CN102691662B - 泵安装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种泵安装结构。泵包括壳体。旋转轴和泵部分容纳在壳体中。旋转轴通过驱动源的驱动力旋转。泵部分随旋转轴的旋转被驱动。旋转轴经由轴承可旋转地支承在壳体上。为壳体设置有多个安装构件。螺栓插入每个安装构件中并紧固至待安装的本体以由此将泵安装于本体。泵安装结构的特征在于包括：本体上的安装表面，在其中形成有包括内表面的插入凹座；具有插进插入凹座中的安装部分的至少一个安装构件，安装部分具有外表面和插入孔，螺栓穿过插入孔插入，在插入孔与螺栓之间形成有第一间隙，在安装部分的外表面与插入凹座的内表面之间形成有第二间隙；以及密封构件，其相对于安装部分与插入凹座之间的填充进润滑剂的区域设置在插入凹座的开口侧上。

Description

泵安装结构
技术领域
本发明涉及一种泵安装结构。
背景技术
通常，由来自驱动源的驱动力旋转的旋转轴和根据旋转轴的旋转被驱动的泵部分容纳在例如为压缩机的泵的壳体中。旋转轴经由轴承可旋转地支承在壳体上。例如，泵的壳体设置有用于将泵安装至形成发动机室的本体的所要安装的表面上的至少三个安装构件，以确保耐抗泵的振动。每个安装构件用螺栓紧固于该安装表面，由此将泵安装至本体。例如，参见日本公开专利公报No.2009-150236。
例如，由于驾驶时从车辆的发动机产生的热，发动机室内的温度升高。由于从发动机产生的热，壳体和本体中的每一个的温度都上升，并且随着温度的上升，壳体和本体热膨胀。由于壳体和本体之间在温度上以及在热膨胀系数上存在差异，因此壳体的热膨胀和本体的热膨胀之间存在相对差。因此，壳体的由于热膨胀导致的变形量与本体的由于热膨胀导致的变形量不同。由于壳体和本体之间在变形量上的差异，因此载荷施加到用于紧固安装构件和相应的安装表面的螺栓上，从而使得在施加于螺栓上的载荷导致螺栓移位的情况下，壳体变形。那么，设置在壳体中的每个轴承的位置移位，并且每个用于支承旋转轴的轴承的中央轴线移位。在该轴向移位发生的状态下转动旋转轴时，可能产生噪音并且每个轴承的耐用度降低。特别地，在包含两个或更多个旋转轴的啮合式泵中，如果由于轴彼此不平行导致在泵部分中出现干涉的话，就很成问题。
此外，由于壳体和本体的热膨胀，在各个安装构件和相应的安装表面之间产生摩擦，从而导致安装构件和安装表面之间的磨损。这导致安装构件和安装表面之间的螺栓的紧固能力降低。由此，存在泵本身由于车辆在行驶期间振动而大幅振动的可能性。
本发明的目的是提供能够尽可能多地抑制支承旋转轴的轴承的轴向移位并且能够抑制泵本身的较大振动的泵安装结构。
发明内容
本发明的一个方面中，提供了一种泵安装结构，其中，所述泵包括壳体(H)，旋转轴(21)和泵部分(11)容纳在所述壳体(H)中，所述旋转轴(21)通过驱动源的驱动力旋转，所述泵部分(11)随着所述旋转轴(21)的旋转被驱动，所述旋转轴(21)经由轴承(23a，23c)可旋转地支承在所述壳体(H)上，为所述壳体(H)设置有多个安装构件(41a，41b，41c，41d)，螺栓(B)插入所述多个安装构件(41a，41b，41c，41d)中的每一个中并紧固至所要安装的本体(Bd)以便由此将所述泵安装于所述本体(Bd)。所述泵安装结构的特征在于所述结构包括：
在所述本体(Bd)上的安装表面(Bd1)，其中，在所述安装表面(Bd1)中形成有插入凹座(51)，其中，所述插入凹座(51)包括内表面(51a)；
