CN102477996B - 泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泵(1)，特别是一种机动车内的冷却泵，其包括：安置在泵轴(2)上的叶轮(3)；可调节的滑动阀门(4)，其可在叶轮(3)上滑动，并以此来控制泵(1)的输送率；二级泵/活塞泵(6)，其也安装在泵轴(2)上，以产生控制滑动阀门(4)的液压；阀门装置(7)，其将二级泵/活塞泵(6)的抽吸侧和压力侧彼此分开或彼此连通，以控制由二级泵/活塞泵(6)产生的用于调节滑动阀门(4)的液压。

Description

泵

技术领域

本发明涉及一种泵，特别是一种机动车中的冷却泵，所述泵包括设置在泵轴上的叶轮。

背景技术

机动车中的冷却泵通常用于控制冷却内燃机的冷却液的流量，其中，这种冷却泵的输送率取决于冷却的需要。因此，特别是在内燃机的冷启动阶段，冷却不仅不是需要的，甚至是不希望出现的，因为它延长了冷启动阶段，从而产生了更多的燃料消耗以及更多的污染排放。管理或控制冷却泵输送率通常通过电磁方式可控制的阀门或联接器或不同的阀门进行。

发明内容

本发明涉及的技术问题是提供一种泵的改进方案，特别是一种冷却泵，其特别地是以一种紧凑的方式构造。

本发明基于一个整体的想法，即在一个包含排列在泵轴上的叶轮的泵中(特别是在机动车的冷却泵中)提供一个可调整的滑动阀门，其中，所述滑动阀门可以在叶轮上滑动，或者另一种选择是，移动叶轮以控制泵的输送率。根据本发明，在泵的泵轴上，例如，以活塞泵或漩涡泵(peripheralpump)的形式，附加安置一个二级泵，这个二级泵用于建立一个控制滑动阀门的液压。在活塞泵的抽吸侧和压力侧之间，放置一个将抽吸侧和压力侧彼此分开或将两者彼此连接的阀门单元，由此，通过控制由二级泵或活塞/漩涡泵产生的液压来调节滑动阀门。在根据本发明的泵的情况下，为了调节控制所述泵的输送率的过压，可使用泵的泵轴旋转能量，因为该过压不仅支持叶轮(即泵轮)，用于给送，例如冷却液，同时还支持活塞/漩涡泵这样的相关的二级泵，这种泵具有一系列转子，所述转子产生调节所述滑动阀门的压力。因此，采用根据本发明放置阀门装置，可以在例如一个内燃机的冷启动阶段，将活塞/漩涡泵的压力侧与抽吸侧分开，这样使得活塞泵产生使滑动阀门移位至其关闭位置的压力。这意味着，随着冷启动阶段过程的持续时间增加，随着内燃机热量的增加，阀门装置可以被逐步地打开，从而活塞/漩涡泵的压力侧和抽吸侧之间的连接增加，结果使得由活塞/漩涡泵产生的液压不断下降。这意味着这个阀门装置额外地作为一个漩涡泵的压力控制释放阀运转或存在，避免泵受到损坏。由于液压的下降，通过活塞/漩涡泵的液压控制的滑动阀门转换至其开启位置，由此，泵的泵轮输送不断增加的更多液体，即输送不断增加的更多冷却液，这就满足了内燃机持续增加的冷却需求。因此，通过也设置在泵的泵轴上的活塞/漩涡泵，泵轴的旋转能量可以同时用于制造控制滑动阀门的液压，并且由此控制泵的输送率，这样就可以去掉一些更加复杂和昂贵的驱动装置。在整个专利申请中，提到的活塞/漩涡泵应当是一个二级泵的可能实施方案，此处术语可作为同义使用。

