CN102177343B - 电动泵单元 - Google Patents

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Abstract

提供一种电动泵单元，该电动泵单元具有减小的尺寸、重量和成本。电动泵单元包括：电机转子(20)，电机转子(20)从由轴承单元(15)撑在单元壳体(1)内的泵驱动电机轴(16)的一端径向向外延伸，并围绕轴承单元(15)的外周；和电机定子(22)，电机定子(22)固定地设置在单元壳体(1)中。包括电机轴(16)和电机转子(20)的旋转部的重心的轴向位置落在轴承单元(15)的轴向范围内。

Description

电动泵单元
技术领域
本发明涉及用作例如机动车辆液压泵的电动泵单元。
背景技术
近年来，关于机动车辆液压泵，着眼于通过精细地控制液压泵的起动和停止来节省能量和即使在发动机由于“怠速停止”而被停止的状态下确保向驱动系统如变速器的油压供应，已使用更多的电动泵单元。
由于机动车辆电动泵安装在车身内受限的空间中，所以要求电动泵紧凑，并且另外还需要轻量化和低成本。作为能满足这样的要求的电动泵单元，提出一种机动车辆电动泵，在该机动车辆电动泵中，电动机和泵被一体地结合在共用单元壳体内(例如，参考专利文献1)。
另外，作为能满足该要求的电动泵，提出一种机动车辆电动泵单元，在该机动车辆电动泵单元中，泵、电动机和电机控制器被一体地结合在共用单元壳体内(例如参考专利文献2)。
相关技术文件
专利文献
专利文献1：JP-A-2006-274921
专利文献2：JP-A-2006-262611
发明内容
本发明要解决的问题
在以上的专利文献1中描述的电动泵单元的构造中，泵驱动电机轴在该泵驱动电机轴上的两个轴向位置处由配置在单元壳体内的两个滚动轴承支撑，并且电机转子形成在位于这些轴承之间的部分处。
由于该电动泵单元构造成使得轴承被设置在电机转子的两侧，所以相应地增大了电机轴的长度，这限制了使电动泵单元紧凑的努力。另外，尽管轴承中的一个轴承能够被支撑在一体地形成在构成单元壳体的泵壳体上的圆筒部内，但需要构造来支撑另一轴承，因而增加了部件的数量，这成为干扰重量和成本进一步降低的因素。
在以上的专利文献2中描述的电动泵单元中，泵驱动电机轴在该泵驱动电机轴上的两个轴向位置由设置在单元壳体内的两个滚动轴承支撑，电机转子设置在电机轴的位于这些轴承之间的部分处，而电机定子固定地设置在单元壳体中位于电机转子的外周的部分处。轴承中的一个轴承设置在一体地形成在泵壳体上的圆筒部中，其中泵壳体构成单元壳体，而另一轴承设置在一体地形成在电机壳体的壁上的圆筒部中，其中所述电机壳体构成单元壳体。另外，在泵单元的与电机转子相对的壁的一部分中形成有控制器隔室，而在控制器隔室中设置有用于控制器的基板。在基板的电机转子侧表面上设置有在高度上短的构成控制器的部件，然而基板的与基板的电机转子侧表面相反的表面上设置有控制器的在高度上高的部件。
由于该电动泵单元构造成使得滚动轴承设置在电机转子的两侧，所以相应地增大电机轴的长度，这限制了使电动泵单元紧凑的努力。另外，由于容纳电机的电机壳体中的电机隔室与控制器隔室在轴向方向上被电机壳体的壁分开，所以基板的厚度和封装在基板中的部件的高度直接影响电动泵单元的长度并相应地增大电动泵单元的长度。
本发明的目的是解决这些问题，并提供一种能够减小尺寸、轻量化和低成本的电动泵单元。
