CN103133355A - 用于汽车中温度循环回路的泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车中温度循环回路的泵（10），所述泵具有带至少一个泵室（22）的壳体（20）和布置在所述泵室（22）中的、能旋转的、用于输送流体的叶轮（30），其中，在所述叶轮（30）上布置有至少一个流动构件（32），用于在所述叶轮（30）旋转时产生下述的压力场，所述压力场反向于通过输送流体所产生的压力场。

Description

用于汽车中温度循环回路的泵

技术领域

本发明涉及一种用于汽车中温度循环回路的泵以及一种带有泵的用于汽车的温度循环回路。

背景技术

公知用于汽车中温度循环回路尤其是冷却循环回路的泵。这种泵经常用作所谓的回转泵，如其例如由DE 36 03 812所公知的那样。在此，这种泵具有带至少一个泵室的壳体，其中，在泵室中布置有能旋转的、用于输送流体的叶轮。为此，叶轮例如以回转泵的形式构成为敞开的、部分闭合的或者闭合的叶轮。在这种回转泵实施形式中，中心地通过叶轮的旋转进行抽吸。在周边侧上，尤其在切线方向上，输出所输送的流体。因此，在切线方向上也可以说是在压力侧以及中心地在叶轮的吸取侧。

公知的泵的缺点在于，由于借助于叶轮进行输送在叶片面上形成了压力差。尤其在相应叶片的处于径向内部的部分与处于径向外部的部分之间形成压降。这种压降导致形成了将力施加到叶轮本身上的压力场。该力沿着轴向定向并且必须在支承设备中得到支撑。这种支承设备在公知的泵中布置在叶轮的吸取侧上。这种支承设备的问题在于，必须承受相对高的轴向力。尤其在输送功率高的情况下，即在叶轮转速高的情况下，由此产生的轴向力相对高。这导致了，在叶轮的吸取侧上进行轴向支承时经常出现面彼此发生贴靠的情况，所述面仅能够在相对粗的制造公差下得以制造。这导致难以预测或不能预测的面接触，所述面接触尤其区段式地面接触导致非常高的表面压应力。由此形成很高的摩擦值，其随之导致了公知的泵的损耗功率。此外，还增加了这种泵的磨损，这是因为由于表面压力很高并且相应出现的摩擦力很高可能导致进行接触的面磨损。最后，也可能出现的是，通过很高的摩擦力产生对输送的流体的加热，这通常是不希望出现的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于汽车中温度循环回路的泵以及一种带有泵的用于汽车的温度循环回路，它们至少部分地消除了前述缺点。本发明的目的尤其在于，提供一种用于汽车中温度循环回路的泵和相应的温度循环回路，它们能够以低成本和容易制造的方式简化对叶轮的轴向支承。

上述目的通过具有独立权利要求1特征的泵以及通过具有独立权利要求10特征的温度循环回路得以实现。本发明的其他特征和细节由从属权利要求、说明书和附图得知。结合根据本发明的温度循环回路所描述的特征和细节，当然也适于与根据本发明的泵结合并且相应地反之亦然，从而在对各个发明角度的公开方面总是相互参考或者可以相互参考。

根据本发明的用于汽车中温度循环回路的泵具有带有至少一个泵室的壳体。在该泵室内部布置有至少一个叶轮，所述叶轮以能旋转的方式存在于泵室中。叶轮用于输送流体。根据本发明的用于汽车中温度循环回路的泵的特征在于，在叶轮上布置有至少一个流动构件，用于在所述叶轮旋转时产生压力场。该所产生的压力场反向于由输送流体所产生的压力场定向。换句话说，产生的是如下压力场，其构成用于部分地、完全地或者甚至过度地补偿通过输送流体所产生的压力场。在此，流动构件原则上可以自由构造，只要以其作用方式产生根据本发明的压力场。尤其是，独立于流体输送地设置有所述流动构件。这些流动构件可以例如是流动干扰器其可以优选以纵向肋的形式布置在叶轮的背侧上。

根据本发明的泵中的温度循环回路尤其是冷却循环回路或加热循环回路。这种冷却或加热循环回路必要时具有用于这种循环回路的强制输送机构。在此，可以应用根据本发明的泵，以便以紧凑的、低成本的并且稳定的结构方式在汽车的冷却循环回路或加热循环回路中维持强制循环回路。

在根据本发明的泵内的叶轮中，叶轮的背侧通常是所谓的死水区（Totwassergebiet）。在该区域中优选布置有流动构件。因此，可以将泵室内部已经存在的区域用于满足附加功能。

