一种汽车及其发动机和水泵的制作方法

本发明涉及发动机冷却设备领域，特别是涉及一种水泵。此外，本发明还涉及一种包括上述水泵的发动机和汽车。

背景技术：

伴随着汽车技术的迅速发展，节能减排是汽车领域的重要课题，提高发动机效率是节能减排的有效手段。

现有技术中，水泵包括叶轮和驱动轴，叶轮和驱动轴固定连接，驱动轴转动时带动叶轮转动，将发动机缸体水道内的热水泵出、冷水泵入，现有的水泵一般使用定排量，发动机在怠速时，由于发动机的负荷较低，不需要冷却，或者需要小幅度的冷却即可，然而由于水泵的排量恒定，并且为了保证发动机大负荷时的冷却效果，水泵的排量一般设为较高的数值，造成了发动机在小负荷时的功率损失。

因此，如何降低水泵的功率损失，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种水泵，该水泵的叶轮转速受驱动轴转速的控制，能够实现排量的自动调节，降低驱动轴低速转动时的功率损耗，节约资源。本发明的另一目的是提供一种包括上述水泵的发动机和汽车。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水泵，包括叶轮和可与发动机转速一致的驱动轴，所述驱动轴上铰接有离心摩擦块，所述离心摩擦块远离铰接中心的一端具有可摩擦驱动所述叶轮转动的摩擦部；当所述驱动轴的转速大于第一转速时，所述离心摩擦块可带动所述叶轮转动。

优选的，还包括用于安装所述离心摩擦块的摩擦块安装座，所述摩擦块安装座与所述驱动轴固定连接，并且所述离心摩擦块铰接于所述摩擦块安装座的周部。

优选的，所述离心摩擦块的摩擦部呈开口远离所述叶轮的弧形。

优选的，所述摩擦块安装座的周部设有供所述离心摩擦块摆动的凹槽空间。

优选的，所述离心摩擦块的个数为3-6个，并且沿所述驱动轴的周向均匀分布。

优选的，所述叶轮的周向安装有摩擦套，所述摩擦套悬设于所述驱动轴对应于所述离心摩擦块的外周部。

优选的，所述离心摩擦块在初始位置时与所述摩擦套的内周表面具有间隙，并且当所述驱动轴的转速小于所述第一转速时，所述离心摩擦块可与所述摩擦套脱离。

优选的，所述离心摩擦块与所述驱动轴之间还连接有复位弹性部件。

本发明还提供一种发动机和汽车，包括上述任意一项所述的水泵。

本发明所提供的水泵，包括叶轮和可与发动机转速一致的驱动轴，所述驱动轴上铰接有离心摩擦块，所述离心摩擦块远离铰接中心的一端具有可摩擦驱动所述叶轮转动的摩擦部；当所述驱动轴的转速大于第一转速时，所述离心摩擦块可带动所述叶轮转动。该水泵通过设置所述离心摩擦块，并利用所述离心摩擦块的离心运动，改变对所述叶轮的压力，进而通过改变对所述叶轮的摩擦驱动力，来改变所述叶轮的转动速度，所述驱动轴与发动机转速一致，在发动机转速较低时，所述叶轮的转速也会随之降低以节省能耗，降低功率损失。

在一种优选实施方式中，所述离心摩擦块与所述驱动轴之间还连接有复位弹性部件。上述设置，所述复位弹性部件可以带动所述离心摩擦块复位，防止所述离心摩擦块在驱动轴转动速度较低处于自由状态时发生晃动，减少噪声。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的水泵一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1所示水泵的驱动轴结构示意图；

图3为图1所示水泵的叶轮结构示意图；

图4为图1所示水泵的装配结构示意图；

其中：1-驱动轴、2-叶轮、21-摩擦套、3-离心摩擦块、31-复位弹性部件、4-摩擦块安装座、5-轴承、6-螺栓。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种水泵，该水泵通过排量的自动调节，可以降低驱动轴低速转动时的功率损耗，节约资源。本发明的另一核心是提供一种包括上述水泵的发动机和汽车。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本发明所提供的水泵一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示水泵的驱动轴结构示意图；图3为图1所示水泵的叶轮结构示意图；图4为图1所示水泵的装配结构示意图。

