用於潛油泵的驅動單元和泵的製作方法

2023-08-06 03:00:56

用於潛油泵的驅動單元和泵的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於潛油泵的驅動單元（3），所述驅動單元具有殼體（7）、由所述殼體（7）包圍的馬達室（9）以及設置在所述馬達室（9）中的轉子（13），其中，設置了從所述殼體（7）的油下環境（37）到所述馬達室（9）中的第一流體路徑（35），以便允許油流從所述油下環境（37）流到所述馬達室（9）中。
【專利說明】用於潛油泵的驅動單元和泵
【技術領域】
[0001]本發明涉及根據權利要求1的前序部分的用於潛油泵的驅動單元和根據權利要求10的前序部分的泵、特別是潛油泵。
【背景技術】
[0002]在這裡涉及的類型的驅動單元和泵是公知的。所述驅動單元用於驅動所謂的潛油泵，所述潛油泵輸送油、特別是變速器油。在此，將具有優選集成的驅動單元的泵完全或者部分地浸入到具有待輸送的油的儲備容器中。公知的驅動單元具有殼體，所述殼體包圍馬達室。在所述馬達室中設置轉子。所述轉子最終用於旋轉驅動泵驅動單元，其方式是，所述轉子通過驅動軸與泵驅動單元連接。為了能夠冷卻在泵運行期間升溫的驅動單元，設置從殼體的油下環境到馬達室中的第一流體路徑。因為泵完全或者部分地浸入由所述泵待輸送的油中，因此殼體的環境具有油，所述油可以經由第一流體路徑進入馬達室中並且因此可以冷卻驅動單元。公開的驅動單元的缺點是，所述驅動單元特別是在靜止狀態階段期間經由第一流體路徑灌滿油，從而油湧流馬達室的很大一部分或者甚至整個馬達室。在重新啟動泵時以及在運行期間出現所謂的攪動損失，因為轉子必須是在存在於馬達室內的油中旋轉，其中，拖曳轉矩作用於所述轉子。

【發明內容】

[0003]因此，本發明的任務在於，提出一種驅動單元和一種泵，所述驅動單元和泵不具有所提到的缺點。
[0004]所述任務通過具有根據權利要求1所述特徵的驅動單元解決。所述特徵在於至少一個從馬達室到殼體的空氣環境的第二流體路徑，所述第二流體路徑允許油從馬達室通過轉子推出。所述空氣環境設置在油位以上，泵至少部分地設置在油位以下。第二流體路徑如此設置在驅動單元上，使得從轉子在起動時通過轉子的旋轉運動加速的油從馬達室被推出。特別是，附著在轉子上油被相應地加速並且最終被推出。然而，不直接附著在轉子上、而是設置在轉子的環境中的油可能被夾帶、加速以及推出。按這種方式，有相當比例的油從馬達室向外輸送，從而使攪動損失最小化。
[0005]優選的是以下所述的驅動單元，在該驅動單元的情況下，所述第二流體路徑包括設置在殼體的周壁中的推出開口。這具有的優點是，可以尤其高效地推出由轉子加速的油。當所述推出開口設置在油位下方時，第二流體路徑可優選地包括通氣管。所述通氣管超過油位伸出到空氣環境中。
[0006]特別優選的是以下所述的驅動單元，在所述驅動單元的情況下，推出開口具有穿通面，所述穿通面相對於轉子的旋轉方向的假想周線基本上垂直地設置。通過轉子加速的油具有主速度分量，所述主速度分量相對於轉子的旋轉方向切向地定向。如果推出開口的穿通面相對於轉子的旋轉方向的假想周線基本上垂直地定向，則所述主速度分量基本上垂直於所述穿通面。這導致了被加速的油可以特別無阻力地排出，其中，所述油在一定程度上可以直接通過轉子被推出。
[0007]還優選的是以下所述的驅動單元，在所述驅動單元的情況下，所述推出開口通過殼體的周壁——在徑向方向上看——的縮進或者凸出的區域形成。這是構造所述推出開口的結構上特別簡單的方式，其中，同時可以將油沿其主速度分量的方向推出。
