CN102265038A - 可调节机械冷却泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于内燃机的可调节机械冷却泵(10)，其包括具有轴向入口的泵转子轮(14)。泵转子轮(14)将冷却液径向向外泵送。泵包括多个可变泵定子叶片(40)，它们与泵转子轮(14)同心且径向向外布置。设置了控制环(32)，以在控制环转动时同时转动叶片(40)。控制环(32)被触发器转动，由此将叶片(40)在打开位置和封闭位置之间枢转。泵壳体(12)支撑泵定子叶片(40)和控制环(32)。根据本发明，泵定子叶片(40)和控制环(32)受控地安装在单独的静止的叶片保持框架(18)上，而该叶片保持框架安装到泵壳体(12)上。

Description

可调节机械冷却泵
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的可调节机械冷却泵。
背景技术
内燃机的冷却需求取决于多个因素，如发动机温度、环境温度、有效发动机功率等。机械冷却泵直接由内燃机驱动，使得泵的转速与内燃机的转速严格成比例。结果，机械冷却泵不考虑内燃机的冷却需求。
因此，研制了更复杂的机械冷却泵，该冷却泵通过不同种类的阀机构而可调节。在WO2007/025375A2中，可调节机械冷却泵设置有可枢转泵定子叶片，该可枢转泵定子叶片围绕泵转子轮(rotor wheel)。定子叶片形成入口阀，使得冷却液在被泵的转子轮沿着径向向内泵送之前流经打开的入口阀。当定子叶片处于闭合位置且转子轮以高速转动时，会出现气穴现象，这导致不希望的效果。
定子叶片可枢转地轴向安装在两个安装环之间，并且由围绕一个安装环的单独控制环来枢转。在组装过程中，只要安装环和控制环还没有固定到泵壳体上，控制环就有可能从安装环上掉落。当控制环掉落时，每个单独的定子叶片必须与控制环一起重新组装，这是耗时的过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有改进气穴量和改进组装过程的可调节机械冷却泵。
根据本发明，这个目的是提供一种用于内燃机的可调节机械冷却泵予以实现，该冷却泵包括具有轴向入口的泵转子轮，该泵转子轮将冷却液径向向外泵送；可变泵定子叶片，该可变泵定子叶片在与泵转子轮同心的圆上径向向外可枢转地设置；控制环，在该控制环转动时，同时使得所述叶片枢转；触发器，该触发器转动所述控制环，由此将叶片在打开位置和封闭位置之间枢转；以及泵壳体，该泵壳体支撑所述泵定子叶片和控制环，其中，泵定子叶片和控制环被受控地安装在单独的静止的叶片保持框架上，该叶片保持框架安装到泵壳体上。
该可调节机械冷却泵设置有泵转子轮，具有轴向入口和径向出口。转子轮将冷却液沿径向向外泵送，即，从中心径向向外侧泵送。一组可变泵定子叶片布置成圈，这个圈与泵转子轮同心并且从转子轮径向向外，使得泵定子叶片形成环状出口阀，而非入口阀。由泵定子叶片所形成的这种阀结构避免了在定子叶片处于封闭位置时的气穴现象，由此使得冷却液流量最小，即使在高转速的情况下。
提供了单独的静止的叶片保持框架，所有泵定子叶片以及控制环受控地(captively)，即不松动地安装其上。在叶片保持框架被安装到泵壳体上之前，泵定子叶片以及控制环不可拆卸地预先组装到叶片保持框架上。在将叶片保持框架安装到泵壳体上时，泵定子叶片或者控制环都不会从叶片保持框架上掉落。这有利于冷却泵的组装并且可靠的避免了控制环和定子叶片的任何费时的重新组装。
根据本发明的优选实施方式，叶片保持框架包括第一框架环和第二框架环。控制环轴向安装在第二框架环和叶片之间。定子叶片和控制环被夹在两个框架环之间。这种组合方式(constellation)确保了控制环固定到叶片保持框架上且在叶片保持框架安装到泵壳体上之前不能掉落。
