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Die Erfindung betrifft eine elektrische Pumpe.
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Ein herkömmlicher Elektromotor treibt bekanntlich auf der Basis eines bei elektrischer Erregung einer Spule erzeugten Magnetfelds eine von einer Lagerung getragene Welle an. Bei der in der
JP 2003-269345 A angegebenen elektrischen Ölpumpe ist die Lagerung des Motors beispielsweise im Gehäuse der Ölpumpe vorgesehen. Des Weiteren sind gemäß der
JP 2005-160285 A an den beiden Enden eines Rotors jeweils eine Lagerung vorgesehen.
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Die Welle des in der
JP 2003-269345 A angegebenen Elektromotors ist einfach gelagert. Die Lagerung ist gegenüber Rotor und Stator in Längsrichtung versetzt angeordnet. Im Ergebnis verursacht eine Schiefstellung der Welle eine unerwünschte radiale Auslenkung des Rotors mit der Folge einer instabilen Motorleistung. Da die Schiefstellung der Welle relativ groß sein kann, muss das Spiel zwischen Stator und Rotor relativ groß ausgelegt sein, was zu Lasten der Motorleistung geht. In der
JP 2005-160285 A ist eine Schiefstellung der Welle dank deren Lagerung an den beiden Längsenden des Rotors Welle vergleichsweise begrenzt. Die Pumpe hat jedoch leider eine große Baulänge.
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Vor dem Hintergrund der oben geschilderten Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Pumpe mit einer begrenzten Wellenschiefstellung und eine geringere Baulänge bereit zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße elektrische Pumpe weist einen Stator, einen Rotor, eine Welle, eine Lagerung und eine Pumpeneinheit auf. Der Stator hat einen magnetischen Teil und bildet ein magnetisches Drehfeld, wenn eine Spule des Stators bestromt wird. Der Rotor ist radial innerhalb des Stators angeordnet und wird durch das durch den Stator erzeugte magnetisches Drehfeld um seine Drehachse in Drehung gesetzt. Die Welle ist drehfest mit dem Rotor verbunden. Die Lagerung trägt die Welle. Die Pumpeneinheit hat ein Gehäuse mit einem Einlassanschluss und einem Auslassanschluss. In Abhängigkeit von einer Drehung der Welle saugt die Pumpeneinheit über den Einlassanschluss Fluid an und gibt über den Auslassanschluss Fluid aus. Die Längsmittenposition der Lagerung liegt in einer imaginären Ebene senkrecht zur Drehachse des Rotors. Die imaginäre Ebene liegt innerhalb eines zwischen den Längsenden des magnetischen Teils des Stators definierten inneren Bereichs.
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Die Erfindung wird mit weiteren Merkmalen und Vorteilen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen verständlich, in denen:
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1 ein Blockdiagramm ist, das den allgemeinen Aufbau eines Automatikgetriebesystems zeigt, in der eine elektrische Pumpe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zum Einsatz kommt;
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2 ein Diagramm zur Erläuterung des Öldruckkreises eines Automatikgetriebes ist, in dem eine elektrische Pumpe gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zum Einsatz kommt;
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3 eine Schnittansicht ist, die einen Längsschnitt durch die elektrische Pumpe gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung entlang der Linie III-III in 4 veranschaulicht;
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4 eine Schnittansicht ist, die einen Querschnitt der elektrischen Pumpe entlang einer Linie IV-IV in 3 veranschaulicht;
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5 eine Schnittansicht ist, die eine elektrische Pumpe einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht; und
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6 eine Schnittansicht ist, die eine weitere elektrische Pumpe der zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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Anhand der Zeichnungen werden im Folgenden Ausführungsformen der elektrischen der Erfindung beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Die elektrische Pumpe der ersten Ausführungsform der Erfindung kommt zum Einsatz bei einer Ölpumpe, die ein Automatikgetriebe mit Hydrauliköl speist.
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1 veranschaulicht den allgemeinen Aufbau eines Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Ein Verbrennungsmotor 80 dient als eine Antriebsmaschine für ein Fahrzeug und hat eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle, die mit einer Antriebswelle 82 mechanisch verbunden ist, die wiederum mit einem rechten und linken angetriebenen Rad 81 in Verbindung steht. Bestandteil des Triebstrangs, der die Antriebskraft von der Kurbelwelle auf die angetriebenen Räder 81 überträgt, ist ein Automatikgetriebe 90. Das Automatikgetriebe 90 umfasst eine elektrische Pumpe 10, die durch elektrischen Strom, der von einer Batterie 84 gespeist wird, angetrieben wird.