具有插入所述插入凹座(51)中的安装部分(43)的至少一个安装构件(41b)，其中，所述安装部分(43)具有外表面(43a)和插入孔(42)，所述螺栓(B)穿过所述插入孔(42)插入，在所述插入孔(42)与所述螺栓(B)之间形成有第一间隙(S1)，并且在所述安装部分(43)的所述外表面(43a)与所述插入凹座(51)的所述内表面(51a)之间形成有第二间隙(S2)；以及
密封构件(48)，所述密封构件(48)相对于所述安装部分(43)与所述插入凹座(51)之间的填充进润滑剂(60)的区域设置在所述插入凹座(51)的开口侧上。
在一种实施方式中，所述螺栓(B)和所述安装部分(43)根据所述壳体(H)的变形量与所述本体(Bd)的变形量之间的差异相对于彼此移动。
在另一实施方式中，在所述安装部分(43)中形成有槽(45)，并且所述密封构件(48)安装至所述槽(45)。
在又一实施方式中，所述泵是电罗茨泵(10)。
在再一实施方式中，所述泵安装到形成安装在由燃料电池提供动力的车辆中的燃料电池系统的本体上。
附图说明
图1是根据一种实施方式的电罗茨泵的截面视图；
图2A是图示安装构件安装在安装表面上的状态的放大的截面视图；
图2B是沿图2A的线2B-2B截取的截面视图；
图3A是图示壳体和所安装的本体已经热膨胀的状态的截面视图；
图3B是沿图3A的线3B-3B截取的截面视图；
图4A是图示根据另一实施方式的壳体和所安装的本体热膨胀的状态的截面视图；
图4B是沿图4A的线4B-4B截取的截面视图。
具体实施方式
将参考图1-4B对电罗茨泵的安装结构的一种实施方式进行描述。电罗茨泵安装在燃料电池供电的车辆中并且用于向燃料电池系统供给氢气，燃料电池系统通过向燃料电池供给氧气和氢气产生电力。在以下描述中，电罗茨泵的“前”和“后”对应于由图1中图示的箭头Y1所指示的前方和后方，并且电罗茨泵的“左”和“右”对应于由图1中图示的箭头Y2所指示的左方和右方。
如图1所示，电罗茨泵10包括泵部分11和驱动部分12。电罗茨泵10的壳体H构造成由铝制成的齿轮壳体14结合且固定于由铁制成的转子壳体13的前侧部，并且由铝制成的马达壳体17结合且固定于齿轮壳体14的前侧部。转子壳体13包含用于形成转子壳体13的第一壳体13a和用于形成转子壳体13的第二壳体13b。泵部分11形成为用固定螺栓13c将第二壳体13b固定于第一壳体13a的后侧部。在第一壳体13a和第二壳体13b之间形成泵腔体15。齿轮壳体14结合且固定于第一壳体13a的前侧部，并且在第一壳体13a与齿轮壳体14之间形成齿轮腔体16。
通过将马达壳体17结合并固定于齿轮壳体14的前侧部而形成驱动部分12。在马达壳体17和齿轮壳体14之间形成马达腔体18。马达腔体18容纳用作驱动源的电动马达19。
定子19a固定于马达壳体17的内周表面。定子19a构造成线圈192a缠绕固定于马达壳体17的内周表面的定子芯部191a的齿(未图示出)。马达转子19b设置在定子19a内。马达转子19b包括转子芯部191b和多个永磁体192b，转子芯部191b固定于充当旋转轴的驱动轴21上，永磁体192b设置在转子芯部191b的外周表面上。
驱动轴21经由轴承23a和23c可旋转地支承在第一壳体13a和马达壳体17上。平行于驱动轴21设置的从动轴22经由轴承23b可旋转地支承在第一壳体13a上。轴承23a和23b分别装配于形成在第一壳体13a中的装配孔24a和24b内，由此被支承在第一壳体13a上。在驱动齿轮25和从动齿轮26彼此接合的状态下，齿轮腔体16容纳固定于驱动轴21的驱动齿轮25和固定于从动轴22的从动齿轮26。驱动轴21和从动轴22经由驱动齿轮25和从动齿轮26联接。
