CN1323229C - 冷却剂泵的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车内燃机冷却剂循环的冷却剂泵驱动装置，该装置包括由驱动轮、液体摩擦离合器和驱动轴组成的传动系统。本发明的驱动装置还提供了一个第二离合器，该离合器平行于液体摩擦离合器与传动系统相连，从而实现增加冗余和两档转速控制。

Description

冷却剂泵的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种用于汽车内燃机冷却剂循环的冷却剂泵驱动装置，该装置包括由驱动轮、液体摩擦离合器和驱动轴组成的传动系统，详细内容由专利DE-A 199 32 359可知。此外还涉及用于汽车内燃机冷却剂循环的冷却剂泵转速控制方法，其中的冷却剂泵由内燃机通过皮带机械传动来驱动。
背景技术
由专利DE-A199 32 359可知一种使用液体摩擦离合器的冷却剂泵驱动装置，该液体摩擦离合器与用以驱动冷却剂泵的皮带传动轮集成在一起。通过该电磁可控的液体摩擦离合器可以控制冷却剂泵转速在总的转速范围无级变速，以便与发动机的冷却需求相匹配。当然该冷却剂泵驱动装置也有缺点，当液体摩擦离合器发生故障，如液体泄漏时就不能传递转矩，冷却剂泵驱动停止，此时无法保证对发动机冷却，从而不利于发动机运转。其中在传动系统中串联的液体摩擦离合器是可换档的，离合器发生故障时，该冷却剂泵驱动装置缺乏保证安全工作的冗余。
由专利DE-A197 46 359可知一种可调节的冷却剂泵，其中永磁性离合器位于传动系统中皮带传动和冷却剂泵之间，是可换档的。通过改变磁性涡流离合器的间隙可实现调节转速无级化。当离合器发生故障时，该冷却剂泵驱动装置也缺乏必要的冗余以保证安全工作。
最后根据专利DE-A199 40 538又可知一种冷却剂泵驱动装置，其中通过磁性可控的液体摩擦离合器可对转矩按级传递和调节。当离合器发生故障时，该冷却剂泵驱动装置也缺乏必要冗余以保证安全工作。
发明内容
本发明的任务是提供一种具有上述输入特性的冷却剂泵驱动装置，一方面能够充分调节泵的转速并在较低花费和生产消耗的情况下保证故障时的高安全性(冗余)。本发明也提供一个控制冷却剂泵转速的方案，以便与发动机的冷却需求相匹配。
本发明任务通过如下技术方案实现：
一种用于汽车内燃机或其伺服机构冷却剂循环的冷却剂泵驱动装置，该装置包括由驱动轮、液体摩擦离合器和驱动轴组成的传动系统，它还包括一第二离合器，由换档离合器构成并与传动系统中的液体摩擦离合器平行安装；所述换档离合器由电磁离合器构成；所述液体摩擦离合器和电磁离合器各有一个由驱动轮驱动的制动盘，所述制动盘分别固定在位于传动轴上的驱动轮的过梁两侧面。
对应地，采用上述驱动装置的冷却剂泵转速控制方法，其中冷却剂泵由内燃机通过皮带机械传动来驱动，其特征在于，该冷却剂泵在第一档被减速驱动，而在第二档以非减速被驱动，并且根据内燃机参数实现由一档换至另一档。
在传动系统中平行设置(Paralleschaltung)第二个离合器以产生当第一个离合器发生故障时的冗余，即冷却剂泵可继续被驱动从而保证发动机冷却。反之亦然，当第二个离合器发生故障时则由第一个离合器运转即液体摩擦离合器减速驱动冷却剂泵。第二个即附加的离合器与皮带轮同步转速运转，而液体摩擦离合器的驱动转速则相对于皮带轮减速，冷却剂泵驱动总共分为两级：即该泵第一档是以减速被驱动，而第二档是以与皮带轮同步转速被驱动。降低的转速，即相对于皮带轮转速的减速传动比可通过对液体摩擦离合器的配置来确定。例如：通过对粘度，摩擦宽度和其他参数的选择来确定这种液体摩擦离合器的转差率。第二个即附加的离合器通常是一个可换档离合器，根据需要可自动或以允许的方式提高到较高转速。通常这种两级驱动已够用，而且成本低。
根据本发明的改进方案，将可换档离合器制成电磁离合器形式，该离合器驱动功率大并且操作简单，结构有利于安装到皮带驱动的皮带轮内或皮带轮上。根据对本发明的改进方案，电磁离合器安装在皮带轮的一个侧面，即有冷却剂泵的一面而液体摩擦离合器安装在另一侧面。这样可以使皮带轮上的两个离合器总体结构对称，并可以使驱动轴上悬空的皮带轮轴承得到一个较短的轴承中心距。
根据本发明的改进方案，与两个离合器连接的皮带轮作为一个预先装配的结构组件，安装在一个空心轴上并且通过该轴简便地与冷却剂泵叶轮的驱动轴相连。该驱动结构组件也可用在驱动其他伺服机构，如转向增力泵或空调压缩机，用在这类场合，优先考虑这种具有两级不同转速的驱动装置。
按照发明提出的两级驱动方案，根据不同的参数由一档换至另一档。一方面冷却剂泵或别的机构以换算转速被驱动，全转速驱动对于冷却装置来说是不需要的甚至是有害的，即对冷却剂泵叶轮造成气蚀损害。另一方面当冷却剂温度、油温度、发动机负载或其它参数较高时，冷却剂泵驱动可用较高的转速驱动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。
