包括沿轴向安置的线圈的一体化的马达和泵的制作方法

1.本公开总体上涉及泵、并且更具体地涉及机动车辆变速器的泵。


背景技术：

2.在自动变速器车辆中，可以使用电动驱动辅助泵。这些泵可以根据轴向约束和系统要求在内部或外部结合到变速器中。


技术实现要素：

3.提供了一种泵。该泵包括：流体入口部；流体出口部；转子，该转子在轴向上位于流体入口部与流体出口部之间；中央部，该中央部在径向上位于转子的内部；以及定子，该定子包括用于产生电磁通量以使转子围绕中央部运动的电线圈。转子和中央部在转子与中央部之间径向地限定了流体流腔室。转子能够通过由电线圈产生的电磁通量围绕中央部旋转。入口控制部配置成用于在转子于定子内部围绕中央部旋转期间调节从流体入口部到流体流腔室中的流体流。出口控制部配置成用于在转子于定子内部围绕中央部旋转期间调节从流体流腔室到流体出口部中的流体流。电线圈与转子轴向地偏移。
4.在泵的实施方式中，定子可以包括周向间隔开的多个轴向延伸的杆状部，电线圈中的每个电线圈围绕杆状部中的一个杆状部缠绕。由每个杆状部产生的电磁通量可以遵循三维路径。杆状部中的每个杆状部可以包括在径向上与转子的外部对准的相应部分。泵可以配置成使得转子在由于由电线圈产生的电磁通量而旋转期间接触杆状部中的每个杆状部的相应部分，从而将转子依次朝向杆状部推动。三维路径包括沿着相应杆状部轴向流动的电磁通量、从相应部分径向向内流动至转子的电磁通量以及沿着转子周向地流动的电磁通量。定子可以包括安装在流体入口部或流体出口部上的基部，并且杆状部可以从基部轴向地突出。杆状部可以轴向地延伸超过入口控制部或出口控制部。转子、定子、入口控制部和出口控制部可以布置和配置成使得转子在定子中的旋转在流体流腔室中产生吸入部分和压力部分，该吸入部分和压力部分在转子通过电磁通量旋转时围绕中央部的中心轴线旋转。入口控制部可以配置成使得当吸入部分围绕中心轴线旋转时迫使来自流体入口部的流体通过入口控制部到达吸入部分。出口控制部可以配置成使得当压力部分围绕中心轴线旋转时迫使来自流体流腔室的流体通过出口控制部而从压力部分到达流体出口部。入口控制部和出口控制部可以旋转地固定成不随着转子旋转而旋转。转子和定子可以布置和构造成使得转子在定子内偏心地运动。中央部在沿轴向观察时可以具有星形形状的横截面，并且转子可以包括内径表面，该内径表面限定了在轴向观察时具有星形形状的横截面的钻孔。中央部可以包括远离中央部的中心轴线突出的周向间隔开的径向向外延伸的多个突出部，并且转子的内径表面包括远离中心轴线延伸的周向间隔开的径向向外延伸的多个凹槽。中央部可以旋转地固定成不随着转子旋转而旋转。
5.还提供了一种包括该泵的机动车辆变速器。
6.还提供了一种对泵进行构造的方法。该方法包括提供转子和中央部，中央部在径
向上位于转子的内部；提供定子，该定子包括用于产生电磁通量以使转子围绕中央部运动的电线圈，转子和中央部在转子与中央部之间径向地限定了流体流腔室，转子能够通过由电线圈产生的电磁通量围绕中央部旋转；将入口控制部相对于定子固定在转子的第一轴向侧部处，并且在入口控制部的上游设置流体入口部；以及将出口控制部相对于定子固定在转子的第二轴向侧部处，并且在出口控制部的下游设置流体出口部。入口控制部配置成用于在转子通过电磁通量旋转期间调节从流体入口部到流体流腔室中的流体流。出口控制部配置成用于在转子通过电磁通量旋转期间调节从流体流腔室到流体出口部中的流体流。电线圈与转子轴向地偏移。
7.在该方法的实施方式中，定子可以包括周向间隔开的轴向延伸的多个杆状部，电线圈中的每个电线圈围绕杆状部中的一个杆状部缠绕。由每个杆状部产生的电磁通量可以遵循三维路径。杆状部中的每个杆状部可以包括在径向上与转子的外部对准的相应部分。泵可以配置成使得转子在由于由电线圈产生的电磁通量而旋转期间接触杆状部中的每个杆状部的相应部分，从而将转子依次朝向杆状部推动。
