，其中，在数量为一个和(n-1)个之间的壁段中，每个壁段限定延伸穿过的槽，并且所述槽被构造为分解谐波。其余的壁段不开槽。泵具有n个叶片，每个叶片由各个轴向的槽口容纳。

在另一实施例中，叶片流体泵的内转子设置有具有一系列侧壁段和在第一端面和第二端面之间延伸的一系列槽口的主体。侧壁段和槽口交替围绕主体的周界。壁段中的一个限定槽。壁段中的另一个具有连续的光滑的表面，且不开槽。

根据本公开的各种实施例具有相关联的、非限制性的优点。例如，叶片油泵可设置有内转子，叶片围绕转子均匀地间隔开。一个或更多个槽可设置在内转子的外壁上和相邻的叶片之间，泵主体或盖的至少一个上具有相关联的凹口或槽口。凹口或槽口与泵出口流体连通，并且仅与和槽相关联的泵送室流体连通。通过在转子的叶片之间的某些段上设置槽，同时剩余的外壁段不开槽，油泵的主谐波可被分解成较低的峰值，从而使压力脉动和油泵音调噪声降低。

附图说明

图1示出了根据实施例的用于车辆中的内燃发动机的润滑系统的示意图；

图2示出了根据实施例的叶片泵的局部透视图；

图3示出了用于图2的泵的盖的局部透视图；

图4示出了与图2的叶片泵一起使用的内转子的透视图；

图5示出了图2的泵的透视示意图，其中，转子处于第一位置；

图6示出了图2的泵的透视示意图，其中，转子处于第二位置；

图7a和7b示出了具有图4的内转子的图2的泵与来自具有常规的、不开槽的内转子的泵的压力输出对比的频域分析。

具体实施方式

根据需要，在此公开详细实施例；然而，应理解公开的实施例仅为示例并且可以采用各种和替代的形式实施。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本公开的代表性基础。

车辆部件10(比如车辆中的内燃发动机或变速器)包括润滑系统12。尽管可考虑使用系统12的其它车辆部件，但是车辆部件10在本文中描述为发动机。在运行期间，润滑系统12向发动机提供润滑剂(通常称为润滑油)。润滑剂或润滑油可包括石油基和非石油的合成的化合物，并且可包括各种添加剂。润滑系统12在压力下使润滑油循环并将润滑油输送至发动机10，以润滑彼此相对运动的部件(比如旋转轴承、运动的活塞以及发动机凸轮轴)。润滑系统12可额外提供发动机的冷却。润滑系统12还可将润滑油提供至发动机用作液压流体以致动各种挺杆、阀等。

润滑系统12具有用于润滑剂的油底壳14。油底壳14可以是如图所示的湿式油底壳，或者可以是干式油底壳。油底壳14作为润滑油的储存器。在一个示例中，油底壳14设置为连接到发动机并位于曲轴的下面的油盘。

润滑系统12具有向泵18的入口提供润滑油的吸入口16。吸入口16可包括滤网或过滤器，吸入口16与油底壳14中的润滑油流体接触。

泵18从吸入口16接收润滑油，加压并驱动润滑油，使润滑油循环通过系统12。下面参照图2至图6更详细地描述泵18。在一个示例中，泵18由发动机10的旋转部件(比如由凸轮轴驱动的机械齿轮系或带)驱动。在其它示例中，泵18可由其它设备(比如电动马达)驱动。

润滑油从泵18流过，经过滤器20，流到车辆部件或发动机10。润滑油流过发动机10内的各通道，然后从发动机10流出或排出，并流到油底壳14中。

润滑系统12还可包括润滑油冷却器或换热器，以通过将热传导至冷却介质(比如环境空气)而使系统12中的润滑油或润滑剂的温度降低。润滑系统12还可包括未示出的附加部件，包括调节器、阀、泄压阀、旁路、压力传感器和温度传感器等。

泵18具有正排量以及各部件之间的紧密间隙，这可能会导致在泵内和连接的油道内形成过大的压力脉动。当将泵安装在车辆部件(比如发动机缸体或变速器外壳)上时，泵的压力脉动可用作激励各种部件(比如油盘、变速器钟形外壳等)的源。

