CN103615404B - 发动机水泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发动机水泵，涉及车辆配件技术，解决了使用现有技术中的机械水泵导致的发动机暖机时间较长、所耗功率较大、油耗较高的问题。本发明实施例中，所述发动机水泵包括壳体及穿设在壳体内的转轴，所述转轴一端套设有连接件，所述连接件包括能够相对独立运转的内端与外端，所述连接件的内端与所述转轴固定连接、外端压装有叶轮衬套，所述叶轮衬套上固定套设有叶轮；所述转轴上还设有可沿所述转轴径向方向运动的控制件；所述控制件位于所述转轴与所述叶轮衬套内壁之间，且所述叶轮衬套与所述转轴能够通过所述控制件固定连接。本发明主要应用在汽车发动机中。

Description

发动机水泵

技术领域

本发明涉及车辆配件技术，尤其涉及一种发动机水泵。

背景技术

随着汽车工业的持续发展壮大和全球汽车保有量的不断增加，随之而来的能源消耗和环境污染问题越来越受到人们的重视，世界各国“节能减排”和“限购限行”的相关政策法规也日趋严格。为了进一步降低发动机的能耗和排放，结合发动机高新技术发展趋势，需要对发动机的冷却系统进行升级设计，而智能化和电控化是未来发动机冷却系统的两大发展方向。

其中，水泵总成是发动机冷却系统中控制冷却液流动的关键零部件。具体地，现有发动机水泵绝大多数为机械水泵，水泵的运转依靠发动机主轴传动，即发动机启动后，发动机水泵也随之启动。在不同汽车工况下，发动机水泵的工作状况也会发生相应改变，即当发动机转速高时，水泵转速就高，冷却液流量就增大，以快速冷却发动机中的各零部件；当发动机转速低时，水泵转速就降低，流量减小，以保证发动机工作在适宜温度。

但是，上述机械水泵的流量不能根据发动机冷却系统的需求进行智能调整，即发动机与水泵同步工作。然而，在发动机冷启动时，温度较低，则发动机本身不需要冷却系统工作，待发动机暖机完成后，冷却系统再开始工作较适宜。因此，由于现有技术中的发动机水泵会随着发动机运转而开始工作，从而会造成发动机暖机时间较长、消耗发动机功率较大、油耗较高等不良。

发明内容

本发明的实施例提供一种发动机水泵，解决了使用现有技术中的机械水泵导致的发动机暖机时间较长、所耗功率较大、油耗较高的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种发动机水泵，包括壳体及穿设在壳体内的转轴，所述转轴一端套设有连接件，所述连接件包括能够相对独立运转的内端与外端，所述连接件的内端与所述转轴固定连接、外端压装有叶轮衬套，所述叶轮衬套上固定套设有叶轮；所述转轴上还设有可沿所述转轴径向方向运动的控制件；所述控制件位于所述转轴与所述叶轮衬套内壁之间，且所述叶轮衬套与所述转轴能够通过所述控制件固定连接。

