(57)【要約】  本発明は、斜流構造の電気式の液体ポンプに関し、該液体ポンプにおいて送出し側のモータケーシング部分（９）は下流案内装置（４２）を有している。下流案内装置（４２）によって、流れの回転運動はほぼ完全に避けられており、その結果、流れの接線方向成分の運動エネルギーは少ない摩擦損失で圧力エネルギーに変換される。これによって液体ポンプの効率は高められる。従って同一の送出量を達成するために、電動モータの構成寸法も減少される。
2009515086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のための液体ポンプであって、１つの電動モータを備えており、該電動モータはモータケーシング内に配置されたロータ及びステータを有しており、ロータは駆動軸に少なくとも相対回動不能に配置されており、
１つの羽根車を備えており、該羽根車は駆動軸に固定されており、
少なくとも１つの案内羽根車を備えており、該案内羽根車は送出すべき液体の流れ方向で前記羽根車の下流側に配置されており、
１つのポンプケーシングを備えており、該ポンプケーシングは前記モータケーシング、前記羽根車、及び前記案内羽根車を取り囲んでおり、軸線方向の相対する端部に送出し接続管片及び吸込み接続管片を形成してある形式のものにおいて、
モータケーシングの送出し側のモータケーシング部分（９）は、下流案内装置（４２）を有していることを特徴とする、内燃機関のための液体ポンプ。
【請求項２】
下流案内装置（４２）は、複数の送出し案内羽根（４１）によって形成されており、該送出し案内羽根は送出し側のモータケーシング部分（９）の表面（４３）に一体に成形されている請求項１に記載の液体ポンプ。
【請求項３】
送出し側のモータケーシング部分（９）は、流れ方向で先細りに形成されていて、相応に形成された送出し側のポンプケーシング部分（３４）によって取り囲まれている請求項１又は２に記載の液体ポンプ。
【請求項４】
送出し側のポンプケーシング部分（３４）に溝（３９）を形成してあり、送出し案内羽根（４１）の半径方向の端部（４０）は前記溝（３９）内に達している請求項１から３のいずれか１項に記載の液体ポンプ。
【請求項５】
送出し側のモータケーシング部分（９）は、該送出し側のモータケーシング部分（９）上への送出し側のポンプケーシング部分（３４）の被せ嵌めによって、シール（２８）を介在して、軸線方向で隣接のモータケーシング部分（８）の受容開口部（２９）内に押し込まれるようになっており、前記隣接のモータケーシング部分（８）に対して半径方向外側に位置するポンプケーシング部分（３２）への前記送出し側のポンプケーシング部分（３４）の固着によって、前記送出し側のモータケーシング部分（９）は固定されている請求項４に記載の液体ポンプ。
【請求項６】
送出し側のポンプケーシング部分（３４）はフランジを有しており、該フランジを介して液体ポンプは内燃機関に取り付けられるようになっている請求項１から５のいずれか１項に記載の液体ポンプ。
【請求項７】
フランジ結合部を介して複数の液体ポンプを直列に接続してあり、この場合にフランジは、第１のポンプの送出し側のポンプケーシング部分（３４）及び下流に接続されたポンプの吸込み側のポンプケーシング部分（３３）に形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載の液体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のための液体ポンプ若しくは流体ポンプであって、１つの電動モータを備えており、該電動モータはモータケーシング内に配置されたロータ及びステータを有しており、この場合にロータは駆動軸に少なくとも相対回動不能に配置されており、１つの羽根車（若しくは動翼車）を備えており、該羽根車は駆動軸に固定されており、少なくとも１つの案内羽根車（若しくは静翼車）を備えており、該案内羽根車は送出すべき液体の流れ方向で前記羽根車の下流側に配置されており、１つのポンプケーシングを備えており、該ポンプケーシングは前記モータケーシング、前記羽根車、及び前記案内羽根車を取り囲んでおり、軸線方向の相対する両方の端部に送出し接続管片（出口接続部）及び吸込み接続管片（入口接続部）を形成してある形式のものに関する。