图2至图6示出了泵50及其各部件。泵50可在润滑系统12中用作泵18。

参照图2至图3，泵50是叶片泵，并且示出为滑片泵。在根据本公开的其它示例中，叶片泵50可以是包括摆动叶片泵、转叶泵等的其它类型的叶片泵。

泵50具有外壳52和盖54。外壳52和盖配合形成内部室56。盖连接到外壳52以封闭室56。可使用一个或更多个紧固件(比如螺栓等)将盖附连到外壳52。可设置密封件(比如o形环或垫圈)以密封室56。

泵50具有流体入口58和流体出口60。流体入口58具有适于连接到比如与供应(比如油底壳14)流体连通的吸入口16的管道的入口。流体入口58与室56流体地连接，使得入口58内的流体流到室56中。盖54和/或外壳52可限定入口58区域的一部分。入口58可被成形以控制各种流体的流动特性。

泵50具有流体出口60或带出口的流体排放口，流体出口60或带出口的流体排放口适于连接到与润滑油过滤器、车辆部件(比如发动机)等流体连通的管道。流体出口60与室56流体地连接，使得室56中的流体流入出口60。盖54和/或外壳52可限定出口60区域的一部分。出口60可被成形以控制各种流体的流动特性。入口58和出口60在室56中彼此间隔开，在一个示例中，可基本上彼此相对。

泵50具有位于孔内的泵轴或传动轴62。驱动泵轴以使泵50的部件旋转并驱动流体。在一个示例中，通过与发动机机械连接而驱动泵轴，使得当发动机部件(比如曲轴)旋转时，泵轴旋转，并且可将齿轮比设置为提供预定范围内的泵速。在一个示例中，泵轴的一端花键连接或以其它方式形成为机械地连接旋转的车辆部件以驱动泵50。

轴的另一端被支撑在泵50的盖54和外壳52内旋转。盖和外壳可限定使轴的端部在其中旋转的支撑件。所述支撑件可包括衬套、轴承连接等。轴绕所述轴的纵向轴线70旋转。

轴62延伸穿过外壳52，外壳52限定轴通过的开口。开口可包括套管或密封件以将流体保持在泵内并防止或减少流体从室56的泄漏。开口还可包括支撑轴在其中旋转的额外的衬套或轴承组件。

内转子80或内齿轮连接到泵轴62一起转动。内转子80具有内表面或内壁82和外表面或外壁84。内壁82形成为连接到泵轴以与泵轴一起绕轴线70旋转。在一个示例中，内壁82与泵轴的对应花键部花键配合，而在另一示例中，内壁82压配到轴62上。

外壁84提供内转子80的外周或外周界。在一个示例中，外壁为圆柱形的或大致圆柱形的。在其它示例中，外壁84设置为其它形状。外壁84在内转子80的相对的端面85之间延伸。

内转子80具有一系列槽口86和一系列外壁段88或侧壁段。在示出的示例中，内转子具有七个槽口和七个外壁段。在其它示例中，内转子80可具有两个或更多个叶片，以及两个或更多个相应的外壁段。槽口86围绕外壁84间隔开，并且在一个示例中，槽口86围绕内转子等间距地间隔开或等角度间隔开。由于槽口86划分外壁84，因此槽口86限定或提供外壁段。每个外壁段88以相邻的槽口86为边界。槽口和外壁段围绕内转子的外周界交替。外壁段88可位于共同圆柱的外周界，使得每个外壁段具有由圆柱的一部分形成的表面。对于具有等间距间隔的槽口86的内转子，各外壁段可具有相同的形状和尺寸。

设置一系列叶片90，每个叶片位于相应的槽口86中。每个槽口86具有容纳相应的叶片的尺寸。叶片90被构造为在槽口86内滑动。叶片90和槽口86可从内转子80和轴线70径向向外延伸，或者可从内转子80非径向向外延伸。

每个外壁段88在相邻的叶片90之间延伸。当泵轴62旋转时，内转子80旋转。在所示的示例中，内转子80以例如如图2中所示的逆时针方向的旋转方向旋转。因此，每个外侧壁段具有邻近上游叶片的相关联的上游边缘以及邻近下游叶片的下游边缘。例如，壁段94具有上游边缘96和下游边缘98。