附图说明
8.下面通过参照以下附图来描述本公开，在附图中：
9.图1示意性地示出了根据本公开的实施方式的用于机动车辆变速器的泵的径向立体横截面侧视图；
10.图2示意性地示出了图1中所示的泵的立体图；
11.图3示意性地示出了图1和2中所示的泵的径向横截面侧视图；
12.图4示出了沿着图3中的a
‑
a的泵的轴向横截面图；
13.图5示出了泵的轴向横截面图，该轴向横截面图用以示意性地图示形成在入口控制部中的吸入端口或入口端口以及形成在出口控制部中的压力端口或出口端口；以及
14.图6示出了出口控制部的无阻挡视图，其示出了出口端口并且还示出了入口端口相对于出口端口定位的位置。
具体实施方式
15.本公开提供了一种节省空间的电动驱动辅助泵。在一个优选实施方式中，泵的定子具有六个极，每个极缠绕有铜线线圈。线圈依次通电以在定形状为外摆线的转子上产生旋转力矢量。转子被迫围绕定形状为内摆线的中央部旋转。当这种偏心旋转发生时，转子与中央部之间的各种凸部在体积上增大以及减小，从而在泵的工作流体(例如，自动变速箱流体)中产生吸力或压力。流体的流由吸入侧(入口)壳体和压力侧(出口)壳体控制。每个壳体提供与或者集油槽或者被加压的液压系统的主线路的主要连接。在实施方式中，电线圈位于泵本体下方，从而导致泵更长但更薄。这种设计还提供了3维的磁通路径。由电线圈产生的通量沿定子杆状部轴向地向上前进、径向地前进到泵的转子中、周向地围绕转子前进、径向向外前进至定子杆状部、轴向地沿着相邻的定子杆状部前进、前进到定子的基部中、周向地跨过基部、并且轴向地向上返回至定子杆状部。
16.图1示意性地示出了根据本公开的实施方式的用于机动车辆变速器的泵10的横截面径向立体图；图2示意性地示出了图2中所示的泵10的立体图；以及图3示意性地示出了泵
10的横截面径向立体图。泵10可以用于除机动车辆变速器之外的其他环境中。泵10包括两个壳体部——第一壳体部12和第二壳体部14。泵10还包括支承在第一壳体部12上的定子16和在轴向上位于第一壳体部12与第二壳体部14之间的转子18。在图1至图3中所示的实施方式中，第一壳体部12是流体入口部，并且第二壳体部14是流体出口部；然而，在其他实施方式中，定子16可以安装在流体出口部上。转子18定形状为外摆线并且构造成在定子16内围绕定形状为内摆线的中央部20偏心地旋转。中央部20形成泵的定子，定子16形成电动马达的定子并且转子18是泵和电动马达两者的转子。中央部20相对于入口部12和出口部14以不可旋转的方式固定，这意味着中央部20旋转地固定成不随着转子18旋转而旋转。中央部20的中央限定了泵10的中心轴线22，转子18设计成围绕该中心轴线旋转。除非另有说明，否则本文中所使用的术语“径向”、“周向”和“径向”是相对于中心轴线22使用的。转子18和中央部20在转子与中央部之间径向地限定了流体流腔室24。泵10还包括：入口控制部26，该入口控制部配置成用于调节从流体入口部12到流体流腔室24中的流体流；以及出口控制部28，该出口控制部配置成用于调节从流体流腔室24到流体出口部14中的流体流。入口控制部26和出口控制部28相对于中心轴线22以不可旋转的方式固定就位，并且因此该入口控制部和出口控制部被旋转地固定成不随着转子18旋转而旋转。入口控制部26和出口控制部28由非导磁材料制成并且承受沿着转子18的表面的滑动。在一个优选实施方式中，部26、28可以由铝制成。在另一实施方式中，部26、28可以由塑料或不锈钢制成。