【０００２】
内燃機関のための液体ポンプは、特に冷却回路内の冷却媒体ポンプとして用いられている。従来は、エンジンに対する直接的な連結部を設けてあり、ポンプはベルト駆動部若しくはチェーン駆動部を介して駆動されるようになっているのに対して、最新のエンジンには、熱制御の改善のために、間隙管の備えられた回転数制御可能な電動式の冷却媒体ポンプを用いるようになっている。これによって過剰送出出力は避けられ、例えば冷間始動の後の内燃機関の急速な加熱を可能にしている。送出量は、実際に必要な冷却出力に合わせて制御されるようになっている。
【０００３】
前記形式のポンプは、例えばMTZ Nr.11 Jg.2005(872〜887ページ)に記載されている。該電動式の冷却媒体ポンプは、駆動装置としてＥＣモータを含み、かつ軸線方向の入口及び接線方向の出口を備えたポンプヘッドを有している。この場合に使用される構成部分及び特にケーシング部分は、ポンプの電力消費にとって比較的に大きく、それというのは比較的大きな駆動モータを用いなければならないからである。
【０００４】
米国特許第２００２／０１０６２９０号明細書には、斜流式（セミアキシャル[semi-axial]式）の電動液体ポンプを開示してあり、この場合には電動モータの同じ電力消費量で、高い回転数を得るために電動モータを小さく形成して、小さい構成寸法で同じ送出量若しくは吐出量を達成するようにしている。該液体ポンプは、完全に密閉若しくは封止された電動モータを有しており、該電動モータの外側に案内羽根車（ガイドベーンリング）を形成してある。流れ方向で見て案内羽根車の後に、つまり下流には、電子装置への電気的な接続部材の貫通案内による障害物が存在している。回転羽根車側では、モータ全体はシールによって周囲に対して密閉されている。回転する構成部分におけるこのようなシール構造は作用効果が不十分である。
【０００５】
ポンプケーシングは２つの構成部分によって構成されていて、異なる段部及び、電気的な接続のための貫通孔を有している。所望の最大送出量に応じて、電動モータ及びケーシングは種々の寸法に構成されねばならない。
【０００６】
流れの完全な螺旋運動（若しくは回転運動、流れが軸線方向若しくは直進方向からそれて円周方向に螺旋状にねじれるような運動）の防止は、案内羽根の比較的に短いことに基づき達されていない。圧力損失も電気的な接続部材の貫通案内によって比較的に大きくなっており、電動モータの電力消費に対する利得は、発生する圧力損失によって部分的に損なわれている。
【０００７】
本発明の課題は、圧力損失ができるだけ小さく螺旋運動のない流出流れを達成し、かつ小さい構成寸法で効率を高めることである。さらに同一のケーシング構成部分を用いて、種々の最大吐出出力を達成できるようにすることである。
【０００８】
前記課題を解決するために本発明に基づく構成では、モータケーシングの送出し側のモータケーシング部分は、下流案内装置を有している。下流案内装置（後方案内装置）によって、螺旋運動のほぼ完全な防止を達成しており、その結果、流れの接線方向成分の運動エネルギーは少ない摩擦損失で圧力エネルギーに変換される。これによって液体ポンプの効率は高められる。従ってポンプの同一の送出量を、電動モータの構成寸法も減少して達成できるようになっている。
【０００９】
本発明の実施態様では、下流案内装置は、複数の送出し案内羽根（静翼又はガイドベーン）によって形成されており、該送出し案内羽根は送出し側のモータケーシング部分と一体に成形され、つまり送出し側のモータケーシング部分の表面に一体に成形されており、これによって付加的な構成部分は不要であり、螺旋運動の防止をわずかなエネルギー損失で保証している。送出し案内羽根は、接線方向流れ成分（円周方向流れ成分）を軸線方向流れ成分に変換するために機能している。これによって効率は高められ、構成部分は削減されるようになっている。
【００１０】
