用于车辆的尿素泵模块的制作方法

本发明涉及一种车用尿素泵模块，更具体地，涉及一种构造成向柴油车辆的选择性催化还原(scr)系统供应尿素的车用尿素泵模块。

背景技术：

柴油发动机车辆的排气系统装备有选择性催化还原(scr)系统，其将尿素喷射到排气管以有效地去除氮氧化物。

为此，如图18(现有技术)所示，除了填充有柴油燃料的柴油燃料箱之外，柴油发动机车辆(更具体地，商用车辆)还配备有填充有尿素的尿素箱1和安装在尿素箱1中用于泵送尿素以将尿素供应给scr系统的尿素泵模块2。

因此，当尿素箱1中的尿素经由泵模块2的泵送被供应到作为安装在scr催化剂4的入口处的喷射器的尿素配给模块3时，尿素配给模块3将尿素喷射到scr催化剂4，以减少nox的量。

此时，向scr催化剂4喷射的尿素通过排热而溶解成多个氨分子以与废气中的氮氧化物(nox)反应，作为反应生成物的无害的氮气(n2)和水(h2o)向外排出。

如上所述，应用于scr系统的尿素泵模块被设计和制造成从尿素箱以恒定压力向作为喷射器的尿素配给模块3提供所需量的尿素，并且当点火装置关闭时收集尿素以防止尿素线路冻结。

另外，尿素泵模块被设计和制造成例如具有当尿素箱内的尿素被冻结时解冻尿素以便正常供应尿素的加热功能、感测尿素箱内的尿素剩余量并将感测结果发送到控制器的水平感测功能、感测尿素箱内的温度并将感测结果发送到控制器的温度感测功能、去除尿素中包含的异物的过滤功能以及当引入尿素时检测无效尿素浓度的尿素浓度感测功能。

然而，如上文参考图18所描述的传统尿素泵模块存在以下问题。

首先，由于例如尿素泵的壳体的强度降低而产生裂纹，尿素可能渗入到泵驱动单元(例如，电机的定子和转子)、用于防止尿素冻结的加热器的电路元件以及各种传感器中，从而导致尿素泵损坏并因此停止操作。

其次，由于用于防止尿素冻结的加热器的性能不足，尿素可能在冬季不能很好地解冻，这导致废气(nox)量的增加。

也就是说，scr系统由于尿素喷射定时和喷射量不确定，导致由脉动造成的废气(nox)量增加。

而且，在由于用于防止尿素冻结的加热器的性能不足导致尿素未被很好地解冻时，在整个泵模块的尿素流动线路中可能对产品造成损坏。

第三，当尿素渗透到作为超声波传感器的尿素浓度传感器中时，尿素浓度传感器的感测精度，即由接收波的反射输出的水平精度可能变差。

第四，当构成尿素泵模块的电机的转子被装配时，电机可能由于磁力的冲击而被损坏。

第五，传统的尿素泵模块总共包括两个泵，即尿素供应泵和尿素收集泵，这导致复杂的泵模块结构和增加的制造成本。

另外，在现有的尿素泵模块中，由于尿素中的异物过滤功能退化，异物集中在尿素流动路径的特定区域，导致尿素泵模块的耐久性和寿命降低，并且尿素泵模块的主要元件通过热熔融装配，这导致生产率下降且不合格比例增加。

技术实现要素：

本公开的一个目的是提供一种车用尿素泵模块，其被构造成例如具有能够防止尿素渗透到诸如尿素泵模块的泵、加热器和传感器的电气元件中的结构、能够容易地对冻结的尿素进行解冻的结构、分离异物的结构、减少振动噪声的结构、能够使用单个泵来排出和吸入尿素的结构以及提高装配效率以易于各个元件装配的结构。

在一个方面中，一种车用尿素泵模块，包括：壳体，包括分隔板以及上部保护板和下部保护板，分隔板具有尿素排出口和在分隔板的上表面上形成的多个管，上部保护板和下部保护板分别在分隔板的上下表面边缘上整体形成；圆柱形加热器，包括成型在与正温度系数，即ptc元件连接的圆柱形散热器的表面上的第一密封材料，圆柱形加热器具有形成在圆柱形加热器的外径部分中的第一紧固孔，每个管被插入第一紧固孔中并紧固；电机，包括成型在中空定子的表面上的第二密封材料，中空定子具有缠绕在中空定子的外径部分上的线圈和装配到中空定子的顶部的端子，电机具有形成在外径部分中的第二紧固孔，以使穿过第一紧固孔的管的末端部分插入并紧固到第二紧固孔；以及泵，包括可旋转地安装在泵的顶部以便插入电机的中空定子中的转子，形成在泵的底部中的吸入口和排出口，以及可旋转地安装在泵中以正向或反向旋转的一对齿轮，其中，在电机和泵被插入并布置在圆柱形加热器的中空部分中的状态下，圆柱形加热器的热被传递到电机和泵，并且进一步被传递到尿素箱内的尿素。

