CN107448393B - 可变流量行星齿轮式水泵 - Google Patents

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Abstract

一种可变流量行星齿轮式水泵，本发明包括行星齿轮、电机、水泵轴，所述行星齿轮的齿圈通过皮带由发动机的曲轴驱动旋转；所述行星齿轮的太阳轮与水泵轴固定连接；所述行星齿轮的行星架与电机轴固定连接；在所述行星齿轮安装有所述行星架的一侧，所述行星架与所述电机轴固定连接，在所述行星齿轮的另一侧所述太阳轮与所述水泵轴固定连接；根据发动机工况对水泵的流量进行调节，水泵有三种工作状态。其有益效果是，设计合理，能够根据发动机工况对水泵的流量进行调节；发动机停止运行之后，可以通过电机驱动水泵实施后冷却，水泵工作稳定性好。

Description

可变流量行星齿轮式水泵
技术领域
本发明涉及一种行星齿轮式水泵，尤其是涉及一种可变流量行星齿轮式水泵，属于汽车发动机制造技术领域。
背景技术
汽车发动机的水循环系统广泛采用机械水泵，也有的采用电子水泵。
传统的机械水泵是通过皮带与发动机曲轴直接连接，水泵流量由发动机的转速决定，而机械水泵的流量是根据发动机所需的最大散热量设计的，当发动机正常工作时，转速高，因而水泵的流量过大，发动机易被过度冷却，并且机械水泵不能根据发动机工况对水泵的流量进行调节。由于机械水泵的动力是来自于发动机，如果发动机停止转动，则水泵也随之停止转动，而此时发动机将持续给冷却液传递热量，冷却液可能会沸腾，无法实现对冷却系统的后冷却。
电子水泵可以通过控制系统对水泵流量进行调节，由于电子水泵的动力来自于电机，在发动机停止转动后可以控制电子水泵依然工作，实现后冷却。但是电子水泵的不足之处是稳定性差。
发明内容
为了克服现有机械水泵不能根据发动机工况对水泵的流量进行调节、无法实现对冷却系统的后冷却，以及电子水泵的稳定性差的不足，本发明提供一种可变流量行星齿轮式水泵。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可变流量行星齿轮式水泵包括行星齿轮、电机、水泵轴，所述行星齿轮的齿圈通过皮带由发动机的曲轴驱动旋转；所述行星齿轮的太阳轮与水泵轴固定连接；所述行星齿轮的 行星架与电机轴固定连接。
在所述行星齿轮安装有所述行星架的一侧，所述行星架与所述电机轴固定连接；在所述行星齿轮的另一侧所述太阳轮与所述水泵轴固定连接。
根据发动机工况对水泵的流量进行调节，水泵有以下三种工作状态，
当所述发动机驱动水泵运转，水泵能够满足冷却循环要求，所述电机处于发电状态；
或者，当所述发动机驱动水泵运转，水泵不能满足冷却循环要求，所述发动机和所述电机共同驱动水泵运转；
或者，当所述发动机停止运行，还需要所述水泵提供冷却循环，所述电机驱动水泵运转。
当所述发动机驱动水泵运转，水泵能够满足冷却循环要求，所述电机处于发电状态时，所述发动机通过曲轴、皮带带动所述齿圈转动，所述齿圈再依次通过所述行星轮、太阳轮驱动所述水泵轴旋转；与此同时，所述行星轮依次通过所述行星架、电机轴将多余的机械能转化为电能。
当所述发动机驱动水泵运转，水泵不能满足冷却循环要求，所述发动机和所述电机共同驱动水泵运转时，所述发动机通过曲轴、皮带带动所述齿圈转动，所述齿圈再依次通过所述行星轮、太阳轮驱动所述水泵轴旋转；所述电机的电机轴驱动所述行星架转动，所述行星架再依次通过所述行星轮、太阳轮驱动所述水泵轴旋转。
当所述发动机停止运行，还需要所述水泵提供冷却循环，所述电机驱动水泵运转时，所述电机的电机轴驱动所述行星架转动，所述行星架再依次通过所述行星轮、太阳轮驱动所述水泵轴旋转。
所述太阳轮与所述水泵轴采用平键或花键连接。
所述电机轴与所述行星架采用平键或花键连接。
