CN103443460A - 用于潜油泵的驱动单元和泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于潜油泵的驱动单元（3），所述驱动单元具有壳体（7）、由所述壳体（7）包围的马达室（9）以及设置在所述马达室（9）中的转子（13），其中，设置了从所述壳体（7）的油下环境（37）到所述马达室（9）中的第一流体路径（35），以便允许油流从所述油下环境（37）流到所述马达室（9）中。

Description

用于潜油泵的驱动单元和泵

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于潜油泵的驱动单元和根据权利要求10的前序部分的泵、特别是潜油泵。

背景技术

在这里涉及的类型的驱动单元和泵是公知的。所述驱动单元用于驱动所谓的潜油泵，所述潜油泵输送油、特别是变速器油。在此，将具有优选集成的驱动单元的泵完全或者部分地浸入到具有待输送的油的储备容器中。公知的驱动单元具有壳体，所述壳体包围马达室。在所述马达室中设置转子。所述转子最终用于旋转驱动泵驱动单元，其方式是，所述转子通过驱动轴与泵驱动单元连接。为了能够冷却在泵运行期间升温的驱动单元，设置从壳体的油下环境到马达室中的第一流体路径。因为泵完全或者部分地浸入由所述泵待输送的油中，因此壳体的环境具有油，所述油可以经由第一流体路径进入马达室中并且因此可以冷却驱动单元。公开的驱动单元的缺点是，所述驱动单元特别是在静止状态阶段期间经由第一流体路径灌满油，从而油涌流马达室的很大一部分或者甚至整个马达室。在重新启动泵时以及在运行期间出现所谓的搅动损失，因为转子必须是在存在于马达室内的油中旋转，其中，拖曳转矩作用于所述转子。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出一种驱动单元和一种泵，所述驱动单元和泵不具有所提到的缺点。

所述任务通过具有根据权利要求1所述特征的驱动单元解决。所述特征在于至少一个从马达室到壳体的空气环境的第二流体路径，所述第二流体路径允许油从马达室通过转子推出。所述空气环境设置在油位以上，泵至少部分地设置在油位以下。第二流体路径如此设置在驱动单元上，使得从转子在起动时通过转子的旋转运动加速的油从马达室被推出。特别是，附着在转子上油被相应地加速并且最终被推出。然而，不直接附着在转子上、而是设置在转子的环境中的油可能被夹带、加速以及推出。按这种方式，有相当比例的油从马达室向外输送，从而使搅动损失最小化。

优选的是以下所述的驱动单元，在该驱动单元的情况下，所述第二流体路径包括设置在壳体的周壁中的推出开口。这具有的优点是，可以尤其高效地推出由转子加速的油。当所述推出开口设置在油位下方时，第二流体路径可优选地包括通气管。所述通气管超过油位伸出到空气环境中。

特别优选的是以下所述的驱动单元，在所述驱动单元的情况下，推出开口具有穿通面，所述穿通面相对于转子的旋转方向的假想周线基本上垂直地设置。通过转子加速的油具有主速度分量，所述主速度分量相对于转子的旋转方向切向地定向。如果推出开口的穿通面相对于转子的旋转方向的假想周线基本上垂直地定向，则所述主速度分量基本上垂直于所述穿通面。这导致了被加速的油可以特别无阻力地排出，其中，所述油在一定程度上可以直接通过转子被推出。

还优选的是以下所述的驱动单元，在所述驱动单元的情况下，所述推出开口通过壳体的周壁——在径向方向上看——的缩进或者凸出的区域形成。这是构造所述推出开口的结构上特别简单的方式，其中，同时可以将油沿其主速度分量的方向推出。

还特别优选的是以下所述的驱动器单元，在所述驱动单元的情况下，设置至少一个从壳体的空气环境到马达室的第三流体路径。当泵被部分地浸没并且特别是所述至少一个第三流体路径与环境空气处于流体连接时，环境空气通过所述第三流体路径流入马达室中。如果油经由第二流体路径被推出，则最终在马达室中形成油-空气-混合物。在这里出现的搅动损失比用油填充马达室时大大降低。

