发明领域
[0001] 本发明的对象是用于使热力发动机的冷却流体再循环的泵，特别地，是用于使交通工具的冷却流体再循环的泵，其具有摩擦
离合器控制设备，具有集成在泵主体中的电磁、
气动和液压
驱动器和电
马达。
[0003] 在发动机制造工业中，特别是热力发动机中，需要通过再循环由对应的再
循环泵驱动的冷却流体冷却发动机，该对应的再循环泵的
叶轮通过轴旋转，该轴通过
滑轮并通过联接至马达轴的带(belt)驱动。
[0004] 还已知的是，冷却流体的再循环必须以对应于实际冷却需求的流速作用，该实际的冷却需求通过发动机的使用的真实状态和外部
温度确定，以避免恒定且不必要地保持设备全速旋转，该全速旋转吸收有用的
能量，因此增加各种部件的磨损和交通工具的消耗。
[0005] 还已知的是，作为这个问题的解决方案，设备已经被提出控制
泵叶轮的轴，泵叶轮的轴的旋转取决于用于传递旋转运动的摩擦离合器的接合，该旋转运动取决于马达轴的转数，且取决于电马达，该电马达作为一个替代物当离合器被脱开时运行，用于独立于马达轴的控制的每分钟转数旋转。
[0006] 因此，已知的是，借助于电马达的泵运行的控制允许响应于不同的冷却要求的更大的通用性，同时其通过由热力发动机的轴驱动的离合器的操作取决于发动机的转数，每分钟转数，且因此不能提供适当的冷却，例如，在发动机关闭或发动机低的每分钟转数的情况下。
[0007] 这样的设备的示例例如从WO 2012/142065是已知的。
[0008] 尽管是实用的，但是这样的设备仍然具有限制它们的应用的严重的缺点，特别是因为它们具有难于容纳的大体上圆柱形的且短粗的形状。
[0009] 而且，这意味着由泵组件的主体界定的联接至马达轴的驱动滑轮具有相当大的直径。
[0010] 例如，在WO2012142016中，该驱动滑轮相对于电马达被周向地布置，即，对应于电马达，且因此，该驱动滑轮的直径取决于该电马达的尺寸。
[0011] 为了限制泵组件的主体的径向展开部，现有技术已经尝试限制联接至泵轴的电马达的尺寸。但是这已经导致泵性能的显著的下降，不能够提供用于热力发动机的正确的冷却的冷却流体的足够的流速。
[0012] 该泵组件应该具有小的尺寸，特别地，径向的尺寸，但是同时，应该也能够在发动机的对应的降低的旋转速度时提供高的
扭矩，以还可应用至具有处于低的每分钟转数的发动机的重型交通工具的高流量泵，或在处于高的每分钟转数的热力发动机的情况下具有处于低的每分钟转数的叶轮的旋转，同时保证承受
过热的设备的部分的足够的冷却。
[0013] 该设备还应该容易并廉价生产和组装，且应该容易安装，而不需要对带进行特殊改装。
[0014] 发明概述
[0015] 因此，本发明的目的是解决上面的问题，提供用于对交通工具发动机的冷却流体进行再循环的泵组件。
[0016] 该目的借助于根据
权利要求1的特征的用于对交通工具和类似物的热力发动机的冷却流体进行再循环的泵组件实现。
[0017] 本发明提供具有界定两个相对的端部的纵向展开部的泵主体，纵向展开部的第二端部旨在被联接至热力发动机的主体，且纵向展开部的第一端部旨在从热力发动机的主体突出。
[0018] 泵主体的轴向展开部的中间部分具有显著减小的径向区段，因此特别适于界定待联接至驱动带的滑轮。
[0019] 根据本发明，该泵主体示出从所述第二端部到至少所述滑轮(包括所述滑轮)的轴向对称性。
[0020] 因此，该泵主体具有通过所述滑轮分离的在主体的轴向展开部之后的两个轴向相对的伸展部。
[0021] 更特别的，该泵主体由固定部分，即，旨在固定至热力发动机的主体的径向伸展部，和可旋转地联接至该固定部分的部分形成。该可旋转部分界定对应于上述减小的径向区段的所述滑轮。
[0022] 换言之，该泵主体可以界定为双钟状物，一个钟状物可旋转地接合在对应于较小的