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Die Batterie 84 ist mit der elektrischen Pumpe 10, einem Starter 85, einem Generator 86 und elektrischem Zubehör 87 verbunden. Der Starter 85 bringt die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 80 anfänglich in Schwung. Der Generator 86 ist mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 80 mechanisch verbunden und wandelt kinetische Energie in elektrische Energie um. Die Batterie 84 wird mit der umgewandelten elektrischen Energie geladen. Zum elektrischen Zubehör 87 zählen eine Klimaanlage, Scheinwerfer sowie ein Kraftstoffeinspritzsystem. Eine ECU 89 weist im Wesentlichen einen bekannten Mikrocomputer auf und führt eine Leerlaufabschaltsteuerung aus, durch die der Verbrennungsmotor 80 automatisch gestoppt wird, wenn das Fahrzeug anhält. Die ECU 89 führt des Weiteren eine automatische Startsteuerung zum automatischen Starten des aufgrund der Leerlaufabschaltsteuerung gestoppten Verbrennungsmotors 80 aus. Die ECU 89 führt ferner eine Steuerung zur Ansteuerung der elektrischen Pumpe 10 aus. In 1 sind andere Verbindungsleitungen als die Verbindungsleitung zur elektrischen Pumpe 10 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen.
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2 veranschaulicht den Aufbau eines Öldruckkreises des Automatikgetriebes 90. Das Automatikgetriebe 90 umfasst die elektrische Pumpe 10, eine mechanische Hydraulikpumpe 91, ein Steuerventil 92, ein Rückschlagventil 94 und mehrere Reibschlussvorrichtungen, wie z. B. eine Anfahrkupplung 93.
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Die mechanische Hydraulikpumpe 91 wird vom Verbrennungsmotor 80 angetrieben und saugt über einen Filter 99 Öl aus einer Ölwanne 98 an. Die mechanische Hydraulikpumpe 91 speist verschiedene (nicht gezeigte) bewegte Teilen zur Schmierung mit Öl und versorgt die mehreren Reibschlussvorrichtungen über das Steuerventil 92 mit Öldruck.
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Die elektrische Pumpe 10 ist parallel zur mechanischen Hydraulikpumpe 91 vorgesehen. Die elektrische Pumpe 10 ist in einem Bypasskanal 96 vorgesehen, der die mechanische Hydraulikpumpe 91 umgeht, und weist eine Pumpeneinheit 12 sowie eine Motoreinheit 13 auf. Die Pumpeneinheit 12 und die Motoreinheit 13 sind über eine Welle 70 miteinander verbunden. Die Motoreinheit 13 ist mit einer Steuerung 14 verbunden. Die elektrische Pumpe 10 wird während der Leerlaufabschaltsteuerung angetrieben und versorgt die Anfahrkupplung 93 mit Öldruck.
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Der Bypasskanal 96 ist an einem stromabwärts der mechanischen Hydraulikpumpe 91 gelegenen Knotenpunkt mit einem Öldruckkanal 97 verbunden. Im Bypasskanal 96 befindet sich an einer Stelle zwischen (a) dem Knotenpunkt mit dem Öldruckkanal 97 und (b) der elektrischen Pumpe 10 das Rückschlagventil 94. Das Rückschlagventil 94 öffnet, wenn der Öldruck im Bypasskanal 96 größer wird als der Öldruck im Öldruckkanal 97.
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Wie oben geschildert, wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Fahrzeug anhält, die Leerlaufabschaltsteuerung ausgeführt, wodurch der Verbrennungsmotor 80 automatisch gestoppt wird. Wenn der Verbrennungsmotor 80 gestoppt wird, kommt die vom Verbrennungsmotor 80 angetriebene mechanische Hydraulikpumpe 91 ebenfalls zum Stillstand. Wenn die mechanische Hydraulikpumpe 91 zum Stillstand kommt, kann die Reibschlussvorrichtung nicht mehr mit Öl versorgt werden und der Öldruck abfallen, sofern in einem Beispielsfall keine elektrische Pumpe 10 vorgesehen ist. Wenn im Beispielsfall der Verbrennungsmotor 80 im Zustand eines sehr niedrigen Öldrucks in der Anfahrkupplung 93 nun wieder gestartet wird, kann es somit passieren, dass die Anfahrkupplung schleift und abrupt in Eingriff kommt (oder blockiert) mit der Folge, dass während der Kraftübertragung Stöße auftreten. In der vorliegenden Ausführungsform wird daher während der Leerlaufabschaltsteuerung die elektrische Pumpe 10 angetrieben, um die Anfahrkupplung 93 über das Steuerventil mit Öl zu versorgen. Damit kann der Öldruck in der Anfahrkupplung zuverlässig auf einem ausreichenden Pegel gehalten werden, wodurch während der Kraftübertragung entstehende Stöße gering gehalten werden können.
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Im Folgenden werden die technischen Details der elektrischen Pumpe 10 anhand der 3 und 4 erläutert.
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Die Pumpeneinheit 12 der elektrischen Pumpe 10 ist eine Innenzahnradpumpe mit einem Gehäuse 20, einem Innenrotor 40 und einem Außenrotor 45.