优选的是以下所述驱动单元，其特征在于，第三流体路径包括壳体的周壁中的开口。这是第三流体路径的特别简单的配置方案，所述配置方案在结构上耗费很小。当具有由第三流体路径所包括的开口的泵设置在油位下方时，第三流体路径可优选地包括通气管。所述通气管超过油位伸出到空气环境中。

也优选的是以下所述的驱动单元，其特征在于，所述第一流体路径经由驱动轴的轴承和旁路开口延伸，马达室通过所述旁路开口与包围所述驱动轴的室处于流体连接。在这种情况下，由泵输送的油经由驱动轴的轴承和旁路开口到达马达室中，其中，为此不需要设置单独的流体连接。也就是说在一定程度上的漏油被有利地用于冷却和润滑驱动单元，所述漏油反正在轴承的区域中出现。

另外优选的是以下所述的驱动单元，所述驱动单元被构造成电动机。所述电动机包括定子。所述定子按已知的方式与转子共同作用。

最后，还优选的是以下所述的驱动单元，其特征在于，所述转子作为外转子包围所述定子。这具有的优点是，所述转子——在径向方向上看——尽可能靠外并且尽可能靠近壳体的周壁设置，从而所述转子可以将油直接经由至少一个第二流体路径推出。

所述任务通过提出一种泵、特别是潜油泵解决，所述泵具有根据权利要求10所述的特征。所述特征在于根据权利要求1至9中任一项所述的驱动单元。通过在泵的驱动单元中设置至少一个第二流体路径的方式，使得马达的搅动损失被显著降低，所述第二流体路径从马达室引导至空气环境并且允许油从马达室通过转子推出。

附图说明

以下依据附图进一步阐述本发明。其中：

图1：示出了具有驱动单元的泵的实施例的示意性纵截面视图；

图2a：示出了根据图1的驱动单元的横截面的示意性细节视图；以及

图2b：示出了对于推出开口的另外的实施例的横截面的示意性细节视图。

具体实施方式

图1示出了泵1的实施例的纵截面的示意性视图。所述泵包括驱动单元3和泵单元5。驱动单元3和泵单元5优选被一体化地构造。这意味着它们形成一个结构单元，从而使得泵1是一个结构组件。

驱动单元3包括壳体7。所述壳体在图示的实施例中构造成罐形。所述壳体包围马达室9。罐形的壳体7的敞开侧通过承载件11关闭，所述承载件承载所述泵单元5。在这里所述承载件被构造成盖，所述盖密封地封闭所述壳体7。

在马达室9中设置转子13。所述转子与驱动轴15连接，所述驱动轴又与泵单元5连接。以这种方式，转子13在泵1运行中造成泵单元5的可旋转运动的部分绕驱动轴15的纵向轴线旋转运动。如果提到轴向方向，则总是指驱动轴15的纵轴线的方向。径向方向则指的是垂直于轴向方向的方向。

这里，泵1构造为摆线泵。因此，在图示的实施例中，泵单元5包括内齿轮17，所述内齿轮与外齿轮19啮合。此外，泵单元5具有终端盖21。所述终端盖封闭实际的、具有内齿轮17和外齿轮19的泵区域。此外，所述泵区域具有吸入区域23和排出区域25，其中，油经由吸入区域23可以到达实际的抽吸区域，所述抽吸区域由内齿轮17和外齿轮19形成。经由一个由所述齿轮形成的压力区域，油经由排出区域25排出。按这种方式，泵单元5将油从吸入区域23输送到排出区域25。摆线泵的原理是已知的，从而在此不进一步讨论。

在其它实施例中可能的是，泵不是构造为摆线泵。其可以例如构造为叶片泵、径向活塞泵或者以其他方式构成。

驱动轴15与内齿轮17连接，从而所述内齿轮通过转子13驱动。在此，驱动轴15被支承在第一轴承27中并且优选支承在第二轴承29中。优选所述第一轴承27被构造成滑动轴承。第二轴承29优选被构造成球轴承、尤其优选为深沟球轴承。

