CN104234963A - 用于驱动水泵的系统和安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于驱动水泵(P)的驱动系统(1)，包括：驱动轴(10)；壳体(10)，其包含水泵(P)；轴承(30)，其包括相对于壳体(20)固定的固定环(32)和紧固为相对于驱动轴(10)旋转的旋转环(40)；驱动带(50)；驱动带(50)的至少一个滚动路径(42；172)，所述滚动路径(42；172)被紧固为与旋转环(40)旋转；和凸缘(160)，其将扭矩从旋转环(40)传递至驱动轴(10)。凸缘(160)由塑料制成并且被包覆模制在旋转环(40)和驱动轴(10)两者上。本发明还涉及用于这种系统(1)的安装方法。

Description

用于驱动水泵的系统和安装方法
技术领域
本发明涉及一种用于驱动水泵的系统，以及用于安装此种系统的方法。
背景技术
在已知的方式中，水泵使用驱动系统驱动，所述驱动系统包括紧固至泵的驱动轴的带轮和安装在带轮上以传递扭矩和旋转运动的带。轴承通常插置在驱动轴和带轮之间。扭矩的传递要求轴承的旋转环与驱动轴之间非常低的同心容差。驱动系统的组件中的部件的多样性增加了同心度误差的风险。
EP-A-1,788,254、FR-A-2,979,395和FR-A-2,979,397描述了用于驱动水泵的不同系统。这些系统的每一个均包括连接驱动轴和轴承的旋转环的金属凸缘。带的滚动路径由旋转环或凸缘形成，由此执行带轮功能。
在实践中，金属凸缘的使用使得可以获得强大的驱动系统。然而，需要低的加工容差来方便其组成元件之间的组装，从而满足要求的几何参数，比如同轴度或同心容差。此外，此种金属凸缘增加了所述系统的重量和成本。
JP-A-2005/214321描述了包括中空驱动轴、树脂制带轮和轴承的驱动系统。驱动轴围绕轴承的外旋转环延伸。在第一步中，轴承被压配到属于驱动轴的轴承支撑部分的内周侧中。在第二步中，带轮被包覆模制在驱动轴上和部分地在轴承的外旋转环的侧表面上。因为轴承被压配到驱动轴的轴承支撑部分上，所以从旋转环到驱动轴的扭矩传递是可能的。带轮和轴承的外旋转环的侧表面之间的接触对于扭矩传递来说是不够的。
发明内容
本发明的旨在提出一种改进的驱动系统，解决上述缺陷。
为此，本发明涉及一种用于驱动水泵的驱动系统，包括：
‐驱动轴；
‐装设所述水泵的壳体；
‐轴承，包括相对于壳体固定的固定环和相对于驱动轴旋转固定的旋转环；
‐驱动带；
‐用于驱动带的至少一个滚动路径，该滚动路径与旋转环旋转紧固；和
‐凸缘，将扭矩从旋转环传递至驱动轴；
驱动系统的特征在于，所述凸缘由塑料制成并且被包覆模制在所述旋转环和所述驱动轴两者上。
这样，所述驱动系统使得可以减少驱动系统的重量和成本。与金属凸缘相比，避免了提供用于凸缘与驱动轴和/或轴承的旋转环的组装的压接、焊接或螺纹连接操作。通过包覆模制而使用塑料凸缘因此是成本低，同时使得可以获得满意的机械容差。
根据本发明的驱动系统的其他有利特征，可单独考虑或加以组合：
所述凸缘是单件，凸缘的第一部分和第二部分同时地分别包覆模制在所述旋转环和所述轴上。
所述凸缘的第一部分至少部分地覆盖所述旋转环的外表面并且构成所述滚动路径的至少一部分。
所述凸缘的第一部分构成所述滚动路径的全部。
所述凸缘的第一部分部分地覆盖所述旋转环的外表面。优选地，所述第一部分覆盖所述外表面的30％和70％之间，更优选地，覆盖所述外表面的40％和60％之间。
所述凸缘的第一部分包覆模制在拉伸路径上，所述拉伸路径形成与所述旋转环旋转紧固的滚动路径的至少一部分。
所述凸缘包括加强肋，特别是将径向部分与第一外部分和/或第二内部分连接。
驱动水泵包括防旋转装置和/或防止凸缘相对于所述轴和/或相对于所述旋转环轴向拔离的装置。
本发明还涉及一种安装用于驱动水泵的驱动系统的方法，驱动系统包括：
‐驱动轴；
‐装设所述水泵的壳体；
‐轴承，包括相对于壳体固定的固定环和相对于驱动轴旋转固定的旋转环；
‐驱动带；
‐用于驱动带的至少一个滚动路径，该滚动路径与旋转环旋转紧固；和
‐凸缘，将扭矩从旋转环传递至驱动轴；
该方法的特征在于，所述方法包括：第一步，将塑料凸缘包覆模制在至少所述旋转环的一个端部上；和第二步，将所述塑料凸缘包覆模制在至少所述驱动轴的一个端部上。
根据本方法的一个特定实施例，当所述凸缘是单件时，所述第一包覆模制步骤和第二包覆模制步骤是同时进行的，而所述轴和轴承定位在同一模具中。
