包括卸載裝置的正位移泵的製作方法

2023-05-16 04:31:31 1

本發明一般地涉及具有流體管理系統的作業車輛，並且更具體地涉及用於將流體移動通過流體管理或控制系統的泵。

背景技術：

諸如拖拉機或自行進式聯合收割機之類的農業設備包括生成動力以執行工作的原動機。在拖拉機的情況下，原動機是從供應的燃料生成動力的氣體驅動式發動機或柴油發動機。該發動機驅動傳動裝置，傳動裝置移動輪或履帶以在地面或其它的表面上推進拖拉機或其它的作業車輛。除了通過傳動裝置向輪提供動力，拖拉機經常包括動力輸出裝置(pto)，動力輸出裝置包括連接到傳動裝置的軸並且被發動機或液壓馬達驅動。

氣體驅動式和柴油機驅動式車輛包括用於管理液壓流體在傳動裝置中的運動的流體管理系統。在不同的實施例中，流體管理或控制系統管理或控制流體至其它車輛系統和構件的運動，所述其它車輛系統和構件包括差速器、轉向系統、制動器、pto和各種流體貯存器和冷卻器。使用被管理或控制的流體的其它系統和構件包括懸架、聯接器、駕駛室懸架和選擇性控制閥。

流體管理系統通常地包括正位移泵，正位移泵在流體管理系統的不同部分之間，例如在差速器和液壓貯存器之間，轉移流體。在一個已知的構造中，液壓系統和動力傳動系統共用液壓流體，並且動力傳動系統使流體循環通過流體冷卻器。在一個實施例中，輸送泵，通常地是齒輪泵，通過液壓過濾器將共用的流體從差速器箱移動至液壓貯存器。

當車輛移動或靜止不動時，能量損耗發生在動力傳動系統中。該能量損耗，也被認為是寄生損耗，是許多因素的結果，包括超過流量要求的油在系統中的運動。多餘的流動返回至貯存器或傳動裝置貯槽，並且因此未被轉化以執行功能而是導致能量損耗。

即使當車輛的發動機空轉時，在不同操作狀態下的輸送泵也可能是這些寄生損耗的源。通過使用額外裝置試圖減少正位移泵的寄生損耗，額外裝置例如為昂貴的離合器、外部卸載閥、大的卸載閥、活塞泵、和用於葉片泵的可變排量機構。然而這些解決方案仍然形成壓力損耗。因此，需要的是一種輸送泵，其在未使用昂貴的額外裝置或與該裝置相關聯的額外複雜度的情況下進一步地減少寄生損耗。

技術實現要素：

輸送泵被構造成移動包括傳動裝置的車輛的液壓系統的液壓流體管理系統中的液壓流體。在一個實施例中，輸送泵將流體從差速器箱移動至連接到傳動裝置的液壓貯存器。輸送泵是包括諸如板之類的卸載裝置的正位移泵，在通常的操作過程中，卸載裝置在泵中被彈性地偏壓，但是一旦施加先導壓力，則移動遠離泵送齒輪。結果是打開的腔室，其在未導致壓力的情況下限定用於泵齒輪轉動的空間，從而減少寄生損耗。在另一實施例中，在通常的操作過程中，所述板被彈性地偏壓遠離所述泵，但是一旦施加先導壓力則朝所述泵移動。

在一個實施例中，提供了一種流體輸送泵，該流體輸送泵包括外殼，該外殼限定第一腔和可操作地連接到第二腔的通路。該通路被構造成將流體輸送到第二腔中。外殼進一步地包括設置在外殼中的內部壁和設置在外殼的端部處的固定側壁。可移動構件可移動地設置在外殼中並且偏壓元件設置在所述壁和可移動構件之間。施加至所述通路而進入第二腔中的流體改變偏壓元件的偏壓力和可移動構件相對於內部壁的位置，以改變第一腔的容積。

在另一實施例中，提供了一種流體輸送泵，其包括外殼，該外殼限定一腔和具有設置在外殼外部處的入口的通路。可移動構件設置在所述腔中。可移動構件限定所述第一腔室，其中第一腔室的容積可隨著可移動構件的運動而被調節。齒輪組設置在第一腔室處，其中第一腔室被構造成保持流體。偏壓元件設置在可移動構件處，並且被構造成將可移動構件的位置調節至限定第一腔室的第一容積的第一位置和限定第一腔室的第二容積的第二位置。

