Электромагнитный насос
Устройство предназначено для использования в области насосостроения. Поршень установлен в цилиндре с возможностью скольжения и разделяет первую камеру насоса и вторую камеру насоса, соединенную с приводимым в действие объектом. Между первой камерой насоса и наружной стороной расположен первый двухпозиционный клапан. Второй двухпозиционный клапан размещен в соединительном проточном канале, который соединяет первую камеру насоса и вторую камеру насоса друг с другом. При перемещении поршня вперед электромагнитной силой электромагнитного участка емкость первой камеры насоса уменьшается, а емкость второй камеры насоса увеличивается. При обратном перемещении поршня усилием смещения пружины емкость первой камеры насоса увеличивается, а емкость второй камеры насоса уменьшается. Воспринимающая давление площадь лицевой стороны поршня больше, чем у его задней стороны. Повышается производительность и уменьшаются габариты. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.
Предпосылки создания изобретения
1. Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электромагнитному насосу.
2. Описание предшествующего уровня техники
Был предложен электромагнитный насос, включающий в себя поршень, вставленный в цилиндр и образующий камеру насоса, электромагнитную катушку для создания силы притяжения, которая притягивает поршень, и пружинный элемент для надавливания на поршень в направлении, противоположном силе притяжения электромагнитной катушки с помощью усилия пружины (см., например, японскую патентную заявку № JP-A-2007-51567). Когда электромагнитная катушка не возбуждена (ВЫКЛ), данный электромагнитный насос закачивает в себя масло, перемещая поршень с пружинным усилием пружинного элемента. Когда электромагнитная катушка возбуждена (ВКЛ), данный электромагнитный насос нагнетает закачанное масло, перемещая поршень с силой притяжения электромагнитной катушки.
Другой предложенный электромагнитный насос действует так, что при возбуждении электромагнитной катушки электромагнитный насос закачивает в себя масло, перемещая поршень с силой притяжения электромагнитной катушки, а когда электромагнитная катушка не возбуждена, электромагнитный насос нагнетает закачанное масло, перемещая поршень с пружинным усилием пружинного элемента (см., например, японскую патентную заявку № JP-A-2009-7976).
Был предложен плунжерный насос, включающий в себя плунжер (поршень), который отделяет нагнетательную камеру V1 (первую камеру), соединенную с входом через обратный клапан, и нагнетательную камеру V2 (вторую камеру), сообщающуюся с нагнетательной камерой V1 через обратный клапан, и соединенную с выходом, который совершает возвратно-поступательные движения внутри цилиндра, эксцентрик, перемещающий поршень вперед путем приведения в действие двигателя, а также винтовую пружину, перемещающую поршень в обратном направлении (см., например, японскую патентную заявку № JP-A-2006-169993). В данном насосе, когда на плунжер давит эксцентрик с целью подачи поршня вперед, емкость нагнетательной камеры V2 уменьшается, а емкость нагнетательной камеры V1 увеличивается, в результате чего жидкость в нагнетательной камере V2 нагнетается через выход, а в нагнетательную камеру V1 жидкость поступает через вход. При обратном перемещении поршня под воздействием пружинного усилия винтовой пружины при повороте эксцентрика емкость нагнетательной камеры V1 уменьшается, а емкость нагнетательной камеры V2 увеличивается, в результате чего жидкость из нагнетательной камеры V1 подается в нагнетательную камеру V2. Количество изменений емкости нагнетательной камеры V1 больше количества изменений емкости нагнетательной камеры V2. Таким образом, когда на плунжер давит эксцентрик с целью подачи плунжера вперед, жидкость нагнетается через выход в объеме, соответствующем изменению емкости нагнетательной камеры V2. При обратном перемещении плунжера под воздействием пружинного усилия винтовой пружины, жидкость нагнетается через выход в объеме, соответствующем разнице между уменьшением емкости нагнетательной камеры V1 и увеличением емкости нагнетательной камеры V2.
В целом, вырабатываемая электромагнитной катушкой сила притяжения относительно мала, и для получения достаточной способности к вытеснительной подаче в качестве электромагнитных насосов размеры катушек должны быть увеличены. С другой стороны, из-за нехватки места в транспортных средствах для монтажа гидравлической системы, включающей в себя электромагнитный насос, желательно как можно больше уменьшить размеры электромагнитных насосов при одновременном повышении их производительности. Более того, при постоянном использовании электромагнитных насосов выработка электромагнитной силы может стать неустойчивой, например, из-за тепла, генерируемого на электромагнитном участке. Таким образом, желательно усовершенствовать производительность электромагнитных насосов.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает создание электромагнитного насоса с повышенной производительностью и уменьшенными размерами.
