JP7383634B2 - ジェローターポンプ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプハウジング内に電気モーター、内部ジェローター（ｇｅｒｏｔｏｒ）、及び外部ジェローターを有するジェローターポンプ並びにその製造方法に関するものであり、外部ジェローターは電気モーターのローター（ｒｏｔｏｒ）と一体に形成され、磁石は外部ジェローターに統合される。

一般的に、容積型ポンプ、特にジェローターポンプは、電気的または機械的駆動により回転するように設定されたシャフトによって駆動される。このようなポンプは、流体輸送のための多くの技術的応用に用いられる。例えば、燃料ポンプは内燃機関に燃料を輸送するために用いられる。ジェローターポンプはまた、クラッチ作動のための油圧回路に設置されるか、または冷却回路でポンプとして用いられる。上記ポンプの電気モーターは、永久磁石を有するローターだけではなく固定子（ｓｔａｔｏｒ）を含む。

そこで、電気モーターとポンプはハウジング内に配置される。従って、空間、特に輸送される流体が位置する作業空間が、ハウジング内に生成される。これは長い延長部によって、好ましくは両側で支持される回転シャフトを必要とする。それゆえ、各ベアリングは、適切な方法で互いに配置されなければならない。それは全てのハウジング構成要素に対して小さな公差を必要とし、これは素材を金属からプラスチックに変更する場合、ハウジング構成要素には厳しい状況になる。ギアに用いる場合、ポンプは駆動装置がシャフト－ハブ連結によって製造される閉鎖部として設置される。

回転運動を回転軸に対して行う移送要素を有するインペラ（ｉｍｐｅｌｌｅｒ）が、ＤＥ１０２０１１００５３０４ Ａ１に開示されている。移送要素を有するインペラと電気モーターはハウジング内に配置され、ポンプは電気モーターに統合されるか、またはその逆に、ローターがインペラによって形成される。固定子は密封スリーブにより、少なくとも部分的にまたは全体的に覆われる。インペラはハウジングによって形成されたシャフト端に対して回転する。

ＷＯ２０１６１７４１６４ Ａ１には、流体ポンプのポンプローターに結合された電気モーターによって駆動されるジェローターポンプが開示されている。電気モーターは、その電気モーターローターがポンプローターでもある軸流電気モーター（ａｘｉａｌ－ｆｌｕｘ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ）である。ポンプローターと電気モーターローターは、ポンプローターと電気モーターローターがディスク形態の組み合わせローターとして統合されて回転する共通のハウジングに収容される。共通のハウジングは組み合わせローターに対して流体流入口と流体流出口を有する。

ＵＳ２００７／０２３１１７６ Ａ１には、内部ジェローターが電気機械のローターと共に組み立てられる、ハウジング内のジェローターポンプが開示されている。

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、容易に構成されるジェローターポンプを提供及び形成することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるジェローターポンプは、ポンプハウジング内に電気モーター、内部ジェローター、及び外部ジェローターを有するジェローターポンプであって、上記外部ジェローターは上記電気モーターのローターと一体に形成され、磁石は上記外部ジェローターに統合され、上記ローターはポンプハウジングのハウジングベースまたはハウジングに固定されるシャフト（ｓｈａｆｔ）に回転可能に装着される。

本発明による上記ポンプの設計によって、一般的な場合に比べて、電気モーターのローターからポンプの上記外部ジェローターに直接的に駆動が発生し、ポンプの上記内部ジェローターはそれにより作動／進行のみして、シャフトは構成要素を中央に集中させて支持する作業だけを有する。このようなシャフトの作業の減少された範囲は、上記シャフトを上記ハウジング構成要素のうちの１つに一側で固定的に埋め込み、他側で上記シャフトを露出させるのに十分である。

上記ポンプの構成要素は、上記シャフトのシャフト端、言い換えれば上記シャフトの開放側から組み立てられ、特定高さに押されて軸方向のギャップを調節するベアリングリングで固定される。

一実施形態において、本発明による上記ジェローターポンプは、クラッチ、ギア、または駆動機械のような組立体のハウジングに連結されて、上記組立体のハウジングは少なくとも上記シャフトを支持するジェローターポンプの上記ハウジングベースを構成する。

金属材ハウジングに上記シャフトを付着することは簡単であり、技術的手段で行うことができる。

他の実施形態において、上記ハウジングベースはプラスチック素材で製造される。シャフトと支持ハウジング部との間に非常に堅固な引張抵抗性の連結が必要である。従って、ハウジングベースがプラスチック素材で製造される場合、挿入プレートのような補強材要素またはそれに類似するものが用いられる。

