用于内燃机的可开关的水泵和内燃机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于内燃机的冷却系统的可开关的水泵。
【背景技术】
[0002]众所周知，内燃机从热流中提取能量来产生机械动力。发动机是效率低的，因为进入发动机的热能要比发动机产生的机械能更多，它们的差值就是必须要被移除的废热。内燃机通过吸入的冷空气、热废气以及明确的发动机冷却装置来移除废热。发动机也需要冷却，因为高温会损坏发动机材料和润滑剂。大多数内燃机都是流体冷却的，所使用的液体冷却剂则通过热交换器(散热器)被空气冷却。大多数液体冷却的发动机使用水和化学物质的混合物，例如防冻剂和铁锈抑制剂。
[0003]一种最重要的用于液体冷却系统的部件是冷却剂泵，通常是水泵。在现代的发动机中，冷却回路可以设置可开关的水泵，它可以在内燃机的起动阶段被切断。在一些新型汽车上冷却剂泵被风扇传动带或者正时皮带所驱动。所述泵将冷却剂从散热器，移动通过发动机，并运回到散热器。所述泵在一端有带有皮带轮的轴，并且在另一端上有泵转子或叶轮。所述泵轴被轴承支撑，所述轴承通常为圆柱滚子轴承或滚针轴承。皮带轮是由内燃机的曲轴驱动，并且叶轮可以借助泵轴的摩擦副被开关。
[0004]参见图1，表不可开关的水泵的现有技术实施例，泵主轴承520被压配合在泵外壳510中，以便由于轴向的分力在工作条件下避免任何位移。该轴承是由钢制成，而所述泵外壳由铝制成。此外，附加地和不同于标准水泵(其不需要可开关的动作)地，还将用于断开或隔离泵的钢制线圈笼(coil cage) 530压配合在铝壳体的外径上。所有的部件被加工，以具有合适的压配合过盈量和压负荷。这导致具有这样的压配合公差链，该公差链由关于以下尺寸的公差所组成:线圈笼(钢制)内直径相对于壳体(铝制)外径和壳体内径相对于轴承(钢制)外径。
[0005]考虑到轴承外径的加工公差在微米的数量级，并且壳体的内径和外径以及线圈笼内径的公差大小在0.0lmm数量级上，因为铝具有两倍于钢的热膨胀系数，并且考虑到用于汽车，必须考虑温度范围至少在_40°C至+140°C，这就必须增加轴承压配合的过盈量，以在不利的热条件下避免出现损失压负荷的趋势。这会使得轴承排出现过载，引起滚珠和滚柱变形。
[0006]因此需要一种新的可开关的水泵设计，这种设计能够降低现行的压配合公差链，以便不使泵轴承过载。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可开关的水泵，该水泵具有与标准水泵的压配合公差链等同的压配合公差链。
[0008]本实用新型的另一个要解决的技术问题是通过改善在所述两个可开关的水泵的两个特征基准平面之间的平行度，改进该皮带轮轴向跳动。
[0009]所述技术问题通过一种可开关的水泵和一种具有该可开关的水泵的内燃机所解决。
[0010]本实用新型为此首先提供一种可开关的水泵，该水泵包括壳体、驱动叶轮的轴、被压配合在壳体内并支撑所述轴的轴承、插入线圈笼的线圈，其中所述线圈笼被设计为与壳体是一体件。所述的一体件是指线圈笼与壳体为一个一体的部件，例如因为所述两个部分在相同模制工序中被共同制造。
[0011]该实施例的优点在于将线圈笼集成在泵壳体中减少了泵的公差链，因而能够减少轴承的压配合过盈量，从而提高轴承寿命。此外，进一步的优点是，因为不需要在线圈笼内径和壳体外径上进行机加工，不需要在线圈笼和壳体之间进行压配合操作以及更少的材料成本，所以泵总体上成本更低。
[0012]根据该实施例的一个方面，所述壳体由铝制成。
[0013]事实上，线圈笼被集成在泵壳体内，因此它也由铝制成，这使得磁损耗被降低。
[0014]根据另一实施例，所述压配合公差链仅仅和精确地在于壳体内径的公差和轴承外径的公差。
[0015]该实施例的优点在于新的解决方案使得本实用新型的水泵的压配合公差链与标准水泵的公差链一样。
[0016]根据本实用新型的另一实施例，在壳体内径和轴承外径之间的压配合干涉的范围在10至80 μ m之间。
[0017]该实施例的优点在于，由于公差自由度的提高，轴承寿命增加到与用于标准水泵的轴承的轴承寿命相同。
[0018]根据另一实施例，在壳体的第一基准面和壳体的第二基准面之间的平行度的范围在0.05至0.1mm之间。
[0019]该实施例的优点在于，在第一基准面和第二基准面(该第二基准面与皮带轮相接)之间的更好的平行度使得皮带轮的轴向跳动得到改进。
[0020]本实用新型的另一实施例提供了一种内燃机，该内燃机包括按照上述实施例的可开关的水泵。
【附图说明】
[0021]下面通过具体实施例结合以下附图来阐述本实用新型，其中:
[0022]图1示出根据传统工艺设计的可开关的水泵。
[0023]图2示出根据本实用新型的实施例的可开关的水泵。
【具体实施方式】
[0024]图2示出可开关的水泵600。该水泵包括外壳610、驱动叶轮或转子660的轴650，并且所述轴650被皮带轮670驱动。所述轴被轴承620支撑，所述轴承通常为圆柱滚子轴承或滚针轴承。皮带轮是由内燃机的曲轴驱动，并且叶轮660可以借助泵轴650的摩擦副被开关。