由铁制成且容纳在泵腔体15中的驱动转子27固定于驱动轴21。由铁制成且容纳在泵腔体15中的从动转子28固定于从动轴22。在垂直于沿驱动轴21的轴线M的方向(轴向方向)的截面视图中，驱动转子27和从动转子28的形状是双叶形或葫芦形。换言之，驱动转子27和从动转子28每个具有两个叶片。驱动转子27和从动转子28容纳在泵腔体15中，使得驱动转子27的凸形齿27a和从动转子28的凹形齿28a能够彼此接合并且驱动转子27的凹形齿(未图示出)和从动转子28的凸形齿(未图示出)能够彼此接合。转子壳体13(第二壳体13b)具有用于将流体吸入泵腔体15中的抽吸口31和用于将传输至泵腔体15中的流体排放至与入口31相反的位置的排放口32。
在具有如上所述的结构的电罗茨泵10中，电动马达19的驱动使得驱动轴21旋转，从而使得通过驱动齿轮25和从动齿轮26之间的接合，使从动轴22在与驱动轴21的旋转方向不同的方向上旋转。然后，在泵腔体15中，驱动转子27和从动转子28以驱动轴21和从动轴22的相位差(90度)同步地旋转。然后，根据驱动转子27和从动转子28的同步旋转，将流体从抽吸口31吸入泵腔体15中。转子27和28的外表面与泵腔体15的内周表面15a配合，以便传输吸入泵腔体15中的流体。所传输的流体从排放口32排放至泵腔体15的外部。
如上所述构造成的电罗茨泵10的壳体H设置有分别充当安装构件的第一至第四安装构件41a、41b、41c和41d。安装构件41a、41b、41c和41d中的每一个用于将电罗茨泵10安装于充当安装本体的本体Bd，该本体形成安装在燃料电池供电的车辆中的燃料电池系统。
第一安装构件41a设置成从马达壳体17的外周表面17a开始在向左的方向上延伸。第二安装构件41b设置成从马达壳体17的外周表面17a开始向右延伸。第三安装构件41c设置成从第二壳体13b的外周表面131b开始向左延伸。第四安装构件41d设置成从第二壳体13b的外周表面131b开始向右延伸。在马达壳体17中，第一安装构件41a和第二安装构件41b设置在在左右方向上彼此相对的位置处。在第二壳体13b中，第三安装构件41c和第四安装构件41d设置在在左右方向上彼此相对的位置处。
第一安装构件41a具有呈圆形形状的插入孔411a，螺栓B(参见图2A和2B)穿过该孔插入。螺栓B插入到插入孔411a中并且紧固于本体Bd，由此，将相对于本体Bd刚性地紧固第一安装构件41a。
下一步，将详细描述用于安装第二安装构件41b的结构。应当指出，用于安装第三安装构件41c和第四安装构件41d的结构与用于安装第二安装构件41b的结构基本上相同，所以省略了它们的详细描述。
如图2A和2B所图示的，第二安装构件41b具有圆筒形安装部分43。安装部分43的下部插入到插入凹座51中。插入凹座51由本体Bd的表面Bd1限定并且具有圆形截面区域。在安装部分43内形成有具有圆形形状的插入孔42并且螺栓B插入穿过插入孔42。插入孔42的直径L1比螺栓B的杆部B1的直径L2大。因此，在螺栓B的杆部B1插入到插入孔42中的状态下，在限定插入孔42的内周表面42a和螺栓B的杆部B1的外周表面B1a之间在圆周方向上在整个圆周上形成第一间隙S1。
在作为安装部分43的外表面的外周表面43a上，形成有沿整个圆周上延伸的槽45。密封构件48设置在槽45中。密封构件48的一部分从安装部分43的外周表面43a朝向外部突出。
