JP6890642B2 - 可変の圧力ポート位置と複合的冷却機能とを備えたポンプ統合のための構造構想 - Google Patents

Description

本発明は、可変の圧力ポート位置と複合的冷却機能とを備えたポンプ装置に関する。

ポンプ（例えばギアポンプまたはジェロータポンプなど）には、典型的には、吸引ポートと圧力ポートの２つのポートが存在する。これらの２つのポートは、大抵はポンプの軸線方向の第１の側に存在する。なぜなら、ポンプの第１の側とは反対側の第２の側にはモーターが接続されているからである。吸引ポートと圧力ポートは、それらが互いに直ぐ近くに位置しているため、大抵は配管系によって接続されている。所要の配管は、ポンプ装置の付加的な構造高さを必要とし、この配管は、ポンプ媒体の通流の偏向とそれに係る圧力損失につながる。大きな空洞からの直接の吐出は妨げられる。同様に、ポートの柔軟な位置決めは不可能である。さらに、圧力損失はモーター側で補償する必要があるため、これは、エネルギー効率の高い運転の妨げとなる。媒体ポートはどちらもモーターとは反対側に配置されているため、吐出された媒体を、モーター冷却のために使用することは、付加的な手間（さらなる偏向）をかけてのみ可能になる。

それゆえ、本発明の課題は、ポンプ装置の構築のための改善された構想を提供することにある。

上記課題は、独立請求項の対象によって解決される。好適な実施形態は、従属請求項、以下の説明、ならびに図面の対象である。

本発明の第１の態様によれば、車両用ポンプ装置は、ポンプと、駆動部ハウジング内に存在しかつ駆動軸を介してポンプに接続された駆動部と、駆動部とは反対側のポンプの第１の側の吸引開口部と、駆動部に面するポンプの第２の側の圧力ポートとを備え、ここで、圧力ポートは、駆動部ハウジングを貫通して案内され、駆動部ハウジングの外側の環状の圧力チャネルに開口する。

本発明によるポンプ装置では、水中ポンプの場合と同様に、吸引開口部を備えたポンプを、ポンピングすべき媒体で充たされた吸引空洞内に直接浸漬することができる。これは、通流が促進される圧力損失の少ないポンピングを、通流の偏向の排除によって可能にする。同様に、吸引開口部の側の接続部や管路などの付加的要素の排除は、ポンプ装置の構造高さを低くすることにつながる。したがって、低い充填レベルを有する平坦な容器からの吸引が可能である。ポンプ媒体は、ポンプの第１の側からポンプを貫通して、ポンプの第１の側とは反対側の第２の側に吐出される。ポンプの第２の側には、駆動軸を介してポンプを駆動する駆動部（例えばモーター、駆動軸など）も存在する。この駆動部は、駆動部ハウジングを備えており、この駆動部ハウジングは、駆動部ハウジングの径方向外側に環状のチャネルを有している。ポンプ媒体は、駆動部ハウジング内の１つ以上の孔部、例えば上昇管を通って環状のチャネル内にポンピングされる。この駆動部ハウジングを通るポンプ媒体の通流によって、ならびに駆動部ハウジングと、駆動部ハウジングの全周面または一部周面に沿ったチャネル内のポンプ媒体との接触によって、駆動部からの廃熱の放出が促進される。その際、この駆動部は、（自身の）廃熱を、駆動部ハウジングを介してポンプ媒体に放出することができる。このポンプ媒体は冷却されてもよい。

本発明の一実施形態では、ポンプ装置は、駆動部ハウジングが取り付けられた駆動部収容部をさらに備える。

駆動部収容部は、この実施形態では、例えば、ポンプと駆動部ハウジングを備えた駆動部とを取り囲む。駆動部ハウジングは、駆動部収容部内に固定されてもよい。また、駆動部収容部、または駆動部収容部とポンプとの間の介在空間は、ポンプ媒体で充たされてもよく、これによって吸引開口部は、ポンプ媒体に浸漬することができる。

