JP2013501188A - 液体ポンプ - Google Patents

Abstract

液体ポンプ１特にウォーターポンプ１を形成するために、滑り軸受１２を有する羽根車１１が軸受ピン１３に回転可能に支承されている。この場合、羽根車１１と滑り軸受ブシュ１２とは、同じ基本材料より一体的に構成されているか又は複数の部分より構成されている。滑り軸受ブシュ１２の基本材料に、軸受ピン１３における滑り軸受ブシュ１２の滑り特性を改善する別の材料が混合されている。

Description

本発明は、液体ポンプ特にウォーターポンプであって、軸受ピンを有しており、該軸受ピンに、滑り軸受ブシュを有する羽根車が回転可能に支承されている形式のもの、並びにこのような液体ポンプ特にウォーターポンプを形成するための方法に関する。

従来技術
液体ポンプ特にウォーターポンプは、冷却媒体の循環を確実に行うために、例えば自動車に使用される。この場合、種々異なる型式の液体ポンプが使用される。液体ポンプは、一般的に２つの部分より構成されていて、ポンプ領域とモータ領域とを有している。液体循環させるための及び液体ポンプを駆動するためのインペラとして羽根車が使用される。羽根車は、磁気特性を有するようにするために、一般的にプラストフェライト（Plastoferrit）より形成されている。一般的に、羽根車は滑り軸受ブシュに結合されており、該滑り軸受ブシュは、例えば合成樹脂と結合された圧縮成型炭（Presskohle）より形成されている。それによって羽根車は、滑り軸受ブシュを介して軸受ピンに取り付けられたロータとして使用され、軸受ピンを中心として回転する。

羽根車の材料及び滑り軸受ブシュの材料の異なる熱膨張係数に基づいて、しばしば、構成部分の内部応力によって亀裂が生じ、この亀裂は構成部分が故障する原因となる。さらに、このような液体ポンプを製造するには時間がかかる。何故ならば、羽根車を滑り軸受ブシュ上に射出成形法で鋳造する前に、滑り軸受ブシュを、射出成形工具内に入れる必要があるからである。

発明の開示
本発明の課題は、改善された液体ポンプを提供することである。

この課題は、請求項１に記載した液体ポンプによって、及び請求項８に記載した液体ポンプを構成するための方法によって解決される。本発明のその他の有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。

本発明によれば、液体ポンプは軸受ピンを有しており、該軸受ピン上に羽根車が滑り軸受ブシュで以て回転可能に支承されている。羽根車と滑り軸受ブシュとは、基本材料から一体的に構成されているか、又は複数部分より構成されている。さらに、滑り軸受ブシュの基本材料内に、軸受ピンにおける前記滑り軸受ブシュの滑り特性を改善する別の材料が埋め込まれている。

本発明による液体ポンプの利点は、羽根車と滑り軸受ブシュとが、同じ基本材料より一体的に構成されているか又は複数部分より構成されているので、同じ材料特性を有している、という点にある。これによって、羽根車と滑り軸受ブシュとは、少なくとも同じ熱膨張係数を有しているので、構成部分の内部応力により亀裂は減少されるか又は避けられる。また、羽根車と滑り軸受ブシュとが、射出成形法で一体的に製造されるので、製造時間並びに製造コストが低減される。

本発明の実施態様によれば、滑り軸受ブシュの別の材料は、ワックス及び／又は炭素粉末を含んでいる。別の材料としてワックス及び／又は炭素粉末を滑り軸受ブシュ内に埋め込むことによって、軸受ピンにおける滑り特性が改善される。

本発明の別の実施態様によれば、基本材料が、ポリアミド、ポリフタルアミド、部分的に結晶した部分的な芳香族ポリアミド又はポリフェニレンスルフィドを有している。これらの材料は、搬送媒体に対して必要な加水分解耐性を有しているので、使用時に材料が溶解することはない。