基座的另一个钟状物上。
[0023] 该轴向伸展部容纳
液压泵、用于驱动该液压泵的电马达，以及用于连接/断开该液压泵和滑轮的摩擦离合器。
[0024] 清楚的是，该摩擦离合器可以是任何的种类，即，电磁、气动、液压，等。
[0025] 类似地，清楚的是，集成在泵主体中以操作叶轮的电马达可以具有相对于
定子的内部或外部
转子，可以是同步的或异步的、无刷或
歧管，馈送直流或交流电。
[0026] 权利要求描述了本发明的优选的实施方案，因此形成本描述的一体部分。
[0028] 另外的细节可以从提供附图参考的本发明的实施方案的非限制性示例的下面的描述获得，如下所示。
[0029] 图1：本发明的泵主体对象的概念侧视图；
[0030] 图2：根据图1的泵主体的示意性侧视图；
[0031] 图3：根据本发明的具有接合的离合器的设备的实施方案的纵向截面的示意性侧视图；
[0032] 图3a：具有接合的离合器的图3的视图的放大部分；
[0033] 图3b：具有脱开的离合器的图3a的相同部分；
[0034] 图4：根据本发明的具有接合的离合器的设备的第二实施方案的纵向截面的示意性侧截面视图；
[0035] 图5：根据本发明的具有接合的离合器的设备的第三实施方案的纵向截面的示意性侧截面视图；
[0036] 图6：根据本发明的具有接合的摩擦离合器的泵组件的离合器的另外的实施方案的详细视图，和
[0037] 图7：根据图3a的平面III-III的概略的和局部的横截面。
[0038] 图中相同的数字和相同的参考字母标示相同的元件或部件。
[0039] 在本描述中，术语“第二”部件并不意味着存在“第一”部件。这些术语事实上仅仅用于清楚的目的且并不旨在是限制性的。
具体实施方式
[0040] 图1以概念的方式示出根据本发明的泵主体11。
[0041] 所述泵主体11具有界定两个相对的端部E1和E2的纵向展开部X。第二端部E2旨在与热力发动机的主体相关联，而第一端部E1旨在从热力发动机的主体突出。
[0042] 从第二端部E2到轴线H的部分具有轴对称性。这通过在该部分中的轴线X是点划线的类型的事实还是可识别的。
[0043] 在剩余部分中，即，从轴线H到第二端部E2，该泵主体可以具有任何的形状：这通过从轴线H开始，轴线X由虚线指示的事实是可识别的。
[0044] 泵主体11的中间部分具有界定滑轮21a的轴向窄的部分ST。
[0045] 图2示出本发明的优选的实施方案，清楚地区分形成图1的泵主体11的两个部分。
[0046] 相对的端部E1和E2关于中间部分ST界定两个轴向伸展部(通过相同的参考标记E1、E2指示)，其适于容纳液压泵、用于驱动该液压泵的电马达，以及用于连接/断开该液压泵和滑轮的摩擦离合器。
[0047] 下面的附图示出泵的叶轮1和可操作地联接至叶轮1的轴2的电马达30被容纳在第二伸展部E2中。
[0048] 叶轮1的轴2还借助于容纳在第一伸展部E1中的电磁离合器20可操作地联接至滑轮21a。
[0049] 有利地，泵主体11的形状使得允许其容易地容纳并容易与带连接。
[0050] 而且，第二伸展部E2可以具有这样的径向尺寸以允许对适于本发明的目的的电马达进行容纳和冷却，确保足够的性能水平而没有任何限制。
[0051] 参考图2，该第一伸展部E1对应于窄的区段ST被可旋转地联接至第二伸展部E2。如在图3中清楚可见的，该可旋转的联接借助于
轴承40实现。
[0052] 如在图3和图4中示出的，在示出的示例中，对用于交通工具和类似物的热力发动机的冷却流体进行再循环的泵的叶轮1被安装在由固定的组件10
支撑的轴2的一端处，该固定的组件10包括泵主体11，泵主体11适于进而被固定至该热力发动机的基座11a。
[0053] 与轴2同轴的密封
