JP2020056402A - ジェロータポンプおよびジェロータポンプの圧力補償方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ジェロータポンプの圧力補償を生成する装置及びその方法に関する。【解決方法】 電動ローターである内側ローターと外側ローターを備え、ハウジングとモーターコンパートメントを閉じるフランジを備えたジェロータポンプ。ローターはシャフトに配置され、ギャップを持つフランジでシールする。ジェロータポンプの吸引領域とジェロータポンプのモータコンパートメントとの間に少なくとも１つの連結部で部分的な圧力補償が行われる。【選択図】図２

Description

本発明は、電気駆動装置のロータである内側ロータと外側ロータと、ハウジングとモータコンパートメントを閉じるフランジとを有するジェロータポンプに関し、ロータはシャフト上に配置され、ギャップを持つフランジでシールする。又は本発明は、ジェロータポンプの圧力補償を生成する方法にも関する。

公開されていないドイツ連邦共和国出願ＤＥ １０ ２０１８ ２０２ １５０号明細書は、ダイアフラムを備えたジェロータポンプと、内部ローターと外部ローターが回転可能に配置されたポンプ作動区画を備えたジェローターポンプの漏れ止めを開示している。ハウジングカバーで区切られているが、圧力ダイヤフラムによって改善される。
電気ローターとポンプローターが構造的に組み合わされたこのような高度に統合されたジェローターポンプの特定の場合、ジェローターポンプの反対側にあるシャフト側のアキシャルベアリングによって吸収される軸力が発生する。同時に、ローターが前記軸方向軸受に向かって変位するため、ローターと側板の間に隙間が生じる。
このようなポンプが使用されるトランスミッションでは、圧力ピークが観察され、コンポーネントの損傷につながる可能性があります。軸方向の力によって生じる運動により、軸方向のベアリングに機械的摩擦が生じ、ローターとサイドプレート間の隙間に漏れが生じる。部品の寸法が非常に大きくなるように設計する必要があるため、トランスミッションの圧力ピークに対応する必要があります。
国際公開出願ＷＯ ２０１６／０９６７５５ Ａ１は、ハウジングを備えた歯付きリングポンプを開示している。ハウジング内では、ハウジング本体のハウジング開口部の縁部に、モータ軸が貫通する側板がハウジングに対して固定的に配置されている。好ましくは剛性である前記側板は、ハウジング本体のリング状のくぼみの縁または外周にある。剛性側板は、円周部分にわたって延びる円弧状の通路開口部を有する。ダイアフラムとも呼ばれる柔軟な圧力発生プレートが、側板とハウジングカバーの間のハウジングに挿入される。好ましくは円形である前記圧力発生プレートは、開口部または縁部側でハウジング本体とハウジングカバーとの間にその外縁によってクランプされ、したがって同様にハウジングに対して固定的に保持される。柔軟な圧力発生プレートを使用することにより、特に温度に起因するハウジングまたはポンプ部品の膨張が低減および／または補償される。これらのジェロータポンプは２つのサイドプレートで動作し、その間にアウターローターとインナーローターが圧力補償でガイドされる。これにより、油圧ポンプローターと駆動モーターの電気ローターの間にベアリング領域が生じ、設置スペースと生産コストが増加する。本発明の目的は、漏れおよび軸方向の力を最小化するために、モーターコンパートメントと圧力領域との間の圧力差が最適化される電動式ジェロータポンプを作成することである。

ドイツ連邦共和国出願ＤＥ １０ ２０１８ ２０２ １５０号明細書 国際公開出願ＷＯ ２０１６／０９６７５５ Ａ１号

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、漏れおよび軸方向の力を最小化するために、モーターコンパートメントと圧力領域との間の圧力差が最適化される電動式ジェロータポンプを作成することにある。

ジェロータポンプは、電気駆動装置のローター（３１）である内側ローター（４）と外側ローター（５）を備え、ハウジング（２）と、これを閉じるフランジ（３）を備えたジェロータポンプ（１）、モーターコンパートメント（３３）を備えたハウジング（２）、ローター（３１）はシャフト（６）に配置され、ギャップ（３５）を持つフランジ（３）でシールして、ジェロータポンプ（１）の吸引領域（２２）とジェロータポンプ（１）のモータコンパートメント（３３）との間で少なくとも１つの連結部によって部分的な圧力補償が行われることを特徴とする。

