(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気式の自動車用冷媒ポンプであって、
冷媒をポンピングするポンプロータ（１２）と
該ポンプロータ（１２）を駆動する電気式の駆動モータ（１４）と、
を備え、
該駆動モータは、
複数のモータコイル（１５）を有する乾式のモータステータ（１６）と、
湿式のモータロータ（１８）と、
前記モータステータ（１６）と前記モータロータ（１８）とを液密に互いに仕切るキャン（２０）であって、金属薄板ボディ（２２）により形成される、キャン（２０）と、
を有し、
該金属薄板ボディ（２２）は、
前記モータロータ（１８）と前記モータステータ（１６）との間にｄ＜０．５ｍｍの材料厚さを有し、
オーステナイト系ステンレス鋼から成り、
ＨＶ＝２００〜５００の硬さを有し、
ρ＞０．１０Ω×ｍｍ2／ｍの比抵抗を有し、
μｒ＜２０の比透磁率を有し、
一体的な前記金属薄板ボディ（２２）は、前記モータロータ（１８）の方向に突出する支持ピン（５８）を形成し、該支持ピン（５８）の外面は、前記モータロータ（１８）のラジアル軸受用のラジアル滑り軸受（４０）の滑り軸受シェルを形成する
ことを特徴とする、電気式の自動車用冷媒ポンプ。
【請求項２】
少なくとも前記滑り軸受シェル（３３）の領域で、前記金属薄板ボディ（２２）の粗さがＲｚ＜３．６μｍである、請求項１記載の電気式の自動車用冷媒ポンプ。
【請求項３】
前記モータロータ（１８）は、炭素製の滑り軸受シェル（４４）を有する、請求項１または２記載の電気式の自動車用冷媒ポンプ。
【請求項４】
前記金属薄板ボディ（２２）の前記滑り軸受シェル（３３）は、中空円筒形に形成されており、中空円筒の室は、金属製である円柱形の熱伝導要素（３６）により充填されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気式の自動車用冷媒ポンプ。
【請求項５】
前記金属薄板ボディ（２２）は、深絞り加工されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気式の自動車用冷媒ポンプ。
【請求項６】
ポット状の前記金属薄板ボディ（２２）は、前記ラジアル滑り軸受（４０）と、横方向平面内に配置されたポット底部（３２）との間に、スラスト滑り軸受（５２）として形成された環状段部（５０）を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気式の自動車用冷媒ポンプ。
【請求項７】
前記駆動モータ（１４）は、インナロータとして構成されており、前記モータステータ（１６）は、前記モータロータ（１８）の半径方向外側に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の電気式の自動車用冷媒ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるキャンドモータとして構成された電気式の駆動モータにより駆動されるポンプロータを備える電気式の自動車用冷媒ポンプに関する。
【０００２】
機械式に駆動される自動車用冷媒ポンプは、機械的に、内燃機関と連結されていて、ゆえに要求通りには駆動されない。これに対して、電気式の自動車用冷媒ポンプは、要求通りに正確に動作することができ、特に自動車が運転中であるが内燃機関が一時的に停止されているときにも冷媒を圧送することができる。常に漏れの原因となり得る軸シールを回避するために、電気式の冷媒ポンプ用の駆動モータとしていわゆるキャンド駆動モータが用いられ、キャンド駆動モータでは、円筒形のキャンが、モータコイルにより形成される乾式のモータステータを、冷媒の中に配置された湿式のモータロータから液密に仕切る。その安価な製造可能性および中性の磁気特性により、実地において、実際には専らプラスチック製キャンが使用される。
【０００３】
ただし、実地から、プラスチック製キャンを通り抜ける水または水蒸気の拡散は多大な手間を掛けずには完全には回避できないことが判った。モータコイルは、適切な手段、たとえば封止により、キャンを通り抜けて拡散する湿気に対して十分に防護することができるが、しかし、構造によっては、湿気が、整流素子とパワー半導体とから成るモータ電子装置に至ることを阻止することができない。
【０００４】
したがって、独国実用新案第２０２０１１０５１５２６号明細書、独国特許出願公開第１０２０１００１１３１６号明細書および独国実用新案第２００７０９９号明細書において、キャンに対して非磁性の金属薄板または特殊鋼を使用することが提案されている。ただし、この共通の提案は、実際には用いられなかった。というのも、さらに有利な磁気特性および電気特性を有する耐食性の特殊鋼の要求が矛盾しているとみなされるからである。さらに、このような解決手段を安価に得ることはできなかった。
