專利名稱：流體泵的制作方法
流體泵
本發(fā)明涉及一種用于內燃機的流體泵，其具有一電機，該電機具有一設 置在電機外殼內的轉子和一定子，其中，所述轉子至少抗扭地設置在一驅動 軸上， 一固定在驅動軸上的工作輪，至少一個導向葉輪，該導向葉輪在要輸 送的流體的流動方向上設置在所述工作輪的后面，以及一圍繞電機外殼、工 作輪和導向葉輪的泵外殼，并且在該泵外殼上的兩個軸向端部分別對置地設 置一壓力接管和一抽吸接管。
用于內燃機的流體泵尤其被用作冷卻液回路中的冷卻液泵。雖然在過去 與電機的轉速存在直接的關聯，并且所述泵通過帶傳動或鏈傳動驅動，但在 更新的發(fā)動機中越來越多地使用轉速可調的、帶有縫隙管的電冷卻液泵，以 便實現現代的熱管理。因此可以避免輸送功率的過剩，從而可以，比如說在 冷啟動之后更快地加熱內燃機。輸送量可以根據實際需要的冷卻功率調節(jié)。
例如MTZNr. 11 2005年(872-877頁)^^開了 一種這一類型的泵。這種電 冷卻液泵包括一作為驅動裝置的EC-電機，并且具有一帶有軸向入口和切向 出口的泵頭部。然而，在此使用的部件，并且尤其是外殼部分對泵的功率消 耗來說太大，因此必須使用較大的驅動電機。
因此，US2002/0106290 Al公開了一種半軸流式電流體泵，在電機的功 率消耗相同時，使用這種半軸結構使該電機為達到更大的轉速可被設計得更 小，爿Mv而在更小的結構下達到相同的輸送量。該電流體泵具有完全包封的電 機，在所述電機的外側設計有一導向葉輪。然而，在流動方向上看，在導向 葉輪后面形成有防止與電子單元建立電接觸的障礙。
在工作輪側，整個電機通過密封件相對環(huán)境密封。在轉動的部件上的這 類密封到何種程度才算足夠至少還有爭議。
泵的外殼設計為兩部分，并且具有不同的階梯和用于電接觸的通孔。根 據所希望的最高輸送量來開發(fā)不同的電機和外殼。由于導向葉片較短，很可 能無法實現完全沒有渦旋的流動。此外，因用于電接觸的通孔造成的壓力損 失也相當高，因此，相對電機的功率消耗的增益由于出現的壓力損失而被部 分削弱。
因此，本發(fā)明所要解決的技術問題是，在輸送功率相同時減小泵并從而 也減小電機的尺寸，并且避免壓力損失，亦即提高泵的效率。此外應減小泵 的重量及部件數量。
該技術問題由此解決，即，在位于徑向外部的泵外殼部分和位于徑向內 部的第一電機外殼部分之間設置多個支撐肋，所述電^/L外殼部分徑向包圍電 機，其中，位于徑向外部的泵外殼部分與第一電機外殼部分和支撐肋設計為 一體的。因此，與公知的實施形式相比，可以使泵外殼的壁厚較小，因為通 過支撐肋獲得了足夠的強度。因此，部件的數目和重量被減少。
在一種進一步發(fā)展的實施形式中，位于徑向外部的泵外殼部分設計為圓 柱狀，由此可簡單地建立抽吸側的泵外殼部分和壓力側的泵外殼部分的連 接，并且出現小的損失。
支撐肋優(yōu)選這樣地設計，其用作流體泵的導向葉片。因此，支撐肋承擔 將切向流動分量沒有更高壓力損失地轉化為軸向流動分量的額外功能。提高 了效率并減少了部件數目。如果支撐肋具有這樣的寬度，即，電接觸元件可 從電子單元通過一個或多個支撐肋中孔引導至定子繞組，這是尤其有利的。 這減小了流動阻力，并提高了泵的效率，因為取消了流動內側的結構。
在一特別的實施形式中，在流動方向上擴張的抽吸側的泵外殼部分與一 接在上游的閥的外殼部分一體地構造。因此，可以實現一帶有接在上游的旁 通閥或恒溫器閥的模塊式結構，由此再次減少了部件，并節(jié)約了成本。