[0008]還特別優選的是以下所述的驅動器單元，在所述驅動單元的情況下，設置至少一個從殼體的空氣環境到馬達室的第三流體路徑。當泵被部分地浸沒並且特別是所述至少一個第三流體路徑與環境空氣處於流體連接時，環境空氣通過所述第三流體路徑流入馬達室中。如果油經由第二流體路徑被推出，則最終在馬達室中形成油-空氣-混合物。在這裡出現的攪動損失比用油填充馬達室時大大降低。
[0009]優選的是以下所述驅動單元，其特徵在於，第三流體路徑包括殼體的周壁中的開口。這是第三流體路徑的特別簡單的配置方案，所述配置方案在結構上耗費很小。當具有由第三流體路徑所包括的開口的泵設置在油位下方時，第三流體路徑可優選地包括通氣管。所述通氣管超過油位伸出到空氣環境中。
[0010]也優選的是以下所述的驅動單元，其特徵在於，所述第一流體路徑經由驅動軸的軸承和旁路開口延伸，馬達室通過所述旁路開口與包圍所述驅動軸的室處於流體連接。在這種情況下，由泵輸送的油經由驅動軸的軸承和旁路開口到達馬達室中，其中，為此不需要設置單獨的流體連接。也就是說在一定程度上的漏油被有利地用於冷卻和潤滑驅動單元，所述漏油反正在軸承的區域中出現。
[0011]另外優選的是以下所述的驅動單元，所述驅動單元被構造成電動機。所述電動機包括定子。所述定子按已知的方式與轉子共同作用。
[0012]最後，還優選的是以下所述的驅動單元，其特徵在於，所述轉子作為外轉子包圍所述定子。這具有的優點是，所述轉子一在徑向方向上看一儘可能靠外並且儘可能靠近殼體的周壁設置，從而所述轉子可以將油直接經由至少一個第二流體路徑推出。
[0013]所述任務通過提出一種泵、特別是潛油泵解決，所述泵具有根據權利要求10所述的特徵。所述特徵在於根據權利要求1至9中任一項所述的驅動單元。通過在泵的驅動單元中設置至少一個第二流體路徑的方式，使得馬達的攪動損失被顯著降低，所述第二流體路徑從馬達室引導至空氣環境並且允許油從馬達室通過轉子推出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]以下依據附圖進一步闡述本發明。其中:
[0015]圖1:示出了具有驅動單元的泵的實施例的示意性縱截面視圖；
[0016]圖2a:示出了根據圖1的驅動單元的橫截面的示意性細節視圖；以及
[0017]圖2b:示出了對於推出開口的另外的實施例的橫截面的示意性細節視圖。
【具體實施方式】
[0018]圖1示出了泵I的實施例的縱截面的示意性視圖。所述泵包括驅動單元3和泵單元5。驅動單元3和泵單元5優選被一體化地構造。這意味著它們形成一個結構單元，從而使得泵I是一個結構組件。
[0019]驅動單元3包括殼體7。所述殼體在圖示的實施例中構造成罐形。所述殼體包圍馬達室9。罐形的殼體7的敞開側通過承載件11關閉，所述承載件承載所述泵單元5。在這裡所述承載件被構造成蓋，所述蓋密封地封閉所述殼體7。
[0020]在馬達室9中設置轉子13。所述轉子與驅動軸15連接，所述驅動軸又與泵單元5連接。以這種方式，轉子13在泵I運行中造成泵單元5的可旋轉運動的部分繞驅動軸15的縱向軸線旋轉運動。如果提到軸向方向，則總是指驅動軸15的縱軸線的方向。徑向方向則指的是垂直於軸向方向的方向。
[0021]這裡，泵I構造為擺線泵。因此，在圖示的實施例中，泵單元5包括內齒輪17，所述內齒輪與外齒輪19嚙合。此外，泵單元5具有終端蓋21。所述終端蓋封閉實際的、具有內齒輪17和外齒輪19的泵區域。此外，所述泵區域具有吸入區域23和排出區域25，其中，油經由吸入區域23可以到達實際的抽吸區域，所述抽吸區域由內齒輪17和外齒輪19形成。經由一個由所述齒輪形成的壓力區域，油經由排出區域25排出。按這種方式，泵單元5將油從吸入區域23輸送到排出區域25。擺線泵的原理是已知的，從而在此不進一步討論。
