CN115013137B - 一种电控硅油调速水泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电控硅油调速水泵，属于水泵技术领域，包括水泵体，水泵体外圈与皮带轮连接，皮带轮与散热前盖固定连接，散热前盖与皮带轮之间形成密封腔室；散热前盖和皮带轮之间设置传动盘，传动盘将密封腔室分隔成储油腔和工作腔，传动盘设有进油孔，进油孔连通储油腔和工作腔；传动盘设有回油孔或回油槽；水泵体内穿设轴连轴承，轴连轴承套装阀板座，阀板座固定设有轴向凸板，轴向凸板设有圆孔，轴向凸板穿入传动盘的进油孔处设置，阀板座移动时可改变圆孔和进油孔的相对位置。该水泵可以解决现有水泵工作腔硅油量瞬时变化引起部件损坏的问题，通过轴向凸板移动带动圆孔和进油孔重合度变化，逐步达到进油孔需求开度，不会造成部件的损坏。

Description

一种电控硅油调速水泵

技术领域

本发明属于水泵技术领域，具体涉及一种电控硅油调速水泵。

背景技术

目前，在汽车发动机的轮系已经确定时，发动机水泵就会以固定的速比随发动机转动，驱动冷却水在发动机体内，或发动机与水箱之间循环，起到散热作用。

在发动机冷启动时，因水泵速比恒定，水箱的散热功能不减，致使水温、润滑油温、气缸壁温度提升的很慢，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。

电控硅油水泵是在机械式水泵基础上的升级换代，在皮带轮和水泵叶轮之间增加一个带硅油的离合器，依靠离合器内硅油的剪切扭矩带动叶轮的转动，根据发动机需求(包括负载，水温等)控制离合器内部的硅油量实现不同的叶轮转速。

电控硅油水泵可以通过控制工作腔硅油量的大小，实现对叶轮转速的调节，如中国专利申请CN212563433U、CN114412629A、CN216555053U中公开的技术方案，但这些现有的电控硅油水泵仅是可以通过阀片的移动改变工作腔硅油量的大小，出油口和回油孔与阀片之间非开即合，在工作腔需要硅油量多的时候，出油口瞬时打开，在工作腔需要硅油量少的时候，出油口瞬时关闭，这种变化使得水泵工作腔的硅油量也发生瞬时变化，会造成发动机工作状态迅速变化容易造成部件的损坏，且出油口这种非开即合的调节方式也无法实现硅油量的细微变化，无法实现精细调节。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种电控硅油调速水泵，该水泵在需要调节工作腔硅油量时，轴向凸板移动带动圆孔和进油孔重合度变化，这种变化过程是和缓的，是逐步达到需求开度的，不会造成发动机工作状态的迅速变化而引起部件的损坏。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种电控硅油调速水泵，包括水泵体，所述水泵体外圈通过支撑轴承与皮带轮连接，皮带轮与散热前盖固定连接，所述散热前盖与皮带轮之间形成密封腔室；所述散热前盖和皮带轮之间还设置传动盘，传动盘将密封腔室分隔成储油腔和工作腔，传动盘设有进油孔，进油孔连通储油腔和工作腔；传动盘设有回油孔或回油槽；所述水泵体内穿设轴连轴承，轴连轴承套装设置阀板座，所述阀板座固定设有轴向凸板，轴向凸板设有圆孔，轴向凸板穿入传动盘的进油孔处设置，阀板座移动时可改变圆孔和进油孔的相对位置，以改变进油孔的开度，从而改变工作腔内硅油量。

作为进一步的技术方案，所述散热前盖和传动盘的侧部相对设置，传动盘和散热前盖相对的侧面设有相互交错的齿环，传动盘和散热前盖齿环之间的容积形成工作腔；所述传动盘和散热前盖的齿环交错处还设置径向油槽以供硅油通过。

作为进一步的技术方案，所述皮带轮内侧具有腔体，其内侧腔体内装有电磁铁芯，电磁铁芯和水泵体固连。

作为进一步的技术方案，所述皮带轮外侧面设有隔磁槽，阀板座固定设置衔铁，衔铁和皮带轮的隔磁槽相对设置，电磁铁芯产生的电磁吸力可吸引衔铁以带动阀板座移动。

作为进一步的技术方案，所述轴连轴承固定设置限位弹簧座，限位弹簧座和阀板座之间设置弹簧，以推动阀板座回位。

作为进一步的技术方案，所述回油孔沿传动盘轴向设置，回油孔连通储油腔和工作腔；所述阀板座还固定设置回油挡片，回油挡片和传动盘的回油孔相对设置，回油挡片可将回油孔封堵，所述传动盘的回油孔处设有回油挡块。