垫圈12和叶轮轴2被用键安装在其内环上的轴承13被布置在泵主体11的内部。
[0054] 第二轴承40被安装在泵主体11的外部。轴承的外环40a与合适形状的钟状物21是一体的，滑轮21a形成在该钟状物的外部圆周边缘上，所述滑轮合适地接合带4用于借助于下面描述的摩擦离合器20将热力发动机轴的运动传递至泵轴2。
[0055] 由于带4的
张力在外部轴承40上被释放，并不承受大的动态
载荷的内部轴承13的尺寸可能被限制，以达到其持续时间和抑制总的尺寸的优点。
[0056] 钟状物21在轴向方向上具有伸展部(27a)，该伸展部形成摩擦离合器20的转子27。
[0057] 离合器20是电磁离合器，其包括固定的电磁体22，电磁体22的主体22b被固定至结构55，结构55进而通过螺钉55a固定至泵主体11；和保持器23，其布置在电磁体22的前面，相对于元件22a在电磁体22的轴向相对侧上，元件22a用于连接由电磁体22的激励产生的磁流。元件22a与转子27是一体的，与转子27一起转动，然而保持轴向固定。
[0058] 螺钉26与各自的衬套26a构成到环形板27b的转子27的紧固元件，紧固元件轴向地固定并与转子27一体地旋转，相对于保持器23布置在电磁体22的相对侧上。
[0059] 与叶轮1的轴2一体地旋转并相对于轴2轴向可滑动的环形凸缘14a介入在板27b和保持器23之间。特别地，环形凸缘14a与套筒14是一体的，套筒14内部开槽以联接至与轴2一体的转子钟状物33a的对应的轴向部分，使得环形凸缘14a与轴2一体地旋转，然而保持轴向可移动。
[0060] 一些
摩擦材料14b施加在环形凸缘14a的相
反面上。
[0061] 保持器23经受由轴向地包含在轴向伸展部27a/转子27的对应的座25a中的一个或多个
弹簧25施加的轴向推力，远离电磁体22并朝向固定的板27b，弹簧25抵靠座25a作用。
[0062] 图7示出沿图3a的线III-III的局部移除的部分，示出在它们的各自的座25a中的弹簧25。
[0063] 这样的情况确定离合器的接合，其中，保持器23附接至凸缘14a并从用于连接流的元件22a分离，见图3a。
[0064] 因此，空间CL被界定在保持器23和用于连接流的元件之间。
[0065] 另一方面，当电磁体被激活时，保持器被拉向用于连接流的元件22a，见图3b，且上述空间被大体上均匀地分布在凸缘14a和保持器23之间(CL/2)，并分布在凸缘14a和板27b之间(CL/2)。
[0066] 由于该联接，磁流的打开/关闭确定保持器23到/从固定的板27b的轴向平移，以便在保持器23和板27b之间夹紧环形凸缘14a，且然后将运动从转子27转移至轴2。
[0067] 因此，该构型是“正常接合的”，即，该构型保证所谓的“故障安全”功能：即使在控制系统具有故障或任何其它的故障的情况下，该泵至少被联接至马达轴的带驱动。
[0068] 根据本发明的另一个实施方案，未示出在附图中，保持器23被轴向地固定并与转子27是旋转一体的，同时，板27a与转子27是旋转一体的，并轴向可移动。弹簧25作用在板27a上且不作用在保持器23上。
[0069] 该构型与先前描述的构型相反。当该电磁体关闭时，弹簧移动远离板27a，这释放了凸缘14a。
[0070] 另一方面，当该电磁体被激活时，凸缘14被拉向保持器23，且板27a朝向凸缘14a被吸引，从而获得转子的包封。不像先前的构型，该构型是“正常脱开的”。
[0071] 参考图3的实施方案，联接至泵轴2的电马达30被容纳在径向伸展部E2中，即，在滑轮21a的轴向外部的
位置中。
[0072] 如下所述，该联接可以以多种不同的方式被实现。
[0073] 在图3中，电马达30的定子31被泵主体11的结构支撑。电马达30的转子33通过转子钟状物33a与泵轴2是旋转一体的。