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Das Gehäuse 20 umfasst einen ersten Gehäuseteil 21 und einen zweiten Gehäuseteil 31. Der erste Gehäuseteil 21 hat einen Einlassanschluss 23 und einen Auslassanschluss 24. Der Einlassanschluss 23 ist auf der einen radialen Seite des ersten Gehäuseteils 21 ausgebildet; der Auslassanschluss 24 liegt gegenüber dem Einlassanschluss 23 auf der anderen radialen Seite des ersten Gehäuseteils 21. Der erste Gehäuseteil 21 weist des Weiteren an seiner am zweiten Gehäuseteil 31 anliegenden Oberfläche eine Aussparung 26 auf. Die Position der Aussparung 26 entspricht der Position der Welle 70. Die Aussparung 26 nimmt einen Endabschnitt der Welle 70 auf. Zu beachten gilt, dass der erste Gehäuseteil 21 in keinem Kontakt mit der Welle 70 steht, wodurch die Welle 70 ohne jegliche Behinderung durch das erste Gehäuseteil 21 drehbar ist.
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Der zweite Gehäuseteil 31 ist im Wesentlichen zylindrisch geformt Der auf der Seite der Motoreinheit 13 befindliche Längsendabschnitt des zweiten Gehäuseteils 31 weist einen hohlzylindrischen rohrförmigen Abschnitt 32 auf. Der bezüglich des rohrförmigen Abschnitts 32 entgegengesetzt liegende andere Längsendabschnitt des zweiten Gehäuseteils 31 weist eine Aufnahmekammer 34 auf, die den Innenrotor 40 und Außenrotor 45 aufnimmt. Das zweite Gehäuseteil 31 weist des Weiteren eine Lagerbohrung 35 auf, die die Welle 70 lagert. Die Lagerbohrung 35 dient als eine zweite Lagerung. Zwischen der Lagerbohrung 35 und der Welle 70 ist ein Spiel ausgebildet, das mit Öl versorgt wird, das aus einer (später beschriebenen) Ölkammer 49 austritt, um den durch die Drehung der Welle 70 verursachten Gleitwiderstand zu reduzieren. Weiter ist in Längsrichtung des zweiten Gehäuseteils 31 zwischen einem Boden des rohrförmigen Abschnitts 32 und einer (später beschriebenen) ersten Lagerung 75 eine Öldichtung 33 vorgesehen. Dadurch kann verhindert werden, dass Öl in die Motoreinheit 13 strömt.
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Der erste Gehäuseteil 21 ist mittels Schrauben 30 am zweiten Gehäuseteil 31 befestigt. Der zweite Gehäuseteil 31 weist an seiner am ersten Gehäuseteil 21 anliegenden Oberfläche eine O-Ring-Nut 37 auf. In der O-Ring-Nut 37 ist zur Abdichtung eines Spiels zwischen dem ersten Gehäuseteil 21 und dem zweiten Gehäuseteil 31 ein O-Ring 371 aufgenommen. Des Weiteren ist die vom ersten Gehäuseteil 21 abgewandte Seite des zweiten Gehäuseteils 31 von einer Abdeckung 39 verdeckt, in der die Motoreinheit 13 aufgenommen ist. Der zweite Gehäuseteil 31 weist des Weiteren an einer mit der Abdeckung 39 in Kontakt stehenden anderen Oberfläche eine weitere O-Ring-Nut 38 auf. In der O-Ring-Nut 38 ist im Interesse einer wirksamen luftdichten Abdichtung zwischen dem zweiten Gehäuseteil 31 und der Abdeckung 39 ein O-Ring 381 aufgenommen. Zu beachten gilt, dass der zweite Gehäuseteil 31 und die Abdeckung 39 ein Gehäuse der Pumpeneinheit 12 sowie ein Gehäuse der Motoreinheit 13 bilden.
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Der Innenrotor 40 und der Außenrotor 45 sind jeweils aus einem Material, z. B. einem Sintermetall, gefertigt, das eine hohe Abriebsfestigkeit aufweist. Der Innenrotor 40 und der Außenrotor 45 sind in einem durch das erste Gehäuseteil 21 und die Aufnahmekammer 34 des zweiten Gehäuseteils 31 definierten Raum aufgenommen.
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Der Innenrotor 40 (inneres Zahnrad) weist in seiner radialen Mitte eine Wellenaufnahmeöffnung 41 auf. Die Wellenaufnahmeöffnung 41 hat zwei flache Oberflächen 42, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Wellenaufnahmeöffnung 41 erstrecken. Die beiden flachen Oberflächen 42 sind im Wesentlichen zueinander parallel ausgerichtet. Die beiden flachen Oberflächen 42 sind durch Bogenflächen miteinander verbunden, wie es aus 4 ersichtlich ist. In der Wellenaufnahmeöffnung 41 ist ein Passabschnitt 71 der Welle 70 aufgenommen, wodurch der Innenrotor 40 drehfest mit der Welle 70 verbunden ist. Der Innenrotor 40 weist ferner an seinem Außenumfang sieben äußere Zähne 44 auf.
