CN107061302B - 双柔性三速调速水泵 - Google Patents

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Abstract

一种双柔性三速调速水泵，水泵壳内装有水泵轴，水泵轴为轴连轴承，轴连轴承的一端装有水封和叶轮，轴连轴承的另一端轴穿过水泵壳中心孔伸出到水泵壳外侧，水泵壳外装有双列轴承，双列轴承外圈连接皮带轮，皮带轮内侧腔内装有电磁铁芯,电磁铁芯与水泵壳连接，皮带轮的外侧固连有驱动盘，驱动盘内嵌有软铁盘，并在相对软铁盘位置布有一圈永磁铁，在驱动盘和皮带轮形成的空腔内装有大小摩擦盘、磁铁固定盘和复合驱动盘，大、小摩擦盘分别与大、小片弹簧铆接，大、小片弹簧分别连接在复合驱动盘和磁铁固定盘上，磁铁固定盘外圈布有一圈永磁铁，磁铁固定盘的内圈通过轴承连接在水泵轴上，复合驱动盘内嵌两圈软铁盘，复合驱动盘的内圈和水泵轴压配。

Description

双柔性三速调速水泵
技术领域
本发明涉及汽车零部件领域，具体涉及一种双柔性三速调速水泵。
背景技术
现有技术中，汽车发动机的水泵一般为单速水泵，发动机启动后，水泵一直随发动机高速运转，驱动冷却水在发动机体内，或者在发动机与水箱之间快速循环，因水箱的散热作用，致使水温、润滑油温、气缸壁温提升的很慢，从而导致燃油燃烧不充分，运动件润滑不充分，造成发动机的冷态磨损加重，同时驾驶室暖风温度提升慢，暖风效果不好，水泵的功耗也始终处在最大状态。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种能够快速提高发动机水温、润滑油温、驾驶室暖风温度，同时减少水泵本身功耗，降低发动机冷态磨损的双柔性三速调速水泵。
本发明双柔性三速调速水泵，包括水泵壳、皮带轮、水泵轴，水泵轴为轴连轴承，水泵轴的一端装有水封和叶轮，水泵轴的另一端穿过水泵壳中心孔伸出到水泵壳外侧，水泵壳外套装双列轴承，双列轴承外圈与皮带轮固定连接，皮带轮的内侧腔内装有电磁铁芯，电磁铁芯与水泵壳固定连接，皮带轮的外侧固定连接有驱动盘，驱动盘内嵌有软铁盘，驱动盘上、与软铁盘的对应位置处布有一圈永磁铁，在驱动盘和皮带轮形成的空腔内装有大摩擦盘、小摩擦盘、磁铁固定盘和复合驱动盘，大摩擦盘和大片弹簧铆接，大片弹簧固定连接在复合驱动盘上，小摩擦盘和小片弹簧铆接，小片弹簧固定连接在磁铁固定盘上，磁铁固定盘外圈布有一圈永磁铁，磁铁固定盘的内圈通过轴承连接在水泵轴的轴上，复合驱动盘内嵌有两圈软铁盘，复合驱动盘的内圈和水泵轴压接配合，电磁铁芯、皮带轮、大摩擦盘、小摩擦盘、磁铁固定盘、两圈软铁盘、软铁盘为软磁材料，驱动盘、复合驱动盘为硬磁材料。
本发明双柔性三速调速水泵，其中，所述电磁铁芯内间隔设有大电磁线圈和小电磁线圈。
本发明双柔性三速调速水泵，其中，两圈软铁盘为位于内圈的软铁盘和位于外圈的软铁盘，位于内圈的软铁盘与驱动盘上的永磁铁的位置相对应，位于外圈的软铁盘与磁铁固定盘上的永磁铁的位置相对应。
本发明双柔性三速调速水泵，其中，所述磁铁固定盘和驱动盘上分布的永磁铁数量为偶数，相邻两块永磁铁的磁极相反。
本发明双柔性三速调速水泵，其中，所述小电磁线圈通电时，电磁铁芯、皮带轮和小摩擦盘形成闭合磁路，磁铁固定盘、位于外圈的软铁盘及相邻两块永磁铁形成闭合磁路，驱动盘内嵌软铁盘、位于内圈的软铁盘及相邻两块永磁铁形成闭合磁路。
本发明双柔性三速调速水泵，其中，所述大电磁线圈通电时，电磁铁芯、皮带轮和大摩擦盘形成闭合磁路。
本发明双柔性三速调速水泵，其中，两圈软铁盘为：位于内圈的软铁盘和位于外圈的软铁盘，位于内圈的软铁盘与磁铁固定盘上的永磁铁的位置相对应，皮带轮的外端面上嵌有永磁铁，位于外圈的软铁盘与皮带轮上的永磁铁的位置相对应。
