包括卸载装置的正位移泵的制作方法

本发明一般地涉及具有流体管理系统的作业车辆，并且更具体地涉及用于将流体移动通过流体管理或控制系统的泵。

背景技术：

诸如拖拉机或自行进式联合收割机之类的农业设备包括生成动力以执行工作的原动机。在拖拉机的情况下，原动机是从供应的燃料生成动力的气体驱动式发动机或柴油发动机。该发动机驱动传动装置，传动装置移动轮或履带以在地面或其它的表面上推进拖拉机或其它的作业车辆。除了通过传动装置向轮提供动力，拖拉机经常包括动力输出装置(pto)，动力输出装置包括连接到传动装置的轴并且被发动机或液压马达驱动。

气体驱动式和柴油机驱动式车辆包括用于管理液压流体在传动装置中的运动的流体管理系统。在不同的实施例中，流体管理或控制系统管理或控制流体至其它车辆系统和构件的运动，所述其它车辆系统和构件包括差速器、转向系统、制动器、pto和各种流体贮存器和冷却器。使用被管理或控制的流体的其它系统和构件包括悬架、联接器、驾驶室悬架和选择性控制阀。

流体管理系统通常地包括正位移泵，正位移泵在流体管理系统的不同部分之间，例如在差速器和液压贮存器之间，转移流体。在一个已知的构造中，液压系统和动力传动系统共用液压流体，并且动力传动系统使流体循环通过流体冷却器。在一个实施例中，输送泵，通常地是齿轮泵，通过液压过滤器将共用的流体从差速器箱移动至液压贮存器。

当车辆移动或静止不动时，能量损耗发生在动力传动系统中。该能量损耗，也被认为是寄生损耗，是许多因素的结果，包括超过流量要求的油在系统中的运动。多余的流动返回至贮存器或传动装置贮槽，并且因此未被转化以执行功能而是导致能量损耗。

即使当车辆的发动机空转时，在不同操作状态下的输送泵也可能是这些寄生损耗的源。通过使用额外装置试图减少正位移泵的寄生损耗，额外装置例如为昂贵的离合器、外部卸载阀、大的卸载阀、活塞泵、和用于叶片泵的可变排量机构。然而这些解决方案仍然形成压力损耗。因此，需要的是一种输送泵，其在未使用昂贵的额外装置或与该装置相关联的额外复杂度的情况下进一步地减少寄生损耗。

技术实现要素：

输送泵被构造成移动包括传动装置的车辆的液压系统的液压流体管理系统中的液压流体。在一个实施例中，输送泵将流体从差速器箱移动至连接到传动装置的液压贮存器。输送泵是包括诸如板之类的卸载装置的正位移泵，在通常的操作过程中，卸载装置在泵中被弹性地偏压，但是一旦施加先导压力，则移动远离泵送齿轮。结果是打开的腔室，其在未导致压力的情况下限定用于泵齿轮转动的空间，从而减少寄生损耗。在另一实施例中，在通常的操作过程中，所述板被弹性地偏压远离所述泵，但是一旦施加先导压力则朝所述泵移动。

在一个实施例中，提供了一种流体输送泵，该流体输送泵包括外壳，该外壳限定第一腔和可操作地连接到第二腔的通路。该通路被构造成将流体输送到第二腔中。外壳进一步地包括设置在外壳中的内部壁和设置在外壳的端部处的固定侧壁。可移动构件可移动地设置在外壳中并且偏压元件设置在所述壁和可移动构件之间。施加至所述通路而进入第二腔中的流体改变偏压元件的偏压力和可移动构件相对于内部壁的位置，以改变第一腔的容积。

在另一实施例中，提供了一种流体输送泵，其包括外壳，该外壳限定一腔和具有设置在外壳外部处的入口的通路。可移动构件设置在所述腔中。可移动构件限定所述第一腔室，其中第一腔室的容积可随着可移动构件的运动而被调节。齿轮组设置在第一腔室处，其中第一腔室被构造成保持流体。偏压元件设置在可移动构件处，并且被构造成将可移动构件的位置调节至限定第一腔室的第一容积的第一位置和限定第一腔室的第二容积的第二位置。