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Der Außenrotor 45 (äußeres Zahnrad) ist radial außerhalb des Innenrotors 40 vorgesehen und ist im Wesentlichen hohlzylindrisch geformt. Der Außenrotor 45 hat an seinem Innenumfang acht innere Zähne 46, die mit den äußeren Zähnen 44 des Innenrotors 40 kämmen oder in Eingriff stehen. Der Innenrotor 40 hat eine gegenüber der Drehachse des Außenrotors 45 exzentrische Drehachse. Zwischen dem Innenrotor 40 und dem Außenrotor 45 ist ein Raum 48 ausgebildet, der mit der Ölkammer 49 verbunden ist, die sich zwischen dem ersten Gehäuseteil 21 und dem zweiten Gehäuseteil 31 erstreckt. Die Ölkammer 49 ist mit dem Einlassanschluss 23 und dem Auslassanschluss 24 verbunden. Somit sind der Einlassanschluss 23 und der Auslassanschluss 24 über die Ölkammer 49 und den Raum 48 miteinander verbunden.
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Die Motoreinheit 13 weist einen Stator 50 und einen Rotor 60 auf.
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Der Stator 50 weist einen magnetischen Teil 51 und eine Isolierung 53 auf. Der magnetische Teil 51 aus einem Stapel mehrerer magnetischer Platten gebildet. Die Isolierung 53 ist aus einem nicht-magnetischen Material gebildet und an den Längsenden des magnetischen Teils 51 angeordnet. Um die Isolierung 53 ist eine Spule gewickelt. Wenn die Spule bestromt wird, bildet sich im magnetischen Teil 51 des Stators 50 ein magnetisches Drehfeld.
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Der Rotor 60 hat die Form eines zylindrischen Topfs, der sich zur Pumpeneinheit 12 hin öffnet, und ist radial innerhalb des Stators 50 vorgesehen. Der Rotor 60 hat einen Bodenabschnitt 61 und eine am Außenumfang des Bodenabschnitts 61 vorgesehene Umfangswand 64. Der Bodenabschnitt 61 weist in seiner radialen Mitte eine Bohrung 62 auf. In der Bohrung 62 sitzt der vom Passabschnitt 71 der Welle 70 entfernte Endabschnitt der Welle 70 mit einer Presspassung. Im Ergebnis ist der Rotor 60 einstückig mit der Welle 70 um seine Drehachse drehbar. Die Umfangswand 64 hat eine radial äußere Oberfläche, auf der ein Magnet 65 angebracht ist. In der vorliegenden Ausführungsform hat der Magnet 65 in Längsrichtung des Rotors 60 gemessen eine Länge, die im Wesentlichen mit der Länge des magnetischen Teils 51 in Längsrichtung des Stators 50 gemessen übereinstimmt.
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Die radial innere Oberfläche der Umfangswand 64 des Rotors 60 definiert des Weiteren einen Aufnahmeraum 68, in dem ein Endabschnitt des rohrförmigen Abschnitts 32 des zweiten Gehäuseteils 31 aufgenommen ist. Zu beachten gilt, dass zwischen der radial inneren Oberfläche 67 des Rotors 60 und dem rohrförmigen Abschnitt 32 des zweiten Gehäuseteils 31 ein Spiel ausgebildet ist. Durch das Spiel ist die radial. innere Oberfläche 67 in einem Abstand zum rohrförmigen Abschnitt 32 angeordnet. Anders ausgedrückt steht die radial innere Oberfläche 67 nicht in Kontakt mit dem rohrförmigen Abschnitt 32.
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Die Welle 70 ist im Wesentlichen zylindrisch geformt. Der eine Längsendabschnitt der Welle 70 ist in der Wellenaufnahmeöffnung 41 des Innenrotors 40 aufgenommen; der andere Längenendabschnitt der Welle 70 ist mit einer Presspassung im Rotor 60 aufgenommen. Der auf der Seite des Innenrotors 40 befindliche Endabschnitt der Welle 70 ist dergestalt zugeschnitten, dass der Passabschnitt 71 zwei Schnittflächen 72 aufweist, die sich in Längsrichtung der Welle 70 erstrecken. Die beiden Schnittflächen 72 sind durch maschinelle Bearbeitung so ausgebildet, dass sie sich parallel zueinander erstrecken. Der Abstand zwischen den beiden Schnittflächen 72 stimmt im Wesentlichen mit dem Abstand zwischen den beiden flachen Oberflächen 42 im Innenrotor 40 überein. Anders ausgedrückt stimmt die in Radialrichtung zwischen den beiden Schnittflächen 72 gemessene Abmessung des Passabschnitts 71 im Wesentlichen mit der in Radialrichtung zwischen den beiden flachen Oberflächen 42 gemessenen Abmessung der Wellenaufnahmeöffnung 41 des Innenrotors 40 überein. Die beiden Schnittflächen 72 sind jeweils an einer der beiden flachen Oberflächen 42 angefügt, wodurch der Passabschnitt 71 in der Wellenaufnahmeöffnung 41 sitzt. Im Ergebnis kann eine Verdrehung der Welle 70 relativ zum Innenrotor 40 begrenzt werden. Die Welle 70 dreht sich dadurch einstückig mit dem Innenrotor 40. Anders ausgedrückt ist die Welle 70 drehfest mit dem Innenrotor 40 verbunden.