通过以根据本发明的方式产生压力场，可以实现对输送流体所需的压力场或者由此产生的压力场的补偿。相应地，通过由流动构件产生的压力场同样产生如下轴向力，其反作用于通过输送流体所产生的轴向力。通过这种反作用降低了针对叶轮的有待轴向支撑的支承力。尤其是将有待支撑的支承力降低到最小值或者甚至对其进行过度补偿，从而作为生成的轴向力而出现在反方向上的力。由此可以实现的是，在对置的侧上即在与叶轮的吸取侧对置的侧上支撑叶轮。这可以实现根据本发明的泵的更加紧凑的结构形式。此外，在这里，能够以明显较精细（feineren）的公差精度加以制造的面可以彼此进行接触。

但是，由于过度补偿了轴向力，有待支撑的轴向力的数值尽管存在过度补偿但仍然明显小于公知的泵中的情况。由此同样使得形成的表面压应力以及由表面压应力生成的摩擦力在轴向支撑时变得更小。相应的缺点，如其在公知的泵中由于高的轴向支承力已经相应高的摩擦力所存在的，能够以这种方式得以减少尤其是得以最小化。

为了驱动根据本发明的泵尤其是驱动能旋转的叶轮，优选设置有电动机。所述电动机可以例如安置在壳体的单独空间中，例如马达腔中。为了将电动机的转动力矩传递到叶轮上，优选设置有轴，所述轴将两个部件转动力矩配合地彼此连接。

可能具有优点的是，在根据本发明的泵中，用于输送流体的叶轮具有叶片，并且所述至少一个流动构件布置在所述叶轮的背离所述叶片的侧面上。通常，这种叶轮仅在唯一的侧上具有叶片。在不同的实施方式中，即在敞开的、部分闭合的和完全闭合的叶轮中，这些叶片尤其漩涡状地围绕叶轮的中心旋转轴线地布置。所谓的死水区位于叶轮的背离叶片的背侧上。在本实施方式中，流动构件布置在该死水区中。

优选地，这又是简单的几何形状，尤其是肋状结构。由此，叶轮可以与流动构件一起优选整体地或者集成地构成。尤其在由塑料材料制成的叶轮中，这种实施方式具有优点，这是因为例如通过注塑方法可以实现特别简单和低成本的制造。此外，通过将流动构件与叶轮的叶片分离开，可以实现压力场的分离。两个压力场彼此独立地通过叶片或流动构件来形成，并且能够彼此独立地在结构上得到预先限定。因此，可以不影响流体输送地以根据本发明的方式调节期望的对应压力场，并且以预先限定的方式在泵的运行中产生期望的对应压力场。

同样具有优点的是，在根据本发明的泵中，所述至少一个流动构件具有在所述叶轮的径向方向上的基本上直线的延伸部。在此，基本上在径向上的一个直线延伸部已经足够。径向延伸部使得流体输送通过流动构件被降至最低。优选地，所述流动构件是肋状结构。此外，在进行压力铸造成型时或者在其它制造机构中，直线的延伸部成本特别低。

同样具有优点的是，在根据本发明的泵中，至少两个流动构件星形地围绕所述叶轮的旋转轴线布置并且尤其是对称分布地布置。设置多于一个流动构件使得在根据本发明的范围内产生匹配压力场更加简单。星形的布置、尤其是对称分布的方式的星形布置使得，所述压力场同样可以基本上对称地通过流动构件产生。因此，尤其当叶片在叶轮上相对于叶轮的旋转轴线同样对称地布置时，可以阻止或者最小化由于不同安置的压力场而导致的倾翻。相应地，不必再接受叶轮的倾翻，或者不必致力于防止这种倾翻。所述流动构件尤其在其长度方面与所期望的压力场相匹配。因此，在根据本发明的泵的结构中，流动构件的径向长度尤其肋的形式的流体构件的径向长度可以预先限定所期望的压力场。

另一优点在于，在根据本发明的泵中，所述至少一个流动构件构成用于产生压力场，所述压力场强于通过输送流体所产生的压力场。换句话说，通过这种方式实现迄今公知的轴向力的过度补偿，所述轴向力通过输送流体在吸取侧的方向上产生。也可以说，这种过度补偿使得有待支撑的轴向力的方向发生翻转。这可以实现泵的较简单和较紧凑的结构方式，以及限定地调节出减小的轴向支承力。在此，需要指明的是，所述过度补偿导致下述的生成的轴向力，其在其数值方面明显小于单独由输送流体所生成的轴向力。

