DE102014213212A1

DE102014213212A1 - Spaltrohrmotorpumpe für fahrzeuge

Info

Publication number: DE102014213212A1
Application number: DE102014213212.6A
Authority: DE
Inventors: Hark Koo Kim; Seung Yong Lee; Chi Myung Kim; Yeon Seok Jung; Kyung Yub Kim; Chang Gook Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2015-01-22
Also published as: US9618000B2; US20150023816A1; CN104295505A; KR101519205B1; CN104295505B; KR20150010816A

Abstract

Es wird eine Spaltrohrmotorpumpe bereitgestellt, die einen Rotor eines Elektromotors und eine stabförmige Welle enthält. Die Welle durchdringt den Rotor und ist mit diesem gekoppelt. Ein Lager hat die Form eines Kreiszylinders und ist mit der Oberseite des Rotors gekoppelt. Ferner durchdringt die Welle das Lager. Ein Gehäuse umgibt den Rotor und das Lager so, dass das obere Ende des Lagers freiliegt und dass es den Rotor und das Lager im Gehäuse aufnimmt.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spaltrohrmotorpumpe, bei der eine Spaltrohrstruktur zwischen einem Rotor und einem Stator angeordnet ist.
Beschreibung der verwandten Technik
Im Allgemeinen ist eine Spaltrohrmotorpumpe eine gekapselte elektrische Motorpumpe, in der ein Spaltrohrteil zwischen einem Rotor und einem Stator angeordnet ist. Die vorliegende Beschreibung bezieht sich zwar auf eine Wasserpumpe, kann aber gleichermaßen auf eine Ölpumpe angewendet werden. In der Spaltrohrmotorpumpe sind zwischen rotierenden Bauteilen, da diese miteinander verbunden sind, Lager angeordnet. Die Fähigkeit der Lager, die Reibung zur verringern und die Bauteile zu lagern, hängt davon ab, wie die Lager mit einer Welle gekoppelt sind.
Gemäß der verwandten Technik ist eine konkav-konvexe Struktur an der Außenfläche einer Welle ausgebildet, ein Rotor sitzt auf der Welle und Lager sind an beiden Seiten des Rotors angeordnet. Insbesondere sind die Innenlaufflächen der Lager so konfiguriert, dass sie an den Seitenflächen der konvexen Struktur anliegen. Diese Technologie hat jedoch die Nachteile einer erhöhten Anzahl Prozesse, die komplexe Struktur, und das Problem, den Rotor zuverlässig zu lagern. Deshalb ist eine Spaltrohrmotorpumpe mit einer vereinfachten Struktur erforderlich, um die Anzahl der Prozesse zu verringern, dabei die Reibung weiter zu mindern und eine Lagerungsfunktion bereitzustellen.
Die obigen Ausführungen dienen nur zum besseren Verständnis des Hintergrund der vorliegenden Erfindung und bedeuten nicht, dass die vorliegende Erfindung innerhalb des Rahmens der verwandten Technik liegt, die dem Fachmann bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung eine Spaltrohrmotorpumpe mit einer vereinfachten Struktur bereit, um die Anzahl der Prozesse zu verringern, während die Reibung gemindert und eine Lagerungsfunktion bereitgestellt wird.
Zur Lösung der obigen Aufgabe kann eine Spaltrohrmotorpumpe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthalten: einen Rotor eines Elektromotors; eine stabförmige Welle, wobei die Welle den Rotor durchdringt und mit diesem gekoppelt ist; ein Lager in Form eines Kreiszylinders, wobei das Lager mit der Oberseite des Rotors gekoppelt ist und die Welle das Lager durchdringt; und ein Gehäuse, das den Rotor und das Lager so umgibt, dass das obere Ende des Lagers freiliegt und der Rotor das Lager darin aufgenommen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Gehäuse so spritzgegossen sein, dass es den Außenumfang des Rotors und des Lagers einer Baugruppe umgibt, in der der Rotor, die Welle und das Lager miteinander gekoppelt sein können. Ein Pumpenkörper kann mit der Oberseite des Lagers gekoppelt sein und ein vorderes Lager kann die Welle durchdringen und mit dieser unterhalb des Pumpenkörpers gekoppelt sein, so dass das Lager relativ zum vorderen Lager rotieren kann. Die Dicke der Oberfläche des Gehäuses kann größer sein als die Dicke einer Seiten- oder Bodenfläche des Gehäuses. Das Lager kann die Form eines Kreiszylinders haben und einen oberen Flansch, einen unteren Flansch und einen Hals aufweisen. Der Durchmesser eines im Wesentlichen mittleren Abschnitts des Halses kann kleiner sein als der Durchmesser des oberen oder unteren Endes des Halses.
