專利名稱：用于內燃機的水泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內燃機，更具體來講，本發(fā)明涉及一種用于內燃機的水泵。
背景技術：
平11(1999)-148349號日本專利公開文件中介紹了一種安裝在內燃機上的水泵，其用于對冷卻水執(zhí)行強制循環(huán)。一種類型的水泵包括一泵殼，其被安裝到缸體上；一泵體，其被接合到泵殼上，從而在泵體與泵殼之間形成了水泵的流體腔室；以及一旋轉泵軸，其延伸穿過泵體而伸入到流體腔室內，并被泵體可轉動地支撐著。一輪葉構件或葉輪被安裝到泵軸上，且被包容在流體腔室內。在旋轉泵軸向外伸出的端部上安裝了一個水泵皮帶輪。泵體和泵殼是利用多個緊固螺栓結合到一起的。

發(fā)明內容
通常，緊固螺栓分布在水泵皮帶輪輪緣的徑向外側部位上，從而可避免各個螺栓以及需要為螺栓的操作工具留出的作業(yè)區(qū)域與水泵皮帶輪、可轉動地支撐著旋轉泵軸的軸承構件、以及冷卻水通道部分等部件發(fā)生干涉。這樣的布置方案使緊固螺栓及其螺栓凸臺部分位于水泵皮帶輪輪緣的徑向外側部位，這將增大水泵的尺寸和重量、使密封性能變差、且增加了為保證達到密封所需足夠壓力而必需的緊固螺栓數，其中，密封性能下降的原因是相鄰螺栓之間的距離增大、且螺栓與密封接合線之間的距離增大。
本發(fā)明的一個目的是提供一種水泵結構，其足以減小水泵的尺寸和重量，且有助于將水泵容易地安裝到發(fā)動機上。
根據本發(fā)明的一個方面，一種發(fā)動機水泵包括一泵殼，其適于被固定到發(fā)動機上；一泵體，其被接合到泵殼上，從而在泵體與泵殼之間形成水泵的流體腔室；一旋轉泵軸構件，其延伸穿過泵體而伸入到流體腔室內，且被泵體可轉動地支撐著；以及一緊固套件，其將泵殼與泵體緊固到一起。緊固套件包括位于泵殼一側的緊固件，其沿著旋轉泵軸的方向從泵殼延伸向泵體。
根據本發(fā)明的另一方面，一發(fā)動機總成包括一發(fā)動機缸體；一泵殼，其被固定到缸體上；一泵體，其被接合到泵殼上，從而在泵體與泵殼之間形成水泵的流體腔室；一旋轉泵軸構件，其延伸穿過泵體而伸入到流體腔室內，且被泵體可轉動地支撐著；以及一緊固套件，其將泵殼與泵體緊固到一起。緊固套件包括位于泵殼一側的緊固件，其在沿著旋轉泵軸的第一方向上延伸穿過泵殼和泵體；以及位于泵體一側的緊固件，其在與第一方向相反的第二方向上延伸穿過泵體和泵殼。
對附圖的簡要說明

圖1是根據本發(fā)明一實施方式的水泵的軸測圖；圖2是圖1所示水泵的側視圖；圖3是圖1所示水泵的前視圖；圖4表示了圖1所示水泵上泵殼一側螺栓的布局；以及圖5表示了圖1所示水泵上泵殼一側螺栓的位置。
具體實施例方式
圖1到圖3表示了根據本發(fā)明一實施方式的、用于內燃機的水泵10。在該實施例中，內燃機橫向布置在車輛前部的發(fā)動機艙中，并使得發(fā)動機的進氣側位于前方，從而使發(fā)動機進氣側面向車輛的前方。缸體11作為發(fā)動機的一個主體部件，其具有面向車輛前方的第一側壁(進氣一側的壁面)、以及面向車輛后方的第二側壁。