[0022]在其它實施例中可能的是，泵不是構造為擺線泵。其可以例如構造為葉片泵、徑向活塞泵或者以其他方式構成。
[0023]驅動軸15與內齒輪17連接，從而所述內齒輪通過轉子13驅動。在此，驅動軸15被支承在第一軸承27中並且優選支承在第二軸承29中。優選所述第一軸承27被構造成滑動軸承。第二軸承29優選被構造成球軸承、尤其優選為深溝球軸承。
[0024]在圖示的實施例中，驅動單元3被構造為電動機，所述電動機包括定子31。特別的是，圖1中示出了定子繞組33、33』。優選的是，驅動單元3被構造成同步電機、特別優選構造出無刷直流電機(BLDC-電機)、完全特別優選構造成無傳感器的BLDC-電機。在這種情況下，轉子13被實施為永磁鐵、或者所述轉子包括以下區域，所述區域包括永磁材料。電動機、特別是同步或者BLDC-電機的原理是已知的，從而在此不進一步討論。
[0025]特別優選的是，定子和轉子被如此定位和/或構造，使得軸承29被預夾緊。特別的是，優選在定子31和轉子13之間具有磁力，所述磁力在圖1中將轉子13朝左擠壓，由此驅動軸15也被朝左擠壓。以這種方式將力施加到軸承29上，所述力在軸向方向上作用並且使所述軸承預夾緊。如果所述軸承被構造成軸向球軸承，則上述情況特別是有利的。通過預夾緊導致高的剛性、低噪音運行、更精確地引導驅動軸15以及在軸承29中平衡磨損和沉降過程。這全部使得軸承29長的使用壽命成為可能。
[0026]第一流體路徑35從殼體7的油下環境37導入馬達室9中。所述油下環境設置在油位S下方，其中，所述泵在圖示的實施例中部分浸沒在油位S的下方。流體路徑35經由第一軸承27導入室39中，所述第一軸承——與油的粘度相關地——具有一定的洩漏率。在所示的實施例中，所述室包圍驅動軸。此外，所述室——在軸向方向上看——通過第一軸承27和優選第二軸承29限定邊界。總體而言，室39在這裡形成圍繞驅動軸15的環室。在承載件11中設置旁路開口 41，馬達室9通過該旁路開口與室39處於流體連接。旁路開口41可優選被構造成孔。最後，油從泵I或殼體7的油下環境37經由吸入區域23以及由內齒輪17和外齒輪19形成的抽吸區域經由第一軸承27到達室39中，並且從所述室經由旁路開口 41到達馬達室9中。泵內部的油從由所述齒輪17、19形成的抽吸區域到達壓力區域中，所述壓力區域與排出區域25處於流體連接。泵的壓力區域同樣鄰接第一軸承27。所述油作為洩漏直接從齒輪17、19的壓力區域(油在所述壓力區域中處於升高的壓力下)經由軸承27到達室39中。
[0027]總的來說，第一流體路徑35由此包括吸入區域23、抽吸區域以及特別是齒輪17、19的壓力區域、經由軸承27的洩漏路徑、室39以及旁路開口 41。在泵I的運行狀態中以及在停止狀態中，油因此從油下環境37經由第一流體路徑35到達馬達室9中並且在那裡用於冷卻驅動單元3。
[0028]油沿著所述第一流體路徑的穿通率與油的粘度相關並且因此也尤其與油的溫度相關。如果油例如通過驅動單元3的餘熱而升溫，則油的粘度降低並且每單位時間更多的油可以通過所述流體路徑。如果油較熱，則給驅動單元3或馬達室9輸送更多的油。這以有利的方式引起驅動單元3與溫度相關地被冷卻。所述驅動單元越熱，越多的油經由第一流體路徑35被輸送用於冷卻，並且因此也可以運走更多的熱。
[0029]如果泵I至少部分地浸入油中，然而馬達可能在停止狀態期間經由第一流體路徑35並且必要時完全填充殼體7中的其它孔。在泵重新啟動時，轉子13於是在完全灌滿油的馬達室9中旋轉，其中，由於油的拖曳轉矩發生顯著損失、所謂的攪動損失。