插入凹座51的直径L3大于安装部分43的外直径L4。因此，在安装部分43的外周表面43a和插入凹座51的内周表面51a之间在圆周方向上在整个圆周上形成有第二间隙S2。在插入凹座51中填充进润滑油60。润滑油60填充进插入凹座51至低于密封构件48所设置的位置，以便在安装部分43的底部表面43b和插入凹座51的底部表面51b之间提供润滑。密封构件48使插入凹座51的开口侧相对于安装部分43的外周表面43a和插入凹座51的内周表面51a之间的填充进润滑剂的区域密封，由此防止润滑油60从插入凹座51中漏出。
螺栓B插入各个插入孔42中且紧固于本体Bd，由此将第二至第四安装构件41b、41c和41d紧固于本体Bd。安装构件41a、41b、41c和41d相对于本体Bd的紧固允许将电罗茨泵10安装于本体Bd。
下一步，将描述该实施方式的操作。
在燃料电池系统中，例如，通过向燃料电池供应氧气和氢气产生电力，从而使得由于电力产生而产生的热使得壳体H和本体Bd中的每一个的温度都上升。伴随着该温度升高，壳体H和本体Bd热膨胀。此时，壳体H和本体Bd之间在温度上以及在热膨胀系数上存在差异，因此壳体H的热膨胀和本体Bd的热膨胀之间存在相对差。因此，壳体H的由于热膨胀造成的变形量与本体Bd的由于热膨胀造成的变形量是不同的。
图3A和3B图示了这样的示例：壳体H的温度高于本体Bd的温度，并且壳体H的在远离第一安装构件41a的方向——即，在图3A中由箭头X1指示的方向——上的变形量大于本体Bd的在远离第一安装构件41a的方向——即，在图3A中由箭头X2指示的方向——上的变形量。在这种情况下，允许螺栓B随着本体Bd的热膨胀在插入孔42内沿与驱动轴21的轴向方向垂直的方向移动相当于第一间隙S1的量。特别地，由于壳体H的变形量大于本体Bd的变形量，因此螺栓B设置在插入孔42内的与插入孔42的中央部分相比更靠近第一安装构件41a的位置处。
允许第二安装构件41b的安装部分43在插入凹座51内沿与驱动轴21的轴向方向垂直的方向远离第一安装构件41a移动相当于第一间隙S1和第二间隙S2的量。特别地，由于壳体H的变形量大于本体Bd的变形量，因此安装部分43布置在插入凹座51内的与插入凹座51的中央部分相比更靠近第一安装构件41a的相对侧的位置处。换言之，根据壳体H的变形量和本体Bd的变形量之间的差异，螺栓B和安装部分43相对于彼此移动，从而抑制施加在螺栓B上的载荷。此处，即使在安装部分43在插入凹座51内移动的情况下，由于密封构件48弹性地变形，由此仍然保持安装部分43的外周表面43a和插入凹座51的内周表面51a之间的密封并且防止润滑油60从插入凹座51漏出。
类似地，允许第三安装构件41c的安装部分43变形，从而在插入凹座51内在驱动轴21的轴向方向上远离第一安装构件41a移开对应于第一间隙S1和第二间隙S2的量。此外，允许螺栓B随着本体Bd的变形在插入孔42内沿驱动轴21的轴向方向移动对应于第一间隙S1的量。
类似地，允许第四安装构件41d的安装部分43变形，从而在插入凹座51内远离第一安装构件41a与驱动轴21的轴向方向交叉地移动以及远离第三安装构件41c移开对应于第一间隙S1和第二间隙S2的量。此外，允许螺栓B随着本体Bd的变形在插入孔42内与驱动轴21的轴向方向交叉地移动以及远离第三安装构件41c移动对应于第一间隙S1的量。因此，即使在壳体H的变形量和本体Bd的变形量之间存在差异的情况下，仍然可以抑制施加于螺栓B的载荷。
此外，由于润滑油60填充入插入凹座51中，因此润滑油60能够在安装部分43的底部表面43b和插入凹座51的底部表面51b之间提供良好的润滑。因此，抑制了安装部分43的底部表面43b和插入凹座51的底部表面51b之间的磨损。