控制件的结构具体可以为，所述控制件为销钉，所述转轴上设有容纳所述销钉的凹槽，所述凹槽内填充有石蜡；所述销钉将所述石蜡封装在所述凹槽内。

其中，所述控制件为多个，多个所述控制件绕所述转轴圆周面均匀、等距排布。

优选地，所述石蜡的熔点为80摄氏度。

连接件的结构具体可以为，所述连接件为水封总成，所述连接件的内端为所述水封总成的动环、所述连接件的外端为所述水封总成的静环。

优选地，所述动环与所述转轴之间、所述静环与所述叶轮衬套之间、所述叶轮衬套与所述叶轮之间均为过盈配合连接。

叶轮衬套的结构具体可以为，所述叶轮衬套为贯通的T型结构，所述T型结构的大端套设并固定连接在所述静环上，小端套设在所述转轴上，且小端套设固定有所述叶轮。

其中，所述叶轮衬套与所述转轴之间通过所述控制件固定连接时，为过盈配合连接。

在实际应用时，所述转轴另一端固定连接有盘状法兰，所述法兰上固定安装有皮带轮。

具体地，所述转轴与所述法兰之间为过盈配合连接；所述法兰与所述皮带轮之间为螺栓连接。

本发明实施例提供的发动机水泵中，在壳体内穿设有转轴，转轴一端套设有连接件，该连接件包括能够独立运转的内端与外端，其中，内端与转轴固定连接，外端压装有叶轮衬套，叶轮衬套上固定套设有叶轮，另外，转轴上还设有能够沿转轴径向方向运动的控制件，该控制件位于转轴和叶轮衬套内壁之间。由此分析可知，当汽车冷启动时，发动机由于不需要冷却系统，则通过对控制件进行控制，使其沿转轴径向方向向内运动从而远离叶轮衬套内壁，则转轴与叶轮衬套之间未连接，为间隙配合，发动机启动带动水泵的转轴运转时，无法驱动叶轮转动，水泵不工作，冷却液不流通，从而加快了发动机的升温，降低功耗及油耗，此时由于叶轮自身具有一定重量，则如果未设置叶轮衬套和连接件直接将叶轮套设在转轴上，则控制件远离叶轮内壁运动时，叶轮由于自身重量会下落，导致叶轮中总有一部分与转轴相接触，两者无法很好的间隙配合，严重影响转轴的转动，因此叶轮衬套和连接件能够有效保证叶轮不转动时，转轴转动不受影响，可靠性高；当发动机暖机完成后，再通过对控制件进行控制，使其沿转轴径向方向向外运动从而与叶轮衬套内壁相接触，则转轴与叶轮衬套通过控制件固定连接，即从间隙配合变为过盈配合，发动机启动带动转轴运转时，能够驱动叶轮转动，使水泵正常工作，实现冷却液的循环流通，进而对发动机进行冷却。综上所述，通过连接件、叶轮衬套的连接，提高了发动机水泵的可靠性，同时通过控制控制件，使发动机水泵适时工作，减少了发动机暖机时间，有效地降低了发动机的功率及油耗。

附图说明

图1为本发明实施例提供的发动机水泵结构示意图；

图2为本发明实施例提供的发动机水泵中连接件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的发动机水泵炸开式结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例发动机水泵进行详细描述。

本发明实施例提供一种发动机水泵，如图1所示，包括壳体10及穿设在壳体10内的转轴11，转轴11一端套设有连接件12，连接件12的内端与转轴11固定连接、外端压装有叶轮衬套13；叶轮衬套13上固定套设有叶轮14；连接件12的内端与外端能够独立运转；转轴11上还设有可沿转轴11径向方向运动的控制件15；控制件15位于转轴11与叶轮衬套13内壁之间，叶轮衬套13与转轴11能够通过控制件15固定连接。

本发明实施例提供的发动机水泵中，在壳体内穿设有转轴，转轴一端套设有连接件，该连接件包括能够独立运转的内端与外端，其中，内端与转轴固定连接，外端压装有叶轮衬套，叶轮衬套上固定套设有叶轮，另外，转轴上还设有能够沿转轴径向方向运动的控制件，该控制件位于转轴和叶轮衬套内壁之间。由此分析可知，当汽车冷启动时，发动机由于不需要冷却系统，则通过对控制件进行控制，使其沿转轴径向方向向内运动从而远离叶轮衬套内壁，则转轴与叶轮衬套之间未连接，为间隙配合，发动机启动带动水泵的转轴运转时，无法驱动叶轮转动，水泵不工作，冷却液不流通，从而加快了发动机的升温，降低功耗及油耗，此时由于叶轮自身具有一定重量，则如果未设置叶轮衬套和连接件直接将叶轮套设在转轴上，则控制件远离叶轮内壁运动时，叶轮由于自身重量会下落，导致叶轮中总有一部分与转轴相接触，两者无法很好的间隙配合，严重影响转轴的转动，因此叶轮衬套和连接件能够有效保证叶轮不转动时，转轴转动不受影响，可靠性高；当发动机暖机完成后，再通过对控制件进行控制，使其沿转轴径向方向向外运动从而与叶轮衬套内壁相接触，则转轴与叶轮衬套通过控制件固定连接，即从间隙配合变为过盈配合，发动机启动带动转轴运转时，能够驱动叶轮转动，使水泵正常工作，实现冷却液的循环流通，进而对发动机进行冷却。综上所述，通过连接件、叶轮衬套的连接，提高了发动机水泵的可靠性，同时通过控制控制件，使发动机水泵适时工作，减少了发动机暖机时间，有效地降低了发动机的功率及油耗。

具体地，上述已提到，位于转轴11与叶轮衬套13内壁之间的控制件15，当其沿转轴11径向方向运动到第一位置时，转轴11与叶轮衬套13不连接，为间隙配合；当控制件15沿转轴11径向方向运动到第二位置时，转轴11与叶轮衬套13固定连接，则从间隙配合转换为过盈配合。其中，上述第一位置即为控制件15运动到转轴11表面内时所处的位置，此时控制件15不与叶轮衬套13内壁相接触，则转轴11无法通过控制件15与叶轮衬套相连接；第二位置即为控制件15运动到转轴11表面外时所处的位置，此时控制件15由于朝向叶轮衬套13内壁运动，则控制件15与叶轮衬套13紧密接触，从而实现转轴11与叶轮衬套13的固定连接。

