CN104603490A - 机械式内燃机驱动流体泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机械式内燃机驱动流体泵(10)，包括由内燃机(12)直接驱动的输入轴(20)、具有泵转子(19)的泵送单元(18)，和在输入轴与泵转子之间的磁流变多片离合器(16)。离合器包括：至少两个径向输入离合器盘(62)和至少两个径向输出离合器盘(64)，离合器盘在它们之间限定至少两个充有磁流变离合器液体(28)的径向离合器液体间隙(66)；在接合位置与脱离位置之间可移动的可移动永磁体元件(32)，在接合位置中，永磁体元件的磁场以相对高的磁通量穿透离合器液体间隙，而在脱离位置中，磁体元件在离合器液体间隙中的磁场穿透通量小于在接合位置中的磁场穿透通量；以及致动器(42)，其用于在它的接合与脱离位置之间移动永磁体元件(32)。

Description

机械式内燃机驱动流体泵
技术领域
本发明涉及一种机械式流体泵，其由内燃机驱动，并提供液体、压缩气体或真空到汽车单元。
背景技术
流体泵可以是润滑剂泵、冷却剂泵、真空泵或提供例如压缩空气的加压液体或气体的泵。机械式流体泵不由电动机驱动，而是直接地连接到内燃机。其结果是，所述流体泵的旋转速度与内燃机的旋转速度成正比，使得流体泵始终旋转，即使不需要流体供应或抽吸活动来产生真空亦始终旋转。
在US 7422093 B2中描绘了用于为液压动力转向提供加压液体的流体泵。所述流体泵设置有磁流变离合器，使得泵的性能可以根据动力转向的流体需求和压力需求而进行控制。
对于至关重要的流体泵，故障的风险是不可接受的，所述至关重要的流体泵诸如是润滑剂泵、冷却剂泵或用于气动制动辅助单元的真空泵。包括离合器的流体泵应尽可能紧凑。在许多应用中，相对高的转矩必须由离合器耦合。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有紧凑磁流变离合器的机械式内燃机驱动流体泵。
这个目的是用有权利要求1的特征的机械式内燃机驱动流体泵解决的。
根据本发明的流体泵设置有被内燃机直接驱动的输入轴，并且设置有带有泵转子的泵送单元，所述泵送单元用于泵送可以是液体或气体的流体。术语“直接驱动”应被理解为在发动机的旋转元件与泵的输入轴之间没有可脱离的离合器。泵的输入轴可以由发动机经由带、齿轮驱动，或通过与发动机的凸轮轴或曲轴直接耦合而驱动。
离合器被实现为一种多片离合器形式的磁流变离合器。所述离合器设置有至少两个径向输入离合器盘和至少两个径向输出离合器盘，由此所述离合器盘在它们之间限定许多径向离合器液体间隙。磁流变离合器的多盘构造允许离合器的紧凑直径，并允许从离合器输入传递高转矩到离合器输出。
轴向布置在输入离合器盘与输出离合器盘之间的径向离合器液体间隙充有磁流变离合器液体，其当磁场存在时具有相对高的粘度，而当没有磁场时具有相对低的粘度。在磁流变液体的语境中的术语液体不应从字面上理解，而是应被理解为一种磁流变流体，其在由磁场激活时也可以在某种程度上是固体。用于增加磁流变离合器液体的粘度的磁场不是由电磁装置产生的，而是由在脱离位置与接合位置之间可移动的永磁体元件产生，在所述脱离位置中，在离合器液体间隙中永磁体元件的磁场穿透通量较低，而在所述接合位置中，在离合器液体间隙中的磁场穿透通量较高。在它的接合位置中，永磁体被定位靠近所述离合器液体间隙，并在脱离位置中，永磁体距离合器液体间隙更加遥远。永磁体元件可以设置为与输入离合器盘共同旋转，使得永磁体元件始终以所述输入轴的旋转速度而旋转。
永磁体元件通过分离的磁体元件致动器在接合位置与脱离位置之间移动。