在该实施方式中，水泵包括叶轮2和驱动轴1，驱动轴1可与发动机转速一致，具体的，驱动轴1可由发动机的曲轴驱动，即驱动轴1的转速取决于发动机的负载情况，驱动轴1上铰接有离心摩擦块3，离心摩擦块3会在驱动轴1转动的过程中，绕铰接中心转动，离心摩擦块3远离铰接中心的一端具有摩擦部，摩擦部可摩擦驱动叶轮2转动；当驱动轴1的转速大于第一转速时，离心摩擦块3可带动叶轮2转动，即当驱动轴1的转速大于第一转速时，离心摩擦块3对叶轮2的驱动力，大于叶轮2的阻力而转动，并且离心摩擦块3对叶轮2的驱动力大小随驱动轴1的转速变化而同步变化，具体的，驱动轴1的转速增大时，离心摩擦块3对叶轮2的压力增大，进而增加离心摩擦块3与叶轮2之间的摩擦力，随着摩擦力的增加，叶轮2的转速逐渐增大，当驱动轴1的转速降低时，离心摩擦块3对叶轮2的压力减小，离心摩擦块3与叶轮2之间的摩擦力减小，离心摩擦块3对叶轮2的驱动力降低，叶轮2的转速也随之降低。

需要说明的是，驱动轴1的转速可以与发动机的转速相同，也可以与发动机的转速呈正比，即驱动轴1的转速大小变化应当与发动机的转速变化一致。

该水泵通过设置离心摩擦块3，并利用离心摩擦块3的离心运动，改变对叶轮2的压力，进而通过改变对叶轮2的摩擦驱动力，来改变叶轮2的转动速度，驱动轴1可以通过与发动机的曲轴连接，实现与发动机转速的同步变化，在发动机转速较低时，叶轮2的转速也会随之降低以节省能耗，降低功率损失。

进一步，该水泵还包括用于安装离心摩擦块3的摩擦块安装座4，摩擦块安装座4与驱动轴1固定连接，并且离心摩擦块3铰接于摩擦块安装座4的周部，方便离心摩擦块3的离心运动。

具体的，摩擦块安装座4呈圆环状，固定装配在驱动轴1上，并且摩擦块安装座4与驱动轴1的轴线重合，当然，摩擦块安装座4与驱动轴1也可以为一体结构，驱动轴1可以采用台阶轴，将离心摩擦块3直接装配在驱动轴1的台阶处即可，一体结构加工方便，装配简单，并且转动更加稳定。

在上述各实施方式的基础上，叶轮2的周向安装有摩擦套21，摩擦套21悬设于驱动轴1对应于离心摩擦块3的外周部，即驱动轴1与叶轮2之间的传动，是通过离心摩擦块3与摩擦套21内周表面的摩擦驱动完成的。

具体的，摩擦套21优选为耐磨耐高温的金属材料，例如钢套等。同样的，离心摩擦块3的重量可以在空间允许的情况下尽量增加，以提高离心摩擦块3的离心力，进而提高离心摩擦块3对摩擦套21的压力。

在上述各实施方式的基础上，离心摩擦块3的摩擦部呈开口远离叶轮2的弧形，具体的，离心摩擦块3整体呈片状，弧形结构的摩擦部应当与摩擦套21的内周表面形状相似，以提高离心摩擦块3与摩擦套21的接触面积，提高摩擦驱动力。

在上述各实施方式的基础上，摩擦块安装座4的周部设有供离心摩擦块3摆动的凹槽空间，即摩擦块安装座4的周度设有缺口，用于安装离心摩擦块3，离心摩擦块3的一端与驱动轴1通过销轴铰接，摩擦块可围绕销轴自由转动。同时，摩擦块安装座4的外周直径应当小于摩擦套21的内径。

需要说明的是，摩擦块安装座4上设置缺口，可以方便离心摩擦块3的安装和摆动，当然，离心摩擦块3也可以直接安装在摩擦块安装座4的外周部。

在上述各实施方式的基础上，离心摩擦块3的个数为3-6个，销轴以及凹槽空间的个数与离心摩擦块3的个数相同并且一一对应。

需要说明的是，当离心摩擦块3的个数太少时，离心摩擦块3与叶轮2，或者离心摩擦块3与摩擦套21之间的摩擦驱动力小，驱动效果差，当离心摩擦块3的个数太多时，离心摩擦块3的装配复杂，因此，离心摩擦块3的个数优选为3-6个，当然，具体加工时，可以根据单个离心摩擦块3的摩擦部与叶轮2的接触面积而定，也可以为2个以内或者6个以上，并不局限于本实施例所给出的个数。