本发明双柔性三速调速水泵，其中，所述电磁铁芯内间隔设有大电磁线圈和小电磁线圈。
本发明双柔性三速调速水泵，其中，所述磁铁固定盘上分布的永磁铁数量为偶数，相邻两块永磁铁的磁极相反。
本发明双柔性三速调速水泵，其中，所述小电磁线圈通电时，铁芯、皮带轮和小摩擦盘形成闭合磁路，所述大电磁线圈通电时，铁芯、皮带轮和大摩擦盘形成闭合磁路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明双柔性三速调速水泵，可根据发动机的载荷大小与工况不同，改变水泵转速，进而改变水泵流量；同时又可调整磁铁固定盘和驱动盘上所布磁铁的大小和数量，改变永磁场力的大小，以适应不同发动机在不同载荷与工况下对冷却水流量的要求，达到了提高驾驶室的暖风效果，降低发动机冷态磨损，提高润滑效率、降低水泵本身的功耗的效果。
下面结合附图对本发明双柔性三速调速水泵作进一步说明。
附图说明
图1a为本发明中电磁铁芯、皮带轮和大摩擦盘形成的闭合磁路；
图1b为本发明中电磁铁芯、皮带轮和小摩擦盘形成的闭合磁路；
图2为本发明中磁铁固定盘及外圈永磁铁的分布及磁极；
图3为本发明中磁铁固定盘、软铁盘及永磁铁形成的永磁回路；
图4为本发明双柔性三速调速水泵的实施例一的主剖视结构示意图；
图5为本发明双柔性三速调速水泵的实施例二的主剖视结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图4所示，本实施例双柔性三速调速水泵，包括水泵壳1、皮带轮8、水泵轴4，水泵轴4为轴连轴承，水泵轴4的中部外表面套装水泵壳1，水泵轴4的左端装有水封3和叶轮2，水泵轴4的右端穿过水泵壳1中心孔并伸出水泵壳1外，水泵壳1外套装双列轴承9，皮带轮8通过双列轴承9套装于水泵壳1上，双列轴承9内圈与水泵壳1固定连接，双列轴承9外圈与皮带轮8固定连接，皮带轮8可绕双列轴承9转动。
如图2和图4所示，皮带轮8的内侧腔内装有电磁铁芯7，电磁铁芯7通过铁芯固定件6、螺钉5与水泵壳1固定连接，皮带轮8的外圆周右端面处通过螺钉10固定连接有由硬磁材料制成的驱动盘11，驱动盘11为中空环状壳体，驱动盘11的右端面设置有一圈环状软铁盘19，驱动盘11上、与软铁盘19的相对应位置处左侧嵌有一圈永磁铁18，在驱动盘11和皮带轮8形成的空腔内装有大摩擦盘25、小摩擦盘23、磁铁固定盘21和复合驱动盘12，磁铁固定盘21为软磁材料制成，磁铁固定盘21外圈布有一圈永磁铁14，磁铁固定盘21的内圈通过轴承20连接在水泵轴4上，复合驱动盘12包括装在水泵轴4端部的复合驱动盘内圈和套装在复合驱动盘内圈外的复合驱动盘外圈，大摩擦盘25和大片弹簧24铆接在一起，大片弹簧24通过螺钉13连接在复合驱动盘12外圈上，小摩擦盘23和小片弹簧22铆接在一起，小片弹簧22通过螺钉16连接在磁铁固定盘21上，复合驱动盘12内嵌有两圈软铁盘，复合驱动盘12的内圈和水泵轴4压接配合在一起。
如图4所示，电磁铁芯7内设有大电磁线圈27和小电磁线圈26，两圈软铁盘为位于内圈的软铁盘17和位于外圈的软铁盘15，位于内圈的软铁盘17与复合驱动盘12上的永磁铁18的位置相对应，位于外圈的软铁盘15与磁铁固定盘21上的永磁铁14的位置相对应。其中，电磁铁芯7、皮带轮8、大摩擦盘25、小摩擦盘23、磁铁固定盘21、两圈软铁盘、软铁盘19均为软磁材料，驱动盘11、复合驱动盘12均为硬磁材料。
本实施例中，磁铁固定盘21和驱动盘11上分布的永磁铁数量为偶数，如图2所示，相邻两块永磁铁的磁极相反。磁铁固定盘21和驱动盘11上分布的永磁铁的大小和数量可以调整。