第一電機外殼部分優(yōu)選在抽吸側限定電機。制造、例如通過鋁壓力澆鑄 仍然可以廉價地進行，其中，這又使得部件數目減少，被腐蝕的敏感性小并 且避免了裝配錯誤。
因此創(chuàng)造了一種電機，其具有少的部件數目，小的重量，易于裝配，減 少了流動損失，因此相對公知的泵提高了效率。
本發(fā)明的 一種實施形式已在附圖
中示出，并在下文加以說明。
圖中以剖視圖示出了 一按本發(fā)明的流體泵的側視圖。
圖中所示的流體泵，尤其適合用作內燃機中的冷卻泵，其由一電子控制
的電機1驅動，所述電機由一定子2以及一設置在驅動軸3上的轉子4組成。 在驅動軸3的軸向端部設置有一工作輪5，該工作輪設計為半軸流式，并且 通過其轉動將要輸送的流體，尤其是冷卻液從抽吸接管6基本上軸向地通過 流體泵輸送至壓力接管7。
電機l設置在一電機外殼內，該電機外殼由一抽吸側的第一電機外殼部
分8和一壓力側的第二電機外殼部分9組成。驅動軸3穿過抽吸側的電機外 殼部分8，工作輪5設置在所述驅動軸上。為此，抽吸側的電機外殼部分8 具有一孔10,其中設置有用于支承驅動軸3的第一軸承11。從抽吸側看， 一陶瓷的推力滑動軸承12和橡膠軸環(huán)13以及一間隔件14位于第一軸承11 后面。通過這種組裝實現電機1的驅動軸3在工作輪一側被足以緩沖震動地 支承。間隔件用于加長第一軸承11與第二軸承15的間距，因此可以更好地 平衡用于容納軸承的孔IO在制造時的角度誤差。在間隔件14后面又在軸上 設置有一轉子疊片16，該轉子疊片具有在軸向延伸的槽，所述槽用于容納磁 體17,所述,茲體以^^知的方式與一定子繞組18相匹配。轉子4軸向和徑向 通過包封19限定邊界。定子繞組18巻繞在一絕緣體20上，并且以公知的 方式在軸向限定一定子疊片21。為閉合磁回路，該定子疊片21形狀閉合地 與-茲輒22連接。該》茲軛22抵靠在一止擋23上，該止擋設計在第一抽吸側 的電機外殼部分8的內表面上。
轉子4通過一縫隙管24與定子2分開，該縫隙管在泵的抽吸側抵靠在 抽吸側的電機外殼部分8的一相應容納孔25中，并且其對置的軸向端部又 設置在壓力側的電機外殼部分9、的相應容納孔26中。因此，定子2連同其 敏感的繞組18位于 一 由兩個電機外殼部分8和9以及所述縫隙管24分隔出 的干燥空間內。
在縫隙管24的壓力側端部設置有一閉鎖件27,其中設置有用于支承驅 動軸3的第二軸承15。該閉鎖件27的軸向通過壓力側的電機外殼部分9固 定，所述電機外殼部分在中間有一密封件28的情況下設置在抽吸側的電機 外殼部分8的容納孔29內。
定子繞組18的接觸經由 一孔30沿徑向穿過壓力側的電機外殼部分9進
該孔被引導穿過支撐肋31,而該支撐肋對于泵外殼的足夠的強度及其固定是 必要的。為此，支撐肋31具有足夠的寬度，并且構造為類似機翼狀，因此 不會產生橫截面的收縮?，F在， 一沒有示出的電接觸元件能穿過所述孔30 導引至一個同樣沒有示出的電子單元，該電子單元用于控制電機1。
在所示的實施形式中，支撐肋31這樣地成型，即，該支撐肋同時用作 導向葉輪，因此直接在工作輪5后面不需要額外的導向葉輪。這使得抽吸側
的電機外殼8與支撐肋和位于徑向外部的圓柱狀泵外殼部分32可以簡單地 一體地制造。該泵外殼部分32包圍位于徑向內部的電機外殼部分8以及整 個電才幾1。