由于用于穿透所述离合器液体间隙和在其中的磁流变离合器液体的磁场不是由电磁体产生的，如果泵的控制装置和用于致动离合器的控制装置发生故障，则所述磁流变离合器一般也可以接合。
一般地，磁流变涡流离合器也可以与其它在或不在发动机周围的汽车设备结合，或者甚至与在汽车应用外部的汽车设备结合。
优选地，永磁体元件设置为在轴向方向上可移动。优选地，永磁体元件是在圆周方向上磁化的。
永磁体元件可以优选地由被动式预紧元件预紧到其接合位置。如果致动器发生故障，则所述预紧元件推压永磁体元件到接合位置。这种布置使得所述离合器概念是完全地故障保护的。例如，所述被动式预紧元件可以是弹簧或另一永磁体。然而，被动式预紧元件不需要用以提供预紧力的任何外部能量。
根据优选的实施例，磁体腔室设置在离合器盘的径向内部。永磁体元件在磁体腔室中设置为在接合位置与脱离位置之间可移动。离合器盘径向向外地布置，并且布置为径向邻近磁体腔室。优选地，离合器液体间隙的径向平面与在其接合位置中的永磁体元件相交。换言之，接合的永磁体元件的磁场大致径向地穿透流体液体间隙。当永磁体元件处于其接合位置时，这种布置允许径向流体液体间隙的均匀穿透。
磁体腔室是其中永久磁体元件可移动地布置在其接合位置与脱离位置之间的腔室。优选地，磁体腔室壁与离合器液体间隙的平面相交的纵向接合部分由非铁磁材料制成。其结果是，永磁体元件的磁场在径向上未屏蔽在磁体腔室壁的接合部分中，使得永磁体元件的磁场穿透离合器液体间隙而没有任何实质性的削弱。磁体腔室壁在接合部分中的径向厚度应尽可能地小，以将在永磁体元件与离合器液体间隙之间的磁隙最小化。
根据优选的实施例，磁体腔室壁的纵向脱离部分由铁磁材料制成，以在永磁体元件的脱离位置中相对于离合器液体间隙屏蔽永磁体元件的磁场。永磁体在它的脱离位置的磁屏蔽越好，在永磁体元件的脱离位置中输入离合器盘与输出离合器盘之间传递的转矩越小。
优选地，致动器可被设置为真空致动器。所述真空致动器是磁中性的，并且不产生任何可穿透充有磁流变离合器液体的离合器液体间隙的电磁场。
附图说明
本发明的一个实施例参考附图进行描述，其中
图1以纵向横截面示出了处于接合状态下具有磁流变多盘离合器的机械式内燃机驱动的流体泵。
图2示出了处于脱离状态下的图1的流体泵。
具体实施方式
图1和图2示出了由内燃机12和内燃机12直接驱动的机械式流体泵10组成的典型汽车布置。所述流体泵10可以被设计为真空泵10，但也可以被设置为润滑剂泵、冷却剂泵等。内燃机12机械地直接连接到真空泵10的离合器16的输入轴20，以便输入轴20总是以正比于内燃机12转速的转速共同旋转。
离合器16布置在输入轴20与输出轴21之间，并被设计为磁流变多盘离合器16。如图1所示，所述离合器16在离合器接合状态下连接输入轴20与输出轴21，而如图2所示，在脱离状态下将所述输出轴21从输入轴20断开。离合器16的输出轴21直接耦合到具有泵转子19的真空泵送单元18。离合器16设置有四个径向输入离合器盘62，并且设置有五个径向输出离合器盘64。所有的离合器盘62、64分别地位于径向平面上。充有磁流变离合器液体28的八个径向离合器液体间隙66限定在离合器盘62、64之间。因为所述离合器液体间隙66是密闭的，磁流变离合器液体28可以不消失。
永磁体元件32径向地定位在离合器盘62、64的内部，并在其中心。永磁体元件32可以被设置为在柱形磁体腔室22内轴向可移动地设置的柱形磁体30。磁体腔室22由柱形腔室壁25、27设置并限定，所述柱形腔室壁25、27限定出与离合器盘62、64和离合器液体间隙66的径向平面相交的接合部分24，并且限定出不与离合器盘62、64和离合器液体间隙66的径向平面相交的脱离部分26。接合部分24的磁体腔室壁25由非铁磁材料制成，诸如铝或塑料。如图2所示，脱离部分26的磁体腔室壁27由铁磁材料制成，以在永磁体元件32的脱离位置中相对于所述离合器液体间隙66屏蔽永磁体元件30的磁场。
