CN109154300B - 包括支撑叶轮并具有电动驱动器和机械驱动器的泵组 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆发动机的冷却回路的泵组(1)，包括叶轮(2)，叶轮可绕轴线(X‑X)旋转。叶轮(2)包括桨叶部分(21)和具有支撑表面(220)的支撑部分(22)。泵组(1)进一步包括机械驱动器(3)和电动驱动器(5)，它们分别通过第一单向联接器(61)和第二单向联接器(62)可操作地连接到叶轮(2)。泵组(1)包括支撑和居中轴承(20)，支撑和居中轴承可操作地连接到支撑表面(220)，支撑和居中轴承适合于支撑并保持叶轮(2)居中于轴线(X‑X)上。

Description

包括支撑叶轮并具有电动驱动器和机械驱动器的泵组

技术领域

本发明涉及一种用于车辆冷却回路的泵组，该泵组优选地用于冷却诸如内燃机的发动机。

背景技术

众所周知，在发动机的正常使用期间，改变冷却动作的强度是适当的。

例如，当发动机正在以满负荷或在牵引条件下或在上坡路上或在较高的环境温度下工作时，强烈冷却是适当的。在其它使用状况下，不加强冷却反而是适当的，例如当启动发动机时或在使用后。

现有技术公开了已解决此需要的冷却泵。

事实上冷却泵已知用于电动操作的车辆，其中叶轮的旋转速度借助于电动驱动器来调节，并且因而通过叶轮以循环方式在冷却回路中运动的冷却剂液体的量也借助于电动驱动器来调节。

由于专用电子控制，电动操作泵在其应用上和在旋转控制的可能性上是极其多用途的，然而呈现低输送功率，受到车辆的电气系统所提供的电功率限制。更进一步地，这些泵在故障情况下不具有“故障防护”特点，即当电动发动机已经遭受破坏时紧急构造中发挥功能的可能性。

机械操作泵也是已知的，其中叶轮的旋转与内燃机的旋转次数有关；在这些方案中，冷却剂液体量的调节委托给放置在叶轮的上游或下游的特定调节元件，该特定调节元件适合于改变回路的贯通横截面，从而改变冷却剂液体的流量。

机械泵因此适合于输送高功率并明显证明是可靠的，但具有较少与发动机速度和调节元件的特征有关的多用途的冷却控制，并且机械泵通常太大。此外，在发动机为关闭的情况下，在“后运行”构造中，不会执行任何冷却。

此外，双驱动泵也是已知的，即包括电动驱动器和机械驱动器两者。

双驱动泵因此适合于利用两种类型驱动器的优点，然而呈现出这两种驱动器的特别复杂的管理以及特别铰接式的结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于车辆冷却回路的泵组，例如用于内燃机的泵组，其满足了所述要求，从而克服了所述缺点。换句话说，本发明的目的是提供一种双驱动泵组，其具有两个驱动器的简化管理并具有简单和紧凑的结构。

这种目的通过根据下文描述制成的泵组来实现。本文还涉及具有进一步有利方面的优选实施例变型。

一种用于车辆发动机的冷却回路的泵组，包括：-叶轮，能绕轴线旋转，所述叶轮包括：i)桨叶部分；和ii)支撑部分，沿所述轴线轴向地延伸并放置在所述桨叶部分的后面，所述支撑部分具有支撑表面，所述支撑表面放置在远离所述轴线的远端位置，具有圆形形状；-旋转体，沿所述轴线延伸，所述旋转体一体地连接到所述叶轮以使所述叶轮旋转地运动，其中所述旋转体是旋转轴或中央毂；-机械驱动器和包括电动发动机的电动驱动器；其中所述机械驱动器和所述电动驱动器分别通过第一单向联接器和第二单向联接器操作地连接到所述旋转体；其中所述泵组包括支撑和居中轴承，所述支撑和居中轴承定位在所述支撑表面上以支撑并保持所述叶轮居中于所述轴线上。

