JP2013525666A - 自動車に用いられる電動式の冷媒ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関により駆動される自動車に用いられる電気的に駆動される冷媒ポンプ（１０）に関する。この冷媒ポンプ（１０）は、ポンプハウジング（１２）と、このポンプハウジング（１２）内に回転可能に支承されたロータ（１４）とから成っている。このロータ（１４）は、ポンプロータ（１６，１６’）と、ほぼポット状のモータロータ（１８，１８’）とから形成される。ポンプロータ（１６，１６’）は、モータロータ（１８，１８’）のポット底部（３６）に直接載置する複数のロータ羽根（２０）を有している。冷媒ポンプ（１０）のポンプロータ（１６，１６’）とモータロータ（１８，１８’）とは、互いに別個に射出成形により製造された、種々異なる材料から成るそれぞれ一体のプラスチック構成部材である。これは、ポンプロータ（１６，１６’）が、たとえば機械的に安定したプラスチックまたはプラスチック混合物から成っていて、モータロータ（１８，１８’）が、技術的な要求に適合された別種のプラスチックまたはプラスチック・金属混合物から成っていることを意味している。モータロータ（１８，１８’）は、均質に分配された強磁性の物質を含有していて、少なくとも２極に磁化されており、こうして、永久的に励磁された電動モータロータを形成している。ポンプロータ（１６，１６’）は、ロータ羽根（２０）の遠位の端部に設けられた環状のカバーリング（２２）を有していて、強磁性の物質を含有していない、すなわち、強磁性でない。

Description

本発明は、自動車の内燃機関を冷却するために自動車に用いられる電動式の冷媒ポンプもしくは内燃機関により駆動される自動車に用いられる電気的に駆動される冷媒ポンプであって、該冷媒ポンプが、ポンプハウジングと、該ポンプハウジング内に回転可能に支承されたロータとを備え、該ロータが、ポンプロータと、ほぼポット状のモータロータとから形成されるようになっており、ポンプロータが、モータロータのポット底部に直接載置する複数のロータ羽根を有している、自動車に用いられる電動式の冷媒ポンプに関する。

自動車に用いられる電動式の冷媒ポンプは、たとえば給気冷却および機関冷却のために使用され、これによって、たとえばコールドスタート段階での要求に即した冷却が実現される。このことは、燃料節約および排ガスエミッションの相応の削減に繋がる。

このような冷媒ポンプは、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３３９３６号明細書に開示されている。同明細書に開示された冷媒ポンプは、一体に形成されて回転可能に支承された、射出技術的に処理されたプラスチックから成るロータを有している。このロータはポンプロータ区分を有している。このポンプロータ区分は、ポンプロータ底部から軸方向に突出した複数の円弧状のロータ羽根を備えている。さらに、ロータは、電動式の駆動モータの一部であるモータロータ区分を有している。ロータ全体は、ポリアミドプラスチックまたはポリフェニレンスルフィドプラスチックと、微細に分配された永久磁石混加物とから成っている。このようなプラスチック・永久磁石材料混合物は、純粋なプラスチックに比べて減少させられた機械的な安定性を有しているので、ロータのこのような構造の場合、機械的な負荷に耐えると共に確実な運転を保証することができるようにするために、ロータ羽根の材料厚さが相応に厚く選択されなければならない。その結果、ロータ羽根の間のポンプロータ通路に提供される流れ横断面が比較的小さくなってしまい、これによって、ロータの効率が損なわれることになる。さらに、一体に形成されたロータは、方法技術的な理由から、軸方向遠位で開いたポンプロータ通路を備えてしか射出成形によって製造することができない。遠位で開いたポンプロータ通路を備えたポンプロータは、減少させられたハイドロリック出力を有しているので、これによって、ロータの効率が同じく低減されてしまう。

これに対して、本発明の課題は、効率が改善された、自動車に用いられる電動式の冷媒ポンプを提供することである。

この課題を解決するために本発明に係る冷媒ポンプによれば、ポンプロータとモータロータとが、互いに別個に射出成形により製造された一体のプラスチック構成部材であり、該プラスチック構成部材が、種々異なる材料を含んでおり、モータロータが、強磁性の物質を含有していて、少なくとも２極に磁化されており、ポンプロータが、ロータ羽根の遠位の端部に設けられた環状のカバーリングを有していて、強磁性でない。

