CN114270042A

CN114270042A - 泵

Info

Publication number: CN114270042A
Application number: CN202080059381.4A
Authority: CN
Inventors: P·F·克罗西奥
Original assignee: VHIT SpA
Current assignee: VHIT SpA
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2022-04-01
Also published as: DE112020003949T5; US11965505B2; WO2021032808A1; IT201900014913A1; US20220275803A1

Abstract

一种泵，包括：‑用于泵送工作流体的泵送装置(2)；‑用于驱动所述泵送装置(2)的电动机(3)；所述电动机(3)包括相互作用以致动所述泵送装置(2)的定子(31)和转子(32)；所述转子(32)能够围绕旋转轴线(320)旋转；‑包围所述电动机(3)的定子(31)的壳体(8)；‑用于控制所述电动机(3)的电子单元(4)；‑用于在所述泵送装置(2)下游输送工作流体的管道(5)；‑用于冷却所述电动机(3)和所述电子单元(4)的冷却管线(6)，所述冷却管线(6)永久打开并抽出由所述泵送装置(2)处理的工作流体中的一些。所述冷却管线(6)包括从所述泵送装置(2)的输送区域(22)发展而来的第一管道(61)。

Description

泵

技术领域

本发明涉及一种泵、特别是一种称为ELOP(电动油泵)的泵。其可用于将工作流体(例如出于润滑和/或冷却和/或致动的目的)输送到传动装置、例如可能是电动轴传动装置(“e-Axle”)或“扭矩矢量”差速器或其他静态或动态应用。这种类型的泵包括泵送装置、致动泵送装置的电动机和用于控制电动机的电子单元。

背景技术

存在已知的ELOP泵，其中一些工作流体在被泵送装置处理之前被分出并流过电动机处的管道以冷却电动机。然后工作流体被输送到由泵提供服务并位于输送端的外部装置。

这种方案的缺点在于泵送区域的吸入压力下降，这是因为一些流体被送到电动机的冷却管道。

发明内容

本发明的目的是提出一种泵，其可以避免吸入压力下降，同时优化流体的分布并因此优化冷却。

所述技术目标和特定目的基本上通过具有在所附权利要求中的一项或多项权利要求中描述的技术特征的泵来实现。

附图说明

本发明的其他特征和优点将通过对如附图所示的泵的描述而变得更加明显，所述描述用于引导并且因此是非限制性的，其中：

-图1示出了根据本发明的泵的透视图；

-图2示出了根据本发明的泵的第一构造方案的截面图；

-图3示出了沿图2或图6的截面A-A截取的截面图；

-图4和图5示出了分别沿图2的截面B-B、C-C截取的截面图；

-图6示出了根据本发明的泵的第二构造方案的截面图；

-图7和图8示出了分别沿图6的截面B-B、C-C截取的截面图；

-图9示出了图8所示方案的一种替代方案；

-图10示出了图6的泵的构件；

-图11示出了根据本发明的泵的另一构造方案。

具体实施方式

在附图中，附图标记1表示泵、特别是ELOP(电动油泵)。便利地，泵1处理的工作流体为油，但也可以处理其他类型的工作流体(通常是不可压缩类型的)。

泵1便利地包括用于泵送工作流体的装置2。便利地，泵送装置2包括齿轮泵送装置(但可以替代地包括叶片泵、离心泵或其他类型的泵)。优选地，泵送装置2包括第一齿轮和第二齿轮，它们一个位于另一个内部并彼此接合(该方案在本领域中也称为内齿轮油泵)。便利地，泵送装置2包括一个或多个入口。

泵1还包括用于致动泵送装置2的电动机3。优选地但不是必须地，电动机3是无刷电动机。电动机3包括定子31和转子32，它们相互作用以致动泵送装置2。转子32可围绕旋转轴线320旋转。便利地，泵1包括由电动机3致动的传动轴33，其驱动泵送装置2的至少一部分旋转。转子32与轴33形成一体。另一方面，定子31固定到泵壳80。定子31优选地包括绕组310。这些绕组310限定极尖。

泵1便利地包括用于控制电动机3的电子单元4。电子单元4因此能够调节电动机3的运动。电子单元4便利地是多功能的。电子单元4(例如至少一个电子电路板)便利地容纳并固定在泵壳80中。