如图1和图4所示，皮带轮8的端面和大摩擦盘上设置有多个隔磁槽28，利于形成闭合磁路，小电磁线圈26通电时，电磁铁芯7、皮带轮8和小摩擦盘23形成闭合磁路，磁铁固定盘21、位于外圈的软铁盘15及相邻两块永磁铁14形成闭合磁路；大电磁线圈27通电时，电磁铁芯7、皮带轮8和大摩擦盘25形成闭合磁路。
如图4所示，在发动机刚刚启动或怠速状态时，曲轴皮带轮带动调速水泵的皮带轮8绕双列轴承9转动，由于皮带轮8与驱动盘11通过螺钉10固定连接，故皮带轮8转动带动驱动盘11及嵌入其内的软铁盘19和永磁铁18同步转动，软铁盘19、永磁铁18及复合驱动盘12的内圈软铁盘17形成一闭合永磁磁路如图3所示，软铁盘19转动通过磁场力带动复合驱动盘12低速转动，复合驱动盘12的转速低于皮带轮1的转速，复合驱动盘12通过水泵轴4带动水封3、叶轮2同步低速转动，使调速水泵以较低的流量泵水，此时调速水泵为一速运转；当发动机载荷增加时，小线圈26通电，电磁铁芯7、皮带轮8及小摩擦盘23形成一闭合磁路如图1b所示，电磁力将小摩擦盘23和皮带轮8吸合在一起同步转动，小摩擦盘23通过小片弹簧22、螺钉16带动磁铁固定盘21同步转动，磁铁固定盘21、永磁铁14及复合驱动盘12的外圈软铁盘15形成一闭合永磁磁路，其永磁半径大于一速形成的闭合永磁磁路的永磁半径，产生的磁场力大，磁铁固定盘21通过磁场力带动复合驱动盘12以较高的速度转动，使调速水泵以较高的流量泵水，此时调速水泵为二速运转；当载荷再增加时，大线圈27通电，电磁铁芯7、皮带轮8及大摩擦盘25形成一闭合磁路如图1a所示，电磁力将大摩擦盘25和皮带轮8吸合在一起同步转动，大摩擦盘25被牢固吸合至皮带轮8的右端面上，大摩擦盘25通过大片弹簧24、螺钉13带动复合驱动盘12与皮带轮8同步转动，复合驱动盘12与水泵轴4同步转动，使得皮带轮8能带动水泵轴4全速旋转，调速水泵以最大流量泵水，此时调速水泵为三速运转，叶轮2能够与皮带轮8同速旋转，没有速度流失，能迅速对发动机降温；当发动机载荷降低时，大线圈27断电，大摩擦盘25在大片弹簧24的弹力作用下和皮带轮8分离，调速水泵以二速运转，以较高流量泵水；当发动机重新处于轻载荷或怠速时，小电磁线圈26断电，小摩擦盘23在小片弹簧22的弹力作用下和皮带轮8分离，调速水泵以一速运转，重新回到低流量泵水状态。
调速水泵一速旋转和二速旋转均是非接触传动或非摩擦传动，靠磁场力带动叶轮2转动，叶轮2的输出转速比由皮带轮输入的转速要低得多，调速水泵三速旋转是接触传动或摩擦传动，叶轮2与皮带轮8同速旋转，没有速度流失，因而速度要高得多。
实施例二
实施例二与实施例一的区别在于：实施例二中不包括驱动盘11和软铁盘19，当然也没有驱动盘11和皮带轮8形成的空腔，两圈软铁盘的位置有变化。其中，两圈软铁盘为：位于内圈的软铁盘15’和位于外圈的软铁盘17’，位于内圈的软铁盘15’与磁铁固定盘21上的永磁铁14的位置相对应，皮带轮8的外端面上嵌有永磁铁18’，位于外圈的软铁盘17’与皮带轮8上的永磁铁18’的位置相对应。
实施例二与实施例一的工作原理和工作过程基本相同，在此不做赘述。
本发明中，图4和图5中的永磁铁和软铁盘作用相同。
本发明双柔性三速调速水泵，可根据发动机的载荷大小与工况不同，改变水泵转速，进而改变水泵流量；同时又可调整磁铁固定盘和驱动盘上所布磁铁的大小和数量，改变永磁场力的大小，以适应不同发动机在不同载荷与工况下对冷却水流量的要求，达到了提高驾驶室的暖风效果，降低发动机冷态磨损，提高润滑效率、降低水泵本身的功耗的效果。