用于驅動水泵的系統和安裝方法
【專利摘要】本發明涉及用于驅動水泵(P)的驅動系統(1)，包括：驅動軸(10)；殼體(10)，其包含水泵(P)；軸承(30)，其包括相對于殼體(20)固定的固定環(32)和緊固為相對于驅動軸(10)旋轉的旋轉環(40)；驅動帶(50)；驅動帶(50)的至少一個滾動路徑(42；172)，所述滾動路徑(42；172)被緊固為與旋轉環(40)旋轉；和凸緣(160)，其將扭矩從旋轉環(40)傳遞至驅動軸(10)。凸緣(160)由塑料制成并且被包覆模制在旋轉環(40)和驅動軸(10)兩者上。本發明還涉及用于這種系統(1)的安裝方法。
【專利說明】用于驅動水泵的系統和安裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于驅動水泵的系統，以及用于安裝此種系統的方法。
【背景技術】
[0002]在已知的方式中，水泵使用驅動系統驅動，所述驅動系統包括緊固至泵的驅動軸的帶輪和安裝在帶輪上以傳遞扭矩和旋轉運動的帶。軸承通常插置在驅動軸和帶輪之間。扭矩的傳遞要求軸承的旋轉環與驅動軸之間非常低的同心容差。驅動系統的組件中的部件的多樣性增加了同心度誤差的風險。
[0003]EP-A-1, 788，254、FR-A-2, 979，395 和 FR-A-2, 979，397 描述了用于驅動水泵的不同系統。這些系統的每一個均包括連接驅動軸和軸承的旋轉環的金屬凸緣。帶的滾動路徑由旋轉環或凸緣形成，由此執行帶輪功能。
[0004]在實踐中，金屬凸緣的使用使得可以獲得強大的驅動系統。然而，需要低的加工容差來方便其組成元件之間的組裝，從而滿足要求的幾何參數，比如同軸度或同心容差。此夕卜，此種金屬凸緣增加了所述系統的重量和成本。
[0005]JP-A-2005/214321描述了包括中空驅動軸、樹脂制帶輪和軸承的驅動系統。驅動軸圍繞軸承的外旋轉環延伸。在第一步中，軸承被壓配到屬于驅動軸的軸承支撐部分的內周側中。在第二步中，帶輪被包覆模制在驅動軸上和部分地在軸承的外旋轉環的側表面上。因為軸承被壓配到驅動軸的軸承支撐部分上，所以從旋轉環到驅動軸的扭矩傳遞是可能的。帶輪和軸承的外旋轉環的側表面之間的接觸對于扭矩傳遞來說是不夠的。
【發明內容】
[0006]本發明的旨在提出一種改進的驅動系統，解決上述缺陷。
[0007]為此，本發明涉及一種用于驅動水泵的驅動系統，包括:
[0008]-驅動軸；
[0009]-裝設所述水泵的殼體；
[0010]-軸承，包括相對于殼體固定的固定環和相對于驅動軸旋轉固定的旋轉環；
[0011]-驅動帶；
[0012]-用于驅動帶的至少一個滾動路徑，該滾動路徑與旋轉環旋轉緊固；和
[0013]-凸緣，將扭矩從旋轉環傳遞至驅動軸；
[0014]驅動系統的特征在于，所述凸緣由塑料制成并且被包覆模制在所述旋轉環和所述驅動軸兩者上。
[0015]這樣，所述驅動系統使得可以減少驅動系統的重量和成本。與金屬凸緣相比，避免了提供用于凸緣與驅動軸和/或軸承的旋轉環的組裝的壓接、焊接或螺紋連接操作。通過包覆模制而使用塑料凸緣因此是成本低，同時使得可以獲得滿意的機械容差。
[0016]根據本發明的驅動系統的其他有利特征，可單獨考慮或加以組合:
[0017]所述凸緣是單件，凸緣的第一部分和第二部分同時地分別包覆模制在所述旋轉環和所述軸上。
[0018]所述凸緣的第一部分至少部分地覆蓋所述旋轉環的外表面并且構成所述滾動路徑的至少一部分。
[0019]所述凸緣的第一部分構成所述滾動路徑的全部。
[0020]所述凸緣的第一部分部分地覆蓋所述旋轉環的外表面。優選地，所述第一部分覆蓋所述外表面的30%和70%之間，更優選地，覆蓋所述外表面的40%和60%之間。