泵50具有凸轮100，凸轮100具有连续的内壁102。凸轮100被支撑在外壳52的内部室56中。凸轮100可具有与外壳52配合的各种突起或定位特征以使凸轮100定位并固定在泵50中。内壁102可以是如图所示的圆柱形。内壁102限定腔104。内转子80和叶片90被布置并被支撑在凸轮100的腔104中。

内转子80可被偏心地支撑在凸轮100中，使得内转子的轴线70从圆柱形内壁102的轴线偏移。

叶片90从内转子向外延伸，并且在泵操作期间，每个叶片90的远端与凸轮的内壁102邻近并接触。内转子、凸轮和叶片配合以形成多个可变容积的泵送室以将流体从泵的流体入口58泵送到泵的流体出口60。当内转子80旋转时，内转子的外壁84和凸轮内壁102之间的间距在围绕凸轮100的不同位置变化。邻近入口58的由内转子、叶片以及凸轮形成的腔室120的容积增加，这会将流体从入口引到腔室中。邻近出口60的腔室122的容积减小，这会迫使流体从腔室流到排出口并流出泵。

叶片90可在泵操作期间基于离心力向外滑动以接触凸轮的内壁，并密封可变容积腔室。在其他示例中，诸如弹簧的机构或液压流体可使叶片向外偏置以接触凸轮内壁。

叶片90可包括当叶片缩回时作为用于泄压的背压室的叶片下通道106。内转子80还可包括被支撑在内转子80的端面85中的一个上的叶片环108，当泵50停止并且叶片上的离心力不存在时，叶片环108防止叶片缩回。叶片90的近端紧靠叶片环108。

图3示出了用于泵50的盖54。盖具有入口58和出口60。盖具有表面132。表面132基本为平面，内转子80由表面132支撑。表面132可成形为在凸轮100的内壁102的内边缘之间延伸，在其它示例中，表面132可成形为绕内壁向外延伸穿过凸轮的内壁的内边缘。在泵50运行期间，内转子80的叶片90的远端不会延伸超过表面132。

表面132可包括正时凹口(timingnotch)或槽口134。槽口134从表面132上的第一位置延伸到表面的边缘处的第二位置。第一位置可以是表面132上的中间位置。第一位置位于第二位置的上游。如下面参照图5至图6进一步详细描述的，槽口134在上游腔室和泵50的流体出口之间提供流体连通。尽管也可考虑其它非直线的形状，但槽口134示出为具有直线的形状。槽口134示出为具有矩形截面的形状；然而，也可考虑其它截面形状。

图4示出了与泵50一起使用的内转子。内转子80具有至少一个槽110，至少一个槽110由一系列外壁段中的外壁段112中的一个限定。如图所示，转子80可具有多于一个的槽110。转子80具有n个外壁段，具有相关的槽的壁段是(n-1)个或更少个，不开槽的壁段是1个或更多个。在所示的示例中，转子80的总共七个壁段中具有两个不同的壁段，这两个壁段带两个槽110。在另一示例中，转子可仅在一个壁段具有一个槽110。

槽110是在壁段中的凹陷或其它凹状，其会导致在泵中相同的旋转位置上由该壁段形成的腔室的容积比由不开槽的壁段形成的腔室的容积更大。槽110可延伸穿过外壁段并从内转子80的一个端面延伸到另一端面。在一个示例中，槽110的一端与一个端面85相交，槽110的另一端与相对的端面85相交。在另一示例中，槽110与内转子80的一个端面85相交，并仅延伸到内转子的壁段110的中间区域。

槽110可以是轴向槽，或包含内转子的轴向方向的至少一个方向的分量的槽。所述一系列壁段的剩余的壁段114中的至少一个是不开槽的或与槽无关。相比不开槽的壁段，槽110提供了不同的泵送室容积。槽110提供了在其相关联的泵送室与凹口和出口腔室之间的流体连通，并且被构造为在泵50的运行期间分解谐波，以使压力脉动和相关的音调噪声降低。通过在外壁段中的一些(但不是全部)上设置槽，分解泵操作期间的谐波。剩余的壁段114是不开槽的或与槽无关，使得它们呈现为光滑的、连续的外表面。剩余的壁段114可具有由圆弧形成的轮廓的平滑连续的弯曲表面。

