内燃机冷却装置制造方法及图纸

一种发送机冷却泵（100，300），其上有一个叶轮（110，310），以及冷却泵齿轮箱（106，306），其有一组或两组行星齿轮组（190，192；358），每个都有可选择的传动比。齿轮组相互串联，减小齿轮箱的尺寸，并能选择多个不同的传动比运行。

【技术实现步骤摘要】
内燃机冷却装置
本专利技术涉及一种内燃机(IC)冷却装置；更具体地说，本专利技术是关于一个内燃机冷却泵，其包含至少一个行星齿轮箱，其中至少有两级可根据外部信号或控制选择的齿轮传动比。
技术介绍
内燃机有许多用处，比如可用来驱动车辆，或作为发电机使用。许多内燃(IC)机上有液体冷却系统，用来将发动机维持在最佳工作温度。这类冷却系统通常有液体媒介，用于将热能从一些有过热倾向的发动机部件上转移到发动机或车辆的其它部分(比如，一个用于散热的散热器)。这点对于重型商用车辆，比如货运车辆，尤其重要，其中对于重型货运车辆(HGV)特别重要。内燃机上通常配有冷却回路，其中装有冷却液。冷却回路从热源(比如发动机机体)延伸到一个适当的热能吸收器上(比如车辆散热器)。在回路中泵送液体，从而保证热能的传递和耗散。有一个冷却泵，冷却泵包含一个转轴驱动的叶轮。一个冷却泵皮带轮固定在转轴上。发动机曲轴上也有一个皮带轮固定在其上，一根皮带将主轴和冷却泵皮带轮箍在一起，这样，主轴能带动叶轮旋转了。尽管齿轮比是通过合适大小的皮带轮来实现的，但在这个系统中，输入轴(以及叶轮)的速度与发动机速度成比例的。同样地，皮带轮的尺寸必须进行选择，以实现为大部分工况提供足够的冷却效果。在某些情况下，人们希望降低冷却回路的冷却效果。比如，在发动时，人们希望内燃机能迅速升温到最佳工作温度。因此不希望热能从发动机机体上传导和对流出去。一旦发动机达到最佳温度，或者发动机正处于重载荷情况，很重要的是，冷却系统此时能以最大功率工作，避免发动机过热。通常人们希望能尽可能减少不必要的冷却液，因为它们会造成附加的能量损失。减少不必要的冷却液能达到节省燃料的目的。为了满足这些需求，一些现有的冷却系统通过改变曲轴和叶轮之间的传动比、或者将叶轮速度设计成完全独立于主轴速度的方法来实现。一些系统使用粘性或磁性离合器，实现曲轴和叶轮之间传动比的变化。可变速的电动机也被用于直接驱动叶轮，实现速度独立于曲轴转速。所有这些动力传动系统都相对复杂、昂贵，并有可能造成发动机效率的损失、下降。人们需要的是一种稳健的机械结构，可提供范围较宽的齿轮传动比，而能量损失少。结构的紧凑性也十分重要，适合用于内燃机典型的拥挤环境。人们需要的系统是能实现失效保护功能，能提供最大泵送功率，以防止发动机发生过热。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种内燃机冷却装置包括：一根输入轴；一根输出轴，用于驱动叶轮；以及，一个位于输入轴和输出轴之间的变速箱，变速箱包括：一个行星齿轮组，由输入轴驱动，变速箱可在以下两种工况之间切换：第一工况，行星齿轮组以第一传动比工作，以及，第二工况，行星齿轮组以比第一传动比低的第二传动比工作；以及，一个电动执行器，用于控制所述的变速箱在第一工况与第二工况之间切换；其中，变速箱在失效保护状态下，电动执行器的电源断开，切换成第一工况。较佳地，在相对高的齿轮传动比时提供失效保护功能，意味着此时切断了电动执行器的电源供应，泵送功率默认为最大功率。这样对于发动机在重载荷运行时，防止发动机过热有很好的效果。