解决问题的手段
根据本发明的一个方面，提供一种电动泵单元，该电动本单元包括：单元壳体；轴承单元，其设置在单元壳体内；旋转部，所述旋转部包括泵驱动电机轴和电机转子，所述泵驱动电机轴由轴承单元支撑使得旋转部的重心的轴向位置落在轴承单元的轴向范围内，电机转子包括从电机轴的轴向端部径向向外延伸的圆盘部和从所述圆盘部的外周部朝向另一轴向端侧延伸并围绕所述轴承单元的外周的圆筒部；以及电机定子，其被固定至单元壳体。
由于电动泵单元构造成使得电机轴以悬臂的形式在一个轴向位置处由轴承单元支撑，并且电机转子设置成围绕轴承单元的外周，所以能保持电机轴短的长度并因此能使电机轴的长度在尺寸上更紧凑。另外，包括电机轴和电机转子的旋转部的重心的轴向位置落在轴承单元的轴向范围内，能以稳定的方式可旋转地支撑旋转部。旋转部的重心的轴向位置优选地位于轴承单元的轴向范围的中央部处。
例如，构成电动泵单元的电动机为DC无刷电机。无刷电机包括通过旋转角传感器检测电机轴的旋转角(旋转位置)用于控制的的无刷电机和不使用旋转角传感器的无刷无传感器电机。
例如，在根据本发明的方面的电动泵单元中，旋转角传感器的转子可设置在电机轴的比圆筒电机转子径向向内的外周上，而旋转角传感器的定子可设置在单元壳体上的与旋转角传感器的转子面对的部分上。
例如，旋转角传感器为旋转变压器。
此外，例如，旋转角传感器的转子可设置在电机轴的比圆筒电机转子径向向内的外周上，而旋转角传感器的定子可设置在圆筒部的与旋转角传感器的转子面对的内周上。
采用该构造，电动机的控制能通过由旋转角传感器检测电机轴的旋转角来实现。另外，能抑制电动泵单元的轴向长度的增加，以便通过旋转角传感器的转子和定子在径向方向上彼此面对的构造减小电动泵单元的尺寸。
根据本发明的另一方面，提供根据本发明的一个方面的电动泵单元，其中电机定子比电机转子朝一个轴向端侧突出，其中用于控制器的基板被固定至电机定子的一个轴向端部，并且其中控制器中最高的部件设置在基板的电机转子侧表面上的由电机定子围绕的部分中。
由于电动泵单元构造成使得电机轴采用悬臂的形式而在一个轴向位置处由轴承单元支撑，并且电机转子设置成以便围绕轴承单元的外周，所以能保持电机轴短的长度并因此能使电机轴的长度在尺寸上更紧凑。另外，由于电机轴采用悬臂的形式而在一个轴向位置处由轴承单元支撑，所以不需要提供壁，而在传统电动泵单元中，该壁被设置用以允许传统电动泵单元的电机轴上的两个位置处的轴承中的一个轴承被设置在该壁上。因此，采用被固定至电机定子的端部的用于控制器的基板，在高度上高的部件能设置在基板的电机转子侧表面上。因此，几乎不存由于控制器而使这样的电动泵单元的长度增加的情形，从而能够使电动泵单元非常紧凑。另外，旋转部的重心的轴向位置优选地存在于轴承单元的轴向范围的中央部处。
例如，在根据本发明的又一方面的电动泵单元中，电机定子可包括：芯部，该芯部固定地设置在单元壳体上；合成树脂绝缘体，该合成树脂绝缘体结合在芯部中；以及线圈，该线圈被缠绕于绝缘体，并且用于控制器的基板可以被固定至绝缘体的端部。
例如，在根据本发明的又一方面的电动泵单元中，单元壳体可包括圆筒电机壳体和联接至该电机壳体的另一端的泵壳体，小直径圆筒部可以形成在泵壳体上以延伸到电机壳体的内侧，轴承单元可设置在圆筒部内，并且电机定子可设置在电机壳体的内周上。