[0025]泵的轴承620被压配合到泵壳体610内，可避免在工作条件下由于轴向分力造成任何位移。该轴承是由钢制成，而所述泵的外壳由铝制成。此外，该泵还包括线圈640和用于断开或隔离泵的线圈笼630。这种可开关的水泵的主要特征是，线圈笼630与外壳610被设计为一体件，不同于已知的解决方案，即线圈笼是独立部件并且被挤压与壳体的外部相配合。这种集成有线圈笼的新壳体，优选地由铝制成。在已知的可开关的水泵中壳体也由铝制成，而独立的线圈笼由钢制成。根据本实用新型的实施例，线圈笼被集成在所述泵的壳体中，因此也由铝制成，从而使得磁损耗被降低，因为铝和铝合金是非磁性的。
[0026]采用这种新的解决方案，其主要优点在于降低压配合公差链:实际上，在已知的可开关的水泵设计中，所述压配合公差链由所述线圈笼内径相对于壳体外径的公差和壳体内径相对于轴承外径的公差所组成，新的解决方案阐明压配合公差链仅包括壳体610的内径611和轴承621的外径之间的公差。换句话说，这是标准水泵(即不可开关的水泵)的压配合公差链。结果是，即使在极端温度条件下，由于公差自由度的增加而增加压负荷，或者换句话说，所需要的在壳体和轴承之间的过盈量值能够具有一个较大的范围，例如在10?80μπι之间。这使得轴承寿命得到提高，至少相当于用于标准水泵的轴承。
[0027]此外，降低的压配合公差链还会产生这样的优点，即使得基准面A和基准面B之间有更好的平行度，所述基准面A代表在发动机上的泵的封接面，所述基准面B代表经过轴向轴承680与皮带轮670相接的泵平面。在所述两个平面之间的平行度应该在0.05至0.1mm之间。结果是，能够改善皮带轮的轴向跳动。
[0028]总之，这种具有集成在壳体中的线圈笼的对可开关的水泵的新设计，提供了一些改进:由于更低的压配合过盈量提高了轴承使用寿命；由于在两个泵的基本基准平面之间更好的平行度，改善了皮带轮的跳动；由于不需要在线圈笼内径和壳体外径上进行加工操作，不需要在线圈笼和壳体之间进行压配合配合和由于更少的材料成本，泵整体上是成本低廉的。
[0029]虽然在前述说明书部分和详细说明中介绍了至少一个示范性的实施形式，但应该理解的是存在大量的变型。所述的实施形式仅应理解为举例而不应以任意方式限制本实用新型的使用范围、可应用性或配置。更确切地说，所述的说明部分对本领域技术人员来说给出的仅仅是一种将本实用新型转换成至少一种实施方式的指导，其中，在有利的实施形式中所介绍的各元件在功能和布置上可以进行各种各样的改变，只要不违背权利要求书及其等同技术方案所要求的保护范围即可。
[0030]附图标记清单
[0031]500 可开关的水泵(已知的设计)
[0032]510 壳体
[0033]520 轴承
[0034]530 线圈笼
[0035]600 可开关的水泵(新设计)
[0036]610 壳体
[0037]611 壳体内径
[0038]620 轴承
[0039]621 轴承外径
[0040]630 与壳体成为一体件的线圈笼
[0041]640 线圈
[0042]650轴
[0043]660叶轮
[0044]670皮带轮
[0045]680轴向轴承
[0046]A, B基准面
【主权项】
1.一种可开关的水泵￠00)，包括壳体￠10)、驱动叶轮￠60)的轴￠50)、被压配合在所述壳体￠10)内并且支撑所述轴的轴承￠20)、插入线圈笼￠30)的线圈￠40)，其特征在于，所述的线圈笼(630)与所述壳体(610)被设计为一体件。
2.根据权利要求1所述的可开关的水泵￠00)，其特征在于，所述壳体￠10)由铝制成。
3.根据权利要求1所述的可开关的水泵￠00)，其特征在于，压配合公差链仅仅和精确地在于壳体(610)内径(611)的公差和轴承(620)外径的公差。
4.根据权利要求3所述的可开关的水泵，其特征在于，在所述壳体￠10)内径(611)和所述轴承(620)外径(612)之间的压配合过盈量的范围在10至80μπι之间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的可开关的水泵，其特征在于，在所述壳体(610)的第一基准面(A)和所述壳体(610)的第二基准面(B)之间的平行度的范围在0.05至0.1mm之间。
6.一种内燃机(I 10)，包括根据上述权利要求之一所述的可开关的水泵￠00)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种可开关的水泵(600)，包括壳体(610)、驱动叶轮(660)的轴(650)、被压配合在所述壳体(610)内并且支撑所述轴的轴承(620)、插入线圈笼(630)的线圈，其中，所述的线圈笼(630)与所述壳体(610)被设计为一体件。
【IPC分类】F04D29-04, F01P5-10
【公开号】CN204419672
【申请号】CN201420390379
【发明人】L.波吉亚
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年7月15日