具有基流和峰流的混合型電動機(jī)械冷卻液泵的制作方法
【專利說明】具有基流和峰流的混合型電動機(jī)械冷卻液栗
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]這是2011年2月6日提交的標(biāo)題為“冷卻液栗(Coolant Pump) ”的美國專利申請序列號12/937，746的部分繼續(xù)申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及具有機(jī)械操作模式和電動操作模式兩者的冷卻液栗。
【背景技術(shù)】
[0004]可從DE 102 14 637 Al中獲知冷卻液栗。為了能夠?qū)崿F(xiàn)具有這種冷卻液栗的車輛的不同驅(qū)動操作狀態(tài)，所述車輛具有電動機(jī)驅(qū)動裝置和另外機(jī)械驅(qū)動裝置，提供可由電動機(jī)和/或機(jī)械驅(qū)動裝置驅(qū)動的行星傳動。然而，這種設(shè)計就其機(jī)械構(gòu)造而言是復(fù)雜的并且易于受操作不一致性影響。
[0005]因此，本發(fā)明的目的在于制造一種冷卻栗，其具有相較于現(xiàn)有技術(shù)更簡單且更可靠的設(shè)計并且其操作更有效且自動防止故障危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，栗輪軸被驅(qū)動進(jìn)入驅(qū)動部分和與所述驅(qū)動部分分離的從動部分。離合器布置在驅(qū)動部分和從動部分之間并且可打開以便將所述兩個部分分離，并且所述離合器可關(guān)閉以便連接這兩個部分。在這個實(shí)施方案的情況下，栗輪既可由電動機(jī)驅(qū)動裝置驅(qū)動也可由機(jī)械驅(qū)動裝置驅(qū)動，每種情況獨(dú)立地進(jìn)行。
[0007]在本發(fā)明的情況下，提供多個栗，以使得機(jī)械栗接替電動栗的功能以便在電動栗將效率低下或不足的操作條件下提高栗功率。還可以獲得電動栗的自動防止故障危害功能，因為在電力供應(yīng)出現(xiàn)中斷的情況下電動栗可聯(lián)接到機(jī)械栗。
[0008]本發(fā)明的特征之一是使用完全可變冷卻液栗的重型卡車發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)顯示出需要兩種不同體積的冷卻液流。需要較小體積或量的冷卻液流(即“基流”)例如以便避免發(fā)動機(jī)中的熱點(diǎn)。需要較大體積或量的冷卻液流(即“峰流”)例如以便在全負(fù)載條件下冷卻車輛。
[0009]原則上，本發(fā)明的以下實(shí)現(xiàn)方式是可能的:
[0010](A)雖然可以使兩種栗類型并行地操作，但根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的是提供串聯(lián)連接的電動栗和機(jī)械栗，其中受控的離合器例如基于壓力測量值或?qū)﹄娏?yīng)的監(jiān)測而執(zhí)行聯(lián)接機(jī)械栗的功能。
[0011](B)在機(jī)械操作的栗和電動操作的栗順序布置的情況下，優(yōu)選的是兩個栗使用單個栗輪。
[0012](C)根據(jù)本發(fā)明還可能的是，由于冷卻液栗的尺寸縮小，所述冷卻液栗既適于多用途車輛領(lǐng)域也適于客運(yùn)車輛領(lǐng)域。在客運(yùn)車輛領(lǐng)域的情況下，可通過精確地調(diào)整基本的冷卻液流來改進(jìn)發(fā)動機(jī)的預(yù)熱行為。
[0013](D)在混合動力車輛中，本發(fā)明也可在發(fā)動機(jī)停止時提供冷卻液流。交流發(fā)電機(jī)/發(fā)電機(jī)和電池的運(yùn)行需要冷卻液流。因此，所需要的冷卻液流可由電動栗和機(jī)械驅(qū)動栗根據(jù)本發(fā)明的組合來提供，而不像現(xiàn)有技術(shù)那樣需要輔助栗。
[0014]本發(fā)明具有許多益處和優(yōu)點(diǎn):
[0015](I)整個系統(tǒng)的自動防止故障危害設(shè)計，這是因為在電動機(jī)驅(qū)動裝置被停用時可以僅由機(jī)械驅(qū)動裝置來致動栗輪。通過致動離合器實(shí)現(xiàn)與機(jī)械驅(qū)動裝置斷開聯(lián)接。在離合器的靜止位置中，栗輪軸由機(jī)械驅(qū)動裝置驅(qū)動。在這種情況下，可通過電動機(jī)構(gòu)將離合器保持在停用狀態(tài)。在出現(xiàn)電氣故障的情況下，離合器自動將機(jī)械驅(qū)動裝置連接到栗輪。
[0016](2)用于致動驅(qū)動側(cè)的兩種操作原理，其中兩個驅(qū)動側(cè)可全部與從動側(cè)斷開聯(lián)接，或者兩個驅(qū)動側(cè)可僅單個與從動側(cè)斷開聯(lián)接。
[0017](3)用于與電動機(jī)驅(qū)動裝置聯(lián)接/斷開聯(lián)接的直列式概念。優(yōu)選被設(shè)計為無刷直流(“DC”)電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置布置在栗輪軸的從動側(cè)上。有離合器連接的機(jī)械驅(qū)動裝置和另外電動機(jī)驅(qū)動裝置可以對齊方式布置在冷卻液栗的同一個軸線上并且僅驅(qū)動單個栗輪。這是優(yōu)選的實(shí)施方案。
[0018](4)根據(jù)本發(fā)明的冷卻液栗的概念與不同的冷卻液栗設(shè)計兼容。
[0019](5)如果冷卻液栗是用于客運(yùn)車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，那么根據(jù)本發(fā)明的冷卻液栗在所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)處于停滯狀態(tài)時可提供液壓能。主栗輪可通過電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生操作后冷卻。
