CN205841306U - 水泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水泵，包括：壳体，所述壳体上设置有容纳槽；水泵轴，所述水泵轴至少部分地设置在所述壳体内且可绕所述水泵轴的中心轴线转动；以及叶轮，所述叶轮设置在所述壳体之外且与所述容纳槽位置相对；轴向调节装置，所述轴向调节装置设置在所述叶轮与所述水泵轴之间，所述轴向调节装置与所述叶轮固定，所述轴向调节装置设置成可随所述水泵轴同步转动，并且所述轴向调节装置还设置成相对所述水泵轴可轴向移动以改变所述叶轮伸入或伸出所述容纳槽的程度。根据本实用新型的水泵结构简单、调节方便，能够满足发动机处于不同工况的温度要求，提升了燃烧效率，降低了油耗。

Description

水泵

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种水泵。

背景技术

相关技术中的发动机水泵一般采用常规机械式水泵，机械式水泵的泵水量是按照发动机全负荷工况冷却需求而设计，但在发动机处于冷启动、暖机和小负荷工况下，机械式水泵泵水量大于发动机冷却需求，会延长发动机暖机时间，并且暖机过程中的燃烧不充分还会造成燃烧积碳、排放超标等不良后果。

一些先进的发动机多采用发动机热管理模块控制冷却系统，通过设计复杂的冷却液循环控制机构和连接管路来实现发动机在不同工况下的冷却液调节，但此种冷却系统结构复杂且空间占用大，会极大的增加发动机零部件数量，造成发动机重量增大、成本增加。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种水泵，该水泵结构简单、调节方便，能够满足发动机在不同工况的温度要求，提升了燃烧效率，降低了油耗。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种水泵，包括：壳体，所述壳体上设置有容纳槽；水泵轴，所述水泵轴至少部分地设置在所述壳体内且可绕所述水泵轴的中心轴线转动；以及叶轮，所述叶轮设置在所述壳体之外且与所述容纳槽位置相对；轴向调节装置，所述轴向调节装置设置在所述叶轮与所述水泵轴之间，所述轴向调节装置与所述叶轮固定，所述轴向调节装置设置成可随所述水泵轴同步转动，并且所述轴向调节装置还设置成相对所述水泵轴可轴向移动以改变所述叶轮伸入或伸出所述容纳槽的程度。

进一步地，所述水泵轴上形成有第一定位部，所述轴向调节装置上形成有第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部配合以使所述轴向调节装置相对所述水泵轴可同步转动和可轴向移动。

进一步地，所述第一定位部为插槽，所述第二定位部为凸块，所述凸块和所述插槽的横截面形状均为矩形。

进一步地，所述叶轮包括多个叶片，所述多个叶片环绕所述水泵轴的中心轴线，并且所述容纳槽形成为正交于所述水泵轴的中心轴线的圆盘形槽。

进一步地，所述水泵还包括：驱动部，所述驱动部与所述轴向调节装置配合，所述驱动部设置成用于驱动所述轴向调节装置沿所述轴向相对所述水泵轴移动。

进一步地，所述驱动部包括：滑阀，所述滑阀沿轴向可滑动地设置在所述壳体内以与所述壳体之间限定出密闭腔，所述滑阀具有与外部大气压连通的滑阀外表面，所述滑阀与所述轴向调节装置相连且所述轴向调节装置可随所述滑阀轴向移动；抽气装置，所述抽气装置与所述密闭腔相连且用于对所述密闭腔进行抽气，从而使所述滑阀位于所述密封腔内的至少部分滑阀内表面与所述滑阀外表面之间产生大气压力差。