本発明の別の実施態様によれば、羽根車は磁気材料を有している。この場合、磁気材料は、有利な形式でフェライト粉末を有しており、このフェライト粉末は基本材料内に埋め込まれている。磁気粉末が埋め込まれているので、羽根車は、液体ポンプのロータとして使用され、それによって磁力若しくは駆動力を伝達するために用いられる。

本発明の別の実施態様によれば、軸受ピンは特殊鋼より形成されている。それによって軸受ピンは耐腐食性がある。

さらに、本発明の別の実施態様によれば、溝として形成された洗浄通路が滑り軸受ブシュ内に配置されている。洗浄通路によって、静圧式及び／又は動圧式の滑り軸受が得られる。この場合、搬送媒体は、滑り軸受のための潤滑剤として用いられる。

本発明の別の実施態様によれば、ラビリンスシールが液体ポンプに配置されている。このラビリンスシールによって、液体ポンプのポンプ領域内に発生する不純物が液体ポンプのモータ領域内に達することは阻止される。

本発明を以下に図示の実施例を用いて詳しく説明する。

ウォーターポンプの概略的な部分断面図である。 洗浄通路を備えた、図１に示したウォーターポンプの概略図である。

図１には、ウォーターポンプ１として構成された液体ポンプの概略的な部分断面図が示されている。ウォーターポンプ１は、モータ領域１８と、図示していないポンプ領域とを有している。ウォーターポンプ１のモータ領域１８は、ポット形の形状を有するハウジング１０を有している。ポット形のハウジング１０は、有利な形式で射出成形法によって、熱可塑性プラスチック、例えばポリフタルアミド（Polyphthalamide）又はポリフェニレンスルフィド（Polyphenylensulfid）より製造されている。選択的に、ポット形のハウジング１０は、それぞれ非磁性材料より製造されている。ウォーターポンプ１は電気的に駆動せしめられるので、ポット形のハウジング１０内にロータ１９が配置され、ポット形のハウジング１０の外に図示していないステータが配置されている。さらに、ポット形のハウジング１０は、突起１５と、ラビリンスシール１４と軸受ピン１３とを有している。

突起１５は、取り付け補助手段としてポット状のハウジング１０に配置されていて、ウォーターポンプ１のポンプ領域にモータ領域１８を簡単に位置決めするために使用される。ラビリンスシール１４は、ウォーターポンプ１のポンプ領域に対してモータ領域１８をシールするために、ポット状のハウジング１０に設けられた切欠として構成されている。このウォーターポンプ１は自動車に使用され、自動車の内燃機関は射出成形法で製造されるので、鋳物砂の残渣が搬送媒体に達することがある。鋳物砂は残留磁気を有しており、この残留磁気は、電磁操作されるロータ１９によって引き寄せられる。ラビリンスシール１４によって、少量の鋳物砂を有する搬送媒体が、ポット状のハウジング１０とロータ１９との間の狭いギャプ内に達し、それによってロータ１９がロックされることは阻止される。この場合、ウォーターポンプ１内の搬送媒体は、水とグリコールとの混合物であってよい。軸受ピン１３は例えば特殊鋼（ステンレススチール）より成っている。ポット状のハウジング１０を射出成形する前に、軸受ピン１３は、射出成形工具内の中央に位置決めされ、次いでポット状のハウジング１０の熱可塑性プラスチックによって射出成形により包囲される。それによって、軸受ピン１３はウォーターポンプ１のポット状のハウジング１０に堅固に固定される。

ウォーターポンプ１の軸受ピン１３に、羽根車１１が滑り軸受ブシュ１２で以て回転可能に支承されている。さらに、羽根車１１は滑り軸受ブシュ１２と共に、軸受ピン１３によって、ポット状のハウジング１０に設けられた切欠２０内に回転可能に支承されている。羽根車１１と滑り軸受ブシュ１２とは、同じ基本材料より一体的に又は複数部分より形成されている。基本材料は、有利な形式でポリアミド（ＰＡ６）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、部分的に結晶した、部分的な芳香族ポリアミド（ＰＡ６Ｔ／６ｌ）又はポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を有している。さらに、基本材料は、搬送媒体に対して加水分解耐性（Hydrolysebestaendigkeit）を有しているので、材料が使用時に溶解することはない。しかしながら、羽根車１１及び滑り軸受ブシュ１２のための基本材料としてその他の加水分解耐性を有する材料を使用してもよい。