В соответствии с первым объектом настоящего изобретения электромагнитный насос включает в себя поршень, который подвижно установлен в цилиндре и отделяет первую камеру текучей среды и вторую камеру текучей среды, соединенную с приводимым в действие объектом; электромагнитный участок, который подает поршень вперед с помощью электромагнитной силы; упругий элемент, который перемещает поршень обратно путем приложения силы упругости к поршню в направлении, противоположном направлению электромагнитной силы электромагнитного участка; первый двухпозиционный клапан, который позволяет рабочей текучей среде поступать извне в первую камеру текучей среды и предотвращает вытекание рабочей текучей среды из первой камеры текучей среды наружу, а также второй двухпозиционный клапан, который размещен в соединительном проточном канале, соединяющем первую камеру текучей среды и вторую камеру текучей среды друг с другом, обеспечивая вытекание рабочей текучей среды из первой камеры текучей среды во вторую камеру текучей среды, а также предотвращает вытекание рабочей текучей среды из второй камеры текучей среды в первую камеру текучей среды. При движении поршня вперед емкость первой камеры текучей среды уменьшается, а емкость второй камеры текучей среды увеличивается, при движении же поршня в обратном направлении емкость первой камеры текучей среды увеличивается, а емкость второй камеры текучей среды уменьшается. При возвратно-поступательном движении поршня изменение емкости первой камеры текучей среды больше, чем изменение емкости второй камеры текучей среды.
В соответствии с первым объектом настоящего изобретения в электромагнитном насосе рабочая текучая среда с помощью электромагнитной силы электромагнитного участка подается из первой камеры текучей среды во вторую камеру текучей среды, а рабочая текучая среда нагнетается из второй камеры текучей среды в приводимый в действие объект в объеме, соответствующем разнице между изменением емкости первой камеры текучей среды и изменением емкости второй камеры текучей среды. С использованием силы упругости упругого элемента рабочую текучую среду подают в первую камеру текучей среды, а рабочая текучая среда во второй камере текучей среды нагнетается в приводимый в действие объект. Таким образом, способность к вытеснительной подаче может быть улучшена у насосов, в которых рабочая текучая среда в камере текучей среды подвергается сжатию и под давлением нагнетается в приводимый в действие объект под воздействием только электромагнитной силы электромагнитного участка, а также у насосов, в которых рабочая текучая среда в камере текучей среды подвергается сжатию и под давлением нагнетается в приводимый в действие объект под воздействием только силы упругости упругого элемента. Использование электромагнитного насоса, который обеспечивает необходимую и достаточную способность к вытеснительной подаче, позволяет уменьшить размеры насоса. Рабочая текучая среда под давлением поступает из первой камеры текучей среды в приводимый в действие объект через второй двухпозиционный клапан и во вторую камеру текучей среды с помощью электромагнитной силы электромагнитного участка, а из второй камеры текучей среды рабочая текучая среда под давлением непосредственно поступает на приводимый в действие объект с помощью силы упругости упругого элемента. Таким образом, можно достичь более стабильного давления нагнетания с помощью упругого элемента, имеющего относительно небольшую силу упругости по сравнению с электромагнитными насосами, в которых рабочая текучая среда под давлением поступает из второй камеры текучей среды непосредственно в приводимый в действие объект с помощью электромагнитной силы электромагнитного участка, а из первой камеры текучей среды рабочая текучая среда под давлением поступает в приводимый в действие объект через второй двухпозиционный клапан и вторую камеру текучей среды с помощью силы упругости упругого элемента. Электромагнитная сила электромагнитного участка перемещает поршень вперед, преодолевая силу упругости упругого элемента. Таким образом, использование упругого элемента с относительно небольшой силой упругости может уменьшить электромагнитную силу, необходимую для электромагнитного участка, на относительно небольшую величину. «Первый двухпозиционный клапан» и «второй двухпозиционный клапан» могут представлять собой обратные клапаны.
В приведенной выше конструкции площадь воспринимающей давление поверхности поршня в первой камере текучей среды может быть больше, чем площадь воспринимающей давление поверхности поршня во второй камере текучей среды.
Давление текучей рабочей среды, нагнетаемой из второй камеры текучей среды в приводимый в действие объект при обратном перемещении поршня силой упругости упругого элемента, может быть больше, чем давление текучей рабочей среды, нагнетаемой из первой камеры текучей среды в приводимый в действие объект через второй двухпозиционный клапан и вторую камеру текучей среды при перемещении поршня вперед с помощью электромагнитной силы электромагнитного участка. Таким образом, пик давления нагнетания в каждом цикле электромагнитного насоса может быть установлен силой упругости упругого элемента, в результате чего рабочая текучая среда может быть вытолкнута без влияния изменения электромагнитной силы электромагнитного участка, которое возникает, например, при выделении тепла.
Поршень может включать в себя основной корпус цилиндрического поршня и участок вала, соединенный с основным корпусом поршня и имеющий меньший наружный диаметр, чем основной корпус поршня. Цилиндр может включать в себя поверхность скольжения, по которой скользит основной корпус поршня и поверхность скольжения, по которой скользит участок вала, где эти поверхности выполнены так, что между ними в цилиндре существует разница в уровне. Вторая камера текучей среды может представлять собой пространство, окруженное цилиндром и поршнем, при этом поршень вставлен в цилиндр. Таким образом, производительность может быть улучшена просто путем выполнения несложной обработки.
Электромагнитный участок может включать в себя двигатель, который приводит в движение поршень, и кожух, который вмещает в себя двигатель. Двигатель может отходить от кожуха под воздействием электромагнитной силы, когда электромагнитный участок находится под напряжением. Двигатель может перемещаться вперед вместе с поршнем под воздействием силы упругости упругого элемента, когда электромагнитный участок обесточен. При применении этой конструкции к первому объекту настоящего изобретения рабочая текучая среда во второй камере текучей среды служит в качестве сопротивления, когда поршень перемещается обратно под воздействием силы упругости упругого элемента. Это может предотвратить столкновение двигателя и кожуха, которое происходит при быстром обратном перемещении поршня, и, таким образом, может уменьшить возникновение необычных шумов, таких как звук столкновения. В настоящем тексте понятие «двигатель» включает в себя двигатель, который выполнен отдельно от участка вала поршня, а также двигатель, который образует единое целое с участком вала поршня.