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种双柔性三速调速水泵，其特征在于：包括水泵壳(1)、皮带轮(8)、水泵轴(4)，水泵轴(4)为轴连轴承，水泵轴(4)的一端装有水封(3)和叶轮(2)，其特征在于：水泵轴(4)的另一端穿过水泵壳(1)中心孔伸出到水泵壳(1)外侧，水泵壳(1)外套装双列轴承(9)，双列轴承(9)外圈与皮带轮(8)固定连接，皮带轮(8)的内侧腔内装有电磁铁芯(7)，电磁铁芯(7)与水泵壳(1)固定连接，皮带轮(8)的外侧固定连接有驱动盘(11)，驱动盘(11)内嵌有软铁盘(19)，驱动盘(11)上、与软铁盘(19)的对应位置处布有一圈永磁铁(18)，在驱动盘(11)和皮带轮(8)形成的空腔内装有大摩擦盘(25)、小摩擦盘(23)、磁铁固定盘(21)和复合驱动盘(12)，大摩擦盘(25)和大片弹簧(24)铆接，大片弹簧(24)固定连接在复合驱动盘(12)上，小摩擦盘(23)和小片弹簧(22)铆接，小片弹簧(22)固定连接在磁铁固定盘(21)上，磁铁固定盘(21)外圈布有一圈永磁铁(14)，磁铁固定盘(21)的内圈通过轴承(20)连接在水泵轴(4)的轴上，复合驱动盘(12)内嵌有两圈软铁盘，复合驱动盘(12)的内圈和水泵轴(4)压接配合；所述电磁铁芯(7)内间隔设有大电磁线圈(27)和小电磁线圈(26)；所述大电磁线圈(27)通电时，电磁铁芯(7)、皮带轮(8)和大摩擦盘(25)形成闭合磁路；两圈软铁盘为位于内圈的软铁盘(17)和位于外圈的软铁盘(15)，位于内圈的软铁盘(17)与驱动盘(11)上的永磁铁(18)的位置相对应，位于外圈的软铁盘(15)与磁铁固定盘(21)上的永磁铁(14)的位置相对应。
2.根据权利要求1所述的双柔性三速调速水泵，其特征在于：所述磁铁固定盘(21)和驱动盘(11)上分布的永磁铁数量为偶数，相邻两块永磁铁的磁极相反。
3.根据权利要求1所述的双柔性三速调速水泵，其特征在于：所述小电磁线圈(26)通电时，电磁铁芯(7)、皮带轮(8)和小摩擦盘(23)形成闭合磁路，磁铁固定盘(21)、位于外圈的软铁盘(15)及相邻两块永磁铁(14)形成闭合磁路，驱动盘(11)内嵌软铁盘(19)、位于内圈的软铁盘(17)及相邻两块永磁铁(18)形成闭合磁路。
4.一种双柔性三速调速水泵，其特征在于：包括水泵壳(1)、皮带轮(8)、水泵轴(4)，水泵轴(4)为轴连轴承，水泵轴(4)的一端装有水封(3)和叶轮(2)，其特征在于：水泵轴(4)的另一端穿过水泵壳(1)中心孔伸出到水泵壳(1)外侧，水泵壳(1)外套装双列轴承(9)，双列轴承(9)外圈与皮带轮(8)固定连接，皮带轮(8)的内侧腔内装有电磁铁芯(7)，电磁铁芯(7)与水泵壳(1)固定连接，在皮带轮(8)的外侧装有大摩擦盘、小摩擦盘、磁铁固定盘和复合驱动盘，大摩擦盘和大片弹簧铆接，大片弹簧固定连接在复合驱动盘上，小摩擦盘和小片弹簧铆接，小片弹簧固定连接在磁铁固定盘上，磁铁固定盘外圈布有一圈永磁铁(14’)，磁铁固定盘的内圈通过轴承(20)连接在水泵轴(4)的轴上，复合驱动盘内嵌有两圈软铁盘，复合驱动盘的内圈和水泵轴(4)压接配合；所述电磁铁芯(7)内间隔设有大电磁线圈(27)和小电磁线圈(26)；所述大电磁线圈(27)通电时，电磁铁芯(7)、皮带轮(8)和大摩擦盘形成闭合磁路；两圈软铁盘为：位于内圈的软铁盘(15’)和位于外圈的软铁盘(17’)，位于内圈的软铁盘(15’)与磁铁固定盘上的永磁铁(14’)的位置相对应，皮带轮(8)的外端面上嵌有永磁铁(18’)，位于外圈的软铁盘(17’)与皮带轮(8)上的永磁铁(18’)的位置相对应。
5.根据权利要求4所述的双柔性三速调速水泵，其特征在于：所述磁铁固定盘上分布的永磁铁数量为偶数，相邻两块永磁铁的磁极相反。
6.根据权利要求5所述的双柔性三速调速水泵，其特征在于：所述小电磁线圈(26)通电时，铁芯(7)、皮带轮(8)和小摩擦盘(23)形成闭合磁路。
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