所述电机轴与所述行星架的轴头还可以通过结合套连接。在所述电机轴与所述行星架轴头相接的端部，电机轴、行星架轴头的外圆有尺寸相同的外花键，所述结合套的内孔有与所述电机轴、行星架轴头相配合的内花键。
本发明的有益效果是，设计合理，能够根据发动机工况对水泵的流量进行调节；发动机停止运行之后，可以通过电机驱动水泵实施后冷却，水泵工作稳定性好。
附图说明
图1是本发明可变流量行星齿轮式水泵的结构示意图Ⅰ。
图2是本发明可变流量行星齿轮式水泵的结构示意图Ⅱ。
图中：1.齿圈，2.行星轮，3.行星架，4.行星齿轮，5.结合套，6.电机轴，7.皮带，8.太阳轮，9.水泵轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。
参见附图1、2。本发明可变流量行星齿轮式水泵的行星齿轮4包括齿圈1、太阳轮8、以及在行星架3上安装的行星轮2，本发明的实施例中行星轮2的数量为3个，但不限于3个。本发明可变流量行星齿轮式水泵的动力来自发动机和/或电机。
所述行星齿轮4的齿圈1通过皮带7由发动机的曲轴驱动旋转；所述行星齿轮4的太阳轮8与水泵轴9固定连接；所述行星齿轮4的行星架3与电机轴6固定连接。本实施例中在所述行星齿轮4安装有所述行星架3的一侧，行星架3 与所述电机轴6固定连接；在所述行星齿轮4的另一侧所述太阳轮8与所述水泵轴9固定连接。
进一步，所述太阳轮8与所述水泵轴9采用平键或花键连接，所述太阳轮8驱动水泵轴9旋转。
进一步，所述电机轴6与所述行星架3采用平键或花键连接，电机驱动所述行星架3旋转。
进一步，所述电机轴6与所述行星架3的轴头还可以通过结合套5固定连接，电机驱动所述行星架3旋转。在所述电机轴6与所述行星架3轴头相接的端部，电机轴6、行星架3轴头的外圆有尺寸相同的外花键，所述结合套5的内孔有与所述电机轴6、行星架3轴头相配合的内花键。
本发明可变流量行星齿轮式水泵通过发动机ECU控制，能够根据发动机工况对水泵的流量进行调节，水泵有以下三种工作状态，
当所述发动机正常工作，水泵能够满足冷却循环要求，所述电机处于停止工作状态；
或者，当所述发动机正常工作，水泵仍不能满足冷却循环要求，所述发动机和所述电机同时工作驱动水泵运转，增加水泵的流量；
或者，当所述发动机停止工作，所述水泵还需要提供冷却循环，所述电机驱动水泵运转工作。
当车辆正常行驶，且所述发动机工作能够满足冷却需求，所述电机处于充电状态时，所述发动机通过曲轴、皮带7带动所述齿圈1转动，所述齿圈1再依次通过所述行星轮2、太阳轮8驱动所述水泵轴9旋转；与此同时，所述行星轮2依次通过所述行星架3、电机轴6将多余的机械能转化为电能。
当车辆高速行驶，发动机的负荷大时，所需要的散热量也会较大，仅有所 述发动机的工作无法满足冷却需求时，启动电机工作，由所述发动机和电机共同驱动所述水泵轴旋转，即：所述发动机通过曲轴、皮带7带动所述齿圈1转动，所述齿圈1再依次通过所述行星轮2、太阳轮8驱动所述水泵轴9旋转；与此同时，所述电机的电机轴6驱动所述行星架3转动，所述行星架3再依次通过所述行星轮2、太阳轮8驱动所述水泵轴9旋转，此时水泵的转速进一步上升，冷却系统内部的流量上升，散热量加大。
当汽车在高速运行之后停车，所述发动机停止工作，此时，由于发动机缸体缸盖的温度较高，发动机将持续给冷却液传递热量，冷却液可能会沸腾，因此系统仍然需要冷却，通过所述电机驱动水泵工作，实施后冷却，即所述电机的电机轴6驱动所述行星架3转动，所述行星架3再依次通过所述行星轮2、太阳轮8驱动所述水泵轴9旋转，水泵运转带走发动机上的热量防止“开锅”。
上述发动机、电机的状态均由发动机ECU根据发动机工况实施控制，通过控制所述水泵轴的转速，调节水泵流量，达到间接控制发动机冷却液流量的目的。
应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。