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Die Welle 70 ist durch (a) die erste Lagerung 75 und (b) die Lagerbohrung 35 des zweiten Gehäuseteils 31 an zwei Stellen, d. h. zweifach, gelagert.
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Der Aufnahmeraum 68 ist an einer Stelle radial innerhalb des Rotors 60 ausgebildet und nimmt die erste Lagerung 75 auf. Die erste Lagerung 75 trägt die Welle 70. Die erste Lagerung 75 ist ein Kugellager mit einem inneren Laufring 76, einem äußeren Laufring 77 und Kugeln 78. Die Welle 70 sitzt mit einer Presspassung im inneren Laufring 76. Der äußere Laufring 77 bildet ein äußeres Gehäuse der ersten Lagerung 75 und sitzt mit einer Presspassung im rohrförmigen Abschnitt 32 des zweiten Gehäuseteils 31, der im Aufnahmeraum 68 angeordnet ist. Anders ausgedrückt befindet sich die erste Lagerung 75 in einem Raum radial innerhalb des Rotors 60. Die Kugeln 78 werden durch einen Käfig zwischen dem inneren Laufring 76 und dem äußeren Laufring 77 gehalten. Die Mitten O der Kugeln 78 stimmen in Längsrichtung der ersten Lagerung 75 mit deren Längsmitte überein. Die Mitten O der Kugeln 78 und die Längsmitte der ersten Lagerung 75 liegen beispielsweise in einer imaginären Ebene, die senkrecht auf der Drehachse des Rotors 60 steht. Anders ausgedrückt enthält eine (in 3 durch eine strichpunktierte Linie angegebene) imaginäre Linie L3, die in Längsrichtung der ersten Lagerung 75 deren Längsmitte angibt, die Mitten O der Kugeln 78.
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In 3 gibt eine imaginäre Linie L1 die Position des dem ersten Gehäuseteil 21 zugewandten Längsendes 55 des magnetischen Teils 51 des Stators 50 an. Anders ausgedrückt ist die imaginäre Linie L1 dahin definiert, dass sie sich in der Ebene des dem ersten Gehäuseteils 21 zugewandten Längsendes 55 des magnetischen Teils 51 erstreckt. Des Weiteren gibt eine imaginäre Linie L2 die Position des vom ersten Gehäuseteil 21 abgewandten anderen Längsendes 56 des magnetischen Teils 51 an. Anders ausgedrückt ist die imaginäre Linie L2 dahin definiert, dass sie sich in der Ebene des vom ersten Gehäuseteil 21 abgewandten anderen Längsendes 56 des magnetischen Teils 51 erstreckt. Sowohl die imaginäre Linie L1 wie auch die imaginäre Linie L2 sind jeweils durch eine strichpunktierte Linie angegeben. Die imaginäre Linie L3 zeigt die Längsmittenposition der ersten Lagerung 75 in deren Längsrichtung. Wie es in 3 gezeigt ist, liegt die imaginäre Linie L3 in Längsrichtung der ersten Lagerung 75 (oder in Längsrichtung des Rotors 50) innerhalb eines Bereichs, der zwischen der imaginären Linie L1 und der imaginären Linie L2 definiert ist. In der vorliegenden Ausführungsform liegt die imaginäre Linie L3 im Besonderen in Längsrichtung der ersten Lagerung 75 in der Mitte zwischen der imaginären Linie L1 und der imaginären Linie L2. Des Weiteren liegt die Lagerbohrung 35 in Längsrichtung der ersten Lagerung 75 außerhalb dieses Bereichs.
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Zu beachten gilt, dass in der vorliegenden Ausführungsform der zwischen der imaginären Linie L1 und der imaginären Linie L2 definierte Bereich einem ”inneren Bereich” entspricht. Der innere Bereich ist somit zwischen den Längsenden 55, 56 des magnetischen Teils 51 des Stators 50 definiert. Des Weiteren liegt die Längsmitte der ersten Lagerung 75 in einer imaginären Ebene senkrecht zur Drehachse des Rotors 60 und die imaginäre Ebene in Richtung der Drehachse des Rotors 60 betrachtet innerhalb des inneren Bereichs. Unter den vorgenannten Bedingungen entspricht die imaginäre Linie L3 in 3 beispielsweise der imaginären Ebene.
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Darüber hinaus ist das in Radialrichtung zwischen der Welle 70 und der Lagerbohrung 35 des zweiten Gehäuseteils 31 definierte Spiel so ausgelegt, dass es kleiner ist als die Summe aus (a) dem in Radialrichtung zwischen dem inneren Laufring 76 und den Kugeln 78 definierten Spiel und (b) dem in Radialrichtung zwischen dem äußeren Laufring 77 und den Kugeln 78 definierten Spiel. Dadurch kann das Ausmaß einer möglichen Schiefstellung der Welle 70 relativ zur Lagerbohrung 35 beispielsweise kleiner sein als das Ausmaß einer möglichen Schiefstellung der Welle 70 relativ zur ersten Lagerung 75.