作为进一步的技术方案，所述传动盘外圈进油孔处设有刮油槽，所述回油槽设于传动盘的周向端面。

作为进一步的技术方案，所述水泵体设有霍尔传感器，轴连轴承固定设置磁铁，霍尔传感器和磁铁相对应。

作为进一步的技术方案，所述轴连轴承端部套装有叶轮，传动盘和法兰套固定连接，法兰套套装于轴连轴承。

上述本发明的有益效果如下：

本发明的电控硅油调速水泵，在散热前盖和皮带轮之间设置传动盘，传动盘将密封腔室分隔成储油腔和工作腔，而阀板座可由皮带轮和传动盘之间移动以改变进油孔的开度，从而改变工作腔内的硅油量，改变水泵转速，最终改变电控硅油水泵的流量，以适应发动机在不同载荷与工况下对冷却水流量的要求，达到了快速提高驾驶室的暖风效果、降低发动机冷态磨损、降低水泵本身的功耗的效果。

本发明的电控硅油调速水泵，通过控制电磁铁芯的磁力，使电磁吸力随占空比而变化，阀板座在电磁力和弹簧的推力共同作用下，可在轴连轴承的轴上滑动，轴向凸板圆孔与进油孔的重合度可随之变化，回油挡片对回油孔的封堵程度也会随之变化，进而可以不断改变进油孔和回油孔的开度大小，从而使得工作腔内的硅油量跟发动机工况进行匹配，通过这种调节方式可以快速、实时调节电控硅油水泵的流量，进而提高润滑效率；而且，由于为工作腔提供硅油量的进油孔的开度是由轴向凸板圆孔与其相对位置来调节的，在需要调节工作腔硅油量时，轴向凸板移动带动圆孔和进油孔重合度变化，这种变化过程是和缓的，是逐步达到进油孔需求开度的，不会造成发动机工作状态的迅速变化而引起部件的损坏；另外，在该水泵载荷或运转速度发生微小变化时，进油孔的开度可由进油孔与轴向凸板圆孔重合度的细微变化而实现微调，对工作腔内的硅油量实现微调，进而提升水泵调速的精度，使水泵可根据任意载荷或运转速度调整叶轮速度。

本发明的电控硅油调速水泵，在发动机冷启动或怠速状态，不需大量散热时，电磁铁芯通电，通过电磁吸力使阀板座向限位弹簧座移动，轴向凸板将进油孔完全堵塞，而回油孔被打开，工作腔内的硅油通过回油孔回到储油腔内，进而使得叶轮转速降低，水泵流量降低；在发动机高速运转或大载荷，需要大量散热时，电磁铁芯断电，通过弹簧推力使阀板座向传动盘移动，轴向凸板不再堵塞进油孔，而回油孔被堵住，储油腔内的硅油通过进油孔进入工作腔，进而使得叶轮转速升高，水泵流量升高。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例1电控硅油调速水泵的剖视图；

图2是本发明实施例1传动盘的结构图；

图3是本发明实施例1衔铁、回油挡片和阀板座装配后的剖视图；

图4是本发明实施例2电控硅油调速水泵的剖视图；

图5是本发明实施例2传动盘的结构示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1-水泵体；2-叶轮；3-磁铁固定环；4-轴连轴承；5-水封；6-磁铁；7-霍尔传感器；8-电磁铁芯；9-支撑轴承；10-皮带轮；11-隔磁槽；12-散热前盖；13-传动盘；14-进油孔；15-工作腔；16-衔铁；17-阀板座；18-弹簧；19-限位弹簧座；20-法兰套；21-储油腔；22-回油孔；23-回油挡块；24-刮油槽；25-径向油槽；26-圆孔；27-回油挡片；28-轴向凸板；29-回油槽。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1：

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种电控硅油调速水泵，其包括水泵体1，水泵体1外圈装有支撑轴承9，支撑轴承9外圈套装有皮带轮10，皮带轮10内侧具有腔体，其内侧腔体内装有电磁铁芯8，电磁铁芯8和水泵体1固连，皮带轮10的外侧面连接有散热前盖12，散热前盖12与皮带轮10之间形成一密封腔室。

皮带轮10外侧面还设有隔磁槽11，隔磁槽11采用不锈钢材质焊接于皮带轮10。相对于散热前盖12与皮带轮10的连接位置，隔磁槽11的设置位置更靠近皮带轮10的轴线。

水泵体1内穿设有轴连轴承4，轴连轴承4的一端套装有水封5、叶轮2，轴连轴承4的另一端轴上套装有限位弹簧座19、弹簧18、阀板座17、法兰套20，法兰套20外圈固连有传动盘13，传动盘13将密封腔室分隔成储油腔21与工作腔15。

