CN103764968A - 可转换汽车冷却剂泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可转换汽车冷却剂泵(10;10')，具有：皮带轮(18)，由转子轴(12;12')固定地支撑；轴密封(13)，将干区段(D)相对于转子轴(12;12)从湿区段(W)分隔；泵轮(14;14')，在湿区段(W)中由转子轴(12;12')支撑，并且被布置成能够在泵送位置和非泵送位置之间轴向滑动；线性致动器杆(33)，被布置成平行于转子轴(12;12')并且相对于转子轴偏心；杆密封(35)，分隔致动器杆(33)的湿区段和干区段，致动器杆(33)被布置在干泵区段(D)中的致动器(22)致动；和移动环(24;24')，布置成可轴向移动且可旋转地固定在湿泵区段(W)中的转子轴(12;12')上，据此移动环(24;24')由致动器杆(33)轴向地移动并且轴向地移动泵轮(14)。

Description

可转换汽车冷却剂泵
技术领域
本发明涉及一种用于泵送冷却剂的可转换机械式汽车冷却剂泵，该冷却剂用于冷却内燃机。
背景技术
机械式冷却剂泵由内燃机直接驱动，例如经由驱动冷却剂泵的皮带轮的传动带驱动。如果皮带轮直接与泵轮连接，则泵的性能依赖于内燃机的转速。为允许对于冷却剂泵的更响应于需要的控制，机械式冷却剂泵可设有摩擦离合器，以仅根据需要将皮带轮与转子轴相连。摩擦离合器通常布置在冷却剂泵的干区段中。
DE102006039680A1公开了可转换的机械式汽车冷却剂泵，其中泵轮能够在泵送位置和非泵送位置之间轴向地移动。泵轮由与中空的转子轴同心且在中空转子轴内布置的致动器杆致动。该致动布置较复杂，并且生产成本高，并且特别地引起与致动杆和转子轴之间的密封有关的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单的可转换汽车冷却剂泵，其具有简单且可靠地密封的致动布置。
该目的通过具有权利要求1的特征的可转换汽车冷却剂泵解决。
根据本发明的冷却剂泵设有皮带轮，该皮带轮由转子轴固定地支撑以便皮带轮总是与转子轴一起旋转。冷却剂泵设有将干区段从湿区段分隔的泵壳。轴密封对转子轴和泵壳的相应开口边缘之间的环形间隙进行密封，由此将转子轴分隔为干区段和湿区段。
泵轮由转子轴支撑，并且被布置成在泵送位置和非泵送位置之间可轴向滑动。在泵送位置，泵轮大体上与圆形的出口通道径向地一致，而在非泵送位置，泵轮并不与出口通道一致。因此，在泵轮的轴向非泵送位置中，泵的泵送性能明显降低，即使泵单元仍旋转也是如此。如果泵轮移动到它的轴向非泵送位置，则泵送性能是低的，而如果泵轮由此甚至不旋转，则泵送性能接近零。
线性致动器杆布置成平行于转子轴，但相对于转子轴偏心。换句话说，致动器杆布置于转子轴外部，以便转子轴不必要是中空的。提供单独的杆密封，以密封致动器杆和泵壳的开口边缘之间的圆形间隙，从而隔离湿区段和干区段。致动器杆仅相对于杆密封执行直线运动。致动器杆由布置在干泵区段中的致动器致动。致动器能够布置成相对泵的轴线相距一径向距离。
移动环(shift ring)布置成轴向可移动且可旋转地固定在转子轴的湿泵区段中，以便移动环始终与所述轴一同旋转。移动环轴向地布置在泵轮和轴密封之间。移动环由致动器杆轴向地移动，并且由此使得泵轮在泵送位置和非泵送位置之间轴向移动。移动环的和泵轮的泵送位置大体能够是它的远侧或者近侧位置。如果泵送位置是远侧位置，则移动环将泵轮推动到泵送位置。如果泵送位置是近侧位置，则移动环将泵轮拉入到它的泵送位置。
因为该致动布置不是布置成与所述轴共轴，而是布置成与所述轴相距一径向距离，能够将冷却剂泵的轴向尺寸保持为非常紧凑。此外，用于轴和致动杆的密封能够相应地分别适于且专用于旋转部件或者移动部件，并且不必适于单个的旋转和移动部件。因此，提高了密封质量。
