可變流量發動機電子冷卻水泵的製作方法

2023-05-02 16:08:31 3

專利名稱：可變流量發動機電子冷卻水泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機冷卻系統組件，尤其涉及一種發動機電子冷卻水泵。
背景技術：
隨著汽車工業的飛速發展和人們對環境的高度關注，節能減排已經成為全球汽車 業最為關注的幾大主題之一。石油是不可再生資源，隨著世界經濟的發展和人們生活水平的不斷提高，石油資 源每年都以驚人的速度被消耗。而在每年被消耗的石油資源中有很大一部分是消耗在汽車 上。所以汽車的節能問題已經受到世界各國人民的極大關注。各國政府也先後出臺法規和 各種措施鼓勵節能汽車的研究與開發。發動機冷卻水泵是將發動機主軸輸入的機械能轉化 成冷卻液的能量(動能、壓能、位能)使冷卻液在發動機整個冷卻系統中流動而冷卻發動 機，使發動機正常工作的發動機部件。而在發動機工作的整個過程中有很大一部分時間發 動機的溫度是低於發動機正常工作的最佳溫度的。我們讓冷卻水泵在這部分時間在較低的 轉速下運行(大大低於同時發動機的轉速)，這樣，水泵的消耗功率將大大減少，可變流量 水泵消耗的能源比機械水泵消耗的能源能節省15%左右。當今世界對環境的關注比以往任何時候都重視。全球溫度變暖已經開始威脅到我 們人類居住的大家庭。二氧化碳的排放是全球變暖的最重要的因素，而汽車尾氣的排放是 最大的幾個二氧化碳排放來源之一。減少汽車尾氣的排放對世界環境的積極影響將是非常 巨大的。歐洲對汽車的排放要求已經要上升到歐五、歐六標準。發動機冷卻水泵是一種消 耗能量而提高發動機性能的部件。讓發動機冷卻水泵在發動機的溫度低於發動機正常工作 的最佳溫度時在較低的轉速下運行，可以大大的提供發動機的排放性能。發動機在運行過程中過冷和過熱都將影響發動機的使用壽命。讓發動機在相對恆 溫的狀態下運行將大大提高發動機的使用壽命。讓發動機冷卻水泵在發動機的溫度低於發 動機正常工作的最佳溫度時在較低的轉速下運行，使發動機溫度保持相對恆定，就可以大 大提高發動機的使用壽命。現有發動機冷卻水泵基本上都為機械水泵，不管發動機溫度為多少，水泵都以發 動機主軸的輸入轉速運行，是不可控的。在發動機不需要強力冷卻時水泵依舊高速運轉，浪 費能源，增大環境汙染，並且影響發動機的使用壽命。已不大適應產業和新型發動機發展的 需要。因此，作為國際汽車冷卻系統的領軍企業，必須研究開發一種新的能夠克服和完善上 述缺點的可變流量電子控制冷卻水泵來滿足日益發展的汽車行業的需要。為企業和社會創 造更大的經濟效益。目前，有些電機驅動水泵可以實現葉輪轉速控制，參考中國發明專利申請: CN96114781. 4，公開了一種《風扇自動離合汽車水泵》(公開號CN1184884A)，其特徵在於 水泵上裝置熱敏元件，泵腔水溫升高時，熱敏元件受熱膨脹，從而使摩擦結合，進而風扇轉 動，風扇的離或合純系水溫控制。但該申請驅動扭矩小，布局不便，佔用較大空間，響應慢， 浪費能源。