[0074] 马达的
电能供应通过联接至发动机的电源并联接至控制装置(未示出)的缆线32获得。
[0075] 优选地，缆线32还包括电磁体22的激励线材，该激励线材通过缆线的合适的分支32a被引导至电磁体22，分支32a穿过轴承40的内环的内部，横跨支撑电磁体22的结构55；这允许对电马达30和摩擦离合器20的电磁体22两者容易地供电。
[0076] 优选地，电马达30布置在与摩擦离合器20轴向相对的位置中，即，相对于滑轮21a被布置在其中的窄的部分ST在径向伸展部E2中。这允许限制组件且特别是滑轮21a的总的径向尺寸。
[0077] 如在图1中示出的，电马达30优选地轴向邻近联接至用于对热力发动机的冷却流体进行再循环的回路3的泵叶轮1的腔1a。
[0078] 用于将冷却流体引导至电马达30的冷却回路60的输送通道61源自所述腔1a。该电马达的冷却回路60延伸穿过泵主体11以终止在反过来联接至该流体的冷却回路3的返回通道62中。这允许利用热力发动机的冷却流体还对用于激活叶轮1的电马达30进行冷却。
[0079] 优选地，电马达的冷却回路60形成在支撑电马达30的定子31的泵主体11的部分11b中，因此保证最承受过热的电马达的定子的适当的冷却。
[0080] 图3示出径流式马达30，定子31在转子33的径向外部位置中(即，在径向伸展部E2中)被固定至泵主体11的部分11b。
[0081] 有利的是，将电马达30的所述冷却回路60成形为连续螺旋通道61a，该连续螺旋通道61a圆周地形成在支撑电马达的定子31的泵主体11的部分11b上。这允许冷却流体适当且均匀地分布在定子31的整个轴向伸展部之上，并允许流体通过通道62容易地返回至流体的冷却回路3。
[0082] 如在图3中示出的，这允许在支撑定子31的泵主体的部分11b的外部圆周表面提供电马达的冷却回路60的通道61a，以及允许冷却流体通过输送通道61和返回通道62具有平滑的输送和返回，输送通道61和返回通道62分别优选地从叶轮的腔1a轴向地延伸并延伸至冷却回路3。
[0083] 根据本发明的一个优选的实施方案的泵组件还包括
传感器35，传感器35用于检测电马达30的转子33的转数，并因此检测泵叶轮的转数。该传感器35被优选地安装在钟状物转子33a上/或靠近钟状物转子33a安装，传感器35从钟状物转子33a检测轴的转数。
[0084] 有利地，如在图3中示例的，传感器35通过合适的缆线35a被联接至控制装置，该合适的缆线35a从电马达的供应/控制缆线32分支。
[0085] 通过该构型，该泵组件按如下方式运行：
[0086] -)如果电磁体22未被激励，见图3a，保持器23通过弹簧25被恒定地推动，轴向地远离连接元件22a并朝向固定至转子27的环形板27b；因此，该平移在保持器23和板27b之间
锁定套筒14的凸缘14a；在这种情况下，凸缘14a将转子27的运动传递至
驱动轴2并传递至叶轮1，驱动轴2和叶轮1以与运动产生装置的滑轮21a的速度相同的速度旋转，并因此根据热力发动机转数；
[0087] -)如果电磁体22被激励，感应的
磁场克服弹簧25推动作用，轴向地将保持器23带回至连接元件22a，随后凸缘14a从保持器23释放，且然后从转子27释放，因此确定轴2的中立状态，见轴向空间CL/2；
[0088] +)如果与轴2的中立状态一起仍然需要叶轮1以预定转数旋转，则电马达30通过控制单元(未示出)供电，使得转子33的运动以适于对运行状态实际所需的流体进行再循环的速度旋
转轴2；
[0089] +)在电源故障的情况下，电马达30被禁用且电磁体22断电，因此导致摩擦离合器20在弹簧25的推力下接合，并因此导致叶轮1以由运动产生装置21、21a和转子27的每分钟转数确定的转数旋转。