[0021]所述凸緣的第一部分包覆模制在拉伸路徑上，所述拉伸路徑形成與所述旋轉環旋轉緊固的滾動路徑的至少一部分。
[0022]所述凸緣包括加強肋，特別是將徑向部分與第一外部分和/或第二內部分連接。
[0023]驅動水泵包括防旋轉裝置和/或防止凸緣相對于所述軸和/或相對于所述旋轉環軸向拔離的裝置。
[0024]本發明還涉及一種安裝用于驅動水泵的驅動系統的方法，驅動系統包括:
[0025]-驅動軸；
[0026]-裝設所述水泵的殼體；
[0027]-軸承，包括相對于殼體固定的固定環和相對于驅動軸旋轉固定的旋轉環；
[0028]-驅動帶；
[0029]-用于驅動帶的至少一個滾動路徑，該滾動路徑與旋轉環旋轉緊固；和
[0030]-凸緣，將扭矩從旋轉環傳遞至驅動軸；
[0031]該方法的特征在于，所述方法包括:第一步，將塑料凸緣包覆模制在至少所述旋轉環的一個端部上；和第二步，將所述塑料凸緣包覆模制在至少所述驅動軸的一個端部上。
[0032]根據本方法的一個特定實施例，當所述凸緣是單件時，所述第一包覆模制步驟和第二包覆模制步驟是同時進行的，而所述軸和軸承定位在同一模具中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]基于以下的描述，本發明將被更好地理解，以下的描述僅作為非限制性的示例而提供并且通過參考附圖予以進行，其中:
[0034]-圖1是根據本發明的用于水泵的驅動系統的透視圖；
[0035]-圖2是沿著圖1中箭頭II的軸向視圖；
[0036]-圖3是沿著圖2中線II1-1II截取的驅動系統的縱向截面圖；
[0037]-圖4是類似于圖3的視圖，示出了本發明的第一替代實施例；和
[0038]-圖5是類似于圖3和4的截面圖，示出了本發明的第二替代實施例。
【具體實施方式】
[0039]圖1-3示出了根據本發明的驅動系統1，設置用來驅動水泵P。
[0040]驅動系統I包括驅動軸10、殼體20、軸承30、驅動帶50和凸緣60。定心在中心縱向軸線Xl上的軸10驅動容納在殼體20中的水泵P。軸承30包括定心在軸線Xl上的固定的內環32和旋轉的外環40。
[0041]驅動軸10通過凸緣60圍繞軸線Xl旋轉，凸緣60由旋轉環40驅動,旋轉環40由帶50驅動。換句話說，帶50、旋轉環40、凸緣60和軸10圍繞軸線Xl在旋轉方面固定。軸10包括定心在軸線Xl上的圓柱部分11。在沿著軸線Xl的與滑輪P相反的一側上，軸10具有端部12，其用以配裝凸緣60。該端部12包括帶有槽紋的部分13、基本外凸部分14和配設在部分11、13和14之間的兩個槽15和16。
[0042]殼體20包括兩個筒形套筒22和26，它們定心在軸線Xl上并且通過相對于軸線Xl的徑向部分24連接。殼體20在圖3中部分地示出并且為簡化的目的而未在圖1和2中示出。殼體20至少部分地環繞軸10。套筒22的外直徑小于套筒26的外直徑。套筒22在其外表面配裝軸承30的固定環32。本身已知的水泵機構被密封地裝設在殼體20中。殼體20優選地由金屬制成。替代地，殼體20可以具有適合該應用的任何形狀和/或任何材料。
[0043]軸承30包括兩排滾動元件34，在本例中為滾珠，由保持架36保持在固定環32和旋轉環40之間界定的軸承空間中。替代地，滾動元件34可以不同于滾珠，例如滾柱或滾針。此外，軸承30可包括至少一排滾動元件34。優選地，軸承30包括密封元件38，例如由彈性體制成的密封墊，定位在滾動元件34的兩側。固定環32通過任何適合的方法，例如通過配合，安裝在殼體20的套筒22上。