本实施例中，皮带轮10内侧、外侧的定义为：皮带轮10靠近叶轮2的一侧为内侧，反之为外侧。

散热前盖12将传动盘13罩于其内，散热前盖12和传动盘13的侧部相对设置，传动盘13和散热前盖12相对的侧面上成型有相互交错的齿环，也即，传动盘13和散热前盖12在相对侧面上均设置齿环，二者的齿环交错设置，且二者齿环之间的容积形成工作腔15，传动盘13上设有进油孔14和回油孔22，进油孔14包括相连通的径向部分和轴向部分，进油孔14的径向部分沿传动盘13径向设置，进油孔14的径向部分由传动盘13外圈端部向传动盘13内部设置，进油孔14的轴向部分沿传动盘13轴向设置，进油孔14的轴向部分由与径向部分的连通处向传动盘13的外侧设置，进油孔14的径向部分可由传动盘13端部与储油腔21连通，进油孔14的轴向部分可与工作腔15连通，由此进油孔14连通储油腔21和工作腔15，储油腔21内的硅油可通过进油孔14回到工作腔15；回油孔22沿传动盘13轴向设置，回油孔22连通储油腔21和工作腔15，工作腔15内的硅油可通过回油孔22回到储油腔21内。

传动盘13和皮带轮10之间形成储油腔21，限位弹簧座19、弹簧18、阀板座17设置于储油腔21内，限位弹簧座19固定于轴连轴承4的轴上，弹簧18套设于轴连轴承4的轴上，且弹簧18支撑于限位弹簧座19和阀板座17之间，阀板座17活动设置，阀板座17可在皮带轮10和传动盘13之间移动。电磁铁芯8产生的电磁吸力可吸引衔铁16以带动阀板座17向皮带轮10移动，弹簧18的弹力可推动阀板座17向传动盘13移动以回位。

阀板座17的中心处设置轴环，轴环沿阀板座17轴线设置一定长度，限位弹簧座19的中心处设置轴向凸起，在阀板座17向皮带轮10移动时，轴环可与轴向凸起接触，而限位阀板座17的移动距离。

阀板座17上固连有衔铁16和回油挡片27，回油挡片27和传动盘13上回油孔22相对设置，回油挡片27可将回油孔22封堵，衔铁16和皮带轮10上的隔磁槽11相对设置。

在可选的实施方式中，阀板座17为轻金属或塑料等不导磁材料制成。

阀板座17上还设有一轴向凸板28，轴向凸板28和阀板座17垂直设置，轴向凸板28上设有一圆孔26，轴向凸板28穿入传动盘13的进油孔14处设置，且圆孔26与进油孔14对齐时可和进油孔14重合，阀板座17移动时可改变圆孔26和进油孔14的相对位置，进而改变进油孔14的开度。

阀板座17在电磁力和弹簧18弹力的作用下，可以在轴连轴承4的轴上左右滑动，阀板座17和限位弹簧座19接触时堵塞进油孔14：轴向凸板28的圆孔26与进油孔14不对齐，轴向凸板28的板面将进油孔14堵塞；阀板座17和传动盘13接触时接通进油孔14：轴向凸板28的圆孔26与进油孔14对齐。

传动盘13的回油孔22前设有回油挡块23，回油挡块23能够将工作腔15内的硅油通过回油孔22回到储油腔21内，传动盘13外圈进油孔14前设有刮油槽24，刮油槽24能够将储油腔21内的硅油通过进油孔14回到工作腔15内。

传动盘13和散热前盖12的齿环交错处还设置径向油槽25，径向油槽25可供硅油通过。

水泵体1上设有霍尔传感器7，霍尔传感器7和轴连轴承4上的磁铁固定环3相对应，磁铁固定环3上布有磁铁6，由此，霍尔传感器7和磁铁6相对设置，霍尔传感器7可以测试轴连轴承4的转速。

本实施例中，支撑轴承9和轴连轴承4均为双面密封轴承，皮带轮10和散热前盖12之间设有密封圈，它们一起可以避免密封腔室的硅油泄漏。

该水泵的工作原理为：

在发动机冷启动或怠速状态时，发动机不需大量散热，发动机带动电控硅油调速水泵的皮带轮10和散热前盖12绕支撑轴承9转动，此时电磁铁芯8通电，电磁吸力将衔铁16和阀板座17吸向皮带轮10方向，直至阀板座17和限位弹簧座19接触，防止衔铁16、阀板座17和皮带轮10摩擦；阀板座17的轴向凸板28堵塞进油孔14，回油挡片27打开回油孔22，工作腔15内的硅油在离心力的作用下，通过传动盘13和散热前盖12上的径向油槽25，被快速甩向传动盘13的外圈，在回油挡块23的作用下，工作腔15内的硅油快速通过回油孔22回到储油腔21内，随着传动盘13和散热前盖12交错齿环之间硅油的减少，硅油产生的摩擦力也越来越小，传动盘13的转速逐渐降低，和传动盘13连接的轴连轴承4、磁铁固定环3、叶轮2的转速也随之降低，水泵的流量降低。