[0090] 由于电马达30的位置，轴向地在窄的部分ST的外部并相对于窄的部分ST与摩擦离合器20相对，电马达30还可以具有这样的尺寸以产生足够的扭矩以保证泵叶轮1在多数情况下仅借助于电马达30激活，同时保证再循环泵的管理的模
块性和多功能性，并因此节能和性能优化。
[0091] 参考在图4中示出的第二优选实施方案，电马达130是径流式马达，该径流式马达的定子31径向地在转子33内部被固定至泵主体11的部分111b。转子钟状物133a、133b、133c具有合适地延伸超出定子31的径向延伸部的大体上径向臂133b，和支撑转子33的大体上轴向延伸部133c，该大体上轴向延伸部133c从所述径向臂133b的径向外端部延伸至叶轮1。
[0092] 换言之，钟状物133a、133b、133c有助于界定围绕电马达30的定子31的转子33。
[0093] 马达130的定子31的冷却在这种情况下还借助于冷却回路160发生，冷却回路160在支撑定子31的泵主体11的径向内部部分111b上延伸。有利地，输送通道161和返回通道162在这种情况下可以在泵主体11内部延伸，因此允许连接用于通过电马达130的所述冷却回路160
对流体进行再循环的回路3。
[0094] 还在该情况下，有利的是，回路160的所述通道161a围绕适于支撑定子31的泵主体的径向内部部分111b螺旋延伸。
[0095] 用于检测电马达130的转子33的转数的传感器135在这种情况下被优选地安装在转子钟状物133a的轴向延伸部133c上，或靠近转子钟状物133a的轴向延伸部133c安装，转子钟状物133a的轴向延伸部133c与转子33是一体的，对应于转子钟状物133a的轴向延伸部133c，传感器135检测转子1的每分钟转数数量，允许容易且直接的检测。
[0096] 由于这种构型，由于还通过直接引导至泵主体11(图2)的缆线135a是容易可接近的，因此将传感器135连接至合适的控制装置是容易的。
[0097] 图4的实施方案的操作类似于相对于图3描述的操作。
[0098] 参考图5，现在描述根据本发明的具有轴流电马达230的泵组件的另外的示例性实施方案。
[0099] 图3的泵组件的电马达230包括布置在轴向靠近叶轮1的腔1a的位置中的定子231，定子231由邻近腔1a的定子231的线圈产生的
电磁感应的短盘233b支撑。马达230的转子233轴向地布置在定子231的前部，并支撑在钟状物转子233a的径向延伸部233b上，进而与叶轮的轴2是一体的。因此，有利于冷却流体从叶轮1的腔1a通过输送通道261输送至电马达230的冷却回路260，和流体通过返回通道262返回至腔1a。
[0100] 根据本发明的优选的实施方案，例如示出在图3a和图3b中的，控制电磁离合器20的脱开(或接合，在上面描述的但未示出在附图中的相反的构型的情况中)的电磁体22包括至少两个线圈22c和22d，该两个线圈可以被供电以获得：
[0101] -保持器23的高的初始返回力以克服弹簧25在保持器上的推力，和
[0102] -保持该保持器23抵靠流板22a的连续减小的力。
[0103] 根据电磁体22的第一实施方案，两个线圈22c和22d中的一个比另一个具有更大功率；在这种情况下，一旦保持器23已经返回时，用于离合器20的脱开的较大功率的线圈的初始激励后面跟着是仅通过用于保持该保持器23的较小功率的线圈的激励，从而最小化通过脱开和通过维持离合器脱开状态所吸收的功率。
[0104] 根据另一个实施方案，两个线圈22c和22d可以具有相等的功率，并可以通过能够从并联切换到
串联的供电