根据优选实施方式，移动环和泵轮是能够被轴向地分离或推动到一起的单独部件，移动环能够轴向地推动或者拉动泵轮。可优选地，泵轮并非可共同旋转地连接到转子轴，以便泵转子相对于转子轴可旋转。另外，移动环本身直接共同旋转地连接到转子轴，以便移动环始终以同样的转速与转子轴共同旋转。在这一布置中，移动环和泵转子限定摩擦离合器的摩擦环，其在移动环和泵的轴向泵送位置中接合，而在泵轮和移动环的非泵送位置中脱离。由于移动环和泵轮限定的离合器在非泵送位置不接合，泵轮的转速相对于转子轴的转速明显降低。因此，在脱离的非泵送状态下，冷却剂泵的泵送性能明显降低。
在本发明的第二替代实施方式中，泵轮在转子轴上被轴向地引导，以便泵轮共同旋转地与转子轴接合。泵轮相对于可旋转的转子轴不可旋转。在这一替代实施方式中，由于未设置摩擦离合器以将移动环的旋转传递到泵轮，移动环能够总体上固定到泵轮。
根据本发明的优选实施方式，移动环由预负荷弹簧偏压到一个位置，并且可优选地被偏压到泵送位置。这使得冷却剂泵在杆致动器万一失效时是有失效保护的。
可优选地，致动器是气动装置并且最优选地是柱塞-汽缸装置。气动装置在机械上是简单、可靠的，并且在生产上是成本有效的。
附图说明
下文中，将参考附图描述本发明的两个实施方式，其中
图1示出了可转换汽车冷却剂泵的第一实施方式的纵截面，其中泵送轮处于其非泵送位置，
图2示出了图1的冷却剂泵的纵截面，其中泵送轮处于泵送位置，
图3示出了可转换汽车冷却剂泵的第二实施方式的纵截面，其中泵送轮处于非泵送位置，并且
图4示出了图3的冷却剂泵的纵截面，其中泵送轮处于泵送位置。
具体实施方式
图1至4示出了可转换汽车冷却剂泵10;10'，该可转换汽车冷却剂泵用于在冷却剂回路中泵送冷却剂，例如水，用于冷却内燃机（未示出）。冷却剂泵10;10'适于安装到发动机并且适于被发动机经由传动带20驱动，传动带20驱动冷却剂泵的皮带轮18，以便冷却剂泵10;10'的皮带轮18始终以与发动机转速成比例的转速旋转。
冷却剂泵10;10'设有壳体11，壳体11将湿区段W从干区段D隔离。壳体11支撑干区段D中的轴承16。轴承16由此支撑可旋转的转子轴12;12'。皮带轮18总体上被固定到转子轴12。转子轴12突出穿过壳体11的开口17，其中设置环状的轴密封13以密封开口17的开口边缘和转子轴12之间的环状间隙。轴密封13由此将干区段D相对于转子轴12:12'从湿区段W分隔。
转子轴12的湿端支撑叶轮状泵轮14;14'，泵轮14;14'包括轮毂15;15'，并且湿端支撑移动环24;24'。泵轮14;14'以及相应的移动环24;24'设置成在转子轴12上可轴向滑动。泵轮14;14'以及移动环24;24'在图1和3所示的非泵送位置和图2和4所示的泵送位置之间可轴向滑动。在泵送位置，泵轮14;14'移向它的轴向远侧位置，以便泵轮14;14'在径向上与周向的出口通道52对准，从而形成径向的出口通道54。在非泵送位置，泵轮14;14'在它的近侧轴向位置，以便泵轮14;14'不与周向的出口通道52径向地对准。在非泵送位置，冷却剂泵的泵送性能明显降低，即使泵轮14;14'仍与转子轴12共同旋转也是如此，如在图3和4中所示的第二实施方式中的情形。
冷却剂泵10;10'设有致动布置，该布置包括气动致动器22和致动器杆33。致动器22和致动器杆33布置在轴承16的径向外部且邻近轴承16。气动致动器22设有在汽缸30中轴向移动的柱塞32。致动器汽缸30的远端经由气管和阀门34连接到真空源36。真空源36能够是发动机的永久真空贮存器，或者能够是如本实施方式中的单独的真空泵。致动器汽缸30的近端设有通风孔31，以便柱塞32的近侧面始终被供给大气压力。
致动器杆33设有径向臂38和布置在移动环24;24'的环槽44内的致动器杆销40。致动器杆33以不可旋转的方式被引导，以便杆销40始终保持在环状的移动环槽44内。泵壳11设有环状的活塞杆密封35，以密封圆形开口边缘和致动器杆33之间的环形间隙，由此将干区段D从湿区段W隔离。