В цилиндр могут быть встроены первый и второй двухпозиционный клапаны. Это может сделать всю систему более компактной, когда электромагнитный насос встроен в систему. Второй двухпозиционный клапан может быть встроен в поршень. В этом случае второй двухпозиционный клапан может включать в себя основной корпус, выполненный с поршнем как единое целое, и двухпозиционный элемент, открывающий и закрывающий центральное отверстие. Основной корпус может включать в себя центральное отверстие, проделанное вокруг одной оси с поршнем, а также сквозное отверстие, проделанное радиально таким образом, чтобы оно сообщалось с центральным отверстием. Центральное отверстие и сквозное отверстие могут быть использованы как соединительный проточный канал, который соединяет первую камеру текучей среды и вторую камеру текучей среды друг с другом. Это обеспечивает создание более компактного электромагнитного насоса.
Упругий элемент может быть соединен с первой камерой текучей среды.
Краткое описание чертежей
Признаки, преимущества, а также техническое и промышленное значение данного изобретения будут описаны в нижеследующем подробном описании примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых идентичные цифры обозначают идентичные элементы и на которых:
Фиг.1 - структурная схема, на которой показан общий вид конструкции электромагнитного насоса согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2A - график, иллюстрирующий, как меняется давление нагнетания электромагнитного насоса согласно сравнительному примеру настоящего изобретения;
Фиг.2В - график, иллюстрирующий, как меняется давление нагнетания электромагнитного насоса согласно варианту осуществления;
Фиг.3 - график, иллюстрирующий, как меняется рабочий ход электромагнитного насоса согласно варианту осуществления;
Фиг.4 - схему, иллюстрирующую воспринимающую давление площадь лицевой поверхности поршня в первой камере насоса, а также воспринимающую давление площадь задней поверхности поршня во второй камере насоса в соответствии с вариантом осуществления, а также
Фиг.5 - структурная схема, на которой показан общий вид конструкции электромагнитного насоса согласно модификации настоящего изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления
Ниже будет описан вариант осуществления настоящего изобретения.
Фиг.1 представляет собой структурную схему, на которой показан общий вид конструкции электромагнитного насоса 20 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, электромагнитный насос 20 настоящего варианта осуществления представляет собой поршневой насос с вытеснительной подачей гидравлического масла с помощью возвратно-поступательного движения поршня 44, осуществляемого посредством электромагнитной силы, и включает в себя электромагнитный участок 30 и насосный участок 40. К примеру, этот электромагнитный насос 20 встроен в корпус 10 клапана, как часть гидравлического контура для включения/выключения сцеплений и тормозов, включенных в автоматическую трансмиссию, установленную на транспортное средство.
На электромагнитном участке 30 в кожухе 31 в качестве нижнего цилиндрического элемента размещена электромагнитная катушка 32, плунжер 34 в качестве двигателя, и сердечник 36 в качестве статора. Магнитный контур, который образуется при подаче тока на электромагнитную катушку 32, притягивает плунжер 34 для выталкивания вала 38, находящегося в контакте с наконечником плунжера 34.
Насосный участок 40 включает в себя полый цилиндрический резервуар 42, поршень 44, пружину 46, впускной обратный клапан 50 и нагнетательный обратный клапан 60. Поршень 44 вставлен в цилиндр 42 и расположен с возможностью коаксиального скольжения с валом 38 электромагнитного участка 30. Пружина 46 прикладывает усилие смещения к поршню 44 в направлении, противоположном направлению электромагнитной силы электромагнитного участка 30. Впускной обратный клапан 50 расположен на конце цилиндра 42 и служит в качестве торцовой крышки для приемки пружины 46. Нагнетательный обратный клапан 60 расположен в цилиндре 42 и частично выполнен как единое целое с поршнем 44.
Поршень 44 образован основным корпусом 44а цилиндрического поршня и участком 44b вала, внешний диаметр которого меньше, чем внешний диаметр основного корпуса 44а поршня. Участок 44b вала находится в контакте с наконечником вала 38 электромагнитного участка 30. При выталкивании вала 38 электромагнитного участка 30, толчковое усилие сообщается поршню 44, скользящему в цилиндре 42.