附图说明
基于以下的描述，本发明将被更好地理解，以下的描述仅作为非限制性的示例而提供并且通过参考附图予以进行，其中：
‐图1是根据本发明的用于水泵的驱动系统的透视图；
‐图2是沿着图1中箭头II的轴向视图；
‐图3是沿着图2中线III-III截取的驱动系统的纵向截面图；
‐图4是类似于图3的视图，示出了本发明的第一替代实施例；和
‐图5是类似于图3和4的截面图，示出了本发明的第二替代实施例。
具体实施方式
图1-3示出了根据本发明的驱动系统1，设置用来驱动水泵P。
驱动系统1包括驱动轴10、壳体20、轴承30、驱动带50和凸缘60。定心在中心纵向轴线X1上的轴10驱动容纳在壳体20中的水泵P。轴承30包括定心在轴线X1上的固定的内环32和旋转的外环40。
驱动轴10通过凸缘60围绕轴线X1旋转，凸缘60由旋转环40驱动，旋转环40由带50驱动。换句话说，带50、旋转环40、凸缘60和轴10围绕轴线X1在旋转方面固定。轴10包括定心在轴线X1上的圆柱部分11。在沿着轴线X1的与滑轮P相反的一侧上，轴10具有端部12，其用以配装凸缘60。该端部12包括带有槽纹的部分13、基本外凸部分14和配设在部分11、13和14之间的两个槽15和16。
壳体20包括两个筒形套筒22和26，它们定心在轴线X1上并且通过相对于轴线X1的径向部分24连接。壳体20在图3中部分地示出并且为简化的目的而未在图1和2中示出。壳体20至少部分地环绕轴10。套筒22的外直径小于套筒26的外直径。套筒22在其外表面配装轴承30的固定环32。本身已知的水泵机构被密封地装设在壳体20中。壳体20优选地由金属制成。替代地，壳体20可以具有适合该应用的任何形状和/或任何材料。
轴承30包括两排滚动元件34，在本例中为滚珠，由保持架36保持在固定环32和旋转环40之间界定的轴承空间中。替代地，滚动元件34可以不同于滚珠，例如滚柱或滚针。此外，轴承30可包括至少一排滚动元件34。优选地，轴承30包括密封元件38，例如由弹性体制成的密封垫，定位在滚动元件34的两侧。固定环32通过任何适合的方法，例如通过配合，安装在壳体20的套筒22上。
轴承30的旋转环40包括圆柱形外表面42，该外表面定心在周线X1上并且形成带50的滚动路径。在沿着周线X1与泵P相反的一侧，环40具有设置用来配状凸缘60的一个端部44。在该端部44处，在与轴线X1径向相反取向的外侧上，环40包括具有环形形状的凹部46。围绕轴线X1，凹部46的直径小于的表面42的直径。同样在该端部44处，在径向朝向轴线X1取向并且与凹部46相反的内侧上，环40包括凹部48和沟槽49，它们各具具有环形形状。围绕轴线X1，凹部48的直径小于沟槽49的直径。换句话说，沟槽49比凹部48进入环40更深。
带50可以被未示出的电动机或内燃机驱动。带50在图3中部分地示出，但为简化的目的没有在图1和2中示出。带50包括内表面52，内表面设置用来与环40的外表面42协作。表面42适合用于套绕带50，以便将旋转扭矩传递至凸缘60和轴10。
替代地，带50可以是带槽型的，特别是为多V型或者是任何其他类型而不超出本发明范围。环40的表面42于是设置有凸起的部分，比如槽或肋，从而与带50的形状协作。
凸缘60形成旋转环40与驱动轴10之间的机械连接构件，允许旋转扭矩的传递。凸缘60包括外部分70、内部分80和连接部分70和80的径向中间部分90。在图1至3的示例中，凸缘60是包括部分70、80和90的单件。凸缘60由塑料制成，例如玻璃或碳纤维强化的聚酰胺。除了其扭矩传递功能之外，凸缘60形成用于容纳在壳体20内的泵P的保护罩。
外部分70被包覆模制在旋转环40的端部44上。外部分70包括径向部分71，其从部分90相对于轴线X1基本上径向延伸，同时与环40的端部44邻接。外部分70还包括两个管状部分76和78，它们从部分71朝向泵P基本上平行轴线X1延伸，位于环40的端部44的两侧。部分76和78分别配设在环40的凹部46和48中。部分76包括外表面72，该外表面相对于轴线X1在径向上与外表面42齐平。部分78包括在包覆模制期间进入沟槽49的珠缘79。沟槽49和珠缘形成防止凸缘60的外部分70相对于轴承30的旋转环40轴向拔离的装置。替代地和/或补充地，旋转环40和/或凸缘60可包括防止外部分70相对于旋转环40旋转的装置。