再參考中國實用新型專利ZL01246342.6，公開了一種《離合器水泵聯體總成》 (公開號CNM87877C)，包括有水泵殼體、軸連軸承、葉輪、皮帶輪、離合器，其特徵在於殼 體外端面連接有前蓋，在內部有嚙合空腔，在嚙合空腔中的法蘭軸上固定有主動板，主動板 與殼體嚙合端面有齒槽配合結構，前蓋外端面成型分布有風葉，在其中間部位的銷軸與感 溫圈一端連接固定，其另一端與前蓋固定連接，銷軸後端面上固定有閥片，在前蓋與殼體貼 合面上的從動板開有閥孔，閥片與從動板上的閥孔進行開啟和關閉配合，在從動板一側的 前蓋內還對應地開有儲存矽油的空腔，嚙合空腔靠近圓周部位開小孔道與前蓋的空腔相 通。雖然該專利的布局已經有了比較大的進步，設計結構較為緊湊合理，但是其設計的基本 思路沒有脫離原有的範疇，感溫圈的作用與CN1184884A中熱敏元件一樣，所以還是存在如 下不足扭力小，響應慢，浪費能源，噪音大，精確度低，使用壽命受限制。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種發動機電子冷卻水泵，用電子控制的可變 流量的冷卻水泵，響應快，節省能源，使用壽命長。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為一種發動機電子冷卻水泵，包括 泵體，安裝在泵體上的軸連軸承，分別設於軸連軸承的兩端的法蘭和葉輪，法蘭與皮帶輪之 間通過離合機構傳動連接，其特徵在於所述的離合機構包括用於安裝皮帶輪的離合器軸承、吸合從動板與皮帶輪並使從 動板與皮帶輪同步轉動的磁體A及通電後能產生與磁體A相斥磁場的線圈，磁體A和線圈 均設於支架上，前述的線圈的通電信號輸入端與一能採集發動機冷卻液溫度的電子控制單 元的輸出端連接；所述的皮帶輪內壓入有帶動從動板跟隨皮帶輪轉動且存在一定滑差的磁體B ；所述的法蘭與從動板之間設有一促使從動板與皮帶輪分離的彈簧片。作為改進，所述的磁體A採用六塊永久磁鐵均勻地分布在支架的周圍，支架與線 圈蓋用連接件連接組成線圈組合件。作為改進，所述的皮帶輪的軸承孔通過過盈配合固定連接離合器軸承，並且離合 器軸承外套固定在泵體上。再改進，所述的法蘭通過鉚釘連接固定彈簧片的一端，彈簧片的另一端和從動板 通過鉚釘連接固定組成法蘭組合件。再改進，所述的磁體B採用永久磁鐵，其內圈過盈配合固定有散熱片。最後，所述的水泵體內安裝有防止水泵洩漏的水封。與現有技術相比，本發明的優點在於採用電子控制方式來控制冷卻水泵內線圈 電流的通與斷，從而控制水泵葉輪轉速；當葉輪低速轉動時冷卻系統中冷卻液的流量小，當 葉輪高速轉動時冷卻系統中冷卻液的流量大；可以減少發動機中冷卻水泵消耗的能源；可 以提高發動機排放要求；可以減少發動啟動時的升溫時間，從而提高發動機冷啟動性能； 提高發動機使用壽命，從而獲得響應快、節省能源、噪音小、精確度高、使用壽命長的優點。


圖1為本發明的剖視圖2為本發明的俯視圖；圖3為本發明的結構分解圖。
具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。