本発明に係る冷媒ポンプの有利な態様によれば、モータロータが、軸方向に位置する円筒状の開口を有している。

本発明に係る冷媒ポンプの有利な態様によれば、モータロータが、円筒状の開口内に別個の円筒状の支承ブシュを有している。

本発明に係る冷媒ポンプの有利な態様によれば、モータロータが、ポット底部に、軸方向の近位のロータ羽根端部を収容するための軸方向の凹部を有している。

本発明に係る冷媒ポンプの有利な態様によれば、ロータ羽根が、モータロータのポット底部に設けられた対応する軸方向開口内に嵌められた軸方向の支承ピンを有している。

本発明に係る冷媒ポンプの有利な態様によれば、ポンプロータが、該ポンプロータと一体に形成された円筒状の支承ブシュを有している。

本発明に係る冷媒ポンプの有利な態様によれば、モータロータのハブが、ポンプロータのハブの相応の軸方向の連行ピンに対応する少なくとも１つの軸方向の連行凹部を有している。

本発明に係る冷媒ポンプの有利な態様によれば、ポンプロータとモータロータとが、溶接結合によって材料接続的に互いに結合されている。

本発明に係る冷媒ポンプの有利な態様によれば、ポンプロータとモータロータとが、係止結合によって互いに結合されている。

本発明に係る冷媒ポンプの有利な態様によれば、ポンプロータが、有利にはテフロン（登録商標）または黒鉛を含有した炭素繊維強化された複合材料から成っている。

本発明に係る冷媒ポンプの有利な態様によれば、ポット底部が、ほぼ漏斗状に形成されている。

冷媒ポンプのポンプロータとモータロータとは、互いに別個に射出成形により製造された、種々異なる材料から成るそれぞれ一体のプラスチック構成部材である。これは、ポンプロータが、たとえば機械的に安定したプラスチックまたはプラスチック混合物から成っていて、モータロータが、技術的な要求に適合された別種のプラスチックまたはプラスチック・金属混合物から成っていることを意味している。モータロータは、均質に分配された強磁性の物質を含有していて、少なくとも２極に磁化されており、こうして、永久的に励磁された電動モータロータを形成している。ポンプロータは環状のカバーリングを有していて、強磁性の物質を含有していない、すなわち、強磁性でない。

ポンプロータが別個に製造されるので、技術的な要求に対応するプラスチック、たとえば高い機械的な安定性を有するプラスチックを選択することができる。さらに、ポンプロータは、機械的な安定性を弱める強磁性の物質を含有していない。これによって、ロータ羽根の材料厚さを相応に薄く選択することができるので、個々のポンプロータ通路の可能な限り大きな流れ横断面が形成される。これによって、ポンプロータの効率が改善される。さらに、ポンプロータは、ロータ羽根の遠位の端部に設けられた環状のカバーリングを具備している。これによって、ポンプロータ通路が軸方向遠位でも閉鎖されている。これによって、遠位で開いたポンプロータ通路に比べてハイドロリック的な効率が著しく改善されている。

有利な態様によれば、モータロータが、軸方向に位置する円筒状の開口を有している。この開口は、軸に対する支承ブシュまたは別個の支承ブシュに対する収容部として働く。

有利には、モータロータが、円筒状の開口内に別個の円筒状の支承ブシュを有している。したがって、支承ブシュを射出成形前に射出成形型内に挿入する複雑で高価なインサート成形法なしに、モータロータを廉価に製造することができる。

有利には、モータロータが、ポット底部に、軸方向の近位のロータ羽根端部を収容するための１つまたはそれ以上の軸方向の凹部を有している。択一的または補足的には、ロータ羽根が、モータロータのポット底部に設けられた対応する軸方向開口内に嵌められた軸方向の支承ピンを有している。これによって、ポンプロータとモータロータとの形状接続的な結合が可能となる。

有利な態様によれば、ポンプロータが、このポンプロータと一体に形成された円筒状の支承ブシュを有している。したがって、支承ブシュを射出成形前に射出成形型内に挿入する複雑で高価なインサート成形法なしに、ポンプロータを廉価に製造することができる。

有利には、モータロータのハブが、ポンプロータのハブの相応の軸方向の連行ピンに対応する少なくとも１つの軸方向の連行凹部を有している。これによって、ポンプロータとモータロータとのハブ側での相互の形状接続的な結合が可能となる。

有利には、ポンプロータとモータロータとが、溶接結合によって材料接続的に、つまり、材料同士で互いに結合されている。この溶接結合は、レーザ溶接、超音波溶接または当業者に周知の別の溶接法によって行うことができる。ポンプロータとモータロータとの間の材料接続的な結合を実現するためには、当業者に周知の別の結合技術、たとえば熱間かしめが使用されてもよい。

択一的には、ポンプロータとモータロータとが、係止結合によって互いに結合されている。この係止結合によって、ポンプロータとモータロータとの間の簡単で廉価な形状接続的な結合が可能となる。