羽根車１１は、磁気材料、有利にはフェライト粉末を有している。このような磁気材料が有利な形式で羽根車１１の全領域に混入されている。選択的に、その他の磁気粒子又は磁気材料を使用することもできる。羽根車１１は、磁気粉末に基づいて磁気特性を有しているので、羽根車１１はウォーターポンプ１のロータ１９として使用される。また、滑り軸受ブシュ１２は別の材料を有しており、この別の材料は軸受ピン１３における滑り軸受ブシュ１２の滑り特性を高める。特に、この別の材料は、基本材料の滑り面の領域に埋め込まれており、この滑り面によって滑り軸受ブシュ１２は軸受ピン１３に回転可能に支承されている。別の材料としては、例えばワックス及び／又は炭素粉末が使用される。しかしながら、滑り軸受ブシュ１２の滑り特性を改善するために適したその他の材料を使用してもよい。

羽根車１１と滑り軸受ブシュ１２は、射出成形法により製造される。この場合、羽根車１１及び滑り軸受ブシュ１２は、２段階の射出成形法で製造することができる。第１の射出成形工程で滑り軸受ブシュ１２が製造される。この際に、基本材料に別の材料が混合され、それによって射出成形法のための粒状物が生じる。次いで粒状物が射出成形機のホッパーに投入され、粒状物がホッパーからスクリューに引き込まれ、分断かつ剪断される。それによって発生した摩擦熱と、加熱シリンダによって供給された熱とによって、比較的均質な溶融物が得られる。溶融物は高圧下で射出成形機内に射出される。滑り軸受ブシュ１２の溶融物が完全に硬化する前に、第２の射出成形工程において羽根車１１が射出されて、滑り軸受ブシュ１２と共に溶融され、それによって一体的な構成部分が形成される。この場合、羽根車１１の粒状物のために、基本材料が磁気材料と混合される。必要に応じて、所定量のその他の材料若しくは磁気材料が基本材料に混合される。選択的に、射出成形法は、１段階の射出成形法で又はその他の態様で行ってもよい。

軸受ピン１３と滑り軸受ブシュ１２との間に、最小の軸受ギャプを提供する狭い滑り嵌め１６が設けられている。この狭い滑り嵌め１６は、滑り面全体に亘って０．０８ｍｍまでの幅を有しており、それによって滑り軸受ブシュ１２と軸受ピン１３との間に不純物が侵入することはない。さらに、狭い滑り嵌め１６に基づき、搬送媒体で濡らされると同時に潤滑されることによって、侵入する鋳物砂による高い摩耗は避けられる。

図２に示されているように、狭い滑り嵌め１６に追加的に、洗浄通路１７を配置することができる。洗浄通路１７は溝として形成されていて、滑り軸受ブシュ１２に配置されており、それによって、搬送媒体又は冷却水が滑り軸受内に流入するようになっている。洗浄通路１７によって、静圧式及び／又は動圧式の滑り軸受が得られる。この場合、搬送媒体は、滑り軸受のための潤滑剤として使用される。これによって、比較的純粋な搬送媒体における利点を有している。さらに洗浄通路１７に基づいて、羽根車１１は滑り軸受ブシュ１２と共に、軸受ピン１３に浮動状態で支承される。それによって軸受内の摩擦は著しく低下される。

本発明はウォーターポンプ１の１例を用いて示されているが、その他の搬送媒体を有するその他の液体ポンプに使用してもよい。この場合、羽根車１１及び滑り軸受ブシュ１２は、同じ基本材料より一体的に又は複数部分より構成されている。それによって、羽根車１１と滑り軸受ブシュ１２とは、ほぼ同じ材料特性を有しているので、構成部分内の内部応力による亀裂は避けられる。さらに、羽根車１１及び滑り軸受ブシュ１２は、加水分解耐性を有する材料より構成されている。選択的に、滑り軸受ブシュ１２及び羽根車１１１のために、射出成形法により製造されるそれぞれ異なる基本材料を使用してもよいが、その場合、これらの異なる基本材料は、同じ熱膨張係数を有していて、構成部分内の内部応力による亀裂は避けられるものでなければならない。