【０００５】
このような背景から、本発明の課題は、絶対的に流体密な非透過性を有する、安価で電気的に効率的なキャンド駆動モータを備える電気式の自動車用冷媒ポンプを提供することにある。
【０００６】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部に記載の構成を有する電気式の自動車用冷媒ポンプにより解決される。
【０００７】
本発明に係る電気式の自動車用冷媒ポンプは、好適には羽根車またはいわゆるインペラとして構成されてよい、冷媒を圧送するポンプロータを備える。ポンプロータは、電気式の駆動モータにより駆動される。電気式の駆動モータは、複数のモータコイルを有する。これらのモータコイルが相俟ってモータステータを形成する。モータステータは、駆動モータの乾式領域に配置されている。モータロータは、湿式領域に配置されていて、好適には永久磁石により励磁されている。モータコイルを制御するために、電子的な整流部が設けられている。モータステータとモータロータとは、キャンにより互いに液密に仕切られている。
【０００８】
キャンは、金属薄板ボディにより形成される。金属薄板ボディは、モータロータとモータステータとの間の隙間領域においてｄ＜０．５ｍｍの材料厚さを有する。キャンに対して金属を使用することにより、湿気に対する絶対的な不透過性が保証されていて、キャンの材料厚さを小さく保持することができ、これにより、モータロータとモータステータとの間の損失を伴う隙間も同様に小さく保持することができる。これにより、駆動モータの電気的な効率が改善される。
【０００９】
キャンを形成する金属薄板ボディは、オーステナイト系特殊鋼から成る。オーステナイト系特殊鋼は、非強磁性である。比透磁率μｒは、２０より小さく、特に好適には１．５より小さい。オーステナイト系特殊鋼を使用することにより、モータロータとモータステータとの間の隙間における磁性損失がわずかであることが保証される。
【００１０】
金属薄板ボディの金属は、さらに、０．１０Ω×ｍｍ2／ｍよりも大きな比抵抗ρを有する。これにより、回転するモータロータにより金属製キャンにおいて誘導される渦流損失がわずかに保持される。
【００１１】
キャン−金属薄板ボディの硬さＨＶは、２００〜５００である。金属薄板ボディは、冷間変形により所望の複雑な形状にすることができる程度に軟らかく、かつ成形可能である。このようにして、貴金属製キャンの比較的安価な製造がはじめて可能となる。ただし、材料コストおよび成形コストは、プラスチック製キャンと比べて割高である。
【００１２】
したがって、一体型の金属薄板ボディが、さらに、モータロータを半径方向で支持するための滑り軸受の滑り軸受シェルを形成するようになっている。したがって、一体型の金属薄板ボディは、材料選択の実施に基づいて、キャンだけではなくモータロータ−滑り軸受の滑り軸受シェルをも形成することができる。これにより、プラスチック製キャンに対して割高なコストは部分的に補償される。
【００１３】
好適な実施の形態によれば、単一の深絞り作業工程により、キャンだけではなく滑り軸受シェルも金属薄板ボディから製造される。
【００１４】
好適には、金属薄板ボディの粗さＲｚは、滑り軸受シェルの領域において、３．６μｍより小さい。滑り軸受シェルは、長期的にわずかな軸受摩擦をも保証するために、比較的高い平滑度を有しなければならない。わずかな軸受摩擦により、一面では、材料損傷がないまたはわずかであることが保証され、別の一面では、熱の発生がわずかであることが保証される。特に好適には、モータロータの対応する滑り軸受シェルは、炭素から成る。一方ではわずかな粗さを有するオーステナイト系特殊鋼から、他方では炭素から成る滑り軸受−材料対により、わずかな摩擦と高い安定性とを備え、自己潤滑性を有する滑り軸受が生じる。
【００１５】
好適な実施の形態によれば、ポット状の金属薄板ボディは、横方向平面内に位置するポット底部の中央に環状段部を有する。環状段部は、特に好適には、スラスト滑り軸受のスラスト軸受輪として構成されている。ポット底部を軸方向でモータロータに向けて折り返した付加的な環状の段部により、傾倒モーメントに対する、金属薄板ボディにより形成されるラジアル滑り軸受シェルの安定性が大幅に改善される。さらに、環状段部の、横方向平面内に位置するリングディスク部により、モータロータに対する片側のスラスト軸受の片側が形成され得る。
【００１６】