在接合位置，永磁体元件32靠近其中包含磁流变离合器液体28的径向离合器液体间隙，使得由永磁体元件32所产生的磁场以最大的磁通量穿透离合器液体间隙66内的磁流变离合器液体28。
如图1所示，轴向可移动的永磁体元件32由预紧元件44预紧到它的接合位置。这种布置使得离合器16是故障安全的，因为如果所述气动致动器42发生故障，则永磁体元件32总是被推入到其接合位置。
如图2所示，只要离合器16通过激活气动致动器42而保持脱离，可移动的永磁体元件32就被拉入并保持在其脱离位置中。在永磁体元件32的脱离位置中，磁场是微弱的，并且相对于所述离合器液体间隙66而被屏蔽，使得在离合器液体间隙66中的磁通量是相对低的，其结果是磁流变离合器液体的粘度相对较低。离合器是脱离的。
如图1所示，只要离合器16通过停用致动器42而切换到接合状态，所述可移动磁体元件32就被预紧元件44推入到其接合位置。在这种状态下，穿透离合器液体间隙66的磁通量是比较高的，使得磁流变离合器液体的粘度相对较高。在这种接合状态下，输出轴21以与输入轴20相同的旋转速度而旋转。输出轴21驱动泵送单元18的泵转子19，使得泵送单元18泵送流体。

Claims (8)

1.机械式内燃机驱动流体泵(10)，包括
输入轴(20)，其由内燃机(12)直接驱动，
具有泵转子(19)的泵送单元(18)，和
在所述输入轴(20)与所述泵转子(19)之间的磁流变多片离合器(16)，所述离合器(16)包括
至少两个径向输入离合器盘(62)和至少两个径向输出离合器盘(64)，所述离合器盘(62、64)在它们之间限定至少两个充有磁流变离合器液体(28)的径向离合器液体间隙(66)，
在接合位置与脱离位置之间可移动的可移动永磁体元件(32)，在所述接合位置中，所述永磁体元件的磁场以相对高的磁通量穿透离合器液体间隙(26)，而在所述脱离位置中，所述磁体元件在离合器液体间隙(26)中的磁场穿透通量小于在所述接合位置中的磁场穿透通量，以及
致动器(42)，其用于在所述永磁体元件(32)的接合位置与脱离位置之间移动所述永磁体元件(32)。
2.根据权利要求1所述的机械式内燃机驱动流体泵(10)，其中，所述永磁体元件(32)设置为在轴向方向上可移动。
3.根据前述权利要求中的一项所述的机械式内燃机驱动流体泵(10)，其中，所述永磁体元件(32)由被动式预紧元件(44)预紧到所述接合位置。
4.根据前述权利要求中的一项所述的机械式内燃机驱动流体泵(10)，其中，磁体腔室(22)设置在所述离合器盘(62、64)的径向内部，所述永磁体元件(32)在所述磁体腔室(22)中设置为在接合位置与脱离位置之间可移动。
5.根据前述权利要求中的一项所述的机械式内燃机驱动流体泵(10)，其中，所述离合器液体间隙(66)的径向平面与在接合位置中的所述永磁体元件(32)相交。
6.根据前述权利要求中的一项所述的机械式内燃机驱动流体泵(10)，其中，磁体腔室壁(25)与所述离合器液体间隙(66)的平面相交的纵向接合部分(24)由非铁磁材料制成。
7.根据前述权利要求中的一项所述的机械式内燃机驱动流体泵(10)，其中，磁体腔室壁(27)的纵向脱离部分(26)由铁磁材料制成，以在所述永磁体元件(32)的脱离位置中相对于离合器液体间隙(66)屏蔽所述永磁体元件(32)的磁场。
8.根据前述权利要求中的一项所述的机械式内燃机驱动流体泵(10)，其中，所述致动器是真空致动器(42)。
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