在优选实施例中，壳体的分隔板可以具有附接有电路板的下表面，电路板处理来自尿素容量检测水平传感器和无效尿素浓度检测传感器的信号，并且下部保护板具有用于电路板的输入/输出的连接器和与尿素排出口连通的尿素供给口。

在另一个优选实施例中，下部保护板可以熔合到密封盖，密封盖密封分隔板的下表面上和下部保护板的内部的电子元件，并且密封盖具有形成在述密封盖中的止回阀型通气孔。

在又一个优选实施例中，第一密封材料可以包括主要包覆成型在与ptc元件连接的圆柱形散热器的内径表面和外径表面的部分上的第一成型部分以及次要包覆成型在散热器的上表面和其余的内径表面上的第二成型部分，并且第一成型部分和第二成型部分之间具有设置有锯齿结构的接触表面。

在又一个优选实施例中，第二密封材料和中空定子的下表面之间可以具有设置有锯齿结构的接触表面。

在又一个优选实施例中，泵可以包括成型在泵的转子的表面上的第三密封材料，并且e形环可以被紧固到从转子的上表面暴露的旋转轴的上端以防止转子分离。

在另外的优选实施例中，齿轮可以具有形成在齿轮的旋转中心的旁通线路，以便与尿素箱的内部连通，旁通线路用作当安装在泵的齿轮正向或反向旋转时去除剩余高压的路径。

在另一个优选实施例中，过滤器组件可以包括：具有外径部分的外壳，外径部分被开口以与在上部保护板中形成的尿素入口连通，外壳形成为具有用于过滤器组件的顶部开口结构，并且被置于分隔板的上表面的侧部上并与分隔板的上表面的侧部装配；过滤器，通过插入注塑成型形成在外壳的底部上；上盖，紧密装配到外壳的顶部开口以覆盖过滤器；以及吸入管，被构造成从外壳的内径部分突出，以在过滤器过滤之后与外壳内的空间连通，吸入管连接到泵中的吸入口。

在又一个优选实施例中，尿素容量检测水平传感器和无效尿素浓度检测传感器可以在独立位置处以如下方式安装在分隔板的上表面上，使得尿素容量检测水平传感器被安装成在垂直方向上发送和接收超声波，并且无效尿素浓度检测传感器被安装成在水平方向上发送和接收超声波。

在又一个优选实施例中，尿素容量检测水平传感器可以包括被构造为引导垂直超声波的发送和接收的圆柱形引导件，并且无效尿素浓度检测传感器包括超声波发射器和反射器，超声波发射器和反射器在分隔板上彼此相对。

在又一个优选的实施方式中，成型在圆柱形加热器的表面上的第一密封材料和成型在电机的表面上的第二密封材料可以包括多个肋，肋形成在第一密封材料和第二密封材料的上表面上并具有圆形截面，以防止从尿素容量检测水平传感器发射并从尿素流动平面反射的超声波的反射。

在又一个优选的实施方式中，泵可以包括第一橡胶和第二橡胶，第一橡胶具有环形形状并附接到泵的下表面，第一橡胶与分隔板的上表面接触以吸收振动，并且第二橡胶在装配时被附接到与圆柱形加热器的上表面和电机之间的接触部分。

以下讨论本公开的其他方面和优选实施例。

附图说明

现在将参照在附图中示出的本发明的具体示例性实施例来详细描述本公开的以上和其它特征，这些示例性实施例在下文中仅以示例的方式给出，并且因此不是对本公开的限制，并且其中：