水泵10具有一泵殼13和一泵單元14。泵殼13被固定到缸體11的第一側壁上，其朝向車輛的前方，并靠近缸體11的前端。當發(fā)動機被橫置在車輛中時，缸體11的前端是其左端或右端。泵單元14被固定到泵殼13的前側上，由此使得泵單元14從缸體11的前端向前突出。泵單元14包括一泵體16，其密封地封閉了泵殼13中制出的渦形流體腔室15；以及一旋轉泵軸18，其延伸穿過泵體16而伸入到渦形流體腔室15中。旋轉泵軸18被制在泵殼16中的一軸承部分17可轉動地支撐著。如圖2所示，泵殼13包括一安裝側壁，其借助于多個緊固螺栓12接合到缸體11的第一側壁11a上，在圖2所示的狀態(tài)中，泵軸18的延伸方向基本上平行于缸體11的第一側壁。
一輪葉構件(圖中未示出，其或者為葉輪)被設置在渦形的流體腔室15中，并被固定地安裝到泵軸18上，從而使輪葉構件與泵軸18可作為一個整體進行轉動。在旋轉泵軸18的一前向端上固定地安裝了一個圓柱形的水泵皮帶輪19，其中的前向端從泵體16向前突出。水泵皮帶輪19是一個轉輪構件，其由發(fā)動機帶動而轉動，并對水泵10進行驅動。水泵皮帶輪19被設置在泵體16的外側，從而在泵軸18的軸向上，泵體16位于泵殼13與水泵皮帶輪19之間。水泵皮帶輪19具有一用于安裝附件皮帶的外輪緣，其中的附件皮帶例如是V-ribbed皮帶(V形棱帶)。該附件皮帶將發(fā)動機曲軸上的曲軸皮帶輪與水泵皮帶輪19、以及一個或多個其它附件皮帶輪連接起來，其它的附件皮帶例如是機油泵的皮帶輪。因而，利用由曲軸皮帶輪、附件皮帶輪、以及水泵皮帶輪19組成的帶驅動系統(tǒng)，轉動運動被從曲軸傳遞到旋轉泵軸18上。輪葉構件隨泵軸18一起轉動，迫使處于壓力作用下的發(fā)動機冷卻水從流體腔室15流出而流向缸體11中制出的冷卻水套中。整體轉動的泵軸18、皮帶輪19、以及輪葉構件構成了一水泵軸構件。
利用一緊固套件將泵殼13與泵體16接合到一起，在該實施例中，該緊固套件包括多個(在該實施例中為四個)緊固螺栓21～24。泵殼13具有一泵殼側凸緣25，該凸緣環(huán)繞著流體腔室15的開口。泵體16具有一泵體側凸緣26，其形狀與泵殼側凸緣25的形狀相對應，且在旋轉泵軸18的軸向方向上具有預定的厚度。泵殼側凸緣25與泵體側凸緣26通過螺栓21～24接合到一起。泵殼側凸緣25具有圓柱形的泵殼側螺栓凸臺部分27，每一凸臺部分中都制有一螺栓孔(或緊固孔)，某一緊固螺栓21～24被插入到該螺栓孔中。泵體側凸緣26也具有圓柱狀的螺栓凸臺部分28，每一凸臺部分中都制有一螺栓孔(或緊固孔)，用于在其中插入某一緊固螺栓21～24。每一螺栓21～24都沿泵軸18a的軸向穿過泵殼側螺栓凸臺部分27中的螺栓孔、以及與之配對的泵體側凸臺部分28中的螺栓孔。
螺栓21～24中的至少一個螺栓是泵殼側螺栓(或緊固件)，該螺栓被按照某一方向從泵殼13一側插入，且至少一個螺栓21～24是泵體側螺栓(或緊固件)，其被按照相反的方向從泵體16一側插入。在圖示的實施例中，第一、第二螺栓21、22是泵殼側螺栓，它們在從泵殼13到泵體16的方向上延伸，而第三螺栓23和第四螺栓24是泵體側螺栓，它們的延伸方向是相反的—即從泵體16延伸向泵殼13。
為第一、第二螺栓21和22所設置的兩泵殼側螺栓凸臺部分27被夾置在配對的泵體側螺栓凸臺部分28與對應的泵殼側螺栓21或22的螺栓頭之間。為第一、第二螺栓21和22所設置的每個泵體側螺栓凸臺部分28都被夾置在配對的泵殼側螺栓凸臺部分27與一螺母29之間，螺母29被旋緊到所對應泵殼側螺栓21或22桿體上制有螺紋的端部上。因而，如圖2所示，泵殼側螺栓21和22的螺栓頭位于泵殼側凸緣25的右側，而它們的螺母以及水泵皮帶輪19卻位于泵體側凸緣26的左側。
