CN100434662C - 发动机的水泵和总成 - Google Patents

Abstract

一种用于发动机的水泵，其包括：一泵壳，其适于被固定到发动机上；一泵体，其被接合到泵壳上，从而在泵体与泵壳之间形成水泵的流体腔室；以及一旋转泵轴构件，其延伸穿过泵体而伸入到流体腔室内。一用于将泵壳与泵体紧固到一起的紧固套件包括位于泵壳一侧的紧固件或螺栓，其沿着旋转泵轴的方向从泵壳一侧延伸向泵体一侧。

Description

发动机的水泵和总成

技术领域

本发明涉及一种内燃机，更具体来讲，本发明涉及一种用于内燃机的水泵。

背景技术

平11(1999)-148349号日本专利公开文件中介绍了一种安装在内燃机上的水泵，其用于对冷却水执行强制循环。一种类型的水泵包括：一泵壳，其被安装到缸体上；一泵体，其被接合到泵壳上，从而在泵体与泵壳之间形成了水泵的流体腔室；以及一旋转泵轴，其延伸穿过泵体而伸入到流体腔室内，并被泵体可转动地支撑着。一轮叶构件或叶轮被安装到泵轴上，且被包容在流体腔室内。在旋转泵轴向外伸出的端部上安装了一个水泵皮带轮。泵体和泵壳是利用多个紧固螺栓结合到一起的。

发明内容

通常，紧固螺栓分布在水泵皮带轮轮缘的径向外侧部位上，从而可避免各个螺栓以及需要为螺栓的操作工具留出的作业区域与水泵皮带轮、可转动地支撑着旋转泵轴的轴承构件、以及冷却水通道部分等部件发生干涉。这样的布置方案使紧固螺栓及其螺栓凸台部分位于水泵皮带轮轮缘的径向外侧部位，这将增大水泵的尺寸和重量、使密封性能变差、且增加了为保证达到密封所需足够压力而必需的紧固螺栓数，其中，密封性能下降的原因是：相邻螺栓之间的距离增大、且螺栓与密封接合线之间的距离增大。

本发明的一个目的是提供一种水泵结构，其足以减小水泵的尺寸和重量，且有助于将水泵容易地安装到发动机上。

根据本发明的一个方面，一种用于发动机的水泵，其包括：泵壳，其适于被固定到发动机上，所述泵壳具有安装壁面，所述安装壁面将被固定到所述发动机的缸体上；泵体，其被接合到泵壳上，从而在泵体与泵壳之间形成水泵的流体腔室；旋转泵轴构件，其延伸穿过泵体而伸入到流体腔室内，且可转动地支撑在泵体上，该旋转泵轴构件沿着所述泵壳的安装壁面延伸；以及连接紧固套件，其将泵壳与泵体紧固到一起，所述连接紧固套件包括位于泵壳一侧的连接紧固件，其沿着所述泵壳的安装壁面的方向从泵壳延伸向泵体。

根据本发明的另一方面，一种发动机总成，其包括：发动机缸体，所述缸体包括侧壁；泵壳，其被固定到所述缸体的所述侧壁上；泵体，其被接合到泵壳上，从而在泵体与泵壳之间形成水泵的流体腔室；旋转泵轴构件，其沿着所述缸体的所述侧壁延伸穿过泵体而伸入到流体腔室内，且被泵体可转动地支撑着；安装紧固套件，其将泵壳紧固到缸体的所述侧壁上；以及连接紧固套件，其沿着缸体的所述侧壁延伸并将泵壳与泵体紧固到一起，所述连接紧固套件包括：位于泵壳一侧的紧固件，其在沿着旋转泵轴构件的第一方向上延伸穿过泵壳和泵体；以及位于泵体一侧的紧固件，其在与第一方向相反的第二方向上延伸穿过泵体和泵壳。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的水泵的轴测图；

图2是图1所示水泵的侧视图；

图3是图1所示水泵的前视图；

图4表示了图1所示水泵上泵壳一侧螺栓的布局；以及

图5表示了图1所示水泵上泵壳一侧螺栓的位置。

具体实施方式

图1到图3表示了根据本发明一实施方式的、用于内燃机的水泵10。在该实施例中，内燃机横向布置在车辆前部的发动机舱中，并使得发动机的进气侧位于前方，从而使发动机进气侧面向车辆的前方。缸体11作为发动机的一个主体部件，其具有面向车辆前方的第一侧壁(进气一侧的壁面)、以及面向车辆后方的第二侧壁。

