[发明专利]具有优化的轴承布置和改善的热效率的冷却剂泵

说明书

一种电动冷却剂泵，优选地用作车辆中的增补水泵，其特征在于，轴(4)的径向轴承借助于通过冷却剂润滑的具有限定孔隙率的径向烧结滑动轴承(41)提供，径向轴承布置在泵叶轮(2)和转子(32)之间；并且在径向烧结滑动轴承(41)与马达室(13)之间设有轴密封件(5)。其中，至少一个具有预定深度的冷却剂流动通道(14)沿轴向方向被提供在径向烧结滑动轴承(41)中，从径向烧结滑动轴承(41)的位于泵室(10)一侧的端部延伸。

技术领域

本发明涉及一种电动冷却剂泵，其结构通过安装件、密封件和电动马达相结合在增补水泵的应用领域中根据成本、安装空间和使用寿命进行了优化，并且其具有考虑到应用领域对其进行优化的轴承布置以及改善的热效率。

这种电动增补水泵用于配备有燃烧机和主水泵的车辆的冷却剂输送热管理系统的局部区域的循环，以便更灵活地冷却辅助装置部件上的所谓热点，例如在废气再循环系统、涡轮增压器、增压空气冷却系统等部件上的热点。关于主水泵的冗余以及增加的管线和节点数量意味着这种类型的增补水泵面临着巨大的价格压力，以及对小尺寸紧凑型设计的巨大需求，以便集成到现代热管理系统的复杂包装中。

背景技术

除其他外，由于相对较小的泵结构中密封更简单，迄今为止，电动增补水泵的产品中使用了内运转类型的湿运转电动马达。湿运转电动马达的使用是解决轴密封件泄漏和轴安装件缺陷问题的已知措施，所述湿运转电动马达的定子通常通过罐等相对于转子干式封装，并且转子和安装件设计成在输送介质中运行。

然而，湿运转具有较差的效率，因为定子和转子之间的用于收纳罐的间隙形成得较大，并且作用在转子上的磁场强度因此减弱。另外，在转子上发生液体摩擦，由此效率水平进一步降低，特别是在增补水泵的尺寸较小的泵驱动器的情况下。此外，湿运转在低温下会遇到问题，例如在定子和转子之间的间隙中结冰。

诸如电动主水泵的大型泵由于效率更好也使用干运转电动马达。为了安装由干运转电动马达驱动的泵轴，主要使用滚动体轴承，例如球轴承，该轴承吸收轴向和径向载荷并获得低摩擦系数。

但是，滚动体轴承通常对渗透的湿气敏感，因为滚动体的所用材料，尤其是合适的钢，对于在湿气中使用的耐腐蚀性不足。湿气的进入由于腐蚀而导致滚动体和滚道的表面质量降低，这导致轴承的较高摩擦和相应的热量形成，并进而导致轴承和密封件的进一步损坏。结果，泵中原本昂贵的滚动体轴承必须再在两端侧配备昂贵的密封件，这些密封件确保相对于泵室内出现的运行压力而言低摩擦和可靠的密封。

除了成本上的缺点之外，相应的密封件本身由于压力和温度波动而遭受摩擦磨损和脆化，因此它们总是会引起较小的泄漏并经常成为泵使用寿命的限制因素。

此外，专利申请DE19639928A1公开了一种机械驱动水泵，其中连接到泵叶轮的轴通过烧结轴承安装，并且其轴承间隙由待输送介质的一部分润滑。所公开的水泵用作主水泵，并且通过皮带从外部驱动。与之相比，用作增补水泵的水泵对泵输送量的可变控制提出了更高的要求，因此皮带传动在这方面似乎是不合适的。此外，皮带传动的使用意味着，在这种已知的水泵中，与具有集成电动马达的电动水泵相比，存在根本不同的热条件，因为由集成电动马达引入的热值不适用。该热值在使用干运转电动马达时尤其重要，因为在这种情况下，产生的热量不能被电动马达周围流动的待输送介质消散。

此外，在传统的冷却剂泵的情况下，可能会出现滑动轴承本身以及另外的发热元件，例如控制单元或电路板或电动机的定子，没有充分冷却的工作状态。

此外，对于具有湿运转电动马达的常规冷却剂泵，轴的滑动轴承中的轴承游隙被设置为在0.1至0.2mm的范围内相当大，以防止待输送介质中的杂质(颗粒)对滑动轴承和/或轴密封圈造成卡塞效应。此外，由于轴的径向位移，这种增加的轴承游隙导致泵的噪声排放增加。

此外，对于已知的冷却剂泵，通常使用由工程碳或高级聚合物组成的滑动轴承，这些材料相对昂贵。