CN103277343B - 车辆内燃机冷却系统用水泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水泵结构，尤其涉及一种车辆内燃机冷却系统用水泵。其具有壳体；与壳体配合设置有对水进行输送的动力机构，在壳体内、相对于壳体位置固定的设有电磁铁，在壳体内设有与叶轮罩可同步轴向移动的、在初始位置时与产生电磁力时的电磁铁磁力作用的作用部；以及设置在壳体内对作用部施加弹性回复力以使电磁力消失时驱动作用部回复至初始位置的弹性元件。采用本发明的技术方案，实现了在发动机冷启动而水泵不启动时，缩短发动机暖机时间，减小发动机在低温下的工作时间，降低发动机的排放和油耗。

Description

车辆内燃机冷却系统用水泵

技术领域

本发明涉及一种水泵结构，尤其涉及一种车辆内燃机冷却系统用水泵。

背景技术

现有发动机水泵大部分为机械水泵，水泵的运转依靠发动机主轴传动，发动机转速高时，水泵转速就高，流量就增大，发动机转速低时，流量减小。由于发动机冷启动时，发动机本身不需要冷却系统工作，但是发动机水泵会随着发动机运转而开始工作，会造成发动机暖机时间较长，发动机油耗较高，排放较差等，其水泵的流量不能根据发动机冷却系统的需求进行调整。

为了避免如上现象的发生，有采用汽车水泵电磁离合器的，如中国实用新型CN201502640U公开的一种汽车水泵电磁离合器，其包括驱动盘总成、电磁线圈总成，在电磁线圈总成上设有一组永久磁铁，在汽车水泵离合器在通电时，电磁线圈产生磁场，由于永久磁铁的磁场与电磁线圈产生的磁场相排斥，两者磁场相互阻断，汽车水泵电磁离合器分离，即通电时汽车水泵电磁离合器不工作，水泵处于非工作状态；断电时，通过永久磁铁的作用使汽车水泵电磁离合器吸合工作，水泵处于工作状态，其可改善发动机启动时的低温启动性能，进而达到节能降耗的目的。但如上结构的采用，势必在现有的发动机结构上进行布局改变。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种在不改变发动机布局的同时，能够有效的降低发动机冷启动能耗的车辆内燃机冷却系统用水泵。

为实现上述目的，本发明的车辆内燃机冷却系统用水泵，具有：

壳体；

与壳体配合设置有对水进行输送的动力机构，该动力机构包括可相对壳体以自身轴线为轴进行转动的、具有动力输入端的传动轴，设置在传动轴动力输出端的叶轮，以及与叶轮配合设置的、可沿传动轴轴向移动的叶罩轮；

在所述的壳体内、相对于壳体位置固定的设有电磁铁，在壳体内设有与叶轮罩可同步轴向移动的、与产生电磁力时的电磁铁磁力作用的作用部；以及设置在壳体内对作用部施加弹性回复力以使电磁力消失时驱动作用部回位的弹性元件。

作为对本发明其中一种形式限定，所述的作用部为具有与产生电磁力的电磁铁相斥的永磁铁，所述的弹性元件为连接设置在壳体与永磁铁之间的、在电磁力消失时推动永磁铁回复至初始位置的弹簧。

作为对本发明另一种形式限定，所述的作用部为能够被产生电磁力的电磁铁磁力吸附的吸附件，所述的弹性元件为连接设置在壳体与作用部之间的、在电磁力消失时拉动作用部回复至初始位置的拉簧。

作为对上述方式的限定，所述的叶轮罩与作用部之间固定连接有控制销。

作为对上述方式的进一步限定，所述的控制销包括本体、位于本体两端的安装帽，所述的安装帽与本体通过颈部固连；在叶轮罩与作用部上均设有由大孔和小孔贯通组成的梨形孔，所述的大孔的直径大于安装帽的直径，小孔的直径与颈部直径相适应。