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Zu beachten gilt, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein Innenraum der ersten Lagerung 75 der Summe aus (a) dem in Radialrichtung zwischen dem inneren Laufring 76 und den Kugeln 78 definierten Spiel und (b) dem in Radialrichtung zwischen dem äußeren Laufring 77 und den Kugeln 78 definierten Spiel entspricht. Weiter entspricht der Innenraum der ersten Lagerung 75 einem ”ersten Versatzbetrag, um den die Welle 70 in Radialrichtung des Rotors 60 an der ersten Lagerung 75 versetzbar ist”. Weiter entspricht das in Radialrichtung zwischen der Lagerbohrung 35 und der Welle 70 definierte Spiel einem ”zweiten Versatzbetrag, um den die Welle 70 in Radialrichtung an der zweiten Lagerung 35 versetzbar ist”. Der zweite Versatzbetrag ist daher kleiner als der erste Versatzbetrag.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der elektrischen Pumpe 10 beschrieben.
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Wenn die um die Isolierung 53 des Stators 50 gewickelte Spule bestromt wird, bildet sich im magnetischen Teil 51 des Stators 50 ein magnetisches Drehfeld aus. Aufgrund des sich ausbildenden magnetischen Drehfelds drehen sich der Rotor 60, die Welle 70 und der Innenrotor 40 einstückig miteinander. Bei einer Drehung des Innenrotors 40 dreht sich auch der Außenrotor 45. Wenn sich der Innenrotor 40 und der Außenrotor 45 drehen, ändert sich die Verzahnung (oder der Eingriff) der Außenzähne 44 mit den Innenzähnen 46 kontinuierlich, wodurch sich das Volumen des zwischen dem Innenrotor 40 und dem Außenrotor 45 ausgebildeten Raums 48 kontinuierlich ändert. Wenn sich das Volumen eines durch die Rotoren 40, 45 abgetrennten Segments des Raum 48 vergrößert, bildet sich in dem einen Segment des Raums 48 ein Hohlraum, wodurch über den Einlassanschluss 23 Öl in das eine Segment gesaugt wird. Gleichzeitig verkleinert sich das Volumen eines anderen Segments des Raums 48, wodurch in dem anderen Segment des Raums 48 enthaltenes Öl über den Auslassanschluss 24 verdrängt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Welle 70 durch die erste Lagerung 75 und die Lagerbohrung 35 an zwei Stellen, d. h. zweifach, gelagert. Weiter stimmt die Längsmittenposition der ersten Lagerung 75 im Wesentlichen mit der Längsmittenposition des magnetischen Teils 51 des Stators 50 in Längsrichtung des Stators 50 überein. Die Längsmittenposition der ersten Lagerung 75 und die Längsmittenposition des magnetischen Teils 51 liegen beispielsweise in derselben imaginären Ebene senkrecht zur Drehachse des Rotors 60. Anders ausgedrückt liegen die Längsmittenposition der ersten Lagerung 75 und die Längsmittenposition des magnetischen Teils 51 des Stators 50 in derselben imaginären Ebene senkrecht zur Drehachse des Rotors 60. Da die Längsmitte der ersten Lagerung 75 an einer Stelle liegt, die in Längsrichtung des Stators 50 im Wesentlichen mit der Mitte des durch den Stator 50 gebildeten magnetisches Drehfelds zusammenfällt, wird im Ergebnis eine Schiefstellung der Welle 70 während deren Drehung wirksam verhindert.
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Des Weiteren befindet sich die Lagerbohrung 35 in Längsrichtung außerhalb des zwischen den Längsenden des magnetischen Teils 51 des Stators 50 definierten inneren Bereichs. Die Welle 70 ist somit durch die erste Lagerung 75 an einer Stelle innerhalb des magnetischen Drehfelds und durch die Lagerbohrung 35 gleichzeitig an einer Stelle außerhalb des magnetischen Drehfelds gelagert. Im Ergebnis kann eine Schiefstellung der Welle 70 während einer Drehung wirksam begrenzt werden. Das radiale Spiel zwischen der Lagerbohrung 35 des zweiten Gehäuseteils 31 und der Welle 70 ist des Weiteren so ausgelegt, dass es kleiner ist als das gesamte Spiel aus (a) dem radialen Spiel zwischen dem inneren Laufring 76 und den Kugeln 78 und (b) dem radialen Spiel zwischen dem äußeren Laufring 77 und den Kugeln 78. Im Ergebnis kann eine Schiefstellung der Welle 70 wirksam begrenzt werden. Darüber hinaus kann der in der ersten Lagerung 75 ausgebildete Innenraum flexibler gestaltet werden.