ジェロータポンプは、前記モーターコンパートメント（３３）と前記吸引領域（２２）との間に連結部（１０）があり、該連結部（１０）は、フランジ（３）の穴として設けられていることを特徴とする請求項１に記載のジェロータポンプ（１）。

ジェロータポンプは、モーターコンパートメントとシャフトのキャビティとの間に第１連結部（１１）があり、シャフト（６）のキャビティ（２５）と前記吸引領域（２２）との間に第２連結部（１２）があることを特徴とする。

シャフトのキャビティ（２５）が、スロットル（２６）として機能することを特徴とする。

ジェロータポンプは、モーターコンパートメントとシャフトのキャビティとの間に第１連結部（１１）があり、前記装置は、前記シャフト（６）のキャビティ（２５）と、前記モーターコンパートメント（３３）と前記キャビティ（２５）との間の連結（１１、１３）とからなることを特徴とする。

ジェロータポンプは、シャフト（６）とシャフトのキャビティ（２５）からジェロータポンプ（１）の偏心ベアリング（２７）へ。前記連結部 （１０、１１、２５、１３）の少なくとも１つは、絞り（１３ａ）として機能する断面積が減少していることを特徴とする。

ジェロータポンプの圧力補償方法は、請求項１〜６のいずれか一項に記載のジェロータポンプ（１）で、ギャップ（３５）を通ってジェロータポンプのモータコンパートメント（３３）への加圧媒体が流入され、モーターコンパートメント（３３）と吸引領域（２２）または偏心軸受（２７）との間の少なくとも１つの連結部が存在し、それを介して媒体が排出されることを特徴とする。

ジェロータポンプの圧力補償方法は、媒体の流入および流出を介してモーターコンパートメント（３３）に中間圧力が生成されることを特徴とする。

ジェロータポンプの圧力補償方法は、保持リング（４０）とベアリングワッシャー（４１）との間の追加のギャップ（２７）を介して圧力ピークの時に圧力を調整することを特徴とする。

アルミニウム表面に対する１次アノダイジング時に形成された被膜のボーア内に２次アノダイジング通じて微細な幅１０ｍｍ程度のボーアを再び形成して、とかげの足の裏の毛のような模様の酸化被膜模様を形成して、接触面積を最大化し、ポリマーとアルミニウムの接合力を極大化する効果がある。

ジェロータポンプの分解図を示しています。 吸引領域へのボアを備えた本発明によるジェロータポンプの断面図を示す。 本発明によるジェロータポンプの断面を示しており、シャフトボアおよびスロットル断面を示している。 本発明によるジェロータポンプの断面を示しており、その潤滑および冷却を改善するために、偏心器の軸受を介してモータコンパートメントが流出している。 圧力ピークの存在下で圧力室の負荷を軽減する目的で、ローターの軸方向軸受における遊びが増加した本発明によるポンプの断面図を示す。 圧力ピークの存在下で圧力室の負荷を軽減する目的でローターの下にギャップを有する本発明によるポンプの断面図を示す。

以下に添付した図面を基に、本発明によるジェロータポンプおよびジェロータポンプで圧力補償方法について説明する。
図１は、フランジ３によって閉じられたハウジング２を分解図で示している。内部では、シャフト６を備えた内側ローター４および外側ローター５を見ることができる。外側ローター５個別に示されています。フランジに入口と出口の開口部が見える。

