CN105745449A - 用于内燃机的可调节泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于内燃机的可调节泵、尤其冷却剂泵,其具有驱动轮(10),能通过驱动轮(10)驱动的驱动轴(14),抗扭地布置在驱动轴(14)上的带有泵叶片(38)的偶合器泵轮(36),能转动地支承在驱动轴(14)上的带有涡轮叶片(74)的偶合器涡轮(68),其中,涡轮叶片(74)轴向对置于泵叶片(38)布置,和与偶合器涡轮(68)固定连接的输送轮(78)。但是其结构和调节的类型是很耗费的。因此按照本发明建议,偶合器泵轮(36)设置为能够相对于偶合器涡轮(68)沿轴向移动。
Description
本发明涉及一种用于内燃机的可调节泵,其具有驱动轮、能通过驱动轮驱动的驱动轴、抗扭地布置在驱动轴上的带有泵叶片的偶合器泵轮、能转动地支承在驱动轴上的带有涡轮叶片的偶合器涡轮、与偶合器涡轮固定连接的输送轮,其中,涡轮叶片轴向对置于泵叶片地布置。
在内燃机中常见的是,不同的泵、例如冷却剂泵、机油泵或者真空泵通过皮带传动或者链传动与内燃机的曲轴耦连,以便不再需要额外的驱动机构。为了使这些泵各自的必要输送量能适应需求,已知的是通过调节机构调节泵的流量。为了减小能耗,在过去几年中为此使用偶合器,通过偶合器可以使驱动件与从动件断开连接,使得不会在升高的流动阻力下输送。由此已知的是,在输送机构与驱动轮之间布置磁滞偶合器、电磁偶合器或者液压偶合器。
其中一种液压偶合器是按照原理工作的液压偶合器。这种偶合器的作用原理是,在被驱动的偶合器泵轮与对置的偶合器涡轮之间,使泵轮的运动通过在轮之间的流体的动力向偶合器涡轮上传递。在两个轮之间能流出的流体越少,从偶合器泵轮向偶合器涡轮上的扭矩传递就越大。
由专利文献DE10142263C1已知这种偶合器用于可调节的冷却剂泵。在泵的驱动轴上布置偶合器的偶合器泵轮。其与在冷却剂泵的输送轮的背面构造的偶合器涡轮共同作用。输送轮能转动地支承在驱动轴上。偶合器泵轮包括用于流体的径向地位于内部的流入开口。额外地在偶合器涡轮与偶合器泵轮之间的外圆周上构造缝隙,流体可以通过所述缝隙流出。为了调节泵提供可以运动的滑动件,通过所述滑动件可以调节外部的圆周缝隙的高度。随着所述缝隙的封闭,从偶合器泵轮向偶合器涡轮传递的扭矩增加。所述调节通过热学元件或者外部的调节器进行。这种泵的结构是相当复杂的,因为要安装很多部件而且尤其在滑动件和偶合器涡轮方面制造和安装必须在很小的公差范围内进行。
本发明要解决的问题在于,提供一种用于内燃机的可调节的泵,其相比与已知的设计可以减少部件并且所述泵能够以较大的公差制造。此外还实现在执行器故障时确保泵的足够的输送。
所述技术问题通过独立权利要求1的特征解决。
通过使偶合器泵轮能够相对于偶合器涡轮轴向地滑移,可以取消单独的调节环。以此减少部件。甚至仅须调整偶合器涡轮相对于偶合器泵轮的位置,以便确保良好的扭矩传递。例如在使用调节环时那样其他的公差被取消。
优选的是,通过在圆周方向上起作用的形状配合构成在偶合器泵轮与驱动轴之间的抗扭的连接。由此以简便的方式构成在驱动轴与偶合器泵轮之间的轴向的可滑动性和能传递扭矩的连接。
在此有利的是,在驱动轴上布置联动件,所述联动件与驱动轴连接并且通过所述联动件构成与偶合器泵轮的形状配合。相应地,可以避免驱动轴的额外的机械加工,以便简化制造。
在对此的进一步的设计方案中,在圆周方向上作用的形状配合通过两个对应的多齿造型构成,其中一个多齿造型构造在驱动轴或者联动件的外圆周上,一个多齿造型构造在偶合器泵轮的内圆周上。通过使用多齿造型使用于传递扭矩的力均匀分布在圆周上,以此提高耐久性和避免不平衡。
优选的是,在偶合器泵轮的外圆周上构造围绕的槽,执行器的可以在轴向滑动的销钉嵌接在所述槽中。以此通过执行器的操纵可以用简单的器件使偶合器泵轮在驱动轴上滑动。