[0044]軸承30的旋轉環40包括圓柱形外表面42，該外表面定心在周線Xl上并且形成帶50的滾動路徑。在沿著周線Xl與泵P相反的一側，環40具有設置用來配狀凸緣60的一個端部44。在該端部44處，在與軸線Xl徑向相反取向的外側上，環40包括具有環形形狀的凹部46。圍繞軸線XI，凹部46的直徑小于的表面42的直徑。同樣在該端部44處，在徑向朝向軸線Xl取向并且與凹部46相反的內側上，環40包括凹部48和溝槽49，它們各具具有環形形狀。圍繞軸線XI，凹部48的直徑小于溝槽49的直徑。換句話說，溝槽49比凹部48進入環40更深。
[0045]帶50可以被未示出的電動機或內燃機驅動。帶50在圖3中部分地示出，但為簡化的目的沒有在圖1和2中示出。帶50包括內表面52，內表面設置用來與環40的外表面42協作。表面42適合用于套繞帶50，以便將旋轉扭矩傳遞至凸緣60和軸10。
[0046]替代地，帶50可以是帶槽型的，特別是為多V型或者是任何其他類型而不超出本發明范圍。環40的表面42于是設置有凸起的部分，比如槽或肋，從而與帶50的形狀協作。
[0047]凸緣60形成旋轉環40與驅動軸10之間的機械連接構件，允許旋轉扭矩的傳遞。凸緣60包括外部分70、內部分80和連接部分70和80的徑向中間部分90。在圖1至3的示例中，凸緣60是包括部分70、80和90的單件。凸緣60由塑料制成，例如玻璃或碳纖維強化的聚酰胺。除了其扭矩傳遞功能之外，凸緣60形成用于容納在殼體20內的泵P的保護罩。
[0048]外部分70被包覆模制在旋轉環40的端部44上。外部分70包括徑向部分71，其從部分90相對于軸線Xl基本上徑向延伸，同時與環40的端部44鄰接。外部分70還包括兩個管狀部分76和78，它們從部分71朝向泵P基本上平行軸線Xl延伸，位于環40的端部44的兩側。部分76和78分別配設在環40的凹部46和48中。部分76包括外表面72，該外表面相對于軸線Xl在徑向上與外表面42齊平。部分78包括在包覆模制期間進入溝槽49的珠緣79。溝槽49和珠緣形成防止凸緣60的外部分70相對于軸承30的旋轉環40軸向拔離的裝置。替代地和/或補充地，旋轉環40和/或凸緣60可包括防止外部分70相對于旋轉環40旋轉的裝置。
[0049]內部分80被包覆模制在驅動軸10的端部12上。內部分80包括管部81，該管部從部分90基本上平行于軸線Xl延伸。在其朝向軸線Xl的內表面，部分81包括包覆模制在帶有槽紋的部分13上的帶槽部分83、圍繞凸形部分14包覆模制的凹形部分84、和分別包覆模制在溝槽15和16中的兩個珠緣85和86。因此，內部分80在軸向和圍繞軸線Xl旋轉兩個方面牢固地緊固至軸10的端部12。部分78包括在包覆模制期間進入溝槽49的珠緣79。換句話說，部分13和83形成防止凸緣60的內部分80相對于軸10的端部12旋轉的裝置，而元件14、15、16、84、85和86形成防止凸緣60內部分80相對于軸10的端部12軸向地拔離的裝置。
[0050]徑向部分90包括通過傾斜部93連接的兩個徑向部91和92。徑向部分90包括孔94，更具體地，在圖1至3的示例中，三個孔94圍繞軸線Xl等距分布。孔94成形為穿過徑向部分90以允許工具的通過，尤其是在殼體20上組裝軸承30期間。
[0051]如圖3所示，凸緣60包括連接內部分80和徑向部分90，在本例中為連接部分81和90，的加強肋62。替代地和/或補充地，凸緣60可包括連接外部分70和徑向部分90，例如連接部分78和91，的加強肋。
[0052]根據本發明，用于安裝系統I的方法包括:第一步，將由塑料制成的凸緣60的第一部分70包覆模制在至少旋轉環40的端部44上；和第二步，將由塑料制成的凸緣60的第二部分80包覆模制在驅動軸10的至少端部12上。
[0053]優選地，第一包覆模制步驟和第二包覆模制步驟同時進行，同時軸10和軸承30定位在同一個模具中。凸緣60的塑料材料在同一操作期間注射在環40和軸10的預定區域，以形成單件凸緣60。