水泵10具有一泵壳13和一泵单元14。泵壳13被固定到缸体11的第一侧壁上，其朝向车辆的前方，并靠近缸体11的前端。当发动机被横置在车辆中时，缸体11的前端是其左端或右端。泵单元14被固定到泵壳13的前侧上，由此使得泵单元14从缸体11的前端向前突出。泵单元14包括：一泵体16，其密封地封闭了泵壳13中制出的涡形流体腔室15；以及一旋转泵轴18，其延伸穿过泵体16而伸入到涡形流体腔室15中。旋转泵轴18被制在泵壳16中的一轴承部分17可转动地支撑着。如图2所示，泵壳13包括一安装侧壁，其借助于多个紧固螺栓12接合到缸体11的第一侧壁11a上，在图2所示的状态中，泵轴18的延伸方向基本上平行于缸体11的第一侧壁。

一轮叶构件(图中未示出，其或者为叶轮)被设置在涡形的流体腔室15中，并被固定地安装到泵轴18上，从而使轮叶构件与泵轴18可作为一个整体进行转动。在旋转泵轴18的一前向端上固定地安装了一个圆柱形的水泵皮带轮19，其中的前向端从泵体16向前突出。水泵皮带轮19是一个转轮构件，其由发动机带动而转动，并对水泵10进行驱动。水泵皮带轮19被设置在泵体16的外侧，从而在泵轴18的轴向上，泵体16位于泵壳13与水泵皮带轮19之间。水泵皮带轮19具有一用于安装附件皮带的外轮缘，其中的附件皮带例如是V-ribbed皮带(V形棱带)。该附件皮带将发动机曲轴上的曲轴皮带轮与水泵皮带轮19、以及一个或多个其它附件皮带轮连接起来，其它的附件皮带例如是机油泵的皮带轮。因而，利用由曲轴皮带轮、附件皮带轮、以及水泵皮带轮19组成的带驱动系统，转动运动被从曲轴传递到旋转泵轴18上。轮叶构件随泵轴18一起转动，迫使处于压力作用下的发动机冷却水从流体腔室15流出而流向缸体11中制出的冷却水套中。整体转动的泵轴18、皮带轮19、以及轮叶构件构成了一水泵轴构件。

利用一紧固套件将泵壳13与泵体16接合到一起，在该实施例中，该紧固套件包括多个(在该实施例中为四个)紧固螺栓21～24。泵壳13具有一泵壳侧凸缘25，该凸缘环绕着流体腔室15的开口。泵体16具有一泵体侧凸缘26，其形状与泵壳侧凸缘25的形状相对应，且在旋转泵轴18的轴向方向上具有预定的厚度。泵壳侧凸缘25与泵体侧凸缘26通过螺栓21～24接合到一起。泵壳侧凸缘25具有圆柱形的泵壳侧螺栓凸台部分27，每一凸台部分中都制有一螺栓孔(或紧固孔)，某一紧固螺栓21～24被插入到该螺栓孔中。泵体侧凸缘26也具有圆柱状的螺栓凸台部分28，每一凸台部分中都制有一螺栓孔(或紧固孔)，用于在其中插入某一紧固螺栓21～24。每一螺栓21～24都沿泵轴18a的轴向穿过泵壳侧螺栓凸台部分27中的螺栓孔、以及与之配对的泵体侧凸台部分28中的螺栓孔。

螺栓21～24中的至少一个螺栓是泵壳侧螺栓(或紧固件)，该螺栓被按照某一方向从泵壳13一侧插入，且至少一个螺栓21～24是泵体侧螺栓(或紧固件)，其被按照相反的方向从泵体16一侧插入。在图示的实施例中，第一、第二螺栓21、22是泵壳侧螺栓，它们在从泵壳13到泵体16的方向上延伸，而第三螺栓23和第四螺栓24是泵体侧螺栓，它们的延伸方向是相反的-即从泵体16延伸向泵壳13。

为第一、第二螺栓21和22所设置的两泵壳侧螺栓凸台部分27被夹置在配对的泵体侧螺栓凸台部分28与对应的泵壳侧螺栓21或22的螺栓头之间。为第一、第二螺栓21和22所设置的每个泵体侧螺栓凸台部分28都被夹置在配对的泵壳侧螺栓凸台部分27与一螺母29之间，螺母29被旋紧到所对应泵壳侧螺栓21或22杆体上制有螺纹的端部上。因而，如图2所示，泵壳侧螺栓21和22的螺栓头位于泵壳侧凸缘25的右侧，而它们的螺母以及水泵皮带轮19却位于泵体侧凸缘26的左侧。