有利には、送出し側のモータケーシング部分は、流れ方向で先細りに形成されていて、相応に形成された、つまり同様に先細りに形成された送出し側のポンプケーシング部分によって取り囲まれている。すなわち、送出し案内羽根の半径方向の端部はポンプケーシングによって画定されており、これによって流れが案内羽根の端部をオーバーフローするようなことは避けられる。
【００１１】
有利には、送出し側のポンプケーシング部分に溝を形成してあり、送出し案内羽根の半径方向の端部は前記溝内に達し、つまり該溝内に係合している。このことは、すなわち溝内への羽根の端部の係合は、案内羽根の端部の流れによるオーバーフローの防止に基づき流動抵抗を減少させ、かつモータケーシング部分とポンプケーシング部分との間の位置を規定しており、その結果、組立ミスは避けられ、それというのは溝は組立の際の案内溝として用いられるからである。
【００１２】
本発明の別の実施態様では、送出し側のモータケーシング部分は、該送出し側のモータケーシング部分上への送出し側のポンプケーシング部分の被せ嵌めによって、シールを介在して、軸線方向で隣接の吸込み側のモータケーシング部分の受容開口部内に押し込まれるようになっており、前記隣接のモータケーシング部分に対して半径方向外側に位置するポンプケーシング部分への前記送出し側のポンプケーシング部分の固着（結合）によって、前記送出し側のモータケーシング部分は固定されている。送出し側のモータケーシング部分の結合のための結合部材は不要になっている。ポンプケーシングの結合だけによって、モータケーシングの密接な結合を保証してあり、その結果、組立費用が節減される。
【００１３】
有利には、送出し側のポンプケーシング部分はフランジを有しており、該フランジを介して液体ポンプは内燃機関に取り付けられるようになっている。ポンプケーシング部分の簡単な構造に基づき、送出し接続管片はフランジと一体に成形されるようになっており、その結果、液体ポンプは付加的（追加的）な中間管路を介することなしに、つまり直接に例えばモータケーシングにフランジ結合される。
【００１４】
特に有利には、フランジ結合部を介して複数の液体ポンプを直列に接続してあり、この場合にフランジは、第１のポンプの送出し側のポンプケーシング部分及び第１のポンプの下流に接続されたポンプの吸込み側のポンプケーシング部分に形成されている。これによって直列接続は、要求される高い最大容積流の実施のための付加的な構成部分なしに可能になっている。このことは、特に下流案内装置による出口接続管片内での螺旋運動を防止して行われる。新規に設計することなしに、かつ構成部分を交換することなしに、種々のモータ寸法による種々の吐出流を狭い構成スペースで可能にしている。これによって製造コストは減少される。
【００１５】
上述のように、本発明により、出口で螺旋運動のない流れを形成できかつ摩擦等による少ない圧力損失で作動できる液体ポンプを提供できるようになっている。圧力損失の小さいかつ螺旋運動のない流れを形成できることによって、効率は高められ、それというのは運動エネルギーの大部分は実際に圧力エネルギーに変換されるからである。構成スペースの小さい同一の構成部分の直列接続によって、種々の吐出出力を達成できるようになっている。
【００１６】
本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に基づく液体ポンプの縦断面図である。
【００１７】
図面に示す液体ポンプは、特に冷却媒体ポンプとして適していて、電子整流式の電動モータ１によって駆動されるようになっており、電動モータ１はステータ２、駆動軸３、及び該駆動軸上に配置されたロータ４から成っている。駆動軸３の軸線方向の端部に羽根車５を配置してあり、羽根車５は斜流構造で形成されており、該羽根車の回転によって、送り出すべき媒体、特に冷却媒体は、吸込み接続管片６からほぼ軸線方向に液体ポンプを通して送出し接続管片７へ圧送される。
【００１８】