[0054]替代地，第一和第二包覆模制步驟可以相繼地而非同時地進行。在該情況中，方法包括在包覆模制步驟后例如通過膠粘或卡持緊固凸緣60的第一部分70和第二部分80的步驟。
[0055]圖4和5示出了本發明的替代實施例。為了簡化的目的，系統I的組成元件具有與上述圖1至3的實施例中相同的附圖標記，并且以下僅描述結構和/或功能差別。
[0056]在圖4中，系統I包括凸緣160，凸緣包括相比于以上描述的外部分70沿軸線Xl延伸更多的外部分170。外部分170包括管部176，管部176在凹部46中平行于軸線Xl并且沿著旋轉環40的表面42延伸。部分176覆蓋旋轉環40的外表面42和46。部分176包括柱形外表面172，該柱形外表面定心在軸線Xl上并且形成帶50的滾動路徑。換句話說，外部分170的表面172構成帶50的整個滾動路徑。該滾動路徑172接納帶50的表面52并且在旋轉方面與旋轉環40緊固。
[0057]在圖5中，系統I包括旋轉環240，凹部246形成在旋轉環240上，該凹部相比于凹部46沿著軸線Xl延伸得更多。在本例中，凹部246相對于軸線Xl從旋轉環240的端部44延伸至大致位于兩排滾動元件34之間的區域。在這些條件下，旋轉環240包括外表面242，該外表面相比于表面42沿著軸線Xl延伸得更少。此外，系統I包括凸緣260，該凸緣包括外部分270，該外部分相比于外部分70沿著軸線Xl延伸得更多，但相比于上述的外部分170延伸得更少。外部分270包括管部276，該管部在凹部246中平行于軸線Xl延伸而不占據旋轉環240的表面242。換句話說，部分276部分地覆蓋旋轉環240的外表面242和246。優選地，部分276覆蓋環240的外表面242+246的30%和70%之間，但更優選地為環240的外表面242+246的40%和60%之間。部分276包括柱形外表面272，該柱形外表面定心在軸線Xl上并且相對于軸線Xl與外表面242在徑向上齊平。因此，表面242和272一起形成帶50的滾動路徑。該滾動路徑242+272接納帶50的表面52并且在旋轉方面與旋轉環240緊固。
[0058]此外，系統I可以構造為不同于圖1至5而不超出本發明的范圍。出于簡化的目的，以下的描述參考圖1至3的實施例進行，且應理解該說明對于圖4和5的實施例也是有效的。
[0059]在未示出的替代實施例中，凸緣60不是單件。在該情況中，凸緣60的外部分70和內部分80在它們各自包覆模制在旋轉環40和驅動軸10上后，可以通過使用任何適合于本應用的緊固方法(例如通過膠粘或卡持)彼此緊固。
[0060]根據未示出的另一替代實施例，系統I可包括所有類型的防旋轉裝置和/或防止軸10和凸緣60之間和/或凸緣60和旋轉環40之間形成的軸向拔離的裝置，例如溝、槽、槽紋、條紋等。
[0061]不論實施例如何，凸緣60包括至少包覆模制在旋轉環40的端部44上的第一部分70和至少包覆模制在驅動軸10的端部12上的第二部分80。由塑料材料制成、一方面包覆模制在軸10上以及另一方面包覆模制在旋轉環40上的此種凸緣60使得包括泵P和其驅動系統I的總成的成本降低、重量減少，同時相比于傳統的金屬凸緣改善了幾何容差。
[0062]此外，不同實施例的所有或一些技術特征可以加以組合。因此，系統I可以在成本、功能性和性能方面加以適應。
【權利要求】
1.一種用于驅動水泵(P)的驅動系統(1)，包括: -驅動軸(10)； -裝設所述水泵(P)的殼體(20)； -軸承(30)，包括相對于殼體(20)固定的固定環(32)和相對于驅動軸(10)旋轉固定的旋轉環(40 ；240)； -驅動帶(50)； -用于驅動帶(50)的至少一個滾動路徑(42 ；172 ；242 ;272)，該滾動路徑(42 ；172 ；242 ；272)與旋轉環(40 ；240)旋轉緊固；和 -凸緣(60 ；160 ;260)，將扭矩從旋轉環(40)傳遞至驅動軸(10)； 其特征在于，所述凸緣￠0 ；160 ；260)由塑料制成并且被包覆模制在所述旋轉環(40 ；240)和所述驅動軸(10)兩者上。