泵1可包括附加泵送装置200。在这种情况下，泵1可称为“串联泵”。便利地，附加泵送装置200由驱动泵送装置2的同一电动机3驱动。便利地，泵送装置2和附加泵送装置200同轴。附加泵送装置200可以在泵1之外将工作流体输送到与上述泵送装置2相同的用户或不同的用户。此外，泵送装置2和附加泵送装置200可以由独立的吸入管道供应。在优选的方案中，泵送装置2比附加泵送装置200更靠近电动机3。便利地，泵1可以包括第二附加泵送装置2000(关于其，可以有利地重复以上对附加泵送装置200给出的描述)。例如，图11示出了泵送装置2、附加泵送装置200和第二附加泵送装置2000。

泵1包括用于输送工作流体的管道5。管道5在泵送装置2的下游。例如，如上所述，其能够将工作流体(通常是油)输送到泵1之外的至少一个用户。

泵1还包括用于冷却电动机3和电子单元4的管线6。优选地，冷却管线6是永久打开的并且排出由泵送装置2处理的一些工作流体。因此没有阻碍工作流体的流动或仅在超过预定压力时才允许流动的止回阀。

冷却管线6便利地包括从泵送装置2的输送区域22发展而来的第一管道61。因此第一管道61是用于冷却电动机3和电子单元4的工作流体的分泄滞流。便利地，输送管道5和第一管道61分别从泵送装置2的两个相反侧发展。第一管道61具有入口610。

便利地，在优选的非限制性方案中，输送管道5的口部51和第一管道61的入口610分别面向泵送装置2的两个相反侧。特别地，输送管道5和第一管道61是从泵送装置2的高压区域发展而来。便利地，流过第一管道61的工作流体的流动优选地在流速或压力方面被调节，以产生均匀分布在电气/电子零件中的热交换。工作流体的流动在泵1的设计和测试阶段根据特定应用的要求(例如，在最高温度且在最低压力下；通过这样做，在泵的其他所有运行条件下，油的流率将确保足以达到目的)被校准。

在泵1的优选的安装构造中，第一管道61位于泵1的下部区域中。特别地，在优选的安装构造中，第一管道61位于旋转轴线320之下(这种情况是在位于该第一管道61的入口和出口处的两个竖直平面之间的区域中进行评估的)。特别地，在优选的安装构造中，旋转轴线320处于基本水平的位置。因此电动机3处于自动排气状态。然而，泵1也可以竖直安装。在这种情况下，安装可以在两个可能的取向、特别是电子单元4位于顶部或底部的取向进行。将电子单元4置于底部的方案在两种可能的取向之间是优选的，但是即使电子单元4位于顶部，泵送装置2也通过抽吸将工作流体抽回(这将在下文中更清楚地说明)，因此仍然允许空气流出。替代地，泵1可以以任何取向和介于所描述的方案之间的任何方向安装。

便利地，电动机3介于泵送装置2和电子单元4之间。便利地，泵1包括用于泵送装置2的外壳20、用于电动机3的外壳30和用于电子单元4的外壳40。用于泵送装置2的外壳20和用于电动机3的外壳30彼此相邻。电动机3所在的外壳30与泵送装置2所在的外壳20流体地连通。便利地，外壳30至少部分地填充有工作流体(在优选的方案中，外壳30被完全填充或至少90％填充)。因此，电动机3至少部分地、优选地完全地或至少90％浸入工作流体中。便利地，电子单元4所在的外壳40与电动机3所在的外壳30分开。便利地，电子单元4所在的外壳40与电动机3所在的外壳30流体动力学地隔离。这通常借助于不透流体的导热壁41发生。导热壁便利地成形以优化热交换(例如，在需要更大冷却的情况下，其具有更小的厚度)。来自泵送装置2的工作流体不会渗透到外壳40中。电动机3由泵送装置2处理和输送的工作流体冷却和润滑。

如图6中的示例所示，平行于旋转轴线320的至少一条假想直线7与所述电动机3(定子31或转子32、所述电子单元4和所述泵送装置2)相交。这些元件因此被轴向分配。

如上所述，用于冷却电动机3和电子单元4的工作流体在泵送装置2的下游遇到第一管道61(在本说明书中，表述“上游”和“下游”是指工作流体的流动)。第一管道61纵向发展并且具有凸出的正交截面(相对于纵向发展)。