优选地，电动执行器用于驱动一个可变化的驱动元件，所述的驱动元件是位于第一工况和第二工况之间的环形驱动盘，其中，驱动元件可恢复性地偏向第一工况。环形驱动盘通过一个弹簧偏置固定。这种设置能实现失效保护功能。优选地，电动执行器包含一个电磁铁，用于推动驱动盘进入第二工况。电磁铁可以是一个螺线管，至少部分采用磁性响应材料制成，用于拉动驱动盘。驱动盘的直接驱动能实现减重和紧凑的目的。优选地，电磁铁是环形的，其中心位于齿轮组的主轴上。这能从力学上保证线性运动。优选地，驱动盘的固定方案能使其相对输入轴线性运动而不能转动，比如使用花键固定。优选地，输出轴通过行星齿轮组的齿轮架进行驱动。优选地，在驱动盘和行星齿轮架之间有一个离合器，驱动盘从第二工况切换到第一工况时，使离合器啮合。离合器可以是一个追星离合器，或一个平板离合器。通过使用离合器将输入轴的转矩直接传递到行星齿轮架上，可实现1：1的传动比，而没有任何力传递到行星齿轮上。这样，它们尺寸可以更小(它们仅需要在低传动比情况下承受载荷)。优选地，行星齿轮组上有多个绕着其主轴、在行星齿轮半径上分布的行星齿轮，其中离合器包括一对相对的接触面，其中至少部分在行星齿轮半径的径向外侧；较佳地，离合器相对的一对接触面完全位于行星齿轮半径径向外侧。这能让扭矩通过离合器更好地传递(扭矩是与半径成比例的)。优选地，相对的一对接触面在齿圈外径的径向内侧，实现结构紧凑的目的。根据本专利技术的第二方面，提出了一种内燃机冷却系统的运行方式，包括以下步骤：提供一个包含冷却液的冷却回路；提供一个如本专利技术第一方面的冷却装置；提供一个连接在输出轴上的叶轮，用于泵动冷却液在回路里流动；驱动输入轴泵动冷却液在回路里流动。优选地，还包含以下步骤：改变齿轮箱的工况，提供不同的传动比，从而改变冷却泵的泵动效果。优选地，还包含以下步骤：提供一冷却回路用于发动机冷却；监控发动机的状态；基于发动机状态，改变齿轮箱的工况。优选地，监控发动机的状态是指监控发动机或冷却液的温度，实施方法包括：当温度上升时，改变齿轮箱的工况，提高传动比。当发动机温度下降时，可降低叶轮转速(进而减少被泵动的液体流量)。优选地，输入轴由发动机驱动。根据本专利技术的第三方面，提出一种内燃机冷却装置，包含：一根输入轴；一根输出轴，用于驱动叶轮；以及，一个位于输入轴和输出轴之间的变速箱，变速箱包括：一个行星齿轮组，由输入轴驱动，变速箱可在以下两种工况之间切换：第一工况，行星齿轮组以第一传动比工作；以及，第二工况，行星齿轮组以比第一传动比低的第二传动比工作；以及，一个电动执行器，包括一个电磁体，用于控制变速箱在第一工况与第二工况之间切换。电磁体是一种稳健的机械结构，能快速实现齿轮传动比的切换。优选地，电磁体是一个螺线管。优选地，电动执行器用于驱动一个可变化的驱动元件离开第一工况和第二工况之间的一种状态，其中驱动元件可恢复性地偏向第一工况和第二工况之间的另一种状态。优选地，电动执行器用于驱动一个可变化的驱动元件从第一工况切换到第二工况，其中驱动元件可恢复性地偏向第一工况。优选地，驱动元件通过一个弹簧偏置固定。优选地，驱动元件包含磁性响应材料。优选地，电磁铁是环形的，其中心位于齿轮组的主轴上。优选地，驱动元件相对于输入轴可线性运动，而不能转动。优选地，驱动元件通过花键连接在输入轴上。优选地，输出轴通过行星齿轮组的行星齿轮架进行驱动。优选地，内燃机冷却装置还包含设置在驱动元件和行星齿轮架之间的一个离合器，驱动元件从第二工况切换到第一工况时，使离合器啮合。