在靠近缸体11的部位处，泵壳13具有一加厚部分，在泵轴18的轴向上，这一部分的厚度是增大的，以便于容纳为冷却水所设的水道，因此，在考虑缸体的位置处，将没有足够的空间来将螺栓从泵壳一侧插入。因而，在图示的实施方式中，其所处位置靠近缸体11侧壁的第三、第四螺栓23、24是从泵体一侧插入的。也就是说，第三、第四螺栓23、24是从泵体一侧插入的泵体侧螺栓。为第三、第四螺栓23和24所设的两个泵体侧螺栓凸台部分28被夹置在配对的泵壳侧螺栓凸台部分27与泵体侧螺栓23或24之间。如图2所示，泵体侧螺栓23和24的螺栓头位于泵体侧凸缘26的左侧。

每一泵体侧螺栓23和24从对应的泵体侧螺栓凸台部分28上的螺栓孔中插入穿过，然后，螺栓23和24被旋入到所对应的泵壳侧螺栓凸台部分27中制出的内螺纹孔中。因而，如图2所示，泵体侧螺栓23和24的螺栓头位于泵体侧螺栓凸缘26的左侧。

在该实施中，为了在车辆的生产组装线上减少人工、并简化装配过程，预先将泵体16、旋转泵轴18、轮叶构件、以及水泵皮带轮19组装成一个分部组件-即水泵单元14。因而，由于紧固螺栓21～24与水泵皮带轮19之间产生了相互干涉，利用紧固螺栓21～24将水泵单元14的泵体16组装到泵壳13上的操作会受到妨碍。

在图4所示的对比性示例中，第一、第二紧固螺栓21′、22′与第三、第四紧固螺栓23和24一样也是从泵体一侧插入的。在该比较实例中，第一、第二螺栓21′和22′所处的位置位于水泵皮带轮19外轮缘的径向外侧，以防止螺栓21′和22′的头部与轴承部分17、水泵皮带轮19、或泵体16中所制出的冷却水道产生干涉。因而，该对比实例的这种布局增大了两相邻紧固螺栓之间的螺栓间距离D1′，并增大了第一或第二螺栓21′或22′与一密封线L之间的螺栓-密封线间距D2′。因此，该对比实例的布局方案趋于增大泵体和泵壳的尺寸，并增加了固定密封件所需的紧固螺栓数。

与此相反，在根据本发明实施方式的布局中，第一、第二紧固螺栓21和22是从泵壳一侧插入的，因而，相比于对比实例的情况，第一、第二螺栓所处的位置在径向上更靠近泵轴18的轴线，或者进入到了水平皮带轮19的外圆周范围内。在实施方式的该实例中，第二螺栓22位于水泵皮带轮19外圆周19a的径向内侧，第一螺栓21则位于外圆周19a上。如图5所示，根据该实施方式，第一、第二螺栓21和22所处位置在一定范围内尽可能地靠近涡形腔室15，以确保为用于旋紧螺栓21和22的工具留出所需的作业区域31。因而，相比于图4中的对比实例，根据本发明该实施方式的布局方案能减小两相邻螺栓之间的螺栓间距D1以及螺栓-密封线间距D2，从而，无需增加螺栓的数目、也无需加大泵体的尺寸，就能有效地确保密封压力。因而，这样可减小水泵的尺寸和重量，并提高了将其安装到发动机上的容易性。

如图4所示，还可穿过水泵皮带轮19上制出的一个孔洞31、从水泵皮带轮一侧将螺栓插入。但是，如果螺栓被布置在这样的位置上，则水泵皮带轮19的外圆周19a就会与螺栓的尺寸范围、或螺栓所需的工具作业范围31(如图5所示)相交，从而将螺栓经皮带轮上孔洞插入的方案并不可行，此时的限制条件是布局上的苛刻性。

如图3所示，为第四紧固螺栓24所设的螺栓凸台部分27和28突入到一个凹陷32中，该凹陷32低于缸体11的侧壁11a。这样的设置方案能有效地减小水泵10从缸体11的安装侧面11a突出的高度，从而有利于尺寸的减小。