同样具有优点的是，在根据本发明的泵中，所述叶轮和所述壳体的所述泵室分别具有一个止挡面，所述止挡面用于轴向支承所述叶轮。在此，所述叶轮的止挡面布置在背离所述叶轮叶片的侧面上。这可以尤其在补偿通过输送流体所产生的压力场时实现。由此，与公知的泵相比，对叶轮的轴向支承通过止挡面转移到对置的侧上。由此降低了用于根据本发明的泵的结构空间。同样，通过这种实施方式实现了准确的表面压应力，这是因为能以微小的容许误差制造的面彼此成对。叶轮与壳体止挡面之间的支承路径也变小，从而在存在叶轮的位置误差尤其是角度误差的情况下仅将小的力矩施加到止挡面上。

同样具有优点的是，在根据本发明的泵中，所述壳体具有马达腔，在所述马达腔中布置有用于驱动所述叶轮的马达。在此，在所述马达腔与所述泵室之间设置有至少一个流体连通的连接部。该流体连通的连接部用于，可以借助于所输送的流体对马达进行冷却。

此外，具有优点的是，在根据本发明的泵中，对于所述流体连通的连接部，在所述泵室与所述马达腔之间设置有开口，而在驱动轴与支承衬套之间设置有槽，以便提供所述泵室与所述马达腔之间的两个独立的连接部。由此可以实现往复流动，从而可以产生用于冷却马达的循环回路。在此，通过由流动构件产生压力场，迫使产生穿过所述开口至马达和穿过支承衬套中的槽回到泵室中的强制对流。由此能够以有效方式确保冷却并且同时改善马达腔的排气。尤其通过在支承衬套中构成槽，拆分和切小了剩余气泡，从而可以通过借助于叶轮输送流体以简单和可靠的方式保证输出。在此，所述开口优选是直径约为2mm的单独的孔。通过对马达的改善的排气和改善的冷却，可以不局限于安装位置地应用根据本发明的泵。

另一优点可能在于，在根据本发明的泵中，所述开口布置在所述叶轮的压力侧与所述马达的定子之间。由此，首先冷却定子，并且然后在内部冷却转子。尤其是，敏感的定子绕组在用于马达的冷却循环回路的这种取向中得到防止过热的特别好的保护。

本发明的另一主题是一种用于汽车的温度循环回路，其具有至少一个根据本发明的泵，用于产生强制对流。由此，根据本发明的温度循环回路具有像参考根据本发明的泵详细阐述的那样的相同优点。

附图说明

结合附图对本发明进行详细阐述。在此使用的概念“左”、“右”、“上”和“下”涉及的是带有正常可读附图标记的附图的取向。示意性地：

图1示出根据本发明的泵的实施方式的横截面；

图2示出叶轮的一个实施方式；

图3示出叶轮的另一实施方式；

图4示出叶轮的另一实施方式的底视图；以及

图5示出叶轮的另一实施方式。

具体实施方式

在图1中示意性地示出根据本发明的泵10的实施方式。泵10设有壳体20，所述壳体在其内部构成有泵室22和马达腔24。在马达腔24中构成有马达40，在本实施方式中以电动机的形式构成所述马达。马达40设有定子42，转子44在定子内部旋转。转子44经由驱动轴50转动力矩配合地与叶轮30相连。

叶轮30例如根据图2、图3、图4或图5地构成，对此稍后还会详细加以描述。此外，图1的实施方式的根据本发明的泵10还具有吸管接头，所述吸管接头从左接到叶轮30的吸取侧上。切向地环绕叶轮30地可见的是环绕的环形通道，所述环形通道用于输出并因此充当叶轮30的压力侧。

叶轮30设有叶片34以及流动构件32。在此，叶片34和流动构件32布置在叶轮30的不同的远离彼此的侧上。可以说，在叶轮30的背侧上，流动构件32用于产生下述的压力场，所述压力场反向于通过借助于叶片34输送流体产生的压力场。由此实现了对轴向力的过度补偿，从而作为生成的轴向力而剩余在图1中向右定向的力。在此，通过叶轮30与壳体20之间的止挡面尤其在泵室22与马达腔24之间的隔离壁上实现支撑。