在图示的实施例中，驱动单元3被构造为电动机，所述电动机包括定子31。特别的是，图1中示出了定子绕组33、33'。优选的是，驱动单元3被构造成同步电机、特别优选构造出无刷直流电机（BLDC-电机）、完全特别优选构造成无传感器的BLDC-电机。在这种情况下，转子13被实施为永磁铁、或者所述转子包括以下区域，所述区域包括永磁材料。电动机、特别是同步或者BLDC-电机的原理是已知的，从而在此不进一步讨论。

特别优选的是，定子和转子被如此定位和/或构造，使得轴承29被预夹紧。特别的是，优选在定子31和转子13之间具有磁力，所述磁力在图1中将转子13朝左挤压，由此驱动轴15也被朝左挤压。以这种方式将力施加到轴承29上，所述力在轴向方向上作用并且使所述轴承预夹紧。如果所述轴承被构造成轴向球轴承，则上述情况特别是有利的。通过预夹紧导致高的刚性、低噪音运行、更精确地引导驱动轴15以及在轴承29中平衡磨损和沉降过程。这全部使得轴承29长的使用寿命成为可能。

第一流体路径35从壳体7的油下环境37导入马达室9中。所述油下环境设置在油位S下方，其中，所述泵在图示的实施例中部分浸没在油位S的下方。流体路径35经由第一轴承27导入室39中，所述第一轴承——与油的粘度相关地——具有一定的泄漏率。在所示的实施例中，所述室包围驱动轴。此外，所述室——在轴向方向上看——通过第一轴承27和优选第二轴承29限定边界。总体而言，室39在这里形成围绕驱动轴15的环室。在承载件11中设置旁路开口41，马达室9通过该旁路开口与室39处于流体连接。旁路开口41可优选被构造成孔。最后，油从泵1或壳体7的油下环境37经由吸入区域23以及由内齿轮17和外齿轮19形成的抽吸区域经由第一轴承27到达室39中，并且从所述室经由旁路开口41到达马达室9中。泵内部的油从由所述齿轮17、19形成的抽吸区域到达压力区域中，所述压力区域与排出区域25处于流体连接。泵的压力区域同样邻接第一轴承27。所述油作为泄漏直接从齿轮17、19的压力区域（油在所述压力区域中处于升高的压力下）经由轴承27到达室39中。

总的来说，第一流体路径35由此包括吸入区域23、抽吸区域以及特别是齿轮17、19的压力区域、经由轴承27的泄漏路径、室39以及旁路开口41。在泵1的运行状态中以及在停止状态中，油因此从油下环境37经由第一流体路径35到达马达室9中并且在那里用于冷却驱动单元3。

油沿着所述第一流体路径的穿通率与油的粘度相关并且因此也尤其与油的温度相关。如果油例如通过驱动单元3的余热而升温，则油的粘度降低并且每单位时间更多的油可以通过所述流体路径。如果油较热，则给驱动单元3或马达室9输送更多的油。这以有利的方式引起驱动单元3与温度相关地被冷却。所述驱动单元越热，越多的油经由第一流体路径35被输送用于冷却，并且因此也可以运走更多的热。

如果泵1至少部分地浸入油中，然而马达可能在停止状态期间经由第一流体路径35并且必要时完全填充壳体7中的其它孔。在泵重新启动时，转子13于是在完全灌满油的马达室9中旋转，其中，由于油的拖曳转矩发生显著损失、所谓的搅动损失。

为了避免这种情况，在这里本发明的驱动单元设置至少一个第二流体路径43，所述第二流体路径从马达室9引向空气环境38。所述空气环境设置在油位S以上。第二流体路径43如此构造和/或设置，使得转子13可以将油推出马达室。在此，转子13在其旋转期间使附着在其上的油加速，所述油经由第二流体路径43被推出。

优选的是，第二流体路径43局部地设置在壳体7的周壁47中。由于通过旋转的转子13所造成的离心力特别是在径向方向上加速以及在切线方向上一起拖曳的油于是特别高效地经由第二流体路径43被推出。

优选的是，第二流体路径43包括推出开口45，所述推出开口设置在壳体7的周壁47中。

优选的是，设置多于一个的第二流体路径43。可能的是——在周向上看——在周壁47中设置至少两个、优选更多个推出开口45。在此，这些推出开口或是设置在油位S以上，或是与至少一个通气管连接，所述通气管超过油位S伸出，从而第二流体路径43在任何情况中都导入空气环境38中。