尤其是在横置型发动机上，附件皮带被设置成以背压的状态压在靠近缸体11的水泵皮带轮19的一部分上，从而能减小发动机在车辆前后方向上(在图3中的左右方向上)的宽度尺寸；对于整个发动机总成的宽度尺寸而言，水泵是一个很重要的影响因素，其限制了对发动机的布局。因而，如上文所述那样将水泵10突出于缸体侧壁之外的尺寸量减小将是非常有效的措施。

本申请基于2003年6月18日提交的第2003-172711号日本专利在先申请。第2003-172711号日本专利所公开的全部内容都被包含到本文中作为参考。

尽管上文参照特定的实施方式对本发明进行了描述，但本发明并不仅限于上述的实施方式。本领域的技术人员受上述内容的启示能对这些实施方式作出改动和变型。本发明的范围应当由后续的权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种用于发动机的水泵，其包括：

泵壳(13)，其适于被固定到发动机上，所述泵壳(13)具有安装壁面，所述安装壁面将被固定到所述发动机的缸体上；

泵体(16)，其被接合到泵壳上，从而在泵体与泵壳之间形成水泵的流体腔室(15)；

旋转泵轴构件(18、19)，其延伸穿过泵体而伸入到流体腔室内，且可转动地支撑在泵体上，该旋转泵轴构件沿着所述泵壳的安装壁面延伸；以及

连接紧固套件(21～24)，其将泵壳与泵体紧固到一起，所述连接紧固套件包括位于泵壳一侧的连接紧固件(21、22)，其沿着所述泵壳的安装壁面的方向从泵壳延伸向泵体。

2.根据权利要求1所述的水泵，其特征在于：泵壳侧紧固件(21、22)包括头部，其将泵壳(13、25)夹置在泵壳侧紧固件的头部与泵体(16、26)之间。

3.根据权利要求1所述的水泵，其特征在于：连接紧固套件(21～24)还包括位于泵体一侧的紧固件(23、24)，其沿着与泵壳侧紧固件(21、22)相反的方向延伸。

4.根据权利要求1所述的水泵，其特征在于：泵壳(13)包括一泵壳侧凸缘(25、27)；泵体(16)包括一泵体侧凸缘(26、28)；泵壳侧紧固件(21、22)包括一头部以及一杆体，杆体从头部延伸出，且穿过泵壳侧凸缘和泵体侧凸缘上制出的紧固件孔洞；泵壳侧凸缘(25、27)被夹置在泵壳侧紧固件的头部与泵体侧凸缘(26、28)之间；泵体侧紧固件(23、24)包括一头部以及一杆体，杆体从头部延伸出，且穿过泵体侧凸缘和泵壳侧凸缘上制出的紧固件孔洞；泵体侧凸缘(26、28)被夹置在泵体侧紧固件的头部与泵壳侧凸缘(25、27)之间。

5.根据权利要求4所述的水泵，其特征在于，泵体侧紧固件(23、24)包括外螺纹部，所述外螺纹部被拧入到形成于泵壳(13)的泵壳侧凸缘(25、27)中的内螺纹孔内。

6.根据权利要求4所述的水泵，其特征在于：泵壳(13)包括所述安装壁面，该安装壁面位于旋转泵轴构件(18)的第一侧，并被设计成固定到发动机的所述缸体(11)的所述侧壁(11a)上，以使得旋转泵轴构件(18)沿缸体的侧壁(11a)延伸；泵体侧紧固件(23、24)被布置在旋转泵轴构件(18)的第一侧，泵壳侧紧固件(21、22)位于旋转泵轴构件的第二侧，该第二侧与所述第一侧相反。

7.根据权利要求6所述的水泵，其特征在于：泵壳侧凸缘(25)和泵体侧凸缘(26)包括凸台部分(27、28)，这些凸台部分制有用于接纳泵体侧紧固件(24)的紧固孔；并从泵壳(13)安装壁的壁面所在平面向外突出。

8.根据权利要求1所述的水泵，其特征在于：旋转泵轴构件(18、19)是一个由泵轴(18)和安装在泵轴上的转轮构件(19)组成的分部组件，其被设计成从发动机传入转动运动，以对水泵进行驱动，泵体(16)在轴向上位于泵壳与转轮构件之间。