进一步地，所述水泵还包括：复位弹簧，所述复位弹簧弹性地抵压所述滑阀，且所述复位弹簧产生的弹力与所述抽气装置进行抽气所产生的作用于滑阀上的大气压力的方向相反。

进一步地，所述轴向调节装置上设置有轴向间隔开的一对环形凸缘，所述滑阀上设置有环形卡接部，所述环形卡接部卡接在所述一对环形凸缘之间。

进一步地，所述壳体的内表面上设置有轴向延伸的轴向槽，所述滑阀的外表面上设置有轴向延伸的轴向凸起，所述轴向凸起配合在所述轴向槽内。

进一步地，所述壳体包括：壳体本体和端盖，所述壳体本体的一端敞开，所述端盖设置在所述壳体的敞开侧，所述端盖的背离所述壳体本体的侧面上设置有所述容纳槽。

相对于现有技术，本实用新型所述的水泵具有以下优势：

1)提升燃效，降低油耗；通过本实用新型的可变排量水泵，可以根据发动机不同工况，调整冷却系统的冷却效率，满足不同工况下燃烧所需的冷却温度，提升燃烧效果，降低油耗并减少积碳。当发动机处于冷启动等工况下，切断水泵泵水，降低冷却系统冷却效率，利于发动机迅速暖机；当发动机处于大负荷或全负荷工况时，可以实现水泵最大泵水量，提升冷却系统的冷却效率。

2)结构布置紧凑、延长零件使用寿命，制造成本低：通过本实用新型设计，满足了当前高功率密度发动机的冷却需求，无需增加额外热量管理零件，有利于确保发动机紧凑化设计，并且随发动机不同工况需求提供不同的冷却效率，优化燃烧，减少燃烧不良造成积碳情况出现，有利于减少零部件磨损，提升零部件使用寿命并降低发动机养护成本。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的水泵的爆炸图。

附图标记说明：

100-水泵，

111-壳体本体，112-端盖，101-容纳槽，102-密闭腔，103-轴向槽，

120-水泵轴，121-第一定位部，

130-叶轮，

140-轴向调节装置，141-第二定位部，142-环形凸缘，

151-滑阀，151a-轴向凸起，

160-复位弹簧，170-皮带轮。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一般发动机多采用常规机械式水泵，即在水泵皮带轮的驱动下带动水泵叶轮旋转实现水泵泵水功能，这种机械式水泵的泵水量随发动机转速增加而提升，所以冷却液供应量也随发动机转速提高而提高。

机械式水泵的泵水量是按照发动机全负荷工况的冷却需求而设计，而在发动机冷启动、暖机和小负荷工况下，机械式水泵的泵水量大于发动机冷却需求，会延长发动机的暖机时间，并且暖机过程中的燃烧不充分还会造成燃烧积碳、排放超标等不良后果。

一些先进的发动机多采用发动机热管理模块控制冷却系统，通过设计复杂的冷却液循环控制机构和连接管路来实现发动机不同工况下的冷却液调节，但此种冷却系统结构复杂且占用空间大，会极大的增加发动机零部件数量、造成发动机重量增大、成本增加。

为此，本实用新型提出了一种水泵100，该水泵100结构简单、安装方便，且可以根据发动机的负荷大小调整泵水量。

下面将参考附图1并结合实施例来详细说明本实用新型实施例的水泵100，本实用新型实施例的水泵100可以应用在车辆的发动机冷却系统中。

根据本实用新型实施例的水泵100可以包括壳体、水泵轴120、叶轮130和轴向调节装置140。

其中，壳体上设置有容纳槽101，水泵轴120至少部分地设置在壳体内且可绕水泵轴120的中心轴线转动，叶轮130设置在壳体之外且与容纳槽101位置相对。水泵轴120可以带动叶轮130转动，进而带动冷却液在冷却循环中流动。

轴向调节装置140设置在叶轮130与水泵轴120之间，轴向调节装置140与叶轮130固定，轴向调节装置140设置成可随水泵轴120同步转动，并且轴向调节装置140还设置成相对水泵轴120可轴向移动以改变叶轮130伸入或伸出容纳槽101的程度。

