CN108350887B - 车辆冷却回路的冷却泵的包括转子体的转子组 - Google Patents

Abstract

车辆冷却回路的冷却泵(900)的转子组(1)。转子组(1)包括轴(2)和固定在轴(2)上的转子(3)；其中转子(3)包括转子架(30)，转子架具有容纳多个插入件(31)的多个极腔(310)。转子组(1)包括主装置(5)，主装置包括从轴(2)延伸并围绕转子(3)的转子体(53)，适于在轴处整体地支撑转子(3)。主装置(5)还包括叶轮体(54)，叶轮体在轴(2)的与转子(3)相对的端部处从轴(2)径向延伸。

Description

车辆冷却回路的冷却泵的包括转子体的转子组

技术领域

本发明涉及一种用于车辆冷却系统的冷却泵的转子组。本发明还涉及包括所述转子组的冷却泵以及所述转子组的制造方法。

背景技术

用于车辆冷却系统的已知冷却泵通常适于将预定量的冷却液朝车辆的需要在车辆寿命周期和使用的特定时间冷却的预定组件移动。这些组件包括发动机，还包括涡轮增压机(或涡轮增压器)、废气再循环系统等。

在现有技术中，已知了电动冷却泵，其中叶轮通过电子控制的电动机运动；这些泵包括多个组件：其中有例如叶轮、其上安装有叶轮的旋转轴、在轴上操作的电动机组，以及控制所述电动机的电子机构。

因此，这些泵的若干组件需要复杂的生产操作和复杂的组装步骤。

由于上述原因，这些泵通常很昂贵，并且由于其复杂性，经常发生故障或寿命周期相当短。

为了避免这些问题，这些泵的一些组件被生产成符合高质量标准，并且具有特别复杂的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种转子组，该转子组解决了上述与已知解决方案相关的缺点，例如提供了通过简化的生产和组装过程可获得的有限数量的组件。

该目的通过本申请的转子组、包括转子组的冷却泵以及转子制造方法来实现。其中，车辆冷却回路的冷却泵的转子组，包括:-轴，所述轴沿着旋转轴线延伸，-转子，所述转子固定到所述轴的转子端，并且所述转子包括：转子架，所述转子架具有中心腔，所述轴在所述中心腔内延伸；和多个插入件，适于作为转子磁极来操作；-主装置，所述主装置沿着所述旋转轴线延伸并包括:i)转子体，所述转子体从所述轴延伸并围绕所述转子，适于在所述转子端处整体地支撑所述转子；和ii)叶轮体，所述叶轮体在所述轴的与所述转子端相对的叶轮端处从所述轴径向延伸。

附图说明

下面将借助附图详细描述本发明的目的，附图中:

-图1是根据本发明的优选实施方式的包括转子组的冷却泵的分离部分的透视图；

-图1’是图1的冷却泵的剖视图；

-图2是本发明的根据优选实施方式的转子组的透视图；

-图2’是沿着图2的转子组的平面V-V截取的剖视图；

-图3a和图3b分别是图2和图2’所示转子组中包括的转子的叶轮侧透视图和相对侧透视图；

-图4示出了图2和图2’所示转子组中包括的轴的透视图；

-图5a、图5b、图5c和图5d分别示出了根据优选实施方式的转子组的模制生产步骤，将轴和转子架容纳在模具中的步骤，注入流体材料的第一步骤，注入流体材料的第二步骤，以及拔出销元件的第三步骤和最后步骤的剖视图；

-图5a’、图5b’、图5c’和图5d’示出了图5a、图5b、图5c和图5d中的生产步骤的透视图；

-图6是包括根据本发明第二优选实施方式的转子组的冷却泵的分离部分的透视图；

-图6’是图6中的冷却泵的剖视图；

-图7是本发明的根据第二优选实施方式的转子组的透视图；

-图7’是沿着图7的转子组的平面V-V的截取的剖视图；

-图8示出了图7和图7’所示转子组中包括的轴的侧视图；

-图9示出了沿着根据图7的实施方式(但是在第二实施方式变型中)的转子组的平面VI-VI截取的剖视图。

具体实施方式

在上述附图中，附图标记1整体上表示本发明所涵盖的转子组。具体而言，该转子组1在汽车行业中用作车辆冷却回路的冷却泵900的组件，如下所述。

在优选实施方式中，转子组1包括沿着轴线X-X延伸的轴2。

优选地，轴2本身是组件；优选地，轴2由金属制成。然而，如下所述，在一些其它实施方式中，轴2是转子组的其它组件的一体部分。

根据本发明的优选实施方式，转子组1包括固定到轴2的转子端23的转子3。如下所述，转子3适于由定子930电磁致动旋转，定子930又由电子控制机构931控制(根据优选实施方式，在本发明所涵盖的范围内，定子930和电子控制机构931又包括在泵900中)；其中轴2与转子3一体旋转。