１ ウォーターポンプ、 １０ ハウジング、 １１ 羽根車、 １２ 滑り軸受ブシュ、 １３ 軸受ピン、 １４ ラビリンスシール、 １５ 突起、 １６ 滑り嵌め、 １７ 洗浄通路、 １８ モータ領域

ウォーターポンプ１の軸受ピン１３に、羽根車１１が滑り軸受ブシュ１２で以て回転可能に支承されている。羽根車１１と滑り軸受ブシュ１２とは、同じ基本材料より一体的に又は複数部分より形成されている。基本材料は、有利な形式でポリアミド（ＰＡ６）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、部分的に結晶した、部分的な芳香族ポリアミド（ＰＡ６Ｔ／６ｌ）又はポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を有している。さらに、基本材料は、搬送媒体に対して加水分解耐性（Hydrolysebestaendigkeit）を有しているので、材料が使用時に溶解することはない。しかしながら、羽根車１１及び滑り軸受ブシュ１２のための基本材料としてその他の加水分解耐性を有する材料を使用してもよい。

Claims (12)

1. 液体ポンプ特にウォーターポンプ（１）であって、軸受ピン（１３）を有しており、該軸受ピン（１３）に、滑り軸受ブシュ（１２）を有する羽根車（１１）が回転可能に支承されている形式のものにおいて、
   前記羽根車（１１）と前記滑り軸受ブシュ（１２）とが、少なくとも１つの基本材料より一体的に構成されているか又は複数の部分より構成されており、前記滑り軸受ブシュ（１２）の基本材料内に、前記軸受ピン（１３）における前記滑り軸受ブシュ（１２）の滑り特性を改善する別の材料が埋め込まれていることを特徴とする、液体ポンプ。
2. 前記別の材料がワックス及び／又は炭素粉末を含んでいる、請求項１記載の液体ポンプ。
3. 前記基本材料が、ポリアミド、ポリフタルアミド、部分的に結晶した部分的な芳香族ポリアミド又はポリフェニレンスルフィドを有している、請求項１記載の液体ポンプ。
4. 前記羽根車（１１）が、磁気材料、有利にはフェライト粉末を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の液体ポンプ。
5. 前記軸受ピン（１３）が特殊鋼より形成されている、請求項１記載の液体ポンプ。
6. 溝として形成された洗浄通路（１７）が前記滑り軸受ブシュ（１２）内に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の液体ポンプ。
7. 前記液体ポンプ（１）にラビリンスシール（１４）が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の液体ポンプ。
8. 軸受ピン（１３）を有し、該軸受ピン（１３）に、滑り軸受ブシュ（１２）を有する羽根車（１１）が回転可能に支承されている形式の、液体ポンプ特にウォーターポンプ（１）のロータを形成する方法において、
   前記羽根車（１１）と前記滑り軸受ブシュ（１２）とを、同じ基本材料より一体的に構成するか又は複数部分より構成し、前記滑り軸受ブシュ（１２）の基本材料内に、前記軸受ピン（１３）における前記滑り軸受ブシュ（１２）の滑り特性を改善する別の材料を混入することを特徴とする、液体ポンプのロータを形成する方法。
9. 前記羽根車（１１）と前記滑り軸受ブシュ（１２）とを１回の射出成形法により製造する、請求項８記載の方法。
10. 前記別の材料として、ワックス及び／又は炭素粉末を使用する、請求項８記載の方法。
11. 前記基本材料として、ポリアミド、部分的に結晶した部分的な芳香族ポリアミド又はポリフェニレンスルフィドを使用する、請求項８記載の方法。
12. 前記羽根車（１１）の基本材料内に、磁気材料有利にはフェライト粉末を埋め込む、請求項８記載の方法。

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