如圖1所示一種發動機電子冷卻水泵，包括水泵的泵體1，安裝在泵體1上的軸 連軸承4，泵體1與軸連軸承4通過過盈配合固定，為了起到良好的密封，防止洩露，泵體1 內裝有水封2，水封2內圈與軸連軸承4過盈配合固定，水封2外圈與泵體1過盈配合固定； 軸連軸承4兩端分別安裝有法蘭8和葉輪3，法蘭8與皮帶輪6之間通過離合機構傳動連 接，彈簧片14設於從動板9與皮帶輪6之間並促使從動板9與皮帶輪6吸合分離，彈簧片 14的一端和法蘭8通過鉚釘連接固定，另一端和從動板9通過鉚釘連接固定組成法蘭組合 件；離合機構還包括離合器軸承5、吸合從動板9與皮帶輪6的磁體A 13及通電後能 產生與磁體A 13相斥磁場的線圈10，線圈10安裝固定在支架7上，磁體A13採用六塊永久 磁鐵均勻地分布在支架7的周圍，線圈蓋11與支架7配合併壓住永久磁鐵，線圈蓋11與支 架7用三個鉚釘連接組成線圈組合件，然後線圈組合件通過三個M5的螺栓連接固定在泵體 1上；前述的線圈10的通電信號輸入端與一能採集發動機冷卻液溫度的電子控制單元的輸 出端連接；法蘭組合件的法蘭8連接在軸連軸承4的法蘭端軸上。皮帶輪6的軸承孔通過過 盈配合與離合器軸承5固定連接，並且離合器軸承5內圈與泵體1通過過盈配合固定連接， 彈簧片14的一端通過鉚釘與法蘭8連接，另一端通過鉚釘與從動板9連接，保證皮帶輪6 的平面和從動板9的平面的距離在0. 3毫米 0. 6毫米內；磁體B12安裝在皮帶輪6內，磁 體B12採用永久磁鐵，永久磁鐵呈環狀，外圈與皮帶輪6內圈過盈配合固定，散熱片15也呈 現環狀，外圈與永久磁鐵內圈過盈配合固定，組成皮帶輪組合件；泵體1和皮帶輪組合件的 離合器軸承5內圈過盈配合固定，使皮帶輪組合件壓入泵體1上；本發明最終達到的總目標為實現汽車冷卻水泵的更新，具體目標從以下幾個方面 加以定量闡述1.發動機電子控制單元根據冷卻液溫度等參數生成控制信號，使可變流量電子冷 卻水泵實時控制冷卻液的流量。(傳統機械式水泵不能控制水泵葉輪的轉速)。2.電子控制可變流量冷卻水泵設計壽命35萬千米，傳統水泵M萬千米。3.電子控制可變流量冷卻水泵設計效率> 40 %，傳統水泵30 % 45 %。 為達成上述目標，本項目所要研發的內容是如何結合現有高端先進電子信息技術 提供一種電子控制的可變流量汽車冷卻水泵，如何通過線束將電子控制的汽車冷卻水泵連 接到發動機電子控制單元ECU，再由發動機電子控制單元ECU採集發動機冷卻系統中冷卻 液溫度參數，經過可編輯的程序PID，P麗轉換為電信號，來控制可變流量電子冷卻水泵內 線圈電流的通與斷，從而控制水泵葉輪轉速。當葉輪低速轉動時冷卻系統中冷卻液的流量 小，當葉輪高速轉動時冷卻系統中冷卻液的流量大。研製成功後的產業化可能性較高，經濟 效益良好。 具體工作原理描述
1.當發動機剛啟動時，發動機處於冷機狀態，不需要對發動機進行強力冷卻；此 時通過溫度傳感器測得發動機冷卻系統中冷卻液的溫度低於需冷卻的溫度，電子控制單元 ECU就給水泵的控制單元發出通電的信號；線圈10通電後產生磁性，把從動板9和皮帶輪6 由吸合分開，這樣皮帶輪6在皮帶的帶動下繼續旋轉，永久磁鐵B12帶動從動板9在低於皮 帶輪6轉速的轉速運轉，從而帶動水泵葉輪3在低速狀態下工作，冷卻系統中產生小流量， 對發動機進行輕微冷卻，讓發動機溫度逐漸升高。2.當發動機開始工作後，溫度升高到超過發動機最佳工作溫度，此時通過溫度傳 感器測得發動機冷卻系統中冷卻液達到需冷卻的溫度，電子控制單元ECU就給水泵的控制 單元發出斷電的信號；線圈10斷電後失去磁性，在永久磁鐵A13磁力的作用下，從動板9和 皮帶輪6由分開吸合，這樣皮帶輪6在皮帶的帶動下繼續旋轉，在永久磁鐵A13吸力的作用 下從動板9和皮帶輪6的接觸面之間產生靜摩擦力，從而從動板9隨著皮帶輪6以同速旋 轉，水泵葉輪3以與皮帶輪9相同的轉速運轉，冷卻系統中產生大流量，冷卻液在冷卻系統 中以大流量循環，對發動機進行強力冷卻。