优选的，为了保证离心摩擦块3对叶轮2的驱动稳定，不同离心摩擦块3沿驱动轴1的周向均匀分布。

需要说明的是，摩擦套21的设置可以方便离心摩擦块3与其配合，当然，也可以通过离心摩擦块3直接作用在叶轮2上，能够实现通过离心运动驱动叶轮2转动的方式均可，并不局限于本实施例所给出的方案。

在上述各实施方式的基础上，离心摩擦块3在初始位置时与摩擦套21的内周表面具有间隙，并且当驱动轴1的转速小于第一转速时，离心摩擦块3可与摩擦套21脱离，离心摩擦块3与摩擦套21脱离后，离心摩擦块3不再对叶轮2或者对摩擦套21有驱动力。

这里需要说明的是，离心摩擦块3在初始位置时与摩擦套21的内周表面也可以接触连接，同样的，当离心摩擦块3与摩擦套21的初始摩擦力不够大，在驱动轴1开始转动时，摩擦套21或者说叶轮2保持静止，当驱动轴1的转速大于第一转速时，即驱动轴1的转速足够大，离心摩擦块3与摩擦套21的压力足够大，即摩擦驱动力足够大时，离心摩擦块3便可以带动摩擦套21转动。

当然，第一转速的大小受离心摩擦块3自身的重量、叶轮2的惯性等参数的影响，在此不作进一步限定，具体可以根据需要设定离心摩擦块3的重量、形状构造及材质等。

在一种优选实施方式中，离心摩擦块3与驱动轴1之间还连接有复位弹性部件31。上述设置，复位弹性部件31可以带动离心摩擦块3复位，防止离心摩擦块3在驱动轴1转动的过程中晃动，减少噪声。

优选的，复位弹性部件31可以为弹簧，弹簧的一端与驱动轴1连接，具体可以为与摩擦块安装座4连接，弹簧的另一端与离心摩擦块3连接，复位弹性部件31可以连接在离心摩擦块3远离铰接中心的一端，也可以直接安装在离心摩擦块3与摩擦块安装座4之间的销轴上，能够实现离心摩擦块3复位的安装位置均可。

本实施例所提供的水泵，在驱动轴1的转动速度小于第一转速时，离心摩擦块3在复位弹性部件31的作用下，与摩擦套21脱离，此处离心摩擦块3与摩擦套21之间没有接触，即离心摩擦块3不会为叶轮2提供动力，当转动速度大于第一转速时，离心摩擦块3与摩擦套21接触，此时随着驱动轴1转动速度的增大，离心摩擦块3与摩擦套21之间的摩擦力逐渐增加，直至叶轮2与驱动轴1同步转动。

具体的，叶轮2采用普通叶轮2即可，叶轮2的一侧设有摩擦材料制成的摩擦套21，叶轮2的中间开设有供轴承5装入的安装孔，滚动轴承5压装在叶轮2的安装孔内，滚动轴承5与叶轮2之间过盈配合，将压装好滚动轴承5的叶轮2装在驱动轴1上，通过螺栓6紧固，螺栓6压在轴承5的内圈上，叶轮2可自由转动。

该水泵的具体工作过程为：

发动机工作时，由发动机曲轴驱动该水泵的驱动轴1，在复位弹性部件31的作用下，离心摩擦块3紧贴在驱动轴1上，随着发动机的转速升高，离心摩擦块3在离心力的作用下，克服复位弹性部件31的弹力，每个离心摩擦块3将围绕各自的销轴向外旋转，离心摩擦块3与叶轮2的摩擦套21摩擦驱动，带动叶轮2转动；发动机的转速越高，离心摩擦块3与摩擦套21的贴合越紧，直至摩擦套21与驱动轴1同步转动；当发动机的转速降低时，离心摩擦块3在复位弹性部件31的作用下逐步与摩擦套21分离，水泵不再工作。

除了上述水泵以外，本发明还提供了一种包括上述水泵的发动机和汽车，该发动机和汽车的其他各部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的水泵进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。