図２〜図４は、ハウジング２を備えたジェロータポンプ１を様々な断面図で示している。
ハウジング２において、内側ローター４および外側ローター５は、ジェロータポンプ１のポンプ作動区画内に回転可能に配置されている。
ハウジング２内には、軸受装置９によってシャフト６が回転軸２８の周りに回転可能に取り付けられている。フランジ３はハウジングカバーとして機能し、これにより、実質的にポット形状のハウジング２が閉鎖される。
ロータ３１およびステータを備えた電動機３０は、ジェロータポンプ１のハウジング２に組み込まれている。ステータは、ステータ積層コアとともにプラスチック材料に埋め込まれた巻線を備えたステータ積層コアを備えている。プラスチック材料は、例えば、射出成形プロセスにおいて、ジェロータポンプ１のハウジング２を構成するように形作られている。
電動機３０の回転子３１は、回転子積層鉄心３２と鋳込み磁石を含む。回転子積層コアは、磁石３６とともに、プラスチック材料でカプセル化される。電動機３０の回転子３１は、プラスチック材料によって、ジェロータポンプ１の外側回転子５に一体的に接続されている。電動機の固定子および回転子は、圧力が支配しない電動機室３３を形成する。
したがって、プラスチック材料は、電動機３０のローター３１の実現とジェロータポンプ１の外側ローター５の実現の両方に役立つ。したがって、ジェローターポンプ１の外側ローター５は、電動モータ３０のローター３１によって直接駆動される。
電動モータ３０のロータ３１は、ジェロータポンプ１の外側ロータ５と共に、ジェロータポンプ１のハウジング２内のシャフト６に取り付けられている。ジェロータポンプ１の内側ロータ４は取り付けられている。その結果、ジェロータポンプ１の内側ロータ４は、シャフト６および外側ロータ５に対して偏心して配置される。
ジェロータポンプ１は、上部領域に吸引領域２２を有し、下部領域に圧力領域２１を有する。ハウジングカバー、フランジ３は、プラスチック材料または金属で形成される。
電気機械３０のモータコンパートメント３３と吸引領域２２との間の連結部１０は、フランジ３に配置されている。
電気モーターによって作動するジェロータポンプのモーターコンパートメント３３は、圧力領域２１からギャップ３５を通る媒体の流入によって、大気圧より高い中間圧力レベルに加圧される。
ジェロータポンプの加圧されていないモーターコンパートメント３３の圧力を目標に設定することにより、ラジアルアキシャルベアリング９の負荷が軽減され、摩擦損失が減少し、ローター５とフランジ３の間のギャップ３５のサイズが減少します。それにより漏れが減少する。
モーターコンパートメント３３への媒体の流入は、ギャップ自体の漏れによって引き起こされる。したがって、流入量が増えると、モーターコンパートメントの内部圧力が高くなり、したがって、閉ループ制御技術に関して負のフィードバックに相当する、フランジ３に対するローター５のシール動作が向上する。

図３は、ジェロータポンプ１のさらなる実施形態を示している。モーターコンパートメントへの媒体の流入は、ギャップ３５を介して行われる。連結部１１により、モーターコンパートメント３３は、軸２８に沿って延びるキャビティ２５を有するシャフト６に連結される。
モータコンパートメント３３からの流出は、キャビティ２５を介して吸引ポート７の領域、または吸引領域２２への連結部１２を有する漏れ経路へと生じる。
モーターコンパートメントをもたらす圧力レベルの調整のために、流出路、すなわち、例えばシャフトにスロットル２６が設けられている。中空シャフトを介して発生するジェロータポンプのモーターコンパートメント３３を通る流れは、電動モーター３０と電子機器の熱損失が、生成される流れと、潤滑油の供給によるベアリングを改善できる。
電動機のアキシャルベアリングの負荷を軽減することにより、ローターの摩擦が最小限に抑えられ、同時に、ローターと側壁の間の隙間の接触圧力が増加することにより、漏れが最小限に抑えられる。

図４は、モータコンパートメント３３とシャフト６の間に連結１１を生成し、シャフト６に偏心軸受２７への連結を生成する連結穴１３に開口するキャビティ２５を有する実施形態を示している。連結孔１３は直径が小さく、媒体の戻りスロットル１３ａを構成する。
ポンプのその他の加圧されていないモーターコンパートメント内の目標とされた圧力の蓄積により、アキシャルベアリングの負荷が軽減され、それにより摩擦が減少し、ローターとフランジ間の隙間が圧縮され、それにより漏れが減少します。前記中間圧力レベルは、ポンプの適切な密封を保証するのに十分高いが、圧力ピークの存在下でローターアセンブリの負荷軽減リフトオフを可能にする。