当发动机在高速运转或大载荷时，发动机需要大量散热，电磁铁芯8断电，阀板座17在弹簧18的推力作用下，滑向传动盘13，直至和传动盘13接触，此时阀板座17轴向凸板28上的圆孔26和进油孔14重合，进油孔14完全打开，回油挡片27堵住回油孔22，储油腔21内的硅油在传动盘13外圈的刮油槽24的作用下，快速通过进油孔14进入工作腔15，传动盘13的转速快速提高，电控硅油水泵的流量随之增大，起到强力散热作用。

当发动机处于中等载荷时，电磁铁芯8在PWM信号控制下，电磁吸力随占空比而变化，阀板座17在电磁力和弹簧18的推力共同作用下，在轴连轴承4的轴上滑动，不断改变进油孔14和回油孔22的开度，从而改变工作腔15内的硅油量，最终改变电控硅油水泵的流量，以适应相应的发动机工况。

实施例2：

本实施例中，取消实施例1中的回油孔22、回油挡块23和回油挡片27，在传动盘13的周向端面设置回油槽29，回油槽29与传动盘13的轴向成45°角；电控硅油调试水泵高速旋转时，工作腔15内的硅油在离心力的作用下，通过径向油槽25甩向工作腔15的外缘，因散热前盖12的转速总是高于传动盘13的转速，因此工作腔15内的硅油不断地通过回油槽29回到储油腔21中。其他与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电控硅油调速水泵，包括水泵体，所述水泵体外圈通过支撑轴承与皮带轮连接，皮带轮与散热前盖固定连接，所述散热前盖与皮带轮之间形成密封腔室；所述散热前盖和皮带轮之间还设置传动盘，传动盘将密封腔室分隔成储油腔和工作腔，传动盘设有进油孔，进油孔连通储油腔和工作腔；传动盘设有回油孔或回油槽；所述水泵体内穿设轴连轴承，轴连轴承套装设置阀板座，其特征在于，所述阀板座固定设有轴向凸板，轴向凸板设有圆孔，轴向凸板穿入传动盘的进油孔处设置，阀板座移动时可改变圆孔和进油孔的相对位置，以改变进油孔的开度。

2.如权利要求1所述的电控硅油调速水泵，其特征在于，所述散热前盖和传动盘的侧部相对设置，传动盘和散热前盖相对的侧面设有相互交错的齿环，传动盘和散热前盖齿环之间的容积形成工作腔；所述传动盘和散热前盖的齿环交错处还设置径向油槽以供硅油通过。

3.如权利要求1所述的电控硅油调速水泵，其特征在于，所述皮带轮内侧具有腔体，其内侧腔体内装有电磁铁芯，电磁铁芯和水泵体固连。

4.如权利要求3所述的电控硅油调速水泵，其特征在于，所述皮带轮外侧面设有隔磁槽，阀板座固定设置衔铁，衔铁和皮带轮的隔磁槽相对设置，电磁铁芯产生的电磁吸力可吸引衔铁以带动阀板座移动。

5.如权利要求1所述的电控硅油调速水泵，其特征在于，所述轴连轴承固定设置限位弹簧座，限位弹簧座和阀板座之间设置弹簧，以推动阀板座回位。

6.如权利要求1所述的电控硅油调速水泵，其特征在于，所述回油孔沿传动盘轴向设置，回油孔连通储油腔和工作腔；所述阀板座还固定设置回油挡片，回油挡片和传动盘的回油孔相对设置，回油挡片可将回油孔封堵，所述传动盘的回油孔处设有回油挡块。

7.如权利要求1所述的电控硅油调速水泵，其特征在于，所述传动盘外圈进油孔处设有刮油槽，所述回油槽设于传动盘的周向端面。

8.如权利要求1所述的电控硅油调速水泵，其特征在于，所述水泵体设有霍尔传感器，轴连轴承固定设置磁铁，霍尔传感器和磁铁相对设置。

9.如权利要求1所述的电控硅油调速水泵，其特征在于，所述轴连轴承端部套装有叶轮，传动盘和法兰套固定连接，法兰套套装于轴连轴承。

Images