CN111315973B - 具有包括离心式离合器的机械驱动装置的双泵组 - Google Patents

Abstract

一种双联类型的用于车辆发动机的冷却系统的泵组(1)。泵组(1)包括安装在轴(2)上的叶轮(3)，电驱动装置(5)和机械驱动装置(10)可指令叶轮旋转。所述机械驱动装置(10)包括：旋转构件(11)，其可由包括在车辆中的机械运动装置指令旋转；旋转滚筒(12)，其操作地连接到轴(2)；离心式离合器装置(15)，包括：m)中央体(151)，其一体地附接到旋转构件(11)；n)多个接合元件(152)，其可移动地固定在中央体(151)上，适于相对于轴线(X‑X)在径向方向上平移以接合旋转滚筒(12)。

Description

具有包括离心式离合器的机械驱动装置的双泵组

技术领域

本发明涉及一种用于车辆冷却系统的泵组，优选地用于冷却发动机，例如内燃机。特别地，本发明涉及一种具有双致动装置的泵组，即，包括电驱动装置和机械驱动装置。

背景技术

众所周知，在发动机的正常使用期间，改变冷却作用的强度是适当的。例如，当发动机全速运行或处于牵引状态或处于上坡或处于高环境温度时，需要强烈的冷却。相反，在其他使用条件下，建议冷却不太强，例如当发动机起动时或当其使用结束时。

冷却泵在现有技术中是已知的，其中这种需要通过具有双驱动装置来满足。换句话说，冷却泵是已知的，其中，包括在其中的叶轮的转速由包括电驱动装置和机械驱动装置的特定指令装置来调节。

在这种冷却泵中，叶轮的转速根据需要来指令旋转，或者通过机械驱动装置或通过电驱动装置来指令旋转，机械驱动装置通常操作地连接到车辆发动机并因此根据发动机转速起作用，电驱动装置通常包括电机。

不幸地，这些泵具有对这两个驱动装置的特别复杂的管理。

特别地，事实上，机械驱动装置通过产生撕拉作用(tear)而开始其旋转动作的技术缺陷。这种突然的动作不仅推动机械驱动装置的部件，而且推动泵组的其他部件，特别是同一运动链的部件，包括包含在电驱动装置中的那些部件。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于车辆的冷却系统的泵组，例如用于双驱动装置类型的内燃机，其具有两个驱动装置的简单管理，具体地解决了上述问题。

换句话说，本发明的目的是提供一种双泵组，其在机械驱动装置启动时不会执行促使叶轮的运动致动链的部件的突然动作。

此目的通过根据本发明的泵组来实现。一种用于车辆发动机的冷却系统的泵组，所述泵组沿着轴线延伸并且包括：i)轴，沿着所述轴线延伸；ii)叶轮，能围绕所述轴线旋转，并且操作地连接到所述轴；iii)电驱动装置，包括操作地连接到所述轴以指令所述轴旋转的电机；iv)机械驱动装置，包括：-旋转构件，具有在所述轴线上的旋转中心，所述旋转构件能由包括在所述车辆中的机械运动装置指令旋转；-旋转滚筒，操作地连接到所述轴以指令所述轴旋转，包括相对于所述轴线同心的环形冠部，所述环形冠部包括基本上平行于所述轴线延伸的内表面；-离心式离合器装置，包括：m)中央体，一体地附接到所述旋转构件，并沿着所述轴线延伸；n)多个接合元件，以可移动方式适配在所述中央体上，每个接合元件包括沿着圆弧延伸的接触部分，其中，每个接合元件适于在静止位置和接合位置之间相对于所述轴线在径向方向上移动，在所述静止位置中，每个接合元件靠近所述中央体并且与所述环形冠部分离，在所述接合位置中，每个接合元件与所述中央体间隔开并且通过径向摩擦作用接合所述环形冠部的内表面，其中，所述电机包括转子和定子，并且其中，所述电驱动装置包括电单向联接器，该电单向联接器适于指令所述转子与所述轴之间的连接或断开。

附图说明

在下文中将借助于附图详细描述本发明的目的，在附图中：

图1示出了根据可能的第一实施方式的本发明的目的的泵组的单独部件的透视图；

图2示出了图1中的泵组的纵向剖视图；

图3示出了包括在图1中的泵组中的机械驱动装置的单独部件的透视图；

图4a和图4b分别示出了沿图2中的平面V-V的机械驱动装置的两个剖视图，其中，包括在其中的接合元件布置在静止构造和接合构造中。

具体实施方式

参考以上附图，附图标记1总体上表示用于发动机的冷却系统的泵组，优选地是内燃机的冷却系统的泵组。所述泵组1是双联或混合类型的，如下所述，其包括特定的指令装置，该指令装置包括电驱动装置5和机械驱动装置10。