Впускной обратный клапан 50 включает в себя полый цилиндрический основной корпус 52, шарик 54, пружину 56 и полый цилиндрический приемник 58 пружины. В основном корпусе 52 вокруг оси основного корпуса 52 образовано центральное отверстие 52а. Центральное отверстие 52а имеет участок большего диаметра и участок меньшего диаметра так, чтобы между ними имелся ступенчатый участок. Шарик 54 вставлен в центральное отверстие 52. Пружина 56 прижимает шарик 54 к основному корпусу 52 со стороны меньшего диаметра. Приемник 58 пружины прикреплен к основному корпусу 52 путем запрессовки или завинчивания для приемки пружины 56. При создании положительного давления ниже по потоку от впускного обратного клапана 50, шарик 54 закрывает центральное отверстие 52а с помощью силы смещения пружины 56, и впускной обратный клапан 50 закрыт. При создании отрицательного давления ниже по потоку от впускного обратного клапана 50, шарик 54 открывает центральное отверстие 52а при сжатии пружины 56, в результате чего впускной обратный клапан 50 открывается. Отметим, что шов между основным корпусом 52 и приемником 58 пружины подчеканен от его наружной поверхности в направлении уменьшения диаметра, так что соединение между ними не ослаблено. Центральное отверстие 52а впускного обратного клапана 50 сообщается с впускным масляным каналом 12, соединенным с масляным поддоном. Отметим, что в данном тексте «отрицательное давление» означает, что давление ниже по потоку от впускного обратного клапана 50 ниже, чем давление выше по потоку от впускного обратного клапана 50, а разность давлений между ними превышает пороговое значение, соответствующее усилию смещения пружины 56, а «положительное давление» означает, что давление ниже по потоку от впускного обратного клапана 50 имеет значение, отличное от вышеописанного отрицательного давления.
Нагнетательный обратный клапан 60 образован основным корпусом, пружиной 66, шариком 64, полым цилиндрическим приемником 68 шарика и стопорным кольцом 69. Основной корпус выполнен как единое целое с основным корпусом 44а поршня. В основном корпусе вокруг оси корпуса 44а поршня проделано вогнутое центральное отверстие 62а, а сквозное отверстие 62b, сообщающееся с центральным отверстием 62а, выполнено радиально. Пружина 66 вставлена в центральное отверстие 62а, а нижняя часть центрального отверстия 62а служит приемником пружины. Шарик 64 вставляют в центральное отверстие 62а после установки в него пружины 66. Приемник 68 шарика вставлен в центральное отверстие 62а для приемки шарика 64. Имеется стопорное кольцо 69 для прикрепления приемника 68 шарика к основному корпусу (основному корпусу 44а поршня). При создании отрицательного давления ниже по потоку от нагнетательного обратного клапана 60, шарик 64 закрывает центральное отверстие 62а с помощью усилия смещения пружины 66, в результате чего нагнетательный обратный клапан 60 закрывается. При создании положительного давления выше по потоку от нагнетательного обратного клапана 60, шарик 64 открывает центральное отверстие 62а при сжатии пружины 66, в результате чего нагнетательный обратный клапан 60 открывается.
Первая камера 70 насоса образована пространством, окруженным внутренней стенкой цилиндра 42, лицевой поверхностью основного корпуса 44а поршня, и впускным обратным клапаном 50. При устранении электромагнитной силы электромагнитного участка 30, при этом поршень 44, который был вытолкнут электромагнитной силой электромагнитного участка 30, отведен обратно усилием смещения пружина 46, емкость первой камеры 70 насоса увеличивается, и в первой камере 70 насоса создается отрицательное давление. Таким образом, гидравлическое масло поступает в первую камеру 70 насоса. Когда поршень 44 вытолкнут электромагнитной силой электромагнитного участка 30, емкость первой камеры 70 насоса уменьшается, и в первой камере 70 насоса создается положительное давление. Таким образом, поступившее гидравлическое масло нагнетается из первой камеры 70 насоса.
Цилиндр 42 имеет канавку 42а, которая выполнена по всей окружности внутренней стенки цилиндра 42 около места, где электромагнитный участок 30 прикреплен к цилиндру 42, поверхности скольжения 42b, по которой скользит основной корпус 44а поршня, и поверхности скольжения 42c, по которой скользит участок 44b вала. Поверхность скольжения 42c имеет меньший внутренний диаметр, чем поверхность скольжения 42b, при этом поверхность скольжения 42b и поверхность скольжения 42c с расположенной между ними канавкой 42а выполнены так, что существует разница в уровне между поверхностью скольжения 42b и поверхностью скольжения 42c в цилиндре 42. С поршнем 44, вставленным в цилиндр 42, цилиндр 42 образует пространство, окруженное канавкой 42a и задней поверхностью основного корпуса 44а поршня. Поршень 44 образован цилиндрическим основным корпусом 44а поршня и участком 44b вала с меньшим наружным диаметром, чем у основного корпуса 44а поршня. Таким образом, емкость этого пространства увеличивается, когда поршень 44 вытолкнут электромагнитной силой электромагнитного участка 30, и уменьшается, когда поршень 44 подан обратно усилием смещения пружины 46. Таким образом, это пространство функционирует как камера насоса для вытеснительной подачи содержащегося в нем гидравлического масла при обратной подаче поршня 44 усилием смещения пружины 46. Это пространство в дальнейшем именуется «второй камерой 72 насоса». Вторая камера 72 насоса сообщается с первой камерой 70 насоса через центральное отверстие 62а и сквозное отверстие 62b нагнетательного обратного клапана 60, а также сообщается с нагнетательным масляным каналом 14, соединенным с устройствами с гидравлическим управлением, например муфтами. Отметим, что емкость первой камеры 70 насоса меняется с помощью лицевой поверхности основного корпуса 44а поршня, а емкость второй камеры 72 насоса меняется с помощью задней поверхности основного корпуса 44а поршня, с которым соединен участок 44b вала. Таким образом, изменение емкости первой камеры 70 насоса больше, чем изменение емкости второй камеры 72 насоса.