在外殼部分8、 31、 32的下游側和上游側分別在中間有一密封件50的 情況下借助于螺紋連接固定有兩個相同的泵外殼部分33， 34。在流動方向上 擴張的抽吸側的泵外殼部分33包括設計為圓柱狀部段35的抽吸接管6以及 一連接在其上的、擴張的部段36。在第一部段35和第二部段36之間的過渡 區(qū)域37內設置有流體泵的半軸流式工作輪5。在本實施形式中，在擴張的部 段36上連接有設計得更短、直徑更大的圓柱狀部段38,以便實現至圓柱狀 泵外殼部分32的平滑過渡。
相應地，從流動方向上看，壓力側的泵外殼部分34也具有收縮的部段 和圓柱狀部段，其中，由于各部分的一致性而使用相同的附圖標記。
此外，在相同的泵外殼部分33, 34上設計有槽39,回導葉片41的徑向 端部40嵌入所述槽中。該回導葉片41用作出口導流裝置42，借助于該裝置 可在壓力接管7后面實現完全沒有渦流的流動。該出口導流裝置42構造在 壓力側的電機外殼部分9的表面43上，并且由此是必要的，因為用作導向 葉輪的支撐肋31設計得相當短，并且在流體泵的這些區(qū)域內通常不能實現 完全沒有渦旋的流動。此外，壓力側的電機外殼部分9可以用塑料制成，而 抽吸側的電機外殼部分則盡可能用鋁制成，因而更貴。該區(qū)域內的導向葉輪 的實施需要一種相對昂貴的制造方法，而塑料外殼部分9上的出口導流裝置 的制造簡單并且廉價。
通過槽39同時確定了壓力側的泵外殼部分34相對壓力側的電機外殼部 分9的位置。在泵組裝時，當用于將壓力側的泵外殼部分34固定在圓柱狀 泵外殼部分32的螺栓被擰緊時，壓力側的電機外殼部分34通過回導葉片40 將電機外殼部分9相對電機外殼部分8壓緊或者壓入電機外殼部分8的容納 孑L29內。此外，電機外殼部分9借此相對閉鎖元件27或縫隙管24被壓緊， 因此不需要對兩電機外殼部分8， 9作額外的固定。
在泵運行時，要輸送的流體，尤其是冷卻液借助由數個工作輪葉片44 組成的工作輪5的轉動被輸送通過泵外殼32、 33、 34之間的空間以及電機 外殼8和9，流經支撐肋31,在此， 一部分渦旋已經由于支撐肋作為導流葉 片的功能而被消除，并進一步通過出口導流裝置42，在該出口導流裝置中流
動時存在的渦旋被完全消除，因此，耗費的能量可以盡可能完全地轉化為壓 力能并從而轉化為軸向流動，而不會導致大的摩擦損失。
在工作輪5后面， 一部分流體流過孔45,該孔設計在抽吸側的電機外殼 部分8上。另一部分流體也在工作輪5后面流至驅動軸3,并且在此流過第 一軸承11和驅動軸3之間，從而使得存在的滑動軸承得到足夠地潤滑。因 此，在轉子腔內的冷的流體又在驅動軸3和第二軸承15之間輸送以及通過 閉鎖元件27中的不可見的孔輸送到一位于其后的空間46。該空間46通過另 一孔47與位于其后的空間連通，所述孔47軸向地延伸穿過壓力側的電機外 殼部分9。因此，既形成了軸承l(wèi)l、 15的潤滑也可能冷卻并排出轉子腔內可 能存在的空氣量。
這種半軸流式泵的特征在于，其可以構造得非常小，因為，該泵在功率 消耗相同時，可以通過與公知的泵相比更小的電機尺寸和更高的轉速獲得相
以通過半軸流式結構實現。
此外，這種類型泵的制造可以非常低廉，因為不同設計的部件變得更少。 這同時減少了裝配時可能出現的錯誤。省去額外的導向葉輪以及在支撐肋上 集成電接觸件可以避免使用額外的零件并且減少壓力損失。從而在總體上達 到更高的效率。