9.根据权利要求8所述的水泵，其特征在于：旋转泵轴(18)包括一从泵体(16)向前突出的前向端部，在水泵已被固定到发动机缸体上的组装后状态中，泵轴的前向端部超出缸体(11)的前端之外；所述转轮构件是一皮带轮(19)，其被安装在旋转泵轴(18)的前向端部上，且被设置成利用皮带接收发动机的转动运动。

10.根据权利要求8所述的水泵，其特征在于：泵壳侧紧固件(21、22)所处位置在径向上靠近转轮构件(19)的外圆周，从而使转轮构件的外圆周与用工具旋紧泵壳侧紧固件所需的作业区域(31)相交。

11.根据权利要求1到10之一所述的水泵，其特征在于：泵壳侧紧固件(21、22)距离旋转泵轴构件(18、19)轴线的径向距离小于泵体侧紧固件(23、24)距离旋转泵轴构件轴线的径向距离。

12.根据权利要求4到11之一所述的水泵，其特征在于：泵壳侧凸缘(25、27)和泵体侧凸缘(26、28)都包括多个螺栓凸台部分(27、28)，每一凸台部分都在径向上向外突出，并具有用于接纳其中一紧固件的紧固件孔洞。

13.根据权利要求4到11之一所述的水泵，其特征在于：泵壳侧紧固件包括多个螺栓(21、22)，每一螺栓都具有一头部，泵壳侧凸缘(25、27)被夹置在泵体侧凸缘(26、28)与泵壳侧紧固件的螺栓头部之间；泵体侧紧固件包括多个螺栓，每一螺栓都具有一头部；泵体侧凸缘(26、28)被夹置在泵壳侧凸缘(25、27)与泵体侧紧固件的螺栓头部之间，泵壳侧紧固件和泵体侧紧固件的螺栓环绕着旋转泵轴构件(18、19)分布。

14.根据权利要求1所述的水泵，其特征在于，所述泵壳(13)形成有多个紧固孔，以便接收用于将泵壳(13)固定到发动机的缸体的所述侧壁(11a)上的安装紧固件(12)，所述紧固孔沿着第一方向延伸，以便接收沿所述第一方向延伸的安装紧固件(12)，所述第一方向垂直于泵壳侧连接紧固件(21、22)延伸的第二方向。

15.一种发动机总成，其包括：

发动机缸体(11)，所述缸体包括侧壁(11a)；

泵壳(13)，其被固定到所述缸体的所述侧壁上；

泵体(16)，其被接合到泵壳上，从而在泵体与泵壳之间形成水泵的流体腔室(15)；

旋转泵轴构件(18、19)，其沿着所述缸体的所述侧壁(11a)延伸穿过泵体而伸入到流体腔室内，且被泵体可转动地支撑着；

安装紧固套件(12)，其将泵壳紧固到缸体的所述侧壁(11a)上；以及

连接紧固套件(21～24)，其沿着缸体的所述侧壁(11a)延伸并将泵壳与泵体紧固到一起，所述连接紧固套件(21、22)包括：位于泵壳一侧的紧固件(21、22)，其在沿着旋转泵轴构件的第一方向上延伸穿过泵壳和泵体；以及位于泵体一侧的紧固件(23、24)，其在与第一方向相反的第二方向上延伸穿过泵体和泵壳。

16.根据权利要求15所述的发动机总成，其特征在于：发动机被设计成横置在车辆中，在靠近发动机缸体前端的位置处，泵壳(13)被固定到缸体(11)的所述侧壁(11a)上，泵体(16)被接合到泵壳的前侧上。

17.根据权利要求15所述的发动机总成，其特征在于：缸体(11)上制有凹陷(32)，其从缸体的所述侧壁(11a)向内陷入，其被设计成接纳着泵体侧紧固件(24)。

18.根据权利要求15所述的发动机总成，其特征在于，所述连接紧固套件(21～24)沿着所述发动机的纵向方向延伸，并且所述安装紧固套件(12)沿着垂直于所述发动机的纵向方向的方向延伸。

19.根据权利要求15所述的发动机总成，其特征在于，连接紧固套件(21～24)的各紧固件沿着所述发动机的所述缸体(11)的所述侧壁(11a)延伸，而所述安装紧固套件(12)的各紧固件沿着垂直于所述发动机的所述缸体(11)的所述侧壁(11a)的方向延伸。

20.根据权利要求15所述的发动机总成，其特征在于，所述泵壳(13)仅借助所述安装紧固套件(12)固定到所述缸体上，并且所述连接紧固套件(21～24)与所述缸体(11)间隔开。

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