根据本发明，在一个优选的解决方案中，二级/活塞泵有一个自控的限压装置。当二级/活塞/漩涡泵产生的液压高于某个值时，这种自控限压装置将关闭滑动阀门，于是泵的输送速度被降低。这种限压装置尤其用于避免由活塞泵或泵本身产生的过高压力导致的对上述泵或相连接的整体造成损伤。这种限压装置例如能够具有至少两个径向可调节的排列在活塞泵上的叶片，并且每个叶片通过一个弹簧预紧至抵靠定子的输送位置。因此，当滑动泵中的压力低于某一关键值时，由于弹簧的作用，两个叶片进入它们的延伸位置即输送位置，而当活塞泵中的液压不断增加时，叶片受到径向向内抵抗各自弹簧弹力的压力，由此上述叶片和外部定子之间产生缝隙，通过这个缝隙待给送的液体流入，由此限制了活塞泵内部的液体流出压力。活塞泵内的液体压力越大，两个叶片被向内压入的越多，这样活塞泵的输送率就降低了。随着活塞泵内液压的降低，两个耦合至叶片的弹簧使得叶片径向向外移动，并且使之回到它们的输送位置，在这一位置时，叶片与定子之间产生的缝隙逐渐关闭。因此，不再可能通过这一缝隙进行压力平衡。

应该理解的是，上述特征和在后面将要解释的特征不仅适用于上述分别提到的组合，也适用于其它组合或在不偏离本发明内容的情况下单独适用。

本发明的优选的示范性的实施方案如附图中所示，并在后面的详细描述中作出解释，其中，相同的附图标记代表相同的或相似的或具有相同功能的部件。

附图说明

在附图中，示意地：

图1示出根据本发明的泵的剖视图，

图2a示出如图1的剖视图，但是以一个不同的角度，并且滑动阀门是开启状态的，

图2b示出如图2a的示意图，但滑动阀门是关闭状态的，

图3a、b以不同角度显示的活塞泵，

图4示出活塞泵的限压装置详细图示，

图5示出根据本发明的泵的剖面图，其滑动阀门处于开启状态，

图6示出如图5的剖面图，但滑动阀门处于关闭状态，

图7示出根据本发明的进一步可选的实施方案，

图8示出在完全输送状态下的图7中的泵，

图9在完全无输送状态下的图7中的泵。

具体实施方式

如图1所示，泵1(例如可以构造为机动车中的冷却泵)具有泵轴2，泵轴2上以可旋转固定方式设置有叶轮3(也称为泵轮)。叶轮3通过以泵轴2为轴线的旋转运动输送液体，例如冷却液。此外，根据本发明，泵1有可调节的滑动阀门4，滑动阀门4可以在叶轮3上像套筒一样滑动，由此较大或较小地关闭出口5，并控制泵1的输送速度。滑动阀门4在泵1的轴向可以移动。泵轴2上还安装有活塞泵6(如图2至4所示)，用来产生可控制滑移阀4的液压，这意味着对其进行调节。另外，还设置有阀门装置7，将活塞泵6的抽吸侧和压力侧分开或连通，由此控制由活塞泵6产生的液压，以调节滑动阀门4。当然，阀门装置7不仅有两个极端的位置(开启和关闭)，还有任何所需的中间位置。

从图2至图4，可以明显看出，活塞泵6具有自控限压装置8，该装置由两个叶片9和9’组成，这两个叶片径向可调节地安装在活塞泵6上，并且各自通过一个弹簧10和10’预紧至与定子11抵靠的输送位置。依靠活塞泵6的输送压力，叶片9和9’可以径向向内移动，并由此到达没有或仅减少输送的位置，其中调节运动和所需的液压取决于弹簧10和10’的弹簧刚度。

根据本发明，泵1作为内燃机的冷却泵，具有以下功能：在内燃机的冷启动阶段，需要尽快加热引擎，泵1不应向内燃机输送冷却液，由此缩短冷启动阶段。因此，在冷启动阶段，阀门装置7将活塞泵6的压力侧与抽吸侧分开，活塞泵借此产生一个液压，导致滑动阀门4移动至其关闭位置。活塞泵6产生的液压抵消弹簧12的作用，该弹簧12是安全装置13的一部分。由于滑动阀门4关闭了泵轮3的出液口5，所以没有冷却液通过泵1被输送至内燃机，由此，后者被更加快速地加热至工作温度，并且其冷启动阶段被缩短了。这是一个很大的优点，尤其是考虑到燃料消耗和氮氧化物的排放。随着内燃机温度的升高，阀门装置7打开了活塞泵6抽吸侧和压力侧之间的液体通道，使得活塞泵6产生的流体压力下降，从而由弹簧12产生的驱动力与所述流体压力施加的反向作用力相比变得逐渐增大。这导致滑动阀门4慢慢移动至其开启位置，由此泵1输送冷却液至内燃机，并对其进行冷却。上述弹簧12是安全装置13的一部分，这个安全装置是用于当活塞泵6或阀门装置7失效时，调节滑动阀门4以使得泵1提供最大输送率并由此产生最大冷却能力。