也就是说，轴向调节装置140分别与叶轮130和水泵轴120相连，水泵轴120转动并通过轴向调节装置140带动叶轮130转动，此外轴向调节装置140还可以调节水泵轴120的轴向位置以使水泵轴120上的叶轮130伸入或伸出容纳槽101。在轴向调节装置140调节水泵轴120的轴向位置时，水泵轴120仍可以通过轴向调节装置140带动叶轮130转动。

当叶轮130完全伸出容纳槽101时，水泵100可以实现最大泵水量，确保发动机在全负荷工作时仍处于适宜的温度；当水泵100完全伸入到容纳槽101时，此时叶轮130转动但不会泵水，以保证发动机在冷启动或暖机工况下发动机快速暖机，优化燃烧并改善排放的功能。

当然，可以理解的是，可以通过调节叶轮130伸入或伸出容纳槽101的程度来改变水泵100的泵水量，进而实现对处在不同工况下的发动机的温度进行调整。

根据本实用新型实施例的水泵100，通过轴向调节装置140可调节叶轮130伸入或伸出容纳槽101的程度，保证水泵100在发动机处于不同工况下的泵水量，且水泵100结构简单、调节方便，提升了燃烧效率，降低了油耗。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，水泵轴120上形成有第一定位部121，轴向调节装置140上形成有第二定位部141，第一定位部121和第二定位部141配合以使轴向调节装置140相对水泵轴120可同步转动和可轴向移动。

也就是说，通过设置第一定位部121和第二定位部141，水泵轴120可以带动轴向调节装置140转动，同时也可以使得轴向调节装置140相对水泵轴120可轴向移动，轴向调节装置140的轴向移动不会影响水泵轴120带动轴向调节装置140转动。

进一步地，第一定位部121为插槽，第二定位部141为凸块，凸块和插槽的横街面形状相同且均为非圆形。由此，凸块可以在插槽内轴向移动，且第一定位部121可以带动第二定位部141转动。

可选地，插槽和凸块的横截面为长圆形、椭圆形、三角形和多边形。在本实用新型的具体示例中，插槽和凸块的横截面为矩形。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，叶轮130包括多个叶片，多个叶片环绕水泵轴120的中心轴线，并且容纳槽101形成为正交于水泵轴120的中心轴线的圆盘形槽。由此，容纳槽101可以刚好容纳叶轮130，避免容纳槽101的空间过大。在叶轮130收容在容纳槽101且转动时，不会由于容纳槽101的空间过大而对排水通道中的冷却液的流动造成太大的影响。

根据本实用新型的一些实施例，水泵100还包括驱动部，驱动部与轴向调节装置140配合，驱动部设置成用于驱动轴向调节装置140沿轴向相对水泵轴120移动。

具体地，驱动部包括滑阀151和抽气装置(未示出)，滑阀151沿轴向可滑动地设置在壳体内以与壳体之间限定出密闭腔102，滑阀151具有与外部大气压连通的滑阀151的外表面，滑阀151与轴向调节装置140相连且轴向调节装置140可随滑阀151轴向移动。

抽气装置与密闭腔102相连且用于对密闭腔102进行抽气，从而使滑阀151位于密闭腔102内的至少部分滑阀151的内表面与滑阀151的外表面之间产生大气压力差。

换言之，轴向调节装置140驱动叶轮130沿轴向移动是通过密闭腔102与外部大气压产生压力差而实现的。当密闭腔102内的压强小于大气压时，轴向调节装置140可以带动叶轮130朝向靠近容纳槽101的方向移动；当密闭腔102内的压强大于大气压时，轴向调节装置140可以带动叶轮130朝向远离容纳槽101的方向移动。需要说明的是，轴向调节装置140、滑阀151和容纳槽101全部位于叶轮130的同一侧。

进一步地，水泵100还包括复位弹簧160，复位弹簧160弹性地抵压滑阀151，且复位弹簧160产生的弹力与抽气装置进行抽气所产生的作用于滑阀151上的大气压力的方向相反。