電動モータ１は、モータケーシング内に配置されており、モータケーシングは第１の吸込み側のモータケーシング部分８と第２の送出し側のモータケーシング部分９とから成っている。第１の吸込み側のモータケーシング部分８内に駆動軸３を案内してあり、駆動軸３上に羽根車５を配置してある。吸込み側のモータケーシング部分８は、駆動軸の案内のために孔１０を有しており、孔１０内に駆動軸３の支承のための第１の軸受１１を配置してある。吸込み側から見て第１の軸受１１の後に、つまり下流側に、セラミック製のアキシャル滑り軸受１２、ゴムスリーブ（ゴムパッキン輪）１３、及びスペーサ片１４を配置してある。このような構成ユニットによって、電動モータ１の駆動軸３は、羽根車側で十分に振動減衰して支承されている。スペーサ片１４は、第１の軸受１１と第２の軸受１５との間の間隔を延長するために用いられており、これによって、軸受の受容のための孔１０の製作誤差に起因する角度誤差は良好に補償されるようになっている。駆動軸にはスペーサ片１４の後にロータ積層鉄心１６を配置してあり、ロータ積層鉄心１６は、軸線方向に延びる各スリット内にそれぞれ磁石１７を受容しており、磁石１７は周知のようにステータ巻線１８と協働するようになっている。ロータ４は、軸線方向及び半径方向で密閉容器（カプセル）１９によって画定され、つまり密閉容器内に収容されている。ステータ巻線１８は絶縁体２０に巻き付けられていて、軸線方向で周知のようにステータ積層鉄心２１を画定している。ステータ積層鉄心２１は磁気回路の形成のために帰路薄板２２と嵌め合いによって結合されている。帰路薄板２２は、第１の吸込み側のモータケーシング部分８の内周面に形成されたストッパー２３に接触している。
【００１９】
ロータ４は間隙管２４によってステータ２から分離されており、前記間隙管２４はポンプの吸込み側では、吸込み側のモータケーシング部分８の対応する受容開口部２５内に受容されており、前記間隙管の軸線方向の逆の側の端部は、送出し側（吐出側又は圧力側）のモータケーシング部分９の対応する受容開口部２５内に受容（配置）されている。これによって、ステータ２の損傷しやすい巻線１８は、両方のモータケーシング部分８，９及び間隙管２４によって仕切られかつ乾燥している室内に収容されている。
【００２０】
間隙管２４の送出し側の端部に閉鎖部分２７を配置してあり、閉鎖部分２７内に駆動軸３の支承のための第２の軸受１５を配置してある。閉鎖部分２７は軸線方向で、送出し側のモータケーシング部分９によって確保（位置決め）されており、モータケーシング部分９は吸込み側のモータケーシング部分８の受容開口部２９内にシール２８を介在して配置されている。
【００２１】
ステータ巻線１８の接続は、半径方向で送出し側のモータケーシング部分９を介して孔３０を通して行われる。このような付加的な構成部分による流れ損失を避けるために、前記孔３０は周知のように、ポンプケーシングの十分な強度及び取り付けのために必要である支持リブ３１内に形成されている。このために支持リブ３１は十分な幅を有していて、断面縮小部のない支持面として形成されている。図示省略の電気的な接続部材（コンタクト要素）は、前記孔３０を通してモータ１の制御のための同じく図示省略の電子構成ユニットに導かれるようになっている。
【００２２】
図示の実施例では、支持リブ３１は、案内羽根車（静翼車又はガイドベーンリング）としても機能するように形成されていて、羽根車５の直後の付加的な案内羽根車（羽根環状体）を不要にしている。このことは、吸込み側のモータケーシング部分８と、前記支持リブ３１と、半径方向外側に位置する円筒形のポンプケーシング部分３２との簡単な一体成形を可能にしている。ポンプケーシング部分３２は、半径方向内側のモータケーシング部分８及び電動モータ１全体を取り囲んでいる。
【００２３】
ケーシング部分８，３１，３２の下流側及び上流側にそれぞれシール５０を介在して同一構造のポンプケーシング部分３３，３４をねじ結合部によって取り付けてある。流れ方向で拡大する吸込み側のポンプケーシング部分３３は、吸込み接続管片６としての円筒形の第１の区分３５と、該円筒形の区分に続いていて拡大する第２の区分（円錐形区分）３６を含んでいる。第１の区分３５と第２の区分３６との間の移行領域３７に、液体ポンプの斜流式の羽根車５を配置してある。拡大する第２の区分３６に、直径の大きな円筒形の短い区分３８を続けてあり、これによって円筒形のポンプケーシング部分３２への滑らかな移行部を達成している。
【００２４】
送出し側のポンプケーシング部分３３は、流れ方向で見て対応して先細になる区分及び円筒形の区分を有しており、該構成部分の同一構造に基づき該構成部分には同じ符号を付けてある。