在又一实施例中，提供一种控制流体输送泵的操作的方法，流体输送泵具有限定一腔的外壳并且包括定位在所述腔处的轴承。该方法包括：利用偏压元件将设置在所述腔中的可调节板偏压到第一位置处；以及向可调节板施加流体压力以调节偏压元件的偏压并且移动可调节板远离轴承而移动至第二位置。

附图说明

通过参考本发明的实施例的如下与附图结合进行的描述，本发明的上述方面和获得所述方面的方式将变成更加明显，并且本发明自身将被更好地理解，：在附图中：

图1是作业车辆的侧视透视图。

图2是作业车辆的流体管理系统的方框图。

图3是处于第一状态中的正位移泵的一个实施例的横截面的示意图。

图4是处于第二状态中的正位移泵的一个实施例的横截面的示意图。

图5是正位移泵的另一实施例的横截面的示意图。

图6是图5的正位移泵的实施例的分解示意图。

具体实施方式

为了促进对新发明的原理的理解，现在将参考利用用于描述附图的具体语言在本文中描述和在附图中图示的实施例。然而将理解，其意图并不是限制新发明的范围。如新发明涉及的本领域的技术人员通常想到的，预期对图示装置、组件、设备和方法的改变和进一步改建，并且预期本文中如图所示的新发明的原理的进一步应用。

本发明并不专门地指向任何类型的机器，而是扩展至不同类型的动力车辆，包括诸如拖拉机之类的作业车辆。为了示例性和说明性目的，本发明聚焦通用拖拉机100。在图1中，例如，拖拉机100包括驾驶室102，在驾驶室102中，操作员控制拖拉机100的操作。拖拉机100包括外机架104，前轴和后轴(未示出)连接至外机架104。前轴接合安装至前轴的一对前地面接合机构106(例如，轮)，并且后轴接合安装至后轴的一对后地面接合机构108(例如，轮)。诸如方向盘、换档杆、换档按键、仪表板显示器等的操作员控制器110设置在驾驶室102中。这些操作员控制器110中的一个或多个可操作地连接到机器的传动系统，包括用于控制机器100的操作的传动装置(未示出)。流体系统200(见图2)由机架104支撑并且提供诸如液压流体的流体以促使机器100的传动装置以及动力输出装置(pto，未示出)的操作。

如图2所示，流体系统200包括传动装置202和可操作地连接至传动装置202的传动装置贮槽204。在一个实施例中，贮槽204还被连接以提供流体来润滑前轴、pto和前制动器。冷却器(未示出)连接到传动装置202，如本领域的技术人员所理解。

流体贮存器206储存流体系统200中使用的流体并且连接到转向器和制动器208。差速器210包括连接到贮存器206的差速器箱212。油填充器214定位在箱212处，以根据需要向差速器箱212填充油。一个或多个过滤器216连接在贮存器206的端口217和输送泵218之间，输送泵218连接到差速器箱212。泵218的入口220被构造成接收移动通过过滤器216的过滤后的油。出口222连接到差速器212。旁路螺线管控制阀224连接在端口217和差速器箱212之间。

在一个实施例中，泵218是被构造成在贮存器206和差速器箱212之间输送油的低压齿轮泵。通过对板运动的电动液压或液压控制和电气控制信号，如在226处所示，来控制该泵的压力生成能力。在一个实施例中，螺线管定位在泵218处、在泵218中或远离泵218。控制器230通过控制线231提供电气控制信号，控制线231包括一个或多个处理器，该处理器被构造成控制泵218的操作。电气控制信号控制螺线管，该螺线管断开或接通将施加至泵218的液压控制信号。

控制器230被配置成执行或以其它方式依赖于计算机软件应用程序、组件、程序、对象、模块或数据结构等。软件程序位于控制器中固有的存储器中或位于其它外部存储器(未示出)处，或被设置为固件，并且响应于接收和生成的各种信号而执行，如本文中所述。被执行的软件包括一个或多个特定应用程序、组件、程序、对象、模块或通常地称为″程序代码″的指令序列。程序代码包括定位在存储器、其它存储装置或其他位置处的执行车辆100的控制功能的一个或多个指令。