Когда электромагнитная катушка 32 находится под напряжением в магнитном насосе 20 согласно варианту осуществления, имеющему вышеописанную конструкцию, электромагнитная сила электромагнитного участка 30 выталкивает поршень 44, в то время как пружина 46 сжимается. Когда электромагнитная катушка 32 обесточена, усилие смещения пружины 46 толкает поршень 44 обратно. Таким образом, емкость первой камеры 70 насоса увеличивается, и в первой камере 70 насоса создается отрицательное давление. Таким образом, впускной обратный клапан 50 открыт, а нагнетательный обратный клапан 60 закрыт, в результате чего гидравлическое масло поступает из масляного поддона в первую камеру 70 насоса через впускной масляный канал 12 и впускной обратный клапан 50. Затем, при запитывании электромагнитной катушки 32, происходит выталкивание поршня 44, преодолевая усилие смещения пружины 46. Таким образом, емкость первой камеры 70 насоса уменьшается, и в первой камере 70 насоса создается положительное давление. Соответственно, впускной обратный клапан 50 закрыт, а нагнетательный обратный клапан 60 открыт, в результате чего гидравлическое масло из первой камеры 70 насоса поступает во вторую камеру 72 насоса. Как описано выше, когда электромагнитная катушка 32 обесточена, электромагнитная сила исчезает, и усилие смещения пружины 46 толкает поршень 44 обратно. Таким образом, емкость первой камеры 70 насоса увеличивается, и в первой камере 70 насоса создается отрицательное давление, в результате чего гидравлическое масло поступает в первую камеру 70 насоса. С другой стороны, так как емкость второй камеры 72 насоса уменьшается, во второй камере 72 насоса создается положительное давление. Таким образом, при запитывании электромагнитной катушки 32, электромагнитная сила электромагнитного участка 30 выталкивает поршень 44, в результате чего гидравлическое масло в первой камере 70 насоса сжимается и подается во вторую камеру 72 насоса. Когда электромагнитная катушка 32 обесточена, электромагнитная сила исчезает, и усилие смещения пружины 46 толкает поршень 44 обратно, в результате чего гидравлическое масло во второй камере 72 насоса сжимается и вытесняется под давлением. То есть гидравлическое масло может сжиматься и вытесняться под давлением и при прямом, и при обратном ходе возвратно-поступательного движения поршня 44. На фиг.2A показано, как меняется давление подачи электромагнитного насоса в сопоставительном примере, а на фиг.2B показано, как меняется давление нагнетания электромагнитного насоса 20 согласно варианту осуществления. На фиг.2А и 2B, тонкая пунктирная линия указывает среднее давление нагнетания. На фиг.3 показано, как меняется рабочий ход электромагнитного насоса 20 согласно варианту осуществления. На фиг.2А показана работа электромагнитного насоса в сравнительном примере, в котором нагнетание гидравлического масла происходит только с помощью электромагнитной силы электромагнитного участка. На фиг.2B показана работа электромагнитного насоса 20 согласно варианту осуществления. В соответствии с вариантом осуществления гидравлическое масло также сжимается при запитывании электромагнитной катушки 32. Таким образом, как показано на фиг.2B, среднее давление нагнетания увеличилась по сравнению с сопоставительным примером. Когда электромагнитная катушка 32 обесточена, и поршень 44 подан обратно, гидравлическое масло во второй камере 72 насоса сжимается задней поверхностью основного корпуса 44а поршня. В это время поршень 44 медленно подается обратно, поскольку это гидравлическое масло выступает в качестве сопротивления. Таким образом, как показано на фиг.3, поршень 44 выталкивается снова при последующем запитывании (как показано сплошной линией на фиг.3), прежде чем поршень 44 полностью возвратится в исходное положение из-за предыдущего обесточивания (прежде чем рабочий ход будет сведен к нулю, как показано пунктирной линией В на фиг.3). Это поможет устранить недостатки, например, возникновение звука столкновения между плунжером 34 и кожухом 31, который появляется, когда поршень 44 быстро подается обратно пружиной 46 при обесточивании, как это происходит в сравнительном примере.
Таким образом, электромагнитный насос 20 согласно варианту осуществления выполнен так, что изменение емкости первой камеры 70 насоса больше, чем изменение емкости второй камеры 72 насоса. Поэтому при запитывании электромагнитной катушки 32, когда электромагнитная сила электромагнитного участка 30 выталкивает поршень 44, гидравлическое масло нагнетается из первой камеры 70 насоса в нагнетательный масляный канал 14 через нагнетательный обратный клапан 60 и вторую камеру 72 насоса в объеме, соответствующем разнице между снижением емкости первой камеры 70 насоса и увеличением емкости второй камеры 72 насоса. Когда электромагнитная катушка 32 обесточена и усилие смещения пружины 46 подает обратно поршень 44, гидравлическое масло нагнетается из второй камеры 72 насоса непосредственно в нагнетательный масляный канал 14 в объеме, соответствующем снижению емкости второй камеры 72 насоса. В электромагнитном насосе 20 согласно варианту осуществления гидравлическое масло нагнетается из первой камеры 70 насоса в нагнетательный масляный канал 14 через нагнетательный обратный клапан 60 и вторую камеру 72 насоса силой, возникающей в результате вычитания усилия смещения пружины 46 из электромагнитной силы электромагнитного участка 30, а гидравлическое масло из второй камеры 72 насоса нагнетается непосредственно в нагнетательный масляный канал 14 усилием смещения пружины 46. Таким образом, в электромагнитном насосе согласно варианту осуществления может использоваться пружина 46 с относительно небольшим усилием смещения и электромагнитный участок 30 с электромагнитной силой, необходимой и достаточной для выталкивания поршня 44 с преодолением усилия смещения пружины 46 с целью подачи гидравлического масла под давлением, в результате чего размеры насоса могут быть уменьшены.