便利地，第一管道61限定至少一个流体通道横截面，当该横截面正交于所述纵向发展线确定时，其是凸出的。便利地，对于纵向发展的至少90％，当流体通道截面确定正交于所述纵向发展线时，其是凸出的。工作流体在第一管道61内不接触轴33。

如上所述，第一管道61的入口610面向泵送装置30。

泵1包括至少部分地包围电动机3的壳体8。其形成泵壳80的一部分。第一壳体8便利地围绕定子31和转子32。泵壳80还包括盖子81，该盖子81接合到所述壳体8并限定电子单元4的外壳。第一管道61由所述壳体8围绕和限定。围绕并限定第一管道61的壳体8是单个一体式壳。便利地，第一管道61包括多个连续部分，在其中通道截面逐渐减小。便利地，第一管道61具有由自身封闭的单个周边线限定并且便利地为圆形的至少一个通道截面。优选地，第一管道61内没有主体。

第一管道61沿着其发展远离泵送装置2延伸且远离转子32的所述旋转轴线320延伸。第一管道61发展直到其遇到与壳体8紧固(例如通过过盈配合或粘合)到定子31所在区域相邻的区域。

如图2或图6中的示例所示，第一管道61具有直的纵向发展轴线。其是从泵送装置2所位于的腔室发展而来。

便利地，冷却管线6(换句话说，旨在用于冷却电动机3和电子单元4的管线)包括来自容纳泵送装置2的所述外壳20(腔室)的单个出口管线。该出口管线由第一管道61限定。在一种替代方案中，冷却管线6可以包括来自外壳20的多个出口管线。

如图2中的示例所示，冷却管线6便利地包括至少第一腔621，所述工作流体在其中循环。第一腔621位于第一管道61的下游。第一管道61和所述第一腔621将工作流体输送离开泵送装置2。便利地，第一腔621(特别是至少与纵向发展正交的截面)部分地由定子31限定并部分地由壳体8限定。从第一管道61到第一腔621的通道例如通过工作流体方向的改变来标记。然而，如果需要，工作流体可以遵循相同的方向。便利地，第一腔621仅由定子31和壳体8的组合限定。第一腔621限定了延伸到壳体8中而不延伸到定子31中的凹部(因此定子31不具有限定第一腔621的凹部；相反，定子31的有助于限定第一腔621的部分是凸的)。这是因为壳体8的成形比定子31的成形成本低，并且可以在例如锻造或铸造过程中进行；这可以降低成本。第一腔621位于第一管道61的下游。在图2的替代方案中，第一腔621是第一管道61的延续(但具有不同的发展方向；如果需要，其可以遵循相同的方向)。

在图6-8所示的替代方案中(并且也在图9和图10所示的方案中)，冷却管线6包括(并且特别是分支到)：

-输送歧管91(其可以具有相对于发展线的恒定或可变的横截面；这使得输送压力能够被更好地控制以达到最佳流动校准的目的)；

-多个腔62。

在本说明书中，“歧管”被认为是指多个管道和/或间隙和/或腔在其中发展或从其开始发展的腔室。因此其具有收集和/或分配工作流体的功能。

便利地，冷却管线6包括多个输送管道(方案未示出)，其便利地将泵送装置2的输送区域22连接到输送歧管91。

如上所述，在所述至少第一腔621的上游(或在输送歧管91的上游)，冷却管线6包括具有凸截面的第一管道61，该第一管道从泵送装置2的输送区域22发展而来。

第一管道61通向输送歧管91(见图2)或直接通向第一腔621(见图7)。第一管道61和所述腔62将工作流体输送离开泵送装置2。

第一腔621形成所述多个腔62的一部分。

多个腔62从输送歧管91发展而来。所述工作流体流过所述多个腔62。多个腔62围绕定子31分布。

输送歧管91将工作流体(它是一种冷却流体)分配到各个腔62中。

这些腔62部分地由定子31限定并且部分地由外壳8限定。

输送歧管91和腔62被便利地校准。它们便利地设计和/或形成为合适的收缩。

输送歧管91便利地具有环形发展。便利地，其包括/是形成在所述壳体8中的凹槽。该凹槽是环形的。该输送歧管91的壁有利地由定子31限定

第一腔621和/或多个腔62和/或输送歧管91优选地由至少部分地形成在壳体8中(优选仅在壳体8中)的凹部限定，该凹部通常通过锻造和/或铸造或通过在锻造和/或铸造之后使用机床形成。