作为对本发明的限定，所述的传动轴通过套装其上的轴连轴承设置在壳体的内部。

作为对本发明的限定，所述的电磁铁为相对于壳体固定的、与传动轴共轴线的圆盘状；所述的作用部为滑动设置在壳体内、与传动轴共轴线的圆盘状。

作为对上述方式的限定，所述的弹性元件为以传动轴轴线圆周均布的多个，其连接设置在壳体与作用部之间。

作为对本发明的限定，在壳体上固定设有轴线与传动轴轴线平行的定位销，在叶轮罩上设有供定位销无阻挡通过的通孔。

采用本发明的技术方案，通过在壳体内增设电磁铁和作用部，在电磁铁产生电磁力时，与作用部发生电磁作用，使作用部沿传动轴的轴向移动，进而带动叶轮罩沿传动轴的轴向移动，以控制叶轮罩的上升和下降，进而调整水泵的出水高度，即叶轮罩沿传动轴轴向移动上升时，水泵的出水高度为零，水泵停止供水，进而实现了在发动机冷启动而水泵不启动时，缩短发动机暖机时间，减小发动机在低温下的工作时间，降低发动机的排放和油耗。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构简图；

图2为图1中水泵主体结构示意图；

图3为图2的A-A向结构示意图；

图4为图1中控制销和弹性元件设置的连接结构部分示意图；

图5为本发明控制销的结构示意图；

图6为本发明叶轮罩的平面示意图；

图7为本发明作用部的结构示意图；

图8为本发明叶轮罩与控制销安装时的结构示意图。

图中：1、壳体；2、传动轴；3、叶轮；4、叶轮罩；5、皮带轮；6、法兰；7、安装螺栓；8、水封；9、电磁铁；10、作用部；11、弹性元件；12、轴连轴承；13、第一空腔；14、第二空腔；15、中间壁；16、连接插件；17、控制销；171、本体；172、安装帽；173、颈部；18、梨形孔；181、大孔；182、小孔；19、定位凸台；20、定位销；21、通孔；22、水泵蜗壳；23、进水口；24、出水口。

具体实施方式

下面结合附图详细的描述本发明的实施例，应当理解，如下描述的实施例以及参考的附图是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明涉及的车辆内燃机冷却系统用水泵，由图1结合图2所示，其具有中空内部的壳体1，与壳体1配合设置有对水进行输送的动力机构，该动力机构包括可相对壳体1以自身轴线为轴进行转动的、具有动力输入端的传动轴2，传动轴2于顶部伸出壳体1，为实现传动轴2与壳体1之间的密封，在传动轴2与壳体1的顶部之间连接设有水封8。传动轴2顶部的自由端作为动力输出端，其上固定设有叶轮3，在叶轮3与壳体1之间的传动轴2上套装有与叶轮3配合设置的叶轮罩4，叶轮罩4可沿传动轴2的轴向进行移动，即如图1所示的结构中，叶轮罩4可以上下移动，通过该上下移动，来调整水泵的出水口高度。所述的水泵出水口高度，由图1所示，其设置的水泵蜗壳22与叶轮3之间的空腔即为出水口24，由进水口23进入到叶轮的水被叶轮3带动一起旋转，并在离心力的作用下向叶轮3的边缘运动，到出水口24并被强制甩出，同时在叶轮3中心部位形成低压，冷却水便经进水口23不断地补给进来，形成连续供水；当叶轮罩4处于最下方位置时，水泵出水口高度最大，当叶轮罩4处于其行程的最上方时，即叶轮罩4上升至水泵蜗壳22，水泵出水口高度为零，此时虽然叶轮旋转，但是不能将冷却水甩出，冷却水不能通过出水口到达发动机各零部件。

在传动轴2的动力输入端（图2所示的底部）上连接设有皮带轮5，其通过位于图2所示的传动轴底部的法兰6以及安装螺栓7，固定在传动轴2上，该结构，实现了皮带轮5在外部动力结构的带动下进行转动，进而带动传动轴2以自身轴线为轴而在壳体1内转动，相应的，在其顶部设置的叶轮3也随着传动轴2的转动进行泵水转动。