注意，叶片泵的传统的内转子通常具有全部平滑的、连续的、不开槽的外壁段。一些传统的叶片泵可在内转子上包括槽或其它结构；然而，这些槽被均匀地间隔开并定位，因此，无法分解或修正泵谐波。其它传统的叶片泵可在凸轮或泵外壳上包括槽或其它特征。由于这些部件不旋转，因此它们无法分解泵谐波来减少压力脉动和噪声。

图4示出了槽以平行于内转子80的轴线70的方向延伸。槽110在壁段上的位置可不同。图4还示出了槽110更靠近上游叶片，距下游叶片更远。在其它示例中，槽110可更靠近下游叶片，距上游叶片更远，或者可以位于外壁段上的中央位置。槽110的位置可另外基于出口的设计和位置，因为二者组合会影响压力脉动的形成。

在一个示例中，槽110与外壁段的上游边缘间隔第一距离，与外壁段的下游边缘间隔第二距离。在图4中，第一距离小于第二距离。

槽110可与外壁段的边缘间隔开，使得外壁段的一部分在槽和槽口之间延伸，槽口在槽的任一侧上。在其它示例中，槽可与槽口相交。

在其它示例中，槽110可以相对于轴线70和叶片90以某一角度延伸穿过内转子80。槽110可相对于轴线70为十度、二十度、三十度、四十五度、五十度、六十度、七十度、八十度或其它角度。槽可以相对于内转子的旋转轴线以某一倾斜角度延伸。槽可以是直线槽，或者可以遵循螺旋形或类似形状的路径。

图4示出了内转子80上的两个槽110。第一槽和第二槽110可在外壁段上类似地形成并定位。在其它示例中，槽110可以是不同的形状和/或位于外壁段上的不同的位置。槽110示出为彼此平行，而在其它示例中，槽110是不平行的。

槽110示出为位于相邻的壁段112。在其它示例中，不开槽的壁段114可定位在开槽的壁段之间。

壁段示出为每个壁段具有单个槽，其它壁段不开槽。在其它示例中，一个壁段可具有延伸穿过的一个以上的槽，而其它壁段仍不开槽。如果一个壁段设置有多个槽，所述槽可以具有类似的形状、尺寸、方位或不同的形状、尺寸和方位。

槽110可具有弯曲的截面轮廓。在其它示例中，槽110可以是v形，具有倒角边，由复杂的形状(比如包括凸出区域和凹入区域等)形成。槽可沿槽的长度具有相同的形状和截面面积。在其它示例中，槽110可沿槽的长度改变形状，或者截面面积可增加和/或减小。槽110示出为沿槽的长度具有均匀的深度。在其它示例中，槽110可沿槽的长度在深度上增加和/或减小。

如图2和图4所示，槽110可直线地延伸穿过壁段。在其它示例中，槽可在内转子的相对的端面之间沿弯曲的路径跨过壁段，沿部分直线的路径跨过壁段或沿其它路径跨过壁段。槽110还可以是形成在壁段表面的其它形状的凹陷。

每个槽110可如示出的沿槽的长度是均匀的。在替代的示例中，槽110可具有沿其长度增加和/或减小的锥形形状的部分。槽110示出为具有形成为圆弧或圆的一段的截面。在其它示例中，槽110可具有其它截面形状，包括三角形、抛物线、其它平滑的连续的曲线和/或直线的非连续形状。每个槽110被示出为对称的；然而，也可考虑非对称槽。槽110的截面形状可以是不变的，或者可沿着槽的长度发生变化。

图2至图6示出了具有内转子的叶片泵，内转子具有由n个壁段限定的外周界，所述n个壁段由n个轴向的槽口间隔开。在数量为1个和(n-1)个之间的壁段中，每个壁段在外周界上限定轴向延伸跨过壁段的并被构造为分解谐波的槽，并且这些壁段中的每个均可限定单个槽。其余的壁段不开槽。内转子限定轴向延伸穿过外周界的数量为1个和(n-1)个之间的槽，每个槽与1个壁段和(n-1)个壁段之间的相应壁段相关联。叶片泵还具有n个叶片，每个叶片由相应的轴向槽口容纳。例如，如果内转子具有m个槽，其中，m小于n，则m个壁段中的每个设置有m个槽中的一个，其余(n-m)个壁段不开槽。