在该情况下，轴承单元能仅由一体地形成在泵壳体上的圆筒部支撑，因此不需要其他构件来支撑轴承单元。因此，可以进一步减少部件数量，由此可以进一步轻量化和降低成本。
例如，在根据本发明的又一方面的电动泵单元中，轴承单元可包括在轴向方向上彼此相邻的两个滚动轴承。
在该情况下，旋转部能以稳定方式由两个滚动轴承支撑，并且能延长滚动轴承的使用寿命。旋转部的重心的轴向位置优选地存在于两个滚动轴承之间。
例如，在根据本发明的又一方面的电动泵单元中，轴承单元可包括单个滚针轴承。
由于滚针轴承在轴向方向上具有一定的长度，所以滚针轴承能稳定地支撑旋转部。旋转部的重心的轴向位置优选地存在于滚针轴承的中央部处。
本发明的优点
如以上所描述地，根据本发明的电动泵单元，能使电动泵单元更紧凑。
另外，能进一步使电动泵单元轻量化和降低成本。
附图说明
图1是描绘本发明的第一实施方式的电动泵单元的纵剖视图。
图2是描绘本发明的第二实施方式的电动泵单元的纵剖视图。
图3是描绘本发明的第三实施方式的电动泵单元的纵剖视图。
图4是描绘本发明的第四实施方式的电动泵单元的纵剖视图。
具体实施方式
在下文中，参考附图，将参考一些实施方式来说明本发明，在这些实施方式中本发明被应用于机动车辆液压泵。在以下的说明中，附图的右手侧被称为电动泵单元的作为该电动本单元的一个轴向端侧的后面，而电动泵单元的左手侧被称为电动泵单元的作为该电动泵单元的另一轴向端侧的前面。这些实施方式描绘了根据本发明变得更紧凑的电动泵单元。
第一实施方式
图1是描绘本发明的第一实施方式的电动泵单元的纵剖视图。
电动泵单元使得泵2和可旋转地驱动泵2的电动机5一体地结合在泵壳体1内。在该实施方式中，壳体1中还结合有用于电机3的控制器4。在该实施方式中，泵2为摆线泵，而电机3是具有三相绕组的DC无刷无传感器电机。
单元壳体1包括泵壳体5、泵板6、电机壳体7和盖8，并且由泵壳体5、电机壳体7和盖8构成防水壳体9。
泵壳体5是在与前后方向成直角的方向上延伸的厚板状构件，并且在泵壳体5的中心部形成有前部开口的泵隔室10。泵板6经由O形环固定至泵壳体5的前表面，并且泵隔室10的前表面被封闭。在泵隔室10中以外齿轮12可旋转的方式容纳有构成泵2的外齿轮12，并且在外齿轮12内设置有与外齿轮12啮合的内齿轮13。尽管省略了它们的图示，但在泵板6中设置有流体入口和流体出口。
电机壳体7具有圆筒形状，并且电机壳体7的前端(另一轴向端部)被固定至泵壳体5的后表面的接近泵壳体的外周的部分。电机壳体7的后端的开口被盖8封闭。
在泵壳体5的后端面的中心部一体地形成有在直径上比电机壳体7小的圆筒部5a。泵驱动电机轴16采用悬臂的形式以便由设置在圆筒部5a的内部的后部处的轴承单元15支撑。在该实施方式中，轴承单元15由作为滚珠轴承17的两个滚动轴承组成。每个轴承17的内圈17a均被固定至电机轴16，而每个轴承17的外圈17b均被固定至圆筒部5a。电机轴16的前部经由在泵壳体5的后壁的一部分中形成的孔18进入泵隔室10的内部，并且电机轴16的前端联接至内齿轮13。在电机轴16与圆筒部5a内的比轴承单元15向前的部分之间设置有密封19。