如上结构的描述，是对现有水泵结构的示意性描述，仅是对与本发明创新部分描述的铺垫，而本发明的改进之处在于：在壳体1内、相对于壳体1位置固定的设有电磁铁9，在壳体1内设有与叶轮罩4可同步轴向移动的、在初始位置时与产生电磁力时的电磁铁9磁力作用的作用部10；以及设置在壳体1内对作用部10施加弹性回复力以使电磁力消失时驱动作用部10回复至初始位置的弹性元件11。换而言之，如上描述的作用部10的初始位置，是在电磁铁9不产生电磁力而不与作用部发生磁力作用时，作用部10仅在弹性元件11的作用下所处的位置。为实现对电磁铁9的通断电控制，以使电磁铁9能够在得电时产生电磁力，在壳体1设有连接于电磁铁9与车辆ECU之间的连接插件16，通过该连接插件16，实现车辆ECU对电磁铁9的得电、失电控制。

为实现电磁铁9相对于壳体1的位置固定，在本实施例中，将壳体1内部分为两个圆柱形的空腔，其中，第一空腔13位于壳体1的中部，用于供传动轴2通过，为确保传动轴2在转动时于第一空腔13内运行的稳定性，在位于第一空腔13内的传动轴2上套装有与第一空腔13涨紧配合的轴连轴承12。第二空腔14位于第一空腔13的外部，电磁铁9固定套装在第一空腔13和第二空腔14之间的壳体的中间壁15上的圆盘上，而作用部10为滑动套装在中间壁15上的圆盘上，且作用部10、电磁铁9的中心线与传动轴2的轴线重合。

其中，作用部10为具有与产生电磁力的电磁铁9相斥的永磁铁，所述的弹性元件11为连接设置在壳体1与永磁铁之间的、在电磁力消失时推动永磁铁回复至初始位置的弹簧。由图3所示，弹簧为均布在永磁铁周向的四个，以使永磁铁能够受到稳定的弹性力。

该结构的设计，在发动机冷启动或发动机暖机工况时，发动机不需供水，此时，车辆ECU控制电磁铁9通电产生磁力，与永磁铁发生相斥作用力，由于电磁铁9固定，则该相斥作用力推动永磁铁以图1所示向上运动，同时，永磁铁在压缩弹簧的同时，推动叶罩轮4向上运动，直至叶罩轮4的上升使得水泵出水口高度为零时，水泵停止供水，可有效的降低发动机暖机时间，且可以降低发动机功率消耗，节约能源，且发动机在低温工况下运转时间短，可有效的降低排放。在需要水泵泵水时，车辆ECU控制电磁铁9失电而失去电磁力，永磁铁在弹簧的弹性力作用下，被向下推动而到达永磁铁的初始位置，叶轮罩同样被带动下移，使得水泵能够正常泵水。

此外，基于本发明创新部分的另一种结构，作用部10为能够被产生电磁力的电磁铁9磁力吸附的吸附件，如采用与电磁铁9产生的电磁力相吸的永磁铁或是能够被电磁力吸附的铁质件，而此时的弹性元件11则为连接设置在壳体1与作用部10之间的、在电磁力消失时拉动作用部10回复至初始位置的拉簧。

如上结构在使用时，在发动机冷启动或发动机暖机工况时，发动机不需供水，此时，车辆ECU控制电磁铁9断电而不产生磁力，此时，作用部10在拉簧的作用下处于初始位置，于该初始位置，叶轮罩4处于最高位置，于该位置，水泵出水口高度为零，水泵不供水。当需要水泵供水时，车辆ECU控制电磁铁9通电而产生磁力，此时，作用部10被电磁铁9吸引，电磁铁9通过电磁力拉动作用部10向下移动，作用部10在使拉簧拉伸的同时，拉动叶轮罩4下移，进而实现水泵的泵水工作。当电磁力消失时，拉簧拉动作用部10回复至初始位置，使得水泵不能泵水。

在如上结构中，为了实现叶轮罩4与作用部10之间的同步移动，叶轮罩4与作用部10之间固定连接有控制销17，由图4结合图3所示，控制销17沿周向设置成四个，且各个控制销17与弹性元件11交替设置。由图5所示，控制销17包括本体171、位于本体171两端的安装帽172，安装帽172与本体171通过颈部173固连；其中，本体171、安装帽172、颈部173共中心线设置，且安装帽172和本体171的外径相同，颈部173的外径小于本体171的外径。