图1为一种附有连续的驱动轴的冷却剂泵驱动装置；
图2为一种附有预先装配的驱动组件的改进后的冷却剂泵驱动装置。
具体实施方式
图1表示一个冷却剂泵驱动装置1，该冷却剂泵用于图中未示的汽车内燃机冷却剂循环。冷却剂泵叶轮2固定在驱动轴3的左端3a，位于轴承壳体5内的冷却剂泵轴承4可转动的安装在该轴上。在驱动轴3(也可称为冷却剂泵轴)的另一端3b固定有一个驱动组件6，用以驱动冷却剂泵叶轮2。驱动组件6上设有一个作为驱动轮的皮带轮7，通过位于驱动轴3末端3b上可转动的滚珠轴承8安置。皮带轮7由图中未示的汽车内燃机皮带传动装置来驱动，即是通过一个具有固定转速比的机械传动装置直接驱动。皮带轮7的横截面约成T型，有一个过梁7a，在7a的右侧和左侧各安装有一个与驱动轴3末端3b连接的制动盘9、10。右侧的制动盘9是液体摩擦离合器11的部件，液体摩擦离合器11由前面提到的皮带轮7的过梁7a及外壳12组成，液体充入皮带轮7中，由外壳12围成的封闭驱动室13中充满一种黏性介质(硅绝缘油)。在外壳12外面安置一个冷却凸缘14用以散除液体摩擦热量。在过梁的左侧安置的制动盘10是电磁离合器15的部件，电磁离合器15上有一个固定安置在线圈套17内的励磁线圈16，线圈套17固定在轴承壳体5附近，该线圈套17带有一个导电装置18。电磁离合器15的可转动部分由磁导环19和磁性衔铁20组成。磁导环19固定在皮带轮7上，磁性衔铁20在弹簧板21上可轴向移动并与制动盘10抗扭转连接。
图2表示本发明一种变化形式的实施例，相同的部分用同样的标记。该实施例的冷却剂泵驱动装置上有一个预先装配的驱动组件22，安装在空心轴23上并借助一个中心螺栓24与冷却剂泵轴25固定连接。螺栓24旋入位于冷却剂泵轴25末端25a的螺纹孔26内并拧紧从而使安装有制动盘9’，10’及轴承8’(轴承套环)的空心轴23顶靠轴末端25a的端面。同时可通过制动盘10’的轮毂使空心轴23相对于冷却剂泵轴25居中。可借助中心螺栓24和空心轴23确保驱动组件22的安装。液体摩擦离合器11上设有外壳27，外壳的中心区域是一个通孔28，空心轴23可在通孔28内转动。通孔由轴密封圈29密封。除了相对于图1所示实施例1变化的制动盘10’外，另一个离合器即电磁离合器15不变。位于空心轴23上的驱动组件22结构上允许除固定励磁线圈外的所有组件预先装配，这样驱动组件22就能作为完整的结构组件提供和安装。如前所述的驱动组件22也可用于汽车上其它伺服机构的驱动。优先考虑这种多级转速调节装置。
如图1、图2所示的本发明实施例的作用是相同的，并描述如下：当励磁线圈16未经导电装置18通电时，电磁离合器15是断开的，即无转矩由皮带轮7作用在制动盘10上，因而对冷却剂泵轴3不产生驱动。相反液体摩擦离合器11在发挥作用，通过驱动室13内的硅绝缘胶，摩擦力矩从皮带轮7及与其相连的外壳12上传递到制动盘9上。这样就驱动了冷却剂泵轴3，当然其转速相对于皮带轮7的转速降低。制动盘9和皮带轮7之间的转速差由液体摩擦离合器11已知的转差率产生，并受不同因素如硅绝缘胶粘度、间隙宽度或负载影响。受到影响的转差率一定程度上表明了降低转速的减速传动比。根据预设参数如果只提高转速到第二档，电磁离合器15导通并开动。按以下方式导通并开动离合器：与弹簧钢板21的作用力方向相反，衔铁20被吸紧在导磁环19上，并产生正交压紧力，该力通过弹簧钢板21将制动盘10无滑动带动。冷却剂泵叶轮2因此与皮带轮7同步运转。液体摩擦离合器11陷入“自动停止作用状态”，即过渡为由电磁离合器15起作用。当断电时电磁离合器15断开，液体摩擦离合器11自动工作，即根据已有的继续起作用的转差率，减速驱动叶轮2。由一档换到另一档是通过对此处未示的控制组件输入作为发动机及汽车极限值的确定参数来实现，如：冷却剂温度、发动机油温、发动机负载即负载力矩、发动机转速、发动机功率与冷却剂温度比率，发动机转速与发动机功率比率。如发动机转速超出某确定的极限值，于是从第二档换至第一档，泵轮减速运转。由此防止冷却剂泵气蚀和腐蚀。另外作为对上述的参数补充，在下述情况下优先考虑换档：当热量需求增加时换成第二档。当发动机制动驱动时和延迟驱动时也同样换至第二档，以使冷却剂的热传递更好。最后可以在发动机冷起动时优先换第二档，以克服冷却剂盐化时(Versulzung)泵内较大的转动阻力。

Claims (15)