在又一實施例中，提供一種控制流體輸送泵的操作的方法，流體輸送泵具有限定一腔的外殼並且包括定位在所述腔處的軸承。該方法包括：利用偏壓元件將設置在所述腔中的可調節板偏壓到第一位置處；以及向可調節板施加流體壓力以調節偏壓元件的偏壓並且移動可調節板遠離軸承而移動至第二位置。

附圖說明

通過參考本發明的實施例的如下與附圖結合進行的描述，本發明的上述方面和獲得所述方面的方式將變成更加明顯，並且本發明自身將被更好地理解，：在附圖中：

圖1是作業車輛的側視透視圖。

圖2是作業車輛的流體管理系統的方框圖。

圖3是處於第一狀態中的正位移泵的一個實施例的橫截面的示意圖。

圖4是處於第二狀態中的正位移泵的一個實施例的橫截面的示意圖。

圖5是正位移泵的另一實施例的橫截面的示意圖。

圖6是圖5的正位移泵的實施例的分解示意圖。

具體實施方式

為了促進對新發明的原理的理解，現在將參考利用用於描述附圖的具體語言在本文中描述和在附圖中圖示的實施例。然而將理解，其意圖並不是限制新發明的範圍。如新發明涉及的本領域的技術人員通常想到的，預期對圖示裝置、組件、設備和方法的改變和進一步改建，並且預期本文中如圖所示的新發明的原理的進一步應用。

本發明並不專門地指向任何類型的機器，而是擴展至不同類型的動力車輛，包括諸如拖拉機之類的作業車輛。為了示例性和說明性目的，本發明聚焦通用拖拉機100。在圖1中，例如，拖拉機100包括駕駛室102，在駕駛室102中，操作員控制拖拉機100的操作。拖拉機100包括外機架104，前軸和後軸(未示出)連接至外機架104。前軸接合安裝至前軸的一對前地面接合機構106(例如，輪)，並且後軸接合安裝至後軸的一對後地面接合機構108(例如，輪)。諸如方向盤、換檔杆、換檔按鍵、儀錶板顯示器等的操作員控制器110設置在駕駛室102中。這些操作員控制器110中的一個或多個可操作地連接到機器的傳動系統，包括用於控制機器100的操作的傳動裝置(未示出)。流體系統200(見圖2)由機架104支撐並且提供諸如液壓流體的流體以促使機器100的傳動裝置以及動力輸出裝置(pto，未示出)的操作。

如圖2所示，流體系統200包括傳動裝置202和可操作地連接至傳動裝置202的傳動裝置貯槽204。在一個實施例中，貯槽204還被連接以提供流體來潤滑前軸、pto和前制動器。冷卻器(未示出)連接到傳動裝置202，如本領域的技術人員所理解。

流體貯存器206儲存流體系統200中使用的流體並且連接到轉向器和制動器208。差速器210包括連接到貯存器206的差速器箱212。油填充器214定位在箱212處，以根據需要向差速器箱212填充油。一個或多個過濾器216連接在貯存器206的埠217和輸送泵218之間，輸送泵218連接到差速器箱212。泵218的入口220被構造成接收移動通過過濾器216的過濾後的油。出口222連接到差速器212。旁路螺線管控制閥224連接在埠217和差速器箱212之間。

在一個實施例中，泵218是被構造成在貯存器206和差速器箱212之間輸送油的低壓齒輪泵。通過對板運動的電動液壓或液壓控制和電氣控制信號，如在226處所示，來控制該泵的壓力生成能力。在一個實施例中，螺線管定位在泵218處、在泵218中或遠離泵218。控制器230通過控制線231提供電氣控制信號，控制線231包括一個或多個處理器，該處理器被構造成控制泵218的操作。電氣控制信號控制螺線管，該螺線管斷開或接通將施加至泵218的液壓控制信號。

控制器230被配置成執行或以其它方式依賴於計算機軟體應用程式、組件、程序、對象、模塊或數據結構等。軟體程序位於控制器中固有的存儲器中或位於其它外部存儲器(未示出)處，或被設置為固件，並且響應於接收和生成的各種信號而執行，如本文中所述。被執行的軟體包括一個或多個特定應用程式、組件、程序、對象、模塊或通常地稱為″程序代碼″的指令序列。程序代碼包括定位在存儲器、其它存儲裝置或其他位置處的執行車輛100的控制功能的一個或多個指令。