在靠近缸體11的部位處，泵殼13具有一加厚部分，在泵軸18的軸向上，這一部分的厚度是增大的，以便于容納為冷卻水所設的水道，因此，在考慮缸體的位置處，將沒有足夠的空間來將螺栓從泵殼一側插入。因而，在圖示的實施方式中，其所處位置靠近缸體11側壁的第三、第四螺栓23、24是從泵體一側插入的。也就是說，第三、第四螺栓23、24是從泵體一側插入的泵體側螺栓。為第三、第四螺栓23和24所設的兩個泵體側螺栓凸臺部分28被夾置在配對的泵殼側螺栓凸臺部分27與泵體側螺栓23或24之間。如圖2所示，泵體側螺栓23和24的螺栓頭位于泵體側凸緣26的左側。
每一泵體側螺栓23和24從對應的泵體側螺栓凸臺部分28上的螺栓孔中插入穿過，然后，螺栓23和24被旋入到所對應的泵殼側螺栓凸臺部分27中制出的內螺紋孔中。因而，如圖2所示，泵體側螺栓23和24的螺栓頭位于泵體側螺栓凸緣26的左側。
在該實施中，為了在車輛的生產組裝線上減少人工、并簡化裝配過程，預先將泵體16、旋轉泵軸18、輪葉構件、以及水泵皮帶輪19組裝成一個分部組件—即水泵單元14。因而，由于緊固螺栓21～24與水泵皮帶輪19之間產生了相互干涉，利用緊固螺栓21～24將水泵單元14的泵體16組裝到泵殼13上的操作會受到妨礙。
在圖4所示的對比性示例中，第一、第二緊固螺栓21′、22′與第三、第四緊固螺栓23和24一樣也是從泵體一側插入的。在該比較實例中，第一、第二螺栓21′和22′所處的位置位于水泵皮帶輪19外輪緣的徑向外側，以防止螺栓21′和22′的頭部與軸承部分17、水泵皮帶輪19、或泵體16中所制出的冷卻水道產生干涉。因而，該對比實例的這種布局增大了兩相鄰緊固螺栓之間的螺栓間距離D1′，并增大了第一或第二螺栓21′或22′與一密封線L之間的螺栓-密封線間距D2′。因此，該對比實例的布局方案趨于增大泵體和泵殼的尺寸，并增加了固定密封件所需的緊固螺栓數。
與此相反，在根據本發(fā)明實施方式的布局中，第一、第二緊固螺栓21和22是從泵殼一側插入的，因而，相比于對比實例的情況，第一、第二螺栓所處的位置在徑向上更靠近泵軸18的軸線，或者進入到了水平皮帶輪19的外圓周范圍內。在實施方式的該實例中，第二螺栓22位于水泵皮帶輪19外圓周19a的徑向內側，第一螺栓21則位于外圓周19a上。如圖5所示，根據該實施方式，第一、第二螺栓21和22所處位置在一定范圍內盡可能地靠近渦形腔室15，以確保為用于旋緊螺栓21和22的工具留出所需的作業(yè)區(qū)域31。因而，相比于圖4中的對比實例，根據本發(fā)明該實施方式的布局方案能減小兩相鄰螺栓之間的螺栓間距D1以及螺栓-密封線間距D2，從而，無需增加螺栓的數目、也無需加大泵體的尺寸，就能有效地確保密封壓力。因而，這樣可減小水泵的尺寸和重量，并提高了將其安裝到發(fā)動機上的容易性。
如圖4所示，還可穿過水泵皮帶輪19上制出的一個孔洞31、從水泵皮帶輪一側將螺栓插入。但是，如果螺栓被布置在這樣的位置上，則水泵皮帶輪19的外圓周19a就會與螺栓的尺寸范圍、或螺栓所需的工具作業(yè)范圍31(如圖5所示)相交，從而將螺栓經皮帶輪上孔洞插入的方案并不可行，此時的限制條件是布局上的苛刻性。