基于泵外殼部分33、 34的簡單性，自然也可以為它們配備設置在壓力 接管或抽吸接管上的凸緣。由此既可以直接在電機外殼上建立連接，也可以 為提高輸送的流體體積流量串聯多個泵。這尤其由此實現，即，通過出口導 流裝置42產生沒有渦旋的流動，因此接在下游的泵的工作輪5可以直接地 迎流，而沒有能量損失。因此在要求雙倍功率時，也不必構造一個帶有更大 電機的泵，而是由于部件相同，簡單地將需要的相應數目的泵依次連接。
由于尤其是抽吸側的泵外殼部分33的簡單性，也可以考慮將該泵外殼 部分與閥外殼部分一體地構造，因此，泵外殼部分33例如具有一用于旁路 或一集成的恒溫器閥的接納件。 一環(huán)狀滑閥的部分外殼也可以與抽吸側的泵 外殼部分33 —體地制造。
要指出的是，在附圖所示的實施例中僅僅涉及本發(fā)明的一種實施形式， 在不偏離權利要求的保護范圍的情況下，可在各個方面改變其結構。
權利要求
1.一種用于內燃機的流體泵，帶有一電機，其具有一設置在電機外殼內的轉子和一定子，其中，所述轉子至少抗扭地設置在一驅動軸上，一工作輪，其固定在所述驅動軸上，至少一個導向葉輪，在要輸送的流體的流動方向上，該導向葉輪設置在所述工作輪的后面，以及一泵外殼，該泵外殼包圍所述電機外殼、所述工作輪和所述導向葉輪，并且在所述泵外殼上軸向的兩端部對置地設置一壓力接管和一抽吸接管，其特征在于，在位于徑向外部的泵外殼部分(32)和位于徑向內部的第一電機外殼部分(8)之間設置有支撐肋(31)，所述電機外殼部分徑向包圍所述電機(1)，其中，所述位于徑向外部的泵外殼部分(32)與所述電機外殼部分(8)及所述支撐肋(31)為一體構造。
2. 按權利要求1所述的用于內燃機的流體泵，其特征在于，所述位于徑 向外部的泵外殼部分(32)設計為圓柱狀。
3. 按權利要求1或2所述的用于內燃機的流體泵，其特征在于，所述支 撐肋(31)這樣地成型，即，構成用作所述流體泵的導向葉輪。
4. 按權利要求1至3之一所述的用于內燃機的流體泵，其特征在于，所 述支撐肋(31)具有這樣的寬度，即， 一電接觸元件可從一電子單元通過一個 或多個所述支撐肋(31)中的一孔(30)引導至一定子繞組(18)。
5. 按權利要求1至4之一所述的用于內燃機的流體泵，其特征在于，一 沿流動方向擴張的位于抽吸側的泵外殼部分(33)與一接在上游的閥的外殼部 分設計為一體。
6. 按權利要求1至5之一所述的用于內燃機的流體泵，其特征在于，所 述第一電機外殼部分(8)在抽吸側限定所述電機(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半軸流式電流體泵的一種實施形式，該實施形式中，支撐肋(31)設置在一位于徑向外部的泵外殼部分(32)和一位于徑向內部的第一電機外殼部分(8)之間，所述電機外殼部分徑向包圍所述電機(1)，其中，所述位于徑向外部的泵外殼部分(32)與所述第一電機外殼部分(8)及所述支撐肋(31)設計為一體。因此，與公知的實施形式相比，可以使泵外殼的壁厚較小，因為通過支撐肋獲得了足夠的強度。因此，部件的數目和重量被減少。
文檔編號F04D13/06GK101356374SQ200680050662
公開日2009年1月28日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權日2005年11月10日
發(fā)明者艾伯特·金斯特 申請人:皮爾伯格有限責任公司