Insbesondere kann das Gehäuse um den Hals des Lagers so ausgebildet sein, dass der obere Flansch über dem Gehäuse freiliegt. Das Lager kann einen Vorsprung haben, der radial aus einer Seitenfläche des Lagers hervorsteht. Das Lager kann aus einem elastischen Materal bestehen. Das Gehäuse kann durch das Lager im Wesentlichen geschlossen sein. Ein hinteres Lager kann mit einem unteren Abschnitt der Welle gekoppelt sein.
Bei der Spaltrohrmotorpumpe mit der oben beschriebenen Konfiguration kann das Lager so gestützt sein, dass es durch die Rotation des Rotors und der Welle nicht erschüttert wird. Außerdem können die Abdeckung und das Lager eine Wasserdichtung bereitstellen, durch die ein Kontakt zwischen einem Fluid und dem Rotor verhindert wird. Diese Merkmale können die Lebensdauer der Bauteile verlängern. Da ferner die Lagerhülse, die außerhalb des Lagers zur Abstützung des Lagers entfallen kann, kann die Struktur vereinfacht und die Anzahl der Bauteile verringert werden. Da außerdem die Welle, das Gehäuse und der Rotor spritzgegossen werden können, können die Anzahl der Prozesse in vorteilhafter Weise verringert, die Herstellungskosten gesenkt und Produktivität verbessert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:
1 eine bespielhafte Schnittansicht eines Rotors, eines Gehäuses und eines Lagers einer Spaltrohrmotorpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine bespielhafte Detailansicht des Lagers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
3 eine bespielhafte Schnittansicht, die zeigt, dass die Struktur von 1 mit einem Pumpenkörper und einem Spaltrohrteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gekoppelt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es versteht sich, dass der Begriff ”Fahrzeug” oder ”fahrzeugtechnisch” oder andere ähnliche hierin verwendete Begriffe allgemein Kraftfahrzeuge betreffen, wie Personenkraftwagen, einschließlich Komfort-Geländewagen (sports utility vehicles; SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wassermotorfahrzeuge einschließlich verschiedener Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge und dgl. und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (an der Steckdose aufladbar), Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und andere Fahrzeuge für alternative Kraftstoffe (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) umfasst.
Die hierin verwendete Terminologie hat den Zweck, nur bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und soll die Erfindung nicht einschränken. Wie hierin verwendet sollen die Singularformen ”einer, eine, eines” und ”der, die, das” auch die Pluralformen umfassen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Außerdem versteht es sich, dass die Begriffe ”aufweisen” und/oder ”aufweisend” bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile angibt, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente Bauteile und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet enthält die Formulierung ”und/oder” sämtliche Kombinationen eines oder mehrerer der aufgeführten Positionen.
Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Zusammenhang offensichtlich, ist der Begriff ”etwa, ca.” wie hierin verwendet so zu verstehen, dass er sich auf Werte innerhalb des normalen Toleranzbereichs der Technik bezieht, z. B. auf zwei Standardabweichungen vom Mittelwert. ”Etwa oder ca.” kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Wertes verstanden werden. Sofern aus dem Zusammenhang nicht anderweitig klar hervorgeht, sind alle hierin enthaltenen numerischen Werte durch den Begriff ”etwa, ca.” modifiziert.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele einer Spaltrohrmotorpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Im Allgemeinen kann die Spaltrohrmotorpumpe eine gekapselte elektrische Motorpumpe sein, in dem ein Spaltrohrteil C zwischen einem Rotor 100 und einem Stator (nicht dargestellt) angeordnet sein kann. Außerdem kann die Spaltrohrmotorpumpe eine Hydroeinheit (nicht dargestellt) enthalten, die bis zum Rotor 100 reicht, und der Rotor 100 kann zur Abkühlung in ein Fluid getaucht sein, z. B. um die Temperatur der vom Rotor 100 erzeugten Reibungswärme durch das einströmende Fluid zu senken. In der Spaltrohrmotorpumpe gibt es einige rotierende Bauteile, die miteinander in direkten Kontakt kommen können, wodurch Reibung entsteht. Deshalb können verschiedene Lager 300, 600 und 700 eingebaut sein, um Reibung zur verringern, und so durch Reibung verursachte Beschädigung der gelagerten Bauteile zu verhindern.
Die Lager können ein vorderes Lager 600 im Innern eines Pumpenkörpers 500 enthalten, das von einer Welle 400 durchdrungen wird, die mit dem vorderen Lager 600 gekoppelt ist, ein hinteres Lager 700 am hinteren Abschnitt der Welle 400 und ein Drucklager 300 (im Folgenden als ”Lager 300” bezeichnet), das zwischen dem oberen Abschnitt des Rotors 100 und dem vorderen Lager 600 angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft die Spaltrohrmotorpumpe, die durch das Drucklager 300 gekennzeichnet ist, das hierin als das Lager 300 bezeichnet wird.
1 ist eine beispielhafte Schnittansicht des Rotors 100, eines Gehäuses 200 und des Lagers 300 der Spaltrohrmotorpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 3 ist eine beispielhafte Schnittansicht, die zeigt, dass die Struktur von 1 mit dem Pumpenkörper 500 und dem Spaltrohrteil C gekoppelt ist.
Die Spaltrohrmotorpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann den Rotor 100 eines Elektromotors, das Gehäuse 200, das Lager 300 und die Welle 400 enthalten. Die Welle 400 kann stabförmig und so konfiguriert sein, dass sie den Rotor 100 durchdringt und mit diesem gekoppelt ist. Das Lager 300 kann die Form eines Kreiszylinders haben und mit der Oberseite des Rotors 100 gekoppelt sein. Die Welle 400 kann so konfiguriert sein, dass sie das Lager 300 durchdringt. Das Gehäuse 200 kann den Rotor 100 und das Lager 300 so umgeben, dass das obere Ende des Lagers 300 freiliegt und es den Rotor 100 sowie das Lager 300 im Gehäuse 200 aufnimmt.
Das Gehäuse 200 kann so spritzgegossen sein, dass es den Außenumfang des Rotors 100 und des Lagers 300 einer Baugruppe umgibt, in der der Rotor 100, die Welle 400 und das Lager 300 miteinander gekoppelt sind. Wie in 1 dargestellt kann die Welle 400 so konfiguriert sein, dass sie den Rotor 100 durchdringt und mit diesem gekoppelt ist; und die Welle 400 kann auch so konfiguriert sein, dass sie das Lager 300 durchdring und mit diesem oberhalb des Rotors 100 gekoppelt ist. Dann kann das Gehäuse 200 um den Rotor 100 spritzgegossen werden. Das Gehäuse 200 kann die Form einer runden Säule haben und aus Kunststoff bestehen. Obwohl Material und Form diesem Ausführungsbeispiel entsprechend gewählt worden sind, können sie je nach Konstruktion und Umgebungsbedingungen geeignet geändert werden. Das Gehäuse 200 kann also mit der Außenfläche des Rotors 100 so gekoppelt werden, dass kein Spalt (z. B. ein minimaler Spalt) zwischen dem Rotor 100 und dem Gehäuse 200 vorhanden ist, da ein Spalt Vibrationen und Geräusche verursacht, wenn der Elektromotor rotiert.