如圖3所示，為第四緊固螺栓24所設的螺栓凸臺部分27和28突入到一個凹陷32中，該凹陷32低于缸體11的側壁11a。這樣的設置方案能有效地減小水泵10從缸體11的安裝側面11a突出的高度，從而有利于尺寸的減小。
尤其是在橫置型發(fā)動機上，附件皮帶被設置成以背壓的狀態(tài)壓在靠近缸體11的水泵皮帶輪19的一部分上，從而能減小發(fā)動機在車輛前后方向上(在圖3中的左右方向上)的寬度尺寸；對于整個發(fā)動機總成的寬度尺寸而言，水泵是一個很重要的影響因素，其限制了對發(fā)動機的布局。因而，如上文所述那樣將水泵10突出于缸體側壁之外的尺寸量減小將是非常有效的措施。
本申請基于2003年6月18日提交的第2003-172711號日本專利在先申請。第2003-172711號日本專利所公開的全部內容都被包含到本文中作為參考。
盡管上文參照特定的實施方式對本發(fā)明進行了描述，但本發(fā)明并不僅限于上述的實施方式。本領域的技術人員受上述內容的啟示能對這些實施方式作出改動和變型。本發(fā)明的范圍應當由后續(xù)的權利要求書限定。
權利要求
1.一種用于發(fā)動機的水泵，其包括一泵殼(13)，其適于被固定到發(fā)動機上；一泵體(16)，其被接合到泵殼上，從而在泵體與泵殼之間形成水泵的流體腔室(15)；一旋轉泵軸構件(18、19)，其延伸穿過泵體而伸入到流體腔室內，且可轉動地支撐著在泵體上；以及一緊固套件(21～24)，其將泵殼與泵體緊固到一起，緊固套件包括位于泵殼一側的緊固件(21、22)，其沿著旋轉泵軸構件的方向從泵殼延伸向泵體。
2.根據權利要求1所述的水泵，其特征在于泵殼側緊固件(21、22)包括一頭部，其將泵殼(13、25)夾置在泵殼側緊固件的頭部與泵體(16、26)之間。
3.根據權利要求1所述的水泵，其特征在于緊固套件(21～24)還包括位于泵體一側的緊固件(23、24)，其沿著與泵殼側緊固件(21、22)相反的方向延伸。
4.根據權利要求3所述的水泵，其特征在于泵殼(13)包括一泵殼側凸緣(25、27)；泵體(16)包括一泵體側凸緣(26、28)；泵殼側緊固件(21、22)包括一頭部以及一桿體，桿體從頭部延伸出，且穿過泵殼側凸緣和泵體側凸緣上制出的緊固件孔洞；泵殼側凸緣(25、27)被夾置在泵殼側緊固件的頭部與泵體側凸緣(26、28)之間；泵體側緊固件(23、24)包括一頭部以及一桿體，桿體從頭部延伸出，且穿過泵體側凸緣和泵殼側凸緣上制出的緊固件孔洞；泵體側凸緣(26、28)被夾置在泵體側緊固件的頭部與泵殼側凸緣(25、27)之間。
5.根據權利要求4所述的水泵，其特征在于泵殼(13)包括一安裝壁，其位于旋轉泵軸構件(18)的第一側，并被設計成固定到發(fā)動機缸體(11)的側壁(11a)上，以使得旋轉泵軸構件(18)沿缸體的側壁(11a)延伸；泵體側緊固件(23、24)被布置在旋轉泵軸構件(18)的第一側，泵殼側緊固件(21、22)位于旋轉泵軸構件的第二側，該第二側與所述第一側相反。
6.根據權利要求5所述的水泵，其特征在于泵殼側凸緣(25)和泵體側凸緣(26)包括凸臺部分(27、28)，這些凸臺部分制有用于接納泵體側緊固件(24)的緊固件孔；并包括從泵殼(13)安裝壁的壁面所在平面向外突出的凸臺部分(27、28)。
7.根據權利要求1所述的水泵，其特征在于旋轉泵軸構件是一個由泵軸(18)和安裝在泵軸上的轉輪構件(19)組成的分部組件，其被設計成從發(fā)動機傳入轉動運動，以對水泵進行驅動，泵體(16)在軸向上位于泵殼與轉輪構件之間。