优选地，行星齿轮组上有多个绕着其主轴、在行星齿轮半径上分布的行星齿轮，其中离合器包括一对相对的接触面，其中至少部分在行星齿轮半径的径向外侧。优选地，离合器相对的一对接触面完全位于行星齿轮半径径向外侧。优选地，相对的一对接触面在齿圈外径的径向内侧。优选地，离合器是一个锥形离合器。优选地，离合器是一个平行双碟离合器。根据本专利技术的第四方面，提出了一种内燃机冷却系统的运行方式，包含以下步骤：提供一个包含冷却液的冷却回路；提供一个本专利技术第三方面的冷却装置；提供一个连接在输出轴上的叶轮，用于泵动冷却液在回路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机冷却装置，其特征在于，包含：一根输入轴；一根输出轴，用于驱动叶轮；以及，一个位于输入轴和输出轴之间的变速箱，所述的变速箱包括：一个行星齿轮组，由输入轴驱动，变速箱可在以下两种工况之间切换：第一工况，所述的行星齿轮组以第一传动比工作，以及，第二工况，行星齿轮组以比第一传动比低的第二传动比工作；以及，一个电动执行器，用于控制所述的变速箱在第一工况与第二工况之间切换；其中，变速箱在失效保护状态下，电动执行器的电源断开，切换成第一工况。

【技术特征摘要】
2015.11.27 GB 1521010.7;2016.08.16 GB 1614028.71.一种内燃机冷却装置，其特征在于，包含：一根输入轴；一根输出轴，用于驱动叶轮；以及，一个位于输入轴和输出轴之间的变速箱，所述的变速箱包括：一个行星齿轮组，由输入轴驱动，变速箱可在以下两种工况之间切换：第一工况，所述的行星齿轮组以第一传动比工作，以及，第二工况，行星齿轮组以比第一传动比低的第二传动比工作；以及，一个电动执行器，用于控制所述的变速箱在第一工况与第二工况之间切换；其中，变速箱在失效保护状态下，电动执行器的电源断开，切换成第一工况。2.如权利要求1所述的内燃机冷却装置，其特征在于，所述的电动执行器用于驱动一个可变化的驱动元件，所述的驱动元件是位于第一工况和第二工况之间，其中，驱动元件可恢复性地偏向第一工况。3.如权利要求2所述的内燃机冷却装置，其特征在于，所述的驱动元件通过一个弹簧偏置固定。4.如权利要求2或3所述的内燃机冷却装置，其特征在于，所述的电动执行器包含一个电磁铁，用于推动驱动元件进入第二工况。5.如权利要求4所述的内燃机冷却装置，其特征在于，所述的电磁铁是一个螺线管。6.如权利要求5所述的内燃机冷却装置，其特征在于，所述的驱动元件包含磁性响应材料。7.如权利要求4至6中任意一项所述的内燃机冷却装置，其特征在于，所述的电磁铁是环形的，其中心位于齿轮组的主轴上。8.如上述的权利要求中任意一项所述的内燃机冷却装置，其特征在于，所述的输出轴通过行星齿轮组的齿轮架进行驱动。9.如权利要求8所述的内燃机冷却装置，其特征在于，进一步包含一设置在所述的驱动元件与行星齿轮架之间的离合器，所述的驱动元件从第二工况切换到第一工况时，所述的离合器啮合。10.如权利要求9所述的内燃机冷却装置，其特征在于，所述的行星齿轮组上有多个绕着其主轴、在行星齿轮半径上分布的行星齿轮，其中，所述的离合器包括一对相对的接触面，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·谢泊德，加文·纽曼，
申请(专利权)人：同心伯明翰有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB