带有机械驱动和电机驱动的发动机水泵的制作方法

本发明涉及发动机用水泵技术领域，具体是一种带有机械驱动和电机驱动的双模式水泵。

背景技术：

目前，发动机尤其是商用车发动机使用的水泵通常为机械驱动，这种机械水泵由发动机轮系中的皮带轮带动叶轮旋转，为发动机的冷却系统提供动力。这种机械水泵的弊端在于水泵动力直接来自于发动机的运转，在车辆爬坡发动机转速较低时，对应的机械水泵转速也较低，这样就会导致发动机内部热量无法及时通过冷却系统散去，引起发动机局部温度过高，严重影响零部件的可靠性和使用寿命。类似地当发动机长时间运转并停机后，水泵与此同时也立即停止工作，而实际上这时发动机内部零件温度仍然较高，需要水泵继续运行一段时间，而现有机械水泵显然无法满足上述这些需求。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种带有机械驱动和电机驱动的发动机水泵，在发动机转速较低或刚停机时，使水泵仍能以较好的状态运行，以保证发动机冷却系统正常工作。

为实现上述发明目的，本发明的水泵主轴由安装在水泵壳体内部的滚珠轴承一和滚珠轴承二提供支撑，皮带轮和叶轮分别位于水泵主轴的两端；在滚珠轴承一和滚珠轴承二之间的水泵壳体的内部空间安装有电路板、电机总成的电机定子总成和永磁体转子，电路板靠近皮带轮的一侧；皮带轮通过单向轴承固定在水泵主轴上，发动机以正常转速运转时，皮带轮通过单向轴承带动水泵主轴旋转，发动机转速较低或发动机刚停机时，电机总成运行，带动水泵主轴继续以较高转速旋转，皮带轮转速不受影响。

所述电机总成中的电机为无刷电机，电机定子总成在磁钢外侧的圆周方向上设有均布的凹槽一，与凹槽一对应的水泵壳体内壁设有匹配的筋结构；所述电机定子总成的内、外两个端面在圆周方向上均布有支撑柱，内侧支撑柱与水泵壳体内部端面接触，外侧支撑柱与滚珠轴承一的外圈接触，实现电机定子总成的轴向定位；所述外侧支撑柱上设有卡口，对应的在电路板的圆周方向均布与之匹配的凹槽二，电路板安装在外侧支撑柱上。

所述水泵主轴在电机总成定子绕组对应区段的外侧装有轭磁轴套，永磁体转子固定在轭磁轴套的外侧。

在所述水泵壳体上电路板所在区域设有开口，开口内装有中空的螺套，电路板的控制线路通过螺套引出水泵壳体；所述水泵壳体上设有螺栓孔一，螺栓旋在螺栓孔一上，控制线路通过螺栓和管夹固定在水泵壳体上。

在所述滚珠轴承二和叶轮之间的区域，水泵主轴上安装有水封，在水封与滚珠轴承二之间、水泵壳体内设有中空的储水腔，在储水腔底部设有通往水泵壳体外侧的泄水孔。

所述水泵壳体通过安装螺栓孔二固定在发动机缸体上；叶轮位于水泵壳体的内侧，皮带轮位于水泵壳体的外侧。

本发明通过对传统机械水泵结构的优化布置，将电子水泵模块安装在机械水泵的内部，并通过单向轴承的离合作用，使水泵同时具有机械驱动和电机驱动两种工作模式。

本发明与现有技术相比，发动机以正常转速运转时，电机总成的模块不工作，皮带轮通过单向轴承带动水泵主轴旋转，保证发动机冷却系统的正常运转。当发动机转速较低或发动机刚停机时，整车控制模块通过电路板控制线路控制电机运行，通过固定在轭磁轴套外面的永磁体转子带动水泵主轴继续以较高转速旋转，此时与单向轴承外圈连接的皮带轮转速较低或停止，单向轴承的离合作用可保证水泵运行不影响皮带轮所在的发动机轮系状态。又由于水泵壳体内的储水腔和泄水孔的存在，即使水封处有冷却液泄露，泄露的冷却液也可通过泄水孔流出，保证了电机和电路板所在区域的干燥环境。

附图说明

图1是本发明的剖面示意图。

图2是本发明的爆炸图。

图3是电路板和电机定子总成的连接关系示意图。

图中：1、皮带轮；2、电路板；201、凹槽二；202、控制线路；3、永磁体转子；4、水泵主轴；5、滚珠轴承二；6、水封；7、叶轮；8、水泵壳体；801、开口；802、螺栓孔一；803、螺栓孔二；804、筋结构；805、泄水孔；806、储水腔；9、电机定子总成；901、内侧支撑柱；902、凹槽一；903、外侧支撑柱；904、卡口；10、管夹；11、轭磁轴套；12、螺套；13、滚珠轴承一；14、单向轴承；15、螺栓。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明的的水泵主轴4由安装在水泵壳体8内部的滚珠轴承一13和滚珠轴承二5提供支撑，滚珠轴承二5采用双面接触式密封结构，这种密封形式具有更好的密封效果，皮带轮1和叶轮7分别位于水泵主轴4的两端，其中叶轮7位于水泵壳体8的内侧，皮带轮1位于水泵壳体8的外侧；在滚珠轴承一13和滚珠轴承二5之间的水泵壳体8的内部空间安装有电路板2、电机总成中的电机定子总成9和永磁体转子3，其中电路板2靠近皮带轮1所在处的一侧。

所述皮带轮1通过单向轴承14固定在水泵主轴4上，单向轴承14的外圈通过配合与皮带轮1上的轴孔相连，内圈与水泵主轴4相连。发动机以正常转速运转时，皮带轮1通过单向轴承14带动水泵主轴4旋转，发动机转速较低或发动机刚停机时，电机总成运行，带动水泵主轴4继续以较高转速旋转，皮带轮1转速不受影响。

所述电机总成中的电机为无刷电机，其电机定子总成9在磁钢外侧的圆周方向上设有均布的凹槽一902，与之对应的水泵壳体8内壁设有匹配的筋结构804，通过这种配合可保证电机定子总成9的径向和周向定位。

所述电机定子总成9的内、外两个端面在圆周方向上均布有支撑柱结构，这些支撑柱由绝缘材料构成，内侧支撑柱901与水泵壳体8内部端面接触，外侧支撑柱903与滚珠轴承一13的外圈接触，以实现电机定子总成9的轴向定位。

所述电机定子总成9的外侧支撑柱903上设有卡口904，对应的在电路板2的圆周方向均布与之匹配的凹槽二201，电路板2通过这种接口安装在电机定子总成9的外侧支撑柱903上。

所述水泵主轴4在电机定子绕组对应区段的外侧装有轭磁轴套11，电机总成的永磁体转子3通过配合固定在轭磁轴套11的外侧。

在所述水泵壳体8上、电路板2所在区域设有开口801或圆孔，开口801内装有中空的螺套12，电路板2的控制线路202通过该处引出水泵壳体8。

所述水泵壳体8在电路板2的控制线路202引出皮带轮1区域后设有螺栓孔一802，螺栓15旋在螺栓孔一802上，控制线路202通过螺栓15和管夹10固定在水泵壳体8上，可避免控制线路202与旋转的皮带轮1接触。

所述在滚珠轴承二5和叶轮7之间的区域，水泵主轴4上安装有水封6，在水封6与滚珠轴承二5之间的区域、水泵壳体8内设有中空的储水腔806，在储水腔806的底部设有通往水泵壳体8外侧的泄水孔805，使水封6处泄露的冷却液可直接通过泄水孔805渗出，保证电机总成和电路区域的干燥环境。

所述水泵壳体8通过安装螺栓孔二803固定在发动机缸体上，为整个双模式水泵提供支撑。

技术特征：

技术总结
一种带有机械驱动和电机驱动的发动机水泵，涉及发动机用水泵领域。包括皮带轮、滚珠轴承、单向轴承、水封、水泵主轴、叶轮、水泵壳体和电路板、电机定子总成、永磁体转子、轭磁轴套等；水泵主轴由安装在水泵壳体内部的两个滚珠轴承提供支撑，皮带轮和叶轮分别位于水泵主轴两端；在两个滚珠轴承之间的水泵壳体内部空间安装有电路板、电机定子总成和永磁体转子，电路板靠近皮带轮一侧；皮带轮通过单向轴承固定在水泵主轴上。本发明通过对传统机械水泵结构的优化布置，将电子水泵模块安装在机械水泵的内部，并通过单向轴承的离合作用，使水泵同时具有机械驱动和电机驱动两种工作模式。

技术研发人员：吴不得;袁毅;李思贵;肖川;肖襄谷
受保护的技术使用者：湖北川谷机械实业有限公司
技术研发日：2017.12.09
技术公布日：2018.12.28