优选地，一个第二流体路径43的穿通横截面或者不同的第二流体路径的累积的穿通横截面，大于第一流体路径35的穿通横截面。也就是说，在这种情况下，每单位时间由转子13推出的油比经由第一流体路径35流入的油多。因此，在静止状态中灌满油的马达在重新启动时迅速被清空，从而搅动损失限于启动后很短的时间。在此，第一流体路径35的穿通横截面仅须大到足以能够将对于冷却驱动单元3足够量的油导入马达室9中。

视空气是否可以流入马达室9中而定，在所述马达室中存在油-油蒸汽-混合物或者油-空气-混合物。然而，特别是变速器油通常含有大量溶解在油中的空气或者空气泡，从而在这种情况下在推出油时释放空气，即使环境空气没有流入其中。于是，油-空气-混合物——必要时在压力下——也存在。

特别的是，当泵被部分地深地浸在油中时，则优选设置至少一个第三流体路径49，所述第三流体路径从空气环境38尤其优选经由通气管导入马达室9中。当油经由第二流体路径43被推出时，环境空气于是通过第三流体路径49流入马达室9中。为此，第三流体路径优选与空气环境38处于流体连接。为此，泵1的相应的、具有第三流体路径49的区域可以如图所示不浸入油中。但也可能的是，第三流体路径49包括通气管，当泵1完全或至少部分地深地浸入时，所述通气管超过油位S伸出。

尤其优选的是，第三流体路径49包括周壁47中的开口51。当泵以开口51从油中伸出时，或者当从油中伸出的通气管设置在开口51中或开口上时，空气可以优选通过所述周壁流入。

在本实施例中，转子13包围定子31作为外转子。这特别是有利的，因为由此使得附着在转子13上的油在较大的半径上并且在推出开口45的紧附近被加速，从而所述油可以被轻易地推出。

图1还示出虚线53，所述虚线在径向方向上延伸并且垂直于外周壁47并且表示图2中的剖视图的截面区域。

图2a示出了泵1的细节视图，即横截面视图的局部图，其中，图1中的剖切平面设置在线53的高度上。相同并且功能相同的元件用相同的附图标记标示，从而就这方面来说参考上述实施方案。该图特别示出了转子13以及具有周壁47的壳体7。

依据图2a说明了第二流体路径43中的推出开口45的实施例。特别地从图2a可以看清，推出开口45可以如何构造，以便将油从马达室9通过转子13优选以高的推出速度实现高效地推出。

在所示实施例中，推出开口45具有特定的形状：它具有穿通面55，所述穿通面相对于转子13的旋转方向的假想周线基本上垂直地——在这里是完全垂直地——设置。所述旋转方向在图2a中通过箭头P表示。转子13的旋转相对于驱动轴15的纵轴线同心地延伸。因此构造周线是可能的，所述周线相对于驱动轴15的纵轴线同心地延伸并且因此在表示转子13的旋转方向的准周线。穿通面55至少在其与至少一个这种周线的交点上相对于所述周线基本上——在这里完全地——垂直地延伸。附着在转子13上的油由所述转子得到一个主速度分量，所述主速度分量相对于转子13的旋转方向或相对于相应的周线基本上切向地定向。通过以下方式，即，穿通面55相对于转子13的旋转方向的假想周线垂直地设置，使得油可以在其主速度分量的方向上无阻碍地穿过推出开口45。也就是说所述推出开口被如此设置或成形，使得油可以被高效地从转子13推出。

特别优选的是，推出开口45由周壁47的区域57形成，所述区域57——在径向方向上看——缩进。因此，推出开口45与周壁47的一个区域59一起以结构简单的方式构成，所述区域——逆着转子13的旋转方向看——邻接缩进的区域57并且自身不缩进。所述推出开口例如可以模压在壳体中。

特别有利的是，转子13具有外直径，所述外直径仅略小于壳体7的内直径。在这种情况下，在转子13和周壁47之间仅仅设置相对较小的油体积，所述油体积可谓完全通过转子13加速。特别优选的是，缩进的区域57于是如此程度地——在径向方向上看——缩进，使得穿通面55占据周壁47和转子13之间的可用面的大部分。在这种情况下，设置在转子13与周壁47之间的油的显著大的量经由穿通面55推出。在此，缩进的区域57越靠近——在径向方向上看——转子13，则所述转子可以在一定程度上刮去附着在转子13上越多的油，从而油被推出。