换言之，密闭腔102内可以一直为负压，滑阀151的外表面一直承受朝向密闭腔102内的大气压力。需要说明的是，此处的大气压力即为由于密闭腔102与外界大气之间的压力差作用在滑阀151外表面上的压力。

当大气压力大于复位弹簧160的弹力时，轴向调节装置140带动叶轮130向朝向靠近容纳槽101的方向移动；当大气压力小于复位弹簧160的弹力时，轴向调节装置140带动叶轮130朝向远离容纳槽101的方向移动。

在本实用新型的具体示例中，复位弹簧160设置在密闭腔102的内部。由此，可以简化水泵100的结构，至少在一定程度上降低水泵100的体积，使得水泵100的结构更加紧凑。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，轴向调节装置140上设置有轴向间隔开的一对环形凸缘142，滑阀151上设置有环形卡接部，环形卡接部卡接在一对环形凸缘142之间。滑阀151的沿轴向移动可以带动轴向调节装置140移动，进而带动叶轮130沿轴向方向移动。滑阀151上可以设置通孔，环形凸缘142可以卡设在通孔附近。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，壳体的内表面上设置有轴向延伸的轴向槽103，滑阀151的外表面上设置有轴向延伸的轴向凸起151a，轴向凸起151a配合在轴向槽103内。由此，限制了滑阀151的转动，使得滑阀151只能在轴向方向上移动，进而提高了密闭腔102的密闭性。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，壳体包括壳体本体111和端盖112，壳体本体111的一端敞开，端盖112设置在壳体的敞开侧，端盖112的背离壳体本体111的侧面上设置有容纳槽101。

端盖112和壳体本体111可以通过螺栓连接的方式固定在一起，水泵轴120可以穿过端盖112本体且与皮带轮170相连，皮带轮170带动水泵轴120转动。

本实用新型实施例的水泵100，将水泵100皮带轮170、水泵轴120、轴向调节装置140和叶轮130同轴连接，实现皮带轮170驱动叶轮130泵水旋转以完成泵水工作。复位弹簧160的弹力将滑阀151向叶轮130一侧推动，滑阀151的顶部外侧面与轴向调节装置140相连，并将轴向调节装置140向端盖112压紧。

当发动机处于冷启动、暖机或者小负荷工况下，对密闭腔102进行抽真空，滑阀151内部密闭腔102真空度增加，在负压作用下滑阀151克服复位弹簧160的弹力并向皮带轮170一侧移动，此时滑阀151内顶面与环形凸缘142接触，滑阀151带动轴向调节装置140向皮带轮170一侧移动，同时带动叶轮130向皮带轮170一侧移动，并将叶轮130带入端盖112的容纳槽101中，此时水泵100工作但排水通道被关闭，以实现快速暖机、优化燃烧并改善排放的功能。

当发动机处于大负荷或者全负荷工况时，发动机温度较高需要冷却降温，此时不再对密闭腔102进行抽真空，密闭腔102不再为负压状态，复位弹簧160的弹力将滑阀151向叶轮130一侧推动，滑阀151的外顶面与环形凸缘142接触，并将轴向调节装置140向水泵100盖压紧，从而推动叶轮130伸出端盖112上的容纳槽101，水泵100实现最大泵水量，满足发动机在高负荷下的高冷却效率需求。

本实用新型的水泵100具有如下优势：

1)提升燃效，降低油耗；通过本实用新型的可变排量水泵100，可以根据发动机不同工况，调整冷却系统的冷却效率，满足不同工况下燃烧所需的冷却温度，提升燃烧效果，降低油耗并减少积碳。当发动机处于冷启动等工况下，切断水泵100泵水，降低冷却系统冷却效率，利于发动机迅速暖机；当发动机处于大负荷或全负荷工况时，可以实现水泵100最大泵水量，提升冷却系统的冷却效率。

2)结构布置紧凑、延长零件使用寿命，制造成本低：通过本实用新型设计，满足了当前高功率密度发动机的冷却需求，无需增加额外热量管理零件，有利于确保发动机紧凑化设计，并且随发动机不同工况需求提供不同的冷却效率，优化燃烧，减少燃烧不良造成积碳情况出现，有利于减少零部件磨损，提升零部件使用寿命并降低发动机养护成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水泵(100)，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上设置有容纳槽(101)；