在电机轴16的比圆筒部5a向后突出的后端部上固定地装配有构成电机3的电机转子20。转子20是从电机轴16的后端(一个轴向端)径向延伸的圆筒构件并围绕轴承单元15的外周，并且在该转子20的外周上设置有永磁体21。包括电机轴16、转子20和泵2的内齿轮13的旋转部的重心的轴向位置落在轴承单元15的轴向范围内。在该实施方式中，重心的轴向位置存在于构成轴承单元15的两个滚珠轴承17之间。电机转子20由圆盘部20a和圆筒部20b组成，该圆盘部20a位于电机转子20的后面并从转子轴的后端(一个轴向端部)径向向外延伸，而该圆筒部20b从圆盘部20a向前面(另一轴向端部侧)延伸以围绕轴承单元15的外周。圆盘部20a的内周被固定至电机轴16，并且永磁体21设置在圆筒部20b的外周上。电机转子20的圆盘部20a的后端面(一个轴向端面)与电机轴16的后端面(一个轴向端面)大致位于相同的平面。
构成电机3的电机定子22被固定地设置于电机壳体7的内周的与转子20面对的部分。定子22使得在由一叠钢片组成的芯部23中结合有绝缘体(合成树脂绝缘体)24，并且线圈25绕绝缘体24的一部分。在该实施方式中，定子22以诸如粘合剂的合适的手段被固定至电机壳体7的内周。
绝缘体24比电机转子20向后(朝一个轴向端侧)突出。用于控制器4的基板26被固定至绝缘体24的后端(一个轴向端部)，并且构成控制器4的部件27被封装于基板26的前表面。
由于该电动泵单元构造成使得电机轴16在一个轴向位置(比电机转子被悬臂支撑的部分(一个轴向端部)进一步朝向另一轴向端侧的部分)处由轴承单元15支撑，并且电机转子20设置成围绕轴承单元15的外周，所以能保持电机轴16短的长度，并因此能使电动泵单元更紧凑。另外，由于包括电机轴16、电机转子20和泵2的内齿轮13的旋转部的重心的轴向位置落在轴承单元5的轴向范围内，所以能以稳定的方式可旋转地支撑旋转部。此外，由于重心的轴向位置存在于构成轴承单元15的两个滚珠轴承17之间，所以能以更加稳定的方式可旋转地支撑旋转部。另外，由于轴承单元15能仅由一体地形成在泵壳体5上的圆筒部5a支撑，所以不需要用于支撑轴承单元15的其他构件。因此，可以进一步减少部件数量，从而使得能够进一步使电动泵单元轻量化和降低成本。
第二实施方式
图2是描绘本发明的第二实施方式的电动泵单元的纵剖视图。
除轴承单元30以外，第二实施方式具有与第一实施方式的构造类似的构造。在图2中，相同的附图标记给予与第一实施方式相同的部分。
在第二实施方式中，轴承单元30由单个滚针轴承31组成。在该实施方式中，轴承单元30是具有保持架的滚针轴承，该滚针轴承包括保持架31a和由保持架31a支撑的多个滚针31b。辊子31b在被保持于电机轴16的外周表面与圆筒部5a之间的状态下滚动。轴承31的轴向位置由保持架31a的前后端面限制，所述前端面与在圆筒部的内周上形成的后向环形端面32邻接，并且所述后端面与转子20的径向向外延伸的部分(圆盘部)的前表面邻接。包括转子轴16、转子20和泵2的内齿轮13的旋转部的重心的轴向位置落在轴承单元30的轴向范围内。在该实施方式中，所述重心的轴向位置位于构成轴承单元30的滚针轴承31的轴向长度的中央部处。
在第二实施方式的情况下，由于滚针轴承31具有在轴向方向上的一定的长度，所以滚针轴承31能以稳定的方式支撑旋转部。另外，轴承单元30不限于滚针轴承31，即使在轴承单元30由在轴向方向上具有一定的长度的圆柱滚子轴承组成的情况下，也能提供类似的优点。
第三实施方式
图3是描绘本发明的第三实施方式的电动泵单元的纵剖视图。
第三实施方式使得通过旋转角传感器33检测电机轴16的旋转角(旋转位置)以用于控制，并且除此之外，第三实施方式具有与第一实施方式类似的构造。在图3中，相同的附图标记给予与第一实施方式相同的部分。