Фиг.4 представляет собой схему, на которой изображена воспринимающая давление площадь лицевой поверхности поршня 44 в первой камере 70 насоса и воспринимающая давление площадь задней поверхности поршня 44 во второй камере 72 насоса. При условии, что «А1» обозначает воспринимающую давление площадь лицевой поверхности поршня 44 первой камеры 70 насоса, а «А2» обозначает воспринимающую давление площадь задней поверхности поршня 44 второй камеры 72 насоса, давление нагнетания P1 гидравлического масла, которое нагнетается из первой камеры 70 насоса через нагнетательный обратный клапан 60 и вторую камеру 72 насоса электромагнитной силой электромагнитного участка 30, может быть представлено следующим выражением (1), а давление нагнетания P2 гидравлического масла, которое непосредственно нагнетается из второй камеры 72 насоса усилием смещения (пружинным усилием) Р2 пружины 46, может быть представлено следующим выражением (2). В этих выражениях “F1” обозначает электромагнитную силу электромагнитного участка 30, “F2” обозначает усилие пружины, а “F3” обозначает силу, которая генерируется в направлении, противоположном направлению усилия пружины, вызванном отрицательным давлением, вырабатываемым в первой камере 70 насоса при обратной подаче поршня 44 пружинным усилием. Сила F3, вызванная отрицательным давлением, значительно слабее пружинного усилия F2, и воспринимающая давление площадь А2 во второй камере 72 насоса меньше, чем воспринимающая давление площадь А1 в первой камере насоса 70. Таким образом, давление P2 нагнетания можно сделать больше, чем давление PI нагнетания путем приближения (увеличения) величины пружинного усилия F2 к значению электромагнитной силы Fl в таких пределах (Fl>F2), что поршень 44 может быть вытолкнут электромагнитной силой Fl с преодолением пружинного усилия F2. То есть, как показано на фиг.2B, пик давления нагнетания в каждом общем цикле электромагнитного насоса 20 может быть изменен путем регулирования пружинного усилия F2 пружины 46. Таким образом, даже если электромагнитная сила, генерированная электромагнитным участком 30, становится неустойчивой, например, из-за тепла в электромагнитном участке 30, выработанного постоянной эксплуатацией электромагнитного насоса 20, неблагоприятное воздействие на способность к вытеснительной подаче электромагнитного насоса 20 может быть уменьшено. Отметим, что, как показано в выражении (2), при увеличении диаметра участка 44b вала поршня 44 с целью уменьшения воспринимающей давление площади поршня 44 во второй камере 72 насоса, давление P2 нагнетания, выработанное обратным движением поршня 44 с помощью пружинного усилия F2, увеличивается, а объем нагнетания уменьшается. В этом случае, так как объем нагнетания, вызванный поступательным движением поршня 44 с помощью электромагнитной силы Fl, увеличивается, объем нагнетания за цикл не меняется.
P1=(Fl-F2)/A1 (1)
Р2=(F2-F3)/A2 (2)
В вышеописанном электромагнитном насосе 20 согласно варианту осуществления первая камера 70 насоса образована внутренней стенкой цилиндра 42 и лицевой поверхностью основного корпуса 44а поршня. Канавка 42а выполнена по всей окружности внутренней стенки цилиндра 42, при этом поверхность скольжения 42b, по которой скользит основной корпус 44а поршня, а также поверхность скольжения 42, по которой скользит участок 44b вала, с расположенной между ними канавкой 42а выполнены так, что существует разница в уровне между поверхностями 42b и 42с скольжения в цилиндре 42. При вставленном в цилиндр 42 поршне 44 вторая камера 72 насоса образована канавкой 42a и задней поверхностью основного корпуса 44а поршня. При запитывании электромагнитной катушки 32 электромагнитная сила электромагнитного участка выталкивает поршень 44, в результате чего гидравлическое масло в первой камере 70 насоса сжимается и подается во вторую камеру 72 насоса. Когда электромагнитная катушка 32 обесточена, поршень 44 отводится обратно усилием смещения пружины 46, и гидравлическое масло может быть подано в первую камеру 70 насоса, при этом гидравлическое масло во второй масляной 72 камере может быть сжато и подано под давлением. Таким образом, способность к вытеснительной подаче может быть дополнительно улучшена. Следовательно, при проектировании электромагнитного насоса, имеющего необходимую и достаточную способность к вытеснительной подаче, в соответствии с вышеупомянутой конструкцией можно уменьшить его размеры. Поскольку имеется вторая камера 72 насоса, при обратной подаче поршня 44 усилием смещения пружины 46, гидравлическое масло во второй камере 72 насоса действует как демпфер. Это может предотвратить столкновение между плунжером 34 и кожухом 31, которое происходит при быстром обратном перемещении поршня 44, и, таким образом, может уменьшить возникновение необычных шумов, таких как звук столкновения.