有利には、上記ポンプハウジングは、少なくとも１つの固定子を含むベル（ｂｅｌｌ）状のハウジングリッド（ｌｉｄ）を有するが、また電子構成要素、印刷回路基板、及び端子連結部を含むこともできる。

巻き線を有する上記固定子がプラスチック素材で成形されて上記ハウジングリッドを形成すれば特に有利である。従って、上記固定子は保護され、上記ジェローターポンプは密封される必要がない。コーティングされた固定子は、内側及び外側を密封する一側に開放される閉鎖ハウジングを形成する。これは組立体の流動環境での作動を可能にする。

上記ポンプは、上記ベル状のハウジングリッドが上記ローターの外径に対応する内径及びエアーギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）を有するように設計される。

実施形態に応じて、上記ベル状のハウジングリッドは、密封材によって上記ポンプハウジングのハウジングベースまたは上記ハウジングに付着される。

上記ベル状のハウジングリッドは、バヨネット（ｂａｙｏｎｅｔ）連結部によって有利に付着できる。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるジェローターポンプを製造する方法は、次の段階を有する。

・シャフトの一側をポンプハウジングのハウジングベースまたはハウジングに付着する段階、
・内部ジェローターを上記シャフトに配置する段階、
・外部ジェローターをローターとして上記シャフトに配置する段階、
・上記シャフトでベアリングリングを押すかまたはクランピング（ｃｌａｍｐｉｎｇ）する段階、
・ベル状のハウジングリッドを配置する段階、
・上記ハウジングリッドを上記ポンプハウジングのハウジングベースまたは上記ハウジングに連結する段階。

有利には、上記ポンプのシャフトは、ハウジング構成要素のうちの１つに固定的に埋め込まれ、上記ポンプの構成要素は開放側から装着され、上記軸方向のギャップは制御された押圧操作によって調節される。軸方向ベアリングを上記シャフトに押し付けると、軸方向の隙間も調節できる。

上記ハウジング構成要素は、プラスチック素材で製造されてバヨネット連結部によって連結されることが有利である。ポンプの圧力上昇による軸方向の力は、上記ハウジングを通じてではなく、上記シャフト及びシャフト付着物を通じて伝達される。これはプラスチックハウジング部内での流れの危険を減少させて、密封及び組立体要素に対する要求事項を減少させる。

有利な実施形態において、上記ハウジングリッドは、プラスチック素材で完全に成形されるかまたはコーティングされる少なくとも１つの固定子を含むので、上記ポンプはまた、ポンプが付着される組立体の媒体内でも何ら問題なく作動できる。

本発明によれば、簡単に組み立てられるジェローターポンプを提供することができる。

第１の好ましい実施形態を示す概略図である。 図１の面Ｂ－Ｂに沿った断面図である。 第２の実施形態を示す図である。

ジェローター（ｇｅｒｏｔｏｒ）ポンプ（１０）は、本質的にハウジングリッド（ｈｏｕｓｉｎｇ ｌｉｄ）（１３）及びハウジングベース（１４）からなるポンプハウジング（２０）に配置される。図１の実施形態において、ハウジングベース（１４）は、車両の組立体のハウジング（８）の平らな領域によって形成される。このような組立体は、駆動装置、内燃機関、電気機械、ギア、またはクラッチなどである。シャフト装着に加えて、組立体は、またポンプの吸入及び圧力キドニー（ｋｉｄｎｅｙ）を含む。

組立体のハウジング（８）の上記領域は、ジェローターポンプの付着のために備えられるので、平らな円形表面（８Ａ）である必要があり、潜在的にＯ－リング（Ｏ－ｒｉｎｇ）（１６）用の溝を含む必要がある。

ハウジング（８）には、ポンプ流体の流入と流出のために開口（９）が備えられる。シャフト（５）はハウジング（８）に連結される。これは、例えば、金属素材のハウジング（８）に金属素材で製造されたシャフト（５）を押し込んで具現される。

シャフト（５）を有する組立体のハウジングが提供された後、ポンプの追加的な構成要素がシャフトに取付けられる。まず、ハウジング（８）のシャフト（５）に回転不可能に連結される偏心部（３）が差し込まれる。偏心部（３）には内部ジェローター（１）、言い換えると第１個数の歯（２１）を有するギアが配置される。内部ジェローター（１）はシャフト（５）に対して偏心するように構成される。

内部ジェローター（１）は、第２個数の歯（２１）を有する外部ジェローター（２）によって囲まれる。第２個数の歯（２１）は内部ジェローター（１）の第１個数の歯よりも１つ多い。