本発明の一実施形態では、駆動部収容部は、圧力チャネルを外方に向けてポンプ媒体密に密閉するように構成されている。

ここでは、駆動収容部は、この実施形態では、例えば、駆動部ハウジングに正確に適合しかつ駆動部ハウジングを全周面に沿って取り囲むように成形されてもよい。この場合、ポンプと駆動部と駆動部ハウジングとを含むポンプ装置の一部は、ポンプが存在している側を先頭に、軸線方向で駆動軸に沿って駆動部収容部内に押し込むことができる。その後、チャネルとは反対側の駆動部ハウジングに位置する駆動部収容部によって、チャネルは、外方に向けて密閉され、これによってポンプ媒体は流出できなくなる。

本発明の一実施形態では、ポンプ装置は、少なくとも１つ、特に少なくとも２つのラジアルシールリングをさらに備え、この場合、このラジアルシールリングは、駆動部ハウジングと駆動部収容部との間の介在空間を密封するように構成されている。

これらのラジアルシールリングは、この実施形態では、駆動部ハウジングと駆動部収容部との間にラジアルシールリングを嵌め込み、場合によって生じた残りの間隙を密閉することにより、駆動部収容部による駆動部ハウジング内のチャネルの密封を支援している。この目的のために、シールリングは、駆動部ハウジングかまたは駆動部収容部の周面におけるそれぞれポンプ媒体で充たされたチャネルに対して平行に延びる切欠きまたは溝内に存在することができる。これらの切欠きは、チャネルの両側に存在することができ、さらにラジアルシールリングがこれらの切欠き内に完全に埋没するのではなく、それぞれ径方向に駆動部収容部をわずかに超えるように構成されている。これにより、これらのシールリングは、駆動部ハウジングと駆動部収容部との間に圧入され、場合によって生じ得る間隙を密封することができる。

本発明の一実施形態では、駆動部収容部に、１つ以上の圧力ポートが、圧力チャネルの周に沿って配置されている。

これらの圧力ポートは、この実施形態では、例えば、駆動部収容部を貫通して駆動部ハウジングまたは駆動部収容部を循環するポンプ媒体で充たされた圧力チャネルに案内される孔部を含む。この孔部を通って、ポンプによって加圧されたポンプ媒体は、ポンプ装置を離れ、場合によって孔部に挿入される配管系またはホースを通って吐出される。駆動部ハウジングまたは駆動部収容部の周囲を循環する圧力チャネルに基づき、ポンプ装置の周面に沿った任意の位置への圧力ポートの取り付けが可能になる。これは、その環境内、例えば自動車内でのポンプ装置の配置構成に関する好適な柔軟性を達成する。さらに、ポンプ装置の周面に沿った複数の圧力ポートの取り付けが可能になり、これは、例えば、ポンプ装置へのポンプ媒体の複数の循環路の取り付けを可能にする。

本発明の一実施形態では、ポンプ装置は、ポンプ媒体の体積流量が駆動部の廃熱を放出するように構成されている。

この実施形態でのポンプ媒体による駆動部ハウジングの内部や周りにおけるフラッシングに基づき、駆動部ハウジングからポンプ媒体への良好な熱伝達が可能であり、このことも駆動部の良好な冷却につながる。

本発明の一実施形態では、圧力チャネルは、駆動部ハウジングの外側における環状の溝として構成されている。

駆動部ハウジングにおける環状の溝としてのこの実施形態における圧力チャネルの構成は、駆動部ハウジングとは反対側の駆動部収容部による外方に向けての圧力チャネルの密封を可能にする。さらに、この環状の溝は、駆動部収容部における１つ以上の圧力ポートの取り付けを容易にする。これらの圧力ポートは、好適には圧力チャネル内のポンプ媒体との接続部を有している。