Das Gehäuse 200 kann eine geschlossene Form mit einer oberen Wand 230, einer Seitenwand 250 und einer Bodenwand 270 haben. Die Dicke der oberen Wand 230 kann um einen vorgegebenen Betrag größer sein als die Dicke entweder der Seitenwand 250 oder der Bodenwand 270 des Gehäuses 200, um das Lager 300 fest durch das Gehäuse 200 abzustützen, wenn das Lager 300 das vordere Lager 600 mit einen nach oben gerichteten axialen Kraft beaufschlagt. Da außerdem die obere Wand 230 des Gehäuses 200 eine erhebliche Dicke aufweist, kann die obere Wand 230 die Dichtkraft zur Bereitstellung einer verbesserten Dichtung erhöhen, um zu verhindern, dass einströmendes Fluid von oberhalb des Pumpenkörpers 500 mit dem Rotor 100 in Kontakt kommt, der eine laminierte Zinkstruktur hat.
Die in der oberen Wand 230 des Gehäuses 200 ausgebildete Öffnung 210 kann der Abschnitt sein, mit dem das Lager 300 gekoppelt werden kann, damit das Gehäuse 200 durch das Lager 300 abgedichtet ist. Die Öffnung 210 kann einen gestuften Abschnitt haben, in dem der Durchmesser des unteren Endes 213 größer sein kann als der Durchmesser des oberen Endes 211. Außerdem kann das Lager 300 die Form eines Kreiszylinders aus einem elastischen Material haben. Das Lager 300 kann einen oberen Flansch 310, einen unteren Flansch 350 und einen Hals 330 enthalten. Der Durchmesser des mittleren Abschnitts des Halses 330 kann kleiner sein als der Durchmesser des oberen Endes oder der Durchmesser des unteren Endes des Halses 330.
Das Lager 300 mit der oben beschriebenen Konfiguration kann in das Gehäuse 200 eingesetzt und mit diesem gekoppelt werden, um eine verbesserte Dichtung für das Gehäuse 200 bereitzustellen, die ein Eindringen des Fluids in das Gehäuse 200 verhindert. Deshalb kann auch Rosten des Rotors durch das Fluid verhindert werden. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel der obere Flansch 310 und der untere Flansch 350 als sich radial über den Hals 330 hinaus erstreckend beschrieben sind, können die Details der jeweiligen Bauteile in Abhängigkeit von der Konstruktion geändert werden. Der Durchmesser des oberen Endes 211 der Öffnung 210 des Gehäuses 200 kann etwa gleich groß sein wie der Durchmesser des Halses 330, und der Durchmesser des unteren Endes 213 der Öffnung 210 kann etwa gleich groß sein wie der Durchmesser des Flansches 350. Außerdem kann der Durchmesser des oberen Flansches 310 größer eingestellt sein als der Durchmesser des oberen Endes 211 der Öffnung 210.
Bei dieser Konfiguration kann der untere Flansch 350 des Lagers 300 in das untere Ende 213 der Öffnung 210 eingesetzt und mit dieser gekoppelt, der Hals 330 des Lagers 300 kann im oberen Ende 211 der Öffnung 210 positioniert und der obere Flansch 310 des Lagers 300, der sich radial über den Durchmesser der Öffnung 210 hinaus erstreckt, kann an der Oberfläche des Gehäuses 200 angeordnet sein, um den oberen Flansch 310 freizulegen. Das Gehäuse 200 kann also durch das Lager 300 abgedichtet werden, wodurch verhindert wird, dass das Fluid mit dem Rotor 100 in Kontakt kommt.
Wie oben beschrieben können der Rotor 100, das Gehäuse 200 und das Lager 300 durch Spritzgießen bereitgestellt werden. Zum Spritzgießen können die Flansche 310 und 350 des Lagers 300 einen Vorsprung 370 haben, der radial aus der äußeren Seitenfläche hervorsteht. Der Vorsprung 370 kann das Gießen erleichtern, die Lebensdauer erhöhen und verhindern, dass der Pumpenkörper 500 abgezogen wird, wenn die Pumpe rotiert. Wenn diese Teile spritzgegossen werden, können außerdem die Anzahl der Prozesse verringert und damit die Herstellungskosten gesenkt werden.