[0030]為了避免這種情況，在這裡本發明的驅動單元設置至少一個第二流體路徑43，所述第二流體路徑從馬達室9引向空氣環境38。所述空氣環境設置在油位S以上。第二流體路徑43如此構造和/或設置，使得轉子13可以將油推出馬達室。在此，轉子13在其旋轉期間使附著在其上的油加速，所述油經由第二流體路徑43被推出。
[0031]優選的是，第二流體路徑43局部地設置在殼體7的周壁47中。由於通過旋轉的轉子13所造成的離心力特別是在徑向方向上加速以及在切線方向上一起拖曳的油於是特別高效地經由第二流體路徑43被推出。
[0032]優選的是，第二流體路徑43包括推出開口 45，所述推出開口設置在殼體7的周壁47中。
[0033]優選的是，設置多於一個的第二流體路徑43。可能的是——在周向上看——在周壁47中設置至少兩個、優選更多個推出開口 45。在此，這些推出開口或是設置在油位S以上，或是與至少一個通氣管連接，所述通氣管超過油位S伸出，從而第二流體路徑43在任何情況中都導入空氣環境38中。
[0034]優選地，一個第二流體路徑43的穿通橫截面或者不同的第二流體路徑的累積的穿通橫截面，大於第一流體路徑35的穿通橫截面。也就是說，在這種情況下，每單位時間由轉子13推出的油比經由第一流體路徑35流入的油多。因此，在靜止狀態中灌滿油的馬達在重新啟動時迅速被清空，從而攪動損失限於啟動後很短的時間。在此，第一流體路徑35的穿通橫截面僅須大到足以能夠將對於冷卻驅動單元3足夠量的油導入馬達室9中。
[0035]視空氣是否可以流入馬達室9中而定，在所述馬達室中存在油-油蒸汽-混合物或者油-空氣-混合物。然而，特別是變速器油通常含有大量溶解在油中的空氣或者空氣泡，從而在這種情況下在推出油時釋放空氣，即使環境空氣沒有流入其中。於是，油-空氣-混合物——必要時在壓力下——也存在。
[0036]特別的是，當泵被部分地深地浸在油中時，則優選設置至少一個第三流體路徑49，所述第三流體路徑從空氣環境38尤其優選經由通氣管導入馬達室9中。當油經由第二流體路徑43被推出時，環境空氣於是通過第三流體路徑49流入馬達室9中。為此，第三流體路徑優選與空氣環境38處於流體連接。為此，泵I的相應的、具有第三流體路徑49的區域可以如圖所示不浸入油中。但也可能的是，第三流體路徑49包括通氣管，當泵I完全或至少部分地深地浸入時，所述通氣管超過油位S伸出。
[0037]尤其優選的是，第三流體路徑49包括周壁47中的開口 51。當泵以開口 51從油中伸出時，或者當從油中伸出的通氣管設置在開口 51中或開口上時，空氣可以優選通過所述周壁流入。
[0038]在本實施例中，轉子13包圍定子31作為外轉子。這特別是有利的，因為由此使得附著在轉子13上的油在較大的半徑上並且在推出開口 45的緊附近被加速，從而所述油可以被輕易地推出。
[0039]圖1還示出虛線53,所述虛線在徑向方向上延伸並且垂直於外周壁47並且表示圖2中的剖視圖的截面區域。
[0040]圖2a示出了泵I的細節視圖，即橫截面視圖的局部圖，其中，圖1中的剖切平面設置在線53的高度上。相同並且功能相同的元件用相同的附圖標記標示，從而就這方面來說參考上述實施方案。該圖特別示出了轉子13以及具有周壁47的殼體7。
[0041]依據圖2a說明了第二流體路徑43中的推出開口 45的實施例。特別地從圖2a可以看清，推出開口 45可以如何構造，以便將油從馬達室9通過轉子13優選以高的推出速度實現高效地推出。