附图说明

在附图的帮助下，下面将对本发明的对象进行详细描述，其中：

图1是本发明泵组的第一实施例的示意性截面图；

图2显示了本发明泵组的第二实施例的示意性截面图；

图3显示了本发明泵组的第三实施例的示意性截面图。

具体实施方式

参考前述附图，附图中示出用于发动机(优选地内燃机)冷却系统的泵组。

本发明泵组包括可绕轴线X-X旋转的叶轮2，使得叶轮2的旋转对应于回路中预定量冷却剂液体的运动。

优选地，叶轮2是径向型的，即，使得进入的液体流具有总体基本上轴向的方向，并且输出的液体流具有径向的方向。

优选地，叶轮2包括设置有多个桨叶的桨叶部分21，旋转地运动的多个桨叶适合于对冷却剂液体执行动作。

此外，叶轮2包括支撑部分22，支撑部分呈现与支撑和居中轴承20可操作地连接的支撑表面220，支撑和居中轴承适合于支撑叶轮2并保持其居中于轴线X-X上，如下面所充分描述的。

优选地，泵组提供了双驱动器，即可机械地和电动地操作的双驱动器。为这种目的，泵组包括机械驱动器3和电动驱动器5两者，它们分别借助于第一单向联接器61和第二单向联接器62可操作地连接到叶轮2，如下面所全面描述的。

在一优选实施例中，泵组包括机械轴300，机械轴可由机械驱动器3旋转并可操作地连接到叶轮2。

在一优选实施例中，机械驱动器3包括用于驱动带的带轮33，该驱动带例如通过使用运动链连接到驱动轴。在一优选实施例中，所述带轮33是电磁带轮型的，使得其致动(即，其“抓握”)及其对叶轮的动作和其停止(即，其释放)是电动可控的。

然而，本发明不限于机械驱动器3或其控制的特定实施例。

类似地，在一些优选实施例中，泵组包括电动轴500，电动轴可由电动驱动器5旋转并进而可操作地连接到叶轮2。

优选地，电动驱动器5包括电动发动机50，电动发动机包括转子51和与转子51共轴的固定定子52。在一优选实施例中，所述转子51组装在电动轴500的转子部分501上；在其它实施例中，如下所述，转子51直接安装在连接到叶轮2的旋转体8上。

泵单元进一步包括电子控制单元55，其控制电动驱动器5和/或电磁带轮(如果设置的话)。

与机械驱动器3类似，本发明不限于机械驱动器5或其控制的特定实施例。

如上所述，这些驱动器都可操作地与叶轮2连接以控制其旋转速度；在具有机械轴300和电动轴500的实施例中，这些轴都与叶轮2可操作地连接以控制其旋转速度。

优选地，机械轴300和电动轴500沿轴线X-X延伸。

在一优选实施例中，机械轴300和电动轴500在叶轮2的两侧在两个相反的方向上延伸，优选地以如呈现出机械驱动器3位于叶轮2后面且电动驱动器5位于叶轮2前面的这种方式。

在一进一步的优选实施例中，机械轴300和电动轴500相对于叶轮2在相同方向上延伸，一个与另一个是同心的。

优选地，机械驱动器3和电动驱动器4两者都放置在叶轮2的后面；在进一步的实施例中，机械驱动器3和电动驱动器4两者都放置在叶轮2的前面。

在一优选实施例中，泵组进一步包括沿轴线X-X延伸的旋转体8，旋转体一体地连接到叶轮2以使其旋转地运动。优选地，电动驱动器3和机械驱动器5借助于第一单向联接器61和第二单向联接器62可操作地连接到所述旋转体8。

例如，在一优选实施例中，电动驱动器300和机械驱动器500借助于第一单向联接器61和第二单向联接器62可操作地连接到所述旋转体8以控制其旋转。

优选地，旋转体8是旋转轴。也就是说，旋转体8在长度上沿轴线X-X延伸，优选地超过叶轮2的高度，例如在桨叶部分21的前面和/或支撑部分22的后面延伸，并且/或者，在一些实施例变型中，在桨叶部分21的前面和支撑部分22的后面延伸。

根据一进一步的优选实施例，旋转体8是中央毂。也就是说，旋转体8在长度上沿轴线X-X延伸，但基本上通过伸展基本上等于叶轮2的高度。

优选地，第一单向联接器61和第二单向联接器62共同模制在旋转体8中。

优选地，旋转体8和叶轮2是一件式的。例如，旋转体8和叶轮2模制在一起。

在一优选实施例中，旋转体8具有沿轴线X-X延伸的壳体腔80，第一单向联接器61和第二单向联接器62容纳在壳体腔中。在此实施例中，例如，机械轴叶轮端302和电动轴叶轮端502进而容纳在旋转体8内部。