それにより、外部ジェローター（２）は電気モーター（１１）のローター（１８）と１つの構成要素に統合される。外部ジェローター（２）の歯（２１）は、円筒形外周に沿った端部構造として形成される。ローター（１８）の円筒形外部輪郭はまた、積層コア（１９）に設置された磁石（４）を含む。装着しやすい一体型構成要素を形成するために、ローター（１８）の構成要素はプラスチック素材で成形される。

ローター（１８）と同等な外部ジェローター（２）からなる構成要素もシャフト（５）に配置される。

本発明によるポンプの設計により、駆動が、普通とは異なって、電気モーター（１１）のローター（１８）からポンプの外部ジェローター（２）に直接発生し、ポンプの内部ジェローター（１）はそれに沿って作動するだけであり、シャフト（５）は構成要素を中央に集中させて支持する作業だけをする。

シャフト（５）の作業のこのような減少された範囲は、シャフト端（５Ａ）をハウジング構成要素のうちの１つに一側で固定的に埋め込み、他側でそれを露出させるのに十分である。ポンプの構成要素は、シャフトのこのような開放側から組立可能であり、ハウジングの平らな面（８Ａ）とジェローター（１、２）間で特定高さに押される軸方向ベアリング（２５）で固定される。

ポンプハウジング（２０）は、円筒形開口を有するベル状のハウジングリッド（１３）を有する。ハウジングリッド（１３）の円筒形開口の寸法は、外部ジェローター（２）の外径だけではなくエアーギャップによって決定される。電気モーター（１１）の固定子（６）は、ハウジングリッドまたはハウジングリッドの壁部の内部に設置される。

巻き線（７）を有する固定子（６）はまた、統合固定子構成要素を有するハウジングリッドを形成するためにプラスチック素材で成形される。供給ライン、端子、及びコネクター（２６）だけでなく回路基板（２３）上の電気制御装置も、またプラスチック素材で成形またはコーティングする工程において製造されるか連結される。

ベル状のハウジングリッドはローター（１８）上に置かれ、ハウジング（８）の平らな面（８Ａ）上で滑らかになる。ハウジングリッド（１３）を、ハウジング（８）に連結するだけで、ジェローターポンプが完成する。

固定子と電気的構成要素の全てが成形されるため、ポンプ及び電気モーターは、ジェローターポンプが付着されている組立体の媒体内でも作動可能である。

図２は、輪郭（２２）を有する外部ジェローター（２）を示す断面図であり、その中で、内部ジェローター（１）がその歯（２１）と共に偏心回転する。固定子（６）は表示だけされている。ローター（１８）を表す外部ジェローター（２）は、固定子（６）の磁場内で回転する。

図３は、本質的にハウジングベース（１４）とハウジングリッド（１３）からなる、プラスチック素材で製造されたポンプハウジング内の独立ポンプとしてのジェローターポンプの他の実施形態を示す図である。

上記ポンプ及び電気モーター（１１）の設定は、図１に示す設定に対応し、固定子の構成要素の図示は省略した。

本実施形態においてシャフト（５）は、プラスチック素材のハウジングベースによって支持されるので、金属挿入物としてハウジングベースとシャフト（５）の間の加圧－嵌め合わせ連結を可能にする補強材（１２）が設けられる。

ハウジングリッド（１３）のハウジングベース（１４）への連結はバヨネット連結部（１７）により具現される。

ハウジング構成要素間の膜（１５）は、ジェローター（１、２）とハウジングベース（１４）との間のギャップを補償するのに利用される。

さらに、膜（１５）が金属シートで構成される場合、それはジェローター用低磨耗スライディング要素であるため、有利な解決策である。

本発明によるジェローターポンプ製造方法は次の段階を有する。
・シャフト（５）の一側をポンプハウジング（２０）のハウジングベース（１４）またはハウジング（８）に付着する段階
・内部ジェローター（１）をシャフト（５）に配置する段階
・外部ジェローター（２）をローター（１８）としてシャフト（５）に配置する段階
・上記シャフトでベアリングリングを押すかまたはクランピング（ｃｌａｍｐｉｎｇ）する段階
・固定子（６）上にベル状のハウジングリッド（１３）を配置する段階
・上記ハウジングリッドをポンプハウジング（２０）のハウジングベース（１４）またはハウジング（８）に連結する段階。

特に、最後の段階、すなわち連結する段階は、上記ハウジング構成要素がプラスチック素材で製造されてバヨネット連結部（１７）によって互いに連結される場合、単純化が可能である。ただし、例えばスナップ連結部またはボルト連結部のような他の連結部も可能である。