17.入口部12和出口部14中的每一者具有阶梯状形状。入口部12包括限定了用于轴向流体流f1的上游腔室12c的径向较小部12b和在部12b的下游的径向较大部12d，该径向较大部在径向上位于入口控制部26的外部并且周向地围绕入口控制部。在图1至图3中所示的实施方式中，部12b、12d为筒形形状。径向较小部12b和径向较大部12d通过盘形形状的凸缘部12a接合。入口控制部26形成为在入口控制部的中央中具有用于接纳紧固件54的孔的圆形板。入口控制部26抵靠较大部12d固定就位。
18.出口部14包括：径向较小部14b，该径向较小部在图1至图3中所示的实施方式中是限定了用于轴向流体流f4的下游腔室14c的筒形形状；以及径向较大部14d，该径向较大部位于部14b的上游，该径向较大部在径向上位于出口控制部28的外部并且周向地围绕出口控制部。在图1至图3中所示的实施方式中，部14b、14d为筒形形状。径向较小部14b和径向较大部14d通过盘形形状的凸缘部14a接合。出口控制部28形成为在出口控制部的中央中具有用于接纳紧固件54的孔的圆形板。出口控制部28抵靠较大部14d固定就位。
19.如图2中最清楚地所示的，定子16包括具有盘形形状的基部70和轴向延伸的多个杆状部72，多个杆状部周向地彼此间隔开，从基部70沿轴向突出。基部70以不可旋转的方式固定在径向较小部12b上。更具体地，基部70包括以不可旋转的方式安装在部12b的外周向表面13a上的内周向表面70a。基部70从内周向表面70a沿径向向外延伸至基部的外周向表面70b。基部70还包括从内周向表面70a沿径向延伸至外周向表面70b的两个径向延伸表面70c、70d。第一径向延伸表面70c在轴向上背离转子18，并且第二径向延伸表面70d在轴向上面向转子18。
20.杆状部72各自包括在表面70d处固定至基部70的近端端部或基部端部72a、以及与基部70轴向间隔开的远端端部或自由端部72b、以及位于自由端部72b与基端端部72a之间的中间部72c。如图2中所示，每个杆状部72包括内周向表面73a、外周向表面73b以及从内周
向表面73a沿径向延伸至外周向表面73b的两个径向延伸的周向面向表面73c、73d。在图1至3中所示的实施方式中，杆状部72在轴向地观察时具有锥形形状，其中，外周向表面73b比内周向表面73a在周向上更宽，并且随着表面73c、73d径向向外延伸，表面73c、73d周向地远离彼此和内周向表面73a延伸。在自由端部72b处，每个杆状部72包括轴向面向的径向延伸表面73e，轴向面对的径向延伸表面由限定了相应的杆状部72的轴向边缘的表面73a至73d界定。
21.杆状部72各自轴向地延伸超过入口部12的径向较大部12d、入口控制部26并且沿着转子18的外周向表面18a延伸。入口控制部26的外周向表面26c与每个杆状部72的内周向表面73a接触。如下所述，每个杆状部72的内周向表面73a的在轴向上位于控制部26、28之间的一部分由于电线圈30的通电而依次与转子18的外周向表面18a接触。轴向面向的径向延伸表面73e可以与出口控制部28的腔室侧部径向延伸表面28a径向地对准。
22.定子16设置有多个电线圈30(图2和图3)，电线圈用于在定子16中产生电磁力以将转子18朝向定子16推动，使得转子18在定子16的内部围绕轴线22旋转、即摆动。线圈30围绕杆状部72中的每个杆状部缠绕。更具体地，每个线圈30在相应的杆状部72的中间部72c处围绕表面73a、73b、73c、73d中的每一者多次缠绕。在该实施方式中，定子16设置有六个杆状部72和六个线圈30，但在其他实施方式中，定子16可以设置有大于三个的任何其他数量的杆状部72和线圈30。在一个优选实施方式中，线圈30由铜线形成。