对于活塞泵6，活塞泵6内部的可承受液压需要有限定范围，因为否则液压会持续增加，并导致对活塞泵6或泵1的破坏。随着活塞泵6内部液压的增加，两个叶片9和9’此时径向向内移动，与相关联的弹簧10和10’的弹簧力相反，由此在叶片9和9’与外部定子之间产生了空隙，通过这个空隙使得压力可以平衡，并且活塞泵6内的液压受到了限制。压力限制装置8可实现自我控制，不需要附加的控制或反馈控制元件。

对于根据本发明的泵1，可以同时通过活塞泵6利用泵1的泵轴2的旋转能，以产生移动滑动阀门4的液压，使得可以省去独立的压力产生装置。此外，通过阀门装置7，借助活塞泵6内的液压可以简单但却特别有效对滑动阀门4进行控制。不仅如此，活塞泵6中的压力限制装置8确保在活塞泵6中没有能够损伤或甚至破坏活塞泵6的液压产生。借助于弹簧10和10’，压力限制装置8可以自足地运行，并不需要附加的控制或反馈控制。

根据图5和6，漩涡泵116的漩涡泵轮115排列在泵轴2上，以产生控制滑动阀门4的液压，也就是对其进行调节的液压。此外，阀门装置7将漩涡泵116的抽吸侧和压力侧彼此分离或连通，借此控制由漩涡泵116产生的液压以调节滑动阀门4。阀门装置7可构造为例如电驱动磁性阀门7(电磁阀)。当然，阀门装置7可以不仅有两个极端位置(开启和关闭)，还有任何其它需要的中间位置。

根据本发明的泵1作为内燃机的冷却泵，有以下功能：在冷启动阶段，阀门装置7将漩涡泵116的压力侧与抽吸侧分开，由此漩涡泵116将产生一个液体压力，这个压力导致滑动阀门4移动至其关闭位置。由漩涡泵116产生的液压产生与弹簧118相反的作用，该弹簧118是安全装置的一部分。由于滑动阀门4关闭了叶轮3的出液口，没有冷却剂由泵1输送到内燃机，由此后者更快地加热至工作温度，并且缩短了内燃机的冷启动阶段。这是一个很大的优点，尤其是考虑到燃料消耗和氮氧化物的排放。随着内燃机温度的升高，阀门装置7在漩涡泵116的抽吸侧和压力侧之间开启液体通道，使得由泵116产生的流体压力下降。这导致滑动阀门4慢慢移动至其开启位置，由此泵1输送冷却剂至内燃机，并对其进行冷却。上述弹簧118是安全装置的一部分，当活塞泵116或阀门装置7失效时，这个安全装置调节滑动阀门4，从而泵1提供最大输送率并由此产生最大冷却能力。

此外，阀门装置7可以具有由弹簧118’预紧的阀片119，其中，当阀门装置7没有被驱动时，弹簧118’将阀片119预紧至开启位置。叶轮3和漩涡泵轮115优选地整合在一个共同的液体回路中，特别是在一个共同的冷却回路中。在这种情况下，由漩涡泵116输送的流体和由泵1输送的流体都为冷却剂。

对于根据本发明的泵1，可以同时通过漩涡泵116利用泵1的泵轴2的旋转能，来产生移动滑动阀门4的液压，这样可以省去独立的压力产生装置。此外，通过阀门装置7，借助漩涡泵116内的液压可以简单但却特别有效对滑动阀门4进行控制。此外，一个特别的优点是，用这种方式安装的泵1以紧凑方式构造。