优选地，在一优选实施例中，机械轴叶轮端302包括沿轴线X-X延伸的销302'，而电动轴叶轮端502包括适合于容纳并旋转地支撑销302'的壳体502'。

反之，在一实施例变型(未显示)中，电动轴叶轮端502包括沿轴线X-X延伸的销，而机械轴叶轮端302包括适合于容纳并旋转地支撑销的壳体。

根据一优选实施例，所述销容纳在相应的壳体中，该壳体包括适合于限制两个轴之间的摩擦的衬套。

根据一优选实施例，泵组包括一对密封元件91、92，其可操作地连接到旋转体8的端部，以将壳体腔80与冷却剂液体120密封地隔离。

优选地，旋转体8具有叶轮端81和驱动端85，叶轮2一体地装配到叶轮端，第一单向联接器61和第二单向联接器62可操作地连接到驱动端。例如，驱动端85在内部容纳第一单向联接器61并在外部容纳第二单向联接器62(如通过图2中的示例所示)。

在其它实施例中，如上所述，这些驱动器通过旋转体8上的单向联接器而做出动作；后者在长度上延伸，呈现第一操作部分810和第二操作部分820，第一单向联接器61装配在第一操作部分上，第二单向联接器62装配在第二操作部分上。

例如，在具有机械轴300和具有电动轴500的实施例中，这些轴包括机械轴叶轮端302和电动轴叶轮端502，它们分别借助于第一单向联接器61和第二单向联接器62可操作地连接到叶轮2。

换句话说，在机械轴300和叶轮2之间插入有第一单向联接器61，而在电动驱动器500和叶轮2之间放置有第二单向联接器62。

根据一优选实施例，第一单向联接器61包括用于支撑电动轴300和/或旋转体8旋转的滚动轴承。例如，滚动轴承是具有滚子或滚针的类型，具有放置在从动环和驱动环之间的滚动元件。

根据一优选实施例，第二单向联接器62包括用于支撑机械轴500和/或旋转体8旋转的滚动轴承。例如，滚动轴承是具有滚子或滚针的类型，具有放置在从动环和驱动环之间的滚动元件。

根据上面的描述，在一优选实施例中，第一单向联接器61和第二单向联接器62沿轴线X-X并排布置。此外，在一进一步的优选实施例中，第一单向联接器61和第二单向联接器62彼此同心地布置。例如，在此实施例中，第一单向联接器61和第二单向联接器62轴向地平行于轴线X-X，对于至少一部分而言它们是叠置的。

根据一优选实施例，叶轮2的支撑部分22沿轴线X-X轴向地延伸并定位在桨叶部分21的后面。

优选地，支撑表面220放置在远离轴线X-X的远端位置，优选地具有圆形形状。

也就是说在一优选实施例中，支撑表面220具有环形形式。

优选地，支撑和居中轴承20定位在支撑表面220内部，支撑表面适合于保护和遮挡它。

在其它实施例中，支撑和居中轴承20反之放置在支撑表面220外部。

根据一优选实施例，支撑和居中轴承20是滚珠轴承。

优选地，因此，支撑和居中轴承20适合于支撑叶轮2，从而吸收冷却剂液体在其上且特别是在桨叶部分21上的动作。

优选地，事实上，泵组包括泵体，叶轮室120限定在泵体中，叶轮2和旋转体8以及支撑和居中轴承20容纳在叶轮室中。

在此叶轮室120中，冷却剂液体因此适合于在推力下通过抽吸入口121朝向出口122流动。

优选地，因此，叶轮室120成形为允许容纳叶轮2并允许冷却剂液体在其内部的恰当流动。

在一优选实施例中，再者叶轮室120包括环形壳体125，支撑表面220以及支撑和居中轴承20容纳在环形壳体中。

优选地，环形壳体125定位在叶轮2的后面，并且特别地成形为允许将支撑表面220和支撑轴承20容纳在其内部。换句话说，环形壳体125具有与将支撑表面220和支撑轴承20容纳在其内部所需的空间基本上互补的形状。

根据一优选实施例，因此一对密封元件91、92适合于密封地隔离壳体腔80，以防止叶轮腔120中传输的冷却剂液体120润湿第一单向联接器61和第二单向联接器62。

优选地，泵组适合于呈现与双驱动器有关的所有优点。

例如，当启动车辆时，如果发动机仍然是冷的(所谓的“暖机”构造)，则致动电磁带轮，以便在停止电动驱动器5的同时使机械轴300上的动作脱离。因此，叶轮2保持静止，液体不会在回路中循环并且发动机更快地暖机。