1、用于汽车内燃机或其伺服机构冷却剂循环的冷却剂泵驱动装置，该装置包括由驱动轮(7)、液体摩擦离合器(11)和驱动轴(3)组成的传动系统，其特征在于，它还包括一第二离合器，由换档离合器构成并与传动系统中的液体摩擦离合器(11)平行安装；所述换档离合器由电磁离合器(15)构成；所述液体摩擦离合器(11)和电磁离合器(15)各有一个由驱动轮(7)驱动的制动盘(9，10；9’，10’)，所述制动盘分别固定在位于传动轴(3b，23，25a)上的驱动轮(7)的过梁(7a)两侧面。
2、据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述液体摩擦离合器(11，11’)的制动盘(9，9’)  可转动地安装在驱动室(13)内，该驱动室(13)由驱动轮(7)、其过梁(7a)以及外壳(12，27)构成并填充有粘性液体。
3、根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，所述电磁离合器(15)由固定励磁线圈(16，17)，与皮带轮(7)相连的磁导环(19)以及衔铁(20)组成，该衔铁(20)通过弹簧钢板(21)可沿轴向移动，并与制动盘(10)抗扭连接。
4、根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动轴(3，25)可转动地安置在轴承壳体(5)内，在该轴(3，25)输出端(3a)固定有冷却剂泵叶轮(2)，而在另一输出端(3b，25a，23)则固定有制动盘(9、10；9’、10’)。
5、根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动轴(3，25)可转动地安置在轴承壳体(5)内，在该轴(3，25)输出端(3a)固定有冷却剂泵叶轮(2)，而在另一输出端(3b，25a，23)则固定有制动盘(9、10；9’、10’)。
6、根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，所述电磁离合器(15)安装在皮带轮(7)和冷却剂泵叶轮(2)之间，而励磁线圈(16、17)邻近轴承壳体(5)固定。
7、根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述电磁离合器(15)安装在皮带轮(7)和冷却剂泵叶轮(2)之间，而励磁线圈(16、17)邻近轴承壳体(5)固定。
8、根据权利要求1或2或5或6或7所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动轮由皮带轮(7)构成并与液体摩擦离合器(11’)及电磁离合器(15)的可转动部分而非固定部分一起构成驱动组件(22)，预先装配好并套在驱动轴(25，25a)上。
9、根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动轮由皮带轮(7)构成并与液体摩擦离合器(11’)及电磁离合器(15)的可转动部分而非固定部分一起构成驱动组件(22)，预先装配好并套在驱动轴(25，25a)上。
10、根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动轮由皮带轮(7)构成并与液体摩擦离合器(11’)及电磁离合器(15)的可转动部分而非固定部分一起构成驱动组件(22)，预先装配好并套在驱动轴(25，25a)上。
11、根据权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动组件(22)安装在空心轴(23)上并通过该空心轴(23)借助中心螺栓(24)与驱动轴(25a，25)相连。
12、根据权利要求9或10所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动组件(22)安装在空心轴(23)上并通过该空心轴(23)借助中心螺栓(24)与驱动轴(25a，25)相连。
13、采用如权利要求1所述驱动装置的冷却剂泵转速控制方法，该冷却剂泵由内燃机通过皮带机械传动来驱动，其特征在于，该冷却剂泵在第一档被减速驱动，而在第二档以非减速被驱动，并且根据内燃机参数实现由一档换至另一档。
14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于，由第一档换至第二档要求超过以下参数的极限值：冷却剂温度、发动机油温、发动机转矩或负载力矩、发动机功率与冷却剂温度比、发动机功率与发动机转速比。
15、根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，超过发动机转速极限值时可由第二档换到第一档。
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