[0020](6)可利用根據(jù)本發(fā)明的冷卻液栗獲得順序操作邏輯，因為栗輪可由電動機(jī)或機(jī)械驅(qū)動裝置驅(qū)動。
[0021](7)驅(qū)動側(cè)上的軸承和從動側(cè)上的軸承可以對齊方式布置在同一個輪軸上。
[0022](8)當(dāng)栗輪僅僅由機(jī)械驅(qū)動裝置驅(qū)動時，可以從電動機(jī)驅(qū)動裝置(發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn))恢復(fù)電能。從能量方面而言，這在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的超限運(yùn)行模式下是尤其可能的。
[0023](9)通過斷開聯(lián)接機(jī)械驅(qū)動裝置和借助于電動機(jī)的操作來為大部分操作狀態(tài)提供足夠的冷卻能力。
[0024](10)由于冷卻液栗的三次功率特性曲線，電動機(jī)提供基本的體積流量。通過聯(lián)接機(jī)械驅(qū)動裝置(不具有電動機(jī)栗)來產(chǎn)生用于最大冷卻能力的最大傳輸功率。
【附圖說明】
[0025]根據(jù)以下基于附圖對示例性實(shí)施方案的描述，可以得出本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征，在附圖中:
[0026]圖1示出穿過根據(jù)本發(fā)明的冷卻液栗的實(shí)施方案的截面圖；
[0027]圖2示出具有根據(jù)本發(fā)明的冷卻液栗的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的冷卻回路的示意性構(gòu)造；
[0028]圖3和圖4示出針對兩個瞬時驅(qū)動周期的栗輪旋轉(zhuǎn)速度相對于發(fā)動機(jī)速度的兩個統(tǒng)計分布圖；
[0029]圖5描繪根據(jù)本發(fā)明的冷卻液栗的實(shí)施方案的功率消耗；
[0030]圖6和圖7分別示出針對根據(jù)本發(fā)明的冷卻液栗的實(shí)施方案的冷卻液流情況和功率消耗；
[0031]圖8是根據(jù)本發(fā)明的冷卻液栗的實(shí)施方案的橫截面圖；并且
[0032]圖9是利用根據(jù)本發(fā)明的冷卻液栗的實(shí)施方案的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的冷卻回路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]圖1示出穿過根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的冷卻液栗15的截面圖。冷卻液栗15具有布置在栗輪軸(也被稱為“葉輪軸”)上的栗輪(也被稱為“葉輪”)。栗輪軸被分成驅(qū)動部分3和從動部分11。在示出的實(shí)施方案中，驅(qū)動部分3形成為凸緣形結(jié)構(gòu)，在這個實(shí)例中呈皮帶輪形式的機(jī)械驅(qū)動裝置I以可旋轉(zhuǎn)的方式固定地連接到所述凸緣形結(jié)構(gòu)。在示出的實(shí)施方案中，由凸緣形結(jié)構(gòu)3和皮帶輪I構(gòu)成的布置通過軸承6安裝在外殼7中。
[0034]機(jī)械驅(qū)動裝置I可連接到機(jī)動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其中在示出的實(shí)施方案中，可以使用帶傳動。僅示出皮帶輪I以便簡化說明。
[0035]栗輪(葉輪)軸的從動部分11通過兩個軸承6和10安裝在外殼7中，并且在其自由端16處支撐栗輪13。此處，從動部分11的自由端16通過密封件12相對于外殼7密封，所述密封件12布置在栗輪13與軸承10之間。
[0036]如圖1中所示，栗輪軸的從動部分11和驅(qū)動部分3可通過離合器4連接，所述離合器布置在兩個部分3與11之間。離合器4例如可具體化為具有線圈5的電磁離合器。
[0037]電動機(jī)驅(qū)動裝置定位在栗輪軸的從動部分11中，所述電動機(jī)驅(qū)動裝置以與從動部分11上的機(jī)械驅(qū)動裝置3軸向?qū)R的方式進(jìn)行布置，所述電動機(jī)驅(qū)動裝置具有其轉(zhuǎn)子9和圍繞所述轉(zhuǎn)子9的定子8。此處，如圖1中所示，轉(zhuǎn)子9和定子8定位在外殼7中。
[0038]任選的霍爾效應(yīng)裝置14可布置在轉(zhuǎn)子9與軸承6之間。
[0039]在根據(jù)本發(fā)明的冷卻液栗15的這種設(shè)計的情況下，可以通過打開離合器4將栗輪13與機(jī)械驅(qū)動裝置I完全分離。此處，優(yōu)選地具體化為無刷直流電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置布置在栗輪軸的從動部分11的那一側(cè)上。當(dāng)從動部分11通過打開的離合器4與驅(qū)動部分3分離時，這允許電動機(jī)驅(qū)動裝置提供在可預(yù)定的功率范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)的冷卻液流，所述可調(diào)節(jié)的冷卻液流獨(dú)立于冷卻液栗15所連接的電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。
[0040]為了這個目的，電動機(jī)驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子9直接布置在栗輪軸的