本发明的有利的设计方案在于,执行器具有转动轴,所述转动轴用作偏心件,所述销钉相对转动轴偏心地固定在偏心件上。这种能转动的驱动件可以简单地对外密封。所述调节可以通过杠杆进行或者直接进行。
特别简单的结构在于,偏心件的转动轴支承在泵的壳体中,其中,在转动轴与壳体之间布置密封环。以此可以省去额外的壳体或者其他的额外要安装的部件。支承件和密封件可以简便地从外部安装。
有利的是,偶合器泵轮通过弹簧朝向偶合器涡轮被加载。以此在执行器故障时确保输送轮的最大输送量,因为在偶合器泵轮与偶合器涡轮之间的间距最小使得扭矩传递最大。
在此,所述弹簧优选地实施为螺旋弹簧,所述螺旋弹簧在沿轴向与偶合器涡轮对置的侧面上支承在偶合器泵轮上。这种弹簧可以简便地安装。所需弹簧力可以通过使用相应较强的弹簧设置。
为了确保偶合器较长的使用寿命,弹簧在其背向偶合器泵轮的轴向端部上抵靠在支撑元件上,所述支撑元件与驱动轴抗扭地连接。以此避免在弹簧的两个贴靠面之间的相对运动,以便使弹簧不受圆周方向的负荷。
所述支撑元件的特别简单的安装在于,为了构成在驱动轴与支撑元件之间的抗扭的连接使所述支撑元件夹在驱动轴的轴肩与联动件之间。以此可以省去用于构成抗扭的连接的额外的部件。
优选地,驱动轴通过轴承单元支承,所述轴承单元通过滑动密封环相对其中布置了偶合器泵轮、偶合器涡轮和输送轮的泵腔密封。以这种方式避免液体进入驱动轴的轴承单元。相应地,可以使用低成本的油脂润滑的轴承用于轴支承。
在进一步优选的实施方式中,在联动件的外圆周上构造止挡,偶合器泵轮向偶合器涡轮方向的轴向运动通过所述止挡限制。相应地可以省去在执行器与偶合器涡轮之间的有公差的布置。偶合器泵轮的最终位置可以仅通过直接作用在偶合器泵轮上的止挡确定,以此通过简便的方式进行终端位置的精确的确定和可靠地避免由在偶合器泵轮与偶合器涡轮之间的接触引起的损坏。
以此提供用于内燃机的可调节的泵,其结构简单,易于安装并且能用简单的器件调节。部件数量被减少。同时通过与执行器无关地进入偶合器泵轮的紧急周转位置在执行器故障时确保通过输送轮输送的流体的足够的输送。
下面以冷却剂离心泵为例根据附图说明按照本发明的泵的实施例。
图1示出按照本发明的泵在最低输送量时的剖切视图的侧视图。
图2示出图1的按照本发明的泵在最低输送量时带有部分被切开的壳体的立体视图。
图3示出偶合器泵轮的立体视图。
按照本发明的附图所示的冷却剂泵包括驱动轮10,所述驱动轮10实施为皮带轮,皮带在所述皮带轮上运转,所述皮带通过未示出的内燃机的曲轴驱动。
所述驱动轮10固定在套筒12上,所述套筒12压装在驱动轴14上。驱动轴14通过轴承单元16支承在壳体18中。在此,在所述壳体18中构造中心的支承孔20,在所述支承孔20中固定所述轴承单元16并且驱动轴14通过所述支承孔20伸向壳体18的与套筒12对置的轴向端部。所述支承孔20通过滑动密封环22向泵腔24的方向密封地封闭,要输送的冷却剂泵位于所述泵腔中并且同样在径向上通过所述壳体18限制。滑动密封环22不仅具有轴向密封面26而且具有布置在支承孔20中的径向密封面28。
驱动轴14在滑动密封环22的朝向泵腔24的侧上具有轴肩30,联动件32在支撑元件34的夹持下抵靠所述轴肩30。所述联动件32在抵靠所述轴肩30的位置中牢固地与驱动轴14连接、尤其压装,使得支撑元件34同样与驱动轴14通过摩擦配合转动地连接。所述联动件32在其外圆周上具有多齿造型,在其中嵌接有偶合器泵轮36的对应的反向的多齿造型35,所述多齿造型35构造在偶合器泵轮36的内圆周上并且其轴向的高度却小于联动件32的轴向的高度,以便在所述联动件32与所述偶合器泵轮36之间实现在圆周方向上起作用的形状配合。偶合器泵轮36具有在径向延伸的泵叶片38,其间构造有泵室40,所述泵室40分别在径向和轴向上在其朝向支承孔20的侧面上封闭地构造并且具有半圆形状。