Deshalb kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Welle 400 so konfiguriert sein, dass sie den Pumpenkörper 500 durchdringt und mit diesem und dem vorderen Lager 600, das mit dem unteren Abschnitt des Pumpenkörpers 500 gekoppelt ist, gekoppelt ist, das hintere Lager 700 kann mit dem unteren Abschnitt der Welle 400 gekoppelt sein, um den Rotor 100 aufgrund der Reibung mit dem Lager 300 und dem vorderen Lager 600 in Rotation zu versetzen, und das Lager 300 kann so konfiguriert sein, dass es eine nach oben gerichtete axiale Kraft auf das vordere Lager 600 überträgt. Gemäß der oben beschriebenen Spaltrohrmotorpumpe kann das Lager 300 so abgestützt sein, dass es durch die Rotation des Rotors 100 und der Welle 400 nicht erschüttert wird. Außerdem können das Gehäuse 200 und das Lager 300 eine Wasserdichtung bereitstellen, die verhindert, dass Fluid mit dem Rotor 100 in Kontakt kommt. Diese Merkmale können die Lebensdauer der Bauteile verlängern. Da ferner die Lagerhülse außerhalb des Lagers 300 zum Abstützen des Lagers 300 entfallen kann, kann die Struktur vereinfacht und die Anzahl der Bauteile verringert werden. Da außerdem die Welle 400, das Gehäuse 200 und der Rotor 100 spritzgegossen werden können, können die Anzahl der Prozesse verringert, die Herstellungskosten gesenkt und die Produktivität verbessert werden.
Obwohl Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beispielhaft beschrieben worden sind, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Substitutionen möglich sind, ohne von Geist und Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung, wie sie in den angefügten Ansprüchen offenbart sind, abzuweichen.

Claims

Spaltrohrmotorpumpe, aufweisend: einen Rotor eines Elektromotors; eine stabförmige Welle, die so konfiguriert ist, dass sie den Rotor durchdringt und mit diesem gekoppelt ist; ein Lager in Form eines Kreiszylinders, das mit der Oberseite des Rotors gekoppelt ist, wobei die Welle so konfiguriert ist, dass sie das Lager durchdringt; und ein Gehäuse, das den Rotor und das Lager so umgibt, dass das obere Ende des Lagers freiliegt und dass es den Rotor und das Lager im Gehäuse aufnimmt.
Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse so spritzgegossen wird, dass es den Außenumfang des Rotors und des Lagers einer Baugruppe umgibt, in der der Rotor, die Welle und das Lager miteinander gekoppelt sind.
Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 1, wobei ein Pumpenkörper mit der Oberseite des Lagers gekoppelt ist und ein vorderes Lager so konfiguriert ist, dass es die Welle durchdringt und unterhalb des Pumpenkörpers mit dieser gekoppelt ist, um das Lager relativ zum vorderen Lager in Rotation zu versetzen.
Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 1, wobei die Dicke der Oberfläche des Gehäuses größer ist als die Dicke einer Seitenfläche oder der Bodenfläche des Gehäuses.
Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 1, wobei das Lager die Form eines Kreiszylinders mit einem oberen Flansch, einem unteren Flansch und einem Hals hat, wobei der Durchmesser eines im Wesentlichen mittleren Abschnitt des Halses kleiner ist als der Durchmesser des oberen oder des unteren Endes des Halses.
Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse so um den Hals des Lagers ausgebildet ist, dass der obere Flansch über dem Gehäuse freiliegt.
Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 1, wobei das Lager einen Vorsprung enthält, der radial aus einer Seitenfläche des Lagers hervorsteht.
Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 1, wobei das Lager aus einem elastischen Material besteht.
Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse durch das Lager geschlossen wird.
Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 1, wobei ein hinteres Lager mit einem unteren Abschnitt der Welle gekoppelt ist.