优选的是，第二框架环设置有轴向导引突起，该轴向导引突起与控制环的相应的导引开口相配合，从而允许控制环转动，但是控制环不能相对于第二框架环沿轴线移动。不言而喻的是导引开口另外可以设置在第二框架环上，而突起可以设置在控制环上。
根据本发明优选实施方式，两个框架环通过至少两个，优选的三个轴向连接螺钉彼此刚性连接。两个框架环和连接螺钉一起形成叶片保持框架，该叶片保持框架为泵定子叶片和控制环的支架。
优选的是，控制环被设置有长孔，以供每个连接螺钉通过其突出。各长孔具有圆形同心定位(orientation)。控制环被连接螺钉导引，以便控制环可以在限定的旋转角度之内转动。
根据优选实施方式，连接间隔套筒被设置有轴向孔。连接螺钉通过套筒的轴向孔突出，该套筒限定了两个框架环之间恒定的轴线距离。
根据优选实施方式，泵定子叶片被设置有轴向枢转销。枢转销处于定子叶片的枢转轴上，并且落座于第一框架环的相应枢转孔内。
优选的是，泵定子叶片被设置有轴向触动销，该轴向触动销突出到控制环的相应触动长孔中。触动长孔的定位不是同心圆，使得控制环的转动导致所有定子叶片的同步枢转运动。通过移动控制环，定子叶片移动到封闭位置或打开位置。在封闭位置，定子叶片在它们切向的前端和后端彼此重叠，以完全封闭泵转子轮的径向出口。
附图说明
下面参照附图详细描述本发明。
图1示出可调节机械冷却泵的纵向横截面；
图2示出图1的打开的冷却泵的俯视图；
图3以横截面示出图1的泵的细节；
图4示出图1的冷却泵的叶片保持框架的透视图；
图5示出图1的冷却泵的可变泵定子叶片；
图6示出图4的叶片保持框架的第一框架环；
图7示出图4的叶片保持框架的第二框架环；
图8示出图4的叶片保持框架的轴向连接螺栓；以及
图9示出图4的叶片保持框架的控制环。
具体实施方式
在图1和2中，示出可调节机械冷却泵10，它通常被构造成为卡车内燃机提供冷却液。
冷却泵10包括外壳11，该外壳由两个金属泵壳体12、13构成。图2示出打开的泵外壳的俯视图，示出一个泵壳体12，其中提供了单独的叶片保持框架18和泵转子轮14。
泵转子轮14被设置有轴向进入开口20，该轴向进入开口20构成冷却液从发动机缸体(未示出)轴向流入的轴向入口。泵转子轮14连接到驱动轮16上并且与驱动轮16一起转动，该驱动轮16由驱动皮带24驱动。驱动皮带24被内燃机驱动，使得泵转子轮14以与内燃机转速成比例的转速转动。
泵转子轮14被静止的叶片保持框架18沿径向围绕，该叶片保持框架18包括一组多个可变泵定子叶片40，这些叶片布置在同心圆上并且围绕轴向的枢转轴在打开位置和封闭位置之间枢转。当泵定子叶片40处于它们的打开位置且泵转子14转动时，冷却液被泵转子14径向向外泵送到出口蜗壳22中，并从出口蜗壳22进入出口通道25。当泵定子叶片40处于封闭位置时，它们围绕泵轮14形成封闭环，由此冷却液不能离开转动的泵轮14。
在图4中详细示出叶片保持框架18。叶片保持框架18包括第一框架环28、第二框架环30，第二框架环30通过三个轴向连接螺钉46和带有轴向螺纹孔50的间隔套筒34以恒定轴向距离刚性且不松动地连接到第一框架环28上。多个泵定子叶片40与第一框架环28轴向相邻地布置，且控制环32轴向布置在泵定子叶片40和第二框架环30之间。
每个泵定子叶片40被设置有轴向枢转销42、轴向导引销44和轴向触动销43。枢转销42和导引销44轴向共线，且限定了泵定子叶片40的枢转轴。叶片40的枢转销42落座于第一框架环28的相应的枢转孔36内。轴向上相对的导引销44落座于控制环的相应的导引长孔62中。相对于径向力，导引长孔62和导引销44支撑定子叶片40。导引销44可以落座于第二框架环30的相应的孔中。
定子叶片40的每个触动销43突出到控制环32的相应触动长孔64内并由该触动长孔导引。触动长孔64的定位不是同心圆，因此当控制环32被转动时，泵定子叶片40在打开位置和封闭位置之间枢转。