内部分80被包覆模制在驱动轴10的端部12上。内部分80包括管部81，该管部从部分90基本上平行于轴线X1延伸。在其朝向轴线X1的内表面，部分81包括包覆模制在带有槽纹的部分13上的带槽部分83、围绕凸形部分14包覆模制的凹形部分84、和分别包覆模制在沟槽15和16中的两个珠缘85和86。因此，内部分80在轴向和围绕轴线X1旋转两个方面牢固地紧固至轴10的端部12。部分78包括在包覆模制期间进入沟槽49的珠缘79。换句话说，部分13和83形成防止凸缘60的内部分80相对于轴10的端部12旋转的装置，而元件14、15、16、84、85和86形成防止凸缘60内部分80相对于轴10的端部12轴向地拔离的装置。
径向部分90包括通过倾斜部93连接的两个径向部91和92。径向部分90包括孔94，更具体地，在图1至3的示例中，三个孔94围绕轴线X1等距分布。孔94成形为穿过径向部分90以允许工具的通过，尤其是在壳体20上组装轴承30期间。
如图3所示，凸缘60包括连接内部分80和径向部分90，在本例中为连接部分81和90，的加强肋62。替代地和/或补充地，凸缘60可包括连接外部分70和径向部分90，例如连接部分78和91，的加强肋。
根据本发明，用于安装系统1的方法包括：第一步，将由塑料制成的凸缘60的第一部分70包覆模制在至少旋转环40的端部44上；和第二步，将由塑料制成的凸缘60的第二部分80包覆模制在驱动轴10的至少端部12上。
优选地，第一包覆模制步骤和第二包覆模制步骤同时进行，同时轴10和轴承30定位在同一个模具中。凸缘60的塑料材料在同一操作期间注射在环40和轴10的预定区域，以形成单件凸缘60。
替代地，第一和第二包覆模制步骤可以相继地而非同时地进行。在该情况中，方法包括在包覆模制步骤后例如通过胶粘或卡持紧固凸缘60的第一部分70和第二部分80的步骤。
图4和5示出了本发明的替代实施例。为了简化的目的，系统1的组成元件具有与上述图1至3的实施例中相同的附图标记，并且以下仅描述结构和/或功能差别。
在图4中，系统1包括凸缘160，凸缘包括相比于以上描述的外部分70沿轴线X1延伸更多的外部分170。外部分170包括管部176，管部176在凹部46中平行于轴线X1并且沿着旋转环40的表面42延伸。部分176覆盖旋转环40的外表面42和46。部分176包括柱形外表面172，该柱形外表面定心在轴线X1上并且形成带50的滚动路径。换句话说，外部分170的表面172构成带50的整个滚动路径。该滚动路径172接纳带50的表面52并且在旋转方面与旋转环40紧固。
在图5中，系统1包括旋转环240，凹部246形成在旋转环240上，该凹部相比于凹部46沿着轴线X1延伸得更多。在本例中，凹部246相对于轴线X1从旋转环240的端部44延伸至大致位于两排滚动元件34之间的区域。在这些条件下，旋转环240包括外表面242，该外表面相比于表面42沿着轴线X1延伸得更少。此外，系统1包括凸缘260，该凸缘包括外部分270，该外部分相比于外部分70沿着轴线X1延伸得更多，但相比于上述的外部分170延伸得更少。外部分270包括管部276，该管部在凹部246中平行于轴线X1延伸而不占据旋转环240的表面242。换句话说，部分276部分地覆盖旋转环240的外表面242和246。优选地，部分276覆盖环240的外表面242+246的30％和70％之间，但更优选地为环240的外表面242+246的40％和60％之间。部分276包括柱形外表面272，该柱形外表面定心在轴线X1上并且相对于轴线X1与外表面242在径向上齐平。因此，表面242和272一起形成带50的滚动路径。该滚动路径242+272接纳带50的表面52并且在旋转方面与旋转环240紧固。
此外，系统1可以构造为不同于图1至5而不超出本发明的范围。出于简化的目的，以下的描述参考图1至3的实施例进行，且应理解该说明对于图4和5的实施例也是有效的。
在未示出的替代实施例中，凸缘60不是单件。在该情况中，凸缘60的外部分70和内部分80在它们各自包覆模制在旋转环40和驱动轴10上后，可以通过使用任何适合于本应用的紧固方法(例如通过胶粘或卡持)彼此紧固。
根据未示出的另一替代实施例，系统1可包括所有类型的防旋转装置和/或防止轴10和凸缘60之间和/或凸缘60和旋转环40之间形成的轴向拔离的装置，例如沟、槽、槽纹、条纹等。