在本示例中，n为7。图2至图6示出了两个槽，使得两个壁段限定轴向延伸的两个槽，而其余(n-2)个壁段不开槽。

例如，当将泵50安装到动力传动系部件，随着泵50运转，泵50中的流体的压力脉动可用作激发动力传动系部件的源。例如，可将泵50安装到发动机缸体、变速器外壳、油盘或油底壳外壳、变速器钟形外壳等，所述位置的压力脉动可引起来自发动机或变速器的呜呜声或音调噪声。带槽的内转子80如图2至图6所示进行设计并根据本公开用于减少或消除油泵引起的动力传动系呜呜声或音调噪声。

图5示出了内转子80和凸轮100，内转子在泵中位于第一旋转位置。泵的主体设置有限定正时凹口或槽口140的表面。槽口140类似于上文参照图3描述的槽口。槽口具有第一端和第二端，第一端位于第二端上游，第二端流体连接到泵出口60。当转子80在第一旋转位置时，开槽段远离凹口140。转子的壁段的表面堵住或防止泵送室142中的流体进入凹口140。

图6示出了内转子80和凸轮100，内转子在泵中位于第二旋转位置。转子80位于第二旋转位置，开槽段中的一个与凹口140相邻。槽110提供了从泵送室144流入凹口140并流到出口60的流动或流体连接。由于流体的一小部分从上游腔室流动到出口，所以这用于分解泵谐波。如从图中可以看出的，槽110可与凹口以预定的度数(例如，两度、五度、七度、十度或内转子80的其它旋转度数)流体连通。

图7a和图7b示出了与传统的外转子相比，根据本公开的具有改进的泵的工作特性的内转子80的建模和测试。提供了滑片泵50的建模结果，滑片泵50具有如图2至图6示出的并在此描述的转子80、盖凹口和泵体凹口，并且建模示出了在运行期间相比于传统的不开槽的滑片泵的压力脉动或压力峰值降低。槽110用于分解由内转子80的旋转所引起的谐波，用于降低压力脉动，并降低音调噪声或呜呜声。

图7a和图7b示出了如利用计算流体动力学(cfd)分析确定的具有以1970r/min运行的七个叶片的叶片泵的出口处的压力脉动频域曲线。泵的基频，即，一阶和更高阶谐波是由叶片的数目确定的。泵的内转子具有七个叶片，因此，由于压力脉动，泵的谐波阶数是7的倍数，第一阶在300hz，第二阶出现在460hz。

从图7a和图7b中的频域，可看到基本阶以外的阶的较低压力幅值，这是叶片泵的典型特征。音调噪声通常归因于泵的更高阶，并且对应于泵的压力脉动的第一阶的幅值减小通常不足以解决呜呜声问题。因此，针对车辆部件的油泵的nvh评估，考虑较高阶频率的泵压力波动，可使较高阶频率的泵压力波动降低以减少音调噪声。

如图7a和图7b所示，频域分析表明泵50的不同阶的压力峰值显著降低，更高阶的压力峰值大幅降低，其中，传统的泵由线200示出，根据本公开的泵50由线202示出。

例如，在图7a中，在频率210处，相比于传统的泵，泵50具有大约25％的压力降低，在频率212处，具有大约30％的压降，在频率214处，具有50％的压力降低。在图7b中，在频率216处，相比于传统的泵，泵50具有大约50％的压力降低，在频率218处，具有大约20％的下降，在频率220处，具有50％的降低。应注意，泵50引入了泵的阶次周围的侧谐波。侧峰值会使频谱分布更均匀的峰为来自泵主阶的音调噪声提供噪声掩蔽效果。

根据本公开的泵50还提供降低的噪声。例如，当根据本公开的泵50与用于车辆的动力传动系一起使用时，来自动力传动系的音调噪声会降低。使用泵50使音调噪声降低可使来自动力传动系的nvh降低。此外，可使用根据本公开的泵50来简化动力传动系或润滑系统。例如，具有传统的泵的动力传动系或润滑系统可包括降噪装置或功能，并且这些功能可通过转变成根据本公开的泵而消除。在一个示例中，传统的润滑系统包括阻尼材料(比如位于油底壳的胶泥)以减少由传统的泵引起的nvh，可通过转变成本文描述的泵50而去除这种阻尼材料，而不会使来自动力传动系的音调噪声增加。

虽然以上描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了本公开的所有可能的形式。更确切地，在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种变化。此外，可以组合各个实现的实施例的特征以形成本公开的进一步的实施例。