23.图4和图5示意性地示出了沿着图1a中的a
‑
a的泵10的轴向横截面图。图4仅图示了杆状部72、转子18、中央部20以及紧固件54，而图5另外图示了入口控制部26的端口56和出口控制部28。
24.如图4和图5中所示，该实施方式中的转子18具有带有筒形的外径表面和内径表面的筒形形状，该内径表面限定了在轴向观察时具有星形形状横截面的钻孔。如图4中所示，转子18的内径表面包括远离中心轴线22延伸的周向间隔开的径向向外延伸的多个凹槽38。凹槽38各自具有凹形形状并且包括径向最靠外的最低点40。相邻的凹槽38通过凸形表面42彼此间隔开，该凸形表面限定了比转子18在凹槽38处的部分径向更厚的转子18的部分。
25.该实施方式中的中央部20在轴向地观察时具有星形形状的横截面，并且中央部包括远离中心轴线22突出的周向间隔开的径向向外延伸的多个突出部44。突出部44各自包括径向最靠外的圆形梢端部46。相邻的突出部44通过凹形表面48彼此间隔开，该凹形表面限定了比中央部20在突出部44处的部分径向更薄的中央部20的部分。
26.在该实施方式中，转子18包括六个凹槽38并且中央部20包括五个突出部44，但是在其他实施方式中，转子18可以包括其他数量的凹槽38并且中央部20可以包括其他数量的突出部44，其中，突出部44的数量比凹槽38的数量少一个。
27.如图1和图3中所示，流体入口部12、入口控制部26、流体出口部14以及出口控制部28通过紧固件54轴向固定在一起，该紧固件轴向穿过中心部22的中心、入口控制部26的中心、出口控制部28的中心以及入口部12和出口部14的相应连接部12e、14e。连接部12e、14e各自包括从中心部分12g、14g沿径向延伸的周向间隔开的用以接合相应的部12b、14b的多个腿部12f、14f，该腿部接纳紧固件54并且接触相应的部26、28。中央部20在轴向上位于入口控制部26与出口控制部28之间。紧固件54以中心轴线22为中心，并且紧固件包括穿过部12e、14e、20、26、28的轴54a和分别与部12e、14e接触的两个头部54b、54c。流体流腔室24被
轴向地界定在控制部26、28之间并且径向地界定在转子18的内径表面与中央部20的外径表面之间。
28.线圈30依次通电以在转子18上产生旋转力矢量，使得转子18在中央部20上旋转。转子18配置成使得在转子的旋转期间凹槽38依次被施力到突出部44上以连续地改变流体流腔室24的构型。当转子18围绕中央部20偏心地旋转时，在转子18与中央部20之间形成的各种凸部在体积上增大以及减小。更具体地，当电流输送通过线圈30中的任何一个线圈时，产生磁场，该磁场将转子18朝向供通电线圈30围绕缠绕的杆状部72拉动，以完成由定子16的杆状部72形成的磁路。当转子18朝向杆状部的线圈30被通电的杆状部72运动时，转子18使流体移位——转子与定子之间的流体流腔室24填充有该流体——从而产生压力。转子18在定子16内围绕中央部20的运动将流体流腔室24分成：第一部分、即压力部分，该压力部分被加压以迫使流体离开出口部14；以及第二部分、即吸入部分，该吸入部分形成真空以将流体从入口部12吸入到流体流腔室24中。因此，流体流腔室24的第一部分具有比流体流腔室24的第二部分低的压力。当转子18在定子16内围绕中央部20旋转时，流体流腔室24的压力部分和吸入部分的位置围绕中心轴线2旋转，其中，流体流腔室24的压力部分在旋转期间被定向在中央部20的与流体流腔室24的吸入部分相反的径向侧部上。