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Wie oben erwähnt, liegt die Längsmittenposition der ersten Lagerung 75 innerhalb des zwischen den Längsenden 55, 56 des magnetischen Teils 51 des Stators 50 definierten inneren Bereichs. Anders ausgedrückt liegt die Längsmittenposition der ersten Lagerung 75 in Längsrichtung der ersten Lagerung 75 zwischen der imaginären Linie L1 und der imaginären Linie L2. Im Ergebnis ist die Welle 70 in der Mitte des magnetischen Drehfelds gelagert, das der Stator 50 bildet, wenn die Spule des Stators 50 bestromt wird, wodurch eine Schiefstellung der Welle 70 wirksam begrenzt werden kann, während sich die Welle 70 dreht. Da eine Schiefstellung der Welle 70 begrenzt ist, wird eine unerwünschte Auslenkung des Rotors 60 in Radialrichtung gering gehalten, wodurch die Leistungsfähigkeit des Motors zuverlässiger wird. Da eine unerwünschte Auslenkung des Rotors 60 in Radialrichtung gering gehalten wird, kann des Weiteren das Spiel zwischen dem Stator 50 und dem Rotor 60 wirksam reduziert werden. Somit kann die Ausgangsleistung des Motors relativ erhöht werden. Weiter kann die Baulänge der elektrischen Pumpe verkleinert werden im Vergleich zur Baulänge einer elektrischen Pumpe eines Vergleichsfalls, in dem der Rotor 60 an seinen Längsenden an zwei Stellen gelagert ist. Da in der vorliegenden Ausführungsform die erste Lagerung 75 innerhalb des Aufnahmeraums 68 radial innerhalb des Rotors 60 vorgesehen ist, ergibt sich im Besonderen eine wirksame Raumnutzung. Im Ergebnis kann die Baugröße der elektrischen Pumpe wirksam reduziert werden.
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Die Längsmittenposition der ersten Lagerung 75 entspricht im Wesentlichen der Längsmittenposition des magnetischen Teils 51 des Stators 50. Daher ist die Welle 70 durch die erste Lagerung 75 im Wesentlichen mittig in dem durch den Statur 50 gebildeten Magnetfeld gelagert. Im Ergebnis kann eine Schiefstellung der Welle 70 wirksam begrenzt werden.
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Inder vorliegenden Ausführungsform ist die Welle 70 durch die erste Lagerung 75 und die Lagerbohrung 35 des zweiten Gehäuseteils 31 an zwei Stellen gelagert. Die Lagerbohrung 35 liegt im Besonderen in Längsrichtung der Lagerbohrung 35 außerhalb des zwischen den Längsenden 55, 56 des magnetischen Teils 51 des Stators 50 definierten inneren Bereichs. Im Ergebnis ist die Welle 70 Stellen innerhalb und außerhalb des durch den Statur 50 gebildeten magnetischen Drehfelds, d. h. an zwei Stellen, gelagert, wodurch eine Schiefstellung der Welle 70 wirksam begrenzt werden kann.
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Darüber hinaus ist das zwischen der Lagerbohrung 35 und der Welle 70 definierte radiale Spiel kleiner ausgelegt als das radiale Spiel zwischen (a) dem inneren Laufring 76 und dem äußeren Laufring 77 und (b) den Kugeln 78. Das zwischen (a) dem inneren Laufring 76 und dem äußeren Laufring 77 und (b) den Kugeln 78 definierte radiale Spiel entspricht dabei dem Luftspalt innerhalb der ersten Lagerung 75. Im Ergebnis wird eine Schiefstellung der Welle 70, während sie sich dreht, durch das Spiel zwischen der Welle 70 und der außerhalb des inneren Bereichs liegenden Lagerbohrung 35 bestimmt. Dadurch kann eine Schiefstellung der Welle 70 wirksam begrenzt werden. Zudem kann das radiale Spiel in der ersten Lagerung 75 flexibler ausgelegt werden.
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(Weitere Ausführungsform)
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In der obigen Ausführungsform fällt die Längsmittenposition der ersten Lagerung 75 im Wesentlichen mit der Längsmittenposition des magnetischen Teils 51 des Stators 50 zusammen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Längsmitte der ersten Lagerung 75 an einer beliebigen Position innerhalb des zwischen den Längsenden 55, 56 des magnetischen Teils 51 des Stators 50 definierten inneren Bereichs liegen, wie es in 5 und 6 veranschaulicht ist. Zu beachten gilt, dass den vergleichbaren Pumpenbauteilen der vorliegenden Ausführungsform und weiteren Ausführungsform dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind und auf eine erneute Beschreibung dieser Pumpenbauteile daher verzichtet wird. In dem in 5 veranschaulichten Beispiel gibt eine imaginäre Linie L4 die Längsmittenposition der ersten Lagerung 75 an. Die (der imaginären Ebene entsprechende) imaginäre Linie L4 liegt in Längsrichtung der ersten Lagerung 75 zwischen der imaginären Linie L1 und der imaginären Linie L2. In dem in 6 veranschaulichten Beispiel ist eine (der imaginären Ebene entsprechende) imaginäre Linie L5 ebenfalls dahin definiert, dass sie die Längsmittenposition der ersten Lagerung 75 angibt. Die imaginäre Linie L5 liegt zwischen der (dem Längsende 55 des Stators 50 entsprechenden) imaginären Linie L1 und der (dem anderen Längsende 56 des Stators 50 entsprechenden) imaginären Linie L2 und fällt im Wesentlichen mit der imaginäre Linie L1 zusammen. Selbst bei dieser Gestaltung kann eine Schiefstellung der Welle 70 wirksam begrenzt werden, da die Welle 70 durch die erste Lagerung 75 innerhalb des durch den Stator 50 gebildeten magnetisches Drehfelds gelagert ist.