圖3和圖4分別地是在第一狀態和第二狀態中的泵218的一個實施例的橫截面的示意圖。在圖示的實施例中，泵218是正位移泵，其包括限定一腔233的外殼232，腔233中設置有第一軸234和第二軸236。軸236包括第一端部和第二端部，第一端部和第二端部中的每個都延伸到外殼232外部。該軸被構造成由驅動器(未示出)驅動。第一齒輪238固定至軸234並包圍軸234，接合第一齒輪238的第二齒輪240固定至軸236並包圍軸236。

第一軸234被第一軸承242和第二軸承244支撐以用於在所述腔中的轉動運動。第二軸236被第三軸承246和第四軸承248支撐以用於轉動運動。第一軸承242和第三軸承246設置成鄰近凸緣250或在凸緣250處，凸緣250形成外殼232的側壁251。殼體252形成外殼232的一部分並且設置成鄰近側壁251。軸承242和246與軸234和236形成流體密封，以在側壁251處大致地密封腔233。

第二軸承244和第四軸承248中的每個設置在端板254中，端板254可相對於殼體252沿著方向256在任一方向上移動。第二軸承244和第四軸承248被流體地密封在端板254中。在方向256上移動的端板254與端蓋258流體地密封，使得端板254在圖3的第一位置和圖4的第二位置之間移動和移動到第一位置和第二位置之間的位置處。端蓋258提供另一側壁260以使外殼232完整。端板254與端蓋258的流體性密封通過多個密封件262而形成，每個密封件262位於端板254和端蓋258的界面處。

端蓋258與殼體252限定有孔264。在圖示的實施例中，殼體部件266是固定地附接至殼體252的其餘部分的可分離的或單獨的部件。在其它的實施例中，殼體252是單件式整體部件。孔264流體地連接到螺線管268，螺線管268通過線231被控制器230控制。孔264進一步地流體地連接到腔269，腔269的容量根據端板254相對於齒輪242和246的移動而變化。

當由螺線管268施加先導或控制壓力時，隨著端板254移動遠離齒輪242和246，腔269膨脹，端板254形成內表面或內側壁。同時，限定一容積的腔233膨脹，並且端板254移動遠離齒輪242和246。腔233的容量根據端板254相對於軸承238和240的位置而變化。

第一偏壓元件270和第二偏壓元件272中的每一個都定位在端板254和端蓋258之間。在不同的實施例中，包括一個或多個偏壓元件。在一個實施例中，第一偏壓元件270和第二偏壓元件272是螺旋狀彈簧，每個彈簧都具有接合端板254和端蓋258中的溝槽或孔的端部。偏壓元件270和272中的每一個在處於如圖3所示的相對未壓縮狀態中時都迫使端板254遠離端蓋258以減少腔233的容量。在該位置處，沒有通過孔264施加的先導壓力或控制壓力。在沒有在孔264處提供的先導流體壓力的情況下，由偏壓元件270和272提供的力足以保持端板254的位置，如圖所示，這將腔233的尺寸減小至最小值。另外，定位在端板254和端蓋258之間的空間274位於最大值。在該狀態下，泵218將流體從入口276移動至出口278，入口276和出口278都流體地連接到腔233。用於操作齒輪238和240的工作壓力因此形成。在端蓋258處於圖示位置的情況下，在腔233中形成的壓力能使軸234將流體從入口276移動通過腔233、通過出口278並且移動到流體系統100中的其它位置。每個構件的端隙被控制以實現可接受的泵送效率。

圖4圖示了泵218的狀態，當不需要流體流動並且需要較低能量狀態時，泵218被提供以減少腔233中的流體壓力並且卸載齒輪238和240。在該狀態下，動力和/或燃料被節省從而降低成本，成本包括操作成本和在使用時修復或替換的成本。

為卸載泵218，通過用控制器230激活螺線管268，將先導或控制壓力施加至孔264。一旦施加先導或控制壓力，則流體被推入限定在外殼的殼體252和端板254之間的腔269中。利用足夠的壓力來克服偏壓構件270和272的偏壓力，由流體填充空間280以迫使端板254移動遠離齒輪238和240。這種移動減小空間274的尺寸。