有利な態様によれば、ポンプロータが、有利にはテフロン（登録商標）または黒鉛を含有した炭素繊維強化された複合材料から成っている。複合材料は、純粋なプラスチックまたはプラスチック混合物に比べて改善された機械的な安定性を有しており、これによって、ロータ羽根の材料厚さを相応に薄く選択することができるので、ポンプロータ通路の可能な限り大きな流れ横断面が実現される。

有利な態様では、ポット底部が、ほぼ漏斗状に形成されている。この態様では、漏斗が入口に向かって先細りにされている。したがって、ポット底部の外面は、ポンプロータ通路が流れ技術的に有利に延びていて、これによって、冷媒が軸方向から半径方向になだらかに変向させられるように形成されている。

本発明に係る冷媒ポンプのロータの断面図である。 本発明に係る冷媒ポンプのモータロータの斜視図である。 本発明に係る冷媒ポンプのポンプロータの斜視図である。 冷媒ポンプのロータの別の実施の形態の斜視図である。 図４に示したロータのポンプロータの斜視図である。 図４に示したロータのモータロータの斜視図である。 図１に示したロータを備えた冷媒ポンプの断面図である。 図７に示した本発明に係る冷媒ポンプの平面図である。 図４に示したロータを備えた冷媒ポンプの断面図である。

以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。

図７には、自動車の内燃機関を冷却するために自動車に用いられる電動式の冷媒ポンプ１０が示してある。この冷媒ポンプ１０は、ポンプハウジング１２と、このポンプハウジング１２内に回転可能に支承されたロータ１４とを有している。このロータ１４は、ポンプロータ１６と、ほぼポット状のモータロータ１８とから形成される。

図３に示したポンプロータ１６は、ほぼ円弧状の複数のロータ羽根２０と、これらのロータ羽根２０の遠位の端部において環状のカバーリング２２とによって形成される。ロータ羽根２０は、カバーリング２２の内周円線２４から半径方向でカバーリング２２の外周円線２６の方向に延びている。一体に、つまり、１つの部材として形成されたポンプロータ１６は、純粋なプラスチックから成っているかまたは、有利にはテフロン（登録商標）、つまり、ポリテトラフルオロエチレンまたは黒鉛を含有した炭素繊維強化された複合材料から成っている。ロータ羽根２０はその軸方向の近位のロータ羽根端部２８に少なくとも１つの軸方向の支承ピン３０を有している。ポンプロータ１６は軸方向の流入開口３２を有しており、これによって、冷媒が、ポンプロータ１６の軸方向の流入開口３２から半径方向外向きに圧送される。ロータ羽根２０の軸方向の支承ピン３０は、図２に示したモータロータ１８のポット底部３６に設けられた相応の軸方向開口３４に対応している。

モータロータ１８のポット底部３６は、ほぼ漏斗状に形成されている。この場合、漏斗は流入開口３２に向かって先細りにされている。

モータロータ１８は、射出成形により一体に製造されたプラスチック構成部材である。このプラスチック構成部材は、強磁性の物質を含有していて、周方向で少なくとも２極に磁化（着磁）されている。モータロータ１８は、ポット底部３６の、ポンプロータ１６に向かって位置する外面に、軸方向の近位のロータ羽根端部２８に対応する軸方向の凹部３８を有している。モータロータ１８に設けられた凹部３８および軸方向開口３４と、ポンプロータ１６の軸方向の支承ピン３０とによって、ポンプロータ１６とモータロータ１８との形状接続的な結合、つまり、互いに対応する部分の形状に基づく係合による結合が提供される。モータロータ１８はポット底部３６に、軸方向に位置する円筒状の開口４０を有している。この開口４０は、軸４１を収容するための支承ブシュ４２として働く。択一的には、開口４０内に別個の支承ブシュ４２が組み込まれてもよい。

図９に示した別の冷媒ポンプ１０’のロータ１４’の実施の形態では、ポンプロータ１６’が、中心に位置する、軸４１を収容するための軸方向の支承ブシュ４３を有している。この支承ブシュ４３はポンプロータ１６’と一体に形成されている。さらに、ポンプロータ１６’はハブ４７を有している。このハブ４７は、支承ブシュ４３を取り囲む、載置面４５を備えた載置リング４４を有している。この載置リング４４は少なくとも１つの軸方向の連行ピン（もしくは伝動ピン）４６を具備している。