便利地，腔62延伸到壳体8中而不延伸到定子31中。如上所述，腔62由在壳体8内延伸并且面向定子31的凹部限定。因此腔62可以由辐射单元来限定。便利地，定子31在腔62处具有没有凹部(看起来基本光滑)的外表面。便利地，定子31包括用于相对于壳体8角定位的至少一个参考标识95(例如，突起)。这对于定相相位很有用。例如，定子31因此可以包括圆柱形的外表面，除了所述至少一个角度参考标识95。

在替代方案中，腔62可以至少部分地形成在定子31中、例如在具有突起的定子中。

便利地，腔62以相等的周向间距分布。例如，腔62可以彼此平行地发展。便利地，在优选但非排他性的方案中，它们沿平行(或基本平行)转子32的旋转轴线320的方向纵向发展。在一种替代方案中，它们可以例如螺旋发展。

便利地，冷却管线6包括热交换歧管92，第一腔621通向该热交换歧管92，旨在冷却电子单元4。便利地，所述多个腔62通向热交换歧管92。热交换歧管92为离开各个腔62的流体的出口压力提供更大的均匀性。热交换歧管92接触所述外壳40的壁41。

如图9中的示例所示，在与所述转子32的旋转轴线320正交的至少一个平面中，所述腔62中的至少两个腔具有彼此不同的截面(这是基于由于歧管91的小通道截面而导致压力下降较大的假定)。便利地，这使得热交换歧管92的入口处的流率能够在周向上均匀且平均分布。特别地，所述腔62的截面沿着环形发展而逐渐增加。

特别地，第一管道61在与具有最大收缩的腔62等距且最靠近并与具有较大截面的腔相对的点处通向输送歧管91。

在图8的方案中，在与所述转子32的旋转轴线320正交的至少一个平面中，至少多个所述腔具有彼此相等的截面(这基于歧管91中的压力下降几乎可忽略的假定)，以使热交换歧管92的入口处的流率能够在周向上均匀且平均分布。

冷却管线6便利地包括位于热交换歧管92下游的回流歧管93。

便利地，热交换歧管92是环形的。便利地，热交换歧管92位于电子单元4的外壳40之后。

便利地，回流歧管93是环形的。便利地，其位于定子31相对于热交换歧管92相反的一侧。定子31完全位于热交换歧管92与回流歧管93之间。

冷却管线6还包括用于将流体从所述热交换歧管92连通到所述回流歧管93的装置63。这通过流过定子31便利地发生。因此装置63至少部分地由定子31限定。便利地，定子31与流过装置63的流体中的至少一些接触。因此，流过装置63的工作流体接触定子31。优选地，装置63包括工作流体从歧管92流向歧管93所流过的所有间隙(或通道)，并且这些间隙(或通道)中的每一个至少部分地由定子31限定。

流过装置63的流体中的至少一些与转子32接触。

流体连通装置63包括在热交换歧管92与回流歧管93之间形成的多个回流间隙630。

便利地，回流间隙630可以在内部穿过定子31。

优选地，在定子31的绕组310之间形成回流间隙630。特别地，这些回流间隙630与绕组310交替。

换句话说，冷却管线6包括回流间隙630，其是流体动力地并且可能在几何上是平行的，并且从所述热交换歧管92穿过电动机3的定子31延伸朝向泵送装置2。便利地，回流间隙630在回流歧管93中接合在一起。

附加地或替代地，流体连通装置63可以包括限定在转子32和定子31之间(气隙)的环形回流通道631。

便利地，壳体8包括用于定子31的止挡96。该止挡96朝向旋转轴线320发展，并且优选地具有径向发展。

便利地，壳体8包括内表面97，该内表面包围定子31并紧固到定子31。

便利地，泵1包括在壳体8与定子31之间的流体动力密封区域。该流体动力密封将输送歧管91(例如，在图6的方案的情况下)或第一腔621(在图2的方案的情况下)从回流歧管93流体动力地分离。这防止工作流体绕过热交换歧管92。便利地，壳体8与定子之间的这个流体动力密封区域31位于止挡96的位置处和/或表面97的至少一部分的位置处。