本发明的目的的泵组1包括可围绕轴线X-X旋转的叶轮3，使得叶轮3的旋转对应于冷却剂在回路中的预定量的运动。

优选地，叶轮3是径向类型的，也就是说，其使得冷却入口处的冷却液体流具有基本上轴向的总体方向，并且出口处的液体流具有径向方向。

根据本发明，泵组1还包括沿着所述轴线X-X在长度上延伸的轴2。叶轮3操作地连接到所述轴2，使得轴2的旋转对应于叶轮3的旋转。优选地，叶轮3优选地在轴的旋转端23处一体地连接到轴2。

本发明的目的的泵组1还包括操作地连接到所述轴2以根据需要指令其旋转的指令装置。特别地，所述指令装置包括电驱动装置5和机械驱动装置10，两者分别适于指令轴2的旋转运动。

电驱动装置5优选地包括电机50，该电机包括转子51和定子52，这两者都具有沿着所述轴线X-X的轴向延伸。所述转子51与轴2操作地连接，使得当其通过定子52的电激励而旋转运动时，其将旋转动作传递到轴2，然后传递到叶轮3。

优选地，轴2上具有转子51操作的电指令区域25。

根据一个优选实施方式，电驱动装置5且特别是其转子51在所述电指令区域25中与轴2一体地连接。

根据一个优选实施方式，电驱动装置5还包括“电”单向联接器或第一单向联接器59。因此，在此实施方式中，电驱动装置5且特别是转子51在所述电指令区域25中通过上述电单向联接器59操作地连接到轴2。优选地，所述电单向联接器59适于指令转子51与轴2之间的操作连接或断开。

根据本发明，电单向联接器59包括滚动轴承，优选地具有滚子。例如，滚动轴承是滚子或滚针型，具有布置在从动环和驱动环之间的滚动元件。优选地，电单向联接器59一体地连接到电机50的转子51。

包括在本发明的目的的泵组1中的机械驱动装置10包括旋转构件11，该旋转构件可由包括在车辆中的机械运动装置指令旋转，该机械运动装置优选地包括车辆发动机的发动机轴。换句话说，机械驱动装置10的转速，特别是其旋转构件11的转速，直接是与其连接的车辆的发动机的转速的函数。

优选地，旋转构件11具有在轴线X-X上的其自身的旋转中心。

根据一个优选实施方式，旋转构件11是通过皮带或链条可操作地连接到发动机的机械装置的滑轮。

根据一个变型实施方式，旋转构件11是通过所包括的特定齿轮可操作地连接到发动机的机械装置的齿轮。

优选地，所述旋转构件11可旋转地、可移动地安装在所述轴2上。

此外，根据本发明，机械驱动装置10包括与轴2操作地连接以指令其旋转的旋转滚筒12。通过将旋转元件11的旋转传递到旋转滚筒12，轴2旋转移动。

优选地，轴2沿着轴线X-X在长度上延伸，具有机械驱动装置10在其上操作的机械指令端21。优选地，机械指令端21与旋转端23相对。优选地，电指令区域25介于机械指令端21和旋转端23之间。

特别地，旋转滚筒12操作地连接到所述机械指令端21。

在一个优选实施方式中，旋转滚筒12与轴2一体地连接。

根据一个优选实施方式，旋转滚筒12包括相对于轴线X-X同心的环形冠部120。此外，此环形冠部120还包括基本上平行于轴线X-X延伸的内表面121。

根据一个优选实施方式，所述内表面121具有高摩擦系数。

根据本发明，事实上，机械驱动装置10包括离心式离合器装置15，其适于将旋转构件11与旋转滚筒12连接，以将第一者的旋转传递到第二者。

所述离心式离合器装置15包括在轴线X-X处一体地附接到旋转构件11的中央体151。

优选地，中央体151通过多个螺钉1519固定到旋转构件11，该螺钉可穿过中央体151拧到旋转构件11上。

此外，离心式离合装置15包括以可移动方式固定在中央体151上的多个接合元件152，其中，每个接合元件152适于相对于轴线X-X在径向方向上平移。

特别地，每个接合元件152适于可在径向方向上在静止位置和接合位置之间移动，在静止位置中，其靠近中央体151，在接合位置中，其远离中央体151并且通过径向摩擦作用接合环形冠部120，特别是其内表面121。