电路被连接，且反之亦然。在这种情况下，对于离合器20的脱开，该两个线圈22c和22d的连接回路处于并联，从而导致两个线圈的并联的初始激励和电磁体22对保持器的得到的高初始吸引力；一旦保持器23已经返回，该供电电路切换至串联的两个线圈22c、22d的电源，从而将保持器保持在轴向返回位置中，但是电磁体22的功率吸收非常小。
[0105] 因此，在所有的构型中，线圈被高的初始功率量激励以克服保持器的高
电阻，通过弹簧25保持在距电磁体一定距离处，并且通过足以保持该保持器的随后减少的功率量，然后已经轴向靠近电磁体，从而除了离合器的脱开之外还获得减少各部件的功率吸收和过热的技术效果。
[0106] 根据另外的优选的实施方案，通过调制
电压/电源的PWM技术(
脉宽调制)来控制电磁体22的激励，以短时间内提供大量的电压/功率(过脉冲)以克服弹簧25在保持器上的推力，以及一旦保持器附接到电磁体并且需要减少的维持功率时，短持续时间的脉冲和减少的功率量，PWM本身是常规的，因此不再详细描述。
[0107] 而且，该电马达优选地是无刷马达。
[0108] 根据本发明的泵组件的另外的实施方案(图6)，提供激励离合器120，在该实施方案中，保持器123通过弹性膜125与环形凸缘14a是一体的，弹性膜125束缚旋转保持器，但是允许旋转保持器通过弹性
变形轴向移动，用于连接磁流的元件122a通过螺钉26被约束至转子127。
[0109] 在该构型中，离合器是“正常脱开的”且其通过激励电磁体22发生到轴2的运动传递接合，这克服膜125的弹性反作用，拉回保持器123抵靠与转子127一体的连接元件122a，从而产生泵2的轴的旋转。
[0110] 因此，清楚的是，根据本发明的泵如何允许获得交通工具的冷却流体的有效的再循环，其可以根据实际需要通过借助于热力发动机通过摩擦离合器或借助于辅助电马达的往复驱动而变化，然而，由于电马达的特定布置，即，在滑轮的轴向外部将其连接到热力发动机，而保持有限的径向尺寸。
[0111] 这种有限的径向尺寸允许获得具有减小的直径的滑轮21a，结果是由带3传递的转数增加，这使得该装置且因此该泵也适用于发动机以低的每分钟转数运行的交通工具，但是需要冷却泵的高的旋转速度。
[0112] 而且，如果摩擦离合器20被脱开，泵可以通过电马达30以独立于热力发动机的每分钟转数的每分钟转数数量被驱动，特别是：
[0113] -以低的每分钟转数，热力发动机以高的每分钟转数；和
[0114] -即使在热力发动机关闭或低速时也以适当的每分钟转数运行，以便即使在临时停止的情况下，例如在交通灯处停止并启动的情况下，或关闭热力发动机后，确保热力发动机的再循环并因此确保热力发动机的冷却。
[0115] 而且，由保持器23和转子27的环形板27b形成的
鞋状物中的凸缘14a的紧固产生另外的重要效果，即，在叶轮轴的支撑轴承和滑轮的支撑轴承两者上没有轴向载荷，有利于轴承的使用寿命。
[0116] 由于电马达的冷却回路和其轴向靠近泵叶轮的布置，热力发动机的冷却流体还可以用于冷却电马达，因此改善其性能。
[0117] 所描述的冷却回路不必取决于如本文所述的双极伸展部的实施方式，并且其可以单独实施，例如，在WO2012142016中。
[0118] 类似地，用于离合器操作的
磁性线圈的双重布置可以在类似于本发明或类似于WO2012142016的任何混合
电动泵中实现。
[0119] 类似地，可逆离合器的特征可以在任何类似的可逆离合器中实现。
[0120] 描述的非限制性示例的可选的实施方案是可能的，而不脱离本发明的保护范围，包括本领域技术人员的所有等效实施方案。
[0121] 根据上面的描述，本领域技术人员能够制造本发明的对象，而无需引入任何另外的构造细节。在各种优选的实施方案中示出的元件和特征可被组合，而不脱离本
申请的保护范围。除非在详细描述中明确排除，否则在现有技术水平的描述中描述的内容必须与本发明的特征结合考虑，从而形成本发明的整体部分。