图1是说明根据本公开的车用尿素泵模块的顶部透视图；

图2是说明根据本公开的车用尿素泵模块的底部透视图；

图3是说明根据本公开的车用尿素泵模块的电机装配过程的透视图；

图4是说明根据本公开的车用尿素泵模块的电机装配状态的截面图；

图5是说明根据本公开的车用尿素泵模块的泵模块状态的透视图；

图6a和图6b是说明根据本公开的车用尿素泵模块的电机和泵的相互装配状态的透视图；

图7是说明根据本公开的车用尿素泵模块的加热器装配过程的透视图；

图8是说明根据本公开的车用尿素泵模块的加热器装配状态的截面图；

图9是说明根据本公开的车用尿素泵模块的过滤器装配过程的透视图；

图10是说明根据本公开的车用尿素泵模块的整体装配过程的透视图；

图11是说明根据本公开的车用尿素泵模块的电机和泵的装配状态下的内部结构的截面图；

图12是说明根据本公开的车用尿素泵模块的泵操作流动的截面图；

图13是说明根据本公开的车用尿素泵模块的加热器装配状态的截面图；

图14是说明根据本公开的车用尿素泵模块中的过滤器的过滤流动的透视图；

图15是说明根据本公开的车用尿素泵模块的各种传感器的安装状态的透视图；

图16是说明从根据本公开的车用尿素泵模块的超声波传感器发出的信号的防反射结构的透视图；

图17是说明根据本公开的车用尿素泵模块的吸振结构的透视图；以及

图18(现有技术)是说明现有scr系统的构造和操作的示意图。

应当理解的是，附图不一定按比例绘制，其呈现了说明本公开的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。本文所公开的本公开的包括例如具体的尺寸、取向、位置和形状的具体设计特征将部分由特定的预期应用和使用环境来确定。

在附图中，贯穿附图的多个附图的附图标记指代本公开的相同或等同部分。

具体实施方式

可以理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车用”或其它类似的术语包括通常的机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(suv)巴士、卡车、各种商用车辆的乘用车辆、包括各种小艇和船舶的船只、飞机等，以及包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动动力车辆。

这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图限制本公开。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。在整个说明书中，除非明确地相反地描述，否则词语“包括”以及诸如“包含”或“包括”的变化将被理解为暗示包含陈述的要素，但不排除任何其他要素。另外，在说明书中描述的术语“单元”、“器件”、“装置”以及“模块”意味着用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可以通过硬件组件或软件组件和它们的组合实施。

此外，本公开的控制逻辑可以实现为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读介质还可以分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(can)以分布方式被存储和执行。

在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。

图1是说明根据本公开的车用尿素泵模块的顶部透视图，图2是说明根据本公开的车用尿素泵模块的底部透视图。

在图1和图2中，附图标记10表示塑料壳体。

壳体10包括：分隔板13，具有尿素排出口11和在其上表面中形成的多个管12；以及上部保护板14和下部保护板15，分别在分隔板13的上表面边缘和下表面边缘上整体形成。

分隔板13的上表面和上部保护板15提供了其中加热器20、装配有电机30的泵40和过滤器组件50可被顺序地装配的空间。

特别地，当壳体10在模具中被注塑成型时，不锈钢(sus)管可以被插入到模具中，使得管12与壳体10的分隔板13整体地形成以从其突出。

另外，壳体10的上部保护板14具有形成在其中的尿素入口16，以向过滤器引导尿素，从而能够过滤尿素。

另外，电路板附接到分隔板13的下表面，以对尿素容量检测水平传感器和无效尿素浓度检测传感器的信号进行处理，并且下部保护板15设置有用于电路板的输入/输出的连接器17以及与尿素排出口11连通的尿素供给口18。

另外，密封盖19被熔合到下部保护板15，以密闭地密封例如在分隔板13的下表面上和下部保护板15内部的各种电路板和电子元件。密封盖19具有用于防止结露的止回阀型的通气孔19-1。

加热器20是使用正温度系数(ptc)元件的加热器，并且如图7所示，具有将ptc元件22与圆柱形散热器21的外径部分连接的框架。

特别地，在圆柱形散热器21的表面上成型有第一密封材料23。在成型第一密封材料23时，管12插入并紧固在其中的第一紧固孔24被垂直地形成在散热器21的外径部分中。

具体地说，如图8所示，第一密封材料23包括：第一成型部分23-1，其主要包覆成型在与ptc元件22连接的圆柱形散热器21的内径表面和外径表面的部分上到圆柱形散热器21；第二成型部分23-2，其次要包覆成型在散热器21的上表面和其余的内径表面上。

如此，加热器20的第一密封材料23与尿素箱内的尿素接触，由此防止尿素渗透到加热器20中。

第一成型部分23-1和第二成型部分23-2之间的接触表面可以设置有锯齿结构25，以便增加相对于尿素的水密性，这可以进一步防止尿素渗透到散热器21和ptc元件22中。

参照图3和图4，电机30是泵驱动单元，并且包括：作为框架的中空定子33，其具有缠绕在其外径部分上的线圈31和装配到其顶部的端子32；以及第二密封材料34，被成型在包括线圈31和端子32的定子33的表面上。