根据另一示例，在重载状况下，诸如当车辆典型地以低速(例如在低发动机转速下)牵引拖车或正上坡时，电动驱动器5致动，以便以比由机械驱动器3和由机械轴300引起的速度更大的速度使电动轴500旋转，因而引起叶轮2以由电动轴500引起的速度来旋转。

有利地，在此构造中，第一单向联接器61使叶轮2旋转地从机械轴300中脱离，从而减少由电动驱动器5旋转地拖动的质量。

根据一进一步示例，在使用车辆之后，如果冷却剂液体仍然非常热，则电动驱动器5致动从而使叶轮2保持旋转(此阶段称为“后运行”)。这样，叶轮2以预定的旋转速度旋转，而机械驱动器3完全停止，这是因为车辆发动机是关闭的。特别是，例如，不给电磁带轮供应能量，因为其对于旋转轴的运动而言是没有必要的。在此情况中，第一单向联接器61也会使叶轮2旋转地从机械轴300中脱离，从而减少由电动驱动器4旋转地拖动的质量。

总体上，因此，每当有必要增加与机械驱动器3无关而与发动机速度有关的冷却能力时，电动驱动器5都是可致动的。

例如，在一实施例中，其中泵组包括机械驱动器3，机械驱动器具有机械型的“经典带轮”(因此不是电子控制的)和上述节流阀，在发动机仍然是冷的并需要尽可能快地加热的上述“暖机”阶段中，循环中的冷却剂液体的量通过控制放置在叶轮室下游的另一机械部件(例如控制阀)的定位来调节。

创新地，根据本发明的泵组满足了发动机的冷却要求并克服了上面所述的缺点。

有利地，根据本发明的泵组是非常灵活的，从而呈现出双类型驱动器的所有优点。

再者，有利地，泵组在尺寸上是特别紧凑且小的，从而使其特别适合于容纳在发动机车辆的发动机舱中。

一进一步的有利方面在于这样的事实，叶轮的双驱动器通过单向联接器的存在以特别简单且有效的方式来控制，从而将由更快的驱动器引起的旋转动作传递到叶轮。换句话说，有利地，从电动驱动器到机械驱动器的转换通过单向联接器来机械地操作，并且反之亦然。因此，有利地，泵组的电子管理是非常简单的。

有利地，机械驱动器和电动驱动器的设计是极其简化的并可由工程师优化。例如，电磁带轮(如果设置的话)不需要特定的设计更新。此外，电动发动机的转子在不需要特定的屏蔽轴承(screening bearings)的情况下直接安装在电动轴上，因而限制了转子的轴向尺寸。

有利地，即使当例如在“暖机”的状况下发动机正常运行，泵组也能够避免冷却动作，对发动机进行加热是适当的。此外，泵单元具有“故障防护”特征。实际上，在电动驱动器发生故障的情况下，泵组由于机械驱动器和第二单向联接器会继续确保叶轮的运动。

此外，根据一进一步的有利方面，泵组在“后运行”的状况下(即，发动机关闭)是运行着的。有利地，在“后运行”的状况下，避免给电磁带轮电动地提供动力是有可能的，从而节省电力。

此外，有利地，第二单向联接器在叶轮制造成通过机械驱动器旋转的构造中防止转子旋转地由轴拖动；因而不会产生磁摩擦(转子-定子组也不会像发电机一样工作)。

再者，有利地，第一单向联接器和第二单向联接器是可根据电动驱动器和机械驱动器所需的不同动作选择有不同特征。

一进一步的有利方面在于这样的事实，叶轮由于直接在其上工作的居中和支撑轴承的存在而支撑并保持居中。

根据一进一步的有利方面，单向联接器不受冷却剂液体动作的影响，冷却剂液体的动作反之由居中和支撑轴承吸收。

有利地，自身居中且自身支撑的叶轮不需要机械轴和电动轴(当存在时)的完全对齐，对于这些轴而言也没有必要通过联接器支撑旋转体和/或叶轮。

有利地，旋转体和叶轮具有紧凑的尺寸并可设计成利用居中和支撑轴承的存在及其带来的优点。

有利地，本发明的泵组甚至可有效地应用为耦接至典型地具有发动机增压的下一代发动机组。这些发动机组适合于即使在低转速下也会传送高功率，因此使得有限效率的机械驱动器(因此，叶轮的液压性能有限)由本发明的泵组通过电动驱动器来恢复。