这其中，如图1和图3所示的结构，控制件15可以为销钉15，同时转轴11上设有容纳销钉15的凹槽31，此时可以将销钉15放置在凹槽31中，并可以通过设置电路或磁路进行开关控制，使销钉15沿转轴11径向方向在凹槽31中运动，即运动出凹槽31外或运动回凹槽31内。

此处需要说明的是，为了防止销钉15在运动出凹槽31外后，无法顺利运动回凹槽31内，则可以在凹槽31内设置限位轨道，则销钉31固定在该限位轨道内，更好地实现控制。也可以将凹槽31设置为长方体或楔形体结构，相应的销钉15位于凹槽相配合的、具有侧壁的长方形盖帽或楔形盖帽，则在销钉15运动出凹槽31外时，保证销钉15的侧壁部分仍然位于凹槽31中，则方便再次控制销钉15运动回凹槽31内，此时可以通过设置凹槽31沿转轴11径向的深度及转轴11表面与叶轮衬套13内壁之间的间隙大小来控制实现。本实施例中，以后者为例来说明。

在具体使用时，由于发动机水泵的功能是保证冷却液的循环流动，则当采用上述电路或磁路等控制时，无法保证控制的密封性，因此可以采用本实施例中，在凹槽31内可以填充有石蜡，则销钉15将石蜡封装在凹槽31内。石蜡的成本较低，且其在不同温度下能够呈现不同的状态，即当石蜡所处温度低于自身熔点时，石蜡呈固态，具有一定的强度和硬度；当石蜡所处温度高于自身熔点时，石蜡开始熔化，同时体积膨胀，呈胶状(不溶于水)。因此利用石蜡的该特性，可以实现销钉15的运动控制。具体地，在将石蜡填充在凹槽31内并用销钉15封装完成后，待发动机启动并带动水泵转轴11运转时，同时，当水泵中的冷却液温度低于石蜡的熔点时，此时石蜡成固态并存在于凹槽31内，则销钉15位于凹槽内，也未运动出转轴11表面外，则转轴11与叶轮衬套13未连接，则转轴11未带动叶轮14转动，仅带动连接件12内端一起空转；随着发动机暖机的运行，水泵中的冷却液的温度开始升高，当冷却液温度高于石蜡的熔点时，此时石蜡会熔化并膨胀，则膨胀产生的压力能够推动销钉15运动出凹槽31外，使销钉15与叶轮衬套13内壁紧密接触，即为过盈配合连接，从而实现转轴11与叶轮衬套13的固定连接，则转轴11转动时，能够带动叶轮衬套13转动(连接件12外端一起转动)，进而带动叶轮14转动，使发动机水泵开始正常工作，保证冷却液的流通；当汽车停止运作后，随着发动机停止运转，发动机水泵也停止运转，且发动机水泵中的冷却液温度开始降低，当冷却液的温度降至低于石蜡熔点时，石蜡再次固化，体积减小，最后回到汽车冷启动使得初始状态，使叶轮衬套13与转轴11断开连接，依次循环。

其中，在采用石蜡控制销钉15的运动时，石蜡熔化后呈胶状，不会外溢，保证了长期使用下的可靠性，当然，也可以通过设置来提供石蜡的密封效果，例如保证凹槽13内壁与销钉15的外壁时刻接触(不影响销钉运动)，或在凹槽31增设空腔(该空腔大小小于凹槽)来填充石蜡，同时销钉15上增设封装该空腔的盖罩。

需要补充的是，石蜡的熔点可以通过调配来设定，因此该方式能够适用于不同环境下及不同类型的汽车，实用性较高。通常，对于日常生活用车，可以将石蜡的熔点设置在80至85摄氏度，优选为80或83摄氏度。

当销钉15运动出凹槽31外时，销钉15与叶轮衬套13内壁相接触，则在销钉15随转轴11一起转动时，通过销钉15与叶轮衬套13内壁之间的摩擦力能够带动叶轮衬套13一起转动，即为过盈配合。因此，为了提高销钉15与叶轮衬套13内壁之间的摩擦力，可以增大销钉15与叶轮衬套13内壁的接触面积，也可以通过增设多个销钉15，即控制件15来提高两者之间的摩擦力，保证转动的平稳、可靠性。多个控制件15绕转轴11的圆周面均匀、等距排布，若以一圈为一组，则沿转轴11轴向方向上，可以设置多组来进一步增大摩擦力。