3.當發動機經過冷卻，溫度降低到不需要冷卻的溫度，此時通過溫度傳感器測得 發動機冷卻系統中冷卻液的溫度低於需冷卻的溫度，電子控制單元ECU就給水泵的控制單 元發出通電的信號，線圈10通電後產生磁性，把從動板9和皮帶輪6由吸合分開；這樣皮帶 輪6在皮帶的帶動下繼續旋轉，永久磁鐵B12帶動從動板9在低於皮帶輪6轉速的轉速運 轉(從動板9和皮帶輪6之間存在滑差)，從而帶動水泵葉輪3在低速狀態下工作，冷卻系 統中產生小流量，對發動機進行輕微冷卻，讓發動機保持相對恆溫。
權利要求
1.一種可變流量發動機電子冷卻水泵，包括泵體，安裝在泵體上的軸連軸承，分別設於 軸連軸承的兩端的法蘭和葉輪，法蘭與皮帶輪之間通過離合機構傳動連接，其特徵在於所述的離合機構包括用於安裝皮帶輪的離合器軸承、吸合從動板與皮帶輪並使從動板 與皮帶輪同步轉動的磁體A及通電後能產生與磁體A相斥磁場的線圈，磁體A和線圈均設 於支架上，前述的線圈的通電信號輸入端與一能採集發動機冷卻液溫度的電子控制單元的 輸出端連接；所述的皮帶輪內壓入有帶動從動板跟隨皮帶輪轉動且存在一定滑差的磁體B ；所述的法蘭與從動板之間設有一促使從動板與皮帶輪分離的彈簧片。
2.根據權利要求1所述的可變流量發動機電子冷卻水泵，其特徵在於所述的磁體A 採用六塊永久磁鐵均勻地分布在支架的周圍，支架與線圈蓋用連接件連接組成線圈組合 件。
3.根據權利要求1所述的可變流量發動機電子冷卻水泵，其特徵在於所述的皮帶輪 的軸承孔通過過盈配合固定連接離合器軸承，並且離合器軸承外套固定在泵體上。
4.根據權利要求3所述的發動機電子冷卻水泵，其特徵在於所述的法蘭通過鉚釘連 接固定彈簧片的一端，彈簧片的另一端和從動板通過鉚釘連接固定組成法蘭組合件。
5.根據權利要求1所述的發動機電子冷卻水泵，其特徵在於所述的磁體B採用永久 磁鐵，其內圈過盈配合固定有散熱片。
6.根據權利要求1所述的發動機電子冷卻水泵，其特徵在於所述的水泵體內安裝有 防止水泵洩漏的水封。
全文摘要
本發明公開了一種可變流量發動機電子冷卻水泵，包括泵體，安裝在泵體上的軸連軸承，分別設於軸連軸承的兩端的法蘭和葉輪，法蘭與皮帶輪之間通過離合機構傳動連接，其特徵在於所述的法蘭與皮帶輪之間設有一促使從動板與皮帶輪分離的彈簧片；所述的離合機構包括離合器軸承、吸合從動板與皮帶輪的磁體A及通電後能產生與磁體A相斥磁場的線圈，磁體和線圈均設於支架上，前述的線圈的通電信號輸入端與一能採集發動機冷卻液溫度的電子控制單元的輸出端連接；所述的皮帶輪內壓入有磁體B。採用電子控制方式實現線圈對從動板和皮帶輪之間的離合來適時、定量、準確、合理的驅動冷卻系統，具有能耗低、響應快、噪音小、精度高及使用壽命長的優點。
文檔編號F01P5/10GK102086799SQ200910154798
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月8日 優先權日2009年12月8日
發明者何賢兵, 張煒, 祝金順 申請人:華納聖龍(寧波)有限公司