明显的是本领域的技术人员可以对上述泵组做修改以便满足偶然性要求，所有要求都包含在如由以下权利要求书所限定的保护范围内。

此外，描述为属于可能实施例的每种变型都可以独立于所描述的其它实施例来实现。

Claims (13)

1.一种用于车辆发动机的冷却回路的泵组，包括：

-叶轮(2)，能绕轴线(X-X)旋转，所述叶轮包括：i)桨叶部分(21)；和ii)支撑部分(22)，沿所述轴线(X-X)轴向地延伸并放置在所述桨叶部分(21)的后面，所述支撑部分具有支撑表面(220)，所述支撑表面放置在远离所述轴线(X-X)的远端位置，具有圆形形状；

-旋转体(8)，沿所述轴线(X-X)延伸，所述旋转体一体地连接到所述叶轮(2)以使所述叶轮旋转地运动，其中所述旋转体(8)是旋转轴或中央毂；

-机械驱动器(3)和包括电动发动机(50)的电动驱动器(5)；

其中所述机械驱动器(3)和所述电动驱动器(5)分别通过第一单向联接器(61)和第二单向联接器(62)操作地连接到所述旋转体(8)；

其中所述泵组包括支撑和居中轴承(20)，所述支撑和居中轴承定位在所述支撑表面(220)上以支撑并保持所述叶轮(2)居中于所述轴线(X-X)上。

2.根据权利要求1所述的泵组，其中所述支撑和居中轴承(20)定位在所述支撑表面(220)内部。

3.根据权利要求1或2所述的泵组，其中所述支撑和居中轴承(20)是滚珠轴承。

4.根据权利要求1或2所述的泵组，所述泵组进一步包括泵体，叶轮室(120)限定在所述泵体中，所述叶轮室容纳所述叶轮(2)以及所述支撑和居中轴承(20)。

5.根据权利要求4所述的泵组，其中所述叶轮室(120)包括环形壳体(125)，所述支撑表面(220)以及所述支撑和居中轴承(20)容纳在所述环形壳体中。

6.根据权利要求1或2所述的泵组，其中所述旋转体(8)和所述叶轮(2)是一件式的。

7.根据权利要求1或2所述的泵组，其中所述旋转体(8)具有沿所述轴线(X-X)的壳体腔(80)，所述第一单向联接器(61)和所述第二单向联接器(62)容纳在所述壳体腔中。

8.根据权利要求7所述的泵组，所述泵组包括一对密封元件(91、92)，所述一对密封元件操作地连接到所述旋转体(8)的端部以将所述壳体腔(80)与冷却剂液体(120)密封地隔离。

9.根据权利要求1或2所述的泵组，其中所述旋转体(8)具有叶轮端(81)和驱动端(85)，所述叶轮(2)一体地装配到所述叶轮端，所述第一单向联接器(61)和所述第二单向联接器(62)操作地连接到所述驱动端。

10.根据权利要求1或2所述的泵组，其中所述旋转体(8)通过呈现第一操作部分(810)和第二操作部分(820)而在长度上延伸，所述第一单向联接器(61)装配在所述第一操作部分上，所述第二单向联接器(62)装配在所述第二操作部分上。

11.根据权利要求1或2所述的泵组，所述泵组包括能由所述机械驱动器(3)旋转的机械轴(300)并包括能由所述电动驱动器(5)旋转的电动轴(500)，其中所述机械轴(300)和所述电动轴(500)借助于相应的单向联接器操作地连接到所述旋转体(8)。

12.根据权利要求1或2所述的泵组，其中所述电动驱动器(5)和所述机械驱动器(3)在所述叶轮(2)的相对侧上延伸，使得所述机械驱动器(3)放置在所述叶轮(2)的后面，而所述电动驱动器(5)在所述叶轮(2)的前面。

13.根据权利要求11所述的泵组，其中所述电动驱动器(5)和所述机械驱动器(3)在所述叶轮(2)的相同侧上延伸，使得所述机械轴(300)和所述电动轴(500)彼此同心地延伸。

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