29.如图3中所示，电线圈30与转子18轴向偏移，从而导致更长但更薄的泵。如图2中所示，其中，示意性地示出了一个杆状部72上的线圈30，与转子18轴向偏移的线圈30的安置结构提供了3维的磁通路径76。由电线圈30产生的通量沿第一轴方向a1沿着第一杆状部72轴向前进、沿第一径向方向r1径向地前进到转子18中、沿第一周向方向c1周向地围绕转子18前进、径向离开转子18而沿第二径向方向r2前进至周向相邻的第二杆状部72、沿第二轴向方向a2轴向地沿着定子杆状部72前进、前进到定子16的基部70中、并且周向地跨过基部70、并且沿第一轴向方向a1轴向地沿着定子杆状部72前进至线圈30。
30.入口控制部26配置成使得当吸入部分围绕中心轴线22旋转时通过转子18的运动迫使来自流体入口部12的流体通过入口控制部26到达流体流腔室24。出口控制部28配置成使得当压力部分围绕中心轴线22旋转时迫使来自流体流腔室24的流体通过出口控制部28而从压力部分到达流体出口部14。
31.图5示意性地图示了形成在入口控制部26中的吸入端口或入口端口56和形成在出口控制部28中的压力端口或出口端口58。应当理解的是，泵10的横截面轴向视图将不会示出两组端口56、58，并且两组端口仅出于说明性目的在图5中示出。图6示出了出口控制部28的无阻挡视图，其中示出了出口端口58并且还示出了入口端口56相对于出口端口58定位的位置。为了调节从入口部12到流体流腔室24中的流体的流，入口控制部26包括形成在入口控制部中的多个入口端口56，多个入口端口从入口控制部26的入口侧部径向延伸表面26a通向腔室侧部径向延伸表面26b。为了调节从流体流腔室24至出口部14的流体的流，出口控制部28包括形成在出口控制部中的多个出口端口58，多个出口端口从入口控制部28的腔室侧部径向延伸表面28a通向出口侧部径向延伸表面28b。端口56、58是被动端口，该被动端口遵循转子18的运动并且在转子18旋转时为腔室24的每个凸部提供入口和出口。端口56、58具有相对于转子18和中心部分20的几何形状构造的几何形状，端口的几何形状使得在转子18于定子16内部围绕中心部分20旋转期间，转子18在端口56、58的轴向对准和覆盖方面不断变化，以在转子18于定子16内部围绕中心部分20旋转期间调节进入到流体流腔室24中的
流液体和离开流体流腔室的流液体。
32.入口端口56在径向和周向两者上延伸并且为弧形形状并且周向地彼此间隔开，其中，为每个突出部44提供一个入口端口56。入口端口56布置成使得在转子18于定子16内围绕中央部20旋转期间，由转子18覆盖的每个端口56的数量不断变化。随着暴露于腔室24的端口56的数量的增加，来自入口部12的流体被吸入到流体流腔室24中。因此，在图5中，随着转子18沿周向方向d1逆时针旋转，流体通过端口56a流动到流体流腔室24中。如图1中所示，轴向流体流f1流动到入口部12中并且在入口控制部26的入口侧部径向延伸表面26a处被迫径向向外，以向在入口部12的凸缘部12a与表面26a之间形成的通道60提供径向流体流f2。径向流体流f2然后响应于转子18围绕中央部20的运动在不同的时间下通过端口56被吸入到腔室24中。
33.当吸入部分围绕轴线22连续旋转时，流体在每个入口端口56与腔室24的吸入部分对准时、即在由转子18覆盖的端口56的数量减少时连续地流过入口端口56。参照图5并且假设转子18逆时针旋转，腔室24的吸入部分与端口56a对准并且流体经由端口56a被吸入到腔室24中。接下来，基于转子18的继续旋转，腔室24的吸入部分将与端口56b对准并且流体将经由端口56b被吸入到腔室24中。