水泵轴(120)，所述水泵轴(120)至少部分地设置在所述壳体内且可绕所述水泵轴(120)的中心轴线转动；以及

叶轮(130)，所述叶轮(130)设置在所述壳体之外且与所述容纳槽(101)位置相对；

轴向调节装置(140)，所述轴向调节装置(140)设置在所述叶轮(130)与所述水泵轴(120)之间，所述轴向调节装置(140)与所述叶轮(130)固定，所述轴向调节装置(140)设置成可随所述水泵轴(120)同步转动，并且所述轴向调节装置(140)还设置成相对所述水泵轴(120)可轴向移动以改变所述叶轮(130)伸入或伸出所述容纳槽(101)的程度。

2.根据权利要求1所述的水泵(100)，其特征在于，所述水泵轴(120)上形成有第一定位部(121)，所述轴向调节装置(140)上形成有第二定位部(141)，所述第一定位部(121)与所述第二定位部(141)配合以使所述轴向调节装置(140)相对所述水泵轴(120)可同步转动和可轴向移动。

3.根据权利要求2所述的水泵(100)，其特征在于，所述第一定位部(121)为插槽，所述第二定位部(141)为凸块，所述凸块和所述插槽的横截面形状均为矩形。

4.根据权利要求1所述的水泵(100)，其特征在于，所述叶轮(130)包括多个叶片，所述多个叶片环绕所述水泵轴(120)的中心轴线，并且所述容纳槽(101)形成为正交于所述水泵轴(120)的中心轴线的圆盘形槽。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的水泵(100)，其特征在于，还包括：驱动部，所述驱动部与所述轴向调节装置(140)配合，所述驱动部设置成用于驱动所述轴向调节装置(140)沿所述轴向相对所述水泵轴(120)移动。

6.根据权利要求5所述的水泵(100)，其特征在于，所述驱动部包括：

滑阀(151)，所述滑阀(151)沿轴向可滑动地设置在所述壳体内以与所述壳体之间限定出密闭腔(102)，所述滑阀(151)具有与外部大气压连通的滑阀(151)的外表面，所述滑阀(151)与所述轴向调节装置(140)相连且所述轴向调节装置(140)可随所述滑阀(151)轴向移动；

抽气装置，所述抽气装置与所述密闭腔(102)相连且用于对所述密闭腔(102)进行抽气，从而使所述滑阀(151)位于所述密闭腔(102)内的至少部分滑阀(151)的内表面与所述滑阀(151)的外表面之间产生大气压力差。

7.根据权利要求6所述的水泵(100)，其特征在于，还包括：复位弹簧(160)，所述 复位弹簧(160)弹性地抵压所述滑阀(151)，且所述复位弹簧(160)产生的弹力与所述抽气装置进行抽气所产生的作用于滑阀(151)上的大气压力的方向相反。

8.根据权利要求6所述的水泵(100)，其特征在于，所述轴向调节装置(140)上设置有轴向间隔开的一对环形凸缘(142)，所述滑阀(151)上设置有环形卡接部，所述环形卡接部卡接在所述一对环形凸缘(142)之间。

9.根据权利要求6所述的水泵(100)，其特征在于，所述壳体的内表面上设置有轴向延伸的轴向槽(103)，所述滑阀(151)的外表面上设置有轴向延伸的轴向凸起(151a)，所述轴向凸起(151a)配合在所述轴向槽(103)内。

10.根据权利要求1所述的水泵(100)，其特征在于，所述壳体包括：壳体本体(111)和端盖(112)，所述壳体本体(111)的一端敞开，所述端盖(112)设置在所述壳体的敞开侧，所述端盖(112)的背离所述壳体本体(111)的侧面上设置有所述容纳槽(101)。