控制环32被设置有触动孔68，例如电触动马达(未示出)的触发器(未示出)连接于该触动孔68上。
第二框架环30具有与第一框架环28相同的外径，但是内径较小。第二框架环30的外部环段被设置有三个螺纹孔54，连接螺钉拧入到该螺纹孔中。第二框架环30的突出到内侧的内部环段是组装环段，具有三个组装孔56。在控制环32的触动孔68的移动范围内，第二框架环30被设置有触动器切口52。
泵的组装过程如下：
首先，静止的叶片保持框架18和所有要安装到该框架18上的部件被组装。叶片40的枢转销42插入到第一框架环28的相应枢转孔36中。然后，安装控制环32，且叶片40的导引销44和触动销43插入到相应的长孔62、64中。最后，第二框架环30安装到控制环32上，并且第一框架环28和第二框架环30通过间隔套筒34和连接螺钉46刚性连接。连接螺栓34例如通过螺纹连接到框架环28、30上。
在叶片保持框架1 8被完全组装之后，叶片保持框架1 8由三个组装螺钉70固定到泵壳体12上，这三个组装螺钉70通过第二框架环30的相应组装孔56突出。然后，安装包括电触动马达的触动机构(未示出)，且触动机构连接到控制环32的触动孔68上。
此后，泵轮14和驱动轮16安装到转子轴26上。最后，另一泵壳体13安装到第一泵壳体12上，以封闭泵外壳11，由此，泵轮14插入到叶片保持框架18限定的圆形开口中。

Claims (8)

1.一种用于内燃机的可调节机械冷却泵(10)，包括：
具有轴向入口的泵转子轮(14)，该泵转子轮(14)将冷却液径向向外泵送；
可变泵定子叶片(40)，该可变泵定子叶片在与泵转子轮(14)同心的圆上径向向外可枢转地设置；
控制环(32)，在该控制环(32)转动时，同时使得所述叶片(40)枢转；
触发器，该触发器转动所述控制环(32)，由此将叶片(40)在打开位置和封闭位置之间枢转；以及
泵壳体(12)，该泵壳体(12)支撑所述泵定子叶片(40)和控制环(32)，
其中，泵定子叶片(40)和控制环(32)被受控地安装在单独的静止的叶片保持框架(18)上，该叶片保持框架(18)安装到泵壳体(12)上。
2.如权利要求1所述的可调节机械冷却泵(10)，其中，所述叶片保持框架(18)包括第一框架环(28)和第二框架环(30)，控制环(32)轴向安装在所述第二框架环(30)和泵定子叶片(40)之间。
3.如权利要求2所述的可调节机械冷却泵(10)，其中，所述第二框架环(30)被设置有轴向导引突起(56)，该轴向导引突起与控制环(32)的相应的导引开口相配合，以允许所述控制环(32)转动。
4.如上述权利要求中任一项所述的可调节机械冷却泵(10)，其中，所述两个框架环(28、30)借助于至少两个轴向连接螺钉(46)彼此刚性连接。
5.如权利要求4所述的可调节机械冷却泵(10)，其中，所述控制环(32)被设置有固定长孔(60)，以供每个连接螺钉(46)通过其突出。
6.如权利要求4或5所述的可调节机械冷却泵(10)，其中，间隔套筒(34)被设置有轴向孔(50)，且连接螺钉(46)通过该轴向孔(50)突出，使得两个框架环(28、30)彼此保持恒定且固定的距离。
7.如上述权利要求中任一项所述的可调节机械冷却泵(10)，其中，所述泵定子叶片(40)被分别设置有轴向枢转销(42)，该枢转销(42)落座于第一框架环(28)的相应枢转孔(36)内。
8.如上述权利要求中任一项所述的可调节机械冷却泵(10)，其中，所述泵定子叶片(40)被分别设置有轴向触动销(43)，该触动销(43)突出到控制环(32)的相应触动长孔(64)内，所述触动长孔的定位并非是同心圆。
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