此径向运动与旋转构件11的转速相关联，因此与其牢固连接的中央体151的转速相关联。

特别地，接合元件152在旋转构件11的低转速下处于静止位置，反之亦然，接合元件152在旋转构件11的高转速下移动到接合位置。

此外，根据一个优选实施方式，中央体151包括多个壳体1510，其适于容纳在静止构造中的接合元件152。

这种壳体1510以与接合元件152互补的方式特别地成形。优选地，这种壳体1510具有基本上与扇形相当的形状。

此外，根据本发明，每个接合元件152包括接触部分1520，其沿圆弧延伸，并且特别适于在每个接合元件定位在接合位置时接合环形冠部121。

换句话说，每个接合元件152是这样的，以通过圆周部分接合环形冠部121。也就是说，离心式离合器装置15以360°的均匀作用周向地接合旋转滚筒12。

根据一个优选实施方式，接合元件152的所有接触部分1520具有基本上圆形的延伸部。

换句话说，每个接合元件152具有等于连续的一个回转的角延伸部。在所示实施方式中，离心式离合器装置15包括三个接合元件152，每个接合元件具有基本上120°的角延伸部。

在任何情况下，实施方式都考虑具有两个接合元件152或具有多于三个接合元件152。

根据一个优选实施方式，每个接触部分1520具有变化的厚度，包括位于接触部分1520的中央处的高厚度区域1521。

另外，根据一个优选实施方式，接触部分1520具有的轴向宽度基本上等于内表面121的宽度。

根据一个优选实施方式，接触部分1520由具有高摩擦系数的材料制成。例如，在一个优选实施方式中，接触部分1520是烧结金属粉末。

根据一个优选实施方式，中央体151包括适于引导接合元件152的径向运动的多个引导元件1511。优选地，所述引导元件1511在长度上延伸，可与接合元件152接合。

根据一个优选实施方式，引导元件1511是销，其螺纹连接在包括在接合元件152中的专用的孔中。

根据一个实施方式变型(未示出)，替代地，引导元件1511是孔，通过与专用的径向销而螺纹连接而与相应的接合元件152接合。

优选地，为每个接合元件152设置两个引导元件1511。优选地，所述引导元件1511相互间隔开，彼此平行地延伸。

此外，根据本发明的另一优选实施方式，中央体151包括操作地连接到相应的接合元件152的弹性保持元件1515，其适于执行与接合元件152的径向运动相反的保持作用。

根据一个优选实施方式，为每个接合元件152提供弹性保持元件1515。

根据一个优选实施方式，弹性保持元件1515是拉伸弹簧。例如，在一个优选实施方式中，拉伸弹簧1515是螺旋弹簧。

优选地，每个弹性保持元件1515执行保持动作，该保持动作使相应的接合元件152的径向运动渐进并且使其与环形冠部120的接合渐进。

根据一个优选实施方式，如果旋转构件11的旋转超过预定阈值，则弹性保持元件1515允许相应接合元件152的径向运动。优选地，所述阈值涉及指泵组的转速。

作为实例，在汽车领域中，在将本发明的目的的泵组1应用在具有中型发动机的中型机动车辆上的情况下，阈值在3000rpm和3800rpm之间。

优选地，主要地，阈值直接是弹性保持元件1515的物理特性的函数。但是另外，优选地，阈值也直接是接合元件152的物理特性的函数。

根据本发明的目的，上述指令装置适于根据车辆的运行条件和需要，利用电驱动装置5或利用机械驱动装置10来旋转叶轮3。

优选地，事实上，在低发动机速度下或在发动机关闭的配置中，机械驱动装置6具有处于静止配置的离心式离合器装置15；因此，在这种情况下，根据需要，叶轮3可通过电驱动装置5来指令旋转。

例如，当车辆起动时，当发动机仍然是冷的(所谓的“预热”配置)时，并且因此，如制造商所指示的，当车辆的驾驶员以低发动机速度驾驶车辆时，电驱动装置5保持停用。因此，在此情况中，叶轮3保持静止，液体不在回路中循环，并且发动机更快地朝向加热发展。

或者，在相反的情况下，其中一个在车辆使用结束时并且发动机非常热，启动电驱动装置5以保持叶轮3旋转和冷却剂流体(因此此步骤是称为“运行后”的步骤)。这样，虽然机械驱动装置10完全不工作，但是由于车辆发动机静止，所以叶轮3以预定转速旋转，导致冷却剂流体循环。