2.如權利要求1所述的驅動系統(I)，其特征在于，所述凸緣(60；160 ；260)是單件，凸緣(60 ；160 ；260)的第一部分(70 ；170 ；270)和第二部分(80)同時地分別包覆模制在所述旋轉環(40 ；240)和所述軸(10)上。
3.如權利要求1所述的驅動系統(I)，其特征在于，所述凸緣(160；260)的第一部分(170 ；270)至少部分地覆蓋所述旋轉環(40 ；240)的外表面(42 ；46 ；246)并且構成所述滾動路徑(172 ；242 ；272)的至少一部分。
4.如權利要求3所述的驅動系統(I)，其特征在于，所述凸緣(160)的第一部分(170)構成所述滾動路徑(172)的全部。
5.如權利要求3所述的驅動系統(I)，其特征在于，所述凸緣(260)的第一部分(270)部分地覆蓋所述旋轉環(240)的外表面(242、246)。
6.如權利要求5所述的驅動系統(I)，其特征在于，所述第一部分(270)覆蓋所述外表面(242、246)的 30%和 70%之間。
7.如權利要求6所述的驅動系統(I)，其特征在于，所述第一部分(270)覆蓋所述外表面(242、246)的 40%和 60%之間。
8.如權利要求1所述的驅動系統(I)，其特征在于，所述凸緣(160)的第一部分包覆模制在拉伸路徑上，所述拉伸路徑形成與所述旋轉環(40)旋轉緊固的滾動路徑的至少一部分。
9.如權利要求1所述的驅動系統(I)，其特征在于，所述凸緣(60；160 ；260)包括加強肋脫)。
10.如權利要求9所述的驅動系統(1)，其特征在于，加強肋(62)將徑向部分(90)與所述凸緣(60 ；160 ；260)的第一外部分(70 ；170 ；270)和/或第二內部分(80)連接。
11.如權利要求1所述的驅動系統(I)，其特征在于，包括防旋轉裝置(13、83)和/或防止凸緣(60 ；160 ；260)相對于所述軸(10)和/或相對于所述旋轉環(40 ；240)軸向拔離的裝置(14、15、16、84、85、86 ;49、79)。
12.一種安裝用于驅動水泵(P)的驅動系統(I)的方法，驅動系統包括: -驅動軸(10)； -裝設所述水泵(P)的殼體(20)； -軸承(30)，包括相對于殼體(20)固定的固定環(32)和相對于驅動軸(10)旋轉固定的旋轉環(40 ；240)； -驅動帶(50)； -用于驅動帶(50)的至少一個滾動路徑(42 ；172 ；242 ;272)，該滾動路徑(42 ；172 ；242 ；272)與旋轉環(40 ；240)旋轉緊固；和 -凸緣(60 ；160 ;260)，將扭矩從旋轉環(40)傳遞至驅動軸(10)； 其特征在于，所述方法包括:第一步，將塑料凸緣￠0 ；160 ；260)包覆模制在至少所述旋轉環(40 ；240)的一個端部(44)上；和第二步，將所述塑料凸緣￠0)包覆模制在至少所述驅動軸(10)的一個端部(12)上。
13.如權利要求12所述的安裝方法，其特征在于，所述凸緣(60 ；160 ；260)是單件，所述第一包覆模制步驟和第二包覆模制步驟是同時進行的，而所述軸(10)和軸承(30)定位在同一模具中。
【文檔編號】F04B17/00GK104234963SQ201410251058
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月9日 優先權日:2013年6月7日
【發明者】N.特朗奎奧伊, R.勒斯科雷爾 申請人:Skf公司