本発明の一実施形態では、圧力チャネルは、駆動部ハウジングの外側の環状の溝または凹部に対して代替的に、駆動部収容部の内側の環状の溝として構成してもよいことを理解されたい。この場合、圧力チャネルは、開口する上昇管の高さにおける、駆動部ハウジングの外側の環状の凹部と、駆動部収容部の内側の環状の凹部とから一緒に形成されてもよい。

あるいは、ラジアルシール用の溝は、代替的に駆動部収容部に設けられてもよいことを理解されたい。

本発明の一実施形態では、ポンプ装置は自動車用のオイルポンプとして構成されている。

この場合、この実施形態では、ポンプ装置によってポンピングされるポンプ媒体は、例えば、冷却油などのオイルかまたは自動車における他の冷却剤でもある。自動車は、例えば、ポンプ媒体が様々な部品の冷却や熱放出のために用いられる電気自動車であってもよい。これらの部品は、例えば、車両を駆動するモーターか、または例えば電気自動車の駆動用の電気エネルギーを提供するように構成されているアキュムレータであってもよい。電気部品の冷却は、好適には非導電性のオイルの使用によって可能になる。

本発明のさらなる態様は、上述した実施形態のうちの１つによるポンプ装置を備えて構成されている車両、特に電動車両を含む。

したがって、本発明によるポンプ装置は、自動車、特に電気的に駆動される自動車に使用することも可能である。電動車両には、とりわけ電気自動車、電気的に駆動されるバスまたは電気的に駆動される貨物自動車が含まれてもよい。ここで説明されるポンプ装置は、例えば電気的駆動部のコンポーネントを冷却し、ならびに潤滑剤として用いられ得るオイルのポンピングのために使用されてもよい。

以下では、本発明のさらなる実施例を、以下の図面を参照して説明する。

本発明によるポンプ装置の第１の実施例を長手軸線に沿った断面図で示した図 駆動部収容部がより良好な描写のために示されていない、本発明によるポンプ装置の第１の実施例を示した図

図１は、本発明によるポンプ装置１００の第１の実施例を長手軸線に沿った断面図で示している。この場合、ポンプ１０１は、駆動軸１０２を介して駆動部１０３に接続されている。駆動部１０３は、駆動部ハウジング１０８内に存在している。駆動軸１０２は、駆動部１０３の回転をポンプ１０１に伝達する。この場合、このポンプは、例えばギアポンプ、ベーンポンプまたはジェロータポンプである。ポンプ１０１の、駆動部１０３とは反対側の下面には、ポンプの吸引開口部１０４が存在している。この吸引開口部１０４は、ポンピングすべき媒体で充たされた吸引空洞１１１内に延在している。ポンプ媒体は、吸引開口部１０４に吸引され、ポンプ１０１を貫通して、ポンプ１０１の反対側の駆動部ハウジング１０８を通る上昇管１０５に吐出される。この上昇管１０５は、圧力チャネル１０６に開口しており、この圧力チャネル１０６は、駆動部ハウジング１０８の外側に存在しかつ駆動部ハウジング１０８の全周面にわたって延在している。これにより、一方では、ポンプ媒体と駆動部ハウジング１０８との大面積の接触が可能となり、これは、駆動部１０３の廃熱のポンプ媒体への伝達を向上させる。他方では、環状の圧力チャネル１０６が、駆動部ハウジング１０８の周面の任意の箇所に、１つ以上の圧力ポート１１０を位置決めすることのできる好適な手段を提供する。これは、例えば、柔軟な取り付けと、複数のポンプ循環路からポンプ装置１００への接続とを可能にする。ポンプ１０１と駆動部ハウジング１０８内の駆動部１０３とを含む前述した構造は、駆動部収容部１０９に取り付けられている。この駆動部収容部１０９は、同時に、吸引空洞１１１を形成することができ、この吸引空洞１１１は、駆動部収容部１０９と駆動部ハウジング１０８との間の中空室に存在している。圧力ポート１１０は、ここでは駆動部収容部１０９の孔部として構成されており、圧力ポート１１０は、例えば駆動部収容部１０９の外側の管路接続部品と、駆動部収容部１０９の内側の圧力チャネル１０６との接続を形成する。駆動部ハウジング１０８の外側の関連する凹部内に、圧力チャネルの両側で圧力チャネルに対して平行に存在する例えばラジアルシールリングとして構成された２つのシール１０７を用いることにより、駆動部収容部１０９への駆動部ハウジング１０８の取り付けの際に、圧力チャネル１０６が外方に向けて密封される。これにより、上昇管１０５を通って圧力チャネル１０６にポンピングされるポンプ媒体は、圧力チャネル１０６からは、もはや圧力ポート１１０のみを通ってしか抜け出ることができない。