在存在高负载的情况下，例如当车辆拖曳或面对上坡道路时，通常以低速行驶(因此，具有低发动机转数)时，出现另外的情况；在这种情况下，离心式离合器装置15处于静止配置，因此冷却完全由电驱动装置5管理。

另一方面，在高发动机转数(其中发动机的更大冷却因此是必要的)下，机械驱动装置10使离心式离合器装置15处于接合配置；因此，在这种情况下，叶轮3可优选地通过机械驱动装置10来指令旋转。

根据上述内容并如附图所示，注意到离心式离合器装置基本上是轴对称的。因此，以这种方式，离心式离合器装置以上述方式操作，通过顺时针旋转或通过逆时针旋转。另外，因此，离心式离合器装置可在两个方向上安装在旋转构件上。

创新地，本发明的目的的泵组满足发动机冷却要求并克服上述缺点。

有利地，根据本发明的泵组是非常灵活的，因为其根据实际需要而不是仅取决于发动机速度或系统的电力可用性来响应车辆的冷却需求。也就是说，有利地，泵组特别适于管理冷却系统中的其全部冷却剂的量，例如管理车辆的除了发动机之外的其他部件(例如涡轮机组)的冷却，避免了需要具有使预定量的冷却剂在这些部件中移动的特定电动泵，从而允许在发动机舱中获得更多空间。

有利地，本发明的目的的泵组适于充分利用与双驱动装置相关的优点。

有利地，机械驱动装置的致动由离心式离合器装置管理，这避免了突然的和“撕拉”致动。有利地，机械驱动装置的接合是渐进的。有利地，接合元件在旋转滚筒上的摩擦作用是渐进的。有利地，弹性元件的动作包括渐进的径向动作。

有利地，由离心式离合器装置管理的机械驱动装置是特别安静的。有利地，泵组以特别安静的方式操作。

有利地，离心式离合器的存在允许简化机械驱动装置的管理，并且通常允许简化轴指令的管理，并且因此允许简化叶轮的管理。

有利地，离心式离合器装置适于在360°的环形冠部上执行均匀的接合。有利地，离心式离合器装置在旋转滚筒上施加高扭矩。有利地，离心式离合器装置适于确保杰出的操作稳定性地操作。

有利地，离心式离合器装置不具有顺时针或逆时针操作的预定旋转方向。

有利地，离心式离合器装置可在两个方向上安装在旋转构件上。

有利地，极大地简化了离心式离合器装置的生产和组装操作。

有利地，从电驱动装置到机械驱动装置的转换以及从机械驱动装置到电驱动装置的转换，通过离心式离合器和第一单向联接器的协作存在而机械地管理。因此，有利地，泵组的电子管理非常简单。换句话说，有利地，在本发明的泵组中，不用必须具有两个驱动装置的启动的电同步，例如在一些机械驱动装置中包括电磁滑轮的双驱动泵中所必需的电同步：仅在低于机械驱动装置所保证的转速范围内，电驱动装置必须单独地进行电管理。

此外，有利地，泵组特别轻且紧凑，即尺寸小，特别适于容纳在机动车辆的发动机舱中。

有利地，虽然发动机在运行，但是泵组能够防止冷却作用，当例如在“预热”条件下时，加热发动机是期望的。在另一个有利的方面中，泵组具有“故障安全”特征；事实上，在电驱动装置故障的情况下，由于机械驱动装置和第二单向联接器，泵组继续确保叶轮的运动。根据另一个有利的方面，泵组在“运行后”条件下操作，即在发动机关闭的情况下操作。

有利地，泵组在起动发动机与“起动和停止”的情况下也是特别有利的，起动和停止通常在经受加速磨损的专用于起动的部件上(例如在起动机电机上)承受重负载；事实上，由于离心式离合器的存在，在这种情况下，泵组不会对在所述专用于起动的部件上产生不利的负载有贡献。

有利地，双泵组适于在所述操作情况下以可能的最有效的方式操作，解决了具有可电磁指令的滑轮的需要。因此，本发明的目的的双泵的机械驱动装置尺寸更紧凑、重量更轻并且不需要电能来操作。

显然，本领域技术人员可对上述泵组进行改变以满足偶然的需要，所有这些改变都落入所附权利要求限定的保护范围内。此外，被描述为属于可能的实施方式的每个变型可独立于所描述的其他变型而实现。

Claims (17)