上述实施方式能够提供下列有利的效果。
(1)第二至第四安装构件41b、41c和41d中的每一个包含具有插入孔42的安装部分43，并且安装部分43插入到安装表面Bd1的插入凹座51中。在插入孔42和螺栓B之间形成有第一间隙S1，并且在安装部分43和插入凹座51之间形成有第二间隙S2。润滑油60填充入插入凹座51中。相应地，当壳体H的由于热膨胀导致的变形量和本体Bd的由于热膨胀导致的变形量之间存在差异时，允许螺栓B随着本体Bd的热膨胀在插入孔42内移动对应于第一间隙S1的量，并且允许安装部分43在插入凹座51内移动对应于第一间隙S1和第二间隙S2的量。因此，即使当壳体H的变形量和本体Bd的变形量之间存在差异时，也能够抑制施加于螺栓B的载荷。因此，能够抑制壳体H的变形，并且能够尽可能多地抑制用于支承驱动轴21和从动轴22的轴承23a、23b和23c中的每一个的轴向移位。
将润滑油60填充入插入凹座51中。相应地，即使当壳体H的变形量和本体Bd的变形量之间存在差异并且安装部分43在插入凹座51内移动使得安装部分43的底部表面43b和限定插入凹座51的底部表面51b彼此滑动接触时，润滑油60能够在安装部分43的底部表面43b和插入凹座51的底部表面51b之间提供良好的润滑。因此，能够抑制安装部分43的底部表面43b和插入凹座51的底部表面51b之间的磨损，并且能够抑制螺栓B与第二至第四安装构件41b、41c和41d的紧固力的降低。因而，即使当车辆在驾驶期间振动时，也能够抑制电罗茨泵10本身的较大振动。
此外，密封构件48相对于安装部分43和插入凹座51之间的填充进润滑油60的区域设置在插入凹座51的开口侧上。相应地，密封构件48将插入凹座51的开口侧上的部分相对于安装部分43和插入凹座51之间的填充进润滑油60的区域密封，从而使得密封构件48能够防止填充入插入凹座51内的润滑油60从插入凹座51漏出。
(2)即使当由于壳体H和本体Bd的热膨胀导致安装部分43在插入凹座51内移动时，也因为密封构件48弹性地变形，而仍然保持安装部分43的外周表面43a和插入凹座51的内周表面51a之间的密封并且防止润滑油60从插入凹座51中漏出。
(3)当由于壳体H和本体Bd的热膨胀导致安装部分43在插入凹座51内移动时，密封构件48能够防止安装部分43的外周表面43a碰撞插入凹座51的内周表面51a。
(4)根据如上所述构造的电罗茨泵10，能够尽可能多地抑制用于支承驱动轴21和从动轴22的轴承23a和23b以及23c中的每一个的轴向移位，并且能够抑制两个转子27和28之间的干涉。
可以对上述实施方式进行如下改型。
在上述实施方式中，壳体H的温度高于本体Bd的温度，并且壳体H在远离第一安装构件41a的方向上的变形量大于本体Bd在远离第一安装构件41a的方向上的变形量。然而，本发明不限制于此。例如，图4A和4B图示了这样的示例：其中，壳体H的温度低于本体Bd的温度，并且壳体H的在远离第一安装构件41a的方向——即，在图4A中由箭头X 3指示的方向——上的变形量小于本体Bd的在远离第一安装构件41a的方向——即，在图4A中由箭头X4指示的方向——上的变形量。
在这种情况下，例如，允许第二安装构件43b的安装部分43变形，从而在插入凹座51内在垂直于驱动轴21的轴向方向的方向上远离第一安装构件41a移开对应于第一间隙S1和第二间隙S2的量。特别地，由于壳体H的变形量小于本体Bd的变形量，因此安装部分43在插入凹座51内设置成与插入凹座51的中央部分相比更靠近第一安装构件41a。