图3和图4分别地是在第一状态和第二状态中的泵218的一个实施例的横截面的示意图。在图示的实施例中，泵218是正位移泵，其包括限定一腔233的外壳232，腔233中设置有第一轴234和第二轴236。轴236包括第一端部和第二端部，第一端部和第二端部中的每个都延伸到外壳232外部。该轴被构造成由驱动器(未示出)驱动。第一齿轮238固定至轴234并包围轴234，接合第一齿轮238的第二齿轮240固定至轴236并包围轴236。

第一轴234被第一轴承242和第二轴承244支撑以用于在所述腔中的转动运动。第二轴236被第三轴承246和第四轴承248支撑以用于转动运动。第一轴承242和第三轴承246设置成邻近凸缘250或在凸缘250处，凸缘250形成外壳232的侧壁251。壳体252形成外壳232的一部分并且设置成邻近侧壁251。轴承242和246与轴234和236形成流体密封，以在侧壁251处大致地密封腔233。

第二轴承244和第四轴承248中的每个设置在端板254中，端板254可相对于壳体252沿着方向256在任一方向上移动。第二轴承244和第四轴承248被流体地密封在端板254中。在方向256上移动的端板254与端盖258流体地密封，使得端板254在图3的第一位置和图4的第二位置之间移动和移动到第一位置和第二位置之间的位置处。端盖258提供另一侧壁260以使外壳232完整。端板254与端盖258的流体性密封通过多个密封件262而形成，每个密封件262位于端板254和端盖258的界面处。

端盖258与壳体252限定有孔264。在图示的实施例中，壳体部件266是固定地附接至壳体252的其余部分的可分离的或单独的部件。在其它的实施例中，壳体252是单件式整体部件。孔264流体地连接到螺线管268，螺线管268通过线231被控制器230控制。孔264进一步地流体地连接到腔269，腔269的容量根据端板254相对于齿轮242和246的移动而变化。

当由螺线管268施加先导或控制压力时，随着端板254移动远离齿轮242和246，腔269膨胀，端板254形成内表面或内侧壁。同时，限定一容积的腔233膨胀，并且端板254移动远离齿轮242和246。腔233的容量根据端板254相对于轴承238和240的位置而变化。

第一偏压元件270和第二偏压元件272中的每一个都定位在端板254和端盖258之间。在不同的实施例中，包括一个或多个偏压元件。在一个实施例中，第一偏压元件270和第二偏压元件272是螺旋状弹簧，每个弹簧都具有接合端板254和端盖258中的沟槽或孔的端部。偏压元件270和272中的每一个在处于如图3所示的相对未压缩状态中时都迫使端板254远离端盖258以减少腔233的容量。在该位置处，没有通过孔264施加的先导压力或控制压力。在没有在孔264处提供的先导流体压力的情况下，由偏压元件270和272提供的力足以保持端板254的位置，如图所示，这将腔233的尺寸减小至最小值。另外，定位在端板254和端盖258之间的空间274位于最大值。在该状态下，泵218将流体从入口276移动至出口278，入口276和出口278都流体地连接到腔233。用于操作齿轮238和240的工作压力因此形成。在端盖258处于图示位置的情况下，在腔233中形成的压力能使轴234将流体从入口276移动通过腔233、通过出口278并且移动到流体系统100中的其它位置。每个构件的端隙被控制以实现可接受的泵送效率。

图4图示了泵218的状态，当不需要流体流动并且需要较低能量状态时，泵218被提供以减少腔233中的流体压力并且卸载齿轮238和240。在该状态下，动力和/或燃料被节省从而降低成本，成本包括操作成本和在使用时修复或替换的成本。

为卸载泵218，通过用控制器230激活螺线管268，将先导或控制压力施加至孔264。一旦施加先导或控制压力，则流体被推入限定在外壳的壳体252和端板254之间的腔269中。利用足够的压力来克服偏压构件270和272的偏压力，由流体填充空间280以迫使端板254移动远离齿轮238和240。这种移动减小空间274的尺寸。