在图2、图3、图4和图5中示出了用于根据本发明的泵10的叶轮30的不同实施方式。在此，图2、图3和图5基本上示出具有叶轮30的闭合的结构方式（图3）、半闭合的结构方式（图2）和敞开的结构方式（图5）的透视图。所有这些实施方式的共同点在于，设置有叶片34，所述叶片在漩涡状系统中定位在叶轮30的吸取侧上。在叶轮30的背离的也就是另一侧上，设置有流动构件32。流动构件尤其星形地布置，如其例如在图4中详细示出的那样。在那里，示出用于根据本发明的泵10的叶轮30的一个实施方式的底视图。在此，各个流动构件32基本上呈肋状结构，并且基本上直线地围绕叶轮30的转动轴线在径向方向上延伸。此外，流动构件星形地并且尤其对称地围绕叶轮30的旋转轴线分布。

当利用根据图1的泵10使用于输送流体的叶轮30从吸取侧旋转至压力侧的时候，流动构件32也必然以相同转速旋转。在此，由于流动构件32尤其在径向方向上的长度和流动构件32的精确布置，可以通过正是这种旋转产生限定的压力场。该压力场反作用于由叶轮30的叶片34旋转所产生的压力场。在此，优选像已经描述过的那样进行过度补偿，从而作为从两个压力场中生成的轴向力而剩下在图1中向右定向的并且可以在那里得到支撑的力。

此外，在图1中还可以看到开口26以及支承衬套60中的槽28。由此可以提供如下循环回路，所述循环回路将所输送的流体穿过开口26输送到马达腔40中。在那里，所述流体尤其冷却马达40的定子42和转子44，并且穿过支承衬套60中的槽28再次回到泵室22中。通过这种输送，尤其可以将还处于马达腔40中的气泡运送出去。此外，通过在支承衬套60中构成槽28，这些气泡还被切小或细分，从而能够以毫无问题的方式通过叶轮30实现将所输送的流体运送出去。

对于实施例的上述阐述仅仅在示例的范围内描述了本发明。相应地，各个实施方式的特征只要在技术上有意义当然都可以彼此自由组合，而不会离开本发明的保护范围。

附图标记列表

10    泵

20    壳体

22    泵室

24    马达腔

26    开口

28    槽

30    叶轮

32    流动构件

34    叶片

40    马达

42    定子

44    转子

50    驱动轴

60    支承衬套

Claims (10)

1.用于汽车中温度循环回路的泵（10），所述泵具有带至少一个泵室（22）的壳体（20）和布置在所述泵室（22）中的、能旋转的、用于输送流体的叶轮（30），其特征在于，在所述叶轮（30）上布置有至少一个流动构件（32），用于在所述叶轮（30）旋转时产生下述的压力场，所述压力场反向于通过输送流体所产生的压力场。

2.根据权利要求1所述的泵（10），其特征在于，用于输送流体的叶轮（30）具有叶片（34），并且所述至少一个流动构件（32）布置在所述叶轮（30）的背离所述叶片（34）的侧面上。

3.根据前述权利要求之一所述的泵（10），其特征在于，所述至少一个流动构件（32）具有在所述叶轮（30）的径向方向上的基本上直线的延伸部。

4.根据前述权利要求之一所述的泵（10），其特征在于，至少两个流动构件（32）星形地围绕所述叶轮（30）的旋转轴线布置以及尤其是对称分布地布置。

5.根据前述权利要求之一所述的泵（10），其特征在于，所述至少一个流动构件（32）构成用于产生下述的压力场，所述压力场强于通过输送流体所产生的压力场。

6.根据权利要求5所述的泵（10），其特征在于，所述叶轮（30）和所述壳体（20）的所述泵室（22）分别具有一个止挡面，所述止挡面用于轴向支承所述叶轮（30），其中，所述叶轮（30）的止挡面布置在背离所述叶轮（30）叶片（34）的侧面上。

7.根据前述权利要求之一所述的泵（10），其特征在于，所述壳体（20）具有马达腔（24），在所述马达腔中布置有用于驱动所述叶轮（30）的马达（40），其中，在所述马达腔（24）与所述泵室（22）之间设置有至少一个流体连通的连接部。

8.根据权利要求7所述的泵（10），其特征在于，对于所述流体连通的连接部在所述泵室（22）与所述马达腔（24）之间设置有开口（26），而在驱动轴（50）与支承衬套（60）之间设置有槽（28），以便提供所述泵室（22）与所述马达腔（24）之间的两个独立的连接部。

9.根据权利要求8所述的泵（10），其特征在于，所述开口（26）布置在所述叶轮（30）的压力侧与所述马达（40）的定子（42）之间。

10.用于汽车的温度循环回路，所述温度循环回路包括至少一个具有权利要求1至9之一所述的特征的泵（10）。

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