因此，优选地，转子3的旋转对应于轴2的旋转。

根据优选实施方式，转子3包括转子架30，转子架具有中心腔320，轴2在中心腔中轴向延伸。

在一个优选实施方式中，转子3还包括多个极腔(polar cavity)310，这些极腔优选轴向地布置在转子架30的周壁附近或周壁上，其中所述极腔适于与定子930接合。

根据优选实施方式，转子3包括适于作为转子磁极操作的多个插入件31，其优选地与相应的定子磁极接合。

在转子架30设置有极腔310的实施方式中，插入件31容纳在所述极腔310中。在转子3的其它实施方式中，其中转子架30不具有极腔310，插入件31设置(例如胶合)在转子架30的外壁上。

优选地，插入件31是磁敏感的，即适于被磁场推动，以使转子3和轴2旋转。优选地，插入件31由例如铁磁材料制成，可磁化。

根据优选实施方式，转子架30由轴向对齐的多个金属片元件30’构成。

换句话说，优选地由金属制成的每个金属片元件30’在其表面上具有中心开口和多个极开口，使得一旦金属片元件30’轴向对准，就产生相应的中心腔320和任何极腔310。

优选地，在转子架的横向端处的金属片元件30’具有至少一个径向突起310’内极开口，其适于轴向锁定轴向插入转子架30中的相应插入件31。

根据本发明的优选实施方式，转子组1包括主装置5。具体地，主装置5具有双重功能，即在转子3与轴2接合时为转子3提供支撑，并且允许冷却液体在冷却回路中旋转和循环。

根据优选实施方式，主装置5制成一件式。

根据另一优选实施方式，主装置5制成两件式。

优选地，主装置5选自聚合物材料，例如PPS(或聚苯硫醚(polyphenylenesulfide))，优选地装载在玻璃纤维中。换句话说，主装置5由半结晶高性能热塑性材料形成，该材料具有优异的机械性能(抗变形、刚性和强度)以及优异的耐热和耐化学性，从而适合于浸没在冷却流体中起作用。

优选地，主装置5在高度上沿着轴线X-X延伸

根据优选实施方式，主装置5包括转子体53，转子体适于在轴2的转子端23处牢固地支撑转子3。

优选地，转子体53从轴2延伸，例如径向延伸，直到完全包围转子3。

根据优选实施方式，转子体53还适于锁定和覆盖设置在转子架30上的插入件31。

优选地，转子体53适于将相应的插入件31锁定在极腔310中，优选地锁定在配备有包括径向突起310’的金属片元件30’的转子架30侧的相对侧。

此外，优选地，转子体53包括设置在转子3与轴2之间的隔离层532。换句话说，转子架30与轴2之间没有接触，使得转子3也在中心腔320附近与外部环境隔离。

此外，根据优选实施方式，根据上述内容，转子架30具有平行于轴线X-X的多个通孔350；在该实施方式中，转子体53包括分别容纳在所述通孔350中的多个支撑销530。

根据优选实施方式，主装置5还包括叶轮体54，该叶轮体在与转子端23相对的叶轮端24处从轴2径向延伸。优选地，叶轮体54与轴2一体旋转，并且适于控制冷却液体在冷却回路中的循环。

换句话说，主装置5包括从轴2径向延伸的径向叶轮体54。叶轮体54的几何形状无限制。

优选地，轴2包括设有径向腔的至少一个外表面部分28，主装置5适于一体地接合到径向腔。优选地，转子端23和叶轮端24各自的外表面部分28均设有径向腔，例如，它们具有滚花外表面。

在一个优选实施方式中，主装置5整体地直接围绕轴2和转子3模制。

优选地，转子体53的外壁具有小于1毫米的最大厚度，优选地为0.7毫米，以便当转子30安装在冷却泵900中时，允许转子30在与定子930电接合时有效地起作用，而不影响泵的效率。