【００２５】
さらに両方のポンプケーシング部分３３，３４には、溝３９を形成してあり、溝３９内に送出し案内羽根４１の半径方向の端部を係合させ、つまり入り込ませてある。送出し案内羽根４１は、下流側の流れを案内する下流案内装置４２として用いられていて、送出し接続管片７の下流側で完全に螺旋運動若しくは回転運動のない流れを生ぜしめるようになっている。下流案内装置４２は、送出し側のモータケーシング部分９の表面４３に形成されていて、案内羽根車（羽根環状体）として用いられる支持リブ３１は比較的短く形成されおり、液体ポンプの該領域で螺旋運動若しくは回転運動が一般的に完全には減少されていないことによって必要とされている。さらに、送出し側のモータケーシング部分９はプラスチックによって形成されるのに対して、吸込み側のモータケーシング部分８はできるだけアルミニウムによって成形され、従って高価である。吸込み側のモータケーシング部分に案内羽根車を形成することは、製造を煩雑並びに高価にしてしまうことになるのに対して、プラスチックケーシング部分９に設けられる下流案内装置は、簡単かつ経済的に成形されるものである。
【００２６】
溝３９は、送出し側のポンプケーシング部分３４と送出し側のモータケーシング部分９との間の位置を規定している。ポンプの組立に際して、円筒形のポンプケーシング部分３２への送出し側のポンプケーシング部分３４の取り付けのためのねじのねじ込みによって、送出し側のポンプケーシング部分３４は送出し案内羽根４１を介して、モータケーシング部分９をモータケーシング部材８に向けて押圧し、若しくはモータケーシング部材８の受容開口部２９内へ押圧するようになっている。さらにこれによって、モータケーシング部分９は閉鎖部分２７若しくは間隙管２４に向けて押圧され、その結果、両方のモータケーシング部分８，９を互いに付加的（追加的）に固定することは不要になっている。
【００２７】
ポンプの運転時には送出すべき媒体、特に冷却媒体は複数の回転羽根（動翼）４４から成る羽根車５の回転によってポンプケーシング３２，３３，３４とモータケーシング８，９との間の室を通して圧送され、支持リブ３１に沿って流れ、すでにそこで流れの螺旋運動若しくは回転運動は、支持リブの案内羽根としての機能に基づき部分的に避けられ、流れの残留する螺旋運動若しくは回転運動は、下流案内装置４２によって完全に避けられ、その結果、羽根車によって生ぜしめられたエネルギーは、大きな摩擦損失を発生させることなしに、ほぼ完全に圧力エネルギーに、ひいては軸線方向の流れに変換される。
【００２８】
液体の一部分は羽根車５の下流で、吸込み側のモータケーシング部分８に形成された孔４５を通って流れるようになっている。液体のさらに一部分は羽根車５の下流で駆動軸３まで達して、ここでは第１の軸受１１と駆動軸３との間を流れ、その結果、設けられている滑り軸受は十分に潤滑されるようになっている。これによってロータ室内に流入した冷却媒体は、駆動軸３と第２の軸受１５との間を通って、並びに閉鎖部分２７内に図面では見えない孔を通って下流側の室４６内へ導かれるようになっている。室４６は、送出し側のモータケーシング部分９を軸線方向に貫通する別の孔４７を介して、下流に位置する室と接続されている。このようにして、軸受１１，１５の潤滑、並びにロータ室内の空気若しくは気泡の排出及び冷却を行なうようにしてある。
【００２９】
斜流ポンプは、ポンプを小型に構成することができ、それというのは同一の消費電力で同一の吐出し量を、公知のポンプに比べて小さいモータ寸法及び高い回転数によって達成できるからである。このような利点は、特にこの種の構成に基づく圧力損失の著しい減少によって達成され、かつ斜流構造によっても達成されるものである。
【００３０】