便利地，泵1包括至少一个再循环通道64，使得存在于歧管93中的工作流体能够再循环到泵送装置2。特别地，通道64使所述回流歧管93与(例如泵1的)位于泵送装置2的上游的区域流体连通。

装置63以及通道64便利地使工作流体能够返回到泵送装置2(或有助于返回到泵送装置)。

在一种方案中(例如，如图2或图6所示)，再循环通道64将回流歧管93连接到泵送装置2的第一吸入区域211。通过该第一吸入区域211，用于冷却电动机3和电子单元4的工作流体再循环到泵送装置2中。便利地，泵1包括用于将工作流体吸入泵送装置2中的第二区域212。便利地，第一和第二吸入区域211、212在优选但非限制性的方案中面向泵送装置2的两个相反侧。冷却流体相对于吸入泵送装置2的流体的更高压力与泵送装置2的旋转相结合，有助于防止工作流体通过再循环通道64回流。在一种未示出的替代方案中，再循环通道64可以将回流歧管93连接到泵1从其中抽取工作流体的储液器。该储液器通常位于泵1之外。

本发明产生显著的优点。

首先，其可以避免吸入时的压力下降。同时，其可以冷却电子单元和电动机。

另一个显著优点是优化了热交换。在这方面，第一管道61使得用于冷却的工作流体能够以可测量的量被供应。

如此构思的本发明易于进行多种修改和变化，所有这些修改和变化都处于表征它的本发明概念的范围内。此外，所有细节都可以替换为其他技术上等效的元素。在实践中，所使用的所有材料以及尺寸都可以根据需要而定。

Claims

1.一种泵，包括：

-用于泵送工作流体的泵送装置(2)；

-用于驱动所述泵送装置(2)的电动机(3)；所述电动机(3)包括相互作用以致动所述泵送装置(2)的定子(31)和转子(32)；所述转子(32)能够围绕旋转轴线(320)旋转；

-用于控制所述电动机(3)的电子单元(4)；

-用于在所述泵送装置(2)下游输送工作流体的管道(5)；

-用于冷却所述电动机(3)和所述电子单元(4)的冷却管线(6)，所述冷却管线(6)永久打开并抽出由所述泵送装置(2)处理的工作流体中的一些；

其特征在于，所述冷却管线(6)包括从所述泵送装置(2)的输送区域(22)发展而来的第一管道(61)。

2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述第一管道(61)纵向发展并具有凸出的正交截面。

3.根据权利要求1或2所述的泵，其特征在于，所述泵包括壳体(8)，所述壳体部分地包围所述电动机(3)，所述第一管道(61)由所述壳体(8)围绕和限定。

4.根据权利要求3所述的泵，其特征在于，至少部分包围所述电动机(3)并围绕且限定所述第一管道(61)的壳体(8)是单个一体式壳。

5.根据权利要求3或4所述的泵，其特征在于，所述冷却管线(6)包括位于所述第一管道(61)下游的至少一个第一腔(621)，所述工作流体在所述第一腔中流动，所述第一腔部分地由所述定子(31)限定且部分地由所述壳体(8)限定。

6.根据权利要求5所述的泵，其特征在于，所述泵包括所述电子单元(4)的外壳(40)；所述冷却管线(6)包括：

-热交换歧管(92)，其接触所述外壳(40)的壁(41)并从所述至少一个第一腔(621)接收工作流体；

-平行地连接的通道，其从所述热交换歧管(92)穿过所述电动机(3)的定子(31)延伸朝向所述泵送装置(2)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述第一管道(61)沿着其发展远离所述泵送装置(2)延伸，并且远离所述转子(32)的旋转轴线(320)延伸。

8.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述泵包括所述泵送装置(2)的外壳(20)；所述第一管道(61)从所述泵送装置(2)的外壳(20)发展而来并具有直的纵向发展轴线。

9.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述第一管道(61)具有渐进减小的横截面。

10.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，平行于所述旋转轴线(320)的至少一条假想直线(7)与所述电动机(3)、所述电子单元(4)和所述泵送装置(2)相交。