ポンプロータ１６’の連行ピン４６に対応して、冷媒ポンプ１０’のモータロータ１８’のハブ４９は軸方向の連行凹部（もしくは伝動凹部）４８を有している。

ロータ１４，１４’の両プラスチック構成部材、つまり、ポンプロータ１６，１６’とモータロータ１８，１８’とは、互いに別個に一体の構成部材として射出成形で製造される。ポンプロータ１６，１６’は、有利には、炭素繊維強化されたポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）と、別の成分、たとえばテフロン（登録商標）または黒鉛とから製造され、したがって、良好な滑り特性を有している。さらに、このような材料混合物は高い機械的な安定性を有しているので、ロータ羽根２０の材料厚さを比較的薄く選択することができる。これによって、ポンプロータ１６，１６’の効率が高められる。モータロータ１８，１８’は、有利には、ポリフェニレンスルフィドと、磁性の物質、たとえば粉塵の形のハードフェライトとから射出成形によって製造されている。モータロータ１８，１８’は少なくとも２極に磁化されている。両構成部材、つまり、ポンプロータ１６，１６’とモータロータ１８，１８’とは、溶接結合または択一的には係止結合によって互いに結合される。

１０，１０’ 冷媒ポンプ
１２ ポンプハウジング
１４，１４’ ロータ
１６，１６’ ポンプロータ
１８，１８’ モータロータ
２０ ロータ羽根
２２ カバーリング
２４ 内周円線
２６ 外周円線
２８ ロータ羽根端部
３０ 支承ピン
３２ 流入開口
３４ 軸方向開口
３６ ポット底部
３８ 凹部
４０ 開口
４１ 軸
４２ 支承ブシュ
４３ 支承ブシュ
４４ 載置リング
４５ 載置面
４６ 連行ピン
４７ ハブ
４８ 連行凹部
４９ ハブ

Claims (11)

1. 自動車の内燃機関を冷却するために自動車に用いられる電動式の冷媒ポンプ（１０）であって、該冷媒ポンプ（１０）が、ポンプハウジング（１２）と、該ポンプハウジング（１２）内に回転可能に支承されたロータ（１４；１４’）とを備え、該ロータ（１４；１４’）が、ポンプロータ（１６；１６’）と、ほぼポット状のモータロータ（１８；１８’）とから形成されるようになっており、ポンプロータ（１６；１６’）が、モータロータ（１８；１８’）のポット底部（３６）に直接載置する複数のロータ羽根（２０）を有している、自動車に用いられる電動式の冷媒ポンプにおいて、ポンプロータ（１６；１６’）とモータロータ（１８；１８’）とが、互いに別個に射出成形により製造された一体のプラスチック構成部材であり、該プラスチック構成部材が、種々異なる材料を含んでおり、モータロータ（１８；１８’）が、強磁性の物質を含有していて、少なくとも２極に磁化されており、ポンプロータ（１６；１６’）が、ロータ羽根（２０）の遠位の端部に設けられた環状のカバーリング（２２）を有していて、強磁性でないことを特徴とする、自動車に用いられる電動式の冷媒ポンプ。
2. モータロータ（１８；１８’）が、軸方向に位置する円筒状の開口（４０；４０’）を有している、請求項１記載の冷媒ポンプ。
3. モータロータ（１８）が、円筒状の開口（４０）内に別個の円筒状の支承ブシュ（４２）を有している、請求項２記載の冷媒ポンプ。
4. モータロータ（１８）が、ポット底部（３６）に、軸方向の近位のロータ羽根端部（２８）を収容するための軸方向の凹部（３８）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の冷媒ポンプ。
5. ロータ羽根（２０）が、モータロータ（１８）のポット底部（３６）に設けられた対応する軸方向開口（３４）内に嵌められた軸方向の支承ピン（３０）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の冷媒ポンプ。
6. ポンプロータ（１６’）が、該ポンプロータ（１６’）と一体に形成された円筒状の支承ブシュ（４３）を有している、請求項１、２、４または５記載の冷媒ポンプ。
7. モータロータ（１８’）のハブ（４９）が、ポンプロータ（１６’）のハブ（４７）の相応の軸方向の連行ピン（４６）に対応する少なくとも１つの軸方向の連行凹部（４８）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の冷媒ポンプ。
8. ポンプロータ（１６；１６’）とモータロータ（１８；１８’）とが、溶接結合によって材料接続的に互いに結合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の冷媒ポンプ。
9. ポンプロータ（１６；１６’）とモータロータ（１８；１８’）とが、係止結合によって互いに結合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の冷媒ポンプ。
10. ポンプロータ（１６；１６’）が、有利にはテフロン（登録商標）または黒鉛を含有した炭素繊維強化された複合材料から成っている、請求項１から９までのいずれか１項記載の冷媒ポンプ。
11. ポット底部（３６）が、ほぼ漏斗状に形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の冷媒ポンプ。

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