В электромагнитном насосе 20 настоящего варианта осуществления гидравлическое масло нагнетается из первой камеры 70 насоса в нагнетательный масляный канал 14 через нагнетательный обратный клапан 60 и вторую камеру насоса 72 силой, возникающей в результате вычитания усилия смещения пружины 46 из электромагнитной силы электромагнитного участка 30, а гидравлическое масло во второй камере 72 насоса нагнетается непосредственно в нагнетательный масляный канал 14 усилием смещения пружины 46. Таким образом, в электромагнитном насосе 20 согласно варианту осуществления может использоваться пружина 46 с относительно небольшим усилием смещения и электромагнитный участок 30 с небольшой электромагнитной силой в соответствии с усилием смещения пружины 46, в результате чего насос может быть уменьшен в размерах. Кроме того, пик общего давления нагнетания электромагнитного насоса 20 может быть изменен путем регулировки пружинного усилия пружины 46. Таким образом, негативное воздействие на способность к вытеснительной подаче электромагнитного насоса 20 может быть снижено, даже если электромагнитная сила, генерируемая электромагнитным участком 30, становится неустойчивой.
В электромагнитном насосе 20 настоящего варианта осуществления впускной обратный клапан 50 и нагнетательный обратный клапан 60 встроены в цилиндр 42. Однако один из клапанов из числа впускного обратного клапана 50 и нагнетательного обратного клапана 60 может быть размещен в корпусе 110 клапана, расположенного за пределами цилиндра 42, или же и впускной обратный клапан 50, и нагнетательный обратный клапан 60 могут быть размещены в корпусе 110 клапана, расположенного за пределами цилиндра 42. На фиг.5 показан общий вид модификации конструкции электромагнитного насоса 120 согласно последнему случаю. Отметим, что на фигуре, конструкция, аналогичная конструкции электромагнитного насоса 20 согласно варианту осуществления, обозначена аналогичными ссылочными позициями, и ее описание будет опущено. В электромагнитном насосе 120 согласно модификации участок 140 насоса включает в себя полый цилиндрический резервуар 142, поршень 144, пружину 146 и торцевую крышку 148. Поршень 144 образован цилиндрическим основным корпусом 144а поршня и участком 144b вала с меньшим наружным диаметром, чем у основного корпуса 144а поршня, при этом он вставлен в цилиндр 142 с возможностью скольжения в нем. Пружина 146 смещает поршень 144 в направлении, противоположном направлению электромагнитной силы электромагнитного участка 30. Торцевая крышка 148 служит приемником пружины. Первая камера 170 насоса образована внутренней стенкой цилиндра 142, лицевой стороной основного корпуса 144а поршня и торцевой крышкой 148. По всей окружности внутренней стенки цилиндра 142 проделана канавка 142а. Поверхность скольжения 142b, по которой скользит основной корпус 144а поршня, и поверхность скольжения 142c, по которой скользит участок 144b вала, вместе с расположенной между ними канавкой 142а выполнены таким образом, что существует разница в уровне между поверхностями скольжения 142b и 142c в цилиндре 142. При вставленном в цилиндр 142 поршне 144, вторая камера 172 насоса образована канавкой 142а и задней поверхностью основного корпуса 144а поршня. Впускной масляный канал 112, образованный в корпусе 110, и соединительный масляный канал 114, образованный в корпусе 110, соединены с первой камерой 170 насоса. Соединительный масляный канал 114 и нагнетательный масляный канал 116 соединены со второй камерой 172 насоса. Нагнетательный масляный канал 116 образован в корпусе 110 и соединен с устройствами с гидравлическим приводом, например сцеплениями. Впускной масляный канал 112 и соединительный масляный канал 114 оснащены впускным обратным клапаном 150 и нагнетательным обратным клапаном 160 соответственно. Гидравлическое масло из масляного поддона поступает в первую камеру 170 насоса через впускной масляный канал 112 и впускной обратный клапан 150, а гидравлическое масло в первой камере 170 насоса поступает во вторую камеру 172 насоса через соединительный масляный канал 114 и нагнетательный обратный клапан 160, и далее подается под давлением из второй насосной 172 камеры через нагнетательный масляный канал 116 на устройства с гидравлическим приводом.
В электромагнитном насосе 20 настоящего варианта осуществления вторая камера 72 насоса образована канавкой 42а, выполненной по всей окружности внутренней стенки цилиндра 42, и задней поверхностью основного корпуса 44а поршня. Однако выполнение канавки 42а не обязательно, и камера насоса может иметь любую форму с условием уменьшения емкости камеры насоса при обратном ходе поршня 44, вызванном усилием смещения пружины 46.
В электромагнитном насосе 20 согласно варианту осуществления участок 44b вала поршня 44, вал 38 и плунжер 34 электромагнитного участка 30 выполнены как отдельные элементы. Тем не менее, участок 44b вала, вал 38 и плунжер 34 могут быть выполнены как единое целое.
Электромагнитный насос 20 настоящего варианта осуществления используют для подачи давления масла для включения/выключения сцеплений и тормозов автоматической трансмиссии, установленной на транспортное средство. Тем не менее, настоящее изобретение этим не ограничивается, и предлагаемый настоящим изобретением электромагнитный насос может быть применен в любой системе подачи топлива, подачи смазочной жидкости и тому подобное.
