CN110325742A - 具有电马达控制装置的、用于使得燃烧发动机的冷却流体再循环的泵 - Google Patents

Abstract

用于使得具有燃烧发动机的车辆的冷却流体再循环的泵，包括：‑泵体(11)，该泵体设计成固定在车辆发动机的基座(11a)上；‑叶轮(1)，该叶轮插入容纳冷却流体的腔室内部，并安装在从动轴(2)上，‑至少一个第一电马达(50)，用于驱动叶轮(1)的轴(2)；其中，‑所述电马达(50)包括：固定定子(51)，该固定定子安装在泵的本体(11)上并在它的外侧；以及转子(52)，该转子相对于定子布置在径向外部，并通过传动装置(54、54a；354、354a；54a、66)而与在冷却流体室外部的、泵的叶轮(1)的轴(2)连接，其中，电马达设计成独立于燃烧发动机而操作。

Description

具有电马达控制装置的、用于使得燃烧发动机的冷却流体再 循环的泵

技术领域

本发明涉及一种用于使得燃烧发动机的冷却流体再循环的泵，特别是车辆的燃烧发动机，该泵有独立于燃烧发动机的电马达控制装置。

背景技术

在用于发动机(特别是燃烧发动机)生产的领域中已知需要通过冷却流体的再循环来冷却所述发动机，该冷却流体通过相应的再循环泵来驱动，该再循环泵的叶轮插入容纳冷却流体的腔室内部，并通过由滑轮驱动的轴和通过与由发动机操作的驱动轴连接的皮带而旋转。

还已知冷却流体的再循环必须以这样的流速来进行，该流速取决于由发动机的实际使用条件和外部温度来确定的实际冷却要求，以便避免在装置的全速下进行恒定和不必要的操作，该装置的全速将消耗有用功率，并因此增加各种部件的磨损和车辆的消耗水平。

还已知为了解决该问题，已经提出了用于控制泵叶轮轴的操作的装置，叶轮轴的旋转取决于摩擦联轴器的接合(用于根据发动机轴的速度来传递旋转运动)和电马达，以便独立于发动机轴以控制速度来进行旋转，当摩擦联轴器脱开时起动电马达。

这些装置的示例例如由WO2012/142065和IT102014902265953中已知。

尽管实现它们的功能，但是这些装置仍然有很多缺陷，这些缺陷限制了它们的应用，特别是因为结构的特定配置导致需要更大的轴向和径向尺寸，这与用于容纳在发动机舱内的组件的座的小尺寸不相容。

在DE19801160中介绍了现有技术的其它示例，其中，电马达布置在泵叶轮的轴和操作滑轮之间，该操作滑轮与燃烧发动机连接，用于产生旋转扭矩。

电马达并不独立于燃烧发动机而作用在叶轮上，而是只能确定叶轮驱动滑轮的转速变化。当燃烧发动机关闭时，电马达将因此不起作用。

EP3096019和US2004/234395介绍了具有电马达的再循环泵，其中，电马达的转子直接安装在冷却流体腔室内部的、泵的叶轮上，而定子安装在辅助密封腔室内部。由于转子上的液体产生的阻力而导致效率损失，且双湿/密封腔室方案还有这样的效果：电部件的维护从冷却回路中产生液体泄漏，因此不适合应用于机动车辆。

因此，提出的技术问题是提供一种使得用于车辆等的发动机的流体再循环的泵，该泵能够独立于燃烧发动机根据发动机的实际冷却需要来产生叶轮转速的变化，特别是在燃烧发动机关闭的情况下。

对于该问题，还需要使得该控制装置应当有较小尺寸，但是能够在发动机的低转速时也产生高扭矩，以便也可应用于重型车辆的高容量泵。该重型车辆有低速发动机，或者在燃烧发动机高速操作的情况下叶轮低速旋转。

还需要使得该装置应当容易且廉价地制造和装配，并能够在不需要特殊改变的情况下很容易地安装在泵体上。

发明内容

根据本发明，这些结果通过根据权利要求1的特征的、用于使得车辆等的发动机的冷却流体再循环的泵来实现。

附图说明

通过下面参考附图对本发明主题的实施例的非限定示例的说明，可以获得进一步的细节，附图中：

图1表示了根据本发明的循环泵的第一实施例的、沿竖直径向平面的剖视图；

图2表示了根据本发明的循环泵的第二实施例的、类似于图2的视图；

图3表示了根据本发明的循环泵的第三实施例的、类似于图1的视图。

具体实施方式

如图1中所示，假设(没有限制意义)一对参考轴，即，纵向轴线X-X，为了方便而与泵叶轮轴的旋转轴线一致，以及横向/径向轴线Y-Y，与纵向轴线正交，用于使得车辆等的冷却流体再循环的泵的叶轮1布置于腔室内，该腔室在使用时容纳冷却流体，因此确定为湿腔室；叶轮1安装在轴2的第一端上，该轴2容纳在固定单元10中，该固定单元10包括泵体11，该泵体11再固定在车辆发动机的基座11a上。