Claims (8)

1.一种可变流量行星齿轮式水泵，包括行星齿轮、电机、水泵轴，其特征是：所述行星齿轮的齿圈通过皮带由发动机的曲轴驱动旋转；所述行星齿轮的太阳轮与水泵轴固定连接；所述行星齿轮的行星架与电机轴固定连接；
在所述行星齿轮安装有所述行星架的一侧，所述行星架与所述电机轴固定连接；在所述行星齿轮的另一侧所述太阳轮与所述水泵轴固定连接；
根据发动机工况对水泵的流量进行调节，水泵有以下三种工作状态，
当所述发动机驱动水泵运转，水泵能够满足冷却循环要求，所述电机处于发电状态；
或者，当所述发动机驱动水泵运转，水泵不能满足冷却循环要求，所述发动机和所述电机共同驱动水泵运转；
或者，当所述发动机停止运行，还需要所述水泵提供冷却循环，所述电机驱动水泵运转。
2.根据权利要求1所述可变流量行星齿轮式水泵，其特征是：当所述发动机驱动水泵运转，水泵能够满足冷却循环要求，所述电机处于发电状态时，所述发动机通过曲轴、皮带带动所述齿圈转动，所述齿圈再依次通过所述行星轮、太阳轮驱动所述水泵轴旋转；与此同时，所述行星轮依次通过所述行星架、电机轴将多余的机械能转化为电能。
3.根据权利要求1所述可变流量行星齿轮式水泵，其特征是：当所述发动机驱动水泵运转，水泵不能满足冷却循环要求，所述发动机和所述电机共同驱动水泵运转时，所述发动机通过曲轴、皮带带动所述齿圈转动，所述齿圈再依次通过所述行星轮、太阳轮驱动所述水泵轴旋转；所述电机的电机轴驱动所述行星架转动，所述行星架再依次通过所述行星轮、太阳轮驱动所述水泵轴旋转。
4.根据权利要求1所述可变流量行星齿轮式水泵，其特征是：当所述发动机停止运行，还需要所述水泵提供冷却循环，所述电机驱动水泵运转时，所述电机的电机轴驱动所述行星架转动，所述行星架再依次通过所述行星轮、太阳轮驱动所述水泵轴旋转。
5.根据权利要求2-4任一所述可变流量行星齿轮式水泵，其特征是：所述太阳轮与所述水泵轴采用平键或花键连接。
6.根据权利要求5所述可变流量行星齿轮式水泵，其特征是：所述电机轴与所述行星架采用平键或花键连接。
7.根据权利要求5所述可变流量行星齿轮式水泵，其特征是：所述电机轴与所述行星架的轴头通过结合套连接。
8.根据权利要求7所述可变流量行星齿轮式水泵，其特征是：在所述电机轴与所述行星架轴头相接的端部，电机轴、行星架轴头的外圆有尺寸相同的外花键，所述结合套的内孔有与所述电机轴、行星架轴头相配合的内花键。
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