旋转角传感器33设置在单元壳体1内。旋转角传感器33由转子33a和定子33b组成，并且在该实施方式中为旋转变压器。传感器转子33a设置在电机轴16的比圆筒电机转子20径向向内的外周上，而传感器定子33b设置在单元壳体1的与传感器转子33a面对的部分处。在该实施方式中，传感器转子33a设置在电机轴16的外周的位于轴承单元15与密封19之间的部分上，而传感器定子33b设置在泵壳体5的圆筒部5a的内周上的与传感器转子33a面对的部分上。与传感器定子33b连接的电线34从电机壳体7的一部分被引出到外部。
在第三实施方式的情况下，电动机能通过由旋转角传感器33检测电机轴16的旋转角来控制，并且通过旋转角传感器33的在径向方向上彼此面对的转子33a和定子33b，能抑制电动泵单元的轴向长度的增加，从而使得能够使电动泵单元小型化。
第四实施方式
图4是描绘本发明的第四实施方式的电动泵单元的纵剖视图。
在该发明中，电机轴16采用悬臂的形式以便在该电机轴16上的比其中支撑电机转子20的部分(一个轴向端侧)更朝向另一轴向端侧的一个轴向位置由轴承单元15支撑，并因此不需要在传统电动泵单元中设置的壁，该壁在传统电动泵单元中被设置以允许传统电动泵单元的两个轴承中的一个轴承设置在该壁上。因此，所以用于控制器4的基板26能被固定至电机定子22的绝缘体24的一个轴向端部，使得在高度上高的部件27能设置在基板26的电机转子20侧表面上。因此，所以几乎不存在由于控制器4而增加电动泵单元的长度的这样的情形，从而能够使电动泵单元在尺寸上非常紧凑。
除这点以外，第四实施方式具有与第一实施方式的构造类似的构造。在图4中，相同的附图标记给予与第一实施方式相同的部分。
在第四实施方式中，绝缘体24比电机转子20向后(朝一个轴向端侧)突出。用于控制器4的基板26被固定至绝缘体24的后端(一个轴向端部)，并且构成控制器4的在高度上最高的部件27如电容器被封装在基板26的前表面上，也就是被封装在基板26的在电机转子20侧表面上，以便位于由绝缘体24和转子20的圆盘部20a围绕的空间中。尽管省略了它们的图示，但构成控制器4的在高度上相对短的部件也被设置在基板26的前表面上。另外，构成控制器4的在高度上相对短的部件可设置在基板26的前表面或后表面上的任意位置。
由于该电动泵单元构造成使得电机轴16采用悬臂的形式以在该电机轴16上的比其中支撑电机转子20的部分(一个轴向端侧)朝向另一轴向端侧的一个轴向位置由轴承单元15支撑，并且电机转子20设置成围绕轴承单元15的外周，所以能保持电机轴16短的轴向长度，并因此能使电动泵单元在尺寸上更紧凑。另外，包括电机轴16、电机转子20和泵2的内齿轮13的旋转部的重心的轴向位置落在轴承单元5的轴向范围内，由此能以稳定的方式可旋转地支撑旋转部。此外，由于重心的轴向位置存在于构成轴承单元15的两个滚柱轴承17之间，所以能以更加稳定的方式可旋转地支撑旋转部。另外，由于轴承单元15能仅由一体地形成于泵壳体5的圆筒部5a支撑，由此不需要用于支撑轴承单元15的其他构件。因此，可以进一步减少部件数量，并且可以使电动泵单元进一步轻量化和降低成本。