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In der obigen Ausführungsform ist die zweite Lagerung 35 im zweiten Gehäuseteil 31 vorgesehen. Die zweite Lagerung 35 ist im Besonderen im zweiten Gehäuseteil 31 in der Nähe der Pumpeneinheit 12 vorgesehen. In der weiteren Ausführungsform kann die zweite Lagerung 35 auf der von der Pumpeneinheit 12 entfernten anderen Seite des zweiten Gehäuseteils 31 vorgesehen sein. Zu beachten gilt, dass eine Schiefstellung der Welle 70 umso wirksamer begrenzt werden kann, je größer der Abstand zwischen der zweiten Lagerung 35 und der ersten Lagerung 75 ist. Obwohl in der obigen Ausführungsform die erste Lagerung 75 und die zweite Lagerung 35 vorgesehen sind, können alternativ dazu drei oder mehrere Lagerungen vorgesehen sein. Wenn mehrere Lagerungen vorgesehen sind, sollte die Längsmittenposition wenigstens einer der mehreren Lagerungen in Längsrichtung der Welle 70 innerhalb des zwischen den Längsenden 55, 56 des magnetischen Teils 51 des Stators 50 definierten inneren Bereichs liegen; die andere(n) Lagerung kann in Längsrichtung der Welle 70 an einer beliebigen Stelle innerhalb oder außerhalb des inneren Bereichs liegen.
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In der obigen Ausführungsform ist die Pumpe eine Innenzahnradpumpe, wobei die Zahl der Zähne des Innenrotors 40 der Innenzahnradpumpe 7 und die Zahl der Zähne des Außenrotors 45 der Innenzahnradpumpe 8 beträgt. Die Zahl der Zähne des Innenrotors 40 und die Zahl der Zähne des Außenrotors 45 können aber je nach Bedarf in Abhängigkeit von der Fördermenge variieren. In dem obigen alternativen Fall sollte die Zahl der Innenzähne 46 des Außenrotors 45 um eins größer sein als die Zahl der Außenzähne 44 des Innenrotors 40. Im Übrigen ist die Pumpe nicht auf die obige Innenzahnradpumpe beschränkt. Die Pumpe kann vielmehr eine beliebige Rotationspumpe sein vorausgesetzt, dass sie in Abhängigkeit von der Drehung der Welle Fluid pumpt. Obwohl in der obigen Ausführungsform die elektrische Pumpe eine Ölpumpe ist, die Öl pumpt, ist das zu pumpende Fluid nicht auf Öl beschränkt, so dass die elektrische Pumpe alternativ beispielsweise auch eine Wasserpumpe sein kann.
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Bei der Motoreinheit der obigen Ausführungsform handelt es sich um einen Oberflächenpermanentmotor (SPM(”surface permanent magnet”)-Motor), bei dem der Magnet am Außenumfang des Rotors angeordnet ist. Die Motoreinheit ist aber nicht auf den SPM-Motor beschränkt. Bei der Motoreinheit kann es sich um einen anderen Motor als einen SPM-Motor, z. B. einen Innenpermanentmagnetmotor (IPM(”interior pemanent motor”)-Motor) handeln. Des Weiteren kann die Zahl der Magnetpole des Magneten des Rotors eine beliebige Zahl sein.
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Des Weiteren stimmt in der obigen Ausführungsform die Länge des Stators 50 mit der Länge des Rotors 60 überein. Die Länge des Stators 50 kann aber auch von der Länge des Rotors 60 verschieden sein.
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Weiter kommt in der obigen Ausführungsform die elektrische Pumpe in einem Automatikgetriebe eines Fahrzeugs zum Einsatz. In der weiteren Ausführungsform kann die elektrische Pumpe aber auch auf einem anderen Gebiet verwendet werden, solange sie ein Fluid pumpt.
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Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung kann verschiedenartig abgewandelt werden, sofern die Abwandlung die Merkmale des Anspruchs 1 verwirklicht.
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Für den Fachmann mögen sich weitere Vorteile und Abwandlungen ergeben. Die Erfindung ist daher nicht auf die besonderen technischen Details, Ausgestaltungen oder die gezeigten und beschriebenen Beispiele beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2003-269345 A [0002, 0003]
- JP 2005-160285 A [0002, 0003]