8.根據權利要求7所述的水泵，其特征在于旋轉泵軸(18)包括一從泵體(16)向前突出的前向端部，在水泵已被固定到發(fā)動機缸體上的組裝后狀態(tài)中，泵軸的前向端超出缸體(11)的前端之外；所述轉輪構件是一皮帶輪(19)，其被安裝在旋轉泵軸(18)的前向端部上，且被設置成利用皮帶接收發(fā)動機的轉動運動。
9.根據權利要求7所述的水泵，其特征在于泵殼側緊固件(21、22)所處位置在徑向上靠近轉輪構件(19)的外圓周，從而使轉輪構件的外圓周與旋緊泵殼側緊固件所需的工具作業(yè)區(qū)域(31)相交。
10.根據權利要求3到9之一所述的水泵，其特征在于泵殼側緊固件(21、22)距離旋轉泵軸構件(18、19)軸線的徑向距離小于泵體側緊固件(23、24)距離旋轉泵軸構件軸線的徑向距離。
11.根據權利要求4到9之一所述的水泵，其特征在于泵殼側凸緣(25、27)和泵體側凸緣(26、28)都包括多個螺栓凸臺部分(27、28)，每一凸臺部分都在徑向上向外突出，并具有用于接納其中一緊固件的緊固件孔洞。
12.根據權利要求4到9之一所述的水泵，其特征在于泵殼側緊固件包括多個螺栓(21、22)，每一螺栓都具有一頭部，泵殼側凸緣(25、27)被夾置在泵體側凸緣(26、28)與泵殼側緊固件的螺栓頭部之間；泵體側緊固件包括多個螺栓，每一螺栓都具有一頭部；泵體側凸緣(26、28)被夾置在泵殼側凸緣(25、27)與泵體側緊固件的螺栓頭部之間，泵殼側緊固件和泵體側緊固件的螺栓環(huán)繞著旋轉泵軸構件(18、19)分布。
13.一種發(fā)動機總成，其包括一發(fā)動機缸體(11)；一泵殼(13)，其被固定到缸體上；一泵體(16)，其被接合到泵殼上，從而在泵體與泵殼之間形成水泵的流體腔室(15)；一旋轉泵軸構件(18)，其延伸穿過泵體而伸入到流體腔室內，且被泵體可轉動地支撐著；以及一緊固套件(21～24)，其將泵殼與泵體緊固到一起，緊固套件(21、22)包括位于泵殼一側的緊固件(21、22)，其在沿著旋轉泵軸構件的第一方向上延伸穿過泵殼和泵體；以及位于泵體一側的緊固件(23、24)，其在與第一方向相反的第二方向上延伸穿過泵體和泵殼。
14.根據權利要求13所述的發(fā)動機總成，其特征在于發(fā)動機被設計成橫置在車輛中，在靠近發(fā)動機缸體前端的位置處，泵殼被固定到缸體的一側壁上，泵體被接合到泵殼的一第一側上。
15.根據權利要求13或14所述的發(fā)動機總成，其特征在于缸體上制有一凹陷(32)，其從缸體的一側壁向內陷入，其被設計成接納著泵體側緊固件。
全文摘要
一種用于發(fā)動機的水泵，其包括一泵殼，其適于被固定到發(fā)動機上；一泵體，其被接合到泵殼上，從而在泵體與泵殼之間形成水泵的流體腔室；以及一旋轉泵軸構件，其延伸穿過泵體而伸入到流體腔室內。一用于將泵殼與泵體緊固到一起的緊固套件包括位于泵殼一側的緊固件或螺栓，其沿著旋轉泵軸的方向從泵殼一側延伸向泵體一側。
文檔編號F04D29/60GK1573044SQ20041005975
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月18日 優(yōu)先權日2003年6月18日
發(fā)明者市原敬義 申請人:日產自動車株式會社