另外，由于电机轴16采用悬臂的形式而在该电机转子16上的比支撑电机转子20的部分(一个轴向端侧)朝另一轴向端侧的一个轴向位置处被轴承单元15支撑，所以不需要在传统电动泵单元中设置的壁，该壁在传统电动泵单元中被设置以允许传统电动泵单元的两个轴承中的一个轴承设置在该壁上。另外，用于控制器4的基板26能被固定至电机定子22的绝缘体24的一个轴向端部，使得在高度上高的部件27能设置在基板26的在电机转子20所在侧的表面上。因此，所以几乎不存在由于控制器4而增加电动泵单元的长度的这样的情形，从而能够使电动泵单元在尺寸上非常紧凑。
电动泵单元的总体构造和该电动泵单元的组成部分的构造不局限于在实施方式中所描述的构造，并因此能根据需要改变。
例如，尽管轴承单元由第一至第四实施方式中的滚动轴承或轴承组成，但轴承单元可由滑动轴承组成。
另外，本发明还能适用于除机动车辆电动泵单元外的其他电动泵单元。
附图标记说明
1：单元壳体；5：泵壳体；5a圆筒部；7：电机壳体；15、30：轴承单元；16：电机轴；17：滚珠轴承；20：电机转子；22：电机定子；31：滚针轴承；33：旋转角传感器；33a：转子；33b：定子。

Claims (8)

1.一种电动泵单元，包括：
单元壳体；
轴承单元，所述轴承单元设置在所述单元壳体内；
旋转部，所述旋转部包括：
泵驱动电机轴，所述泵驱动电机轴以悬臂的形式在一个轴向位置处由所述轴承单元支撑，使得所述旋转部的重心的轴向位置落在所述轴承单元的轴向范围内；和
电机转子，所述电机转子包括：
圆盘部，所述圆盘部从所述电机轴的轴向端部沿径向向外延伸；和
圆筒部，所述圆筒部从所述圆盘部的外周部朝向另一轴向端侧延伸，并且所述圆筒部围绕所述轴承单元的外周；和
电机定子，所述电机定子被固定至所述单元壳体。
2.根据权利要求1所述的电动泵单元，
其中所述单元壳体包括：
圆筒电机壳体；和
泵壳体，所述泵壳体联接至所述电机壳体的一端，
其中在所述泵壳体上形成有小直径圆筒部，从而所述小直径圆筒部延伸到所述电机壳体的内侧，
其中所述轴承单元设置在所述小直径圆筒部的内侧，并且
其中所述电机定子设置在所述电机壳体的内周上。
3.根据权利要求1或2所述的电动泵单元，
其中所述轴承单元包括在所述轴向方向上彼此相邻设置的两个滚动轴承。
4.根据权利要求1或2所述的电动泵单元，
其中所述轴承单元包括单个滚针轴承。
5.根据权利要求1所述的电动泵单元，
其中旋转角传感器的转子被设置在比所述电机转子进一步沿径向向内的所述电机轴的外周上，并且
其中所述旋转角传感器的定子被设置在所述单元壳体的与所述旋转角传感器的所述转子面对的部分上。
6.根据权利要求2所述的电动泵单元，
其中旋转角传感器的转子被设置在比所述电机转子进一步沿径向向内的所述电机轴的外周上，并且
其中所述旋转角传感器的定子被设置在所述小直径圆筒部的与所述旋转角传感器的所述转子面对的内周上。
7.根据权利要求1所述的电动泵单元，
其中所述电机定子比所述电机转子进一步朝向一个轴向端侧突出，
其中用于控制器的基板被固定至所述电机定子的一个轴向端部，并且
其中所述控制器中最高的部件被设置在所述基板的电机转子侧表面上的由所述电机定子围绕的部分中。
8.根据权利要求7所述的电动泵单元，
其中所述电机定子包括：
芯部，所述芯部固定地设置在所述单元壳体上；
合成树脂绝缘体，所述合成树脂绝缘体被结合在所述芯部中；和
线圈，所述线圈被缠绕在所述绝缘体上，并且
其中用于所述控制器的所述基板被固定至所述绝缘体的轴向端部。
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