与轴2同轴的密封垫圈12保证湿腔室内的流体不能漏出，密封垫圈12和轴承13布置在泵体11内部，叶轮轴2键接在该轴承13的内圈上。

电马达50键接在泵体11的外侧：

-该电马达50的径向内部定子51由所述泵体11支承，以及

-该电马达50的转子52(沿径向在定子51的外侧)与叶轮的驱动轴2连接，在叶轮的湿腔室的外侧。在所示示例中，转子52通过由凸缘54形成的传动装置来连接，该凸缘54包括至少一个臂54a，该臂54a平行于纵向方向X-X延伸，所述转子附接在该臂54a上。

用于马达的电供给通过与马达的电源(未示出)连接的导线53来提供。

根据优选的实施方式，设想：

-马达是无刷类型，具有与转子52成一体的永磁体，该转子52通过定子绕组的合适电激励来旋转驱动；

-马达10包括在定子磁极上的至少两对绕组，该至少两对绕组并联地与驱动无刷马达的驱动器70连接。

而且，驱动器70又可以包括具有CPU 71的两部分设置，该CPU71控制第一驱动器72a和第二驱动器72b，用于驱动相应的第一电桥73a和第二电桥73b；这样，可以提供称为术语“故障安全”的设置，因此，在一个绕组和/或驱动器70的一个部分发生故障或破损的情况下，另一绕组仍然可操作，从而保证叶轮1的运动，因此保证用于燃烧发动机的冷却流体的再循环。

而且，设想两个绕组可以包括不同数量的极性，以便提供不同扭矩，例如：用于正常操作的高扭矩和用于故障安全紧急情况操作的低扭矩。

如图2中所示，设想了冷却流体再循环泵的还一实施例，所述实施例包括摩擦联轴器60和电磁类型的控制装置。

详细说，摩擦联轴器包括：

-电磁体61，该电磁体61固定在泵体11上；

-基本C形的转子62，该转子62布置在电磁体61的外侧，并与套筒66连接，该套筒66键接在叶轮1的轴2上；

-圆形环63，该圆形环63轴向布置在转子62的外侧并在与叶轮1相反的一侧，且合适成形，该圆形环63在它的外周边缘上形成有滑轮63a，该滑轮63a适用于与皮带3接合，用于从燃烧发动机的轴传递运动；环63通过螺钉64a而固定在轴承64上，该轴承64再键接在与叶轮1的轴2成一体的所述套筒66上；

-电枢65，该电枢65布置在电磁体61的前面，并相对于转子62在电磁体61的相反侧，通过弹性膜65a而与环63连接，该弹性膜65a设计成允许电枢沿轴向方向运动，但是防止它相对于所述环进行相对旋转。

如图所示，C形转子62的径向外部轴向臂62a与支承电马达50的转子52的臂54a连接在一起-或者优选是形成为单件。

图3表示了根据本发明的泵的第三实施例，在这种情况下，该泵具有：

-)具有定子51的第一马达50，该第一马达50键接在泵体11上，具有定子151的第二马达150，该第二马达150与第一马达50同轴地键接在泵体上；

-第一马达50的转子52(径向地位于定子51的外侧)和第二马达350的转子152(径向地位于定子151的外侧)通过由凸缘354形成的传动装置而与叶轮1的轴2连接，该凸缘354包括至少一个臂354a，该臂354a平行于纵向方向XX延伸一段长度，以便使得两个所述转子52、152能够连接在一起。

用于马达的电供给通常通过与马达的电源(未示出)连接的导线53来获得。在马达150的情况下，也能够通过双定子绕组来提供故障安全操作，该双定子绕组由相应的第二驱动器170来控制，该第二驱动器170与用于控制泵的第一马达50的驱动器70类似，因此不再详细介绍。

特别是，除了第一马达50之外还存在第二马达150使得能够减小所述马达的整体尺寸，特别是径向尺寸，从而简化了装配操作，且还能够使得各马达的功率消耗分开(与单个大尺寸马达的功率消耗相比)。

对于图1、图2和图3所示的全部设置，泵的操作如下：

-)在正常操作条件下，向定子51供给可变电流产生磁场，该磁场与转子52的永磁体相关联，使得转子旋转，因此使得凸缘54(图1)或转子62(图2)或凸缘354(图3)旋转，该凸缘54或转子62或凸缘354再操作泵的轴2，因此操作叶轮1；

-)在组件的某些部件发生故障和/或破损的情况下，故障安全装置介入，这包括：

-在图1的情况下，两个定子绕组中的、仍然有效的任何一个介入；

-在图2的情况下，摩擦联轴器60介入，该摩擦联轴器60通过电磁体61的激励而使电枢65收回，从而使得转子62通过滑轮63a和皮带3而与环63连接和因此与燃烧发动机连接；