Согласно варианту осуществления поршень 44 функционирует как «поршень», электромагнитный участок 30 функционирует как «электромагнитный участок», пружина 46 функционирует как «упругий элемент», впускной обратный клапан 50 функционирует как « первый двухпозиционный клапан», нагнетательный обратный клапан 60 функционирует как «второй двухпозиционный клапан», первая камера 70 насоса функционирует как «первая камера текучей среды», и вторая камера 72 насоса функционирует как «вторая камера текучей среды». «Приводимый в действие объект» функционирует, к примеру, как сервомеханизм с пневмоприводом элемента фрикционного сцепления автоматической трансмиссии.
Хотя выше был описан вариант осуществления настоящего изобретения, понятно, что настоящее изобретение не ограничивается каким-либо образом вариантом осуществления и может быть воплощено в различных формах, в пределах сущности и объема настоящего изобретения.
Настоящее изобретение может быть использовано в промышленности, производящей электромагнитные насосы, автомобильной промышленности, и тому подобное.
1. Электромагнитный насос, отличающийся тем, что содержит поршень, размещенный в цилиндре с возможностью скольжения и разделяющий первую камеру текучей среды и вторую камеру текучей среды, соединенную с приводимым в действие объектом, электромагнитный участок, перемещающий поршень вперед с помощью электромагнитной силы, упругий элемент, перемещающий поршень назад с приложением силы упругости к поршню в направлении, противоположном направлению электромагнитной силы электромагнитного участка, первый двухпозиционный клапан, который позволяет рабочей текучей среде поступать извне в первую камеру текучей среды и предотвращает вытекание рабочей текучей среды из первой камеры текучей среды наружу, а также второй двухпозиционный клапан, расположенный в соединительном проточном канале, который соединяет первую камеру текучей среды и вторую камеру текучей среды друг с другом, позволяет рабочей текучей среде поступать из первой камеры текучей среды во вторую камеру текучей среды и предотвращает вытекание рабочей текучей среды из второй камеры текучей среды в первую камеру текучей среды, в котором емкость первой камеры текучей среды уменьшается, а емкость второй камеры текучей среды увеличивается при перемещении поршня вперед, и емкость первой камеры текучей среды увеличивается, а емкость второй камеры текучей среды уменьшается при перемещении поршня назад, а также при возвратно-поступательном движении поршня изменение емкости первой камеры текучей среды больше, чем изменение емкости второй камеры текучей среды.
2. Электромагнитный насос по п.1, в котором воспринимающая давление площадь поверхности поршня в первой камере текучей среды больше, чем воспринимающая давление площадь поверхности поршня во второй камере текучей среды.
3. Электромагнитный насос по п.1, в котором давление текучей рабочей среды, нагнетаемой из второй камеры текучей среды на приводимый в действие объект при обратном перемещении поршня под воздействием силы упругости упругого элемента больше, чем у рабочей среды, нагнетаемой из первой камеры текучей среды на приводимый в действие объект через второй двухпозициопный клапан и вторую камеру текучей среды при перемещении поршня вперед под воздействием электромагнитной силы электромагнитного участка.
4. Электромагнитный насос по п.1, в котором поршень включает в себя цилиндрический основной корпус поршня и участок вала, соединенный с основным корпусом поршня и имеющий наружный диаметр меньший, чем у основного корпуса поршня, цилиндр включает в себя поверхность скольжения, по которой скользит основной корпус поршня и поверхность скольжения, по которой скользит участок вала, при этом поверхности скольжения выполнены так, что существует разница в уровне между ними в цилиндре, а также вторая камера текучей среды представляет собой пространство, окруженное цилиндром и поршнем, при этом поршень вставлен в цилиндр.
5. Электромагнитный насос по п.1, в котором электромагнитный участок включает в себя двигатель, который приводит в движение поршень, и кожух, который вмещает в себя двигатель, двигатель отодвигается от кожуха под воздействием электромагнитной силы при запитывании электромагнитного участка, и двигатель придвигается к кожуху вместе с поршнем под воздействием силы упругости упругого элемента при обесточивании электромагнитного участка.
6. Электромагнитный насос по п.1, в котором первый и второй двухпозиционный клапаны представляют собой обратные клапаны.
7. Электромагнитный насос по п.1, в котором первый и второй двухпозиционный клапаны встроены в цилиндр.
8. Электромагнитный насос по п.7, в котором второй двухпозиционный клапан встроен в поршень.
9. Электромагнитный насос по п.8, в котором второй двухпозиционный клапан включает в себя основной корпус, выполненный как единое целое с поршнем, и двухпозиционный элемент, который открывает и закрывает центральное отверстие, основной корпус включает в себя центральное отверстие, выполненное вокруг той же оси, что и поршень, и сквозное отверстие, выполненное радиально с возможностью сообщения с центральным отверстием, а также центральное отверстие и сквозное отверстие использованы в качестве соединительного проточного канала, который соединяет первую камеру текучей среды и вторую камеру текучей среды друг с другом.
10. Электромагнитный насос по п.1, в котором, по меньшей мере, первый двухпозиционный клапан или второй двухпозиционный клапан размещен вне цилиндра.
11. Электромагнитный насос по п.1, в котором упругий элемент прикреплен к первой камере текучей среды.