[0042]在所示實施例中，推出開口 45具有特定的形狀:它具有穿通面55，所述穿通面相對於轉子13的旋轉方向的假想周線基本上垂直地——在這裡是完全垂直地——設置。所述旋轉方向在圖2a中通過箭頭P表示。轉子13的旋轉相對於驅動軸15的縱軸線同心地延伸。因此構造周線是可能的，所述周線相對於驅動軸15的縱軸線同心地延伸並且因此在表示轉子13的旋轉方向的準周線。穿通面55至少在其與至少一個這種周線的交點上相對於所述周線基本上——在這裡完全地——垂直地延伸。附著在轉子13上的油由所述轉子得到一個主速度分量，所述主速度分量相對於轉子13的旋轉方向或相對於相應的周線基本上切向地定向。通過以下方式，即，穿通面55相對於轉子13的旋轉方向的假想周線垂直地設置，使得油可以在其主速度分量的方向上無阻礙地穿過推出開口 45。也就是說所述推出開口被如此設置或成形，使得油可以被高效地從轉子13推出。
[0043]特別優選的是，推出開口 45由周壁47的區域57形成，所述區域57——在徑向方向上看——縮進。因此，推出開口 45與周壁47的一個區域59 —起以結構簡單的方式構成，所述區域——逆著轉子13的旋轉方向看——鄰接縮進的區域57並且自身不縮進。所述推出開口例如可以模壓在殼體中。
[0044]特別有利的是，轉子13具有外直徑，所述外直徑僅略小於殼體7的內直徑。在這種情況下，在轉子13和周壁47之間僅僅設置相對較小的油體積，所述油體積可謂完全通過轉子13加速。特別優選的是，縮進的區域57於是如此程度地——在徑向方向上看——縮進，使得穿通面55佔據周壁47和轉子13之間的可用面的大部分。在這種情況下，設置在轉子13與周壁47之間的油的顯著大的量經由穿通面55推出。在此，縮進的區域57越靠近——在徑向方向上看——轉子13，則所述轉子可以在一定程度上刮去附著在轉子13上越多的油，從而油被推出。
[0045]圖2b示出了推出開口 45的另外的實施例的橫截面的示意性細節視圖。相同並且功能相同的元件用相同的附圖標記標示，從而就這方面來說參考上述實施方案。在這裡，推出開口 45通過周壁47的區域57形成，所述區域57——在徑向方向上看——凸出。因此，推出開口 45與周壁47的一個區域59 —起以結構簡單的方式構成，所述區域——逆著轉子13的旋轉方向看——鄰接凸出的區域57並且自身不凸出。所述推出開口例如可以模壓在殼體中。
[0046]正如已經實施的，優選多於一個推出開口 45——在周向上看——設置在周壁47的區域中。在此，這些推出開口或是設置在油位S以上，或是與至少一個通氣管連接，所述通氣管超過油位S伸出。
[0047]總體上，本發明的驅動單元以及本發明的泵由於第二流體路徑(所述第二流體路徑允許油從馬達室9通過轉子13推出)大大降低了攪動損失並且因此具有顯著提升的效率。因此也降低了消耗的驅動功率，從而所述驅動單元和所述泵特別經濟實惠。
[0048]參考標記列表
[0049]I 泵
[0050]3 驅動單元
[0051]5泵單元
[0052]7 殼體
[0053]9馬達室
[0054]11承載件
[0055]13 轉子
[0056]15驅動軸
[0057]17內齒輪
[0058]19外齒輪
[0059]21終端蓋
[0060]23吸入區域
[0061]25 排出口
[0062]27滑動軸承
[0063]29球軸承
[0064]31 定子
[0065]33定子繞組
[0066]35流體路徑
[0067]37油下環境
[0068]38空氣環境
[0069]39 室
[0070]41 旁路
[0071]43流體路徑
[0072]45推出開口
[0073]47 周壁
[0074]49圓周流體路徑
[0075]51 開口
[0076]53 線[0077]55
[0078]57 \Kià
[0079]59
[0080]33』
[0081]P
[0082]S i?f?