相应的，为了实现控制销17将作用部10和叶轮罩4固连在一起，在作用部10和叶轮罩4上均对应设有数量相同的梨形孔18，如图6和图7所示，在作用部10和叶轮罩4的周向上分别均布有四个梨形孔18，每个梨形孔18均由大孔181和小孔182贯通组成，大孔181的直径大于安装帽172的直径，小孔182的直径与颈部173的直径相适应。在安装时，将控制销17两端的安装帽172，分别由叶轮罩4和作用部10上梨形孔18的大孔181插入，然后将颈部173卡入叶轮罩4和作用部10的小孔182内，将作用部10和叶轮罩4固连在一起。此外，为了使作用部10和叶轮罩4之间连接以及运行的稳定性，可将作用部10和叶轮罩4上的梨形孔设置成形状相反，这样，在将控制销172两端的安装帽由大孔181插入后，分别将叶轮罩以及作用部向着二者的小孔方向转动，使控制销17的颈部分别向卡入二者的小孔中，其中，叶轮罩4与控制销17的连接状态，如图8所示。

此外，为了便于弹性元件在作用部10上的安装定位，由图5所示，在作用部10上设有与弹性元件数量相同的定位凸台19，这样，作为弹性元件的弹簧可以通过套装在凸台19上，实现与作用部10的固连。

为了提高叶轮罩4在轴向移动时的稳定性，防止叶轮罩移动过程中发生转动，在壳体1的顶部固定设有定位销20，相应的，在叶轮罩4上设有供定位销20无阻挡通过的通孔21。

Claims (7)

1.一种车辆内燃机冷却系统用水泵，具有：

壳体；

与壳体配合设置有对水进行输送的动力机构，该动力机构包括可相对壳体以自身轴线为轴进行转动的、具有动力输入端的传动轴，设置在传动轴动力输出端的叶轮，以及与叶轮配合设置的、可沿传动轴轴向移动的叶罩轮；

其特征在于，

在所述的壳体内、相对于壳体位置固定的设有电磁铁，在壳体内设有与叶轮罩可同步轴向移动的、与产生电磁力时的电磁铁磁力作用的作用部；以及设置在壳体内对作用部施加弹性回复力以使电磁力消失时驱动作用部回位的弹性元件；所述的叶轮罩与作用部之间固定连接有控制销，所述的控制销包括本体、位于本体两端的安装帽，所述的安装帽与本体通过颈部固连，在叶轮罩与作用部上均设有由大孔和小孔贯通组成的梨形孔，所述的大孔的直径大于安装帽的直径，小孔的直径与颈部直径相适应。

2.根据权利要求1所述的车辆内燃机冷却系统用水泵，其特征在于：所述的作用部为具有与产生电磁力的电磁铁相斥的永磁铁，所述的弹性元件为连接设置在壳体与永磁铁之间的、在电磁力消失时推动永磁铁回复至初始位置的弹簧。

3.根据权利要求1所述的车辆内燃机冷却系统用水泵，其特征在于：所述的作用部为能够被产生电磁力的电磁铁磁力吸附的吸附件，所述的弹性元件为连接设置在壳体与作用部之间的、在电磁力消失时拉动作用部回复至初始位置的拉簧。

4.根据权利要求1所述的车辆内燃机冷却系统用水泵，其特征在于：所述的传动轴通过套装其上的轴连轴承设置在壳体的内部。

5.根据权利要求1所述的车辆内燃机冷却系统用水泵，其特征在于：所述的电磁铁为相对于壳体固定的、与传动轴共轴线的圆盘状；所述的作用部为滑动设置在壳体内、与传动轴共轴线的圆盘状。

6.根据权利要求5所述的车辆内燃机冷却系统用水泵，其特征在于：所述的弹性元件为以传动轴轴线圆周均布的多个，其连接设置在壳体与作用部之间。

7.根据权利要求1所述的车辆内燃机冷却系统用水泵，其特征在于：在壳体上固定设有轴线与传动轴轴线平行的定位销，在叶轮罩上设有供定位销无阻挡通过的通孔。