图2b示出了推出开口45的另外的实施例的横截面的示意性细节视图。相同并且功能相同的元件用相同的附图标记标示，从而就这方面来说参考上述实施方案。在这里，推出开口45通过周壁47的区域57形成，所述区域57——在径向方向上看——凸出。因此，推出开口45与周壁47的一个区域59一起以结构简单的方式构成，所述区域——逆着转子13的旋转方向看——邻接凸出的区域57并且自身不凸出。所述推出开口例如可以模压在壳体中。

正如已经实施的，优选多于一个推出开口45——在周向上看——设置在周壁47的区域中。在此，这些推出开口或是设置在油位S以上，或是与至少一个通气管连接，所述通气管超过油位S伸出。

总体上，本发明的驱动单元以及本发明的泵由于第二流体路径（所述第二流体路径允许油从马达室9通过转子13推出）大大降低了搅动损失并且因此具有显着提升的效率。因此也降低了消耗的驱动功率，从而所述驱动单元和所述泵特别经济实惠。

参考标记列表

1  泵

3  驱动单元

5  泵单元

7  壳体

9  马达室

11  承载件

13  转子

15  驱动轴

17  内齿轮

19  外齿轮

21  终端盖

23  吸入区域

25  排出口

27  滑动轴承

29  球轴承

31  定子

33  定子绕组

35  流体路径

37  油下环境

38  空气环境

39  室

41  旁路

43  流体路径

45  推出开口

47  周壁

49  圆周流体路径

51  开口

53  线

55  穿通面

57  区域

59  区域

33'  定子绕组

P  箭头

S  油位

Claims (10)

1.一种用于潜油泵的驱动单元（3），具有

-壳体（7）；

-由所述壳体（7）包围的马达室（9）；以及

-设置在所述马达室（9）中的转子（13）；其中，

-设置了从所述壳体（7）的油下环境（37）到所述马达室（9）中的第一流体路径（35），以便允许油从所述油下环境（37）流到所述马达室（9）中，

其特征在于至少一个从所述马达室（9）到所述壳体（7）的空气环境（38）的第二流体路径（43），所述第二流体路径允许通过所述转子（13）将油从所述马达室（9）推出。

2.根据权利要求1所述的驱动单元（3），其特征在于，所述第二流体路径（43）包括推出开口（45），所述推出开口设置在所述壳体（7）的周壁（47）中。

3.根据权利要求2所述的驱动单元（3），其特征在于，所述推出开口（45）具有穿通面（55），所述穿通面相对于所述转子（13）的旋转方向（P）的假想周线基本上垂直地设置。

4.根据权利要求2或3所述的驱动单元，其特征在于，所述推出开口（45）通过所述周壁（47）的——在径向方向上看——缩进或者凸出的区域（57）形成。

5.根据上述权利要求中任一项所述的驱动单元（3），其特征在于，设置至少一个从所述壳体（7）的空气环境（38）到马达室（9）的第三流体路径（49），当油经由所述第二流体路径（43）被推出时，环境空气能够通过所述第三流体路径流入所述马达室（9）中。

6.根据权利要求5所述的驱动单元（3），其特征在于，所述第三流体路径（49）包括所述壳体（7）的周壁（47）中的开口（51）。

7.根据上述权利要求中任一项所述的驱动单元（3），其特征在于，所述第一流体路径（35）经由驱动轴（15）的轴承（27）和旁路开口（41）延伸，所述马达室（9）通过所述旁路开口与包围所述驱动轴（15）的室（39）形成流体连接。

8.根据上述权利要求中任一项所述的驱动单元（3），其特征在于，所述驱动单元（3）被构造成电动机，所述电动机包括定子（31）。

9.根据权利要求8所述的驱动单元（3），其特征在于，所述转子（13）作为外转子包围所述定子（31）。

10.一种泵（1）、特别是潜油泵，其特征在于根据权利要求1至9中任一项所述的驱动单元（3）。

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