偶合器泵轮36在轴向朝向支承孔20的侧上在其外圆周上具有环绕的径向槽42,执行器46的销钉44嵌接在所述槽42中。所述销钉44构成偏心件48的输出机构,在本实施例中所述偏心件48通过销钉44的偏心布置构造在转动轴50的端部上。所述转动轴50通过滑动轴承54支承在壳体18的支承孔52中并且通过密封环56向外密封。在外侧,在转动轴50上布置杠杆58,转动轴50通过所述杠杆58与未示出的执行器连接,通过该执行器可以移动转动轴50,以此可以使销钉44在圆形轨道上运动。为了轴向定位转动轴50,通过盖60封闭支承孔52,转动轴50以具有较小直径的构成轴肩的端部伸过所述盖60的内部的支承孔62,在该端部上布置有杠杆58。
此外,在偶合器泵轮36的封闭的轴向的侧上有螺旋弹簧64预紧地抵靠偶合器泵轮36,所述螺旋弹簧64的相对的轴向的端部抵靠支撑元件34的环形的径向的延伸部66。通过弹簧力使偶合器泵轮36承受向在驱动轴14上支承的偶合器涡轮68方向的载荷,其中,偶合器泵轮36的轴向的运动通过在联动件32的槽70中固定的环件形式的止挡72限制,偶合器泵轮36在要与轴向对置的偶合器涡轮68接触之前会被止挡72止挡。
偶合器涡轮68具有在偶合器泵轮36的方向延伸的涡轮叶片74,涡轮叶片74之间构成涡轮室76,所述涡轮室76仅朝偶合器泵轮36开口并且与其对置。构造为径向泵的冷却剂泵与输送轮78一体式地制造。偶合器涡轮68或者输送轮78固定在钢套80上,钢套80布置在实施为轴环套的滑动轴承82中。在驱动轴14上的固定借助带有垫片86的螺栓84进行,螺栓84旋拧进驱动轴14的端部中,使得垫片86抵靠轴环套82的凸缘。相应地构成输送轮78在轴向固定的却能转动的布置。
如果现在通过驱动轮10驱动驱动轴14,驱动轴14的转动就通过联动件32的多齿造型传递到偶合器泵轮36上。在泵室40中形成的流动作用在偶合器涡轮68的涡轮叶片74上,使其随着偶合器泵轮36转动。这使冷却剂通过一起转动的输送轮78被输送。偶合器涡轮68的转动速度最大为偶合器泵轮36的转动速度并且取决于偶合器泵轮36到偶合器涡轮68的距离。随着两个轮36、68的距离增加使在偶合器涡轮68上作用的力减小,使得偶合器涡轮68仅以很低的速度转动。通过执行器46调节输送轮78的转动速度。如果销钉44这样地转动,使得其具有到输送轮78的距离最大的位置,那么偶合器泵轮36就通过销钉44在槽42中的嵌接抵抗弹簧64的弹簧力、在联动件32的对应的多齿造型上轴向地向滑动密封环22的方向滑动,以此使在偶合器的轮36、68之间的传动比最小并且以此使输送轮78的转动速度也最小。相应地,在从执行器46的最远位置开始调节时,偶合器泵轮36向偶合器涡轮68的方向运动,以此又使传动比增加并且输送更多冷却剂。相应地可以实现冷却剂流借助执行器46的连续调节。
如果该执行器故障,例如连杆折断或驱动电机故障引起的故障,不再通过销钉44向偶合器泵轮36上施加保持力,那么偶合器泵轮36就通过螺旋弹簧64向偶合器涡轮68的方向在联动件32上滑动,以便到达紧急运行位置,在该位置中确保通过冷却剂泵的最大输送。
所述泵能简便安装并且能以简单的器件在整个预期的使用范围内持续地调节。即使在执行器故障时也确保足够的冷却剂输送。省去了用于打开和关闭在偶合器涡轮与偶合器泵轮之间的缝隙的额外的部件。
清楚的是,保护范围并非限于所述实施例,而是可以实现不同的设计上的改变。例如偶合器涡轮不必一体式与输送轮制造。轴承、密封件、壳体分布的类型和布置或者执行器的类型也是可以改变的。联动件也可以与轴一体式地实施,弹簧可以构造为盘形弹簧堆栈或类似器件。
Claims (13)
1.一种用于内燃机的可调节泵,其具有
驱动轮(10),
能通过驱动轮(10)驱动的驱动轴(14),
抗扭地布置在驱动轴(14)上的带有泵叶片(38)的偶合器泵轮(36),
能转动地支承在驱动轴(14)上的带有涡轮叶片(74)的偶合器涡轮(68),