1.一种用于车辆发动机的冷却系统的泵组(1)，所述泵组沿着轴线(X-X)延伸并且包括：

i)轴(2)，沿着所述轴线(X-X)延伸；

ii)叶轮(3)，能围绕所述轴线(X-X)旋转，并且操作地连接到所述轴(2)；

iii)电驱动装置(5)，包括操作地连接到所述轴(2)以指令所述轴旋转的电机(50)；

iv)机械驱动装置(10)，包括：

-旋转构件(11)，具有在所述轴线(X-X)上的旋转中心，所述旋转构件能由包括在所述车辆中的机械运动装置指令旋转；

-旋转滚筒(12)，操作地连接到所述轴(2)以指令所述轴旋转，包括相对于所述轴线(X-X)同心的环形冠部(120)，所述环形冠部包括基本上平行于所述轴线(X-X)延伸的内表面(121)；

-离心式离合器装置(15)，包括：

m)中央体(151)，一体地附接到所述旋转构件(11)，并沿着所述轴线(X-X)延伸；

n)多个接合元件(152)，以可移动方式适配在所述中央体(151)上，每个接合元件包括沿着圆弧延伸的接触部分(1520)，其中，每个接合元件(152)适于在静止位置和接合位置之间相对于所述轴线(X-X)在径向方向上移动，在所述静止位置中，每个接合元件靠近所述中央体(151)并且与所述环形冠部(120)分离，在所述接合位置中，每个接合元件与所述中央体(151)间隔开并且通过径向摩擦作用接合所述环形冠部(120)的内表面(121)，

其中，所述电机(50)包括转子(51)和定子(52)，并且其中，所述电驱动装置(5)包括电单向联接器(59)，该电单向联接器适于指令所述转子(51)与所述轴(2)之间的连接或断开。

2.根据权利要求1所述的泵组(1)，其中，所述接合元件(152)的所有接触部分(1520)具有基本上圆形的延伸部。

3.根据权利要求2所述的泵组(1)，其中，每个接触部分(1520)具有变化的厚度，并包括位于所述接触部分(1520)的中央处的高厚度区域(1521)。

4.根据权利要求2所述的泵组(1)，其中，所述接触部分(1520)具有的轴向宽度基本上等于所述内表面(121)的宽度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的泵组(1)，其中，所述中央体(151)包括多个壳体(1510)，这些壳体适于容纳处于静止配置的接合元件(152)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的泵组(1)，其中，所述中央体(151)包括纵向延伸的多个引导元件(1511)，这些引导元件能被接合元件(152)接合，适于驱动所述接合元件(152)的径向运动。

7.根据权利要求6所述的泵组(1)，其中，所述引导元件(1511)是销，该销螺纹连接在包括在所述接合元件(152)中的专用的孔中，或者反之亦然，所述引导元件(1511)是孔，该孔与包括在所述接合元件(152)中的专用的径向销螺纹连接。

8.根据权利要求6所述的泵组(1)，其中，为每个接合元件(152)设置成角度地间隔开的引导元件(1511)。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的泵组(1)，其中，所述中央体(151)包括操作地连接到相应的接合元件(152)的弹性保持元件(1515)，该弹性保持元件适于执行与所述接合元件(152)的径向运动相反的保持作用。

10.根据权利要求9所述的泵组(1)，其中，所述弹性保持元件(1515)执行保持动作，该保持动作使相应的接合元件(152)的径向运动是渐进的，并且使该相应的接合元件与环形冠部(120)的接合是渐进的。

11.根据权利要求9所述的泵组(1)，其中，如果所述旋转构件(11)的旋转超过预定阈值，则所述弹性保持元件(1515)允许相应的接合元件(152)的径向运动。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的泵组(1)，其中，所述旋转构件(11)是通过皮带或链条操作地连接到发动机的所述机械运动装置的滑轮，或者所述旋转构件是通过包括在发动机的所述机械运动装置中的齿轮机构而操作地连接的齿轮机构。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的泵组(1)，其中，所述轴(2)沿着所述轴线(X-X)延伸，并具有所述机械驱动装置(10)操作的机械指令端(21)，其中，所述旋转滚筒(12)操作地连接到所述机械指令端(21)。

14.根据权利要求13所述的泵组(1)，其中，所述旋转滚筒(12)与所述轴(2)是一体的。

15.根据权利要求14所述的泵组(1)，其中，所述轴(2)包括操作地连接到所述电机(50)的电指令区域(25)，其中，所述电指令区域(25)位于所述机械指令端(21)和旋转端(23)之间，所述叶轮(3)一体地连接在该旋转端上。

16.根据权利要求1所述的泵组(1)，其中，所述机械运动装置包括所述车辆发动机的发动机轴。

17.根据权利要求11所述的泵组(1)，其中，所述预定阈值的范围是从3000rpm到3800rpm。

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