上記ポンプの組立体に対して、ハウジングリッドはプラスチック素材で完全に成形されるかコーティングされた少なくとも１つの固定子を含むことが特に有利である。その結果、ハウジングリッドは全ての電子構成要素と成形されて単一構成要素として装着される。

１ 内部ジェローター
２ 外部ジェローター
３ 偏心部
４ 磁石
５ シャフト
５ａ シャフト端
６ 固定子
７ 巻き線
８ （組立体の）ハウジング
８Ａ 平らな面
９ 開口
１０ ジェローターポンプ
１１ 電気モーター
１２ 補強材
１３ ハウジングリッド
１４ ハウジングベース
１５ 膜
１６ 密封材
１７ バヨネット連結部
１８ ローター
１９ （ローターの）積層コア
２０ ポンプハウジング
２１ 歯
２２ 輪郭
２３ 印刷回路基板
２４ ローター外部輪郭
２５ 軸方向ベアリング
２６ コネクター

Claims (10)

1. ポンプハウジング（２０）内に電気モーター（１１）、内部ジェローター（１）、及び外部ジェローター（２）を有するジェローター（ｇｅｒｏｔｏｒ）ポンプ（１０）であって、
   前記外部ジェローター（２）と前記電気モーター（１１）のローター（１８）とは、プラスチック素材からなる単一素材で一体に形成され、
   磁石（４）は、前記外部ジェローター（２）と結合された前記ローター（１８）の円筒形外部輪郭の内部に統合され、
   前記ローター（１８）は、前記ポンプハウジング（２０）のハウジングベース（１４）またはハウジング（８）に一側が固定されたシャフト（５）に回転可能に装着され、
   前記ローター（１８）は、前記シャフト（５）の他側に装着されたベアリング（２５）によって回転可能に固定され、
   前記ポンプハウジング（２０）は、ベル状のハウジングリッド（ｌｉｄ）（１３）を含み、
   前記ハウジングリッド（１３）は、巻き線（７）を有する少なくとも１つの固定子（６）が前記ハウジングリッド（１３）の壁部の内部に設置されるようにプラスチック素材で一体に成形され、
   前記ベアリング（２５）は、前記外部ジェローター（２）と前記ハウジング（８）の平らな面または前記ハウジングベース（１４）との間の軸方向のギャップを調整することを特徴とするジェローターポンプ。
2. 前記ハウジング（８）は、クラッチ、ギア、または駆動機械のハウジングであることを特徴とする請求項１に記載のジェローターポンプ。
3. 前記ハウジング（８）は金属材であることを特徴とする請求項１または２に記載のジェローターポンプ。
4. 前記ハウジングベース（１４）はプラスチック素材の構成要素であり、補強材（１２）を有することを特徴とする請求項１または２に記載のジェローターポンプ。
5. 前記ベル状のハウジングリッド（１３）は前記ローター（１８）の外径に対応する内径及びエアーギャップを有することを特徴とする請求項１に記載のジェローターポンプ。
6. 前記ベル状のハウジングリッド（１３）は密封材（１６）によって嵌め合わせ方式で前記ハウジング（８）または前記ハウジングベース（１４）に装着されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のジェローターポンプ。
7. 前記ベル状のハウジングリッド（１３）は、バヨネット（ｂａｙｏｎｅｔ）連結部によって前記ハウジングベース（１４）に付着されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のジェローターポンプ。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のジェローターポンプを製造する方法であって、前記方法は
   前記シャフト（５）の一側を前記ポンプハウジング（２０）の前記ハウジングベース（１４）または前記ハウジング（８）に付着する段階と、
   前記内部ジェローター（１）を前記シャフト（５）に配置する段階と、
   前記外部ジェローター（２）を前記ローター（１８）として前記シャフト（５）に配置する段階と、
   前記シャフト（５）の他側に前記ベアリング（２５）を押し込んで固定する段階と、
   前記ベル状のハウジングリッド（１３）を配置する段階と、
   前記ハウジングリッド（１３）を前記ハウジング（８）または前記ポンプハウジング（２０）の前記ハウジングベース（１４）に連結する段階と、を含むことを特徴とするジェローターポンプを製造する方法。
9. 前記ハウジングリッド（１３）及び前記ハウジングベース（１４）はプラスチック素材で製造されてバヨネット連結部（１７）によって連結されることを特徴とする請求項８に記載のジェローターポンプを製造する方法。
10. 前記ハウジングリッド（１３）は、少なくとも１つの前記固定子（６）が前記ハウジングリッド（１３）の壁部の内部に設置されるようにプラスチック素材で完全に成形されるかまたはコーティングされることを特徴とする請求項８または９に記載のジェローターポンプを製造する方法。

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