上記の内圧による補正の効果は、ポンプのモーターコンパートメントの漏れに基づいている。ポンプの入口で一時的に短時間の圧力ピークのみが発生した場合、ローターアセンブリは圧力プレートからすぐに反動する。これは、圧力ピークの到達時に、対応する大きさの圧力がモーターコンパートメント内に構築される。このようなリコイルを可能にするためには、ローターアセンブリが軸方向の遊びを持っていることを確認するだけでよく、このため、ローターアセンブリは、振動の場合に、または、使用圧力が低い場合、軸方向の停止部、つまり軸方向のベアリングまたはプレッシャープレートに衝突することにより、破壊が発生する可能性がある。

この要件は、保持リング４０とシャフト６のベアリングワッシャー４１の間に設けられたギャップ２７で圧力を調整する。

１ ジェロータポンプ
２ ハウジング
３ フランジ
４ 内側ローター
５ 外側ローター
６ 軸
７ 吸込口
８ 圧力ポート
９ ラジアルアキシャルベアリング
１０ 連結部
１１ 連結部（モーターコンパートメント）
１２ 連結部（タンク）
１３ 連結部穴
１３ａ スロットル
２１ 圧力領域
２２ 吸引領域
２５ キャビティ
２６ スロットル
２７ 偏心ベアリング
２８ 軸
３０ 電気モーター
３１ ローター
３２ 回転子積層コア
３３ モーターコンパートメント
３５ ギャップ
３６ マグネット
３７ ギャップ
４０ 保持リング
４１ ベアリングワッシャー

Claims (9)

1. 電気駆動装置のローター（３１）である内側ローター（４）と外側ローター（５）を備え、ハウジング（２）と、これを閉じるフランジ（３）を備えたジェロータポンプ（１）、モーターコンパートメント（３３）を備えたハウジング（２）、ローター（３１）はシャフト（６）に配置され、ギャップ（３５）を持つフランジ（３）でシールして、ジェロータポンプ（１）の吸引領域（２２）とジェロータポンプ（１）のモータコンパートメント（３３）との間で少なくとも １つの連結部によって部分的な圧力補償が行われることを特徴とするジェロータポンプ（１）。
2. 前記モーターコンパートメント（３３）と前記吸引領域（２２）との間に連結部（１０）があり、該連結部（１０）は、フランジ（３）の穴として設けられていることを特徴とする請求項１に記載のジェロータポンプ（１）。
3. モーターコンパートメントとシャフトのキャビティとの間に第１連結部（１１）があり、シャフト（６）のキャビティ（２５）と前記吸引領域（２２）との間に第２連結部（１２）があることを特徴とする、請求項１に記載のジェロータポンプ（１）。
4. シャフトのキャビティ（２５）が、スロットル（２６）として機能することを特徴とする、請求項３に記載のジェロータポンプ（１）。
5. モーターコンパートメントとシャフトのキャビティとの間に第１連結部（１１）があり、前記装置は、前記シャフト（６）のキャビティ（２５）と、前記モーターコンパートメント（３３）と前記キャビティ（２５）との間の連結（１１、１３）とからなることを特徴とする請求項１に記載のジェロータポンプ（１）。
6. シャフト（６）とシャフトのキャビティ（２５）からジェロータポンプ（１）の偏心ベアリング（２７）へ、前記連結部 （１０、１１、２５、１３）の少なくとも１つは、絞り（１３ａ）として機能する断面積が減少していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のジェロータポンプ（１）。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のジェロータポンプ（１）で、ギャップ（３５）を通ってジェロータポンプのモータコンパートメント（３３）への加圧媒体が流入され、モーターコンパートメント（３３）と吸引領域（２２）または偏心軸受（２７）との間の少なくとも１つの連結部が存在し、それを介して媒体が排出されることを特徴とする、圧力補償を生成する方法。
8. 媒体の流入および流出を介してモーターコンパートメント（３３）に中間圧力が生成されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 保持リング（４０）とベアリングワッシャー（４１）との間の追加のギャップ（２７）を介して圧力ピークの時に圧力を調整することを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。

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