當圖3的空間274的尺寸減小時，隨著第二軸承244、第四軸承248和端板254的組合結構朝端蓋258移動，作為腔233的一部分的空間282在齒輪238和240與端板254之間膨脹。隨著偏壓元件被壓縮至較短的長度，齒輪組的端隙被增加到如下的點，在該點處，齒輪238和240不再提供足夠的工作壓力以用於將流體從入口276移動至出口278。當先導或控制壓力被施加時，該壓力被捕獲在接近孔264的密封件262之間，並且該壓力施加至端板的不同區域以推靠在彈簧上。因此，齒輪在填充有油的腔室中運轉，即在腔233中運轉，腔233現在具有教導的容量並且缺乏足夠的壓力以將加壓流體從入口276移動到出口278。在這種操作狀態期間，泵的操作壓力基本是零並且僅需要的動力是用於在油槽中轉動齒輪的轉矩。

在本實施例中，如果故障發生，則空間274保持如圖3所示，並且足夠的壓力被施加在腔233中以能使加壓流體從入口276流動到出口278。故障可以在不同狀態下發生，包括螺線管268的操作失效或流體管線從孔264的分離。

圖5圖示了泵300的另一實施例，泵300包括外殼302，外殼302具有殼體304和固定地定位在殼體304的一個端部處的蓋306。殼體304包括由內側壁312隔開的第一腔308和第二腔310。第一腔308基板上由蓋306、殼體304的內側壁、和壁312的作用為彈簧定位器的一側封閉。壁312包括孔314，環形柱塞316通過孔314插入。

偏壓構件320定位在軸318上並且被俘獲或保持在終止端部322之間，終止端部322在偏壓構件320的一個端部處限定保持部分。壁312的表面在該偏壓構件的另一端部處提供另一保持部分，使得該偏壓構件被俘獲或保持在終止端部322和壁312之間。

第二腔310由環形柱塞316的第一表面324進一步地限定，環形柱塞316的第一表面324與壁312的第二表面接合以限定第二腔310。第二腔310包括可變容積，可根據環形柱塞316沿著方向326在任一方向上的運動而調節所述可變容積。柱塞316的主體部分328限定第一表面324和第二表面330。第二表面330與殼體304的鄰近壁一起限定第三腔332，第三腔332具有圍繞主體部分328延伸的大致環形體積。第三腔332連接到由殼體304限定的孔334，孔334被構造成接收接頭336。接頭336接收先導或控制壓力，如上關於圖3和圖4所描述的那樣。

然而在本實施例中，先導或控制壓力在孔334處的施加移動環形柱塞316遠離壁312並且朝向泵殼338移動，泵殼338為所述外殼提供側壁並且固定地附接至殼體304。泵殼338包括被構造成支撐齒輪342的中心通道340。一旦在孔334處施加先導或控制壓力，則主體部分328朝泵殼338移動以向偏壓元件342提供工作流體壓力。在圖示的狀態中，先導或控制壓力的施加使彈簧320壓縮。因此，為將齒輪342保持在工作狀態中，先導或控制壓力被連續地保持或維持。

然而，如果需要阻止齒輪342泵送，則先導或控制壓力被移除並且偏壓元件320的彈簧力移動主體部分328遠離齒輪342並且朝向蓋306移動。流體壓力被減少並且在齒輪342可能仍然轉動的同時，流體壓力被減少以足以減小被泵移位的流體流量。

在本實施例中，如果提供先導或控制壓力的螺線管未能操作，則腔310坍縮並且無法使用足夠的壓力使齒輪342根據需要轉動。因此，如本文中所述，當不能獲得先導或控制壓力時，每個不同的實施例提供不同的泵狀態。因此，當不需要流動和需要較低能量狀態時，描述的實施例提供相對便宜的但是非常有效的用於齒輪泵的卸載機制，這節省了動力和燃料中的一種或兩種。

儘管包含本發明的原理的示例性實施例已經在上文被公開，但是本發明不受限於公開的實施例。替代地，本申請旨在覆蓋本發明的使用本發明的基本原理的任何變化、使用或修改。進一步地，本申請旨在覆蓋源自本公開內容的、如在本發明所屬領域中已知的或慣例的實踐的範圍內的偏離，這種已知的或慣例的實踐落入隨附權利要求的限制範圍內。