根据优选实施方式，主装置5包括套环55，套环在高度上沿着轴线X-X径向围绕轴2在转子体53与叶轮体54之间延伸。

根据优选实施方式，主装置5包括整体模制在轴2和转子3周围的转子体53。优选地，主装置5包括相继装配在轴2上的叶轮体54。

本发明还涵盖车辆冷却系统的包括上述转子组1的冷却泵900。

优选地，冷却泵900包括可与冷却系统的通道(吸入和排出)连接的泵体912。具体而言，泵体912包括可与所述通道连接的所需元件和适于容纳各种组件的壳体元件。

优选地，在第一实施方式变型中，泵体912限定水室914，转子组1(即叶轮体54和包含转子3的转子体53)容纳在水室914中。优选地，在水室914内，确定了叶轮室914’特别适于容纳叶轮体54和通过叶轮体54运动的预定量的水。此外，泵体912限定密封室913，该密封室与水室914密封地分离，密封室容纳定子组930和电子控制机构931，定子组和电子控制机构进而包括在冷却泵900中。

优选地，定子组930根据电子控制机构931的命令与转子30电磁接合。换句话说，电子控制机构931命令定子930作用于转子30，使转子30旋转，并致使叶轮体54也旋转。

在优选实施方式中，泵体912在其内部包括中心结构912’，该中心结构912’适于旋转地支撑转子组1，并且将水室914和密封室913彼此分离。优选地，转子组1的一端，特别是轴2，由中心结构912’旋转支撑。优选地，泵体912包括适于旋转地支撑转子组1的另一端的支撑部分912”。

在实施方式的第二优选变型中，泵体912限定水室914，转子组1的一部分(尤其是其叶轮体54)容纳在水室914中。优选地，在所述水室914中，确定了叶轮室914’特别适于容纳叶轮体54，叶轮体在其内旋转运动以移动水。

此外，泵体912限定转子室915，转子室适于容纳包含转子3的转子体53。

此外，泵体912限定密封室913，密封室与水室914密封地分离，容纳定子组930和电子控制机构931，定子组和电子控制机构进而包括在冷却泵900中。类似于前述实施方式，定子组930根据电子控制机构931的命令与转子30电磁接合。换句话说，电子控制机构931命令定子930作用于转子30使得转子30旋转并且还致使安装在转子30上的叶轮体旋转。

在优选实施方式中，泵体912在其内部包括中心结构912’，该中心结构适于旋转地支撑转子组1并将转子室915和水室914与密封室913分离。

此外，优选地，所述中心结构912’还包括分离和支撑凸缘912”’，其适于将水室914与转子室915分离并且旋转地支撑转子组1。优选地，实际上，分离和支撑凸缘912”’适于旋转地接合转子组1，特别是旋转地接合插在转子体53与叶轮体54之间的轴2。优选地，分离和支撑凸缘912”’容纳适于允许轴2旋转的低摩擦系数元件。

优选地，如图6所示，作为示例，转子组1的一端由中心结构912’旋转地支撑，而中间部分由分离和支撑凸缘912”’支撑。

此外，本发明还涵盖上述转子组1的制造方法。该制造方法借助压力机例如特殊形状的模具700来实施，该压力机确定转子隔室703和叶轮隔室704，转子隔室703和叶轮隔室704优选通过套环隔室705彼此连通，其中所述区域具有与转子组1的相应组件的形状基本互补的形状。

优选地，制造方法包括以下步骤:

-将转子3以及有可能将轴2容纳在特殊形状的模具700中；

-注入液体材料以填充模具700，换句话说，填充叶轮隔室704、转子隔室703和套环隔室705；

-等待材料冷却和固化，构成主装置5；

-从模具700移除主装置5。

根据优选实施方式，注入材料的步骤如下：在平行于轴线X-X的方向上注入材料，使得材料首先填充叶轮隔室704，然后填充转子隔室703。

根据优选实施方式，制造方法还包括以下步骤:

-加热转子3并可能加热轴2。

优选地，在模制步骤期间对转子3以及有可能对轴2进行加热以促进塑料粘附，并且不会由于材料的过早固化而产生机械应力和热应力。

优选地，所述制造方法还包括以下步骤:

-将模具700加热到预定温度并将模具保持在所述温度。

优选地，对模具700进行加热(并且保持在预定的温度范围内)以促进塑料流动，避免由于材料的过早固化而引起的热应力和机械应力。优选地，将模具700加热到高于145℃的温度

优选地，压力机包括多个销元件710，销元件延伸到模具的转子隔室703中，在销元件710上，转子架30拧入相应通孔350中；当使用该压力机时，制造方法还包括以下步骤:

-在材料的注入步骤期间平行于轴线X-X轴向移动所述销元件710，使得注入的液体材料进入所述通孔350内，封闭通孔并形成支撑销530。

可类似地重复上述制造方法来生产转子组1的第二实施方式，其中转子体53和叶轮体54处于两个不同的部分。具体地说，这种制造方法通过压力机来实施，例如使用特殊形状的模具700，该模具确定转子隔室703，该转子隔室703具有与转子组1的相应组件的区域基本互补的区域。