34.出口端口58也在径向和周向两者上延伸并且为弧形形状并且周向地彼此间隔开，其中，为每个突出部44提供一个出口端口58。如图5和图6中所示的实施方式中，出口端口58彼此周向地偏移，使得当轴向观地察时，每个出口端口58在周向上位于两个入口端口56之间。出口端口58布置成使得在转子18于定子16内围绕中央部20旋转期间，由转子18覆盖的每个端口58的数量不断变化。随着暴露于腔室24的端口58的数量的减少，腔室24中的流体被迫使通过端口58进入到出口部14中。因此，在图5中，随着转子18沿周向方向d1逆时针旋转，流体通过端口58a流动到出口部14中。流动通过出口端口58的流体然后径向向内流动以产生通过通道62的径向流体流f3，该通道形成在出口部14的凸缘部14a与出口控制部28的表面28b之间。径向流体流f3然后合并成流出出口部14的轴向流体流f4。
35.当压力部分围绕轴线22连续旋转时，流体在每个入口端口58与腔室24的压力部分对准时、即在由转子18覆盖的端口58的数量增加时连续地流过出口端口58。参照图3并且假设转子18逆时针旋转，腔室24的压力部分与端口58a对准并且流体经由端口58a被迫使离开腔室24。接下来，基于转子18的继续旋转，腔室24的吸入部分将与端口58b对准并且流体将经由端口58b被迫使离开腔室24。
36.因此，转子18和定子16配置成使得压力部分和吸入部分中的每一者在转子18围绕中心轴线22的单次旋转期间多次经过入口端口56中的每个入口端口和出口端口58中的每个出口端口。更具体地，在图1至图6中所示的实施方式中，流体在转子18围绕轴线22每旋转1/5期间流动通过入口端口56中的每个入口端口和出口端口58中的每个出口端口，使得流体在转子18围绕轴线22的每次旋转期间流动通过端口56、58中的每一者的次数等于突出部44的数量。
37.泵10还包括控制器，该控制器配置成控制用以使转子18旋转的通过电线圈30的电流的流量。在该实施方式中，控制器以晶体管的形式位于控制板上，以用于对泵10进行电换向和控制。替代性地，控制器可以远程并且通过电线连接至线圈30。
38.在图中所示的实施方式中，泵10是摆线泵；然而，在其他实施方式中，类似的构造
可以由包括内齿轮泵或叶片泵的其他类型的泵制成。
39.在前面的说明书中，已经参照特定的示例性实施方式及其示例描述了本公开。然而，将明显的是，在不脱离所附权利要求书中所阐述的本公开的更广泛的精神和范围的情况下，可以对本公开做出各种修改和改变。因此，说明书和附图应以说明性方式而非限制性意义来看待。
40.附图标记列表
41.10泵 12流体入口部 12a凸缘部 12b径向较小部 12c上游腔室 12d径向较大部 12e连接部 12f周向间隔开的腿部 12g中心部分 14流体出口部 14a凸缘部 14b径向较小部 14c下游腔室 14d径向较大部 14e连接部 14f周向间隔开的腿部 14g中心部分 16定子 18转子 20中央部 22中心轴线 24流体流腔室 26入口控制部 26a入口侧部径向延伸表面 26b腔室侧部径向延伸表面 28出口控制部 28a腔室侧部径向延伸表面 28b出口侧部径向延伸表面 30电线圈 38凹槽 40径向最靠外的最低点 42凸形表面 44径向向外延伸的突出部 46径向最靠外的圆形梢端部 48凹形表面 54紧固件 54a紧固件轴 54b、54c紧固件头部 56、56a、56b入口端口 58、58a、58b出口端口 60通道 62通道 70定子基部 70a内周向表面 70b外周向表面 70c、70d径向延伸表面 72定子杆状部 72a基部端部 72b自由端部 72c中间部 73a内周向表面 73b外周向表面 73c、73d径向延伸的周向面向表面 76磁通路径 f1入口轴向流体流 f2入口径向流体流 f3出口径向流体流 f4出口轴向流体流