図面には示されていないが、圧力チャネル１０６は、駆動部収容部１０９の内側の環状の凹部によって形成されてもよいし、あるいは、開口する上昇管１０５の高さにおける、駆動部ハウジング１０８の外側の環状の凹部と、駆動部収容部１０９の内側の環状の凹部とから形成されてもよい。

図面には示されていないが、シールリング１０７を収容するための１つ以上の溝が、駆動部収容部１０９の内側に形成されていてもよい。

図２は、本発明によるポンプ装置１００の第１の実施例を斜視図で示しており、この場合、駆動部収容部は、より良好な描写のために示されていない。ここでは、下面にポンプ１０１が配置されている駆動部ハウジング１０８を見ることができる。ポンプ１０１の下面には吸引開口部１０４が存在している。駆動部ハウジング１０８の側方では、全周面に沿って圧力チャネル１０６が延びており、圧力チャネル１０６に上昇管１０５が開口している。この圧力チャネル１０６の他に、複数のラジアルシール１０７が存在している。ここでは、１つのシール１０７が圧力チャネル１０６の上方に配置され、１つのシール１０７は圧力チャネル１０６の下方に配置されている。

Claims (9)

1. 車両用ポンプ装置（１００）であって、
   ポンプ（１０１）と、
   駆動部ハウジング（１０８）内に存在しかつ駆動軸（１０２）を介してポンプに接続された駆動部（１０３）と、
   前記駆動部に面しない前記ポンプの第１の側の吸引開口部（１０４）と、
   前記駆動部に面する前記ポンプの第２の側の圧力ポート（１１０）と、を備え、
   前記圧力ポートは、前記駆動部ハウジングを貫通して案内され、該駆動部ハウジングの外側の環状の圧力チャネル（１０６）に開口しており、
   前記駆動部ハウジング（１０８）が取り付けられた駆動部収容部（１０９）をさらに備える、車両用ポンプ装置（１００）。
2. 前記駆動部収容部（１０９）は、前記圧力チャネル（１０６）を外方に向けてポンプ媒体密に密閉するように構成されている、請求項１記載のポンプ装置（１００）。
3. 前記ポンプ装置は、さらに少なくとも１つ、特に少なくとも２つのラジアルシールリング（１０７）を備え、前記ラジアルシールリングは、前記駆動部ハウジング（１０８）と前記駆動部収容部（１０９）との間の介在空間を密封するように構成されている、請求項２記載のポンプ装置（１００）。
4. 前記駆動部収容部（１０９）に、１つ以上の圧力ポート（１１０）が、前記圧力チャネル（１０６）の周に沿って配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のポンプ装置（１００）。
5. 前記ポンプ装置（１００）は、ポンプ媒体の体積流量が前記駆動部（１０３）の廃熱を放出するように構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のポンプ装置（１００）。
6. 前記圧力チャネル（１０６）は、前記駆動部ハウジング（１０８）の外側の環状の溝として構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のポンプ装置（１００）。
7. 前記圧力チャネル（１０６）は、前記駆動部収容部（１０９）の内側の環状の溝として構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のポンプ装置（１００）。
8. 前記ポンプ装置（１００）は、自動車用のオイルポンプとして構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のポンプ装置（１００）。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載のポンプ装置（１００）を備える、車両、特に電動車両。

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