换句话说，所述模具700不具有上述叶轮隔室704和套环隔室705，并且该方法中将液体材料注入模具700的步骤填充转子隔室703。

虽然叶轮隔室704不存在，但是所有上述步骤以相同的方式执行：例如，通过在平行于轴线X-X”的方向上从上向下注入材料来执行材料的注入步骤；例如，再次在压力机上执行所述方法，该压力机包括延伸到模具的转子隔室703中的多个销元件710，转子架30拧入该销元件上的相应的通孔350中。换句话说，与上述类似，当使用该压力机时，制造方法包括以下步骤:

-在材料的注入步骤期间平行于轴线X-X轴向移动所述销元件710，使得注入的液体材料进入所述通孔350内，封闭通孔并形成支撑销530。

在“一体式”实施方式中，即包括转子体53和叶轮体54，以及在“简单”实施方式中，即包括彼此分离的转子体53和叶轮体54，本发明的转子组1的另一个特征是提供了平衡盘39，平衡盘优选地由金属制成，在该平衡盘39上可执行去除材料的机械操作，使得可恢复转子3、转子体53和轴2之间相对于旋转轴X-X的任何质量不平衡

换句话说，如果在模制步骤中，转子3和转子体53不与轴2并因此与轴线X-X同轴，则借助于平衡盘39上的特定机械操作来恢复质量相对于轴线X-X的对准。

优选地，平衡盘39位于转子架30’的一端，以允许在其上执行所述机械操作。优选地，在模制操作中(类似于上述操作)，转子体53适于至少部分地恢复平衡盘39，覆盖平衡盘39并将其锁定。优选地，平衡盘39位于转子3的底部，例如，其底部容纳在转子隔室703中。

创新地，本发明的转子组、冷却泵和转子组的制造方法解决了已知技术的问题。有利地，实际上，只有少数组件需要特定的组装步骤，因为这些组件在单个工艺步骤中制成为单件。换句话说，有利地，这些组件的生产和组装更快，并且成本更低。

有利的是，转子组和包括转子组的冷却泵与现有技术的解决方案相比其尺寸非常紧凑的：这些组件因此比现有技术的解决方案占用更少的空间，从而使它们在相应车辆的发动机舱中的总尺寸最小化。因此，从节省汽车行业空间的观点来看，转子组是极其有利的。

另一个有利的方面在于，由于不由操作者执行，所以许多组装操作更可靠：例如，在本发明的转子组中，不再存在通过叶轮和/或转子在相应轴上的干涉而进行的收缩配合步骤和/或插入步骤。

另一个有利方面在于，主装置的转子体适于成块包封(pack block)转子，特别是包括转子架和容纳在转子体中的插入件的金属片元件。

有利地，主装置的转子体适于保护转子(尤其是插入件)免受外部因素，例如润湿转子的水或湿气的影响。此外，有利地，转子体将转子与包括轴的其它组件隔离(在轴又包括在主装置中的实施方式中)。

另一有利方面在于，在轴不与其它组件共同模制的实施方式中，所述轴适于保持转子组沿其轴线对齐。

有利地，由于平衡盘的存在，在模制步骤中，通过在所述盘上进行简单的机械操作来恢复转子与轴之间的任何不对准。

创新性地，转子组的制造方法简单，因为它不需要很强的操作技能；实际上，该方法是半自动的。

有利地，加热的模具允许注入到模具中的流体材料更慢且更受控地冷却。

此外，有利地，容纳在模具中的加热组件使得注入的流体材料较慢地冷却，提高了主装置的质量。

显然，本领域技术人员为了满足实际需要，可以对泵组进行改变，所有这些改变都包含在由所附权利要求限定的保护范围内。

此外，描述为属于可能实施方式的每个变型可以独立于所描述的其它变型来实现。

Claims (17)

1.车辆冷却回路的冷却泵(900)的转子组(1)，包括:

-轴(2)，所述轴沿着旋转轴线(X-X)延伸，

-转子(3)，所述转子固定到所述轴(2)的转子端(23)，并且所述转子包括：转子架(30)，所述转子架具有中心腔(320)，所述轴(2)在所述中心腔内延伸；和多个插入件(31)，适于作为转子磁极来操作；