当图3的空间274的尺寸减小时，随着第二轴承244、第四轴承248和端板254的组合结构朝端盖258移动，作为腔233的一部分的空间282在齿轮238和240与端板254之间膨胀。随着偏压元件被压缩至较短的长度，齿轮组的端隙被增加到如下的点，在该点处，齿轮238和240不再提供足够的工作压力以用于将流体从入口276移动至出口278。当先导或控制压力被施加时，该压力被捕获在接近孔264的密封件262之间，并且该压力施加至端板的不同区域以推靠在弹簧上。因此，齿轮在填充有油的腔室中运转，即在腔233中运转，腔233现在具有教导的容量并且缺乏足够的压力以将加压流体从入口276移动到出口278。在这种操作状态期间，泵的操作压力基本是零并且仅需要的动力是用于在油槽中转动齿轮的转矩。

在本实施例中，如果故障发生，则空间274保持如图3所示，并且足够的压力被施加在腔233中以能使加压流体从入口276流动到出口278。故障可以在不同状态下发生，包括螺线管268的操作失效或流体管线从孔264的分离。

图5图示了泵300的另一实施例，泵300包括外壳302，外壳302具有壳体304和固定地定位在壳体304的一个端部处的盖306。壳体304包括由内侧壁312隔开的第一腔308和第二腔310。第一腔308基板上由盖306、壳体304的内侧壁、和壁312的作用为弹簧定位器的一侧封闭。壁312包括孔314，环形柱塞316通过孔314插入。

偏压构件320定位在轴318上并且被俘获或保持在终止端部322之间，终止端部322在偏压构件320的一个端部处限定保持部分。壁312的表面在该偏压构件的另一端部处提供另一保持部分，使得该偏压构件被俘获或保持在终止端部322和壁312之间。

第二腔310由环形柱塞316的第一表面324进一步地限定，环形柱塞316的第一表面324与壁312的第二表面接合以限定第二腔310。第二腔310包括可变容积，可根据环形柱塞316沿着方向326在任一方向上的运动而调节所述可变容积。柱塞316的主体部分328限定第一表面324和第二表面330。第二表面330与壳体304的邻近壁一起限定第三腔332，第三腔332具有围绕主体部分328延伸的大致环形体积。第三腔332连接到由壳体304限定的孔334，孔334被构造成接收接头336。接头336接收先导或控制压力，如上关于图3和图4所描述的那样。

然而在本实施例中，先导或控制压力在孔334处的施加移动环形柱塞316远离壁312并且朝向泵壳338移动，泵壳338为所述外壳提供侧壁并且固定地附接至壳体304。泵壳338包括被构造成支撑齿轮342的中心通道340。一旦在孔334处施加先导或控制压力，则主体部分328朝泵壳338移动以向偏压元件342提供工作流体压力。在图示的状态中，先导或控制压力的施加使弹簧320压缩。因此，为将齿轮342保持在工作状态中，先导或控制压力被连续地保持或维持。

然而，如果需要阻止齿轮342泵送，则先导或控制压力被移除并且偏压元件320的弹簧力移动主体部分328远离齿轮342并且朝向盖306移动。流体压力被减少并且在齿轮342可能仍然转动的同时，流体压力被减少以足以减小被泵移位的流体流量。

在本实施例中，如果提供先导或控制压力的螺线管未能操作，则腔310坍缩并且无法使用足够的压力使齿轮342根据需要转动。因此，如本文中所述，当不能获得先导或控制压力时，每个不同的实施例提供不同的泵状态。因此，当不需要流动和需要较低能量状态时，描述的实施例提供相对便宜的但是非常有效的用于齿轮泵的卸载机制，这节省了动力和燃料中的一种或两种。

尽管包含本发明的原理的示例性实施例已经在上文被公开，但是本发明不受限于公开的实施例。替代地，本申请旨在覆盖本发明的使用本发明的基本原理的任何变化、使用或修改。进一步地，本申请旨在覆盖源自本公开内容的、如在本发明所属领域中已知的或惯例的实践的范围内的偏离，这种已知的或惯例的实践落入随附权利要求的限制范围内。