阀门装置7可以是一个电子/电力控制磁性阀门或不同的控制阀门。控制的预先设置可以作为引擎特性储存在引擎电子设备中。这意味着，对阀门装置7的控制和驱动，取决于引擎的运转状态。

图7至9示出根据本发明的泵1的进一步可能的实施方案，然而，在这种情况下，二级泵并没有在其中清楚地画出。二级泵被安置在二级泵壳200内，并且可以以任何需要的形式安装，例如以活塞泵6或漩涡泵116的形式。在该泵1中，例如二级泵是油泵，其通过泵1的叶轮3产生用于调节滑动阀门4的液压。在本案例中，泵1有一个环形活塞201，其可以在一个环形空间202中移动，并与滑动阀门4耦合。上述环形活塞201在轴向通过一个轴向密封件203密封，在径向通过一个径向密封件204密封。阀门装置7再次控制滑动阀门4的调节运动。弹簧205再次作为安全装置，在二次泵，例如漩涡泵116或阀门装置7失效的情况下，通过泵1提供最大输送速度，并由此提供最大冷却能力的方式调节滑动阀门4。轴2由密封件206与二级泵壳200密封，并通过轴承207安装，该轴承可以安装在二级泵壳200上。

通过环形活塞201，可以达到对滑动阀门4特别一致的调节以及装置的空间优化解决方案。

Claims (13)

1.一种泵(1)，包括：

-安置在泵轴(2)上的叶轮(3，113)，

-可调节滑动阀门(4)，其能够在叶轮(3，113)上滑动，并以此来控制所述泵(1)的输出率，

-二级泵，其也安装在所述泵轴(2)上，用于产生控制所述滑动阀门(4)的液压，

-阀门装置(7)，其将所述二级泵的抽吸侧和压力侧彼此分开或将之彼此连通，以控制由二级泵产生的液压而调节所述滑动阀门(4)；

所述二级泵具有自控制的限压装置(8)。

2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于：

所述阀门装置(7)具有能够电驱动的磁性阀门。

3.根据权利要求1所述的泵，其特征在于：

所述限压装置(8)具有至少有两个叶片(9，9’)，所述叶片以径向可调整的方式安装在二级泵上，并各自通过一个弹簧(10，10’)被预紧至与定子(11)抵靠的输送位置。

4.根据权利要求3所述的泵，其特征在于：

所述叶片(9，9’)根据所述二级泵的输送压力能够径向向内移动，并因此进入不输送或仅减小输送量的输送位置。

5.根据权利要求1所述的泵，其特征在于：

由所述二级泵输送的液体，以及由泵(1)输送的液体是冷却液。

6.根据权利要求1所述的泵，其特征在于：

提供安全装置(13)，所述安全装置(13)在二级泵失效的情况下，调节滑动阀门(4)以此使得所述泵(1)提供最大输送率。

7.根据权利要求1所述的泵，其特征在于：

所述可调节滑动阀门(4)被配置为能够沿轴向在叶轮(3)上滑动的调节套。

8.根据权利要求1所述的泵，其特征在于：

所述阀门装置(7)具有通过弹簧(118’)预紧的阀片(119)，其中，当所述阀门装置(7)没有被驱动时，所述弹簧(118’)将所述阀片(119)预紧至开启位置。

9.根据权利要求1所述的泵，其特征在于：

所述叶轮(113)和漩涡泵(116)的漩涡泵轮(115)整合在一个共同的液体回路中。

10.根据权利要求1所述的泵，其特征在于：

所述泵(1)具有能够在环形空间(202)中移动的环形活塞(201)，并且所述环形活塞(201)与滑动阀门(4)耦合。

11.根据权利要求10所述的泵，其特征在于：

所述环形活塞(201)在轴向由轴向密封件(203)密封，在径向由径向密封件(204)密封。

12.根据权利要求11所述的泵，其特征在于：

所述泵轴(2)相对于二级泵壳(200)由密封件(206)密封，和/或通过设置在所述二级泵壳(200)中的轴承(207)安装。

13.根据权利要求1至12中任何一项所述的泵，其特征在于：

所述泵(1)被配置为冷却泵，循环用于机动车内燃机的冷却剂。