特别地，在成型第二密封材料34时，在定子33的外径部分形成第二紧固孔35，使得穿过加热器20中的第一紧固孔24的管12的末端部分被插入并紧固到第二紧固孔35。

类似地，第二密封材料34与中空定子33的下表面之间的接触表面可以设置有锯齿结构36，以最大化水密封性能。

这样，电机30的第二密封材料34与尿素箱内的尿素接触，由此防止尿素渗透到电机30中。

参照图5、图6a和图6b，泵40用于在其插入并联接到电机30的定子33之后通过电机驱动来泵送尿素。泵40包括可旋转地安装在其顶部的转子41，以便插入电机30的中空定子33中，并且在其底部形成有吸入口42和排出口43。一对齿轮安装在泵40中以正向或反向旋转。

此时，由于转子41从泵40的壳体可旋转地向上突出，并且可以暴露于尿素箱内的尿素，所以可以在转子41的表面上成型第三密封材料44，以防止转子41和尿素之间的直接接触。

另外，防止转子分离的e形环45可以紧固到从转子41的上表面暴露的旋转轴的上端，这可以防止装配时转子41的分离以及转子41和定子33的内径之间的干涉。

另外，形成于泵40的底部的吸入口42与将在下文描述的过滤器组件50的吸入管54连接，且排出口43连接于分隔板13的尿素排出口11。

参考图11和图12，泵40是齿轮式泵，其中一对齿轮46可以安装成正向或反向旋转。当齿轮46正向或反向旋转时，可以执行尿素的供给或收集。

另外，为了在安装在泵40中的齿轮46正向或反向旋转时通过去除残留的高压来实现齿轮46的平稳旋转，也就是说，为了保持泵40的恒定内部压力以减少作为将尿素喷射到scr催化剂的喷射器的尿素配给模块在关闭状态下的脉动，在齿轮46的旋转中心形成旁通线路47，以将剩余在泵中的尿素排放到尿素箱。

参考图9，过滤器组件50用于在尿素箱内的尿素被引入泵40之前过滤异物，并且被安装在上部保护板14的内径和加热器20的外径之间的空间中以过滤通过形成在上部保护板14中的尿素入口16以水平流动形式引入的尿素并将尿素引导至泵40。

为此，过滤器组件50的外径部分被开口以便与形成在上部保护板14中的尿素入口16连通，并且包括作为框架的外壳51，外壳51具有用于过滤器组件的顶部开口结构，并且安装到分隔板13的上表面的侧部上并与分隔板13的上表面的侧部装配。

另外，为了过滤尿素中的异物，在壳体51的底部上通过插入注塑成型形成过滤器52，并且在壳体51的顶部上安装上盖53以覆盖和密封过滤器52。

另外，吸入管54将壳体51的内径部分突出到壳体51内的空间中，以便与过滤器52过滤后的空间连通。吸入管54可连通地连接到泵40的吸入口42。

参考图10，根据本公开的车用尿素泵模块通过以下顺序被完全装配：紧固加热器20使得形成在分隔板13上的管12插入并紧固到加热器20中的相应的第一紧固孔24中；将过滤器组件50安装在上部保护板14的内径与加热器20的外径之间的空间中；将已经彼此紧固的电机30和泵40插入并布置在加热器20的中空部分中并且将已经穿过加热器20中的第一紧固孔24的管12的末端部分插入电机30中的相应的第二紧固孔35中，由此使用e形环来将其固定；例如，将各种电路板、电气元件和导线附接到分隔板13的下表面；并通过将密封盖19熔合到下部保护板15来密封下部保护板15从而保护电路板、电气元件和导线。

如图17所示，当以上述顺序装配本发明的尿素泵模块时，呈环状的第一橡胶48可以附接到与分隔板13的上表面接触的泵40的下表面以吸收振动，并且第二橡胶49可附接到在圆柱形加热器20的上表面和电机30之间的接触部分，其可以吸收在泵驱动期间的振动(特别是垂直振动)，并且可以减弱噪音。

特别地，当如上所述装配的本公开的尿素泵模块被装配到尿素箱中时，尽管电机、泵、加热器等在尿素箱内被开口，但密封材料被成型在电机、泵、加热器等的表面上以防止尿素的接触或渗透，由此可以保持对诸如加热器、电机、泵等的电气元件的水密封性。由此，能够容易地防止对加热器、电机、泵等的损坏及操作终止。

同时，尿素容量检测水平传感器60和无效尿素浓度检测传感器70在独立位置处安装在分隔板13的上表面上。

参考图15，尿素容量检测水平传感器60和无效尿素浓度检测传感器70以如下方式在独立位置处安装在分隔板13的上表面上，使得尿素容量检测水平传感器60被安装成在垂直方向上发送和接收超声波并且无效尿素浓度检测传感器70被安装成在水平方向上发送和接收超声波。