在图1和2的第一实施方式中，泵轮14且具体地轮毂15设置成相对于转子轴12可旋转。移动环24由预负荷弹簧48预加荷载到它的泵送位置（见图2），以便如果致动器22失败，则移动环24和泵送轮14被分别地推动到泵送位置。泵送轮14由离合器弹簧46推动，抵抗预负荷弹簧48而进入脱离方向。离合器弹簧48的轴向长度定尺度为使得在泵送轮14的非泵送位置中，离合器弹簧完全地无应力，以便离合器弹簧48根本不再产生弹簧力。
泵轮14的轴向移动受到机械式转子轴挡块（未示出）限制，从而在轴向上限定泵轮14的泵送终点位置和非泵送终点位置。另外地或可选地，非泵送轴挡块布置成使得在泵轮14和移动环24之间的轴向间隙保持在致动器22的非泵送位置，如图1所示。因此，在包括移动环24的致动器22的非泵送状态下，泵轮14能够比转子轴12更慢地旋转，或者甚至静止不动。
移动环24的环主体42设有导向凸头(guiding nose)25，凸头25在转子轴12的轴向引导狭缝27中被引导，以便移动环24始终与转子轴12共同旋转。泵轮轮毂15的近侧面50和移动环24的远侧面51限定旋转离合器的离合器盘。在泵送轮14和移动环24的泵送位置，离合器表面50、51由弹簧46、48推动到一起，以便转子轴12的旋转无任何摩擦地被传输到泵轮14。
在图3和4中所示的冷却剂泵10'的第二实施方式中，泵轮14'的泵轮轮毂15'固定连接到移动环24'。因此，离合器弹簧是不必需的。在转子轴12'的引导狭缝60中被引导的导向凸头62设置在泵轮轮毂15'上，以便泵轮14'始终与转子轴12'共同旋转。移动环24'能够由螺钉或凭借任何其它手段固定到轮毂15'，但不必要是单独的部件。

Claims (6)

1.一种可转换汽车冷却剂泵(10;10')，具有：
皮带轮(18)，所述皮带轮由转子轴(12;12')固定地支撑，
轴密封(13)，所述轴密封将干区段(D)相对于所述转子轴(12;12)从湿区段(W)分隔，
泵轮(14;14')，所述泵轮在所述湿区段(W)中由所述转子轴(12;12')支撑，并且被布置成能够在泵送位置和非泵送位置之间轴向滑动，
线性致动器杆(33)，所述线性致动器杆被布置成平行于所述转子轴(12;12')并且相对于所述转子轴(12;12')偏心，
活塞杆密封(35)，所述活塞杆密封分隔所述致动器杆(33)的湿区段和干区段，所述致动器杆(33)被布置在干泵区段(D)中的致动器(22)致动，和
移动环(24;24')，所述移动环布置成可轴向移动且可旋转地固定在湿泵区段(W)中的所述转子轴(12;12')上，其中所述移动环(24;24')由所述致动器杆(33)轴向地移动并且轴向地移动所述泵轮(14)。
2.根据权利要求1所述的可转换汽车冷却剂泵(10)，其中，所述移动环(24)和所述泵轮(14)是能够被轴向地分开或被推动到一起的单独部件。
3.根据前述权利要求中一项所述的可转换汽车冷却剂泵(10)，其中，所述泵轮(14)相对于所述转子轴(12)可旋转，并且所述移动环(24)和所述泵轮(14)限定摩擦离合器的摩擦环(51,50)。
4.根据权利要求1所述的可转换汽车冷却剂泵(10')，其中，所述泵轮(14')在所述转子轴(12')上被轴向地引导，以便所述泵轮(14')相对于可旋转的所述转子轴(12')不可旋转。
5.根据前述权利要求中一项所述的可转换汽车冷却剂泵(10;10')，其中，所述移动环(24;24')在一个位置中被预负荷弹簧(48;48')偏压，可优选地被偏压到所述泵位置。
6.根据前述权利要求中一项所述的可转换汽车冷却剂泵(10;10')，其中，所述致动器(22)是气动装置，可优选地是柱塞-汽缸装置。
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