この種のポンプは、さらに極めて経済的に製造され、それというのは異なる構造の構成部分の数量を少なくしてあるからである。このことは組立ミスを減少させることにもつながっている。付加的な案内羽根車の省略によって、かつ支持リブ内への電気的な接続部の組み込みによって、付加的（追加的）な構成部分を避け、つまり省略し、かつ圧力損失を減少させている。これによって全体的により高い効率を達成している。ポンプケーシング部分３３，３４の簡単な構造に基づき、該ポンプケーシング部分を、送出し接続管片若しくは吸込み接続管片に配置されたフランジに装着することも可能である。これによって、接合部をモータケーシングに直接に形成することも、流体体積の流量の増大のために複数のポンプを直列接続すること可能である。このことは特に、下流案内装置４２によって螺旋運動若しくは回転運動のない流れを形成し、その結果、該流れが下流側に接続されたポンプの羽根車５に直接に作用せしめられ、エネルギー損失を生ぜしめないようになっていることによって可能である。これによって、二倍の能力を必要とする場合に、ポンプ並びにモータを大きく構成する必要がなく、構成部分の同一構造により必要な所定の数のポンプを前後に、つまり直列に接続するとよい。
【００３１】
特に吸込み側のポンプケーシング部分３３の簡単な構造に基づき、該ポンプケーシング部分３３を弁ケーシング部分と一体に形成することも可能であり、つまりポンプケーシング部分３３は例えば、バイパス若しくは組み込まれるサーモスタット弁のための受容部を有している。リングスライダー弁のケーシングの構成部分も、吸込み側のポンプケーシング部分３３と一体に成形されてよい。
【００３２】
付言すると、図示の実施例は本発明の可能な構成を示してものであり、構成は種々の点で本発明の枠を逸脱することなしに変更され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に基づく液体ポンプの縦断面図
【符号の説明】
【００３４】
１  電動モータ、  ２  ステータ、  ３  駆動軸、  ４  ロータ、  ５  羽根車、  ６  吸込み接続管片、  ７  送出し接続管片、  ８，９  モータケーシング部分、  １０  孔、  １１  軸受、  １２  アキシャル滑り軸受、  １３  ゴムスリーブ、  １４  スペーサ片、  １５  軸受、  １６  ロータ積層体、  １７  磁石、  １８  ステータ巻線、  １９  密閉容器、  ２０  絶縁体、  ２１  ステータ積層鉄心、  ２２  帰路薄板、  ２３  ストッパー、  ２４  間隙管、  ２５  受容開口部、  ２７  閉鎖部分、  ２８  シール、  ２９  受容開口部、  ３０  孔、  ３１  支持リブ、  ３２  ポンプケーシング部分、  ３３，３４  ポンプケーシング部分、  ３５，３６  区分、  ３７  移行領域、  ３８  区分、  ４０  端部、  ４１  送出し案内羽根、  ４２  下流案内装置、  ４３  表面、  ４４  回転羽根、  ４５  孔、  ４６  室、  ４７  孔
2009515086.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月15日(2008.7.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
流れの完全な螺旋運動（若しくは回転運動、流れが軸線方向若しくは直進方向からそれて円周方向に螺旋状にねじれるような運動）の防止は、案内羽根の比較的に短いことに基づき達されていない。圧力損失も電気的な接続部材の貫通案内によって比較的に大きくなっており、電動モータの電力消費に対する利得は、発生する圧力損失によって部分的に損なわれている。
ドイツ連邦共和国実用新案登録第２０２０１１８３Ｕ１号明細書には、電動モータを備えた軸流ポンプ（アキシャルポンプ）を記載してあり、前記電動モータは、直線的な支持リブを備えた１つのケーシング部分によって取り囲まれており、前記支持リブは案内羽根車（案内羽根環状体）として用いられている。支持リブの直線的な構造に基づき、圧力損失は極めて高い。このような構造の支持リブによっては、流れの螺旋運動の防止も達成されていない。
【国際調査報告】
2009515086.tif 000004
2009515086.tif 000005
2009515086.tif 000006
2009515086.tif 000007
2009515086.tif 000008
2009515086.tif 000009