-主装置(5)，所述主装置沿着所述旋转轴线(X-X)延伸并包括:

i)转子体(53)，所述转子体从所述轴(2)延伸并围绕所述转子(3)，适于在所述转子端(23)处整体地支撑所述转子(3)；和

ii)叶轮体(54)，所述叶轮体在所述轴(2)的与所述转子端(23)相对的叶轮端(24)处从所述轴径向延伸，

其中，所述转子架(30)具有平行于所述旋转轴线(X-X)的多个通孔(350)，其中，所述转子体(53)包括分别容纳在所述通孔(350)中的多个支撑销(530)。

2.根据权利要求1所述的转子组(1)，其中，所述转子体(53)由选自聚合物材料的材料制成。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的转子组(1)，其中，所述转子体(53)在所述轴的所述转子端(23)处直接形成在所述轴(2)上，并且所述叶轮体(54)在所述轴的所述叶轮端(24)处装配在所述轴(2)上。

4.根据权利要求1或2所述的转子组(1)，其中，所述转子架(30)限定布置在所述转子架(30)周围的多个极腔(310)，所述插入件(31)分别容纳在所述极腔中，并且所述转子体(53)适于将所述极腔(310)中的各个所述插入件(31)锁定至所述转子架(30)。

5.根据权利要求1或2所述的转子组(1)，其中，所述转子架(30)由轴向对齐的多个金属片元件(30’)构成。

6.根据权利要求1或2所述的转子组(1)，其中，所述转子(3)包括平衡盘(39)，所述转子(3)、所述转子体(53)和所述轴(2)之间相对于旋转轴线(X-X)的任何质量不平衡能通过所述平衡盘(39)恢复。

7.根据权利要求1或2所述的转子组(1)，其中，所述轴(2)包括至少一个外表面部分(28)，至少一个所述外表面部分设置有径向腔，所述转子体(53)适于整体地接合到所述径向腔。

8.根据权利要求1或2所述的转子组(1)，其中，所述转子体(53)包括设置在所述转子(3)与所述轴(2)之间的隔离层(532)。

9.根据权利要求1或2所述的转子组(1)，其中，所述轴(2)也是所述主装置(5)的整体的部分。

10.根据权利要求2所述的转子组(1)，其中，所述材料为PPS，所述材料装载在玻璃纤维中。

11.一种车辆冷却系统的冷却泵(900)，所述冷却泵包括根据权利要求1至10中的任一项所述的转子组(1)，其中，所述冷却泵(900)包括能与所述冷却系统的通道连接的泵体(912)，所述泵体限定水室(914)，所述转子组(1)的一部分容纳在所述水室中，所述泵体限定转子室(915)，所述转子室适于容纳包含所述转子(3)的所述转子体(53)，并且所述泵体限定密封室(913)，定子组(930)和电子控制机构(931)容纳在所述密封室中，所述定子组和所述电子控制机构进而包含在所述冷却泵(900)中；

其中，所述泵体(912)包括中心结构(912’)，所述中心结构适于使所述水室(914)与所述转子室(915)分离并且旋转地支撑所述转子组(1)。

12.根据权利要求11所述的车辆冷却系统的冷却泵(900)，其中，所述叶轮(54)容纳在叶轮室(914’)中，所述中心结构包括分离和支撑凸缘(912”’)。

13.一种使用压力机制造根据权利要求1至10中的任一项所述的转子组(1)的制造方法，包括以下步骤:

-将所述转子(3)和/或所述轴(2)容纳在具有转子隔室(703)的特定形状的模具(700)中；

-注入液体材料以填充所述模具(700)；

-等待所述液体材料冷却固化，形成所述主装置(5)；

-从所述模具(700)移除整个所述主装置(5)。

14.根据权利要求13所述的转子组(1)的制造方法，其中，通过在平行于所述旋转轴线(X-X)的方向上注入所述液体材料以使得所述液体材料从顶部朝底部填充所述转子隔室(703)来执行注入所述液体材料的步骤。

15.根据权利要求13至14中的任一项所述的转子组(1)的制造方法，包括以下步骤:

-将所述转子(3)和所述轴(2)加热到预定温度。

16.根据权利要求13至14中的任一项所述的转子组(1)的制造方法，包括以下步骤:

-将所述模具(700)加热到预定温度并将所述模具保持在所述温度。

17.根据权利要求13至14中的任一项所述的转子组(1)的制造方法，其中，所述压力机包括多个销元件(710)，多个所述销元件在所述模具(700)的所述转子隔室(703)中延伸，在多个所述销元件上，所述转子架(31)插入到相应的所述通孔(350)中，其中，所述制造方法包括以下步骤:

-在所述液体材料的注入阶段期间，平行于所述旋转轴线(X-X)轴向移动所述销元件(710)，使得注入的所述液体材料进入所述通孔(350)内部，封闭所述通孔并形成所述支撑销(530)。