此外，允许螺栓B随着本体Bd的变形在插入孔42内沿垂直于驱动轴21的轴向方向的方向移动对应于第一间隙S1的量。特别地，由于壳体H的变形量小于本体Bd的变形量，因此螺栓B在插入孔42内布置成与插入孔42的中央部分相比远离第一安装构件41a。
取代在安装部分43的外周表面43a中形成在整个圆周上延伸的槽45并在槽45中设置密封构件48，可以在插入凹座51的内周表面51a中形成在整个圆周上延伸的槽，并且密封构件可设置在该槽中。
第一安装构件41a不一定必须要相对于本体Bd刚性地紧固。换言之，用于安装第一安装构件41a的结构可与第二安装构件41b的相同。
可以为壳体H提供两个、三个或五个甚至更多个安装构件。
本发明实施为电罗茨泵10，但是本发明不限制于此。本发明还可以实施为其它泵或者压缩机的型式，例如涡旋式压缩机、螺杆式压缩机或活塞式压缩机。
本发明实施为使用电动马达19的电罗茨泵10，但是本发明不限制于此。例如，本发明还可以实施为使用发动机作为驱动源的泵。在这种情况下，泵能够安装在混合动力车辆或仅由发动机驱动的车辆中，并且可以安装于车辆的发动机等，其中，本体形成发动机室。

Claims (5)

1.一种泵安装结构，其中，所述泵包括壳体(H)，旋转轴(21)和泵部分(11)容纳在所述壳体(H)中，所述旋转轴(21)通过驱动源的驱动力旋转，所述泵部分(11)随着所述旋转轴(21)的旋转被驱动，所述旋转轴(21)经由轴承(23a，23c)可旋转地支承在所述壳体(H)上，为所述壳体(H)设置有多个安装构件(41a，41b，41c，41d)，螺栓(B)插入所述多个安装构件(41a，41b，41c，41d)中的每一个中并紧固至所要安装的本体(Bd)以便由此将所述泵安装于所述本体(Bd)，
其特征在于，所述结构包括：
在所述本体(Bd)上的安装表面(Bd1)，其中，在所述安装表面(Bd1)中形成有插入凹座(51)，其中，所述插入凹座(51)包括内表面(51a)；
具有插入所述插入凹座(51)中的安装部分(43)的至少一个安装构件(41b)，其中，所述安装部分(43)具有外表面(43a)和插入孔(42)，所述螺栓(B)穿过所述插入孔(42)插入，在所述插入孔(42)与所述螺栓(B)之间形成有第一间隙(S1)，并且在所述安装部分(43)的所述外表面(43a)与所述插入凹座(51)的所述内表面(51a)之间形成有第二间隙(S2)；以及
密封构件(48)，所述密封构件(48)相对于所述安装部分(43)与所述插入凹座(51)之间的填充进润滑剂(60)的区域设置在所述插入凹座(51)的开口侧上。
2.根据权利要求1所述的泵安装结构，其特征在于，所述螺栓(B)和所述安装部分(43)根据所述壳体(H)的变形量与所述本体(Bd)的变形量之间的差异相对于彼此移动。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的泵安装结构，其特征在于，在所述安装部分(43)中形成有槽(45)，并且所述密封构件(48)安装至所述槽(45)。
4.根据权利要求1所述的泵安装结构，其特征在于，所述泵是电罗茨泵(10)。
5.根据权利要求1所述的泵安装结构，其特征在于，所述泵安装到形成燃料电池系统的本体上，所述燃料电池系统安装在由燃料电池提供动力的车辆中。
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