好適には、駆動モータがインナロータとして構成されているので、モータステータは、モータロータの半径方向外側に配置されている。特に好適には、金属薄板ボディのラジアル滑り軸受シェルは、中空円筒形に形成されており、この場合、中空円筒は、好適には金属製であり、特に好適には銅から成る、円柱形の熱伝導要素により充填されている。ラジアル滑り軸受シェルの領域における薄肉の金属薄板ボディにより、ラジアル滑り軸受の摩擦熱は、不良に分配するまたは導出することしかできない。滑り軸受シェルを形成する金属薄板ボディの内壁に全周および全長にわたって直接に当接する熱伝導要素の導入により、一面では、滑り軸受に、熱ピークを一時貯蔵することができる蓄熱器が形成され、別の一面では、熱導出に関する材料横断面積が大幅に拡大されるので、これにより、滑り軸受の冷却も改善される。滑り軸受の改善された冷却により、温度に大きく依存する軸受摩耗が低減するので、さらに、軸受品質を低く抑えることも可能になる。
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】金属薄板ボディから成るキャンを有するキャンド駆動モータを備える電気式の自動車用冷媒ポンプの縦断面図である。
【図２】図１の冷媒ポンプのキャンの拡大縦断面図である。
【００１９】
図１には、電気式の自動車用冷媒ポンプ１０が縦断面図で示されている。この自動車用冷媒ポンプ１０は、軸方向の冷媒入口１１と接線方向の冷媒出口１３とを有する。冷媒ポンプ１０は、液状の冷媒、たとえば水を、主回路または副回路であってよい冷暖房回路において圧送するのに用いられる。
【００２０】
冷媒ポンプ１０は、ポンプロータ１２を備える。ポンプロータ１２は、図示の形態では、羽根車またはいわゆるインペラとして構成されている。ポンプロータ１２は、電気式の駆動モータ１４により駆動される。電気式の駆動モータ１４は、電子的なモータ制御装置２８により電子的に整流され、制御される。駆動モータ１４は、ブラシレスのキャンドインナロータとして構成されているので、環状のモータステータ１６は、モータロータ１８の周りに同軸的に配置されている。モータステータ１６は、複数のモータコイル１５により形成される。永久磁気的に励磁されるモータロータ１８は、ポンプロータ１２と相対回動不能に結合されており、この場合、モータロータ１８とポンプロータ１２との間に過負荷防止クラッチが設けられてよく、過負荷防止クラッチは、ポンプロータ１２のブロック時に解放することができる。
【００２１】
モータステータ１６は、乾式の室内に配置されている一方、モータロータ１８は、液状の冷媒により充填された湿式の室内に配置されている。湿式の室と乾式の室とは、回転対称の金属薄板ボディ２２により相互に仕切られている。金属薄板ボディ２２は、とりわけモータステータ１６とモータロータ１８との間の環状隙間に円筒形のキャン２０を形成する。円筒形のキャン２０の領域で、金属薄板ボディ２２は、ｄ＝０．３ｍｍの材料厚さを有する。
【００２２】
金属薄板ボディ２２は、オーステナイト系特殊鋼１．４３０３（Ｘ４ＣｒＮｉ１８−１２）から成る。金属薄板ボディ２２は、ほぼ、μｒ＝１．０の比透磁率、ＨＶ＝３００の硬さおよびρ＝０．７３Ω×ｍｍ2／ｍの比抵抗を有する。
【００２３】
金属薄板ボディ２２は、深絞り加工により成形された複雑で立体的な形状を有し、複数の機能を有する。一方では、金属薄板ボディ２２は、液体の室から乾式の室を気密かつ液密に遮蔽するのに用いられる。さらに別の一方では、金属薄板ボディ２２は、モータロータ滑り軸受４０の片側を形成する。そのために、ポット状の金属薄板ボディ２２には、ポット底部３２の中央において、円筒形の支持ピン５８が形成されており、その円筒形の外面は、モータロータ１８を半径方向で支持するためのラジアル滑り軸受４０の内側の滑り軸受シェル３３を形成し、３．５μｍより小さな粗さＲｚを有する。ラジアル滑り軸受４０の外側の滑り軸受シェル４４は、炭素から、好適には黒鉛から成り、モータロータ１８に対応して、相対回動不能に配置されている。このように形成されたラジアル滑り軸受４０は、自己潤滑性を有して構成されている。中空円筒形の支持ピン５８は、内側で、銅製の円柱形の熱伝導要素３６により完全に充填されている。熱伝導要素３６は、軸方向で、少なくとも支持ピン５８と同じ長さを有し、支持ピン５８にクランプ嵌めの態様で載置されている。
【００２４】
環状のポット底部３２の中央に、環状段部５０が設けられており、環状段部５０から支持ピン５８が直接に軸方向に突出している。
【００２５】
モータロータ１８に軸方向で面する、環状段部５０の環状面５３は、スラスト滑り軸受５２の摺動面を形成する。スラスト滑り軸受５２により、モータロータ１８は、軸方向で一方向に軸支されている、または支持されている。
【００２６】
ポット状の金属薄板ボディ２２は、さらにリングディスク状で横方向平面内に位置する鍔リング２１を備え、鍔リング２１は、横方向平面内に位置し、キャン２２から半径方向外方へ突出している。鍔リング２１の外周は、冷媒ポンプ−ケーシング１５に液密に固定されている。
【図１】
0006410831.tif 000002
【図２】
0006410831.tif 000003