其中,涡轮叶片(74)沿轴向与泵叶片(38)对置地布置,和
与偶合器涡轮(68)固定连接的输送轮(78),
其特征在于,
偶合器泵轮(36)设置为能够相对于偶合器涡轮(68)沿轴向移动。
2.按照权利要求1所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
通过在圆周方向上起作用的形状配合建立在偶合器泵轮(36)与驱动轴(14)之间的抗转动的连接。
3.按照权利要求2所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
在驱动轴(14)上设置联动件(32),所述联动件(32)与驱动轴(14)连接并且通过所述联动件(32)构成与偶合器泵轮(36)的形状配合。
4.按照权利要求2或3所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
在圆周方向上作用的形状配合通过两个对应的多齿造型构成,其中一个多齿造型构造在驱动轴(14)或者联动件(32)的外圆周上,一个多齿造型构造在偶合器泵轮(36)的内圆周上。
5.按照前述权利要求之一所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
在偶合器泵轮(36)的外圆周上构造围绕的槽(42),执行器(46)的可以在轴向上移动的销钉(44)嵌接在所述槽(42)中。
6.按照权利要求5所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
执行器(46)具有转动轴(50),所述转动轴(50)用作偏心件(48),所述销钉(44)偏心地固定在偏心件(48)上。
7.按照权利要求6所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
偏心件(48)的转动轴(50)支承在泵的壳体(18)中,其中,在转动轴(50)与壳体(18)之间设置密封环(56)。
8.按照前述权利要求之一所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
偶合器泵轮(36)通过弹簧(64)朝向偶合器涡轮(68)被加载。
9.按照权利要求8所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
弹簧(64)为螺旋弹簧,所述螺旋弹簧在沿轴向与偶合器涡轮(68)对置的侧面上支撑在偶合器泵轮(36)上。
10.按照权利要求8或9所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
弹簧(64)在其背向偶合器泵轮(36)的轴向端部上抵靠在支撑元件(34)上,所述支撑元件(34)与驱动轴(14)抗扭地连接。
11.按照权利要求10所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
为了构成在驱动轴(14)与支撑元件(34)之间的抗扭的连接所述支撑元件(34)被夹紧在驱动轴(14)的轴肩(30)与联动件(32)之间。
12.按照前述权利要求之一所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
驱动轴(14)通过轴承单元(16)支承,所述轴承单元(16)通过滑动密封环(22)相对泵腔(24)密封,偶合器泵轮(36)、偶合器涡轮(68)和输送轮(78)设置在所述泵腔中。
13.按照权利要求4至12之一所述的用于内燃机的可调节泵,
其特征在于,
在联动件(32)的外圆周上构造止挡(72),偶合器泵轮(36)朝向偶合器涡轮(68)的轴向运动通过所述止挡(72)限制。
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