不论实施例如何，凸缘60包括至少包覆模制在旋转环40的端部44上的第一部分70和至少包覆模制在驱动轴10的端部12上的第二部分80。由塑料材料制成、一方面包覆模制在轴10上以及另一方面包覆模制在旋转环40上的此种凸缘60使得包括泵P和其驱动系统1的总成的成本降低、重量减少，同时相比于传统的金属凸缘改善了几何容差。
此外，不同实施例的所有或一些技术特征可以加以组合。因此，系统1可以在成本、功能性和性能方面加以适应。

Claims (13)

1.一种用于驱动水泵(P)的驱动系统(1)，包括：
‐驱动轴(10)；
‐装设所述水泵(P)的壳体(20)；
‐轴承(30)，包括相对于壳体(20)固定的固定环(32)和相对于驱动轴(10)旋转固定的旋转环(40；240)；
‐驱动带(50)；
‐用于驱动带(50)的至少一个滚动路径(42；172；242；272)，该滚动路径(42；172；242；272)与旋转环(40；240)旋转紧固；和
‐凸缘(60；160；260)，将扭矩从旋转环(40)传递至驱动轴(10)；
其特征在于，所述凸缘(60；160；260)由塑料制成并且被包覆模制在所述旋转环(40；240)和所述驱动轴(10)两者上。
2.如权利要求1所述的驱动系统(1)，其特征在于，所述凸缘(60；160；260)是单件，凸缘(60；160；260)的第一部分(70；170；270)和第二部分(80)同时地分别包覆模制在所述旋转环(40；240)和所述轴(10)上。
3.如权利要求1所述的驱动系统(1)，其特征在于，所述凸缘(160；260)的第一部分(170；270)至少部分地覆盖所述旋转环(40；240)的外表面(42；46；246)并且构成所述滚动路径(172；242；272)的至少一部分。
4.如权利要求3所述的驱动系统(1)，其特征在于，所述凸缘(160)的第一部分(170)构成所述滚动路径(172)的全部。
5.如权利要求3所述的驱动系统(1)，其特征在于，所述凸缘(260)的第一部分(270)部分地覆盖所述旋转环(240)的外表面(242、246)。
6.如权利要求5所述的驱动系统(1)，其特征在于，所述第一部分(270)覆盖所述外表面(242、246)的30％和70％之间。
7.如权利要求6所述的驱动系统(1)，其特征在于，所述第一部分(270)覆盖所述外表面(242、246)的40％和60％之间。
8.如权利要求1所述的驱动系统(1)，其特征在于，所述凸缘(160)的第一部分包覆模制在拉伸路径上，所述拉伸路径形成与所述旋转环(40)旋转紧固的滚动路径的至少一部分。
9.如权利要求1所述的驱动系统(1)，其特征在于，所述凸缘(60；160；260)包括加强肋(62)。
10.如权利要求9所述的驱动系统(1)，其特征在于，加强肋(62)将径向部分(90)与所述凸缘(60；160；260)的第一外部分(70；170；270)和/或第二内部分(80)连接。
11.如权利要求1所述的驱动系统(1)，其特征在于，包括防旋转装置(13、83)和/或防止凸缘(60；160；260)相对于所述轴(10)和/或相对于所述旋转环(40；240)轴向拔离的装置(14、15、16、84、85、86；49、79)。
12.一种安装用于驱动水泵(P)的驱动系统(1)的方法，驱动系统包括：
‐驱动轴(10)；
‐装设所述水泵(P)的壳体(20)；
‐轴承(30)，包括相对于壳体(20)固定的固定环(32)和相对于驱动轴(10)旋转固定的旋转环(40；240)；
‐驱动带(50)；
‐用于驱动带(50)的至少一个滚动路径(42；172；242；272)，该滚动路径(42；172；242；272)与旋转环(40；240)旋转紧固；和
‐凸缘(60；160；260)，将扭矩从旋转环(40)传递至驱动轴(10)；
其特征在于，所述方法包括：第一步，将塑料凸缘(60；160；260)包覆模制在至少所述旋转环(40；240)的一个端部(44)上；和第二步，将所述塑料凸缘(60)包覆模制在至少所述驱动轴(10)的一个端部(12)上。
13.如权利要求12所述的安装方法，其特征在于，所述凸缘(60；160；260)是单件，所述第一包覆模制步骤和第二包覆模制步骤是同时进行的，而所述轴(10)和轴承(30)定位在同一模具中。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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