另外，尿素容量检测水平传感器60包括用于引导垂直超声波的发送和接收的圆柱形引导件62，无效尿素浓度检测传感器70包括在分隔板13上彼此水平面对的超声波发射器72和反射器74。

此时，当尿素容量检测水平传感器60向上(朝向尿素流动平面)发射超声波以感测尿素箱内尿素的容量时，所发射的超声波可能在从尿素流动平面反射之后不被尿素容量检测水平传感器60接收，但是可以从尿素流动平面朝向其它元件(即朝向泵和加热器的上表面)反射，并且然后可以再次朝向尿素流动平面反射，这可能降低了感测的精度。

为了解决这个问题，如图16所示，在加热器20的表面上成型的第一密封材料23的上表面和成型在电机30的表面上的第二密封材料34的上表面整体地突出具有圆形横截面的多个肋64以防止从尿素容量检测水平传感器60发射并从尿素流动平面反射的超声波的反射。

下面将描述具有上述构造的本公开的尿素泵模块的操作状态。

首先，当通过电机30的驱动而驱动泵40时，尿素箱内的尿素通过泵40的抽吸而被吸入到泵40中。

此时，尿素箱内的尿素可以在被引入到泵40中之前穿过过滤器组件50的过滤器52。如图14所示，尿素被引导为横向流动，这可提高过滤异物的效率。

也就是说，由于过滤器组件50被构造成在横向(水平方向)上过滤尿素，所以可以防止外来物质沉积，并因此防止尿素的流动受到阻碍，并且允许因为尿素的统一的供应和收集流动路径，由于尿素供给期间过滤而沉积的异物在收集期间将通过尿素的流动而排出和分离。

随后，由过滤器52过滤的尿素通过过滤器组件50的吸入管54流到泵40的吸入口42。

接下来，根据泵内的齿轮的驱动，被引入到泵40的吸入口42中的尿素通过泵送从泵40的排出口43排出，然后通过壳体10中连接到排出口43的尿素排出口11并通过尿素供给口18供应到尿素配给模块。因此，尿素配给模块将尿素喷射到scr催化剂上。

同时，如图13所示，当冬季尿素冻结时，在电机和泵插入并置于加热器20的中空部分的状态下，可以将加热器20的热传递给电机30、泵40和尿素箱内的尿素，从而能够有效地对泵40内的尿素和尿素箱内的尿素进行解冻。

从以上描述中显而易见的是，本公开提供以下效果。

(1)在本公开的尿素泵模块装配到尿素箱中时，尽管电机、泵、加热器等在尿素箱内开口，但由于密封材料被成型在电机、泵、加热器等的表面上以防止尿素的接触或渗透，可以容易地防止对加热器、电机、泵等的损坏以及操作终止。

(2)由于加热器为圆柱形，并布置在泵与过滤器之间，所以能够将加热器的热传递给电机、泵以及尿素箱内的尿素，由此在冬季可最大化尿素解冻的性能。

(3)由于形成旁路线路以保持泵内的压力恒定，因此可以防止泵的脉动，并实现泵的一致的排出和吸入。

(4)由于过滤器组件具有改进的能够在横向(水平方向)上过滤尿素的结构，所以可以防止异物的沉积，从而防止尿素的流动受到阻碍，并且因为尿素的统一的供应和收集流动路径，允许由于在供应尿素期间过滤而沉积的异物在收集期间通过尿素的流动被排出和分离。

(5)由于使用超声波的尿素容量检测水平传感器和无效尿素浓度检测传感器被装配在独立位置处，所以每个传感器的输出精度可以提高。

(6)由于橡胶等安装在泵与壳体之间的接触部分上以及泵与加热器之间以吸收垂直振动，所以可以减小振动噪音。

(7)由于在制造塑料壳体时将管插入注塑成型到壳体中，所以可以使用管顺序地装配泵、加热器等。

(8)仅使用一个齿轮式的泵，能够通过正向和反向旋转来实现尿素的排出(供给)和吸入(收集)。

已经参考其优选实施例详细描述了本公开。然而，本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可以通过例如添加、改变或省略组成元件的各种修改和替换来实现本公开，并且这些修改和替换包括在本公开的范围内。

另外，在本公开的实施例的描述中，当可能使得本公开的主题相当不清楚时，省略了在本文包含的已知功能和构造的详细描述。另外，在上文的描述中使用的术语是考虑到本公开的实施例中的功能来定义的，并且可以基于用户或操作者的意图、习惯等被其他术语替代。因此，这些术语的含义应该基于本说明书的全部内容。因此，本公开的上述详细描述并非旨在通过所公开的实施例来限制本公开，并且权利要求应被解释为包括其他实施例。