根据上述实施例对连接件12的使用过程可知，连接件12的应用能够实现水泵的叶轮14正常工作和静止不工作两种状态，即通过连接件12建立转轴11与叶轮衬套13的连接，从而使转轴11与叶轮14建立传动关系，便于进一步通过控制件15来控制传动。鉴于此，如图2所示，连接件12可以使用具有动环21(对应连接件12的内端)和静环22(对应连接件12的外端)的水封总成20，从而动环21与转轴11固定连接，优选为过盈配合连接，静环22与叶轮衬套13固定连接，优选为过盈配合连接。其中，水封总成20的结构简单，成本低，同时能够起到一定水封的作用，防止水泵中的冷却液外漏。

本实施例描述的发动机水泵中，叶轮衬套13为转轴11与叶轮14建立传动关系的关键件，即叶轮衬套13上固定连接有叶轮14，优选为过盈配合，同时还需固定在水泵中，以通过控制件15适时与转轴11固定连接。因此，如图1和图3所示的叶轮衬套13的结构，可以为贯通的T型结构，并进一步地将T型结构的大端固定在水封总成20的静环22上，优选为过盈配合，从而完成叶轮衬套13的固定安装；同时小端套设在转轴11上，与转轴11之间具有间隙，从而通过位于两者之间的控制件15，适时控制固定连接和断开连接。

具体在发动机水泵工作时，需要通过发动机的主轴传动，来带动水泵的转轴11转动，具体地如图1和图3所示，在转轴11另一端，可以固定套设有盘状法兰16，优选为过盈配合连接，该法兰16上固定安装有皮带轮17。其中，皮带轮17用于与发动机主轴的输出端连接。当皮带轮17转动时，带动与之固定安装的法兰16转动，从而带动与法兰16过盈配合的转轴11转动。其中，通过皮带轮17与发动机主轴连接后，则发动机与水泵之间的动力传动比便于调节，且不会破坏与水泵转轴11的连接性。

优选地，皮带轮17可以通过多个，优选为4个六角法兰面螺栓161固定在法兰16上，且螺栓161与法兰16之间设置平垫圈162，来减小磨损等。

其中，转轴11穿设在壳体10内，为了保证其转动平稳定，同时不妨碍其转动，可以在转轴11上套设套圈或轴承111。为了防止水泵壳体10内的冷却液会外漏，可以在转轴11上设置密封件18，该密封件18也为图2所示的包括动环21和静环22的水封总成20，此时该密封件18的动环与转轴11固定连接，静环22与壳体10内壁固定连接，从而起到密封的作用。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种发动机水泵，包括壳体及穿设在壳体内的转轴，其特征在于，所述转轴一端套设有连接件，所述连接件包括能够相对独立运转的内端与外端，所述连接件的内端与所述转轴固定连接、外端压装有叶轮衬套，所述叶轮衬套上固定套设有叶轮；

所述转轴上还设有可沿所述转轴径向方向运动的控制件；所述控制件位于所述转轴与所述叶轮衬套内壁之间，且所述叶轮衬套与所述转轴能够通过所述控制件固定连接。

2.根据权利要求1所述的发动机水泵，其特征在于，所述控制件为销钉，所述转轴上设有容纳所述销钉的凹槽，所述凹槽内填充有石蜡；

所述销钉将所述石蜡封装在所述凹槽内。

3.根据权利要求2所述的发动机水泵，其特征在于，所述控制件为多个，多个所述控制件绕所述转轴圆周面均匀、等距排布。

4.根据权利要求2或3所述的发动机水泵，其特征在于，所述石蜡的熔点为80摄氏度。

5.根据权利要求1所述的发动机水泵，其特征在于，所述连接件为水封总成，所述连接件的内端为所述水封总成的动环、所述连接件的外端为所述水封总成的静环。

6.根据权利要求5所述的发动机水泵，其特征在于，所述动环与所述转轴之间、所述静环与所述叶轮衬套之间、所述叶轮衬套与所述叶轮之间均为过盈配合连接。

7.根据权利要求6所述的发动机水泵，其特征在于，所述叶轮衬套为贯通的T型结构，所述T型结构的大端套设并固定连接在所述静环上，小端套设在所述转轴上，且小端套设固定有所述叶轮。

8.根据权利要求1所述的发动机水泵，其特征在于，所述叶轮衬套与所述转轴之间通过所述控制件固定连接时，为过盈配合连接。

9.根据权利要求1所述的发动机水泵，其特征在于，所述转轴另一端固定连接有盘状法兰，所述法兰上固定安装有皮带轮。

10.根据权利要求9所述的发动机水泵，其特征在于，所述转轴与所述法兰之间为过盈配合连接；所述法兰与所述皮带轮之间为螺栓连接。