-在图3的情况下，两个马达50、150中的任何一个介入。

因此清楚，通过根据本发明的泵，能够如何实现车辆冷却流体的有效再循环，该冷却流体可以根据实际需要通过合适设置电马达的尺寸/通电来改变，并提高扭矩从电马达传递给泵叶轮1的效率(由于更大的杠杆臂，该更大杠杆臂由与泵轴连接的转子的径向外部布置而产生)。

而且，由于马达转子提供在定子外侧，在优选实施例中，能够获得与泵轴或与电磁摩擦联轴器的转子的单件连接，从而导致简化机械加工和装配以及更小质量，因此在生产时和当泵安装在燃烧发动机上时都有较低能耗。

另外，根据本发明的泵还保证叶轮1在电故障的情况下旋转，从而避免车辆在到达它的目的地之前停止。

尽管结合本发明的多个实施例和多个优选实施方式来进行介绍，但是应当理解，本专利的保护范围只由下面的权利要求来确定。

Claims (13)

1.用于使得具有燃烧发动机的车辆的冷却流体再循环的泵，包括：

-泵体(11)，所述泵体设计成固定在车辆发动机的基座(11a)上；

-叶轮(1)，所述叶轮插入容纳冷却流体的腔室内部，并安装在从动轴(2)上，

-至少一个第一电马达(50)，用于驱动叶轮(1)的轴(2)；

其特征在于：

-所述第一电马达(50)包括：固定的定子(51)，所述定子安装在泵体(11)上并在所述泵体的外侧；以及转子(52)，所述转子相对于定子布置在径向外部，并通过传动装置(54、54a；354、354a；54a、66)而在冷却流体腔室外部与泵的叶轮(1)的从动轴(2)连接，其中，第一电马达设计成独立于燃烧发动机而操作叶轮。

2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于：所述传动装置包括凸缘(54)，所述凸缘具有环形边缘(54a)，所述环形边缘平行于纵向方向X-X延伸，且转子(52)附接在所述环形边缘(54a)上。

3.根据权利要求1或2所述的泵，其特征在于：所述泵包括故障安全装置。

4.根据权利要求3所述的泵，其特征在于：所述故障安全装置包括在定子(51)的磁极上的至少两对绕组，所述绕组并联地与驱动第一电马达的驱动器(70)连接。

5.根据权利要求3所述的泵，其特征在于：所述故障安全装置包括至少一个摩擦联轴器(60)，所述摩擦联轴器布置在用于从燃烧发动机的轴传递运动的装置(3)和泵的叶轮(1)的从动轴(2)之间。

6.根据权利要求5所述的泵，其特征在于：所述摩擦联轴器(60)是电磁类型的。

7.根据权利要求6所述的泵，其特征在于：所述摩擦联轴器(60)包括：电磁体(61)，所述电磁体固定在泵体(11)；基本成“C”形的转子(62)，所述摩擦联轴器的转子绕电磁体(61)布置，并与套筒(66)连接，所述套筒键接在叶轮(1)的从动轴(2)上；

-圆形环(63)，所述圆形环轴向布置在转子(62)的外侧并在与叶轮(1)相对的一侧，所述圆形环具有在它的外周边缘上形成的滑轮(63a)，所述滑轮适用于与皮带(3)接合，皮带用于从燃烧发动机的轴传递运动，圆形环(63)固定在轴承(64)上，所述轴承再键接在与叶轮(1)的从动轴(2)成整体的所述套筒(66)上；

-电枢(65)，所述电枢布置在电磁体(61)的前面，并相对于摩擦联轴器的转子(62)在电磁体(61)的相对侧，且通过弹性膜(65a)而与圆形环(63)连接，所述弹性膜设计成使得电枢能够沿轴向方向运动，同时防止电枢相对于所述圆形环进行相对旋转。

8.根据权利要求7所述的泵，其特征在于：摩擦联轴器(60)的转子(62)与第一电马达(50)的转子(52)的支承件(54a)成整体。

9.根据权利要求8所述的泵，其特征在于：摩擦联轴器(60)的转子(62)与第一电马达(50)的转子(52)的所述支承件(54a)形成为单件。

10.根据权利要求3所述的泵，其特征在于：所述故障安全装置包括第二电马达(150)，所述第二电马达与第一电马达(50)同轴地安装在泵体(11)上，并由第二驱动器(170)驱动。

11.根据权利要求10所述的泵，其特征在于：所述传动装置包括凸缘(354)，所述凸缘具有环形边缘(354a)，所述环形边缘平行于纵向方向X-X延伸一段长度，以便使得两个转子(52、152)能够连接在一起。

12.根据前述任意一项权利要求所述的泵，其特征在于：一个或多个电马达(50；150)是无刷类型的。

13.根据前述任意一项权利要求所述的泵，其特征在于：所述一个或多个电马达(50；150)的驱动器(70；170)包括具有CPU(71)的两部分设置，用于控制第一驱动器(72a)和第二驱动器(72b)，所述第一驱动器和第二驱动器用于驱动相应的第一电桥(73a)和第二电桥(73b)。