【權利要求】
1.一種用於潛油泵的驅動單元(3)，具有 -殼體(7)； -由所述殼體(7)包圍的馬達室(9);以及 -設置在所述馬達室(9)中的轉子(13);其中， -設置了從所述殼體(7)的油下環境(37)到所述馬達室(9)中的第一流體路徑(35)，以便允許油從所述油下環境(37)流到所述馬達室(9)中， 其特徵在於至少一個從所述馬達室(9)到所述殼體(7)的空氣環境(38)的第二流體路徑(43)，所述第二流體路徑允許通過所述轉子(13)將油從所述馬達室(9)推出。
2.根據權利要求1所述的驅動單元(3)，其特徵在於，所述第二流體路徑(43)包括推出開口(45)，所述推出開口設置在所述殼體(7)的周壁(47)中。
3.根據權利要求2所述的驅動單元(3)，其特徵在於，所述推出開口(45)具有穿通面(55)，所述穿通面相對於所述轉子(13)的旋轉方向(P)的假想周線基本上垂直地設置。
4.根據權利要求2或3所述的驅動單元，其特徵在於，所述推出開口(45)通過所述周壁(47)的——在徑向方向上看——縮進或者凸出的區域(57)形成。
5.根據上述權利要求中任一項所述的驅動單元(3)，其特徵在於，設置至少一個從所述殼體(7)的空氣環境(38)到馬達室(9)的第三流體路徑(49)，當油經由所述第二流體路徑(43 )被推出時，環境空氣能夠通過所述第三流體路徑流入所述馬達室(9 )中。
6.根據權利要求5所述的驅動單元(3)，其特徵在於，所述第三流體路徑(49)包括所述殼體(7)的周壁(47)中的開口(51)。
7.根據上述權利要求中任一項所述的驅動單元(3)，其特徵在於，所述第一流體路徑(35)經由驅動軸(15)的軸承(27)和旁路開口(41)延伸，所述馬達室(9)通過所述旁路開口與包圍所述驅動軸(15)的室(39)形成流體連接。
8.根據上述權利要求中任一項所述的驅動單元(3)，其特徵在於，所述驅動單元(3)被構造成電動機，所述電動機包括定子(31)。
9.根據權利要求8所述的驅動單元(3)，其特徵在於，所述轉子(13)作為外轉子包圍所述定子(31)。
10.一種泵(I)、特別是潛油泵，其特徵在於根據權利要求1至9中任一項所述的驅動單元(3)。
【文檔編號】F04C15/00GK103443460SQ201280015058
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年3月13日 優先權日:2011年3月31日
【發明者】E·霍佩琪, K·盧瑙, A·貝爾納特 申請人:Ixetic巴德霍姆堡有限責任公司